以下、本発明の実施の形態について図面� ��参照して詳細に説明する。

 (実施の形態1)
 図3に示す本実施の形態に係る基地局装置100 は、第1の通信方式で後述する移動局200及び� �動局300と通信を行う。ここでは、第1の通信� ��式として、IMT-2000で定められているWCDMA方式 が適用される場合について説明するが、これ に限定されるものではない。

 図3に示すように本実施の形態に係る基地 局装置(BS)100は、送信データ生成部110と、デ� �タ変調部120と、分割多重部130と、RF部140と、 分離部150と、データ復調部160とを有する。

 送信データ生成部110は、送信データ系列� ��生成する。さらに送信データ生成部110は、� ��述する移動局200から送信された中継システ� ��情報に基づいて、中継システム情報中継局� ��して選択された移動局の数と同数の部分送� ��データ系列に送信データ系列を分割する。� ��られた部分送信データ系列は、データ変調� ��120に送出される。

 データ変調部120は、送信データ生成部110� ��て生成された部分送信データ系列に対して� ��予め定められた変調方式(例えば、BPSK、QPSK� ��ど)で変調処理を行う。

 分割多重部130は、IMTで指定された通信方� ��(FDMA、TDMA、CDMAなど)に応じて、部分送信デ� �タ系列を分割多重する。すなわち、各部分� �信データ系列は異なる中継局で中継される� �で、CDMA方式が採用される場合には、分割多� ��部130各部分送信データ系列を各中継局に割� ��当てられた互いに異なる拡散符号で拡散処� ��することにより、多重信号を生成する。

 RF部140は、分割多重部130にて生成された� �重信号に所定の無線処理を施して、得られ� �無線信号をアンテナを介して送信する。ま� �、RF部140は、中継局から送信された無線信号 に対し所定の無線受信処理を施して、得られ た受信信号を分離部150に送出する。

 分離部150は、RF部140にて得られた受信信� �が多重信号(各中継局から送信された信号が� ��割多重された信号)であるため、受信信号を 送信元中継局毎の信号に分離する。

 データ復調部160は、分離された信号毎に� ��調処理を施すことにより受信データを得る� ��

 図4に示す本実施の形態に係る中継局とし ての移動局(MS)200は、上記した第1の通信方式� ��他に、第2の通信方式で通信することができ るように構成されている。ここでは、第2の� �信方式として無線LAN方式が適用される場合� �ついて説明する。

 図4に示すように移動局(MS)200は、WCDMA方式 で基地局装置100と通信を行う第1通信処理部21 0と、無線LAN方式で後述する無線LAN端末400と� �信を行う第2通信処理部220と、中継システム� ��築処理部230と、フレーム同期タイミング生� ��部240とを有する。

 第1通信処理部210は、アンテナを介して受 信した無線信号(基地局装置100から送信され� �下り回線の無線信号)に無線受信処理を施し� ��、得られた受信信号を第2通信処理部220に出 力する。第1通信処理部210は、送信信号(上り� ��線の送信信号)に所定の無線送信処理を施し て、得られる無線信号をアンテナを介して送 信する。

 第1通信処理部210は、WCDMA方式で基地局装� ��100との間の送受信無線処理を行うRF部212と� �変復調部214と、MAC部216と、IP処理部218とを有 する。

 第2通信処理部220は、アンテナを介して受 信した無線信号(後述する無線LAN端末400から� �信された上り回線の無線信号)に、フレーム� ��期タイミング信号に基づくタイミングで無� ��受信処理を施して、得られた受信信号を第1 通信処理部210に出力する。第2通信処理部220� �、自局の近傍に存在する移動局300から送信� �れる参加表明信号(その移動局300のIPアドレ� �、未使用アンテナ数などを含む)を中継シス� ��ム構築処理部230に出力する。第2通信処理部 220は、IPアドレス付与制御信号、中継システ� ��構築処理部230から受け取る招集信号及び機� ��番号通知信号、並びに、フレーム同期タイ� ��ング信号に所定の無線送信処理をフレーム� ��期タイミング信号に基づくタイミングで施� ��て、得られる無線信号をアンテナを介して� ��信する。

 第2通信処理部220は、第1通信処理部210か� �受け取る下り回線の受信信号をMIMO通信用の� ��レームに変換する。第2通信処理部220は、MIM O通信用のフレームに、自機の機器番号(ここ� ��は、ゼロ)に応じたパイロット信号を付加す る。第2通信処理部220は、得られたフレーム� �所定の無線送信処理をフレーム同期タイミ� �グ信号に基づくタイミングで施して、得ら� �る無線信号をアンテナを介して送信する。

 第2通信処理部220は、無線LAN方式で無線LAN 端末400との間の送受信無線処理を行うRF部222� ��、変復調部224と、MAC部226と、MIMOフレーム生 成部228とを有する。IP処理部218は、第2通信処 理部220の一部としても機能する。なお、上り 通信の際には、MIMOフレーム生成部228は、特� �処理を行わない。

 中継システム構築処理部230は、IPアドレ� �付与制御信号を生成し、当該IPアドレス付与 制御信号を無線LAN通信方式を用いて送信する 。IPアドレス付与制御信号は、移動局200に対� ��て割り当てられているESSID(Extended Service Set  Identifier)、移動局200のIPアドレス、及び、MAC アドレスにブロードキャスト値を含む。この IPアドレス付与制御信号が送信されることに� ��って、中継システム構築処理部230は、無線L ANで同じESSIDが割り当てられている移動局300� �らそれのBSSID(Basic Service Set Identifier)を含む 応答信号であるIP付与要求信号を受け取るこ� ��ができる。

 中継システム構築処理部230は、IP付与要� �信号を送信してきた移動局300に対してIPアド レスを割り当てると共に、その移動局300のBSS IDと、割り当てたIPアドレスとを含めたIP通知 信号を生成する。中継システム構築処理部230 は、生成したIP通知信号を無線LAN通信方式を� ��いて送信する。このIP通知信号が送信され� �ことにより、これ以降、移動局200と移動局30 0とのIPアドレスを用いた通信が可能となる。

 中継システム構築処理部230は、IPアドレ� �を割り当てたすべての移動局300(つまり、IP� �知信号を送信したすべての移動局300)に対し� ��、招集信号を送信すると共に、その招集信� ��に応答して送信されてくる参加表明信号を� ��け取る。招集信号には、宛先アドレスとし� ��移動局300のIPアドレス、及び、送信元アド� �スとして移動局200のIPアドレスが含まれる。

 中継システム構築処理部230は、参加表明� ��号に基づいて自局がマスタ端末として機能� ��る中継システムを構成するスレーブ端末を� ��定する。中継システム構築処理部230は、移� ��局200の機器番号をゼロとし、スレーブ端末� ��対して、参加表明信号を受け取った順番で� ��番の機器番号を順次付与する。中継システ� ��構築処理部230は、各スレーブ端末に対して� ��機器番号及び中継システムを構築する全移� ��局の数(つまり、移動局200と全スレーブ端末 の数)を含めた機器番号通知信号を送信する� �

 中継システム構築処理部230は、自局及び� ��継システムを構成するスレーブ端末に関す� ��中継システム情報を第1通信処理部210を介し て基地局装置100に送信する。

 具体的には、中継システム構築処理部230� ��、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)処理部23 2と、招集信号発信部234と、参加表明信号受� �部236と、機器番号生成部238とを有する。

 DHCP処理部232は、IPアドレス付与制御信号� ��生成し、当該IPアドレス付与制御信号を無� �LAN通信方式を用いて送信する。DHCP処理部232� ��、IP付与要求信号を送信してきた移動局300� �対してIPアドレスを割り当てると共に、その 移動局300のBSSIDと、割り当てたIPアドレスと� �含めたIP通知信号を生成する。

 招集信号発信部234は、IPアドレスを割り� �てたすべての移動局300に対して、招集信号� �第2通信処理部220を介して送信する。

 参加表明信号受信部236は、招集信号に対� ��る応答として移動局300から送信されてくる� ��加表明信号を第2通信処理部220を介して受け 取る。

 機器番号生成部238は、参加表明信号受信� ��236から複数の参加表明信号を受け取り、複� ��の参加表明信号に対応する複数の移動局300� ��中から、中継システムを構成するスレーブ� ��末を決定すると共に、各スレーブ端末に対� ��て機器番号を付与する。機器番号生成部238� ��、各スレーブ端末に対して機器番号通知信� ��を第2通信処理部220を介して送信する。

 フレーム同期タイミング生成部240は、フ� ��ーム同期タイミング信号を生成し、第2通信 処理部220に出力する。

 図5に示す本実施の形態に係る中継局とし ての移動局(MS)300は、移動局200と同様に、第1� ��通信方式及び第2の通信方式で通信すること ができるように構成されている。

 図5に示すように移動局(MS)300は、WCDMA方式 で基地局装置100と通信を行う第1通信処理部31 0と、無線LAN方式で後述する無線LAN端末400と� �信を行う第2通信処理部320と、DHCP(Dynamic Host� �Configuration Protocol)クライアント処理部330と� �招集信号受信部340と、参加表明信号生成部35 0と、フレーム同期信号受信部360と、機器番� �受信部370とを有する。

 第1通信処理部310は、アンテナを介して受 信した無線信号(基地局装置100から送信され� �下り回線の無線信号)に無線受信処理を施し� ��、得られた受信信号を第2通信処理部320に出 力する。第1通信処理部310は、送信信号(上り� ��線の送信信号)に所定の無線送信処理を施し て、得られる無線信号をアンテナを介して送 信する。

 第1通信処理部310は、WCDMA方式で基地局装� ��100との間の送受信無線処理を行うRF部312と� �変復調部314と、MAC部316と、IP処理部318とを有 する。

 第2通信処理部320は、移動局200から送信さ れたIPアドレス付与制御信号を受信し、DHCPク ライアント処理部330に出力する。第2通信処� �部320は、DHCPクライアント処理部330から受け� ��るIP付与要求信号を移動局200に送信する。

 第2通信処理部320は、移動局200から送信さ れたIP通知信号を受信し、DHCPクライアント処 理部330に出力する。

 第2通信処理部320は、移動局200から送信さ れた招集信号を受信し、招集信号受信部340に 出力する。第2通信処理部320は、参加表明信� �生成部350で生成された参加表明信号を受け� �り、移動局200に送信する。第2通信処理部320� ��、移動局200から送信された機器番号通知信� ��を受信し、機器番号受信部370に出力する。

 第2通信処理部320は、移動局200から送信さ れたフレーム同期タイミング信号を受信し、 フレーム同期信号受信部360に出力する。

 第2通信処理部320は、アンテナを介して受 信した無線信号(後述する無線LAN端末400から� �信された上り回線の無線信号)に、タイミン� ��信号に基づくタイミングで無線受信処理を� ��す。そして、第2通信処理部320は、得られた 受信パケットのうち特定のパケットについて IP処理(IPパケットの送信元アドレスを、移動� ��200から割り当てられたIPアドレスに置き換� �る処理を含む)を行った後、そのパケットを� ��1通信処理部310に渡す。ここで特定のパケッ トは次のように選択される。パケット番号と 、機器番号通知信号に含まれている移動局の 数とのモジュロ演算(剰余演算)が行なわれ、� ��が自身の機器番号と一致するIPパケットが� �択される。

 第2通信処理部320は、第1通信処理部310か� �受け取る下り回線の受信信号をMIMO通信用の� ��レームに変換する。第2通信処理部320は、MIM O通信用のフレームに、機器番号受信部370か� �受け取る機器番号に応じたパイロット信号(� ��まり、機器番号ごとにパイロット信号の信� ��系列が異なる)を付加する。第2通信処理部32 0は、得られたフレームに所定の無線送信処� �をフレーム同期タイミング信号に基づくタ� �ミングで施して、得られる無線信号をアン� �ナを介して送信する。

 第2通信処理部320は、無線LAN方式で無線LAN 端末400との間の送受信無線処理を行うRF部322� ��、変復調部324と、MAC部326と、MIMOフレーム生 成部328とを有する。IP処理部318は、第2通信処 理部320の一部としても機能する。なお、上り 通信の際には、MIMOフレーム生成部328は、特� �処理を行わない。

 招集信号受信部340は、第2通信処理部320か ら招集信号を受け取り、参加表明信号生成部 350に出力する。

 参加表明信号生成部350は、招集信号を受� ��取ると参加表明信号を生成し、第2通信処理 部320を介して移動局200に送信する。

 フレーム同期信号受信部360は、フレーム� ��期タイミング信号を受け取り、この信号に� ��じたタイミング信号を第2通信処理部320に出 力する。

 機器番号受信部370は、機器番号通知信号� ��受け取り、機器番号通知信号に含まれる機� ��番号及び移動局の数を第2通信処理部320に出 力する。

 図6に示すように本実施の形態に係る無線 LAN端末400は、RF部410と、ストリーム信号分離� ��420と、データ復調部430と、送信データ生成� ��440と、データ変調部450と、チャネル行列推� ��部460とを有する。

 RF部410は、アンテナを介して受信した下� �受信信号に無線受信処理を施して、ストリ� �ム信号分離部420及びチャネル行列推定部460� �出力する。

 チャネル行列推定部460は、上記した中継� ��ステムを構成する移動局から送信されるパ� ��ロット信号(直交符号)に基づいてチャネル� �定し、得られたチャネル推定行列を、スト� �ーム信号分離部420に出力すると共に、送信� �ータ生成部440、データ変調部450、及びRF部410 を介して送信する。

 ストリーム信号分離部420は、チャネル行� ��推定部460で得られたチャネル推定行列を用� ��て、中継システムによってMIMO送信された信 号を分離する。分離された信号は、それぞれ 基地局装置100にて形成された部分送信データ 系列に対応しており、データ復調部430に出力 される。

 データ復調部430は、ストリーム信号分離� ��420から受け取る分離信号をそれぞれ復調処� ��して複数のデータ系列を得ると共に、この� ��数のデータ系列を連結(送信データ生成部110 における分割処理と逆の処理)してデータ系� �を得る。

 送信データ生成部440は、上り送信データ� ��列を生成してデータ変調部450に出力する。

 データ変調部450は、上り送信データ系列� ��変調処理を施して、RF部410に出力する。

 以上のように構成される基地局装置100、� ��動局200、300、及び無線LAN端末400から成る無� ��通信システムの動作について図7及び図8を� �照して説明する。ここでは、中継システム� �構築する移動局が4つの場合を例にとり説明� ��る。

 [中継システム構築の前処理]
 マスタ端末である移動局200は、無線LAN通信� ��利用して、同じESSIDを持つ移動局300に対し� �IPアドレスを付与する。

 すなわち、移動局200は、IPアドレス付与� �御信号を送信し、このIPアドレス付与制御信 号の応答信号としてIP付与要求信号を送信し� ��きた移動局300に対してIPアドレスを付与す� �。付与されたIPアドレスは、IP通知信号によ� ��て移動局300に通知される。

 こうして移動局200と移動局300とは、互い� ��IPアドレスを持ち合うことができ、これ以� �、IPアドレスを用いて互いに通信することが できる。

 [中継システム構築処理]
 マスタ端末である移動局200は、まず、IPア� �レスを割り当てたすべての移動局300に対し� �、招集信号を送信する。そして、移動局200� �、移動局300-1~3が送信する参加表明信号を受� ��する。移動局200にて受信された参加表明信� ��の送信元移動局が、自局と共に中継システ� ��を構築するスレーブ端末の候補(ここでは、 移動局300-1~3)となる。

 ここで移動局300から移動局200への参加表� ��信号の送信は、無線LAN回線を通じて行われ� ��。例えば、参加表明信号の送信は、CSCD(Carri er Sense Collision Detection:キャリアセンス衝突� ��出)方式によって行われる。通常、移動局200 に近い移動端末300から順番に招集信号が受信 されるので、参加表明信号の送信もその順番 で行われる。このため、通常、この順番で機 器番号も付与されることになる。

 そして移動局200は、スレーブ端末候補の� ��からスレーブ端末(ここでは、移動局300-1~3)� ��決定し、自局及びスレーブ端末に関する情� ��、すなわち中継システム情報を基地局装置1 00に送信する。こうして複数の移動局から柔� ��に中継システムを構築することができるの� ��、1つの移動局のみを中継局として選択する 従来のシステムに比べて、安定的な通信を可 能とする無線通信システムを実現することが できる。

 さらに、移動局200は、スレーブ端末(ここ では、移動局300-1~3)に対してフレーム同期タ� ��ミング信号を送信する。スレーブ端末であ� ��移動局300が移動局200の送信タイミングに合� ��せて信号送信することにより、マスタ端末� ��びスレーブ端末の全体で下りMIMO送信を行う ことができる。

 [下り無線通信処理]
 基地局装置100では、1つの送信データ系列か ら、中継システムを構成する移動局の数と同 数の部分送信データ系列が形成され、部分送 信データ系列から形成される並列な変調信号 が多重される。各並列変調信号は、図7では� �パケット1~4として示されている。各並列変� �信号は、互いに異なる移動局(ここでは、移� ��局200及び移動局300-1~3)によって中継されて� �線LAN端末400に伝送される。そのため、移動� �が対応する変調信号を抽出できるように、� �地局装置100は、複数の並列変調信号を分割� �重(TDMA、FDMA、CDMAなど)する。また、基地局装 置100と中継システムとの間の通信は、中継シ ステムと無線LAN端末400との間の通信方式と異 なる方式で行われる。

 中継システムでは、移動局200、及び移動� ��300-1~3のそれぞれが所望のパケットを受信処 理し、さらにMIMO通信用のフレームに変換す� �。そして、移動局200、及び移動局300-1~3は、� ��いにタイミングを合わせて、MIMO通信用のフ レームを送信する。こうして中継システムに よる下りMIMO送信が行われる。

 無線LAN端末400では、中継システムから下� ��MIMO送信された信号を信号分離した後に、復 調処理及び連結処理することにより受信デー タを得る。

 こうして、複数の移動局でMIMO伝送を行う 中継アクセスポイントを構築することができ 、下り回線の通信速度を高速化することがで きる。一般にMIMO伝送では異なる送信アンテ� �間の電力変動相関が低い程、高スループッ� �を期待できる。本実施の形態によれば、MIMO� ��送にかかるアンテナは基本的に異なる移動� ��末に設けられているため、各アンテナ間の� ��離は通信に利用するキャリアの波長より十� ��に長いことが予想される。従って、アンテ� ��間の電力変動相関は低くなるため、MIMO伝送 を効率よく実現することができる。

 [上り無線通信処理]
 図8に示すように無線LAN端末400では、上り送 信データ(同図では、パケット1~4から成るス� �リーム1)が中継システムを構成する移動局200 、及び移動局300-1~3のすべてに対して送信さ� �る(SISO伝送)。

 移動局200、移動局300-1~3のそれぞれは、互 いに異なるパケットを抽出して、抽出パケッ トを同期信号に基づくタイミングで、すなわ ち同期して送信する。ここで抽出パケットの 選択は、上記したように、パケット番号と、 機器番号通知信号に含まれている移動局の数 とのモジュロ演算(剰余演算)が行なわれ、解� ��自身の機器番号と一致するIPパケットが選� �される。

 なお、移動局200及び移動局300-1~3と、基地 局装置100との間の通信にFDMA方式が適用され� �場合には、移動局200、移動局300-1~3は、それ� ��れ異なる周波数でパケットを基地局装置100� ��対して送信する。また、CDMA方式が適用され る場合には、移動局200、移動局300-1~3は、そ� �ぞれ異なる拡散符号でパケットを拡散した� �に、基地局装置100に対して送信する。

 ところで、無線通信の特性上、IPパケッ� �は、その一部が欠落する、又は、重複が発� �する可能性がある。また、IPパケット番号と 機器番号との照合ができないなどの理由によ り、IPパケットの一部が欠落する、又は、IP� �ケットが重複する可能性もある。この場合� �UDPやTCPなどの通信プロトコル機能に依存す� �。この通信プロトコル機能によって、多く� �場合、欠落したパケットに対しては再送処� �が行われ、また、重複したパケットに対し� �は切り捨て処理が行われるので、上記した� �継機能は保たれる。

 一般的に無線LAN環境での通信スループッ� ��は移動通信網に比べて高いため、複数の移� ��通信端末にトラヒックを分散することで、� ��り高速で安定した通信が可能となる。

 このように本実施の形態によれば、中継� ��ステムを構成するマスタ端末である移動局( 200)は同期信号を送信し、スレーブ端末であ� �移動局(300)は同期信号を受信し、移動局(200)� ��び移動局(300)は、基地局装置(100)から送信さ れたデータを、同期信号に基づいて互いに送 信タイミングを合わせて無線LAN端末(400)に送� ��する。こうすることにより、複数の移動局� ��柔軟に中継システムが構築されるので、従� ��の無線通信システムにて生じていた中継端� ��のRFリソースの数、及びその使用状況によ� �て通信ができない状況を回避できる可能性� �高くすることができる。よって、この中継� �ステムを備えることにより、より安定的な� �信を可能とする無線通信システムが実現さ� �る。

 (実施の形態2)
 本実施の形態では、中継システムを構成す� ��移動局のすべてが無線LAN端末から送信され� ��ストリームをそのまま基地局装置に同期し� ��転送し、基地局装置が受信ストリームを最� ��比合成する。

 図9に示すように無線LAN端末400では、上り 送信データ(同図では、パケット1~4から成る� �トリーム1)が中継システムを構成する移動局 200、及び移動局300-1~3のすべてに対して送信� �れる(SISO伝送)。

 移動局200、移動局300-1~3のそれぞれは、受 信ストリームを同期信号に基づくタイミング で、すなわち同期して送信する。なお、CDMA� �式が適用される場合には、移動局200、及び� �動局300-1~3は、それぞれ異なる拡散符号でパ� ��ットを拡散した後に、基地局装置100に対し� ��送信する。

 基地局装置100では、受信ストリームを復� ��した後、最大比合成を行う。こうして、基� ��局装置100は最大比合成ダイバーシチを行う� ��で、信号電力対雑音電力比(SNR)を大きくす� �ことができる。

 (実施の形態3)
 本実施の形態では、中継システムを構成す� ��移動局のすべてが無線LAN端末から送信され� ��ストリームをそのまま基地局装置に非同期� ��転送し、基地局装置が受信ストリームのう� ��最も品質の良いものを選択する。選択され� ��受信ストリームは、基地局装置100と移動局2 00及び移動局300との間で用いられる通信方式� ��おける、上位層に受け渡され、その他の受� ��ストリームは廃棄される。

 図9に示すように無線LAN端末400では、上り 送信データ(同図では、パケット1~4から成る� �トリーム1)が中継システムを構成する移動局 200、及び移動局300-1~3のすべてに対して送信� �れる(SISO伝送)。

 移動局200及び移動局300-1~3のそれぞれは、 受信ストリームを非同期で送信する。なお、 移動局200及び移動局300-1~3と、基地局装置100� �の間の通信にFDMA方式が適用される場合には� ��移動局200及び移動局300-1~3は、それぞれ異な る周波数でパケットを基地局装置100に対して 送信する。CDMA方式が適用される場合には、� �動局200及び移動局300-1~3は、それぞれ異なる� ��散符号でパケットを拡散した後に、基地局� ��置100に対して送信する。

 基地局装置100では、受信ストリームのう� ��最も品質の良いものが選択され、選択され� ��受信ストリームが上位層で優先的に使用さ� ��る。