JP2012074875A

JP2012074875A - 無線基地局および無線通信方法

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Publication number: JP2012074875A
Application number: JP2010217524A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Fujimoto; 忍藤本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP5570372B2; WO2012043598A1

Abstract

【課題】速度／フェージングにより強い通信技法を提供する。
【解決手段】無線基地局は、無線端末に対し、１フレーム内の複数対のタイムスロットを割り当て、無線端末から送信されるアップリンク信号に基づいて、割り当てた各アップリンク用タイムスロットにおける受信ウェイトを算出し、各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、当該各アップリンク用タイムスロット間の第１の時間差と、割り当てたアップリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットと割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとの第２の時間差と、に基づいて、当該送信時間が最も早いダウンリンク用タイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第１の送信ウェイトを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（時分割多元接続／時分割復信）方式により無線通信を行う無線基地局および無線通信方法に関する。

ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（時分割多元接続／時分割復信）方式およびアダプティブアレイアンテナを採用する無線通信システムとし、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）や、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）が知られている。

これらの無線通信システムでは、図５に示すように、所定周期（ここでは５ｍｓ）のＴＤＭＡフレームがアップリンク用サブフレーム（２．５ｍｓ）とダウンリンク用サブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分されている。さらに、各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）に区分されている。なお、アップリンクとは、無線端末から無線基地局への方向を、一方、ダウンリンクとは、無線基地局から無線端末への方向を意味する。

このとき、無線基地局は、アップリンクの信号に基づきダウンリンク信号のアンテナウェイト（アンテナアレイを構成する各アンテナ素子の重み付け）を推定する。これは、無線端末から基地局へのアップリンク方向に対応するタイムスロットと、基地局から無線端末へのダウンリンク方向に対応するタイムスロットとが、同一周波数を使用することを前提とした技術である。そのため、無線基地局は、アップリンク側のタイムスロットとダウンリンク側のタイムスロットとを一対として、１つの無線端末に割り当てることになる。

そのため、従来技術の無線通信システムでは、予め対となっているアップリンク側のタイムスロットで送信されたアップリンク信号に基づくアンテナウェイトで算出しなければならず、無線端末が高速移動したりすることで生じるフェージングの影響を考慮したアンテナウェイトの設定を行うことができないという問題があった。

そのため、例えば、一対のタイムスロットだけでは伝送すべきデータ量を処理できない場合や、通信環境が良くなくデータに多くの誤りが生じる場合において、無線基地局が、１つの無線端末との通信において、複数対のタイムスロットを割り当てることを利用し、速度／フェージングを考慮した通信技法が提案されている（特許文献１を参照されたい）。

特開２００８−２１９６２５号公報

しかしながら、上述する通信技法では、無線端末が高速で移動しているような場合は、フェージング変動の影響によって、通信状況がタイムスロットごとに変化していることが考慮されていない。そのため、通信状況の変化に応じたアンテナウェイトを求めることができない、という問題が生じることになる。

そこで、本発明の目的は、個々の端末にスロットダイバーシティ等により割り当てた複数のタイムスロット対の持つ特性を十分に利用した速度／フェージングにより強い通信技法（無線通信装置および通信方法）を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であって、無線端末に対し、１フレーム内の複数対のタイムスロットを割り当てる割当部と、前記無線端末から送信されるアップリンク信号に基づいて、前記割当部が割り当てた各アップリンク用タイムスロットにおける受信ウェイトを算出する算出部と、前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、当該各アップリンク用タイムスロット間の第１の時間差と、前記割当部が割り当てたアップリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットと前記割当部が割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとの第２の時間差と、に基づいて、当該送信時間が最も早いダウンリンク用タイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第１の送信ウェイトを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

無線基地局は、無線端末との無線通信で複数対のタイムスロットの割り当てを行った後、割り当てたタイムスロット間の時間差を考慮した送信ウェイトの調整を行う。これにより、速度／フェージングにより強いアンテナウェイトを利用することが可能となる。

前記制御部は、前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、前記第１の時間差と、に基づいて単位時間当たりの受信ウェイト変動量を算出し、当該受信ウェイト変動量と、前記第２の時間とを利用して、前記フレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットにおける受信ウェイトを調整し、当該調整された受信ウェイトを、前記第１の送信ウェイトとしてもよい。

前記制御部は、前記ウェイト変動量と、前記割当部が割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとダウンリンク信号の送信時間が次に早いタイムスロットとの第３の時間差と、を利用して、前記第１の送信ウェイトを調整し、当該ダウンリンク信号の送信時間が次に早いタイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第２の送信ウェイトとしてもよい。

また、上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局の無線通信方法であって、無線端末に対し、１フレーム内の複数対のタイムスロットを割り当てるステップと、前記無線端末から送信されるアップリンク信号に基づいて、前記割り当てた各アップリンク用タイムスロットにおける受信ウェイトを算出するステップと、前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、当該各アップリンク用タイムスロット間の第１の時間差と、前記割り当てたアップリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットと前記割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとの第２の時間差と、に基づいて、当該送信時間が最も早いダウンリンク用タイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第１の送信ウェイトを制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る無線基地局の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線基地局の処理を説明するための図である。本実施形態に係る無線通信システムの無線基地局の処理を示す図である。ＰＨＳおよびＸＧＰにおける、タイムスロット、ＴＤＭＡフレームおよびスーパーフレームを示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０を示す図である。同図に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、無線端末３０と、管理装置４０と、を含んで構成される。

そして、無線通信システム１０における、無線基地局２０と無線端末３０は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する通信方式を利用してデータの送受信を行う。通信方式としては、例えば、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用するＰＨＳ方式と、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式およびＯＤＦＭＡ方式を採用するＸＧＰと、がある。

図２は、無線通信システム１０における、無線基地局２０の機能ブロック図である。

無線基地局２０は、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であり、図２に示すように、制御部２１０、記憶部２２０、Ｉ／Ｆ部２３０、無線通信部２４０、変調・復調部２５０、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｂ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｃ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄ、を含む。

制御部２１０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局２０が具備する各種機能を制御する。制御部２１０は、タイムスロット割当部２１２、アンテナウェイト算出部２１４、及び、アンテナウェイト調整部２１６を含む。
記憶部２２０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局２０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

Ｉ／Ｆ部２３０は、ネットワークを介して、管理装置４０と通信可能である。

無線通信部２４０は、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、無線端末３０から送信される上り無線信号及び他の無線基地局２０から送信される下り無線信号を受信する。さらに、無線通信部２４０は、受信した上り無線信号をベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）し、変調・復調部２５０へ出力する。

変調・復調部２５０は、入力されたベースバンド信号の復調及び復号処理を行う。これにより、無線端末３０から送信される上り無線信号及び他の無線基地局２０から送信される下り無線信号に含まれるデータが得られる。データは制御部２１０へ出力される。

また、変調・復調部２５０は、制御部２１０からのデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得る。無線通信部２４０は、ベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。更に、無線通信部２４０は、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、下り無線信号を送信する。

制御部２１０内のタイムスロット割当部２１２は、無線端末３０との間で、無線通信を行う際に、１対のタイムスロットを割り当てる。このとき、一対のタイムスロットだけでは伝送すべきデータ量を処理できない場合や、通信環境が良くなくデータに多くの誤りが生じる場合は、無線基地局２０は、１つの無線端末３０との通信において、ＴＤＭＡフレーム内の複数対のタイムスロットを割り当てる。なお、複数対のタイムスロットの割り当ては、無線端末３０からの要求に応じて行ってもよい。

タイムスロット割当部２１２によって、無線端末３０にタイムスロットが割り当てられた後、アンテナウェイト算出部２１４は、各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄについて、受信時のアンテナウェイト（受信ウェイト）を算出する。

具体的には、アンテナウェイト算出部２１４は、無線端末３０に割り当てたアップリンク側タイムスロットで受信されたアップリンク信号に基づいて、受信ウェイトを算出する。ここで、アンテナウェイト算出部２１４は、無線端末３０からのアップリンク信号ごとに、当該アップリンク信号の受信時において信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が最小となるアンテナウェイト（受信ウェイト）を算出する。

更に、アンテナウェイト算出部２１４は、無線端末３０からのアップリンク信号に対応する受信ウェイトを、送信ウェイトとする。

アンテナウェイト調整部２１６は、タイムスロット割当部２１２によって、無線端末３０に同一周波数帯の複数対のタイムスロットが割り当てられているか否かを判定する。そして、無線端末３０に複数対のタイムスロットが割り当てられている場合に、アンテナウェイト算出部２１４によって算出された各タイムスロットの受信ウェイトを取得する。なお、ここでは、説明の便宜上、無線端末３０には、図３に示すように、Ｓｌｏｔ１（以下、タイムスロットＡと記載する。）、Ｓｌｏｔ３（以下、タイムスロットＢと記載する。）の複数対のタイムスロットが、タイムスロット割当部２１２により割り当てられたものとする。そして、各受信ウェイトの差分を算出するとともに、割り当てられたタイムスロットＡとタイムスロットＢとの時間差（第１の時間差）を算出する。なお、この時間差は、各タイムスロット内の受信ウェイトを算出する際の参照信号を含む領域の時間差である。そして、アンテナウェイト調整部２１６は、無線端末３０に対する単位時間当たりの受信ウェイト変動量を算出する。そして、アンテナ調整部２１６は、アップリンク用タイムスロットＢと、ダウンリンク用タイムスロットＡとの時間差（第２の時間差）を算出し、当該時間差と、受信ウェイト変動量とに基づいて、アップリンク用タイムスロットＢにおける受信ウェイトを調整し、ダウンリンク用タイムスロットＡにおける送信ウェイト（第１の送信ウェイト）を設定する。さらに、アンテナ調整部２１６は、ダウンリンク用タイムスロットＡと、ダウンリンク用タイムスロットＢとの時間差（第３の時間差）を算出し、当該時間差と、受信ウェイト変動量とに基づいて、ダウンリンク用タイムスロットＡにおける送信ウェイトを調整する制御を行い、ダウンリンク用タイムスロットＢにおける送信ウェイト（第２の送信ウェイト）を設定する。

その後、制御部２１０は、無線端末３０との無線通信に割り当てられた各タイムスロットＡ，Ｂを用いて、変調・復調部１０７、無線通信部１０６及びアダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、ダウンリンク信号を送信する。なお、アンテナ調整部２１６において、複数対のタイムスロットが割り当てられていないと判定された無線端末３０は、アンテナウェイト算出部２１４によって算出された送信ウェイトを用いて、変調・復調部１０７、無線通信部１０６及びアダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、ダウンリンク信号を送信する。

図４は、無線通信システム１０における無線基地局２０の動作を示すフロー図である。ここでも、説明の便宜上、無線端末３０には、図３に示すように、Ｓｌｏｔ１（以下、タイムスロットＡと記載する。）、Ｓｌｏｔ３（以下、タイムスロットＢと記載する。）の複数対のタイムスロットが、割り当てられたものとする。

図４に示すように、無線基地局２０は、無線通信中の無線端末３０に対し、複数対のタイムスロットを割り当てる（ステップＳ４１）。そして、無線基地局２０は、割り当てたアップリンク用タイムスロットにて送信されたダウンリンク信号からタイムスロットＡ、タイムスロットＢにおける各受信ウェイトを算出し（ステップＳ４２）、各受信ウェイトの差分を算出する（ステップＳ４３）。さらに、アップリンク用のタイムスロットＡとタイムスロットＢとの時間差を算出し（ステップＳ４４）、各タイムスロットにおける受信ウェイトと、時間差と、から単位時間当たりの受信ウェイト変動量を算出する（ステップＳ４５）。そして、無線基地局２０は、アップリンク用タイムスロットＢと、ダウンリンク用タイムスロットＡとの時間差を算出し（ステップＳ４６）、当該時間差と、受信ウェイト変動量とに基づいて、アップリンク用タイムスロットＢにおける受信ウェイトを調整し、ダウンリンク用タイムスロットＡにおける送信ウェイトを設定する（ステップＳ４７）。さらに、無線基地局２０は、ダウンリンク用タイムスロットＡと、ダウンリンク用タイムスロットＢとの時間差を算出し（ステップＳ４８）、当該時間差と、受信ウェイト変動量とに基づいて、ダウンリンク用タイムスロットＡにおける送信ウェイトを調整し、ダウンリンク用タイムスロットＢにおける送信ウェイトを設定する（ステップＳ４９）。

以上説明した無線通信システム１０によれば、個々の端末にスロットダイバーシティ等により割り当てた複数のタイムスロット対の持つ特性を十分に利用することで、速度／フェージングにより強いアンテナウェイトの設定をおこなうことができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることを留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１０無線通信システム、２０無線基地局、３０無線端末、２１０制御部、２１２タイムスロット割当部、２１４アンテナウェイト算出部、２１６アンテナウェイト調整部、２２０記憶部、２３０Ｉ／Ｆ部、２４０無線通信部、２５０変調・復調部、２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ，２６０Ｄアダプティブアレイアンテナ。

Claims

ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であって、
無線端末に対し、１フレーム内の複数対のタイムスロットを割り当てる割当部と、
前記無線端末から送信されるアップリンク信号に基づいて、前記割当部が割り当てた各アップリンク用タイムスロットにおける受信ウェイトを算出する算出部と、
前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、当該各アップリンク用タイムスロット間の第１の時間差と、前記割当部が割り当てたアップリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットと前記割当部が割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとの第２の時間差と、に基づいて、当該送信時間が最も早いダウンリンク用タイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第１の送信ウェイトを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
前記制御部は、
前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、前記第１の時間差と、に基づいて単位時間当たりの受信ウェイト変動量を算出し、
当該受信ウェイト変動量と、前記第２の時間とを利用して、前記フレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットにおける受信ウェイトを調整し、
当該調整された受信ウェイトを、前記第１の送信ウェイトとすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記制御部は、
前記ウェイト変動量と、前記割当部が割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとダウンリンク信号の送信時間が次に早いタイムスロットとの第３の時間差と、を利用して、前記第１の送信ウェイトを調整し、当該ダウンリンク信号の送信時間が次に早いタイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第２の送信ウェイトとすることを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局の無線通信方法であって、
無線端末に対し、１フレーム内の複数対のタイムスロットを割り当てるステップと、
前記無線端末から送信されるアップリンク信号に基づいて、前記割り当てた各アップリンク用タイムスロットにおける受信ウェイトを算出するステップと、
前記各アップリンク用タイムスロットの受信ウェイトと、当該各アップリンク用タイムスロット間の第１の時間差と、前記割り当てたアップリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのアップリンク信号の受信時間が最も遅いタイムスロットと前記割り当てたダウンリンク用タイムスロットのうちフレーム内でのダウンリンク信号の送信時間が最も早いタイムスロットとの第２の時間差と、に基づいて、当該送信時間が最も早いダウンリンク用タイムスロットでダウンリンク信号を送信する際の第１の送信ウェイトを制御するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。