知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6963421
(24)【登録日】2021年10月19日
(45)【発行日】2021年11月10日
(54)【発明の名称】無線通信装置及び無線通信方法
(51)【国際特許分類】
H04B 7/15 20060101AFI20211028BHJP
H04B 7/005 20060101ALI20211028BHJP
H04L 7/00 20060101ALI20211028BHJP
H04J 3/08 20060101ALI20211028BHJP
【ＦＩ】
H04B7/15
H04B7/005
H04L7/00 990
H04J3/08 A
【請求項の数】12
【全頁数】38
(21)【出願番号】特願2017-115443(P2017-115443)
(22)【出願日】2017年6月12日
(65)【公開番号】特開2019-4231(P2019-4231A)
(43)【公開日】2019年1月10日
【審査請求日】2019年8月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100118876
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 順生
(72)【発明者】
【氏名】旦代 智哉
(72)【発明者】
【氏名】依田 大輝
(72)【発明者】
【氏名】内田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】秋田 耕司
【審査官】
後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００５−３１８６２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−２０３６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−８２０８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００８／００８０４０６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開平９−６４７９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１１８５０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｂ ７／１５
Ｈ０４Ｂ ７／００５
Ｈ０４Ｌ ７／００
Ｈ０４Ｊ ３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の期間の少なくとも一部において第１周波数で信号を受信し、前記第１の期間の後の第２の期間の少なくとも一部において第２周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第１周波数から前記第２周波数に切り替えられる第１受信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第２周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第１周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられる第１送信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において第３周波数で信号を受信し、前記第２の期間の少なくとも一部において第４周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられる第２受信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第４周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられる第２送信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第１受信部により前記第１周波数で受信された第１信号のチャネル状態情報に基づき、前記第１信号を補正するチャネル補正部と、
前記第１信号を前記チャネル補正部で補正した後の信号である第２信号を、前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第２受信部により前記第３周波数で受信された第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングするプレコーディング部と、を備え、
前記第２送信部は、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で、前記プレコーディングされた第２信号を送信する
無線通信装置。
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第２周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第１周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられる第１送信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において第３周波数で信号を受信し、前記第２の期間の少なくとも一部において第４周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられる第２受信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第４周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられる第２送信部と、
前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第１受信部により前記第１周波数で受信された第１信号のチャネル状態情報に基づき、前記第１信号を補正するチャネル補正部と、
前記第１信号を前記チャネル補正部で補正した後の信号である第２信号を、前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第２受信部により前記第３周波数で受信された第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングするプレコーディング部と、を備え、
前記第２送信部は、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で、前記プレコーディングされた第２信号を送信する
無線通信装置。
【請求項2】
前記第３周波数は、前記第１周波数と同じ周波数であり、前記第４周波数は、前記第２周波数と同じ周波数である
請求項１に記載の無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項3】
前記第１信号は、第１パイロット信号と、プレコーディングされた第２パイロット信号と、プレコーディングされたペイロード信号とを含み、
前記チャネル補正部は、前記プレコーディングされた第２パイロット信号のチャネル状態情報に基づき、前記プレコーディングされたペイロード信号を補正し、
前記プレコーディング部は、第３パイロット信号と、補正後のペイロード信号である第２ペイロード信号とを、前記第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングし、
前記第２送信部は、プレコーディングされた第３パイロット信号と、プレコーディングされた第２ペイロード信号と、第４パイロット信号とを含む信号を、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で送信する
請求項１または２に記載の無線通信装置。
前記チャネル補正部は、前記プレコーディングされた第２パイロット信号のチャネル状態情報に基づき、前記プレコーディングされたペイロード信号を補正し、
前記プレコーディング部は、第３パイロット信号と、補正後のペイロード信号である第２ペイロード信号とを、前記第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングし、
前記第２送信部は、プレコーディングされた第３パイロット信号と、プレコーディングされた第２ペイロード信号と、第４パイロット信号とを含む信号を、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で送信する
請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項4】
前記第４パイロット信号は、前記プレコーディングされた第３パイロット信号および前記プレコーディングされた第２ペイロード信号よりも後に配置されている
請求項３に記載の無線通信装置。
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項5】
前記第１信号は、第１パイロット信号を含み、
前記第１パイロット信号に基づきチャネル推定を行うことにより、前記第１信号の前記チャネル状態情報を取得するチャネル推定部
を備えた請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記第１パイロット信号に基づきチャネル推定を行うことにより、前記第１信号の前記チャネル状態情報を取得するチャネル推定部
を備えた請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項6】
前記受信する周波数が前記第１周波数から前記第２周波数に切り替えられるタイミング、前記受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられるタイミング、前記送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられるタイミング、及び前記送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられるタイミングは第１のタイミングであり、
前記第１信号に基づき、前記第１のタイミングを決定する制御部を備えた
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
前記第１信号に基づき、前記第１のタイミングを決定する制御部を備えた
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項7】
前記受信する周波数が前記第１周波数から前記第２周波数に切り替えられるタイミング、前記受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられるタイミング、前記送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられるタイミング、及び前記送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられるタイミングは第１のタイミングであり、
前記第２受信部で受信される信号に基づき、前記第１のタイミングを決定する制御部を備えた
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
前記第２受信部で受信される信号に基づき、前記第１のタイミングを決定する制御部を備えた
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項8】
第５信号を受ける入力端子と、
前記第２信号に前記第５信号を多重する多重部を備え、
前記プレコーディング部は、前記第５信号が多重化された前記第２信号をプレコーディングする
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
前記第２信号に前記第５信号を多重する多重部を備え、
前記プレコーディング部は、前記第５信号が多重化された前記第２信号をプレコーディングする
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項9】
前記第２信号から第６信号を分離する分離部と、
前記第６信号を出力する出力端子と、を備え、
前記プレコーディング部は、前記第６信号が分離された前記第２信号をプレコーディングする
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の無線通信装置。
前記第６信号を出力する出力端子と、を備え、
前記プレコーディング部は、前記第６信号が分離された前記第２信号をプレコーディングする
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項10】
前記第１受信部および前記第１送信部に結合された少なくとも１つのアンテナ
をさらに備えた請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線通信装置。
をさらに備えた請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項11】
前記第２受信部および前記第２送信部に結合された少なくとも１つのアンテナ
をさらに備えた請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。
をさらに備えた請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項12】
無線通信装置で実行する無線通信方法であって、
第１の期間の少なくとも一部において第１周波数で信号を受信し、前記第１の期間の後の第２の期間の少なくとも一部において第２周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第１周波数から前記第２周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第２周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第１周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において第３周波数で信号を受信し、前記第２の期間の少なくとも一部において第４周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第４周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第１周波数で受信された第１信号のチャネル状態情報に基づき、前記第１信号を補正し、
前記第１信号を補正した後の信号である第２信号を、前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第３周波数で受信された第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングし、
前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で、前記プレコーディングされた第２信号を送信する
無線通信方法。
第１の期間の少なくとも一部において第１周波数で信号を受信し、前記第１の期間の後の第２の期間の少なくとも一部において第２周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第１周波数から前記第２周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第２周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第１周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第２周波数から前記第１周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において第３周波数で信号を受信し、前記第２の期間の少なくとも一部において第４周波数で信号を受信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、受信する周波数が前記第３周波数から前記第４周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において前記第４周波数で信号を送信し、前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で信号を送信し、前記第１の期間と前記第２の期間との間で、送信する周波数が前記第４周波数から前記第３周波数に切り替えられ、
前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第１周波数で受信された第１信号のチャネル状態情報に基づき、前記第１信号を補正し、
前記第１信号を補正した後の信号である第２信号を、前記第１の期間の少なくとも一部において、前記第３周波数で受信された第３信号のチャネル状態情報に基づきプレコーディングし、
前記第２の期間の少なくとも一部において前記第３周波数で、前記プレコーディングされた第２信号を送信する
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線中継装置（以下、中継装置と呼ぶ）は、送信電力の制限、電波の減衰又は干渉などの理由により、電波の到達距離が限られているときに、電波の中継を行う無線通信装置である。中継装置は、電波を一旦受信し、信号増幅などを行った後に電波を再送信する。
【0003】
中継装置で送信処理と受信処理が同時に行われる場合、送信信号と受信信号の搬送周波数が同一であると、中継装置から送信された信号が自装置で受信され、回路が発振する回り込み干渉の発生が問題となる。更に、それぞれの中継装置どうしの通信路、中継装置と携帯局間の通信路、中継装置と基地局間の通信路で同じ搬送周波数が用いられている場合、異なる通信路間で互いに干渉波が生じ、通信品質の劣化が無視できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８−２０５５６４号公報
【特許文献2】特開２０１０−６８１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の実施形態は、送信と受信とを同時に高い伝送特性で実行する無線通信装置及び無線通信方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態としての無線通信装置は、第１受信部と、第１送信部と、制御部と、プレコーディング部とを備える。前記制御部は、第１のタイミングで、前記第１受信部の受信周波数を第１周波数から第２周波数に、前記第１送信部の送信周波数を前記第２周波数から前記第１周波数に切り換える。前記プレコーディング部は、前記第１のタイミングより前に前記第１受信部で受信された第１信号のチャネル状態情報に基づき、第２信号をプレコーディングする。前記第１送信部は、前記第１のタイミング後に、前記プレコーディングされた第２信号を送信する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置のブロック図。
【図2】第１の実施形態に係る無線中継ネットワークの例を示した図。
【図3】第１の実施形態に係る無線中継装置の搬送周波数の切り替え処理を時系列に表した図。
【図4】第１の実施形態に係る無線中継装置の物理的配置と搬送周波数との関係を時系列で表した図。
【図5】第１の実施形態の第１の変形例に係る無線中継装置の搬送周波数の切り替え処理を時系列に表した図。
【図6】第１の実施形態の第１の変形例について複数の無線中継装置の物理的配置と利用周波数との関係を時系列で表した図。
【図7】無線中継装置を用いた無線中継ネットワークにおいて搬送周波数切り替えのタイミングを同期する範囲を表した図。
【図8】第２の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置の機能ブロック図。
【図9】第２の実施形態に係る無線中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図。
【図10A】第２の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図10B】第２の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図11A】第２の実施形態の第１の変形例に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図11B】第２の実施形態の第１の変形例に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図12】第３の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置の機能ブロック図。
【図13】第３の実施形態に係る無線中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図。
【図14A】第３の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図14B】第３の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図15A】第３の実施形態の第１の変形例に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図15B】第３の実施形態の第１の変形例に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図16】第４の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置の機能ブロック図。
【図17】第４の実施形態に係る無線中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図。
【図18A】第４の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図18B】第４の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図19】第５の実施形態に係る無線中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図。
【図20A】第５の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図20B】第５の実施形態に係る無線中継装置がフレームに対して行う処理を表した図。
【図21】第６の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置の機能ブロック図。
【図22】第６の実施形態に係る無線中継装置と基地局を接続した無線中継ネットワークの一例を表した図。
【図23】第７の実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、図面において同一の構成要素は、同じ番号を付し、説明は、適宜省略する。
【0009】
（第１の実施形態）図１は本実施形態に係る無線通信装置としての無線中継装置（以下、中継装置）の一例を示すブロック図である。中継装置１は、アンテナ１０、アンテナ１３、アンテナ１４及びアンテナ１７を有する。アンテナ１０は第１の方向からの信号を受信できるように配置されている。アンテナ１３は第２の方向へ信号を送信できるように配置されている。アンテナ１４は第２の方向からの信号を受信できるように配置されている。アンテナ１７は第１の方向へ信号を送信できるように配置されている。アンテナ１０、アンテナ１３、アンテナ１４及びアンテナ１７の大きさ及び形状は特に限定されない。例えばパラボナアンテナや、それぞれのアンテナが複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナなどであってもよい。ここでいう第１の方向と第２の方向は中継装置１からみてそれぞれ異なる方向を意味する。第１の方向と第２の方向との間の角度は特に限定されない。中継装置１は更に、アンテナ１０と電気的に接続された受信部１１、アンテナ１３と電気的に接続された送信部１２、アンテナ１４と電気的に接続された受信部１５、アンテナ１７と電気的に接続された送信部１６を備えている。電気的な接続により、アンテナ１０で受信する電波は受信部１１へ電気的信号として渡される。電気的な接続により、アンテナ１３は送信部１２の出力する電気的信号を電波として送信することができる。同様に、アンテナ１４で受信する電波は受信部１５へ電気的信号として渡される。同様に、アンテナ１７は送信部１６の出力する電気的信号を電波として送信することができる。アンテナ１０とアンテナ１７は同じ１つのアンテナを共用してもよい。また、アンテナ１３とアンテナ１４は同じ１つのアンテナを共用してもよい。これらの少なくともいずれかの場合、共用するアンテナと受信部および送信部の間に図示はしないがデュプレクサが挿入される。
【0010】
中継装置１は更に構成要素として制御部１８、局部発振器２０、局部発振器２１、中継処理部２２及び中継処理部２３を備える。制御部１８は受信部１１、送信部１２、受信部１５、送信部１６、局部発振器２０、局部発振器２１、中継処理部２２及び中継処理部２３の制御と監視を行う。また、制御部１８は同期部１８Ａ及び時刻管理部１８Ｂを有する。送信部１２、送信部１６、受信部１１、受信部１５、制御部１８、局部発振器２０、局部発振器２１、中継処理部２２及び中継処理部２３の全部又は一部は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させることによりソフトウェアで実現してもよいし、専用のハードウェア回路又はプログラム可能な回路によって実現してもよいし、これらの両方によって実現してもよい。
【0011】
制御部１８の同期部１８Ａは中継装置１と互いに送受信を行う他の中継装置又は端末装置（端末装置も無線通信装置の一形態である）と、送信に用いる電波の周波数である送信周波数、受信に用いる電波の周波数である受信周波数、又は送信周波数と受信周波数の両方について、制御部１８が周波数切り替えを行うタイミングを同期する機能を担う。以降では搬送周波数の切り替えと記載した場合、送信周波数のみの切り替え、受信周波数のみの切り替え、送信周波数と受信周波数両方の切り替えのすべての場合を包含するものとする。搬送周波数の切り替えタイミングの同期に用いる通信手段としては、受信部１１、送信部１２、受信部１５及び送信部１６が有するデータ送受信機能を用いても、他の構成要素が提供する無線通信機能を用いても、有線による電気通信回線を用いてもよい。
【0012】
時刻管理部１８Ｂは制御部１８の時刻管理機能を担う。時刻管理部１８Ｂは、時刻管理のためリアルタイムクロックまたはタイマを備えてもよい。時刻管理機能には、現在時刻の管理、経過時刻の計測及び時刻調整の各処理を含むものとする。制御部１８の周波数切り替えタイミングの計測は、一例として、時刻管理部１８Ｂの提供する時刻に基づいて行われる。時刻管理部１８Ｂの時刻の精度を担保するために、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＮＴＰ）を用いて外部のサーバと時刻同期を行っても、標準周波数局の送信する標準電波を受信し、その時刻と同期してもよい。制御部１８は外部のサーバや端末と通信をするために、受信部１１、送信部１２、受信部１５及び送信部１６のデータ通信機能を用いても、管理用に別途設けられた電気通信回線を用いてもよい。管理用の電気通信回線は、有線、無線のいずれでもよく、用いられる通信プロトコルは特に限定されない。時刻管理部の実装形態は、ハードウェアによるものでも、ソフトウェアによるものでも、ハードウェアとソフトウェアの双方を組み合わせたもののいずれでもよい。
【0013】
中継装置１の搬送周波数の切り替えタイミングを他の中継装置又は端末装置と一致させる方法としては、前述の制御部１８の同期部１８Ａ及び時刻管理部１８Ｂを用いて、搬送周波数の切り替え対象である中継装置又は端末装置の時刻をすべて同期させた上で、時刻指定で周波数の切り替えを実行する方法がある。この方法を用いると指定された時刻又は周期で、周波数切り替えの対象である中継装置及び端末装置の送信周波数と受信周波数の切り替えが一斉に行われる。他に、後述するような受信フレームの同期捕捉を行うことにより、フレーム境界を検出し、フレーム境界の検出を契機に周波数切り替えを行う方法も存在する。以上の周波数切り替えを行うタイミングを同期させる方法は単なる例示であり、特にいずれかの方法に限定されない。更に、周波数切り替えの対象は、受信周波数と送信周波数の双方でも、受信周波数又は送信周波数いずれかのみであってもよい。
【0014】
受信部１１はミキサ１１Ａと、フィルタ１１Ｂと、増幅器１１Ｃとを備える。受信部１５についても同様にミキサ１５Ａと、フィルタ１５Ｂと、増幅器１５Ｃとを備える。フィルタ１１Ｂ及びフィルタ１５Ｂは、受信対象の周波数帯のみを通すバンドパスフィルタである。受信対象の周波数が変わる際に、通過させる周波数帯を変更可能なものであるとする。ノイズ除去の目的などのために、ローパスフィルタなど他のフィルタを受信部１１及び受信部１５へ更に追加してもよい。増幅器１１Ｃ及び増幅器１５Ｃは、電気信号を周波数変換又は中継処理部２２又は中継処理部２３での処理のために増幅する機能を有する。図１の受信部１１及び受信部１５ではそれぞれひとつの増幅器のみが図示されているが、必要に応じて増幅器を更に追加してもよい。ミキサ１１Ａ及びミキサ１５Ａの機能及び構成については後述する。
【0015】
送信部１２はミキサ１２Ａと、フィルタ１２Ｂと、増幅器１２Ｃとを備える。送信部１６についても同様にミキサ１６Ａと、フィルタ１６Ｂと、増幅器１６Ｃとを備える。フィルタ１２Ｂ及びフィルタ１６Ｂは、送信周波数帯の電気信号のみを通すバンドパスフィルタである。送信部１２及び送信部１６についても、ノイズ除去の目的などのために、ローパスフィルタなど他のフィルタを更に追加してもよい。増幅器１２Ｃ及び増幅器１６Ｃは、電気信号を送信電力まで増幅する機能を有する。増幅器は多段構成のものであってもよい。また、必要に応じ増幅器の数を増やした構成を用いてもよい。ミキサ１２Ａ及びミキサ１６Ａの機能及び構成については後述する。
【0016】
局部発振器２０及び局部発振器２１は、受信部１１又は受信部１５でそれぞれの受信周波数を、中間周波数に変換する際に用いる周波数変換用の信号を生成する。局部発振器２０及び局部発振器２１の生成する周波数変換用信号は、更に中間周波数の信号を送信部１２又は送信部１６で送信周波数の信号に変換する際にも用いられる。局部発振器２０及び局部発振器２１としては、位相同期回路（ＰＬＬ）によるシンセサイザ、Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ（ＤＤＳ）など様々な実装が存在するが、用いる方式については特に限定しない。また、ダブルコンバージョン、トリプルコンバージョンのように複数回の周波数変換を用いてもよい。また、受信部１１、受信部１５で用いられる受信周波数と、送信部１２、送信部１６で用いられる送信周波数の組み合わせにより、局部発振器２０及び局部発振器２１を統合できる場合は、ひとつの局部発振器のみを用いる構成を用いてもよい。逆に局部発振器の数を更に増やした構成も排除されない。
【0017】
局部発振器２０の生成する信号は、ミキサ１１Ａにおいて、受信部１１の受信周波数の電気信号を中継処理部２２で用いられる中間周波数に変換するために用いられる。更に局部発振器２０の生成する信号は送信部１６のミキサ１６Ａにおいて、中継処理部２３から出力された中間周波数の電気信号を送信部１２の送信周波数に変換するために用いられる。ミキサ１１Ａ及びミキサ１６Ａにおいては、混合された周波数の和又は差の周波数の信号を取り出すことによって周波数の変換を実現している。
【0018】
局部発振器２１の生成する信号は、送信部１２のミキサ１２Ａにおいて、中継処理部２２から出力された中間周波数の電気信号を送信部１２の送信周波数に変換するために用いられる。更に、局部発振器２１の生成する信号は、ミキサ１５Ａにおいて、受信部１５の受信周波数の電気信号を中継処理部２３で用いられる中間周波数に変換するために用いられる。ミキサ１２Ａ及びミキサ１５Ａにおいても、混合された周波数の和又は差の周波数の信号を取り出すことによって周波数の変換を実現している。ミキサについては、ダイオード、トランジスタ、集積回路など、様々な部品を用いた回路構成が複数存在するが、特に実装方式は限定しない。
【0019】
制御部１８は、アンテナ１０及び受信部１１の受信周波数ｆｒ１、アンテナ１３及び送信部１２の送信周波数ｆｔ１、アンテナ１４及び受信部１５の受信周波数ｆｒ２、アンテナ１７及び送信部１６の送信周波数ｆｔ２、中継処理部２２の中間周波数ｆｉ１及び中継処理部２３の中間周波数ｆｉ２を変更する指令を出すことができる。周波数の変更指令は、これらのすべての周波数に対して出すことも、これらの周波数の一部についてのみ出すこともできるものとする。具体的な周波数変更処理は、局部発振器２０の発振周波数の変更、局部発振器２１の発振周波数の変更をもって実行する。
【0020】
中継処理部２２は、アンテナ１０で受信され、受信部１１で中間周波数に変換された電気信号に対し、補正処理（チャネル補正（等化）またはプレコーディングまたはこれらの両方）を行う。これにより当該信号のデータ伝送特性を改善させた状態で、中継用の信号を送信部１２に送る。送信部１２で周波数変換、増幅とアンテナ１３での送信が行われる。同様に、中継処理部２３はアンテナ１４で受信され、受信部１５で中間周波数に変換された電気信号に対し、補正処理（チャネル補正（等化）またはプレコーディングまたはこれらの両方）を行う。これにより当該信号のデータ伝送特性を改善させた状態で、中継用の信号を送信部１６に送る。送信部１６で周波数変換、増幅とアンテナ１７での送信が行われる。中継処理部２２及び中継処理部２３の内部の構成要素とその中で行われる詳細な処理については後述する。
【0021】
図２では本実施形態の中継装置を用いた無線中継ネットワークの例を３つ示している。図２上段には、一例として中継装置１ａ、中継装置１及び中継装置１ｂを用いて、連続して３台の中継装置を並べた無線中継ネットワークを示している。中継装置１ａは、中継装置１に向けて電波を送信するアンテナ１３ａと、中継装置１から電波を受信するアンテナ１４ａを備えるものとする。中継装置１ｂは、中継装置１に向けて電波を送信するアンテナ１７ｂと、中継装置１から電波を受信するアンテナ１０ｂを備えるものとする。連続する中継装置の数は３台に限らず、２台でも、４台以上であってもよい。このように通信に用いる電波の到達距離を考慮して決めた間隔ごとに中継装置を配置していくことにより、定期的な信号増幅及び伝送特性の改善を繰り返し、遠隔地どうしでのデータ通信を行うことができる。電波が到達するのであれば、中継装置を複数台連続配置せず、１台の中継装置のみで電波の中継を行うこともできる。
【0022】
図２中段には、一例として無線通信装置である端末装置３の送受信する電波を、中継装置１が中継装置１ｂへ中継する無線中継ネットワークを示している。端末装置３は、中継装置１に向けて電波を送信するアンテナ３ａと、中継装置１から電波を受信するアンテナ３ｂを備えるものとする。端末装置３の送受信する電波は、計算機２が入力又は出力するデータを搬送する。計算機２の用途としては例えば、無線中継ネットワークの管理用・制御用サーバが挙げられる。この構成は単なる一例であり、端末装置３の接続先が１台の計算機ではなく、他の装置又は他の装置の組み合わせである無線中継ネットワークを構築してもよい。
【0023】
図２下段には、一例として無線通信装置である端末装置４の送信する電波及び無線通信装置である端末装置５が受信する電波を、中継装置１が中継装置１ｂへまたは中継装置１ｂから中継する無線中継ネットワークを示している。端末装置４は、中継装置１に向けて電波を送信するアンテナ４ａを備えるものとする。端末装置５は、中継装置１から送信された電波を受信するアンテナ５ａを備えるものとする。このように、中継装置１が対向する端末装置は１台に限らず、２台など複数台ある構成であってもよい。
【0024】
上記のような無線中継ネットワークを構築することにより、電波の限られた到達距離という問題を解決しつつ、大容量の情報伝送を実現することができる。ミリ波領域においては、周波数が高くなるほど水蒸気、気体分子による減衰の効果が強く出るため、電波の減衰という問題を解決する要請が強く中継装置を用いたシステムを構築する必要性が高い。また、送信電力の制限は、ミリ波領域以外においても存在するため、他の周波数帯を用いた無線通信においても、上記のような無線中継ネットワークを用いて、電波の到達距離より長い距離の情報伝送を実現することができる。
【0025】
上記のような無線中継ネットワークを構成した場合に送信周波数と受信周波数が同一の周波数に設定されると、様々な問題が生ずる。電波の送信と受信が同時に行われる場合、中継装置から送信された信号が自装置で受信され、回路が発振してしまう回り込み干渉が発生する可能性がある。図２には、例として前記のような回り込み干渉が発生するおそれのあるアンテナの組み合わせ２４を示している。更に、同じ搬送周波数が無線中継ネットワークにおける複数の通信路で用いられていると、アンテナ間だけでなく、通信路間での干渉波が発生し、通信品質が悪化する可能性も生ずる。図２には、例としてこのような干渉波が生ずるおそれのある通信路の組み合わせ２５を示している。
【0026】
そこで、本発明の実施形態の中継装置においては送信周波数と受信周波数を時刻により相互に切り替える処理を行い、送信周波数におけるチャネル情報を直近の周波数切り替え時刻前において受信した信号から推定できるようにする。この推定されたチャネル情報を用いてプレコーディングを行うことで、中継する信号の通信品質を向上させる。送信周波数におけるチャネル情報を直近の周波数切り替え時刻前において受信した信号から取得するために、事前にサウンディングプロセスを行う必要はなく、中継装置の処理負担も軽減される。
【0027】
図３では中継装置の各部が、データ送受信に用いる周波数を切り替える処理を時系列に行う例を表している。横軸は時刻ｔを表しており、左から右に時刻が進んでいくものとする。図３においては時系列に時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の順番で、それぞれのタイミングで搬送周波数の切り替え処理が行われている。第１の期間は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間を表している。第２の期間は時刻ｔ２と時刻ｔ３の間を表している。第３の期間は時刻ｔ３と時刻ｔ４の間を表している。第４の期間は時刻ｔ４と時刻ｔ５の間を表している。以降では、周波数の切り替えが行われるタイミングにおける処理の詳細について説明する。
【0028】
時刻ｔ１において、制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより受信部１１はアンテナ１０より周波数７２ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１２の送信周波数を８２ＧＨｚに設定する。これにより送信部１２は受信部１１で受信された信号を８２ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１３から送信できるようになる。同じ時刻ｔ１において、制御部１８は受信部１５の受信周波数を７５ＧＨｚに設定する。これにより受信部１５はアンテナ１４より周波数７５ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより送信部１６は、受信部１５で受信された信号を８５ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１７から送信できるようになる。
【0029】
時刻ｔ１では、データ送信に用いられている周波数である８２ＧＨｚ及び８５ＧＨｚはデータ受信に用いられている周波数である７２ＧＨｚ及び７５ＧＨｚとは異なるため、同時刻にデータの送信と受信が行われても、同じ中継装置内における回り込み干渉の発生を抑制することができる。更に、送信用の周波数が８２ＧＨｚと８５ＧＨｚに、受信用の周波数が７２ＧＨｚと７５ＧＨｚにそれぞれ分けられているため、通信路間の干渉の発生についても抑制することができる。
【0030】
時刻ｔ２において、制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより、受信部１１はアンテナ１０より周波数８５ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１２の送信周波数を７５ＧＨｚに設定する。これにより送信部１２はアンテナ１３より、受信部１１で受信された信号を７５ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１３から送信できるようになる。同じ時刻ｔ２において、制御部１８は受信部１５の受信周波数を８２ＧＨｚに設定する。これにより受信部１５はアンテナ１４より周波数８２ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより送信部１６は、受信部１５で受信された信号を７２ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１７から送信できるようになる。
【0031】
時刻ｔ２で送信部１２に設定された送信周波数７５ＧＨｚは、時刻ｔ１で受信部１５に設定されていた受信周波数７５ＧＨｚと同じである。更に時刻ｔ２で送信部１６に設定された送信周波数７２ＧＨｚは、時刻ｔ１で受信部１１に設定されていた受信周波数７２ＧＨｚと同一である。搬送周波数切り替え前の受信周波数が搬送周波数切り替え後の送信周波数に等しいため、搬送周波数の切り替えタイミング前に取得された受信チャネル状態情報より、送信チャネル状態情報の推定を行うことが可能となる。
【0032】
受信チャネル状態情報は、他の装置から自装置への伝搬路（チャネル）の状態を表す情報であり、送信チャネル状態は、自装置から当該他の装置への伝搬路（チャネル）の状態を表す情報である。受信チャネル状態情報は、例えば他の装置の送信アンテナ数と、自装置の受信アンテナ数とを乗算した値の個数分の成分からなるチャネル行列によって表現されることができる。各要素は、該当する伝搬路の振幅変動量及び位相回転を情報として含む。伝搬路の対称性を仮定すれば、受信チャネル状態から、送信チャネル状態を算出することが可能である。例えば、他の装置の送信アンテナ数と、自装置の受信アンテナ数が同一であれば、受信チャネル状態情報は、送信チャネル状態情報と同一と見なすことができる。
【0033】
図４は複数の中継装置の物理的配置と搬送周波数との関係を時系列で表した図である。第１の期間から第２の期間、第３の期間、第４の期間の順番に時刻が進んでいくものとする。各期間の間には、搬送周波数の切り替え処理がなされているものとする。次に各期間における処理について説明する。説明においては、受信周波数の信号を送信周波数の信号に変換すると表現しているが、この変換の途中過程で行われる受信周波数から中間周波数への変換及び中間周波数から送信周波数への変換については記載を省略するものとする。
【0034】
第１の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された７２ＧＨｚの信号３０１を受信する。中継装置１は信号３０１を送信周波数８２ＧＨｚに変換し、８２ＧＨｚの信号３０９として中継装置１ｂに向けて送信する。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された７５ＧＨｚの信号３１０を受信する。中継装置１は信号３１０を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号３０２として中継装置１ａに向けて送信する。
【0035】
第２の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された８５ＧＨｚの信号３０３を受信する。中継装置１は信号３０３を送信周波数７５ＧＨｚに変換し、７５ＧＨｚの信号３１１として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号３１１の周波数７５ＧＨｚは第１の期間において中継装置１ｂから受信していた信号３１０の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された８２ＧＨｚの信号３１２を受信する。中継装置１は信号３１２を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号３０４として中継装置１ａに向けて送信する。この信号３０４の周波数７２ＧＨｚは第１の期間において中継装置１ａから受信していた信号３０１の周波数に等しい。
【0036】
第３の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された７２ＧＨｚの信号３０５を受信する。中継装置１は信号３０５を送信周波数８２ＧＨｚに変換し、８２ＧＨｚの信号３１３として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号３１３の周波数８２ＧＨｚは第２の期間において中継装置１ｂから受信していた信号３１２の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された７５ＧＨｚの信号３１４を受信する。中継装置１は信号３１４を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号３０６として中継装置１ａに向けて送信する。この信号３０６の周波数８５ＧＨｚは第２の期間において中継装置１ａから受信していた信号３０３の周波数に等しい。
【0037】
第４の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された８５ＧＨｚの信号３０７を受信する。中継装置１は信号３０７を送信周波数７５ＧＨｚに変換し、７５ＧＨｚの信号３１５として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号３１５の周波数７５ＧＨｚは第３の期間において中継装置１ｂから受信していた信号３１４の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された８２ＧＨｚの信号３０７を受信する。中継装置１は信号３０７を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号３０８として中継装置１ａに向けて送信する。この信号３０８の周波数７２ＧＨｚは第３の期間において中継装置１ａから受信していた信号３０５の周波数に等しい。
【0038】
中継装置１は、中継装置１ａへ送信する際、周波数の切り替えがされる前に同じ中継装置１ａより受信していた周波数と同じ周波数を用いる。周波数が等しいため、中継装置１は中継装置１ａへ送信する際に用いるチャネル状態に関する情報を、周波数の切り替えがされる前に中継装置１ａから受信していた信号より推定することができる。このため、中継装置１は、中継装置１ａから受信していた信号より推定したチャネル状態を用い、中継装置１ａへ送信する信号に対して補正処理（ここではプレコーディング）をすることができる。同様にして、中継装置１が中継装置１ｂへ送信する信号についても、周波数の切り替え前に受信した信号より推定したチャネル状態を用いて、補正処理（ここではプレコーディング）をすることができる。プレコーディングを行うことで、事前に伝搬路（チャネル）の歪みを補正することができるため、受信側ではチャネルの歪みがキャンセルまたは低減された状態で、信号を受信することが期待できる。
【0039】
図３及び図４で示した第１の実施形態に係る処理で用いられた送信周波数の値、受信周波数の値及びそれらの組み合わせは単なる一例に過ぎず、これらとは異なる搬送周波数の組み合わせを用いることは排除されない。搬送周波数の組み合わせを一般化すると、中継装置１は２つの搬送周波数パターンの切り替えを繰り返しているといえる。まず、第１の搬送周波数パターンでは受信部１１の受信周波数には第１の周波数を、送信部１２の送信周波数に第２の周波数を、受信部１５の受信周波数に第３の周波数を、送信部１６の送信周波数に第４の周波数を設定している。次の第２の搬送周波数パターンでは受信部１１の受信周波数に第４の周波数を、送信部１２の送信周波数に第３の周波数を、受信部１５の受信周波数に第２の周波数を、送信部１６の送信周波数に第１の周波数を設定している。第１の実施形態で例示された処理に当てはめてみると、中継装置１は第１の搬送周波数パターンと、第２の搬送周波数パターンを繰り返しているといえる。
【0040】
（第１の変形例）図５に中継装置の各部が、データ送受信に用いる周波数を切り替える処理を時系列に行う他の例を示す。図３で示した処理では、中継装置の送受信処理において合計で４つの周波数が用いられていたが、図５に示す処理では、合計２つの周波数を用いる。
【0041】
時刻ｔ１において、制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより受信部１１はアンテナ１０より周波数７２ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１２の送信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより送信部１２は受信部１１で受信された信号を８５ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１３から送信できるようになる。同じ時刻ｔ１において、制御部１８は受信部１５の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより受信部１５はアンテナ１４より周波数７２ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより送信部１６は、受信部１５で受信された信号を８５ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１７から送信できるようになる。
【0042】
時刻ｔ１では、データ送信に用いられている周波数である８５ＧＨｚはデータ受信に用いられている周波数である７２ＧＨｚとは異なるため、同時刻にデータの送信と受信が行われても、同じ中継装置内における回り込み干渉の発生を抑制することができる。
【0043】
時刻ｔ２において、制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより、受信部１１はアンテナ１０より周波数８５ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１２の送信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより送信部１２はアンテナ１３より、受信部１１で受信された信号を７２ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１３から送信できるようになる。同じ時刻ｔ２において、制御部１８は受信部１５の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。これにより受信部１５はアンテナ１４より周波数８５ＧＨｚで電波を受信できる。更に制御部１８は送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定する。これにより送信部１６は、受信部１５で受信された信号を７２ＧＨｚに周波数変換し、アンテナ１７から送信できるようになる。
【0044】
時刻ｔ２で送信部１２及び送信部１６に設定された送信周波数７２ＧＨｚは、時刻ｔ１で受信部１１及び受信部１５に設定されていた受信周波数７２ＧＨｚと同一である。搬送周波数切り替え前の受信周波数が搬送周波数切り替え後の送信周波数に等しいため、搬送周波数の切り替えタイミング前に取得された受信チャネル状態に関する情報より、送信チャネル状態の推定を行うことが可能となる。
【0045】
図６は第１の実施形態の第１の変形例について複数の中継装置の物理的配置と搬送周波数との関係を時系列で表した図である。
【0046】
第１の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された７２ＧＨｚの信号６０１を受信する。中継装置１は信号６０１を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号６０９として中継装置１ｂに向けて送信する。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された７２ＧＨｚの信号６１０を受信する。中継装置１は信号６１０を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号６０２として中継装置１ａに向けて送信する。
【0047】
第２の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された８５ＧＨｚの信号６０３を受信する。中継装置１は信号６０３を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号６１１として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号６１１の周波数７２ＧＨｚは第１の期間において中継装置１ｂから受信していた信号６１０の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された８５ＧＨｚの信号６１２を受信する。中継装置１は信号６１２を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号６０４として中継装置１ａに向けて送信する。この信号６０４の周波数７２ＧＨｚは第１の期間において中継装置１ａから受信していた信号６０１の周波数に等しい。
【0048】
第３の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された７２ＧＨｚの信号６０５を受信する。中継装置１は信号６０５を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号６１３として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号６１３の周波数８５ＧＨｚは第２の期間において中継装置１ｂから受信していた信号６１２の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された７２ＧＨｚの信号６１４を受信する。中継装置１は信号６１４を送信周波数８５ＧＨｚに変換し、８５ＧＨｚの信号６０６として中継装置１ａに向けて送信する。この信号６０６の周波数８５ＧＨｚは第２の期間において中継装置１ａから受信していた信号６０３の周波数に等しい。
【0049】
第４の期間において中継装置１は、中継装置１ａから送信された８５ＧＨｚの信号６０７を受信する。中継装置１は信号６０７を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号６１５として中継装置１ｂに向けて送信する。この信号６１５の周波数７２ＧＨｚは第３の期間において中継装置１ｂから受信していた信号６１４の周波数に等しい。更に中継装置１は中継装置１ｂから送信された８５ＧＨｚの信号６１６を受信する。中継装置１は信号６１６を送信周波数７２ＧＨｚに変換し、７２ＧＨｚの信号６０８として中継装置１ａに向けて送信する。この信号６０８の周波数７２ＧＨｚは第３の期間において中継装置１ａから受信していた信号６０５の周波数に等しい。
【0050】
第１の実施形態の第１の変形例に係る中継装置１についても、中継装置１ａへ送信する際、搬送周波数の切り替えがされる前に同じ中継装置１ａより受信していた周波数と同じ周波数を用いる。中継装置１は、中継装置１ａから受信していた信号より推定したチャネル状態を用い、同じ周波数で中継装置１ａへ送信する信号に対してプレコーディングをすることができる。同様にして、中継装置１が中継装置１ｂへ送信する信号についても、周波数の切り替え前に受信した信号より推定したチャネル状態を用いて、プレコーディングをすることができる。
【0051】
図５及び図６で示した、第１の実施形態の第１の変形例に係る処理で用いられた送信周波数の値、受信周波数の値及びそれらの組み合わせは単なる一例に過ぎず、これらとは異なる搬送周波数の組み合わせを用いることは排除されない。搬送周波数の組み合わせを一般化すると、ここでも中継装置１は２つの搬送周波数パターンの切り替えを繰り返しているといえる。まず、第１の搬送周波数パターンでは受信部１１の受信周波数には第１の周波数を、送信部１２の送信周波数に第２の周波数を、受信部１５の受信周波数に第１の周波数を、送信部１６の送信周波数に第２の周波数を設定している。次の第２の搬送周波数パターンでは受信部１１の受信周波数に第２の周波数を、送信部１２の送信周波数に第１の周波数を、受信部１５の受信周波数に第２の周波数を、送信部１６の送信周波数に第１の周波数を設定している。そして例示された処理に当てはめると、中継装置１は第１の搬送周波数パターンと、第２の搬送周波数パターンを繰り返しているといえる。
【0052】
図４及び図６で示した無線中継ネットワークにおいては複数の中継装置が連続して配置されていた。図４及び図６において中継装置１の搬送周波数パターンの切り替えだけでなく、中継装置１ａ及び中継装置１ｂも、搬送周波数パターンの切り替えが行われる。この際、隣接する中継装置間の周波数パターン切り替えの態様に規則性がある。すなわち、第１の期間において、中継装置１が第１の搬送周波数パターンに設定されているとすると、隣接する中継装置１ａ及び隣接する中継装置１ｂは第２の搬送周波数パターンに設定されている。第２の期間において、中継装置１が第２の搬送周波数パターンに設定されているとすると、隣接する中継装置１ａ及び隣接する中継装置１ｂは第１の搬送周波数パターンに設定されている。第３の期間において、中継装置１が第１の搬送周波数パターンに設定されているとすると、隣接する中継装置１ａ及び隣接する中継装置１ｂは第２の搬送周波数パターンに設定されている。第４の期間において、中継装置１が第２の搬送周波数パターンに設定されているとすると、隣接する中継装置１ａ及び隣接する中継装置１ｂは第１の搬送周波数パターンに設定されている。もし中継装置１ｂの左側にもう１つ中継装置が存在する場合、もう１つの中継装置の搬送周波数パターンは、それぞれの期間において、中継装置１と一致する。
【0053】
上記の周波数パターン切り替えの態様を一般化すると、複数の中継装置が連続して配置された場合、中継装置は第１のグループに属するものと、第２のグループに属するものに分けられる。ここで第１のグループ、第２のグループとは、同一の期間において同一の搬送周波数パターンが設定されている中継装置の集合を意味する。複数の中継装置が連続して配置されている場合、第１のグループに属する中継装置と第２のグループに属する中継装置は交互に設置されることになる。
【0054】
これまで図３及び図４に示した第１の実施形態に係る処理と、図５及び図６に示した第１の実施形態の第１の変形例に係る処理との２つの処理を例として説明した。これらの２つの処理で用いられていた搬送周波数パターンの間には、使われている周波数の数に違いがあった。搬送周波数の切り替えについては、時系列で複数回行われることを仮定したが、複数回にわたる搬送周波数の切り替えが行われるタイミングについては特に限定しなかった。周波数を切り替えるタイミングとして様々なものを想定すると、更に多くの変形例を実現することができる。搬送周波数の切り替えは一定の周期ごとに行われるものであっても、何らかの条件を満たしたときに実行されるイベント駆動型のものであってもよい。搬送周波数の切り替えが周期的である場合、その周期の長短は問わない。
【0055】
前述のように搬送周波数切り替えのタイミングの選択については特に限定されないものの、中継装置１へ電波を送受信する無線通信装置又は中継装置が搬送周波数を切り替えるタイミングは、中継装置１が搬送周波数を切り替えるタイミングと同期されている必要がある。この搬送周波数切り替えのタイミングの同期について、図７を用いて具体的に説明する。
【0056】
これまでの説明において無線中継ネットワークを構成する中継装置及び無線通信装置の送信部と受信部の搬送周波数切り替えタイミングは同一となると述べたが、受信部と送信部の周波数切り替えタイミングは厳密に一致している必要はない。例えば、指定された搬送周波数切り替えのタイミングになっても、いずれかの方向について、データの送信又は受信の処理がまだ完了していない場合、現在行われているデータの送信又は受信が完了した後に送信部又は受信部の周波数切り替えを行ってもよい。
【0057】
例えば、搬送周波数切り替えのタイミングになっても受信部１１でのデータ受信が継続しており、受信されたデータを送信部１２より送信し続けなくてはならない場合、受信部１１及び送信部１２の周波数切り替えのタイミングは送信部１６及び受信部１５より後になってもよい。
【0058】
また、受信部１１、送信部１２、受信部１５、送信部１６のすべてで一斉に周波数の切り替えを行う指令を出しても、制御部１８のプログラム処理又は局部発振器２０、２１、ミキサ１１Ａ，１２Ａ，１５Ａ、１６Ａの回路実装上の要因などにより、受信部１１、送信部１２、受信部１５、送信部１６で実際の周波数の切り替えが行われるタイミングが前後してしまう場合もあるが、干渉の発生が抑制されるのでれば、そのような装置も本発明の実施形態の範囲に包含されるといえる。
【0059】
図７に示す最上段の無線中継ネットワークでは、端末装置６ａ及び端末装置６ｂとの間でなされる通信を中継する目的で１台の中継装置が用いられている。このような構成を用いる場合、端末装置６ａの送信用アンテナと、端末装置６ａの受信用アンテナと、端末装置６ｂの送信用アンテナと、端末装置６ｂの受信用アンテナと、１台の中継装置について、搬送周波数を切り替えるタイミングが同期されている必要がある。図７において斜線で塗りつぶされている構成要素が、この搬送周波数切り替えのタイミングが同期される範囲に該当する。端末装置６ａおよび端末装置６ｂも、図１の構成のうち中継に関する機能を除いたものと同等の構成を有する。
【0060】
図７上から２段目の無線中継ネットワークでは端末装置６ｃ及び端末装置６ｄとの間でなされる通信を中継する目的で２台の中継装置が用いられている。このような構成を用いる場合、端末装置６ｃの送信用アンテナと、端末装置６ｃの受信用アンテナと、端末装置６ｄの送信用アンテナと、端末装置６ｄの受信用アンテナと、２台の中継装置について、搬送周波数を切り替えるタイミングが同期されている必要がある。図７において斜線で塗りつぶされている構成要素が、この搬送周波数切り替えのタイミングが同期される範囲に該当する。端末装置６ｃおよび端末装置６ｄも、図１の構成のうち中継に関する機能を除いたものと同等の構成を有する。
【0061】
図７上から３段目の無線中継ネットワークでは端末装置６ｅ及び端末装置６ｆとの間でなされる通信を中継する目的で３台の中継装置が用いられている。このような構成を用いる場合、端末装置６ｅの送信用アンテナと、端末装置６ｅの受信用アンテナと、端末装置６ｆの送信用アンテナと、端末装置６ｆの受信用アンテナと、３台の中継装置について、搬送周波数を切り替えるタイミングが同期されている必要がある。図７において斜線で塗りつぶされている構成要素が、この搬送周波数切り替えのタイミングが同期される範囲に該当する。端末装置６ｅおよび端末装置６ｆも、図１の構成のうち中継に関する機能を除いたものと同等の構成を有する。
【0062】
図７上から４段目の無線中継ネットワークでは端末装置６ｇ及び端末装置６ｉとの間でなされる通信並びに端末装置６ｈ及び端末装置６ｊとの間でなされる通信を中継する目的で３台の中継装置が用いられている。このような構成を用いる場合、端末装置６ｇの送信用アンテナと、端末装置６ｉの受信用アンテナと、端末装置６ｊの送信用アンテナと、端末装置６ｈの受信用アンテナと、３台の中継装置について、搬送周波数を切り替えるタイミングが同期されている必要がある。図７において斜線で塗りつぶされている構成要素が、この搬送周波数切り替えのタイミングが同期される範囲に該当する。端末装置６ｇおよび端末装置６ｈの組、および、端末装置６ｉおよび端末装置６ｊの組は、図１の構成のうち中継に関する機能を除いたものと同等の構成を有する。
【0063】
前述の関係を一般化すると、電波の中継処理を行う中継装置がｎ台連続して設置されているとした場合、周波数の切り替えタイミングが同期される範囲は、そのｎ台の中継装置に加え、そのｎ台の中継装置の連なりの両端の位置するアンテナと直接電波の送信又は受信を行う、端末装置又は中継装置のアンテナも含まれるといえる。周波数切り替えタイミングの同期処理は、ｎ台ある中継装置の同期部の機能により自律的に行われるものであっても、管理用端末又は管理サーバなどから外部指令を受けて行われるものであっても、それらの組み合わせによるものであってもよく、実装方法は特に限定しない。
【0064】
（第２の実施形態）図８は、第２の実施形態に係る無線通信装置として中継装置の機能ブロック図である。第２の実施形態に係る中継処理部２２は、チャネル推定部７０と、チャネル補正部７１と、結合部７２と、パイロット信号生成部７３とを備えている。同様に、中継処理部２３は、チャネル推定部７４と、チャネル補正部７５と、結合部７６と、パイロット信号生成部７７とを備えている。第２の実施形態に係る中継装置のアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８とそれぞれ同等の機能を有するものとする。図８に示されていないものの、第２の実施形態に係る中継装置についても、第１の実施形態に係る中継装置の局部発振器２０及び局部発振器２１と同等の機能を有する局部発振器を備えるものとする。
【0065】
図９は、第２の実施形態に係る中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図である。第２の実施形態に係るフレームは、複数のパイロットシンボルから構成されるパイロット信号を含むパイロット部と、データ本体を含むペイロード部とを含む。
【0066】
図１０Ａ及び図１０Ｂは第２の実施形態に係る中継装置がフレームに対して行う処理を表した図である。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４及び時刻ｔ５にそれぞれ搬送周波数の切り替えが行われているものとする。第１の期間は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間を表している。第２の期間は時刻ｔ２と時刻ｔ３の間を表している。第３の期間は時刻ｔ３と時刻ｔ４の間を表している。第４の期間は時刻ｔ４と時刻ｔ５の間を表している。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、それぞれの期間について、上から下に向かう方向に、中継装置１が受信したフレームについて行われる処理の概略が示されている。以下では、図１０Ａ及び図１０Ｂに沿って、当該フレームについて行われる処理を説明する。
【0067】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部９０に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。チャネル補正部７１は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部９１に対してチャネル補正を行う。結合部７２は補正済みのペイロード部９３とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部９２を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0068】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部９４に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（７５）を推定する。チャネル補正部７５は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を用いてフレームのペイロード部９５に対してチャネル補正を行う。結合部７６は補正済みのペイロード部９７とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部９６を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0069】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部９８に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。チャネル補正部７１は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部９９に対してチャネル補正を行う。結合部７２は補正済みのペイロード部１０１とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１００を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0070】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１０２に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８２）を推定する。チャネル補正部７５は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を用いてフレームのペイロード部１０３に対してチャネル補正を行う。結合部７６は補正済みのペイロード部１０５とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１０４を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。第３の期間及び第４の期間において、中継装置１が受信するフレームについて行われる処理も、前述の第１の期間及び第２の期間における処理と同様となる。
【0071】
（第１の変形例）図１０Ａ及び図１０Ｂで示した処理では、中継装置の送受信処理において合計で４つの周波数が用いられていたが、第２の実施形態の第１の変形例として、送受信処理において合計２つの周波数を用いる場合の処理を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいても時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４及び時刻ｔ５にそれぞれ搬送周波数の切り替えが行われているものとする。
【0072】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１０６に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。チャネル補正部７１は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部１０７に対してチャネル補正を行う。結合部７２は補正済みのペイロード部１０９とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１０８を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0073】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１１０に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（７２）を推定する。チャネル補正部７５は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部１１１に対してチャネル補正を行う。結合部７６は補正済みのペイロード部１１３とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１１２を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0074】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１１４に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。チャネル補正部７１は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部１１５に対してチャネル補正を行う。結合部７２は補正済みのペイロード部１１７とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１１６を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0075】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１１８に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８５）を推定する。チャネル補正部７５は、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部１１９に対してチャネル補正を行う。結合部７６は補正済みのペイロード部１２１とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１２０を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを含む信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。第３の期間及び第４の期間において、中継装置１が受信するフレームについて行われる処理も、前述の第１の期間及び第２の期間における処理と同様となる。
【0076】
上記のように、受信時のチャネル状態の情報を元に逆特性を求め、ペイロード部について信号の歪みを補正（等化）することにより、伝送特性を向上（伝送信号の劣化を抑制）という効果を得ることができる。例えば、中継装置で中継される電波により搬送されるデータについて、ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を低減し、より効率的なデータ転送が可能になる。
【0077】
（第３の実施形態）図１２は、第３の実施形態に係る無線通信装置としての中継装置の機能ブロック図である。第３の実施形態に係る中継処理部２２は、チャネル推定部７０と、結合部７２と、パイロット信号生成部７３と、記憶部１２２と、プレコーディング部（事前補正部）１２３とを備えている。同様に、中継処理部２３は、チャネル推定部７４と、結合部７６と、パイロット信号生成部７７と、記憶部１２４と、プレコーディング部（事前補正部）１２５とを備えている。第３の実施形態に係る中継装置のアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８とそれぞれ同等の機能を有するものとする。また第３の実施形態に係る中継装置についても、第１の実施形態に係る中継装置の局部発振器２０及び局部発振器２１と同等の機能を有する局部発振器を備えるものとする。
【0078】
記憶部１２２、１２４は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ハードディスク、光ディスクなどの不揮発記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
【0079】
第３の実施形態は、搬送周波数の切り替えタイミング前に取得された受信チャネル状態に関する情報より、送信チャネル状態の推定をし、推定した送信チャネル状態を利用してプレコーディングを行う中継装置の一例である。
【0080】
図１３は、第３の実施形態に係る中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図である。第３の実施形態に係るフレームは、データ本体を含むペイロード部とパイロットシンボルを含むパイロット部とを含む。
【0081】
図１４Ａ及び図１４Ｂは第３の実施形態に係る中継装置がフレームに対して行う処理を表した図である。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４及び時刻ｔ５にそれぞれ搬送周波数の切り替えが行われているものとする。第１の期間は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間を表している。第２の期間は時刻ｔ２と時刻ｔ３の間を表している。第３の期間は時刻ｔ３と時刻ｔ４の間を表している。第４の期間は時刻ｔ４と時刻ｔ５の間を表している。図１４Ａ及び図１４Ｂでは、それぞれの期間について、上から下に向かう方向に、中継装置１が受信したフレームについて行われる処理の概略が示されている。以下では、図１４Ａ及び図１４Ｂに沿って、当該フレームについて行われる処理を説明する。
【0082】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１３０に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。チャネル推定部７０は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を記憶部１２２に保存する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を用いてフレームのペイロード部１３１に対してプレコーディング（事前補正）を行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部７２はプレコーディング部１２３がプレコーディングしたペイロード部１３２とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１３３を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0083】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１３４に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（７５）を推定する。チャネル推定部７４は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を記憶部１２４に保存する。プレコーディング部１２５は記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部１３５に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ａへの送信前に行われるものである。結合部７６はプレコーディング部１２５がプレコーディングしたペイロード部１３６とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１３７を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0084】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１３８に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。チャネル推定部７０は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を記憶部１２２に保存する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を用いてフレームのペイロード部１３９に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部７２はプレコーディング部１２３がプレコーディングしたペイロード部１４０とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１４１を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0085】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１４２に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８２）を推定する。チャネル推定部７４は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を記憶部１２４に保存する。プレコーディング部１２５は記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部１４３に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ａへの送信前に行われるものである。結合部７６はプレコーディング部１２５がプレコーディングしたペイロード部１４４とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１４５を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。第３の期間及び第４の期間以降において、中継装置１が受信するフレームについて行われる処理も、前述の第２の期間における処理と同様となる。
【0086】
（第１の変形例）図１４Ａ及び図１４Ｂで示した処理では、中継装置の送受信処理において合計で４つの周波数が用いられていたが、第３の実施形態の第１の変形例として、送受信処理において合計２つの周波数を用いる場合の処理を図１５Ａ及び図１５Ｂに示す。
【0087】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１５０に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。チャネル推定部７０は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を記憶部１２２に保存する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部１５１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部７２はプレコーディング部１２３がプレコーディングしたペイロード部１５２とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１５３を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0088】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１５４に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（７２）を推定する。チャネル推定部７４は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７２）を記憶部１２４に保存する。プレコーディング部１２５は記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いてフレームのペイロード部１５５に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ａへの送信前に行われるものである。結合部７６はプレコーディング部１２５がプレコーディングしたペイロード部１５６とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１５７を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0089】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１５８に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。チャネル推定部７０は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を記憶部１２２に保存する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部１５９に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部７２はプレコーディング部１２３がプレコーディングしたペイロード部１６０とパイロット信号生成部７３の生成した新たなパイロット部１６１を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0090】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１６２に含まれるパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８５）を推定する。チャネル推定部７４は更にチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８５）を記憶部１２４に保存する。プレコーディング部１２５は記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いてフレームのペイロード部１６３に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ａへの送信前に行われるものである。結合部７６はプレコーディング部１２５がプレコーディングしたペイロード部１６４とパイロット信号生成部７７の生成した新たなパイロット部１６５を結合し、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。第３の期間及び第４の期間以降において、中継装置１が受信するフレームについて行われる処理も、前述の第２の期間における処理と同様となる。
【0091】
上記のように、以前同じ無線通信装置から受信した際に得られたチャネル状態より求めたチャネル状態の逆特性を用い、今回受信したペイロード部について送信前のプレコーディングを行うことにより、高い伝送特性を得ることができる。例えば、伝送路容量が増大するという効果を得ることができる。これにより、中継装置で中継される電波により搬送されるデータについて、効率的なデータ転送を行うことができるようになる。
【0092】
（第４の実施形態）図１６は、第４の実施形態に係る無線通信装置としての中継装置の機能ブロック図である。第４の実施形態に係る中継処理部２２は、チャネル推定部７０と、チャネル補正部７１と、記憶部１２２と、プレコーディング部１２３と、パイロット信号生成部１７０と、結合部１７１と、パイロット信号生成部１７２と、結合部１７３とを備えている。同様に、中継処理部２３は、チャネル推定部７４と、チャネル補正部７５と、記憶部１２４と、プレコーディング部１２５と、パイロット信号生成部１７４と、結合部１７５と、パイロット信号生成部１７６と、結合部１７７とを備えている。第４の実施形態に係る中継装置のアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８とそれぞれ同様の構成及び機能を有するものとする。また第４の実施形態に係る中継装置についても、第１の実施形態に係る中継装置の局部発振器２０及び局部発振器２１と同等の機能を有する局部発振器を備えるものとする。
【0093】
図１７は、第４の実施形態に係る中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図である。第４の実施形態に係るフレームは、２つのパイロット部と、データ本体を含むペイロード部とを含む。２つのパイロット部は、それぞれ第１のパイロット信号を含むパイロット部１と、第２のパイロット信号を含むパイロット部２である。パイロット部１とペイロード部とはプリコーディングされており、パイロット部２はプリコーディングされていない場合を想定する。なお、パイロット部２とペイロード部とはプリコーディングされており、パイロット部１はプリコーディングされていない構成としてもよい。
【0094】
図１８Ａ及び図１８Ｂは第４の実施形態に係る中継装置がフレームに対して行う処理を表した図である。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４及び時刻ｔ５にそれぞれ搬送周波数の切り替えが行われているものとする。第１の期間は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間を表している。第２の期間は時刻ｔ２と時刻ｔ３の間を表している。第３の期間は時刻ｔ３と時刻ｔ４の間を表している。第４の期間は時刻ｔ４と時刻ｔ５の間を表している。図１８Ａ及び図１８Ｂでは、それぞれの期間について、上から下に向かう方向に、中継装置１が受信したフレームについて行われる処理の概略が示されている。以下では、図１８Ａ及び図１８Ｂに沿って、当該フレームについて行われる処理を説明する。なお、図では、プリコーディングされているパイロット部１は、“Ｐｉｌｏｔ１’”と記載され、プリコーディングされる前のパイロット部１は“Ｐｉｌｏｔ１”と記載されている。
【0095】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１（１９０）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ａ（７２）を求める。この第１のパイロット信号はプリコーディングされているため、プリコーディング時に使用したチャネル状態情報からのチャネル変動の影響がＨ´１ａ（７２）に含まれる。チャネル推定部７０は更にパイロット部２（１９１）に含まれる第２のパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。この第２のパイロット信号は、プリコーディングされていないため、チャネル状態Ｈ１ａ（７２）は、今回フレームを受信した際のチャネル状態を表す。また、チャネル推定部７０はチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を記憶部１２４に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ａ（７２）の逆特性であるＨ´１ａ−１（７２）を求め、Ｈ´１ａ−１（７２）を用いてペイロード部１９２に対して補正を行う。結合部１７１は、パイロット信号生成部１７０の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と、新たなパイロット部１とに対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７３はパイロット信号生成部１７２が生成したパイロット部２を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部間に挿入することにより、新たなフレームを構成する。なお、この挿入されたパイロット部２はプリコーディングされていない。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0096】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１（１９３）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ｂ（７５） を求める。チャネル推定部７４は更にパイロット部２（１９４）に含まれる第２のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ１ｂ（７５）を推定する。また、チャネル推定部７４はチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を記憶部１２２に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ｂ（７５）の逆特性であるＨ´１ｂ−１（７５）を求め、Ｈ´１ｂ−１（７５）を用いてペイロード部１９５に対して補正を行う。結合部１７５は、パイロット信号生成部１７４の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２５は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７７はパイロット信号生成部１７６が生成したパイロット部２を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部間に挿入することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0097】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１（１９６）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ａ（８５）を求める。チャネル推定部７０は更にパイロット部２（１９７）に含まれる第２のパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。また、チャネル推定部７０はチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を記憶部１２４に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ａ（８５）の逆特性であるＨ´１ａ−１（８５）を求め、Ｈ´１ａ−１（８５）を用いてペイロード部１９８に対して補正を行う。結合部１７１は、パイロット信号生成部１７０の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７３はパイロット信号生成部１７２が生成したパイロット部２を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部間に挿入することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0098】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１（１９９）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ｂ（８２） を求める。チャネル推定部７４は更にパイロット部２（２００）に含まれる第２のパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８２）を推定する。また、チャネル推定部７４はチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を記憶部１２２に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ｂ（８２）の逆特性であるＨ´１ｂ−１（８２）を求め、Ｈ´１ｂ−１（８２）を用いてペイロード部２０１に対して補正を行う。結合部１７５は、パイロット信号生成部１７４の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２５は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７７はパイロット信号生成部１７６が生成したパイロット部２を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部間に挿入することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0099】
上記のように、プレコーディングされているパイロット信号によりチャネル状態を算出し、算出したチャネル状態を元に逆特性を求める。そして、当該逆特性の情報を利用して、同じくプレコーディングされているペイロード部について信号の歪みを補正する。更に以前同じ無線通信装置から受信をした際に得られたチャネル状態より求めたチャネル状態の逆特性を用いてパイロット信号および補正されたペイロード部のプレコーディングを行う。これにより、中継の伝送特性をより一層高めることができる。例えば、搬送されるデータについて、ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を低減すると同時に、伝送路容量が増大するという効果を得ることができる。これにより、中継装置で中継される電波により搬送されるデータについて、効率的なデータ転送を行うことができるようになる。
【0101】
図１９は、第５の実施形態に係る中継装置が送信するフレームのフォーマットを表した図である。第５の実施形態に係るフレームは、第１のパイロット信号を含むパイロット部１と、データを含むペイロード部と、第３のパイロット信号を含むパイロット部３とを含む。パイロット部３をフレームの最後尾に配置することにより、より最新の伝搬路の状況を反映させることができるため、フレームの先頭に配置する場合に比べプレコーディングをしたときにチャネル状態の推定精度を上げることができる。
【0102】
図２０Ａ及び図２０Ｂは第５の実施形態に係る中継装置がフレームに対して行う処理を表した図である。時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４及び時刻ｔ５にそれぞれ搬送周波数の切り替えが行われているものとする。第１の期間は時刻ｔ１と時刻ｔ２の間を表している。第２の期間は時刻ｔ２と時刻ｔ３の間を表している。第３の期間は時刻ｔ３と時刻ｔ４の間を表している。第４の期間は時刻ｔ４と時刻ｔ５の間を表している。図２０Ａ及び図２０Ｂでは、それぞれの期間について、上から下に向かう方向に、中継装置１が受信したフレームについて行われる処理の概略が示されている。以下では、図２０Ａ及び図２０Ｂに沿って、当該フレームについて行われる処理を説明する。なお、図では、プリコーディングされているパイロット部１は、“Ｐｉｌｏｔ１’”と記載され、プリコーディングされる前のパイロット部１は“Ｐｉｌｏｔ１”と記載されている。
【0103】
まず、第１の期間についての処理を説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１１の受信周波数を７２ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数７２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１（２１０）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ａ（７２）を求める。チャネル推定部７０は更にパイロット部３（２１１）に含まれる第３のパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ａの間のチャネル状態Ｈ１ａ（７２）を推定する。また、チャネル推定部７０はチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を記憶部１２４に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ａ（７２）の逆特性であるＨ´１ａ−１（７２）を求め、Ｈ´１ａ−１（７２）を用いてペイロード部２１２に対して補正を行う。結合部１７１は、パイロット信号生成部１７０の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７３はパイロット信号生成部１７２が生成したパイロット部３を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部の後に結合することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１２の送信周波数を８２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数８２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0104】
同じ第１の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ１において制御部１８は受信部１５の受信周波数を７５ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数７５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１（２１３）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ｂ（７５） を求める。チャネル推定部７４は更にパイロット部３（２１４）に含まれる第３のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ１ｂ（７５）を推定する。また、チャネル推定部７４はチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を記憶部１２２に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ｂ（７５）の逆特性であるＨ´１ｂ−１（７５）を求め、Ｈ´１ｂ−１（７５）を用いてペイロード部２１５に対して補正を行う。結合部１７５は、パイロット信号生成部１７４の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２５は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ１より前の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７７はパイロット信号生成部１７６が生成したパイロット部３を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部の後に結合することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ１において送信部１６の送信周波数を８５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数８５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0105】
次に第２の期間における処理について説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１１の受信周波数を８５ＧＨｚに設定する。中継装置１ａから送信周波数８５ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１０より受信され、受信部１１においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７０は受信されたフレームのパイロット部１（２１６）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ａ（８５）を求める。チャネル推定部７０は更にパイロット部３（２１７）に含まれる第３のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ１ａ（８５）を推定する。また、チャネル推定部７０はチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（８５）を記憶部１２４に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ａ（８５）の逆特性であるＨ´１ａ−１（８５）を求め、Ｈ´１ａ−１（８５）を用いてペイロード部２１５に対して補正を行う。結合部１７１は、パイロット信号生成部１７０の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２３は、記憶部１２２に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ｂとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（７５）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７３はパイロット信号生成部１７２が生成したパイロット部３を、プレコーディングされたパイロット部１及び事前補正されたペイロード部に結合することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１２の送信周波数を７５ＧＨｚに設定している。このため、送信部１２はベースバンド信号を送信周波数７５ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１３より中継装置１ｂに向けて送信する。
【0106】
同じ第２の期間において、受信部１５が受信するフレームについての処理も説明する。時刻ｔ２において制御部１８は受信部１５の受信周波数を８２ＧＨｚに設定する。中継装置１ｂから送信周波数８２ＧＨｚで送信されたフレームは、アンテナ１４より受信され、受信部１５においてベースバンド信号の用いる中間周波数へ変換される。チャネル推定部７４は受信されたフレームのパイロット部１（２１９）に含まれる第１のパイロット信号を参照し、チャネル状態Ｈ´１ｂ（８２）を求める。チャネル推定部７４は更にパイロット部３（２２０）に含まれる第３のパイロット信号を参照し、中継装置１と中継装置１ｂの間のチャネル状態Ｈ１ｂ（８２）を推定する。また、チャネル推定部７４はチャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を求め、チャネル状態の逆特性Ｈ１ｂ−１（８２）を記憶部１２２に保存する。チャネル補正部７１は前記Ｈ´１ｂ（８２）の逆特性であるＨ´１ｂ−１（８２）を求め、Ｈ´１ｂ−１（８２）を用いてペイロード部２２１に対して補正を行う。結合部１７５は、パイロット信号生成部１７４の生成した新たなパイロット部１と、チャネル補正のされたペイロード部とを結合する。プレコーディング部１２５は、記憶部１２４に保存されている、時刻ｔ２より前の第１の期間における中継装置１ａとの間のチャネル状態の逆特性Ｈ１ａ−１（７２）を用いて、チャネル補正のされたペイロード部と新たなパイロット部１に対してプレコーディングを行う。このプレコーディングは中継装置１ｂへの送信前に行われるものである。結合部１７７はパイロット信号生成部１７６が生成したパイロット部３を、プレコーディングされたパイロット部１及びプレコーディングされたペイロード部に結合することにより、新たなフレームを構成する。制御部１８は時刻ｔ２において送信部１６の送信周波数を７２ＧＨｚに設定している。このため、送信部１６はベースバンド信号を送信周波数７２ＧＨｚに変換後、新たなフレームを搬送する信号をアンテナ１７より中継装置１ａに向けて送信する。
【0107】
上記のように、パイロット部（パイロット部３）をフレームの末尾に配置したことにより、より近い時点での伝搬路の状況を考慮したプレコーディングが可能となる。よって、第４の実施形態の効果をより高めることができる。
【0108】
（第６の実施形態）図２１は、第６の実施形態に係る無線通信装置としての中継装置の機能ブロック図である。第６の実施形態に係る中継処理部２２は、チャネル推定部７０と、チャネル補正部７１と、記憶部１２２と、プレコーディング部１２３と、パイロット信号生成部１７０と、結合部１７１と、パイロット信号生成部１７２と、結合部１７３と、多重部２７０を備えている。同様に、中継処理部２３は、チャネル推定部７４と、チャネル補正部７５と、記憶部１２４と、プレコーディング部１２５と、パイロット信号生成部１７４と、結合部１７５と、パイロット信号生成部１７６と、結合部１７７と、分離部２７２とを備えている。第６の実施形態に係る中継装置は更に入力端子を有する変調部２７１と、出力端子を有する復調部２７３とを備えている。変調部２７１は多重部２７０に、復調部２７３は分離部２７２にそれぞれ電気的に接続されている。第６の実施形態に係る中継装置のアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１３、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８とそれぞれ同等の機能を有するものとする。また第６の実施形態に係る中継装置についても、第１の実施形態に係る中継装置の局部発振器２０及び局部発振器２１と同等の機能を有する局部発振器を備えるものとする。変調部２７１および復調部２７３の少なくとも一方は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させることによりソフトウェアで実現してもよいし、専用のハードウェア回路又はプログラム可能な回路によって実現してもよいし、これらの両方によって実現してもよい。
【0109】
図２２は、本実施形態に係る無線中継ネットワークの一例を示している。無線中継ネットワークは、中継装置１と基地局２８０とを備える。中継装置１と基地局２８０は、支持部材２８５によってセル２８３内の領域の上方で支持されている。基地局２８０は、セル２８３内に位置する端末局２８４とデータの送受信を行うことができる。中継装置１の入力端子は基地局２８０の上りリンク処理部２８１に接続されている。中継装置１の出力端子は基地局２８０の下りリンク処理部２８２に接続されている。基地局２８０の上りリンク処理部２８１から出力された上りリンク信号は中継装置１の入力端子から中継装置１に入力される。上りリンク信号は図２１の変調部２７１で変調後、多重部２７０で中継信号に多重される。上りリンク処理部２８１および下りリンク処理部２８２の少なくとも一方は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させることによりソフトウェアで実現してもよいし、専用のハードウェア回路又はプログラム可能な回路によって実現してもよいし、これらの両方によって実現してもよい。
【0110】
一方、下りリンクについては、図２１の分離部２７２において下りリンク信号に該当する範囲が分離または複製され、復調部２７３に渡される。復調部２７３は信号を復調し、復調された下りリンク信号は出力端子から出力される。下りリンク信号は基地局２８０の下りリンク処理部２８２に入力される。下りリンク処理部２８２は下りリンク処理を実行し、端末局２８４に向けて下り信号を送信する。このように中継装置と基地局を接続することにより、複数の基地局の上りリンク信号及び下りリンク信号の双方を多重した上で、基地局２８０に係るセル２８３の範囲外となる離れた場所へデータを中継することができる。
【0111】
（第７の実施形態）図２３は、第７の実施形態に係る無線通信装置としての中継装置の機能ブロック図である。第７の実施形態に係る中継処理部２２の構成は第６の実施形態と同様である。中継処理部２３は、同期捕捉部２９０が存在する点を除けば、第６の実施形態の中継処理部２３と同様の構成である。第７の実施形態に係る中継装置のアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７、制御部１８、変調部２７１及び復調部２７３はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ１０、受信部１１、送信部１２、アンテナ１３、アンテナ１４、受信部１５、送信部１６、アンテナ１７及び制御部１８とそれぞれ同等の機能を有するものとする。また第７の実施形態に係る中継装置についても、第１の実施形態に係る中継装置の局部発振器２０及び局部発振器２１と同等の機能を有する局部発振器を備えるものとする。
【0112】
第７の実施形態における同期捕捉部２９０により、中継装置１の搬送周波数切り替えタイミングを他の中継装置又は無線通信装置と同期させることができる。同期捕捉部２９０の動作の具体的な処理を以下に記述する。同期捕捉部２９０は、フレーム先頭に配置されたパイロット部を参照し、シリアルサーチ、マッチト・フィルタなどの処理を用いて同期捕捉を行い、フレーム境界を検出する。同期捕捉部２９０が検出したフレーム境界は制御部１８へ通知される。制御部１８はフレーム境界検出通知を受けたら、局部発振器２０、局部発振器２１、受信部１１、送信部１２、受信部１５及び送信部１６の各部への設定変更を行い、送信周波数及び受信周波数の切り替え処理を実行する。搬送周波数切り替えの対象は送信周波数又は受信周波数のいずれか１つでも、送信周波数及び受信周波数の両方でもよいものとする。第７の実施形態の構成及び方法は一例であり、他の構成及び方法を用いることができる。例えば、特定のフレームを複数回連続して受信したら、送信周波数及び受信周波数の切り替え処理を実行する方法を用いてもよい。
【0113】
なお、本発明は上記各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、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0114】
１、１ａ、１ｂ 無線中継装置（無線通信装置）２ 計算機
３、４、５、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、６ｊ 端末装置（無線通信装置）
３ａ、３ｂ、４ａ、５ａ、１０、１０ｂ、１３、１３ａ、１４、１４ａ、１７、１７ｂ アンテナ
１１、１５ 受信部
１１Ａ、１２Ａ、１５Ａ、１６Ａ ミキサ
１１Ｂ、１２Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ フィルタ
１１Ｃ、１２Ｃ、１５Ｃ、１６Ｃ 増幅器
１２、１６ 送信部
１８ 制御部
１８Ａ 同期部
１８Ｂ 時刻管理部
２０、２１ 局部発振器
２２、２３ 中継処理部
２４ アンテナの組み合わせ
２５ 通信路の組み合わせ
７０、７４ チャネル推定部
７１、７５ チャネル補正部
７２、７６、１７１、１７３、１７５、１７７ 結合部
７３、７７、１７０、１７２、１７４，１７６ パイロット信号生成部
９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１３０、１３３，１３４，１３７，１３８，１４１，１４２，１４５、１５０、１５３、１５４、１５７、１５８、１６１、１６２，１６５ パイロット部
９１、９３、９５、９７、９９、１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３、１１５、１１７、１１９、１２１、１３１、１３２、１３５、１３６、１３９、１４０、１４３、１４４、１５１、１５２、１５５、１５６、１５９、１６０、１６３、１６４、１９２、１９５、１９８、２０１、２１２、２１５、２１８、２２１ ペイロード部
１２２、１２４ 記憶部
１２３、１２５ プレコーディング部
１９０、１９３、１９６、１９９、２１０、２１３、２１６、２１９ パイロット部１
１９１、１９４、１９７、２００ パイロット部２
２１１、２１４、２１７、２２０ パイロット部３
２７０ 多重部
２７１ 変調部
２７２ 分離部
２７３ 復調部
２８０ 基地局
２８１ 上りリンク処理部
２８２ 下りリンク処理部
２８３ セル
２８４ 端末局
２８５ 支持部材
２９０ 同期捕捉部
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７、６０８、６０９、６１０、６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６ 信号