JP4961347B2 - 無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局に関し、より特定的には、複数の無線局が耐マルチパス性を有する変復調方式を用いてパケットを送信する無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局に関する。

一般的に、無線通信においては、送信された信号が複数の伝搬路を経由し、異なる伝搬時間で受信機へ到着することにより、マルチパスフェージングを生じる。マルチパスフェージングによる伝送特性の劣化を防止するために、耐マルチパス性を有する変復調方式が用いられている。

耐マルチパス性を有する変復調方式には、例えば、スペクトル拡散方式や、情報を広い周波数に渡って配置された多数のサブキャリアに分散させて伝送する直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、伝送シンボル内に位相や振幅の冗長を加えることで耐マルチパス性を発揮させる、いわゆる耐マルチパス変調方式がある。耐マルチパス変調方式には、凸状の位相冗長を加えるＰＳＫ−ＶＰ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉｅｄ Ｐｈａｓｅ）方式（非特許文献１）、振幅冗長を加えるＰＳＫ−ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式（非特許文献２）がある。

スペクトル拡散方式には、例えば、元の信号より広い帯域の拡散信号を掛け合わせる直接拡散方式（ＤＳＳＳ；Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）や、周波数を広い帯域に渡ってホップさせる周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、帯域の広いインパルスで拡散するタイムホッピング方式（ＴＨＳＳ；Ｔｉｍｅ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）がある。また、通常のシングルキャリア変調方式を用いて無線通信した場合であっても、受信側で等化器を用いることによって、耐マルチパス性を持たせることができる。

このような耐マルチパス性を有する変復調方式を用いて通信することによって、マルチパス波形歪みによる伝送特性の劣化を防止するだけでなく、マルチパスを構成する各素波（遅延波）の受信機への到来時間差が適度にある場合、複数の遅延波をダイバーシチ受信する（パスダイバーシチ）ことによって、伝送特性を積極的に改善することができる。このように、パスダイバーシチによって、伝送特性が改善されるという効果を得ることができる。

以下、パスダイバーシチによる効果が得られる適度な到来時間差の下限を遅延分解能と呼び、上限を遅延上限と呼ぶものとする。遅延分解能および遅延上限は、用いられる変復調方式の原理上定まる場合もあり、また、変復調方式のパラメータや実装上の制約から定まる場合もある。

例えば、ＤＳＳＳ方式において、受信側で受信信号を遅延波成分に分離して合成（ＲＡＫＥ受信）し、パスダイバーシチ効果を得るための遅延分解能は、拡散符号の１チップ長に相当し、遅延上限は、拡散符号長未満に相当する。

また、ＯＦＤＭ方式の場合、信号に設定したガード区間で遅延波成分を吸収するために、遅延上限はガード時間に相当する。遅延波の到来時間差がガード区間以内であればシンボル間干渉が生じない、また、通常、複数のサブキャリアにまたがって誤り訂正処理を施すので、一部のサブキャリアがマルチパス歪みで誤りを生じても情報を再現することができる。一方、遅延分解能は、周波数帯域幅の逆数程度に相当する。このように、ＯＦＤＭ方式を用いる場合、ガード区間による効果と、広い周波数帯に渡って情報を散在させて回収することによる周波数ダイバーシチ効果とによって（遅延分解能は周波数帯域幅の逆数程度）パスダイバーシチ効果を得ることができる。

また、ＰＳＫ−ＶＰ方式やＰＳＫ−ＲＺ方式を用いる場合、遅延分解能はシンボル長の数分の１程度の時間に相当し、遅延上限は１シンボル長未満に相当する。また、送信側がＰＳＫ方式やＱＡＭ方式等のシングルキャリア方式を用いる場合、受信側は、タップ付き遅延線を用いた等化器を利用して信号を復調する。この場合、遅延分解能は１シンボル長に相当し、遅延上限は、タップ数によって定まる時間に相当する。

一方で、近年、マルチホップシステムのように、複数の無線局がお互いにデータを中継し合うことによって無線通信を行うシステムが研究されている。図３３は、特許文献１に記載の従来の無線伝送システムの構成を示す図である。図３３において、無線伝送システムは、６つの無線局１１７１〜１１７６を備える。図３４は、図３３に示す各無線局が伝送するパケットの送信タイミングを模式的に示す図である。

まず、無線局１１７１は、ブロードキャスト用のパケットを送信する。無線局１１７１が送信したパケットを受信することができるのは、無線局１１７１の近傍に位置する無線局１１７２および１１７３である。無線局１１７２および１１７３は、パケットの受信が完了したタイミングから、所定の送信タイミングまで送信待ちし、同時にパケットを送信する。

次に、無線局１１７２および１１７３が送信したパケットを受信することができるのは、無線局１１７４および１１７５である。無線局１１７４および１１７５も、パケットの受信が完了したタイミングから所定の送信タイミングまで送信待ちし、同時にパケットを送信する。そして、無線局１１７６が、無線局１１７４および１１７５が送信したパケットを受信する。このように、特許文献１では、マルチホップシステムにおいて、耐マルチパス性を有する直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いることによって、複数の無線局が同時に同じパケットを送信しても干渉が生じない。また、無線局１１７１から順に１局ずつ１１７２→１１７３→１１７４→１１７５→１１７６とマルチホップ伝送する場合に比べて、ブロードキャスト用のパケット伝送に要する時間を短縮することができるため、伝送効率を向上させることができる。

このように、特許文献１に記載の従来の無線伝送システムによれば、複数の無線局が耐マルチパス性を有する変復調方式を用いて、効率よくマルチホップ伝送することができる。
特開２０００−１１５１８１号公報 Ｈ．タカイ（Ｈ．Ｔａｋａｉ），「ビーイーアール パフォーマンス オブ アンチマルチパス モジュレーション スキーム ピーエスケー・ブイピー アンド イッツ オプティマム フェーズウェーブフォーム（ＢＥＲ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｎｔｉ−Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ＰＳＫ−ＶＰ ａｎｄ ｉｔｓ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｈａｓｅ−Ｗａｖｅｆｏｒｍ）」，アイトリプルイー トランス・ブイイーエイチ・テクノロジー（ＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．），Ｖｏｌ．ＶＴ−４２，１９９３年１１月，ｐ６２５−６３９ Ｓ．アリヤビスタクル（Ｓ．Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ），Ｓ．ヨシダ（Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ），Ｆ．イケガミ（Ｆ．Ｉｋｅｇａｍｉ），Ｋ．タナカ（Ｋ．Ｔａｎａｋａ），Ｔ．タケウチ（Ｔ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ），「ア パワーエフィシェント リニア ディジタル モジュレータ アンド イッツ アプリケーション トゥー アン アンチマルチパス モジュレーション ピーエスケー・アールゼット スキーム（Ａ Ｐｏｗｅｒ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｌｉｎｅａｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａｎ ａｎｔｉ−ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＰＳＫ−ＲＺ ｓｃｈｅｍｅ）」，プロシーディングズ・オブ・アイトリプルイー・ビークラー・テクノロジー・カンファレンス・１９８７（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９８７）、１９８７年６月、ｐ６６−７１ Ｓ．アリヤビスタクル（Ｓ．Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ），Ｓ．ヨシダ（Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ），Ｆ．イケガミ（Ｆ．Ｉｋｅｇａｍｉ），Ｔ．タケウチ（Ｔ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ），「ア ノベル アンチマルチパス モジュレーション テクニック ディーエスケー（Ａ Ｎｏｖｅｌ Ａｎｔｉ−Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＤＳＫ）」，アイトリプルイー・トランス・コミュニケーション（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），Ｖｏｌ．ＣＯＭ−３５，Ｎｏ．１２，１９８７年１２月，ｐ１２５２−１２６４

複数の無線局が送信したパケットが、受信側において適度な到来時間差で受信された場合、耐マルチパス性を有する変復調方式を用いることで、パスダイバーシチによる効果を得ることができ、伝送特性を積極的に改善することができる。しかしながら、前述のように、パスダイバーシチによる効果を得るためには、遅延波の到来時間差は、所定の範囲内である必要がある。特に、遅延波の到来時間差が短すぎる場合、パスダイバーシチによる積極的な伝送特性の改善効果を得ることができない。

例えば、特許文献１に記載の従来の無線伝送システムにおいて、無線局１１７２および１１７３は、同時にパケットを送信する。したがって、無線局１１７２から無線局１１７４への伝搬時間と、無線局１１７３から無線局１１７４への伝搬時間との差が小さい場合、無線局１１７４は、無線局１１７２および１１７３が送信したパケットをほぼ同時に受信することとなる。この場合、２つの到来波を分離することができないため、パスダイバーシチ効果を得ることができない。また、このとき、受信した２つの信号の位相が正反対である場合には、信号が互いに打ち消しあってしまうため、パスダイバーシチ効果が得られないばかりか、伝送特性が大きく劣化してしまう。特許文献１に記載の従来の無線伝送システムは、パケットの伝送効率を向上させることを目的にしており、パスダイバーシチによる効果を効果的に得ることについてはなんら考慮されていない。

それゆえに、本発明の目的は、耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、複数の無線局がパケットを伝送する場合において、パスダイバーシチによる効果を得る確率を高めることができる無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局を提供することである。

本発明は、複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局であって、無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、パケットの送信を開始する送信開始タイミングとする送信タイミング制御部と、送信タイミング制御部によって決定された送信開始タイミングに、パケットを送信する送信部と、自局が送信元であるパケットを送信先以外の無線局に送信した後、基準タイミングから、遅延量決定部によって決定された遅延量だけ遅延させたタイミングを、自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとする再送信タイミング制御部とを備え、送信部は、再送信タイミング制御部によって決定された再送信開始タイミングに、自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信し、各候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である。

本発明によれば、無線局は、複数の候補値の中からランダムに遅延量を選択し、選択した遅延量の分だけ基準タイミングから遅延させて送信する。これにより、無線局が送信したパケットと、他の無線局が送信したパケットとの到来時間が一致しにくくなるため、パスダイバーシチによる効果が得られる確率を高めることができる。また、各候補値の差は遅延分解能以上であり、かつ、候補値の最大値および最小値の差は遅延上限以下であるため、無線局が、他の無線局と異なる遅延量を選択した場合、パスダイバーシチによる効果を得ることができる。

これにより、他の無線局から送信されてきたパケットを中継伝送することができる。

これにより、パケットの送信元以外の無線局のみがパケットを送信する場合に比べ、パケットを送信する無線局の数が増えるため、パスダイバーシチによる効果が得られる確率をより高めることができる。

好ましくは、送信元の無線局の遅延量決定部は、パケットを再送信する際、他局が保持する遅延量の候補値とは異なる遅延量を選択するとよい。

これにより、パケットの送信元の無線局が送信したパケットと、パケットの送信元以外の無線局が送信したパケットとが受信側に到着するタイミングを確実に不一致とすることができる。したがって、受信側は、確実に２ブランチ以上のパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

また、本発明は、複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局であって、無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、パケットの送信を開始する送信開始タイミングとする送信タイミング制御部と、送信タイミング制御部によって決定された送信開始タイミングに、パケットを送信する送信部と、他の無線局に送信すべきパケットを受信する受信部と、パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定するか否かを判断する推定動作決定部と、推定動作決定部によって、他の無線局が選択した遅延量を推定しないと判断された場合、他の無線局が選択した遅延量を推定すると判断した無線局が生成するパケットよりもプリアンブルが長いパケットを生成するパケット生成部と、推定動作決定部によって、他の無線局が選択した遅延量を推定すると判断された場合、パケットを送信する他の無線局が送信したパケットに含まれるプリアンブルに基づいて、当該他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量推定部とを備え、遅延量決定部は、遅延量の候補値から、遅延量推定部によって推定された値以外を選択し、タイミング制御部は、パケット生成部によってパケットが生成された場合、当該パケット生成部によって生成されたパケットに含まれるプリアンブルと、受信部によって受信されたパケットに含まれるプリアンブルとの長さの差分だけ、基準タイミングから遅延量だけ遅延させたタイミングから早めたタイミングを送信開始タイミングとし、送信部は、パケット生成部によって生成されたパケットを送信し各候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である。

これにより、無線局は、他の無線局が選択した遅延量を推定するか否かを選択し、他の遅延量を推定しないことを選択した無線局がパケットに与えた遅延量を推定する。したがって、遅延量のみを選択する場合に比べ、パスダイバーシチによる効果が得られる確率をより高めることができる。

また、遅延量推定部は、送信開始タイミングに送信されたパケットに含まれるプリアンブルのシンボルタイミングを再生するシンボルタイミング再生部と、シンボルタイミング再生部によって再生されたシンボルタイミングと、比較用のシンボルタイミングとを比較することによって、パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量比較部とを含んでいてもよい。

これにより、パケットのプリアンブルのシンボルタイミングを再生することにより、他の無線局が選択した遅延量を推定することができる。

また、遅延量推定部は、送信開始タイミングに送信されたパケットの受信レベルを検出する受信レベル検出部と、受信レベル検出部によって受信レベルが検出されたタイミングと、比較用のシンボルタイミングとを比較することによって、パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量比較部とを含んでいてもよい。

これにより、受信したパケットの受信レベルから他局が選択した遅延量を推定することができる。

一例として、変調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式を用いてもよい。他の例として、変調方式および復調方式にＯＦＤＭ方式を用いてもよい。

また、本発明は、複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムであって、無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、各無線局は、パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、パケットの送信を開始するタイミングとする送信タイミング制御部と、送信タイミング制御部によって決定されたタイミングに、パケットをパケットの送信先の無線局に送信する送信部と、他の無線局から送信されてきたパケットを受信する受信部と、自局が送信元であるパケットを送信先以外の無線局に送信した後、基準タイミングから、遅延量決定部によって決定された遅延量だけ遅延させたタイミングを、自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとする再送信タイミング制御部とを備え、送信部は、再送信タイミング制御部によって決定された再送信開始タイミングに、自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信し、各候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である。

また、本発明は、複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局がパケットを送信するための方法であって、無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択するステップと、パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、遅延量を選択するステップにおいて選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、パケットの送信を開始するタイミングとするステップと、パケットの送信を開始するタイミングを決定するステップにおいて決定されたタイミングに、パケットを送信するステップと、自局が送信元であるパケットを送信先以外の無線局に送信した後、基準タイミングから、遅延量だけ遅延させたタイミングを、自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとするステップと、再送信開始タイミングに、自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信するステップとを備え、各候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である。

また、本発明は、複数の無線局が同一のパケットを所定のタイミングで送信する無線伝送システムにおいて用いられる方法であって、無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択するステップと、パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、遅延量を選択するステップにおいて選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、パケットの送信を開始するタイミングとするステップと、パケットの送信を開始するタイミングを決定するステップにおいて決定されたタイミングに、パケットをパケットの送信先の無線局に送信するステップと、他の無線局から送信されてきたパケットを受信するステップと、自局が送信元であるパケットを送信先以外の無線局に送信した後、基準タイミングから、遅延量だけ遅延させたタイミングを、自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとするステップと、再送信開始タイミングに、自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信するステップとを備え、各候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である。

本発明によれば、耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、複数の無線局がパケットを伝送する場合において、パスダイバーシチによる効果を得る確率を高めることができる無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局が提供される。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成している無線伝送システムのことを、耐マルチパス性を発揮する変復調方式を用いてパケットを送受信することができるシステムと定義する。パスダイバーシチのためのシステムの例としては、（１）送信側の無線局においてスペクトル拡散方式（たとえば、ＤＳＳＳ方式、ＦＨＳＳ方式、ＴＨＳＳ方式）を用いてデータが変調され、受信側の無線局においてスペクトル拡散方式を用いてデータが復調されるシステム、（２）送信側の無線局においてＯＦＤＭ方式を用いてデータが変調され、受信側の無線局においてＯＦＤＭ方式を用いてデータが復調されるシステム、（３）送信側の無線局において耐マルチパス変調方式（たとえば、ＰＳＫ−ＶＰ方式、ＰＳＫ−ＲＺ方式、ＤＳＫ方式）を用いてデータが変調され、受信側の無線局において耐マルチパス変調方式に対応する復調方式を用いてデータが復調されるシステム、（４）送信側の無線局においてシングルキャリア変調方式（たとえば、ＰＳＫ方式、ＱＡＭ方式）を用いてデータが変調され、受信側の無線局において等化器を用いてデータが復調されるシステムを想定する。なお、本発明において、パスダイバーシチのためのシステムは、上記の例に限定されるものではなく、将来出現するパスダイバーシチのためのシステムも、本発明の範囲に含まれる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線伝送システムの構成を示す図である。図１において、無線伝送システムは、複数の無線局を備える。本実施形態においては、無線伝送システムが、４つの無線局を備える場合について説明する。

各無線局は、他の無線局から他局宛のパケットを受信すると、受信した他局宛のパケットと同一のパケットを作成して送信する。このように、送信されたパケットは、最終的な送信先の無線局に到着するまで、他の無線局を介して伝送されていく（マルチホップ伝送）。なお、「自局宛パケット」とは、ある無線局が受信したパケットであって、且つその無線局に宛てられたパケットのことであり、「他局宛てパケット」とは、ある無線局が受信したパケットであって且つその無線局に宛てられたものではないパケットのことである。

また、本実施形態では、各無線局がＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合を例に説明する。また、各無線局間における信号の伝搬時間は、パスダイバーシチ効果が得られる遅延分解能に対して十分小さく、無視できるものとして説明する。

ここで、本発明において、各無線局を区別するために、最初にパケットを送信する無線局を送信局１１と呼び、送信局１１が送信するパケットの最終的な送信先である無線局を受信局１３と呼ぶ。送信局１１が送信するパケットは、送信局１１の通信エリア内に存在する他の無線通信局によって中継され、受信局１３に送信される。ここで、送信局１１が送信したパケットを中継する無線局を中継局１２―２および１２−１と呼ぶ。

なお、図１において、無線伝送システムが備える中継局は２つであるが、３つ以上の中継局が存在していてもかまわない。また、中継局１２−１および１２−２を特に区別する必要がない場合には、中継局１２と総称する。また、送信局１１、中継局１２および受信局１３を特に区別する必要がない場合には、送信局１１、中継局１２および受信局１３を無線局と総称する。

中継局１２−１および１２−２は、送信局１１が送信したパケットを受信すると、基準タイミングに基づいて、パケットに所定の遅延量を与えて送信する。ここで、基準タイミングとは、中継局１２がパケットを送信する際の基準となるタイミングをいう。以下、パケットの受信が完了した時点から、所定の待ち時間が経過したタイミングを基準タイミングとする場合を例に説明する。

中継局１２は、パケットを送信する際、パケットに所定の遅延量を与える。中継局１２は、パケットに与えるべき複数の遅延量の候補値を予め保持している。中継局１２は、パケットを送信する際、複数の候補値の中から遅延量をランダムに選択する。そして、中継局１２は、基準タイミングに対して、選択した遅延量をパケットに与えて送信する。ここで、基準タイミングから遅延量の分だけ遅延させたタイミング、つまり中継局１２がパケットの送信を開始するタイミングを、送信開始タイミングと呼ぶ。

図２は、図１に示す無線局が送信するパケットの構成を示す図である。図２に示すパケットは、プリアンブル（ＰＲ）と、ユニークワード（ＵＷ）と、送信元アドレスと、宛先アドレスと、情報データと、ＣＲＣとからなる。

プリアンブルは、利得制御やクロック再生、周波数制御等のために用いられる。ユニークワードは、フレーム種別の判定や、フレーム同期に用いられる。送信元アドレスは、パケットの送信元である無線局（すなわち、送信局）のアドレスである。宛先アドレスは、パケットの送信先である無線局（すなわち、受信局）のアドレスである。情報データは、送信局１１から受信局１３に送信すべきデータの本体である。ＣＲＣは、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号であって、誤り検出に用いられる。

図３は、中継局１２の動作を示すフローチャートである。まず、中継局１２は、送信局１１から送信されてきたパケットを受信すると、当該パケットを復調する（ステップＳ３１）。中継局１２は、復調したパケットにＣＲＣチェックを施し、パケットを正常に受信できたことを確認する。次に、送信局１１から送信されてきたパケットの受信が完了すると（ステップＳ３２においてＹｅｓ）、中継局１２は、基準タイミングを決定する（ステップＳ３３）。具体的には、中継局１２は、送信局１１から送信されてきたパケットの受信が完了したタイミングから所定時間経過後を基準タイミングとする。

そして、中継局１２は、復調したパケットが自局宛であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。復調したパケットが自局宛のパケットである場合、中継局１２は、自局宛のパケットとしての処理を行う（ステップＳ３５）。

一方、復調したパケットが他局宛のパケットである場合、中継局１２は、送信局１１から受信したパケットと同一のパケットを生成して保存する（ステップＳ３６）。そして、中継局１２は、遅延量の候補値から遅延量をランダムに選択する（ステップＳ３７）。

そして、中継局１２は、送信開始タイミングを決定する（ステップＳ３８）。その後、中継局１２は、送信開始タイミングになると（ステップＳ３９においてＹｅｓ）、ステップＳ３６において保存したパケットを変調して送信する（ステップＳ４０）。

図４は、中継局１２の構成を示すブロック図である。図４において、中継局１２は、アンテナ４１と、ＲＦ部４２と、復調部４３と、自局宛パケット判定部４４と、自局パケット処理部４５と、送信パケット処理部４６と、送信タイミング制御部４７と、遅延量決定部４８と、変調部４９とを含む。なお、送信局１１および受信局１３も中継局１２と同様の構成を有する。

ＲＦ部４２は、アンテナ４１が受信したＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の信号をベースバンド信号に周波数変換し、受信ベースバンド信号として出力する。また、ＲＦ部４２は、変調部４９から出力される変調ベースバンド信号をＲＦ帯の信号に周波数変換し、アンテナ４１から送信する。なお、ＲＦ部４２の動作は、図３のステップＳ３１およびＳ４０に相当する。

復調部４３は、受信ベースバンド信号をディジタルデータに復調し、復調データとして出力する。なお、復調部４３の動作は、図３のステップＳ３１に相当する。

自局宛パケット判定部４４は、復調部４３から出力される復調データからユニークワードを検出すると、パケットを受信したと判断する。そして、自局宛パケット判定部４４は、パケットが自局宛であるか否かを判定する。自局宛パケット判定部４４は、自局宛であると判断したパケットのデータを自局パケット処理部４５に渡す。一方、自局宛パケット判定部４４は、他局宛であると判断したパケットのデータを送信パケット処理部４６に渡す。また、自局宛パケット判定部４４は、受信したパケットにＣＲＣチェックを施す。パケットに誤りがなかった場合、自局宛パケット判定部４４は、パケットの受信が完了したことを示す受信完了信号を生成して送信タイミング制御部４７に渡す。なお、自局宛パケット判定部４４の動作は、図３のステップＳ３２およびＳ３４に相当する。

自局パケット処理部４５は、自局宛パケット判定部４４から受け取った自局宛パケットに対する処理を行う。なお、自局パケット処理部４５の動作は、図３のステップＳ３５に相当する。

送信パケット処理部４６は、自局宛パケット判定部４４から受け取ったパケットデータにヘッダ（プリアンブルやユニークワード）を付加し、送信局１１が送信したパケットと同一のパケットを生成し、送信パケットデータとして保存する。なお、送信パケット処理部４６の動作は、図３のステップＳ３６に相当する。

遅延量決定部４８は、遅延量の候補値の中から遅延量をランダムに選択する。そして、遅延量決定部４８は、選択した遅延量を示す遅延量信号を生成し、送信タイミング制御部４７に渡す。なお、遅延量決定部４８の動作は、図３のステップＳ３７に相当する。

送信タイミング制御部４７は、自局宛パケット判定部４４から受け取った受信完了信号に基づいて基準タイミングを決定する。具体的には、送信タイミング制御部４７は、受信完了信号を受け取ったタイミングから所定時間経過後を基準タイミングとする。そして、送信タイミング制御部４７は、遅延量決定部４８から受け取った遅延量信号が示す遅延量だけ、基準タイミングから遅延させたタイミングを送信開始タイミングとする。そして、送信開始タイミングになると、送信タイミング制御部４７は、送信開始を指示する送信開始信号を生成して変調部４９に渡す。なお、送信タイミング制御部４７の動作は、図３のステップＳ３８およびＳ３９に相当する。

変調部４９は、送信タイミング制御部４７から送信開始信号を受け取ると、送信パケット処理部４６から送信パケットデータを読み出して変調する。変調部４９によって変調されたベースバンド信号は、ＲＦ部４２によって周波数変換された後、アンテナ４１から送信される。なお、変調部４９の動作は、図３のステップＳ４０に相当する。

図５は、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いてパケットを送信する場合における変調部４９の詳細な構成を示すブロック図である。図５において、変調部４９は、読み出し制御部６１と、波形出力部６２と、Ｄ／Ａ変換器６３とを含む。

読み出し制御部６１は、ベースクロックで動作するカウンタで構成されている。読み出し制御部６１は、送信開始信号を受け取ると、カウンタ値に基づいて、送信パケットデータを読み出すためのデータ読み出しクロックと、変調波形のデータを読み出すためのアドレスを示すアドレス信号とを生成する。読み出し制御部６１は、生成したデータ読み出しクロックを送信パケット処理部４６に渡し、アドレス信号を波形出力部６２に渡す。

送信パケット処理部４６は、受け取ったデータ読み出しクロックをトリガーとして、送信パケットデータを読み出して変調部４９の読み出し制御部６１に渡す。

波形出力部６２は、受け取ったアドレス信号に基づいて送信パケットデータに応じた変調波形のデータを波形メモリ（図示せず）から読み出す。なお、変調波形は、予め波形メモリに格納されている。

Ｄ／Ａ変換器６３は、波形出力部６２から得られる信号をアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。

以上のように、変調部４９は、送信開始信号を受け取ってから、変調波形を波形メモリから読み出すためのアドレス信号を生成する。これにより、変調ベースバンド信号を出力するタイミングは、送信開始信号を受け取ったタイミングに応じてベースクロック単位で変化する。また、ベースクロックは、通常、シンボル周波数（シンボル長の逆数）の数倍から十数倍の周波数が用いられることが多い。したがって、シンボル長の数分の１から十数分の１の単位で、変調ベースバンド信号を出力するタイミングを調整することができる。

なお、図５では、変調部４９がＰＳＫ−ＶＰ方式に用いられる場合について説明したが、ＰＳＫ−ＲＺ方式やＤＳＫ方式を用いる場合、波形メモリに格納する変調波形のデータを変更すればよい。

ここで、耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、受信局１３においてパスダイバーシチによる効果を得るためには、複数の遅延波の到来時間差が所定の範囲内、すなわち、遅延分解能以上であり、かつ遅延上限以下である必要がある。したがって、中継局１２が保持し、遅延量決定部４８が選択することができる遅延量の候補値のそれぞれは、所定の遅延分解能以上の時間差を有し、候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下の値に設定しておく必要がある。

以下、本実施形態に係る中継局１２の動作の一例について説明する。中継局１２は、他局宛パケットを受信すると、受信したパケットと同一のパケットを生成して送信する。このとき、中継局１２は、遅延量の候補値の中からランダムに選択した遅延量をパケットに与えて送信する。ここで、遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２通りであるものとして説明する。ここで、遅延量“Ｔ”は、パスダイバーシチ効果が得られる到来時間差として、例えば、ＰＳＫ−ＶＰ方式の０．５シンボル長の時間に相当するものとする。

ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合、遅延上限は１シンボル長未満である。遅延分解能は、送信信号の帯域制限等によっても変動するが、シンボル長の数分の１程度である。図６は、２波レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）フェージング環境下におけるＰＳＫ−ＶＰ方式のビット誤り率特性を示す図である（非特許文献１の図９）。図６において、横軸は、シンボル長で正規化された２波の到来時間差を示す。縦軸は、ビット誤り率を示す。φｍはシンボル内に加える冗長位相の最大位相遷移量を示す。図６より、到来時間差がゼロである場合に比べ、到来時間差が０．１〜０．８シンボルの範囲内である場合、適当なφｍを選択することによって、良好なビット誤り率特性が得られることが分かる。したがって、この場合、各候補値の差が０．１シンボル長以上となり、かつ、候補値の最大値と最小値との差が０．８シンボル長以下となるように、遅延量の候補値を設定すればよい。

中継局１２が遅延量“０”を選択した場合、基準タイミングがそのままパケットの送信開始タイミングとなる。一方、中継局１２が遅延量“Ｔ”を選択した場合、基準タイミングから遅延量“Ｔ”だけ経過した後にパケットの送信が開始される。つまり、遅延量として“０”が選択された場合に対し、“Ｔ”が選択された場合には、送信されるパケットに“Ｔ”の遅延量が生じる。

図７は、本実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図である。図７は、中継局１２−１は、遅延量“０”を選択し、中継局１２−２は、遅延量“Ｔ”を選択した場合を示している。このように、中継局１２−１および１２−２が異なる遅延量を選択した場合、受信局１３がパケットを受信するタイミングは“Ｔ”の時間差がある。この時間差“Ｔ”は、遅延分解能以上、かつ遅延上限以下であるため、受信局１３においてパスダイバーシチ効果を得ることができる。

図８は、２つの中継局が選択する遅延量の組み合わせを示す図である。中継局１２−１および１２−２は、１／２の確率で遅延量“０”または“Ｔ”を選択するため、中継局１２−１および１２−２が選択する遅延量の組み合わせは、４通りである。中継局１２−１および１２−２が同じ遅延量を選択する組み合わせは、中継局１２−１および１２−２が共に遅延量“０”を選択した場合と、中継局１２−１および１２−２が共に遅延量“Ｔ”を選択した場合との２通りである。この場合、中継局１２−１および１２−２が送信したパケットは、同時に受信局１３に到着することとなるため、パスダイバーシチ効果を得ることができない（図８における列８ａおよび８ｄ）。

一方、中継局１２−１および１２−２が互いに異なる遅延量を選択する組み合わせは、中継局１２−１が遅延量“０”を選択し、中継局１２−２が遅延量“Ｔ”を選択した場合と、中継局１２−１が遅延量“Ｔ”を選択し、中継局１２−２が遅延量“０”を選択した場合との２通りである。この場合、中継局１２−１および１２−２の送信したパケットが受信局１３に到着する時間に、“Ｔ”の差があるため、パスダイバーシチ効果を得ることができる（図８における列８ｂおよび８ｃ）。このように、中継局の数が２つであり、遅延量を２通りの中から選択する場合、２／４＝１／２の確率で、２ブランチのパスダイバーシチ効果を得ることができる。

従来の無線伝送システムでは、パケットを受信した中継局は、常に同一のタイミングでパケットを送信する。したがって、各中継局と受信局とにおける伝搬時間差が小さい場合、受信局は、受信した遅延波を分離することができないため、パスダイバーシチ効果を得ることができない。しかしながら、本実施形態によれば、他局宛のパケットを受信した中継局は、ランダムに選択した遅延量を与えてパケットを送信する。これにより、受信局へのパケットの到着時間が重なりにくくなる。したがって、パスダイバーシチによる効果を得ることができる可能性を向上させることができる。

なお、本実施形態において、無線局が保持する遅延量の候補値は、“０”または“Ｔ”の２種類であった。ここで、遅延量の候補値の数は、３つ以上であってもよい。例えば、候補値を、“０”、“Ｔ／２”および“Ｔ”の３種類とした場合、中継局の数が３つ以上である場合に、最大３ブランチのパスダイバーシチによる効果を得ることができる。したがって、パスが２つである場合に比べ、より大きなパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

また、中継局の数が少ない場合であっても、遅延量の候補値の数を増加させることとすれば、パスダイバーシチ効果が得られる確率を高めることができる。中継局の数が２つであり、かつ、遅延量の候補値が２種類の場合、上述のように、パスダイバーシチ効果が得られる確率は１／２である。これに対し、例えば、遅延量の候補値を、“０”、“Ｔ／２”、“Ｔ”の３種類とした場合、２つの中継局が選択する遅延量の組み合わせは、全部で３² 通りである。このうち、全ての中継局が同じ遅延量を選択する組み合わせは、３通りである。よって、パスダイバーシチ効果を得ることができない確率は、３／３² ＝１／３となり、パスダイバーシチ効果を得ることができる確率は２／３となる。従って、遅延量の候補値を増加させることによって、パスダイバーシチ効果が得られる確率を高めることができる。

（変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態では、送信局が最初にパケットを送信した後は、中継局のみが中継すべきパケットを送信していた。これに対し、本変形例では、中継局がパケットを送信する際に、送信局も同一のパケットを送信する。なお、第１の実施形態に係る送信局１１と区別するために、本変形例に係る送信局を送信局１１ａと呼ぶ。

図９は、第１の実施形態の変形例に係る無線伝送システムの構成を示す図である。図９において、点線矢印は、送信局が１回目に送信したパケットが、中継局１２−１および１２−２において受信されることを示す。実線矢印は、中継局１２−１および１２−２がパケットを送信すると共に、送信局１１ａもパケットを再送することを示す。つまり、送信局１１ａは、自らパケットを送信する場合、および、中継局１２−１および１２−２がパケットを送信する際にパケットを再送する場合の２回、同一のパケットを送信する。

送信局１１ａは、初めにパケットを送信した後、パケットを再送するための基準タイミングを算出する。基準タイミングは、初めにパケットを送信したタイミングに、中継局１２までの伝搬時間および所定の待ち時間を加算したタイミングとなる。本実施例では、送信局１１ａおよび中継局１２の間の伝搬時間は無視できる程度に小さいものとして説明する。したがって、送信局１１ａは、初めにパケットを送信したタイミングから所定の待ち時間経過後を基準タイミングとする。なお、所定の待ち時間は、中継局が基準タイミングを決定するための所定時間に等しい。

図１０は、本変形例におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図である。中継局１２が保持する遅延量の候補値は、“０”または“Ｔ”の２通りとする。

送信局１１ａは、パケットを再送する際、中継局と同様に、複数の遅延量の候補値から遅延量をランダムに選択する。そして、送信局１１ａは、選択した遅延量を再送するパケットに与えて送信する。

図１０において、送信局１１ａは遅延量“Ｔ”を選択し、中継局１２−１は遅延量“０”を選択し、中継局１２−２は遅延量“Ｔ”を選択している。このように、３つの無線局が、２通りの遅延量の中から遅延量をランダムに選択する場合の組み合わせは、全部で２³ 通りである。このうち、３つの無線局の全てが同じ遅延量を選択する組み合わせは２通りである。よって、パスダイバーシチによる効果が得られない確率（全ての局においてパケットに与える遅延量が同じになる確率）は、２／２³ ＝１／４となり、パスダイバーシチ効果を得ることができる確率は、３／４となる。

以上のように、本変形例によれば、送信局から送信されたパケットを中継局が送信する際に、送信局も同一のパケットを再送する。これにより、同一のパケットを送信する無線局の数が増加するため、受信局におけるパケットの到着時間が一致する可能性を低減することができる。したがって、より高い確率でパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態の変形例において、送信局は、パケットを２回送信していた。本実施形態において、送信局は、パケットを２回目に送信する際に、中継局が保持する遅延量の候補値とは異なる遅延量を選択してパケットを送信する。

第２の実施形態に係る無線伝送システムの構成は、第１の実施形態の変形例と同様であるため、図９を援用する。また、中継局１２および受信局１３の動作は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。送信局１１は、１回目のパケットの送信後、基準タイミングから、選択した遅延量だけ遅延させたタイミングを再送信開始タイミングとし、パケットを再送信する。このとき、送信局１１は、中継局が選択可能な遅延量とは異なる遅延量をパケットに与えて送信する。

ここで、中継局１２が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類であるものとする。送信局１１は、２回目のパケット送信時に、中継局１２が保持する遅延量の候補値以外の遅延量、つまり、“０”および“Ｔ”に一致しない遅延量をパケットに与えて送信する。なお、第１の実施形態と同様に、遅延量の候補値（“０”、“Ｔ”および“Ｔ／２”）の差は、遅延分解能以下であり、かつ、候補値の最大値および最小値の差は、遅延上限以下である。

図１１は、第２の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図である。図１１において、中継局１２−１は、遅延量“０”を選択し、中継局１２−２は、遅延量“Ｔ”を選択する。送信局１１は、遅延量が“０”および“Ｔ”以外の遅延量、例えば“Ｔ／２”を選択する。送信局１１が選択する遅延量は、予め定められた固定値であってもよいし、また、パケットを再送信するたびに送信局１１が設定することとしてもよい。

これにより、中継局１２−１および１２−２が同一の遅延量を選択した場合においても、送信局１１は、常に中継局１２と異なる遅延量でパケットを再送信するため、確実に２ブランチのパスダイバーシチによる効果を得ることができる。また、図１１に示すように、中継局１２−１および１２−２が異なる遅延量を選択した場合、受信局１３において３ブランチのパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、送信局が最初にパケットを送信した後、当該パケットを受信した中継局がパケットを送信すると共に、送信局が、中継局とは異なる遅延量を与えたパケットを再送信する。これにより、確実に２ブランチのパスダイバーシチ効果を得ることができる。

なお、中継局が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類であることとしたが、候補値は、これとは異なる値であってもよい。例えば、中継局が保持する遅延量の候補値を、“Ｔ／２”、“Ｔ”の２種類とし、送信局が、遅延量“０”を常に選択することとしてもよい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態において、中継局は、他の中継局がパケットに与えた遅延量を推定するか否かを選択する。

第３の実施形態に係る無線伝送システムの構成は、第１の実施形態と同様であるため、図１を援用する。また、送信局１１および受信局１３の動作は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、第１の実施形態に係る中継局１２と区別するために、本実施形態に係る中継局を中継局１２ａと呼ぶ。

中継局１２ａは、他の中継局（以下、他局と呼ぶ）がパケットに与えた遅延量を推定するか否かをランダムに選択する。他局が選択した遅延量を推定するか否かの選択結果によって、生成するパケットが異なる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、第３の実施形態に係る中継局１２ａが生成するパケットの構成例を示す図である。図１２Ａは、他局が選択した遅延量を推定する中継局１２ａが生成するパケットの構成を示す図である。図１２Ｂは、他局が選択した遅延量を推定しない中継局１２ａが生成するパケットの構成を示す図である。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示す２種類のパケットは、それぞれプリアンブルの長さが異なり、図１２Ｂに示すパケットのプリアンブルは、図１２Ａに示すパケットのプリアンブルよりも長い。その他の構成は、第１の実施形態で用いられるパケット（図２）と同様であるため、説明を省略する。

中継局１２ａがパケットを送信する際、他局の遅延量を推定することを選択した中継局１２ａは、図１２Ａに示すパケットを生成して送信する。一方、他局の遅延量を推定しないことを選択した中継局は、図１２Ｂに示すパケットを生成して送信する。

図１３は、中継局１２ａの動作を示すフローチャートである。図１３において、ステップＳ４１〜Ｓ４５の動作は、図３に示すフローチャートのステップＳ３１〜Ｓ３５の動作と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４４において、受信したパケットが他局宛のパケットである場合、中継局１２ａは、他局の遅延量を推定するか否かをランダムに選択する（ステップＳ４６）。他局の遅延量を推定しないことを選択した場合、中継局１２ａは、送信するパケットとして、図１２Ｂに示すプリアンブルの長いパケットを生成して保存する（ステップＳ５１）。そして、中継局１２ａは、遅延量の候補値から、遅延量をランダムに選択する（ステップＳ５２）。

次に、中継局１２ａは、プリアンブル長の差分から、送信開始タイミングを決定する（ステップＳ５３）。中継局１２ａは、基準タイミングに遅延量を与えたタイミングから、他局の遅延時間を推定する中継局が生成するパケットのプリアンブル長と、自局が生成するパケットのプリアンブル長との差分の時間を減算したタイミングを送信開始タイミングとする。そして、中継局１２ａは、送信開始タイミングになると（ステップＳ５４においてＹｅｓ）、パケットを変調して送信する（ステップＳ５５）。

一方、ステップＳ４６において、他局の遅延量を推定することを選択した場合、中継局１２ａは、図１２Ａに示す、通常のプリアンブル長のパケットを生成して保存する（ステップＳ４７）。そして、中継局１２ａは、他局が送信したパケットのプリアンブルを受信することによって、他局がパケットに与えた遅延量を推定する（ステップＳ４８）。そして、中継局１２ａは、候補値の中から、推定した遅延量とは異なる遅延量を選択する（ステップＳ４９）。

そして、中継局１２ａは、送信開始タイミングを決定する（ステップＳ５０）。中継局１２ａは、基準タイミングに遅延量を与えたタイミングを送信開始タイミングする。そして、中継局１２ａは、送信開始タイミングになると（ステップＳ５４においてＹｅｓ）、パケットを変調して送信する（ステップＳ５５）。

図１４は、中継局１２ａの構成を示すブロック図である。図１４に示す中継局１２ａは、図４に示す第１の実施形態に係る中継局と比較すると、推定動作決定部１２１と、遅延量推定部１２２とをさらに含む点で相違する。図１４において、図４と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

推定動作決定部１２１は、他局が選択した遅延量を推定するか否かをランダムに選択する。そして、推定動作決定部１２１は、他局が選択した遅延量を推定するか否かを示す推定動作指示信号を生成し、送信パケット処理部４６ａおよび遅延量決定部１２３に渡す。なお、推定動作決定部１２１の動作は、図１３のステップＳ４６に相当する。

まず、推定動作決定部１２１において、他局の遅延量を推定しないことが選択された場合における、中継局１２ａの主要部の動作について説明する。送信パケット処理部４６ａは、他局が選択した遅延量を推定しないことを示す推定動作指示信号を受け取ると、自局宛パケット判定部４４によって他局宛であると判定された他局宛パケットに基づいて、パケットを生成して保存する。このとき、送信パケット処理部４６ａが生成するパケットは、図１２Ｂに示すプリアンブルの長いパケットである。なお、このときの送信パケット処理部４６ａの動作は、図１３のステップＳ５１に相当する。

遅延量決定部１２３は、他局が選択した遅延量を推定しないことを示す推定動作指示信号を受け取ると、遅延量の候補値から遅延量をランダムに選択する。そして、遅延量決定部１２３は、選択した遅延量を示す遅延量信号を生成し、送信タイミング制御部４７ａに渡す。なお、このときの遅延量決定部１２３の動作は、図１３のステップＳ５２に相当する。

送信タイミング制御部４７ａは、自局宛パケット判定部４４から受け取った受信完了信号に基づいて、基準タイミングを決定する。そして、送信タイミング制御部４７ａは、遅延量決定部１２３から受け取った遅延量信号が示す遅延量の分だけ、基準タイミングから遅延させた時間に対して、図１２Ｂと図１２Ａとに示すパケットのプリアンブルの長さの差分だけ早く送信開始する。そして、送信タイミング制御部４７ａは、送信開始タイミングになった時点で、送信開始信号を生成して変調部４９に渡す。なお、このときの送信タイミング制御部４７ａの動作は、図１３のステップＳ５３およびＳ５４に相当する。

次に、推定動作決定部１２１において、他局の遅延量を推定することが選択された場合の動作について説明する。送信パケット処理部４６ａは、推定動作決定部１２１によって生成された推定動作指示信号が、他局が選択した遅延量を推定することを示す場合、自局宛パケット判定部４４によって他局宛であると判定された他局宛パケットに基づいて、パケットを生成して保存する。このとき、送信パケット処理部４６ａが生成するパケットは、図１２Ａに示す、通常のプリアンブル長のパケットである。なお、このときの送信パケット処理部４６ａの動作は、図１３のステップＳ４７に相当する。

復調部４３ａは、入力されたパケットを復調し、復調データとして出力する。また、復調部４３ａは、受信したパケットに基づいてシンボルタイミングを再生することによって、シンボルタイミング信号を生成し、遅延量推定部１２２に渡す。なお、復調部４３ａの動作は、図１３のステップＳ４１に相当する。

遅延量推定部１２２は、受け取ったシンボルタイミング信号に基づいて、他局の遅延量を推定するが、詳細については後述する。そして、遅延量推定部１２２は、推定した遅延量を示す推定結果信号を生成し、遅延量決定部１２３に渡す。なお、遅延量推定部１２２の動作は、図１３のステップＳ４８に相当する。

遅延量決定部１２３は、遅延量の候補値から、受け取った推定結果信号が示す遅延量とは異なる遅延量を選択する。そして、遅延量決定部１２３は、選択した遅延量を示す遅延量信号を生成し、送信タイミング制御部４７ａに渡す。なお、このときの遅延量決定部１２３の動作は、図１３のステップＳ４９に相当する。

送信タイミング制御部４７ａは、受け取った受信完了信号に基づいて基準タイミングを決定する。そして、送信タイミング制御部４７ａは、遅延量信号の示す遅延量だけ基準タイミングから遅延させたタイミングを送信開始タイミングとする。送信タイミング制御部４７ａは、送信開始タイミングになると、送信開始を指示する送信開始信号を生成し、変調部４９に渡す。なお、このときの送信タイミング制御部４７ａの動作は、図１３のステップＳ５０およびＳ５４に相当する。

図１５は、ＰＳＫ−ＶＰ方式に用いられる復調部４３ａの構成を示すブロック図である。復調部４３ａは、遅延検波部１３１と検波後フィルタ１３２と、シンボル同期部１３３と、データ判定部１３４とを有する。

遅延検波部１３１は、受信ベースバンド信号を遅延検波し、検波した信号を検波後フィルタ１３２に出力する。検波後フィルタ１３２は、ノイズを除去し、検波信号を通過させる。検波後フィルタ１３２によって通過された信号は、シンボル同期部１３３と、データ判定部１３４とに入力される。

シンボル同期部１３３は、入力された信号をクロック再生することによってシンボルタイミングを再生する。シンボル同期部１３３は、再生したシンボルタイミングをデータ判定部１３４に渡す。データ判定部１３４は、受け取ったシンボルタイミングに従って、検波信号をサンプリングし、復調データとする。

次に、本実施形態における中継局の動作を具体例を挙げて説明する。以下、パケットの変復調方式にはＰＳＫ−ＶＰ方式が用いられ、中継局が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類である場合を例に説明する。また、遅延量“Ｔ”は、ＰＳＫ−ＶＰ方式の０．５シンボル長の時間に相当するものとして説明する。

図１６は、第３の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図である。図１６において、斜線部分は、パケットのプリアンブルを示している。中継局１２−１ａは、他局の遅延量を推定しないことを選択したため、プリアンブルが長いパケットを生成する。一方、中継局１２−２ａは、他局の遅延量を推定することを選択したため、通常のプリアンブル長のパケットを生成する。

他局の遅延量を推定しないことを選択した中継局１２−１ａは、生成したプリアンブルが長いパケットに、選択した遅延量“０”または“Ｔ”を与えて送信する。ここでは、遅延量“Ｔ”を選択したものとする。中継局１２−１ａのパケット送信開始タイミングは、基準タイミングからプリアンブルの長さの差分だけ早い時間に対し、選択した遅延量だけ遅延させた時間となる。なお、プリアンブルの長さの差分は、シンボルタイミングを正しく再生できるだけの長さが必要である。例えば、一般的なクロック再生回路の場合、数十シンボル程度が必要となる。

他局の遅延量を推定することを選択した中継局１２−２ａは、他局の遅延量を推定しないことを選択した中継局１２−１ａのパケットのプリアンブルを受信すると、シンボルタイミングを再生する。なお、中継局１２−２ａは、比較用のシンボルタイミングを予め再生しておく。比較用のシンボルタイミングは、送信局からのパケットを受信することで得られたシンボルタイミングを用いてもよく、また、基準タイミングに同期したシンボルタイミングを用いてもよい。

中継局１２−２ａは、比較用のシンボルタイミングと、中継局１２−１ａが送信したパケットのプリアンブルをクロック再生することによって得られるシンボルタイミングとを比較することで、中継局１２−１ａの遅延量を推定する。

図１７は、プリアンブルをクロック再生することによって得られるシンボルタイミングの一例を示す図である。図１７に示すように、シンボルタイミングは、１シンボル長を１周期とする信号である。

図１７（ａ）は、比較用のシンボルタイミングを示す図である。図１７（ｂ）は、中継局１２−１ａが選択した遅延量が“０”である場合に、中継局１２−２ａにおいて再生されるシンボルタイミングを示す図である。図１７（ｃ）は、中継局１２−１ａが選択した遅延量が“Ｔ”である場合に、中継局１２−２ａにおいて再生されるシンボルタイミングを示す図である。

なお、ここでは、比較用のシンボルタイミングと、中継局１２−２ａが選択した遅延量が“０”である場合に中継局において再生されるシンボルタイミングとが同一タイミングであるものとして説明しているが、これらのタイミングは、異なっていてもかまわない。

中継局１２−１ａが、遅延量“０”を選択した場合と、遅延量“Ｔ”を選択した場合とでは、中継局１２−２ａにおいて再生されるシンボルタイミングに、Ｔ（０．５シンボル長）の遅延時間差が生じる。したがって、中継局１２−２ａが、プリアンブルを再生することによって得られたシンボルタイミングと、比較用のシンボルタイミングとの遅延時間差を検出することによって、中継局１２−１ａが選択した遅延量が、“０”または“Ｔ”のいずれであるかを推定することができる。

中継局１２−２ａは、中継局１２−１ａの遅延量を推定すると、推定した遅延量とは異なる遅延量を選択する。そして、中継局１２−２ａは、選択した遅延量だけ基準タイミングから経過した時点で送信を開始する。これにより、図１６に示すように、中継局１２−１ａが送信したパケットと中継局１２−２ａが送信したパケットとは、ユニークワード以降のデータが、Ｔの時間差だけずれることとなる。したがって、受信局において、確実に２ブランチのパスダイバーシチ効果を得ることができる。

図１８は、無線伝送システムが備える中継局の数が２つである場合に、中継局が送信するパケットの組み合わせを示す図である。中継局１２−１ａおよび１２−２ａは、それぞれ、他局の遅延量を推定するか、または、他局の遅延量を推定しないかを、１／２の確率で選択するため、全部で４通りの組み合わせがある。また、遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類であるため、２つの中継局の双方が他局の遅延量を推定しないと選択した場合、それぞれが遅延量をランダムに選択して、プリアンブルの長いパケットを送信する。従って、このときは１／２の確率で、パスダイバーシチによる効果を得ることができる（図１８に示す列１８ａ）。

２つの中継局の一方が他局の遅延量を推定すると選択し、他方が推定しないと選択した場合、２つの中継局がパケットに与える遅延量は一致しないため、確実にパスダイバーシチによる効果を得ることができる（図１８に示す列１８ｂ、および１８ｃ）。

２つの中継局の双方が、他局の遅延量を推定すると決定した場合、それぞれがパケットの送信開始までお互いの遅延量を推定しようとする。しかし、どちらの中継局も、プリアンブル長の長いパケットを送信していないため、遅延量は誤って推定されてしまう。したがって、この場合、２つの中継局が選択する遅延量がランダムであるとすると、確率１／２でパスダイバーシチによる効果を得ることができる（図１８に示す列１８ｄ）。

以上より、本実施形態において、パスダイバーシチによる効果が得られる確率は、１／４＊１／２＋１／４＋１／４＋１／４＊１／２＝３／４と求められる。第１の実施形態では、中継局の数が２つであって、遅延量の候補値が２種類である場合、パスダイバーシチによる効果が得られる確率は、１／２であった。従って、本実施形態のように、他局の遅延量を推定するか否かをランダムに選択することで、第１の実施形態に比べ、パスダイバーシチによる効果が得られる確率を高めることができる。

なお、本実施形態では、送信局から送信されたパケットを中継局のみが送信するシステムを例に説明したが、第１の実施形態の変形例と同様に、送信局がパケットを２回送信することとしてもよい。

図１９は、このときのパケットの送信タイミングの一例を示したものである。図１９において、中継局１２−１ａは、他局の遅延量を推定しないことを選択し、送信局および中継局１２−２ａは、他局の遅延量を推定することを選択する。また、中継局１２−１ａは、遅延量“Ｔ”を選択する。

送信局１１および中継局１２−２ａは、中継局１２−１ａが送信したパケットのプリアンブルを受信すると、中継局１２−１ａが選択した遅延量を推定する。その結果、送信局１１および中継局１２−２ａは、遅延量“０”を選択してパケットを送信する。このように、送信局から送信されたパケットを中継局が送信する際に、送信局も同じパケットを再送信することで、同じパケットを送信する無線局の数が増加するため、より高確率でパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

なお、本実施形態において、中継局が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類であったが、候補値を３つ以上としてもよい。例えば、候補値を、“０”、“Ｔ／３”、“２Ｔ／３”および“Ｔ”の４種類とすれば、中継局の数が増加しても、最大４ブランチのパスダイバーシチ効果を得ることができる。なお、この場合においても、各候補値の差は、パスダイバーシチによる効果が得られる遅延分解能以上であり、候補値の最大値および最小値の差は、パスダイバーシチによる効果が得られる遅延上限以下という条件を満たす必要がある。同条件を満たす範囲内であれば、各候補値及び中継局の数を自由に設定することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。第３の実施形態において、中継局は、他局がパケットに与えた遅延量を推定するか否かを選択していたが、送信局のパケット送信回数は１回であった。本実施形態において、送信局は、同一のパケットを２回送信する。

第４の実施形態に係る無線伝送システムの構成は、第１の実施形態の変形例と同様であるため、図９を援用する。また、受信局１３の動作は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

また、本実施形態において、中継局の動作は、第３の実施形態に係る中継局１２ａの動作と同様であるため、説明を省略する。また、本実施形態において、中継局が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類である場合を例に説明する。送信局１１ａは、２回目のパケット送信時に、中継局１２ａが保持する遅延量の候補値以外の遅延量、つまり、“０”および“Ｔ”に一致しない遅延量をパケットに与えて送信する。

図２０は、第４の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図である。図２０において、中継局１２−１ａは、他局の遅延量を推定しないことを選択し、かつ、遅延量“Ｔ”を選択してパケットを送信する。一方、中継局１２−２ａは、他局の遅延量を推定することを選択する。中継局１２−２ａは、中継局１２−１ａの遅延量を推定し、推定した遅延量とは異なる遅延量“０”を選択してパケットを送信する。送信局１１ａは、“０”および“Ｔ”以外の遅延量、例えば、“Ｔ／２”を選択してパケットを送信する。このように、送信局が選択する遅延量が“Ｔ／２”、中継局１２−１ａが選択する遅延量が“Ｔ”、中継局１２−２ａが選択する遅延量が“０”であるため、受信局１３において、３ブランチのパスダイバーシチによる効果を得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、送信局は、中継局が選択した遅延量と一致しない遅延量をパケットに与えて再送信する。また、中継局は、他局の遅延量を推定するか否かをランダムに選択する。これにより、パスダイバーシチ効果を得られる確率を高めることができる。また、全ての中継局が同じ遅延量を選択した場合であっても、送信局は、中継局とは異なる遅延量で送信する。したがって、確実に２ブランチのパスダイバーシチによる効果を得ることができ、第３の実施形態に比べ、パスダイバーシチによる効果が得られる確率を高めることができる。

なお、中継局が保持する遅延量の候補値は、“０”および“Ｔ”の２種類であることとしたが、候補値は、これとは異なる値であってもよい。例えば、中継局が保持する遅延量の候補値を、“Ｔ／２”、“Ｔ”の２種類とし、送信局が、遅延量“０”を常に選択することとしてもよい。

なお、第３および第４の実施形態では、他局の遅延量を推定するために、クロック再生によって得られるシンボルタイミングを利用していた。ここで、他局が選択した遅延量を推定する方法は、再生したシンボルタイミングを利用する方法に限られず、例えば、受信レベルを利用して、他局が選択した遅延量を推定することとしてもよい。以下、受信レベルを利用して、他局が選択した遅延量を推定する方法について説明する。

この方法は、中継局がパケットを受信すると、受信レベルが大きく変化することを利用する。中継局は、受信レベルの変化のタイミングを検出し、比較用のシンボルタイミングとの位相差を検出する。これにより、他局の遅延量を推定することができる。

図２１は、受信レベルに基づいて他局の遅延量を推定する場合の中継局の構成を示すブロック図である。第１〜第３の実施形態に係る中継局と区別するために、図２１に示す中継局を中継局１２ｂと呼ぶ。図１４に示す中継局と比較すると、受信した信号のレベルを示す受信レベル信号がＲＦ部４２から遅延量推定部１２２ｂに出力される点で相違する。図２１において、図１４に示す第３の実施形態に係る中継局と同様の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

他局の遅延量を推定することを選択した中継局１２ｂにおいて、ＲＦ部４２は、他局の遅延量を推定しないことを選択した中継局１２ｂが送信したパケットの受信レベルを検出する。そして、ＲＦ部４２は、検出した受信レベルを示す受信レベル信号を生成し、遅延量推定部１２２ｂに渡す。

遅延量推定部１２２ｂは、受け取った受信レベル信号に基づいて、他局の遅延量を推定する。具体的には、遅延量推定部１２２ｂは、受信レベル信号と比較用のシンボルタイミングとの位相差を検出する。他局の遅延量を推定しないことを選択した中継局１２ｂが、どの遅延量を選択したかは、受信レベルの変化のタイミングを検出することで知ることができる。この場合、パケット先頭の受信レベルの変化のタイミングを検出すればよいため、プリアンブルを再生したシンボルタイミングを利用する場合に比べ、図１２Ｂに示すパケットのプリアンブル長を短くすることができる。

なお、第１〜第４の実施形態において、中継局の数が２つである場合について説明した。ここで、中継局の数は３つ以上であってもよく、その場合でも、中継局の数が２つである場合と同様の効果を得ることができる。

また、第１〜第４の実施形態において、無線局は、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いてパケットを送信していた。ここで、ＰＳＫ−ＶＰ方式以外の変復調方式を用いることとしてもよい。例えば、ＰＳＫ−ＲＺ方式、ＤＳＳＳ方式等のスペクトル拡散方式、ＯＦＤＭ方式、また、伝送シンボル内に加える位相変化の方向に情報をのせることで耐マルチパス性を発揮させるＤＳＫ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式（遅延上限は０．５ビット未満）を用いてもよいし、復調部に等化器を用いることとしてもよい。なお、ＤＳＫ方式については、非特許文献３に詳しく記載されている。

また、いずれの変復調方式を用いる場合においても、各候補値の差が受信局の所定の遅延分解能以上となり、かつ、候補値の最大遅延量と最小遅延量との差が所定の遅延上限以下となるように、遅延量の候補値を設定すればよい。これにより、複数の中継局が異なる遅延量を選択したときにも、パスダイバーシチによる効果を得ることができる。

ＰＳＫ−ＲＺ方式を用いる場合、各遅延量差を、遅延分解能であるシンボル長の数分の１以上とし、かつ、最大の遅延量と最小遅延量との差を１シンボル長未満となるように、中継局が選択できる遅延量を設定すればよい。また、ＤＳＫ方式を用いる場合、各遅延量差を遅延分解能であるシンボル長の数分の１以上とし、かつ、最大遅延量と最小遅延量との差を０．５シンボル長未満となるようにすればよい。

等化器を用いる場合、各遅延量差を、１シンボル長以上とし、かつ、最大遅延量と最小遅延量との差をタップ数で決まる遅延上限以下となるようにすればよい。

図２２は、ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合における変調部４９ｃの構成を示すブロック図である。図２２において、変調部４９ｃは、１次変調部１０１と、２次変調部１０２とを有する。１次変調部１０１は、読み出し制御部１０４と波形出力部１０５とからなる。２次変調部１０２は、拡散符号制御部１０６と、乗算器１０７とからなる。

１次変調部１０１において読み出し制御部１０４は、送信開始信号が発生したことを受けてから、読み出しクロックを生成し、生成した読み出しクロックをパケット処理部４６に出力して送信データを受け取り、送信データに基づいたアドレス信号を波形出力部１０５に渡す。波形出力部１０５は、予め変調波形のデータを波形メモリに格納しておいて、アドレス信号に応じた変調波形のデータを読み出し、１次変調信号として出力する。

２次変調部１０２において、拡散符号制御部１０６は、送信開始信号を受け取ると、拡散信号を乗算器１０７に出力する。乗算器１０７は、１次変調信号を拡散信号で拡散する。Ｄ／Ａ変換器１０３は、拡散されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。以上のように、変調部４９ｃは、送信開始信号を受け取ると、信号の拡散変調を開始する。これにより、データに所定の遅延量を与えて送信することができる。

第３および第４の実施形態では、他局の遅延量を推定するためのタイミング信号が必要となる。以下、ＤＳＳＳ方式を用いた場合において、他局の遅延量を推定するためのタイミングを得る方法について説明する。

図２３は、ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合の復調部４３ｃの構成を示すブロック図である。復調部４３ｃは、パスサーチ部１４１と、相関部１４２−１〜１４２−ｎ（ｎ：２以上の自然数）と、検波部１４３−１〜１４３−ｎと、振幅・位相検出部１４４−１〜１４４−ｎと、合成部１４５と、データ判定部１４６とを有する。

パスサーチ部１４１は、１チップ毎に受信ベースバンド信号と拡散符号とのスライディング相関をとることによって、各遅延波の受信タイミングを検出する。相関部１４２−１〜１４２−ｎは、パスサーチ部１４１によって検出された各遅延波の受信タイミングに基づいて、各遅延波と拡散符号との相関をとる。

検波部１４３−１〜１４３−ｎは、相関部１４２−１〜１４２−ｎの出力信号を検波する。振幅・位相検出部１４４−１〜１４４−ｎは、検波部１４３−１〜１４３−ｎによって検波された信号の振幅、位相情報を検出する。合成部１４５は、振幅・位相検出部１４４−１〜１４４−ｎによって検出された振幅・位相情報に基づいて、各信号を合成する。

データ判定部１４６は、合成部１４５によって合成された信号を判定し、復調データを得る。パスサーチ部１４１によって検出された各遅延波の受信タイミングと、比較用のタイミングとを比較する。これにより、他局が選択した遅延量を推定することができる。

ＤＳＳＳ方式では、遅延分解能は拡散符号の１チップ長に相当し、遅延上限は拡散符号長に相当する。したがって、図２２に示す変調部４９ｃと、図２３に示す復調部４３ｃとを用いる場合、各遅延量差を１チップ長以上とし、かつ、最大遅延量と最小遅延量との差を拡散符号長未満となるように遅延量を決定すればよい。

図２４は、ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合における変調部４９ｄの構成を示すブロック図である。図２４において、変調部４９ｄは、読み出し制御部１１１と、符号化部１１２と、インタリーブ部１１３と、多値変調マッピング部１１４と、変調開始信号生成部１１５と、時間領域変換部１１６と、ガードインターバル付加部１１７と、プリアンブル付加部１１８と、Ｄ／Ａ変換部１１９とを有する。

読み出し制御部１１１の動作は、図５に示す読み出し制御部６１の動作と同様である。読み出し制御部１１１は、生成した読み出しクロックを送信パケット処理部４６へ出力して送信データを受け取り、これを符号化部１１２に渡す。

符号化部１１２は、例えば、畳み込み符号を用いて、誤り訂正のための符号化を行う。インタリーブ部１１３は、符号化部１１２によって符号化された信号にインタリーブ処理を施す。多値変調マッピング部１１４は、インタリーブ処理が施された信号に、ＰＳＫやＱＡＭなどのディジタル変調方式によるシンボルマッピングを行い、周波数領域信号を生成する。

変換開始信号生成部１１５は、送信タイミング制御部４７から送信開始信号を受け取ると、周波数領域信号を時間領域信号に変換するタイミングを示す変換開始信号を生成して時間領域変換部１１６に渡す。

時間領域変換部１１６は、受信側の変換開始信号を受け取ると、周波数領域信号を時間領域信号に変換してＯＦＤＭ信号とする。ガードインターバル付加部１１７は、ＯＦＤＭのシンボルごとにガードインターバルを付加して、ＯＦＤＭ変調した信号を出力する。

プリアンブル付加部１１８は、同期処理に用いるためのプリアンブルを信号に付加する。Ｄ／Ａ変換部１１９は、プリアンブルが付加されたディジタルのＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。

図２５は、図２４に示す変調部４９ｄの主要部において生成される信号および送信開始信号のタイミングを示す図である。

変調部４９ｄにおいて、変換開始信号生成部１１５は、送信タイミング制御部４７から送信開始信号を受け取ると、変換開始信号を生成する。時間領域変換部１１６は、変換開始信号が示すタイミングに従って、周波数領域信号を時間領域信号に変換してＯＦＤＭシンボルを生成する。このように、変調部４９ｄは、送信開始信号を受け取ると、送信データを変調し、変調ベースバンド信号の出力を開始する。これにより、データの所定の遅延量を付加して送信することができる。

ＯＦＤＭ方式では、マルチパスの到来時間差がガードインターバル以内であれば、シンボル間干渉を起こさず、誤りを生じない。さらに、通常、複数キャリアにまたがって誤り訂正が行われる。したがって、スペクトル全体が落ち込むようなフラットフェージング環境に比べ、スペクトルに複数のノッチが生じるような周波数選択性フェージング環境の方が、パスダイバーシチ効果を発揮する。また、ＯＦＤＭ方式では、遅延分解能は周波数帯域幅の逆数に相当し、遅延上限はガードインターバル長に相当する。したがって、図２４に示す変調部４９ｄと、図２６に示す復調部４３ｄとを用いる場合、各遅延量差を周波数帯域幅の逆数以上とし、かつ、最大遅延量と最小遅延量との差をガードインターバル長以下となるように遅延量を決定すればよい。

第３および第４の実施形態では、他局の遅延量を推定するためのタイミング信号が必要となる。以下、ＯＦＤＭ方式を用いた場合において、他局の遅延量を推定するためのタイミングを得る方法について説明する。

図２６は、ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合の復調部４３ｄの構成を示すブロック図である。図２６において、復調部４３ｄは、シンボル同期部１５１と、ガードインターバル除去部１５２と、周波数領域変換部１５３と、多値変調デマッピング部１５４と、デインタリーブ部１５５と、誤り訂正部１５６とを有する。

シンボル同期部１５１は、受信ベースバンド信号からＯＦＤＭシンボルの同期をとり、シンボルタイミングとして出力する。シンボルタイミングは、各部における内部処理用のタイミング信号として用いられる。ガードインターバル除去部１５２は、受信ベースバンド信号から各ＯＦＤＭシンボルに含まれるガードインターバルを除去する。

周波数領域変換部１５３は、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。多値変調デマッピング部１５４は、周波数領域信号から多値変調のコンスタレーション上のデマッピング処理を行って判定データを得る。デインタリーブ部１５５は、判定データにデインタリーブ処理を施す。誤り訂正部１５６は、デインタリーブ処理されたデータに誤り訂正処理を施して、復調データを出力する。例えば、誤り訂正処理に畳み込み符号が用いられている場合、ビタビ復号処理が行われる。

図２７は、等化器を用いた場合の復調部４３ｅの構成を示すブロック図である。復調部４３ｅは、検波部１６１と、等化器１６２と、シンボル同期部１６３と、データ判定部１６４とを有する。等化器１６２は、トランスバーサルフィルタ１７１と、係数更新部１７２と、誤差検出部１７３とからなる。

トランスバーサルフィルタ１７１は、係数更新部１７２から出力されるフィルタ係数に従って受信ベースバンド信号を等化する。シンボル同期部１６３は、トランスバーサルフィルタ１７１によって等化された信号からクロック再生を行い、シンボルタイミングを再生する。データ判定部１６４は、シンボルタイミングに従って等化後の信号をサンプリングすることによって、復調データを得る。

誤差検出部１７３は、トランスバーサルフィルタ１７１によって等化された信号と、データ判定部１６４から出力された復調データとの誤差を検出する。係数更新部１７２は、誤差検出部１７３によって検出された誤差に従って、トランスバーサルフィルタ１７１のフィルタ係数を更新する。シンボル同期部１６３によって再生されたシンボルタイミングと、比較用のシンボルタイミングとを比較することによって、他局の遅延量を推定することができる。

また、第３および第４の実施形態において、他局の遅延量を推定するためのタイミング信号が必要となる場合、ＰＳＫ−ＲＺ方式およびＤＳＫ方式については、図１７に示すＰＳＫ−ＶＰ方式と同様に、遅延検波後の信号をクロック再生することによって、シンボルタイミングを得ることができる。また、第１及び第２の実施形態のように他局の遅延量を推定する必要がない場合、再生したシンボルタイミングと比較用のシンボルタイミングとを比較する必要はない。

なお、第１〜第４の実施形態において、基準タイミングは、パケットの受信が完了したことを示す受信完了信号に基づいて決定されていたが、基準タイミングを決定する方法はこれに限られない。ここで、基準タイミングは、例えば、パケット中のユニークワードが検出された時点を基準にして決定することとしてもよい。また、無線局間で同期をとるためのビーコン局が存在する場合には、ビーコン局から送信されるビーコン信号に基づいて、基準タイミングを決定することとしてもよいし、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号に含まれる時刻情報や、電波時計から得られる時刻情報などから基準時刻を得ることとしてもよい。

また、第１〜第４の実施形態で具体例を挙げて説明した変復調方式以外の方式を用いて通信してもよい。変復調方式は、変調方式と復調方式とを組み合わせて耐マルチパス性を発揮できるものであればよい。

なお、本実施形態では、無線局の送信開始タイミングは、送信タイミング制御部によって決定されていた。送信タイミング制御部は、基準タイミング信号が示す基準タイミングから遅延量だけ遅延させたタイミングを送信開始タイミングとすることにより決定していた。これにより、各無線局からの送信タイミングに所望の遅延量を付加することができるが、遅延量を付加する方法はこれに限られない。遅延量を付加するための別の方法として、例えば、変調部が出力する変調ベースバンド信号に遅延を付加することとしてもよい。

図２８は、変調部が変調ベースバンド信号に遅延を与える場合における中継局１２ｆの構成を示すブロック図である。図２８に示す中継局１２ｆは、図４に示す第１の実施形態に係る中継局１２と比較すると、遅延量決定部４８が出力する遅延量信号を変調部４９ｆが受け取る点で相違する。それ以外の構成は図４と同様であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。

図２９は、図２８に示す変調部４９ｆの構成を示すブロック図である。図２９に示す変調部４９ｆは、遅延付加部６４をさらに備える点で、図５に示す第１の実施形態に係る変調部４９と相違する。その他の構成要素は、図５と同様であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。

図３０は、図２９に示す遅延付加部６４の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図３０において、遅延付加部６４は、遅延部６５と、セレクタ６６とを有し、入力された信号を所定の遅延量だけ遅延させて出力する。遅延部６５は、シフトレジスタにより構成されており、波形出力部６２から得られる信号を所定時間Ｔだけ遅延させる。セレクタ６６は、遅延部６５から出力される信号、または波形出力部６２から出力される信号を選択して出力する。セレクタ６６は、遅延量決定部４８により決定された遅延量信号に従い、いずれの信号を選択するかを決定する。例えば、遅延量信号が“Ｔ”を示す場合、セレクタ６６は、遅延部６５から出力される信号を選択する。一方、遅延量信号が“０”を示す場合、セレクタ６６は、波形出力部６２から得られる信号を選択する。そして、セレクタ６６は、選択した信号をＤ／Ａ変換器６３へ出力する。このように、変調ベースバンド信号を直接遅延させることにより、パケットの送信タイミングを制御することができる。

なお、図３０では、遅延付加部６４において選択される遅延量の候補値が２つである場合を例に説明したが、遅延量の候補値は３つ以上であってもよい。

また、図２９では、ディジタル回路上で信号を遅延させる場合を例に説明したが、アナログ回路上で信号を遅延させてもよい。その場合、Ｄ／Ａ変換器６３の後段に遅延付加部６４を設けるとよい。

さらに、読み出し制御部と波形出力部との間に遅延付加部を設け、読み出し制御部から出力されるアドレス信号に所定の遅延量を付加することとしてもよい。図３１は、遅延付加部が、読み出し制御部と波形出力部との間に設けられた場合における変調部４９ｇの構成を示すブロック図である。

変調部４９ｇが有する遅延付加部６４ｇは、遅延量決定部４８により決定された遅延量信号に従い、アドレス信号を遅延させて波形出力部６２へ出力する。なお、遅延付加部６４ｇの構成および動作は、図２９に示す遅延付加部６４と同様であるため、説明を省略する。このように、図３１に示す構成を実現した場合であっても、第１〜第４の実施形態と同様に、アンテナ４１から送信するパケットの送信タイミングを制御することができる。また、複数の無線局が基準タイミングから所定の遅延量を付加してデータを送信する方法であれば、以上説明した例に限られない。

図３２は、第３の実施形態に係る中継局の構成を、変調部が変調ベースバンド信号を直接遅延させるように変更した場合における中継局１２ｈの構成を示すブロック図である。図３２に示す中継局１２ｈは、図１４に示す第３の実施形態に係る中継局１２ａと比較すると、遅延量決定部４８が出力する遅延量信号を変調部４９ｆが受け取る点で相違する。変調部４９ｆの構成および動作は、図２８に示す変調部４９ｆと同様であるため、説明を省略する。また、それ以外の構成は図１４と同様であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。

なお、各実施形態で説明した遅延量決定部や送信タイミング制御部などの無線局が備える各機能ブロックは、典型的には、集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。

本発明は、耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、複数の無線局がパケットを伝送する場合において、パスダイバーシチによる効果を得る確率を高めることができる無線伝送システムおよび無線伝送方法、ならびにそれらに用いられる無線局等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る無線伝送システムの構成を示す図 図１に示す無線局が伝送するパケットの構成を示す図 中継局１２の動作を示すフローチャート 中継局１２の構成を示すブロック図 ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合における変調部４９の詳細な構成を示すブロック図 ２波レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）フェージング環境下におけるＰＳＫ−ＶＰ方式のビット誤り率特性を示す図 本実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 ２つの中継局が選択する遅延量の組み合わせを示す図 第１の実施形態の変形例に係る無線伝送システムの構成を示す図 第１の実施形態の変形例におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 本発明の第２の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 本発明の第３の実施形態に係る中継局１２ａが生成するパケットの構成例を示す図 本発明の第３の実施形態に係る中継局１２ａが生成するパケットの構成例を示す図 中継局１２ａの動作を示すフローチャート 中継局１２ａの構成を示すブロック図 ＰＳＫ−ＶＰ方式に用いられる復調部４３ａの構成を示すブロック図 第３の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 プリアンブルをクロック再生することによって得られるシンボルタイミングの一例を示す図 無線伝送システムが備える中継局の数が２つである場合に、中継局が送信するパケットの組み合わせを示す図 第３の実施形態において、送信局がパケットを再送する場合におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 本発明の第４の実施形態におけるパケットの送信タイミングの一例を示す図 受信レベルに基づいて他局の遅延量を推定する場合の中継局１２ｂの構成を示すブロック図 ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合の変調部４９ｃの構成を示すブロック図 ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合の復調部４３ｃの構成を示すブロック図 ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合の変調部４９ｄの構成を示すブロック図 図２４に示す変調部４９ｄの主要部において生成される信号および送信開始信号のタイミングを示す図 ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合の復調部４３ｄの構成を示すブロック図 等化器を用いた場合の復調部４３ｅの構成を示すブロック図 変調部が変調ベースバンド信号に遅延を与える場合における中継局１２ｆの構成を示すブロック図 図２８に示す変調部４９ｆの構成を示すブロック図 図２９に示す遅延付加部６４の詳細な構成の一例を示すブロック図 遅延付加部が、読み出し制御部と波形出力部との間に設けられた場合における変調部４９ｇの構成を示すブロック図 第３の実施形態に係る中継局の構成を、変調部が変調ベースバンド信号を直接遅延させるように変更した場合における中継局１２ｈの構成を示すブロック図 特許文献１に記載の従来の無線伝送システムの構成を示す図 図３３に示す各無線局が伝送するパケットの送信タイミングを模式的に示す図

符号の説明

１１ 送信局
１２ 中継局
１３ 受信局
４３ 復調部
４４ 自局パケット判定部
４５ 自局パケット処理部
４６ 送信パケット処理部
４７ 送信タイミング制御部
４８、１２３ 遅延量決定部
４９ 変調部
１２１ 推定動作決定部
１２２ 遅延量推定部

Claims (10)

1. 複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局であって、
   前記無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、
   前記パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、
   前記パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、前記遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記パケットの送信を開始する送信開始タイミングとする送信タイミング制御部と、
   前記送信タイミング制御部によって決定された送信開始タイミングに、前記パケットを送信する送信部と、
   自局が送信元であるパケットを送信先以外の前記無線局に送信した後、前記基準タイミングから、前記遅延量決定部によって決定された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとする再送信タイミング制御部とを備え、
   前記送信部は、前記再送信タイミング制御部によって決定された再送信開始タイミングに、前記自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信し、
   各前記候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、
   前記候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である、無線局。
2. 前記遅延量決定部は、前記パケットを再送信する際、他局が保持する前記遅延量の候補値とは異なる遅延量を選択する、請求項１に記載の無線局。
3. 複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局であって、
   前記無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、
   前記パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、
   前記パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、前記遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記パケットの送信を開始する送信開始タイミングとする送信タイミング制御部と、
   前記送信タイミング制御部によって決定された送信開始タイミングに、前記パケットを送信する送信部と、
   他の前記無線局に送信すべきパケットを受信する受信部と、
   前記パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定するか否かを判断する推定動作決定部と、
   前記推定動作決定部によって、前記他の無線局が選択した遅延量を推定しないと判断された場合、前記他の無線局が選択した遅延量を推定すると判断した無線局が生成するパケットよりもプリアンブルが長いパケットを生成するパケット生成部と、
   前記推定動作決定部によって、前記他の無線局が選択した遅延量を推定すると判断された場合、前記パケットを送信する他の無線局が送信したパケットに含まれるプリアンブルに基づいて、当該他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量推定部とを備え、
   前記遅延量決定部は、前記遅延量の候補値から、前記遅延量推定部によって推定された値以外を選択し、
   前記送信タイミング制御部は、前記パケット生成部によってパケットが生成された場合、当該パケット生成部によって生成されたパケットに含まれるプリアンブルと、前記受信部によって受信されたパケットに含まれるプリアンブルとの長さの差分だけ、前記基準タイミングから前記遅延量だけ遅延させたタイミングから早めたタイミングを送信開始タイミングとし、
   前記送信部は、前記パケット生成部によって生成されたパケットを送信し、
   各前記候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、
   前記候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である、無線局。
4. 前記遅延量推定部は、
   前記送信開始タイミングに送信されたパケットに含まれるプリアンブルのシンボルタイミングを再生するシンボルタイミング再生部と、
   前記シンボルタイミング再生部によって再生されたシンボルタイミングと、比較用のシンボルタイミングとを比較することによって、前記パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量比較部とを含む、請求項３に記載の無線局。
5. 前記遅延量推定部は、
   前記送信開始タイミングに送信されたパケットの受信レベルを検出する受信レベル検出部と、
   前記受信レベル検出部によって受信レベルが検出されたタイミングと、比較用のシンボルタイミングとを比較することによって、前記パケットを送信する他の無線局が選択した遅延量を推定する遅延量比較部とを含む、請求項３に記載の無線局。
6. 前記変調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式を用いる、請求項１に記載の無線局。
7. 前記変調方式および復調方式にＯＦＤＭ方式を用いる、請求項１に記載の無線局。
8. 複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムであって、
   前記無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、
   各前記無線局は、
   前記パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択する遅延量決定部と、
   前記パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、前記遅延量決定部によって選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記パケットの送信を開始するタイミングとする送信タイミング制御部と、
   前記送信タイミング制御部によって決定されたタイミングに、前記パケットをパケットの送信先の無線局に送信する送信部と、
   他の前記無線局から送信されてきたパケットを受信する受信部と、
   自局が送信元であるパケットを送信先以外の前記無線局に送信した後、前記基準タイミングから、前記遅延量決定部によって決定された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとする再送信タイミング制御部とを備え、
   前記送信部は、前記再送信タイミング制御部によって決定された再送信開始タイミングに、前記自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信し、
   各前記候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、
   前記候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である、無線伝送システム。
9. 複数の無線局がパケットを送信する無線伝送システムに用いられる無線局がパケットを送信するための方法であって、
   前記無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、
   前記パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択するステップと、
   前記パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、前記遅延量を選択するステップにおいて選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記パケットの送信を開始するタイミングとするステップと、
   前記パケットの送信を開始するタイミングを決定するステップにおいて決定されたタイミングに、前記パケットを送信するステップと、
   自局が送信元であるパケットを送信先以外の前記無線局に送信した後、前記基準タイミングから、前記遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとするステップと、
   前記再送信開始タイミングに、前記自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信するステップとを備え、
   各前記候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、
   前記候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である、方法。
10. 複数の無線局が同一のパケットを所定のタイミングで送信する無線伝送システムにおい
    て用いられる方法であって、
    前記無線伝送システムは、送信側の無線局とマルチパス伝送路と受信側の無線局とによってパスダイバーシチのためのシステムを構成しており、
    前記パケットに与えるべき遅延量を複数の候補値の中からランダムに選択するステップと、
    前記パケットを送信するための基準となる基準タイミングから、前記遅延量を選択するステップにおいて選択された遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記パケットの送信を開始するタイミングとするステップと、
    前記パケットの送信を開始するタイミングを決定するステップにおいて決定されたタイミングに、前記パケットをパケットの送信先の無線局に送信するステップと、
    他の前記無線局から送信されてきたパケットを受信するステップと、
    自局が送信元であるパケットを送信先以外の前記無線局に送信した後、前記基準タイミングから、前記遅延量だけ遅延させたタイミングを、前記自局が送信元であるパケットを再送信する再送信開始タイミングとするステップと、
    前記再送信開始タイミングに、前記自局が送信元であるパケットの送信先の無線局に当該パケットを再送信するステップとを備え、
    各前記候補値の差は、所定の遅延分解能以上であり、
    前記候補値の最大値および最小値の差は、所定の遅延上限以下である、方法。

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