特許 7614610 無線通信方法、及び無線通信システム

(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】

(24)【登録日】2025-01-07

(45)【発行日】2025-01-16

(54)【発明の名称】無線通信方法、及び無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 76/15 20180101AFI20250108BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20250108BHJP

   H04W 88/04 20090101ALI20250108BHJP

   H04W 16/26 20090101ALI20250108BHJP

   H04W 40/24 20090101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

H04W76/15

H04W16/28 130

H04W88/04

H04W16/26

H04W40/24

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021123647

(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公開番号】P2023019146

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110004381

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＴＯＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124844

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 隆治

(72)【発明者】

【氏名】中平 俊朗

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 元晴

(72)【発明者】

【氏名】守山 貴庸

(72)【発明者】

【氏名】村田 英一

(72)【発明者】

【氏名】笠井 万平

【審査官】▲高▼木 裕子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５０８９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２８９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４４０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】村田 英一 Hidekazu Murata，電子情報通信学会２０１８年通信ソサイエティ大会講演論文集１ PROCEEDINGS OF THE 2018 IEICE COMMUNICATIONS SOCIETY CONFERENCE，2018年08月28日，S-57,S-58

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局と通信可能な複数の無線局が、無線信号を他の無線局へ中継する中継通信を行う中継通信用リンクを確立する確立ステップと、
前記基地局が、データを無線信号でマルチアンテナ送信する送信ステップと、
前記複数の無線局のうち、一の無線局が、前記基地局から受信した無線信号と、前記中継通信で他の無線局から受信した１つ以上の無線信号とを用いて、前記データを受信する受信ステップと、
を含み、
前記確立ステップは、
前記複数の無線局の各々が、
ブロードキャスト信号を送信するステップと、
前記ブロードキャスト信号に対して応答を返した１つ以上の他の無線局と前記中継通信用リンクを確立するステップと、
前記他の無線局からの受信信号の強度に基づいて、無線信号を前記中継通信で自局に中継する際に利用する、中継送信順又は送信待機時間を示す情報を含む中継通信用の制御情報を作成し、前記中継通信用の制御情報を前記他の無線局に通知するステップと、
を実行する、
無線通信方法。

【請求項2】

前記基地局が実行する前記送信ステップは、前記一の無線局の宛先情報を含む無線信号をマルチアンテナ送信し、
前記他の無線局が、前記基地局から受信した無線信号に含まれる前記一の無線局の宛先情報と、前記一の無線局から通知された前記中継通信用の制御情報とに基づいて、前記基地局から受信した無線信号を、前記一の無線局に前記中継通信で中継する中継ステップを含む、
請求項１に記載の無線通信方法。

【請求項3】

前記基地局が送信する無線信号は、空間ストリーム数の情報を含み、
前記中継ステップは、前記空間ストリーム数に基づいて、前記他の無線局の各々が、前記基地局から受信した無線信号を前記一の無線局に中継するか否かを決定する決定ステップを含む、
請求項２に記載の無線通信方法。

【請求項4】

前記決定ステップは、前記空間ストリーム数と、前記中継送信順又は送信待機期間とに基づいて、当該無線信号を前記一の無線局に中継するか否かを決定する、
請求項３に記載の無線通信方法。

【請求項5】

前記一の無線局から通知された前記中継通信用の制御情報は、前記一の無線局に前記中継通信で無線信号を中継する際に利用する、周波数チャネルの情報、又は送信アンテナパターンの情報を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信方法。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信方法を実行する無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信システムにおける大容量化技術のために現在広く用いられている技術として複数アンテナを用いて同一の無線チャネルで空間分割多重を行うＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）があり、様々な無線システムにおいて採用されている。

【0003】

ＭＩＭＯ伝送では、一般的に伝送したい空間ストリーム数以上のアンテナ数を送受信側で備えることで、複数の空間ストリームが混在した状態で受信される信号に対し、ＭＩＭＯ復調処理を行えることが知られている。そのため、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大するためには、送受信側双方でなるべく多くのアンテナ数を備えることが望ましい。しかしながら、実際には装置上の制約、特に端末局側が備えることができるアンテナ数が、装置の大きさや消費電力の観点から制約されることがあり、これにより伝送可能な空間ストリーム数が低下してしまうという課題がある。

【0004】

そこで、端末局同士が互いに連携し、自局が受信した無線信号を、宛先端末局に対して中継伝送することで、宛先端末局において、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大する「端末連携ＭＩＭＯ伝送方式」が検討されている。（例えば、非特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】笠井、村田、中平、石原、守山、" 端末連携MIMO受信におけるレプリカ信頼度を用いた端末選択の一検討," 信学総大会, Mar. 2020

【文献】Mampei Kasai, Hidekazu Murata, "Study of Terminal Selection Scheme Using Reliability of Replicain Terminal Collaborated MIMO Reception," URSI GASS 2020, Rome, Italy, 29 August - 5 September 2020

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の技術では、無線局（端末）連携ＭＩＭＯ通信自体は提案がされているが、具体的にどのような手順によって無線局を連携してＭＩＭＯ通信を実現するかについては、十分に検討が行われていなかった。

【0007】

本発明の実施形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の無線局を連携して、ＭＩＭＯ通信の容量を拡大する具体的な無線通信方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明の実施形態に係る無線通信方法は、基地局と通信可能な複数の無線局が、無線信号を他の無線局へ中継する中継通信を行う中継通信用リンクを確立する確立ステップと、前記基地局が、データを無線信号でマルチアンテナ送信する送信ステップと、前記複数の無線局のうち、一の無線局が、前記基地局から受信した無線信号と、前記中継通信で他の無線局から受信した１つ以上の無線信号とを用いて、前記データを受信する受信ステップと、を含み、前記確立ステップは、前記複数の無線局の各々が、ブロードキャスト信号を送信するステップと、前記ブロードキャスト信号に対して応答を返した１つ以上の他の無線局と前記中継通信用リンクを確立するステップと、前記他の無線局からの受信信号の強度に基づいて、無線信号を前記中継通信で自局に中継する際に利用する、中継送信順又は送信待機時間を示す情報を含む中継通信用の制御情報を作成し、前記中継通信用の制御情報を前記他の無線局に通知するステップと、を実行する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態によれば、複数の無線局を連携して、ＭＩＭＯ通信の容量を拡大する具体的な無線通信方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る無線通信システムのシステム構成の例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る通信処理の概要について説明するための図である。

【図3】本実施形態に係る無線通信システムの機能構成の例を示す図である。

【図4】実施例１に係る無線通信処理の例を示すフローチャートである。

【図5】実施例１に係る中継通信用リンクの確立処理の例を示すフローチャートである。

【図6】実施例１に係る中継通信用の制御情報について説明するための図である。

【図7】実施例１に係るマルチアンテナ伝送処理の例を示すフローチャートである。

【図8】実施例２に係るマルチアンテナ伝送処理の例を示すフローチャートである。

【図9】本実施形態に係る基地局、及び無線局のハードウェア構成の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施形態）を説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。

【0012】

＜システム構成＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システムのシステム構成の例を示す図である。無線通信システム１は、例えば、基地局１０と、基地局１０と通信可能な複数の無線局２０－１～２０－５とを含む。なお、以下の説明において、複数の無線局２０－１～２０－５のうち、任意の無線局を示す場合、「無線局２０」を用いる。また、図１に示す無線局２０の数は一例であり、無線局２０の数は、２つ以上の他の数であって良い。

【0013】

無線通信システム１は、無線局２０同士が互いに連携し、自局が受信した無線信号を、宛先の無線局２０に対して中継伝送することで、宛先の無線局２０において、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大する無線局（端末）連携ＭＩＭＯ通信を行うシステムである。

【0014】

図１において、基地局１０は、複数のアンテナ１１を用いて、例えば、無線局２０－１に対して、データをＭＩＭＯ信号（無線信号）１２でマルチアンテナ送信する。また、無線局２０－２～２０－５は、基地局１０が無線局２０－１に対して送信したＭＩＭＯ信号１２を受信すると、受信したＭＩＭＯ信号に含まれる宛先情報に基づいて、受信したＭＩＭＯ信号１２を宛先の無線局２０－１に中継する中継通信を行う。これにより、宛先の無線局２０－１は、基地局１０から受信したＭＩＭＯ信号１２と、他の無線局２０－２～２０－５から受信した複数のＭＩＭＯ信号２１とを用いて、自局が有するアンテナ数以上の
受信信号により、データをＭＩＭＯ受信することができる。

【0015】

（通信処理の概要）
図２は、本実施形態に係る通信処理の概要について説明するための図である。まず、図２の左図を参照して、複数の無線局２０が、中継通信用リンクを確立する処理の概要について説明する。なお、中継通信用リンクは、複数の無線局２０が、受信したＭＩＭＯ信号を他の無線局２０へ中継する中継通信を行うための無線リンクである。

【0016】

ステップＳ１において、無線局２０－１は、自律的に所定のブロードキャスト信号を送信する。例えば、無線局２０－１は、他の無線局２０との中継用リンクを確立していないとき、又は他の無線局２０との中継用リンクを確立した後、所定の時間を経過したとき等に、所定のブロードキャスト信号を送信しても良い。ここでは、無線局２０－１が送信した所定のブロードキャスト信号を、無線局２０－２～２０－５が受信し、無線局２０－６が受信できないものとして以下の説明を行う。

【0017】

ステップＳ２において、所定のブロードキャスト信号を受信した無線局２０－２～２０－５は、無線局２０－１に対して中継通信の接続要求を送信する。また、無線局２０－１は、例えば、接続要求を送信した無線局２０－２～２０－５に対して、接続許可を送信することにより、無線局２０－２～２０－５と中継通信用リンクを確立する。さらに、無線局２０－１は、例えば、他の無線局２０－２～２０－５から受信した受信信号の強度等に基づいて、他の無線局２０－２～２０－５の各々に対応する中継通信用の制御情報を作成し、他の無線局２０－２～２０－５に通知する。

【0018】

ステップＳ３において、無線局２０－１は、中継通信用リンクの確立結果に基づいて、無線局２０－１のケーパビリティ情報（能力情報）を更新して、基地局１０に通知する。このケーパビリティ情報には、例えば、無線局２０－１と中継通信が可能な他の無線局２０－２～２０－５の数等の情報が含まれる。

【0019】

本実施形態に係る無線通信システム１では、複数の無線局２０の各々が、上記のステップＳ１、Ｓ２を実行することにより、各無線局２０は、他の無線局２０に無線信号を中継するための中継通信用の制御情報を取得することができる。

【0020】

続いて、図２の右図を参照して、基地局１０から、宛先の無線局２０－１に対して、無線局（端末）連携ＭＩＭＯ伝送を行う処理の概要について説明する。

【0021】

ステップＳ４において、基地局１０は、宛先の無線局２０－１に対して、データをマルチアンテナ送信する。例えば、基地局１０は、空間ストリーム数を決定した上で、宛先情報を含むＭＩＭＯ信号を、複数のアンテナ１１を用いて送信する。図２の例では、一例として、５×５のＭＩＭＯ伝送を実施する場合の例を示している。

【0022】

好ましくは、基地局１０が送信するＭＩＭＯ信号には、空間ストリーム数を示す情報がさらに含まれる。これにより、他の無線局２０－２～２０－５は、自局が宛先の無線局２０－１に対して、中継通信を行うか否かを判断することができる。

【0023】

好ましくは、基地局１０は、無線フレームのプリアンブル部に空間ストリーム数を格納して、ＭＩＭＯ信号を送信する。

【0024】

ステップＳ５において、基地局１０からＭＩＭＯ信号を受信した他の無線局２０－２～２０－５は、宛先の無線局２０－１から通知された中継通信用の制御情報に基づいて、受信したＭＩＭＯ信号を、宛先の無線局２０－１に中継（送信）する。

【0025】

ステップＳ６において、宛先の無線局２０－１は、基地局１０から受信したＭＩＭＯ信号と、他の無線局２０－２～２０－５から受信した１つ以上のＭＩＭＯ信号とを用いて、ＭＩＭＯ受信処理を行うことにより、データを受信する。例えば、無線局２０－１は、他の無線局２０－２～２０－５から受信したＭＩＭＯ信号を、あたかも自局が備える複数のアンテナで受信したＭＩＭＯ信号であるかのように処理することにより、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大して、データを受信することができる。

【0026】

上記の各処理により、本実施形態によれば、複数の無線局を連携して、ＭＩＭＯ通信の容量を拡大する具体的な無線通信方法を提供することができる。

【0027】

なお、本実施形態では、複数の無線局２０が中継通信を行うための新たな通信方式が必要になるが、通信相手となる基地局１０は、宛先の無線局２０が新たな通信方式に対応しているか否かを意識せずにＭＩＭＯ通信できることが、後方互換性の観点から望ましい。

【0028】

本実施形態によれば、複数の無線局２０が、自律的に中継通信に関する処理を実行するので、基地局１０は、宛先の無線局２０が無線局連携に対応する無線局であるか否かを意識せずに、無線局連携ＭＩＭＯ通信が可能となる。

【0029】

＜無線通信システムの機能構成＞
図３は、本実施形態に係る無線通信システムの機能構成の例を示す図である。

【0030】

（無線局の機能構成）
無線局２０は、例えば、コンピュータの構成を備え、当該コンピュータが所定のプログラムを実行することにより、通信部３１１、中継通信部３１２、復調部３１３、及び情報送信部３１４等を実現している。なお、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。なお、図３において、他の無線局２０－２、２０－３、・・・は、無線局２０－１と同様の機能構成を有しているものとする。

【0031】

通信部３１１は、基地局１０と所定の無線通信規格に基づいて無線通信を行う通信処理を実行する。例えば、通信部３１１は、基地局１０との制御情報の送受信、及びＭＩＭＯ信号によるデータの送受信等を行う。

【0032】

中継通信部３１２は、複数の無線局２０が、無線信号を他の無線局２０へ中継する中継通信に関する様々な処理を実行する。例えば、中継通信部３１２は、図２のステップＳ１、Ｓ２で説明した、所定のブロードキャスト信号を送信し、当該信号に対して接続要求を送信した他の無線局２０に対して、接続許可を送信することにより、中継通信用リンクを確立する。また、中継通信部３１２は、他の無線局２０から受信した受信信号の強度に基づいて、他の無線局２０の各々に対応する中継通信用の制御情報を作成し、作成した中継通信用の制御情報を、自局に接続した他の無線局２０に通知する。

【0033】

また、中継通信部３１２は、他の無線局２０が送信する所定のブロードキャスト信号を受信すると、所定のブロードキャスト信号を送信した他の無線局２０に対して、接続要求を送信し、他の無線局２０から通知される中継通信用の制御情報を記憶する。

【0034】

中継通信部３１２は、基地局１０から、通信部３１１が受信したＭＩＭＯ信号が、他の無線局２０宛てのＭＩＭＯ信号である場合、当該無線局２０から通知された中継通信用の制御情報に従って、当該無線局２０に受信したＭＩＭＯ信号を中継する。また、中継通信部３１２は、他の無線局２０から自局宛に中継されたＭＩＭＯ信号を受信する。

【0035】

好ましくは、中継通信部３１２は、通信部３１１が、基地局１０からのＭＩＭＯ信号を受信する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを用いて、無線通信により中継通信を行う。なお、中継通信部３１２が中継通信を行う無線通信方式は、通信部３１１と同じ無線通信方式であっても良いし、異なる無線通信方式であっても良い。

【0036】

復調部３１３は、通信部３１１が、基地局１０から受信した自局宛のＭＩＭＯ信号と、中継通信部３１２が他の無線局２０から受信した１つ以上のＭＩＭＯ信号とを用いて、ＭＯＭＯ信号を復調、及び復号してデータを受信する。

【0037】

情報送信部３１４は、無線局２０の情報を基地局１０に送信する情報送信処理を実行する。例えば、情報送信部３１４は、中継通信部３１２による中継通信用リンクの確立結果に基づいて、自局のケーパビリティ情報（能力情報）を作成し、作成したケーパビリティ情報を基地局１０に送信する。

【0038】

（基地局の機能構成）
基地局１０は、例えば、コンピュータの構成を備え、当該コンピュータが所定のプログラムを実行することにより、通信部３０１、及び無線局情報管理部３０２等を実現している。なお、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。

【0039】

通信部３０１は、複数の無線局２０－１、２０－２、２０－３、・・・と所定の無線通信規格に基づいて無線通信を行う通信処理を実行する。例えば、通信部３０１は、無線局２０との制御情報の送受信、及びＭＩＭＯ信号によるデータの送受信等を行う。

【0040】

好ましくは、通信部３０１は、空間ストリーム数を決定し、決定した空間ストリーム数の情報を、プリアンブル部に格納して、ＭＩＭＯ信号を送信する。

【0041】

無線局情報管理部３０２は、複数の無線局２０から送信されるケーパビリティ情報等を、例えば、基地局１０が備えるストレージデバイス等に記憶して管理する。

【0042】

＜処理の流れ＞
続いて、本実施形態に係る無線通信方法の処理の流れについて説明する。

【0043】

［実施例１］
（無線通信処理）
図４は、実施例１に係る無線通信処理の例を示すフローチャートである。この処理は、無線通信システム１において、基地局１０から、宛先の無線局２０にＭＩＭＯ信号を伝送する際に、複数の無線局２０が連携して、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大する無線局連携ＭＩＭＯ通信の処理の概要の一例を示している。

【0044】

ステップＳ４０１において、複数の無線局２０の各々が、例えば、図２のステップＳ１、Ｓ２で説明した中継用通信リンクの確立処理を実行する。なお、中継通信用リンクの確立処理の具体的な処理内容については、図５で後述する。

【0045】

ステップＳ４０２において、基地局１０、及び複数の無線局２０－１～２０－５は、通信終了か否かを判断し、通信終了まで、ステップＳ４０３～Ｓ４０６の処理を繰り返し実行する。

【0046】

ステップＳ４０３に移行すると、基地局１０が、宛先の無線局２０（例えば、無線局２０－１）宛てのデータをＭＩＭＯ信号で送信する。なお、ＭＩＭＯ信号の送信処理の具体的な処理内容については、図７で後述する。

【0047】

ステップＳ４０４において、宛先の無線局２０が、基地局１０から受信したＭＩＭＯ信号と、他の無線局２０から中継通信で受信したＭＩＭＯ信号とを用いて、データをＭＩＭＯ受信する。なお、ＭＩＭＯ信号の受信処理の具体的な処理内容については、図７で後述する。

【0048】

ステップＳ４０５において、複数の無線局２０の各々は、前回の中継通信用リンクの確立から所定の時間を経過したか否かを判断する。前回の確立から所定の時間を経過していない場合、無線局２０は、処理をステップＳ４０２に戻す。一方、前回の確立から所定の時間を経過している場合、無線局２０は、処理をステップＳ４０６に移行させる。

【0049】

ステップＳ４０６に移行すると、無線局２０は、例えば、ステップＳ４０１と同様の中継用通信リンクの確立処理を実行して、処理をステップＳ４０２に戻す。

【0050】

（中継用リンクの確立処理）
図５は、実施例１に係る中継通信用リンクの確立処理の例を示す図である。この処理は、例えば、図４のステップＳ４０１、又はステップＳ４０６において、複数の無線局２０の各々が実行する中継通信用リンクの確立処理の具体的な一例を示している。

【0051】

ステップＳ５０１において、無線局２０の中継通信部３１２は、自律的に、所定のブロードキャスト信号を送信（ブロードキャスト送信）する。例えば、無線局２０は、他の無線局２０との中継用リンクを確立していないとき、又は他の無線局２０との中継用リンクを確立した後、所定の時間を経過したとき等に、所定のブロードキャスト信号を送信しても良い。なお、所定のブロードキャスト信号は、例えば、ブロードキャスト信号を受信した他の無線局２０に対して、ブロードキャスト信号を送信した無線局２０への接続要求の送信を要求する、予め定められた信号であるものとする。

【0052】

ステップＳ５０２において、無線局２０の中継通信部３１２は、ブロードキャスト信号を送信した時点から、所定の時間を経過したか否かを判断し、所定の時間を経過していない場合、処理をステップＳ５０３に移行させる。一方、所定の時間を経過している場合、中継通信部３１２は、処理をステップＳ５０５に移行させる。なお、所定の時間は、所定のブロードキャスト信号を受信した他の無線局２０が送信する接続要求の受け付けに必要な時間が、予め設定されているものとする。

【0053】

ステップＳ５０３に移行すると、無線局２０の中継通信部３１２は、他の無線局２０から接続要求を受信したか否かを判断し、他の無線局２０から接続要求を受信した場合、ステップＳ５０４の処理を実行する。一方、他の無線局２０から接続要求を受信していない場合、中継通信部３１２は、ステップＳ５０４の処理の実行を中止して、処理をステップＳ５０２に戻す。

【0054】

ステップＳ５０４に移行すると、無線局２０１の中継通信部３１２は、接続要求を送信した要求元の他の無線局２０に接続許可を送信して、当該無線局２０と中継通信用リンクを確立し、処理をステップＳ５０２に戻す。

【0055】

ステップＳ５０２～Ｓ５０４の処理により、無線局２０の中継通信部３１２は、周辺にある他の無線局２０と、中継通信用リンクを確立することができる。

【0056】

一方、ステップＳ５０２からＳ５０５に移行すると、無線局２０の中継通信部３１２は、例えば、自局に接続した各無線局２０からの受信信号の強度等に基づいて、各無線局２０用の制御情報（中継通信用の制御情報）を作成する。また、中継通信部３１２は、作成した中継通信用の制御情報を、各無線局２０に通知する。

【0057】

図６は、本実施形態に係る中継通信用の制御情報の一例のイメージを示す図である。この図は、例えば、図１に示すような無線通信システム１において、無線局２０－１の中継通信部３１２が作成し、他の無線局２０－２～２０－５に通知する中継通信用の制御情報６０１～６０４の一例のイメージを示している。

【0058】

図６の例では、各制御情報６０１～６０４には、項目として、「宛先」、「周波数チャネル」、「中継送信順」、「アンテナパターン」等の情報が含まれる。「宛先」は、ＭＩＭＯ信号の宛先の無線局２０－１を特定するための情報（例えば、識別情報、無線局名、番号等）である。「周波数チャネル」は、中継通信で用いる周波数チャネルの周波数を指定する情報である。

【0059】

「中継送信順」は、他の無線局２０－２～２０－５が、受信したＭＩＭＯ信号を、宛先の無線局２０－１に送信（中継）する順番、又はタイミング等を示す情報である。無線局２０－１の中継通信部３１２は、他の無線局２０－２～２０－５と中継通信用リンクを確立したときに、他の無線局２０－２～２０－５から受信した受信信号の強度情報等に基づいて決定する。例えば、無線局２０－１の中継通信部３１２は、他の無線局２０－２～２０－５から受信した受信信号の強度が強い順に、「中継送信順」を決定する。ただし、これに限られず、例えば、無線局２０－１の中継通信部３１２は、他の無線局２０－２～２０－５から受信した受信信号の受信品質等に基づいて、「中継送信順」を決定しても良い。

【0060】

一例として、中継送信順が「１」の無線局２０２－２は、基地局１０から、無線局２０－１宛てのＭＩＭＯ信号を受信すると、例えば、所定の送信待機期間（NAV: Network Allocation Vector）を待たずに、受信したＭＩＭＯ信号を無線局２０－１に中継する。また、中継送信順が「２」の無線局２０２－３は、基地局１０から、無線局２０－１宛てのＭＩＭＯ信号を受信すると、例えば、所定の送信待機期間だけ待機した後に、受信したＭＩＭＯ信号を無線局２０－１に中継する。

【0061】

中継送信順が「３」の無線局２０２－４は、基地局１０から、無線局２０－１宛てのＭＩＭＯ信号を受信すると、例えば、「所定の送信待機期間×２」だけ待機した後に、受信したＭＩＭＯ信号を無線局２０－１に中継する。同様にして、中継送信順が「４」の無線局２０２－５は、基地局１０から、無線局２０－１宛てのＭＩＭＯ信号を受信すると、例えば、「所定の送信待機期間×３」だけ待機した後に、受信したＭＩＭＯ信号を無線局２０－１に中継する。このように、他の無線局２０－２～２０－５は、「中継送信順」の情報に従って、互いに異なるタイミングで、宛先の無線局２０－１にＭＩＭＯ信号を中継することにより、同一の周波数チャネルで効率良く、中継処理を実行することができる。

【0062】

なお、中継通信部３１２は、中継通信により遅延時間（RTT: Round Trip Time1）が長くなることを考慮して、送信待機期間を長めに設定することが望ましい。また、「中継送信順」の情報は、送信順序を示す番号に限られず、例えば、ＭＩＭＯ信号を受信してから、宛先の無線局２０に送信するまでの送信待機期間を示す値等であっても良い。要するに、「中継送信順」の情報は、他の無線局２０－２～２０－５ごとに、異なる送信待機期間を設定するものであれば良く、その形式は任意の形式であって良い。

【0063】

なお、「中継送信順」の情報はオプションであり、必須ではない。例えば、中継通信の無線通信方式によって、他の無線局２０－２～２０－５に異なる周波数チャネルを割り当て可能な場合等には、「中継送信順」の情報を省略しても良い。

【0064】

「アンテナパターン」は、他の無線局２０－２～２０－５が、中継通信時に複数のアンテナパターンを選択できる場合に、アンテナパターンを指定する情報である。この情報により、無線局２０が、中継通信時に複数のアンテナパターンを選択できる場合、「宛先」ごとに、アンテナパターンを選択することができる。なお、「アンテナパターン」の情報はオプションであり、必須ではない。

【0065】

ここで、図５に戻り、中継通信用リンクの確立処理のフローチャートの説明を続ける。ステップＳ５０６において、無線局２０の情報送信部３１４は、中継通信用リンクの確立結果に基づいて、自局のケーパビリティ情報（能力情報）を更新して、更新したケーパビリティ情報を基地局１０に送信する。

【0066】

（マルチアンテナ伝送処理）
図７は、実施例１に係るマルチアンテナ伝送処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図４のステップＳ４０３、Ｓ４０４において、無線通信システム１が実行するマルチアンテナ伝送処理（ＭＩＭＯ伝送処理）の具体的な一例を示している。

【0067】

ステップＳ８０１において、基地局１０の通信部３０１は、伝送の対象となるデータを、宛先の無線局２０の情報を含むＭＩＭＯ信号で送信する。例えば、通信部３０１は、空間ストリーム数を決定し、宛先の無線局２０（例えば、無線局２０－１）の宛先情報を含むＭＩＭＯ信号を、決定した空間ストリーム数でマルチアンテナ送信する。

【0068】

ステップＳ７０２において、基地局１０からＭＩＭＯ信号を受信した他の無線局２０は、ＭＩＭＯ信号に含まれる宛先の無線局２０の情報と、宛先の無線局２０から受信した中継用の制御情報とに基づいて、受信したＭＩＭＯ信号を宛先の無線局２０に中継する。例えば、図６において、宛先の無線局２０－１が、他の無線局２０－２～２０－５に対して、それぞれ、中継通信用の制御情報６０１～６０４を通知済であるものとする。

【0069】

この場合、例えば、他の無線局２０－２は、基地局１０から、無線局２０－１宛のＭＩＭＯ信号を受信すると、中継用の制御情報６０１で指定された「周波数チャネル」、「中継送信順」、及び「アンテナパターン」で、受信したＭＩＭＯ信号を宛先の無線局２０－１に中継する。なお、ステップＳ７０２は、中継ステップの一例である。

【0070】

ステップＳ７０３において、宛先の無線局２０（例えば、無線局２０－１）の復調部３１３は、通信部３１１が基地局１０から受信した自局宛の信号と、中継通信部３１２が他の無線局２０から受信した１つ以上の信号とを用いて、ＭＩＭＯ信号を復調し、データを受信する。

【0071】

上記の各処理により、無線通信システム１は、無線局２０側の自律制御により、基地局１０が、宛先の無線局２０が無線局連携に対応しているか否かを意識せずに、無線局連携マルチアンテナ伝送（ＭＩＭＯ通信）を実施することができる。

【0072】

以上、本実施形態によれば、複数の無線局を連携して、ＭＩＭＯ通信の容量を拡大する具体的な無線通信方法を提供することができる。

【0073】

［第２実施例］
第２実施例では、基地局１０が、宛先の無線局２０に送信するＭＩＭＯ信号に含まれる中継通信用の制御情報に、宛先の無線局２０を示す情報に加えて、空間ストリーム数の情報が含まれる場合の処理の例について説明する。

【0074】

図８は、第２実施例に係るマルチアンテナ伝送処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図４のステップＳ４０３、Ｓ４０４において、無線通信システム１が実行するマルチアンテナ伝送処理（ＭＩＭＯ伝送処理）の別の一例を示している。

【0075】

ステップＳ８０１において、基地局１０の通信部３０１は、宛先の無線局２０の情報と、空間ストリーム数の情報とを含むＭＩＭＯ信号でデータを送信する。例えば、通信部３０１は、空間ストリーム数を決定し、宛先の無線局２０（例えば、無線局２０－１）の情報と、決定した空間ストリーム数を示す情報とを含むＭＩＭＯ信号を、決定した空間ストリーム数でマルチアンテナ送信する。

【0076】

ステップＳ８０２において、基地局１０が送信したＭＩＭＯ信号を受信した他の無線局２０（例えば、無線局２０－２～２０－５）は、受信したＭＩＭＯ信号の空間ストリーム数に基づいて、自局が中継通信を行うか否か（中継通信の要否）を決定する。

【0077】

一例として、宛先の無線局２０が無線局２０－１であり、無線局２０－１が、他の無線局２０－２～２０－５に対して、図６に示すような中継通信用の制御情報６０１～６０４を通知済であるものとする。また、基地局１０が、宛先の無線局２０－１に送信したＭＩＭＯ信号の空間ストリーム数が「４」であるものとする。この場合、他の無線局２０－５は、空間ストリーム数「４」と、中継通信用の制御情報６０４の中継送信順「４」とから、自局が中継通信を行わなくても空間ストリーム数「４」を満たすことができると判断し、自局が中継通信を行わないと決定しても良い。

【0078】

一方、他の無線局２０－５は、空間ストリーム数が「５」である場合、自局が中継通信を行わないと空間ストリーム数「５」を満たすことができないと判断し、中継通信を行うと決定する。なお、ステップＳ８０２は、決定ステップの一例である。

【0079】

ステップＳ８０３において、中継通信を行うと決定した他の無線局２０は、受信したＭＩＭＯ信号に含まれる宛先の無線局２０の情報と、宛先の無線局２０から受信した中継用の制御情報とに基づいて、受信したＭＩＭＯ信号を宛先の無線局２０に中継する。なお、この処理は、図７のステップＳ７０２の処理と同様なので、ここでは詳細な説明を省略する。

【0080】

ステップＳ８０４において、宛先の無線局２０の復調部３１３は、通信部３１１が基地局１０から受信した自局宛の信号と、中継通信部３１２が他の無線局２０から受信した１つ以上の信号とを用いて、ＭＩＭＯ信号を復調し、データを受信する。

【0081】

上記の処理により、第２の実施例に係る無線局２０は、基地局１０から受信したＭＩＭＯ信号に含まれる空間ストリーム数の情報に基づいて、自局が中継通信を行うか否かを自律的に判断することができるようになる。

【0082】

従って、無線通信システム１は、無線局２０側の自律制御により、基地局１０は、宛先の無線局２０が無線局連携に対応しているか否かを意識せずに、無線局連携マルチアンテナ伝送（ＭＩＭＯ通信）を実施することができる。

【0083】

＜ハードウェア構成例＞
図９は、本実施形態に係る基地局、及び無線局のハードウェア構成の例を示す図である。基地局１０、及び無線局２０は、例えば、図９に示すようなコンピュータ９００の構成を備えている。図９の例では、コンピュータ９００は、プロセッサ９０１、メモリ９０２、ストレージデバイス９０３、通信装置９０４、入力装置９０５、出力装置９０６、及びバスＢ等を有する。

【0084】

プロセッサ９０１は、例えば、所定のプログラムを実行することにより、様々な機能を実現するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。メモリ９０２は、コンピュータ９００が読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）であり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶デバイスを含む。ストレージデバイス９０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、各種の光ディスク、及び光磁気ディスク等を含む。

【0085】

通信装置９０４は、無線、又は有線のネットワークを介して他の装置と通信を行うための１つ以上のハードウェア（送受信デバイス）を含む。本実施形態では、通信装置９０４には、例えば、複数のアンテナ１１、無線回路、及びベースバンド処理と通信制御処理とを実行する通信用のプロセッサ等が含まれ得る。

【0086】

入力装置９０５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサ等）である。出力装置９０６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカ、ＬＥＤランプ等）である。なお、入力装置９０５と出力装置９０６とは、一体となった構成（例えば、タッチパネルディスプレイ等の入出力装置）であっても良い。

【0087】

バスＢは、上記の各構成要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号、及び各種の制御信号等を伝送する。なお、プロセッサ９０１は、ＣＰＵに限られず、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であっても良い。

【0088】

（補足）
なお、本実施形態における基地局１０、及び無線局２０は専用装置による実現に限らず、汎用コンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録して、この記憶媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0089】

また、「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の様々な記憶装置を含む。さらに「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。

【0090】

また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良く、ＰＬＤ、又はＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されるものであっても良い。

【0091】

＜実施形態の効果＞
本実施形態に係る無線通信システム１によれば、複数の無線局を連携して、ＭＩＭＯ通信の容量を拡大する具体的な無線通信方法を提供することができる。

【0092】

また、無線通信システム１は、無線局２０側の自律制御により、基地局１０は、宛先の無線局２０が、無線局連携に対応しているか否かを意識せずに、無線局連携ＭＩＭＯ通信を実現することができる。

【0093】

好ましくは、基地局１０は、送信するＭＩＭＯ信号に、空間ストリーム数の情報を格納して送信する。これにより、無線局２０は、基地局１０から受信したＭＩＭＯ信号を、宛先の無線局２０に中継通信するか否かを自律的に決定することができるようになる。

【0094】

＜実施形態のまとめ＞
本明細書には、少なくとも下記各項の無線通信方法、及び無線通信システムが開示されている。
（第１項）
基地局と通信可能な複数の無線局が、無線信号を他の無線局へ中継する中継通信を行う中継通信用リンクを確立する確立ステップと、
前記基地局が、データを無線信号でマルチアンテナ送信する送信ステップと、
前記複数の無線局のうち、一の無線局が、前記基地局から受信した無線信号と、前記中継通信で他の無線局から受信した１つ以上の無線信号とを用いて、前記データを受信する受信ステップと、
を含む、無線通信方法。
（第２項）
前記確立ステップは、
前記複数の無線局の各々が、
ブロードキャスト信号を送信するステップと、
前記ブロードキャスト信号に対して応答を返した１つ以上の他の無線局と前記中継通信用リンクを確立するステップと、
前記他の無線局からの受信信号の強度に基づいて、無線信号を自局に中継する際の中継通信用の制御情報を作成し、前記中継通信用の制御情報を前記他の無線局に通知するステップと、
を実行する、第１項に記載の無線通信方法。
（第３項）
前記送信ステップは、前記一の無線局の宛先情報を含む無線信号をマルチアンテナ送信し、
前記他の無線局が、前記基地局から受信した無線信号に含まれる前記一の無線局の宛先情報と、前記一の無線局から通知された前記中継通信用の制御情報とに基づいて、前記基地局から受信した無線信号を、前記一の無線局に前記中継通信で中継する中継ステップを含む、
第２項に記載の無線通信方法。
（第４項）
前記基地局が送信する無線信号は、空間ストリーム数の情報を含み、
前記中継ステップは、前記空間ストリーム数に基づいて、前記他の無線局の各々が、前記基地局から受信した無線信号を前記一の無線局に中継するか否かを決定する決定ステップを含む、
第３項に記載の無線通信方法。
（第５項）
前記一の無線局から通知された前記中継通信用の制御情報は、前記一の無線局に前記中継通信で無線信号を中継する際に利用する、中継送信順又は送信待機期間を示す情報を含み、
前記決定ステップは、前記空間ストリーム数と、前記中継送信順又は送信待機期間とに基づいて、当該無線信号を前記一の無線局に中継するか否かを決定する、
第４項に記載の無線通信方法。
（第６項）
前記一の無線局から通知された前記中継通信用の制御情報は、前記一の無線局に前記中継通信で無線信号を中継する際に利用する、周波数チャネルの情報、又は送信アンテナパターンの情報を含む、第３項乃至第５項のいずれか一項に記載の無線通信方法。
（第７項）
第１項乃至第６項のいずれか一項に記載の無線通信方法を実行する無線通信システム。

【0095】

以上、本実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ 無線通信システム
２０、２０－１～２０－６ 無線局
３０１ 通信部
３０２ 無線局情報管理部
３１１ 通信部
３１２ 中継通信部
３１３ 復調部
３１４ 情報送信部
６０１～６０４ 中継通信用の制御情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】