JP5022017B2 - Ｏｆｄｍセルラ無線通信方法、そのシステム及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信において、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を採用するセルラ無線通信技術に関する。

ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）を採用する無線通信方式の研究開発が進んでいる。ＯＦＤＭは、伝送するデータを周波数領域で作り、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により時間領域の信号に変換して無線信号として送信する。受信側では、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により、時間領域から周波数領域の信号に変換して元の情報を取り出す。

ＯＦＤＭセルラ無線通信システムは、一般には、図１に示すように、複数の基地局装置と複数の端末装置から構成される。基地局装置１０１は、有線回線によってネットワーク１０２に接続する。端末装置１０３，１０４，１０５，１０６は無線によって基地局装置１０１に接続し、ネットワーク１０２と通信できる仕組みになっている。また、基地局と有効に通信を行うためには一定以上の無線伝搬環境が必要であり、一般には基地局までの距離が支配項となる。ある基地局と通信可能な範囲をセルと呼び、遮蔽物が存在しない場合は１０７のような円形となる。端末装置は無線伝搬環境が最良の基地局と通信を行うため、図１の例では基地局１０１のセル内に存在する端末装置１０３，１０４，１０５，１０６は基地局１０１を通信先とする。

セルラ無線のように基地局あたりの通信端末数が多い場合、図２のように基地局は方向の異なる指向性ビーム２０１，２０２，２０３を用いて、同時に複数端末と通信を行うことがある。このような場合、１つのセルは指向性ビームの数だけ論理的に分割され、この論理的分割単位をセクタと呼ぶ。

図２はＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）２０００ １ｘＥＶ−ＤＯ（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｎｌｙ）システムの例でセクタ数は３であり、端末装置１０３，１０６はビーム２０１を使って、１０４，１０５は各々ビーム２０２，２０３を使って基地局１０１と通信を行う。以降、ビーム２０１，２０２，２０３に対応するセクタをセクタ１，２，３と定義する。

ここで、図１においてセル境界にいる端末が基地局からデータ送信を受ける場合、通信先基地局の信号電力に対して干渉電力（通信先以外の基地局に由来する電力）が強いため、通信品質が劣化する。これは図２でセクタ境界にいる端末についても同様である。この影響を軽減する手段として、例えば図３のようにＯＦＤＭの周波数ホッピングパターンを用いることができる。図３はセクタ毎にパターンの差をつけた例であり、セクタ１はあるユーザとパターン３０１のような時間・周波数を用いて、セクタ２は同様にパターン３０２を用いて通信を行う。同一セクタ内ではこれらに周波数方向のオフセットをつけたパターンを用いることで、ユーザ毎の時間・周波数リソースが重複しないようにする。このようにパターン３０１と３０２を用いると、３０３のような時間・周波数が他セクタのユーザと重複する状態の割合が減少する。端末は時間毎に対応する周波数を復調するため、このホッピングにより干渉電力の抑圧が可能である。図４のようにセクタ１，２，３に対して各々異なるホッピングパターン４０１，４０２，４０３を割り当てることにより、干渉を抑えつつ各セクタが同時に別々の端末と通信することができる。

なお、標準化団体であるＩＥＥＥ８０２．２０では、ＯＦＤＭをベースとした無線方式が提案されており、非特許文献１では、上記のホッピングパターンによる干渉抑圧方法が定義されている。

また、標準化団体である３ＧＰＰでは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）として、ＯＦＤＭをベースとした無線方式が提案されており、非特許文献２では、上記のホッピングパターンによる干渉抑圧方法が定義されている。

更に、標準化団体である３ＧＰＰ２では、ＬＢＣ（Ｌｏｏｓｅｌｙ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）として、ＯＦＤＭをベースとした無線方式が提案されており、非特許文献３では、上記のホッピングパターンによる干渉抑圧方法が定義されている。

従来技術において、別々の端末と通信する場合、端末位置によって通信品質が大幅に変動する。例えば図５のように、端末１０６のようなセクタ１のビーム２０１の正面方向に存在する端末は高い通信品質を得られるが、端末１０３のようなビーム２０１の方向から外れている端末は低い通信品質しか得ることができない。通信品質はデータレートに対応するため、このような場合端末１０３は所望のデータレートを達成できなくなる可能性があった。

このような問題の対策の１つとして、複数のセクタが同じホッピングパターンを用いて実質１つのセクタとして動作する方法がＩＥＥＥ８０２．２０で提案されている。セクタ２のホッピングパターン４０２をセクタ１のホッピングパターン４０１と一致させた例を図６に示す。端末１０３はビーム２０１，２０２を同時に受信して信号レベルで合成できるため、ビーム２０１のみを受信する場合に比べ通信品質が向上する。

一方、セル境界の端末の救済策として、例えば特許文献１では、基地局近くの端末とは他セルと周波数の同時使用を認めるホッピングパターンを使用して通信し、セル境界の端末とは同時使用を認めないパターンを使用して通信するという方法が開示されている。この方法はホッピングパターンの切り替えにより、周波数繰り返し数の悪化を抑圧しつつセル境界の端末の通信品質を改善することを可能としている。

特開平５−１１０４９９号公報 ＩＥＥＥ Ｃ８０２．２０‐０６／０４ ３ＧＰＰ ＴＲ ２５．８１４ Ｖ７．０．０ （２００６‐０６） ３ＧＰＰ２ Ｃ３０‐２００６０７３１‐０４０Ｒ４

しかし、上記ＩＥＥＥ８０２．２０の提案にあっては、ホッピングパターンを合わせるか否かは運用中に変更することはできず、常に２つのセクタは１つとして動作する。ビーム２０１，２０２を合成できることによる改善度は、端末１０３のようなセクタ境界付近にいる端末では大きいが、端末１０６のようなビーム２０１の正面方向にいる端末は元々通信品質が高いため、改善度は小さい。対して常に１つのセクタとして動作することで、個別に２つのセクタとして動作する場合に比べてスループットは半減するため、結果的にシステム全体のスループットは低下してしまうという問題があった。

一方、従来のセル境界の端末の救済方法は他セルの干渉をできるだけ受けにくいパターンを用いることでセル境界の端末の通信品質改善を図っており、複数セル間で連携して境界の端末を救済するという観点は開示していない。

本発明は、システム全体のスループットを維持しながら、セクタ境界の通信品質を向上させることが可能なＯＦＤＭセルラ無線通信方法、無線通信システム、及び基地局装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明においては、端末と通信する基地局が形成するセルが、指向性ビームの数に対応した複数のセクタに分割されるＯＦＤＭセルラ無線通信方法で、基地局から端末への通信品質が所定の閾値よりも低い場合に、基地局からその端末への下り回線に使用するホッピングパターン、即ち時間・周波数リソースのパターンを、その端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線の時間・周波数リソースのパターンとして使用し、複数の指向性ビームで連携して端末に送信を行う構成とする。

本発明においては、各セクタが別々の端末と通信を行うモードと複数セクタが同じ端末を送信先とするモードを切り替える制御を行う。すなわち、基地局は、セクタがビーム正面の端末へ送信する場合はそのセクタのみが送信を行い、ビーム方向から外れたセクタ境界付近の端末へ送信する場合は、別のセクタが同じホッピングパターンを用いて同じ端末へ送信を行うよう制御する。

また、本発明においては、端末と通信する基地局が形成するセルが、指向性ビームの数に対応した複数のセクタに分割されるＯＦＤＭセルラ無線通信方法において、端末の通信の優先度が所定の閾値よりも高い場合、基地局からその端末への下り回線に使用するホッピングパターン、即ち時間・周波数リソースのパターンを、その端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線の時間・周波数リソースのパターンとして使用し、複数の指向性ビームで連携して端末に送信を行う構成とする。

本発明によれば、セクタ境界の端末を送信先とする場合、或いは高優先度を必要とする端末を送信先とする場合のみ複数セクタが連携して送信を行うことで、システムのスループット劣化を最小限に抑えつつ、位置などによる端末のスループット低下を防止しすることができる。

本発明によれば、特にＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)をベースとするセルラ通信において、システムのスループット劣化を最小限に抑えつつセクタの境界付近にいる、或いは高優先度を必要とする端末の通信品質を向上し、ＱｏＳ保証サービスにおけるボトルネックを解消することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明するが、それに先立ち、本発明の前提となるセルラ無線通信について概略を説明する。

一般的なセルラ無線通信は図７のような手順で行われる。端末は基地局からの送信信号の強度に基づいて下りの通信品質７０１を基地局へ通知する。また、再送制御を行う場合、基地局からのデータ受信の成否を示す下り再送制御情報７０２も通知する。基地局は配下のセクタに所属する端末のデータをまとめて管理しており、ネットワークから所属端末宛てのデータ７０３を受信するとバッファリング処理７０４を行う。基地局は無線リンクのフレーミングに対応した周期で送信対象更新動作７０５（受信失敗したデータの再送や新規のデータ送信先・送信レート決定）を行う。送信対象更新動作７０５の後、更新された送信先の端末に向けてリソース割り当て通知７０６と送信データ７０７を送信する。端末はリソース割り当て通知７０６を基に、データ受信の要否と受信すべき時間・周波数リソースのホッピングパターンを判断し、データ７０７の受信動作を行う。

図７のデータ送信対象の決定動作７０５の詳細を図８に示す。基地局はまず全ての配下のセクタについて、そのセクタに所属する端末に対する送信データの有無及び新規のデータ送信の可否を判定する（８０１）。ここで、新規のデータ送信可否は、再送制御情報７０２が再送を必要とする内容であるか、もしくは再送制御情報７０２の有無で判断できる。送信データが存在し、かつ新規のデータ送信が可能と判断された場合、次に基地局は具体的な送信先端末及び送信データレートを決定する（８０２）。新規のデータ送信を希望する端末が複数存在する場合、基地局は下り通信品質情報７０１等の情報に基づき送信先端末を決定するスケジューリング動作を行う。データレートは下りの通信品質情報７０１を用いて決定することができる。送信先端末が決定すると、基地局はその端末との通信に用いる時間・周波数リソースの割り当て情報を生成し（８０３）、リソース割り当て通知７０６にて端末へ通知する。これにより、基地局と端末間でセルラ無線通信が可能となる。

本発明の第１の実施例を、図９，１０を使って説明する。第１の実施例では、基地局は、送信先端末の通信品質が第１の閾値以下の場合にセクタ間の連携を試み、連携先セクタが使用予定のリソースと重複しない場合に連携を行い、リソースが重複する場合は連携先セクタを優先するよう制御する。

図９は第１の実施例のシーケンス図を示している。ここで、７０１〜７０７の動作は図７と同様であり、基地局が、データ送信対象決定動作７０５の後、セクタ間の連係処理９０１を実施する点が図７の動作と異なる。

図１０はそのセクタ間連係処理９０１の処理動作の詳細を示す。基地局はまずセクタが新規にデータ送信を開始したか否かを判定し（１００１）、結果が真のセクタについて、送信先端末の通信品質とあらかじめ決められた閾値（第１の閾値）を比較する（１００２）。この動作１００２は、例えば端末が通知する下り通信品質情報７０１や、決定された送信データレートを参照することで実現できる。通信品質が第１の閾値以下の場合、基地局は配下のセクタの中でそのセクタと連携できるものを検索する（１００３）。連携先のセクタは、例えば端末と基地局が管理している端末のアクティブセットを参照することで決定することで可能となる。次に、連携先セクタの既存の通信による時間・周波数リソースの使用状況を調べ（１００４）、連携元のホッピングパターンを用いて通信を行った場合に、重複する時間・周波数リソースの有無を判定する（１００５）。重複しない場合、セクタ間連携を行う。重複するものが存在する場合、そのリソースは連携先の既存の通信を優先し、上書きは行わない（１００６）ことで、セクタ間連携を行わない。

ここで、連携先セクタの決定の際に実施する端末のアクティブセットの参照について説明する。移動等により通信環境が変化するため、通常、端末は通信先基地局を含む下り通信品質が良いセクタの集合を管理しており、これをアクティブセットと呼ぶ。アクティブセット管理の概念を図１７を用いて説明する。図１７は基地局１７０１を通信先基地局とする端末１７０２が、セクタ１−１の範囲内を移動した場合に、端末１７０２が保持するアクティブセット１７０３の更新例を示す。移動前の位置において、端末１７０２に対する下り通信品質はセクタ１−１，１−２，３−３の順に良く、端末１７０２はこれら３つをアクティブセット１７０３に登録している。

端末１７０２と基地局１７０１間の通信により、基地局１７０１はその情報を共有し、所属する全端末分のアクティブセットの情報１７０４を管理している。移動した場所では端末１７０２に対する下り通信品質がセクタ１−１，１−３，３−３の順となった場合、端末１７０２はその情報を基地局１７０１と共有し、基地局１７０１がアクティブセットを更新する旨通知する（１７０５）。これにより、両者のアクティブセットは最新の状態に更新される。基地局１７０１は、このようにして、管理している端末のアクティブセットの情報１７０４を参照することで連携先セクタの決定を行うことができる。ここでは、移動した結果、端末１７０２に対する下り通信品質がセクタ１−１，１−３，３−３の順となったことが、アクティブセット１７０４を参照することで明らかとなるので、連携先セクタが必要となった場合、基地局１７０１はセクタ１−３を連携先セクタとして決定することになる。この基地局１７０１の具体的構成については、後で詳述する。

なお、標準化団体である３ＧＰＰ２では、このようなアクティブセットの管理が提案されており、３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｓ００２４−Ａ Ｖ３．０（２００６−０９）の第８．７．６項では、上記のようなアクティブセットの管理方法が記述されており、本実施例では、この管理方法に基づき、アクティブセットが管理される。

次に、本実施例における、図１０に示したステップ１００４−１００６の一具体例として、セクタ２の端末への通信をセクタ１に連携させる場合を図１８，１９により説明する。図１８は連携先セクタ１の時間・周波数リソースの使用状況を示しており、セクタ１の３つの端末に対しパターン１８０１−１８０３のようなリソースを用いた通信を予定している。図１９は本実施例における連携によるセクタ１におけるリソース使用状況の変化を示しており、基地局はセクタ２所属の端末と通信するために、セクタ１でもセクタ２のホッピングパターン１９０１に基づくリソースを割り当てようとする。

先に、図３の３０３で示したように、セクタ１とセクタ２はホッピングパターンが異なるため、図１９の１９０２のように、セクタ２の端末へ割り振られた下り回線の時間・周波数のパターン１９０１の示すリソースが、既にセクタ１で使用予定のもの（図１９の１８０１）と重複する場合がある。本実施例では上述の通り、セクタ１の既存の通信を優先し、このようなリソース１９０２では連携を行わず、図１８に示した既存の通信を行う。

このような制御による本実施例の動作例をセクタ間連係動作のフロー図１１，１２により説明する。図１１はビーム２０１に対応するセクタ１が端末１０６へ向けて送信を行う場合の例を示す。端末１０６はビームの正面方向で通信品質は良いため、セクタ１は単独で送信を行う。よって、ビーム２０２に対応するセクタ２は独立して別の端末と通信が可能であり、例えば同時に端末１０４と通信できる。対して、図１２はセクタ１が端末１０３へ向けて送信を行う場合の例を示す。図１０を用いて説明したように、この場合、端末１０３は通信品質が悪いため、セクタ１は他セクタと連携しての送信を必要とし、先に説明したアクティブセットを用いるなどして、端末１０３に近いセクタ２が連携対象として選択される。基地局１０１は、指向性ビーム２０２（beam２）を使ってセクタ２に対して、セクタ１のホッピングパターン４０１に対応する時間・周波数リソースで、端末１０３に対するデータを送信する。これにより、端末１０３はセクタ間の連携を特に意識することなく、連携がない場合より高い通信品質を得ることができる。

続いて、上述した第１の実施例を実施するための基地局装置の具体的構成の一実施例を図１３に示す。アンテナ１３０１は、無線信号を捕らえ、電気信号に変換する。ＲＦ(Radio Frequency)部１３０２は、受信では、アンテナ１３０１が受信したＲＦ周波数の信号をベースバンド周波数の信号にダウンコンバートし、アナログ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号はベースバンド部（ＢＢ）１３０３に送られる。送信ではベースバンド部１３０３から送られてきたデジタル信号をアナログ信号に変換し、ベースバンド周波数のアナログ信号をＲＦ信号にアップコンバートする。アップコンバートされた信号は適当な送信電力にまで増幅された後にアンテナ１３０１から送信される。

ベースバンド部１３０３は、ＯＦＤＭの信号処理の殆どを行うブロックであり、ＣＰ挿入／除去、ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理、マッピング／デマッピング、伝搬路推定、変調／復調、チャネル符号化／復号化などの処理を行うよう構成される。ベースバンド部１３０３では、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)１３０４の指示に従い、定められたチャネルブロックの処理や制御チャネルの変復調処理を行う。ベースバンド部１３０３が復調したデジタル信号は、ＤＳＰ１３０４経由、あるいは図には記載していないが、直接ネットワークインターフェース部（ＮＷ Ｉ／Ｆ）１３０５に渡され、ネットワーク（ＮＷ）に受信情報が送られる。また、ネットワークから送られてきた情報は、ネットワークインターフェース部１３０５で受け取られ、ＤＳＰ１３０４経由あるいは、図には記載されていないが、直接ベースバンド部１３０３に渡され、ベースバンド部１３０３においてＤＳＰ１３０４が指定する変調方式に基づき、ＤＳＰ１３０４が指定するチャネルブロックにマッピングされてベースバンドに変換される。

ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１３０６は、無線装置全体の状態や情報を管理しているユニットであり、それぞれのユニットと接続し、管理情報の収集やパラメータの設定などの制御を行っている。ＭＰＵ１３０６は汎用のマイクロプロセッサであり、処理部とそれに内蔵或いは外付けされた記憶部を含む。記憶部は処理部が実行するプログラムを記憶したり、作業領域として使用される。

先に詳述した図１０のフローは本実施例におけるセクタ間の連携方法について説明しているが、図１３では、ＭＰＵ１３０６がこのフロー、即ちプログラムを実施する主体となる。ＭＰＵ１３０６は種々の制御情報をベースバンド部１３０３、ＲＦ部１３０２、ＤＳＰ１３０４、およびネットワークインターフェース部１３０５から取得し、取得した情報からセクタ間連携が必要と判断した場合、時間・周波数リソースのアサイン情報を変更し、上述の記憶部に記憶すると共に、作成した時間・周波数リソースのアサイン情報をベースバンド部１３０３に渡す。

なお、下り通信品質情報として端末から送信された制御情報は、ＭＰＵ１３０６に送られ、通信品質が第１の閾値以下か否かの判断に使用される（図１０の１００２）。また、端末から送付されるアクティブセットに関する制御情報は、例えば、ＤＳＰ１３０４を経由してＭＰＵ１３０６に送られ、ＭＰＵ１３０６はこれらの制御情報を使って、記憶部にアクティブセット１７０４を形成し、連携先セクタの検索（図１０の１００３）を実施することができる。

以上詳述した第１の実施例によれば、通信品質の悪い端末と通信する場合のみセクタ間の連携が行われ、連携の際にも、重複する時間・周波数リソースが存在する場合、そのリソースは連携先の既存の通信を優先するため、連携先セクタの既存の通信に影響を与えることはしない。この結果、既存の通信に悪影響を与えることなく、単独のセクタでは通信品質の悪い端末の通信品質を向上することが可能となる。

第２の実施例を、図１４を使って説明する。第２の実施例では、送信先端末の優先度（ＶｏＩＰ（Voice over IP）等のサービスによるＱｏＳ（Quality of Service）制御の必要度）が第２の閾値以上の場合にセクタ間の連携を試み、連携先セクタが使用予定のリソースと重複する場合は連携先セクタを優先する。例えば、３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｒ１００１−Ｅ Ｖ１．０（２００５−１０）において、想定される主なサービスは、Ｆｌｏｗ Ｐｒｏｆｉｌｅ ＩＤという形で定義されており、送信先端末が受けるサービスに関するこのＩＤを受信した基地局は、このＩＤと閾値（第２の閾値）とを関連付けて優先度を判断することができる。

第２の実施例のシーケンス図は、第１の実施例と同様である（図９参照）。図１４は第２の実施例によるセクタ間連係動作の詳細を示す。１００１，１００３〜１００６は図１０と同様であり、セクタ間連係動作の実施契機１００２が送信先端末の優先度によって決定される（１４０１）点が異なる。第１の実施例同様、基地局内のＭＰＵ１３０６は、そのプログラム処理により、端末より受信した上述のＩＤが予め定めた優先度（第２の閾値）より高い場合、連携を行うよう制御する。

本実施例によれば、優先度の高い端末と通信する場合のみセクタ間の連携が行われ、連携の際にも連携先セクタの既存の通信に影響を与えることはしない。この結果、既存の通信に悪影響を与えることなく優先度の高い端末の通信品質を向上することができ、ＱｏＳ要求を満足できる可能性が高くなる。

第３の実施例を、図１５を使って説明する。第３の実施例では、送信先端末の通信品質が第１の閾値以下の場合にセクタ間の連携を試み、連携先セクタが使用予定のリソースと重複する場合は連携元のセクタを優先してリソースを上書きする。

第３の実施例のシーケンス図は、第１の実施例と同様である(図９参照)。図１５は第３の実施例によるセクタ間連係動作の詳細を示す。１００１〜１００５は図１０と同様であり、連携先セクタの既存の通信と使用リソースが重複した場合には上書きする（１５０１）点のみが異なる。即ち、図１９を用いて説明すると、重複パターンであるリソース１９０２についても、連携動作を実行する。これらの処理は第１の実施例同様、基地局内のＭＰＵ１３０６のプログラム処理によって実現されることは言うまでもない。すなわち、ＭＰＵ１３０６は、連携先セクタが使用予定の時間・周波数リソースと重複する箇所が存在しても、全て上書することにより変更し、記憶部に記憶すると共に、作成した時間・周波数リソースのアサイン情報をベースバンド部１３０３に渡す。

本実施例によれば、通信品質の悪い端末と通信する場合のみセクタ間の連携が行われ、確実にその端末向けに複数セクタの時間・周波数リソースを確保する。この結果、既存の通信には多少の悪影響を与える場合があるが、対象端末の通信品質を確実に向上することができる。なお、本実施例は第２の実施例と同時に用いることもできる。

第４の実施例を、図１６を使って説明する。第４の実施例では、送信先端末の通信品質が閾値以下の場合にセクタ間の連携を試みるが、連携先セクタのリソース使用率、即ち輻輳状態が第３の閾値以上の場合は連携を断念する。ここで、輻輳状態を示すリソース使用率は、例えば図１８の例において使用予定のリソースをカウントし、全体に対する割合を算出することで定義できる。

第４の実施例のシーケンス図は、第１の実施例と同様である（図９参照）。図１６は第４の実施例によるセクタ間連係動作の詳細を示す。１００１〜１００６は図１０と同様であり、連携先セクタの既存の通信状況を調べた際、混み具合が所定の閾値（第３の閾値）以上の場合に連携そのものを断念する（１６０１）点のみが異なる。混み具合、即ち輻輳状態はそのセクタの時間・周波数リソースの使用率に基づいて判断できる。このリソース使用率の算出についても、基地局のＭＰＵ１３０６が、記憶部に記憶した時間・周波数リソース情報を参照しながら、プログラムで算出できることは言うまでもない。

本実施例によれば、通信品質の悪い端末と通信する場合のみセクタ間の連携が行われ、連携による連携先セクタの既存の通信への悪影響を確実に回避することができる。この結果、既存の通信の劣化量を確実に目標以下に抑えつつ、単独のセクタでは通信品質の悪い端末の通信品質を向上することができる。なお、本実施例は第１の実施例の変形例として説明したが、この連携先セクタのリソースの使用率の利用は、第２，第３の実施例と同時に用いることもできることはいうまでもない。

以上詳述してきたように、特にＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)をベースとするセルラ通信において、システムのスループット劣化を最小限に抑えつつセクタの境界付近にいる端末の通信品質を向上し、ＱｏＳ保証サービスにおけるボトルネックを解消することが可能となる。

ＯＦＤＭセルラシステムの概略構成を示す図。 指向性ビームにより基地局の通信範囲を論理的に分割する概念を説明する図。 周波数ホッピングによるセクタ間の干渉低減効果を説明する図 異なる周波数ホッピングパターンによりセクタ単位で別々の端末と通信する例を示す図。 ビーム方向となす角により端末毎に通信品質に差が出ることを説明する図。 複数セクタで同じホッピングパターンを用いてセクタ境界の通信品質を向上する概念を示す図。 セルラ通信の下り（基地局→端末）通信のシーケンス図。 セルラ通信における送信対象更新動作のフロー図。 本発明の第１の実施例におけるシーケンス図。 第１の実施例におけるセクタ間連係動作のフロー図。 第１の実施例において、セクタ間連係が発生しない場合のシステム動作の概念図。 第１の実施例において、セクタ間連係が発生した場合のシステム動作の概念図。 第１の実施例を実現するための基地局の具体的構成例を示す図。 本発明の第２の実施例におけるセクタ間連係動作のフロー図。 本発明の第３の実施例におけるセクタ間連係動作のフロー図。 本発明の第４の実施例におけるセクタ間連係動作のフロー図。 セルラ系システムにおけるアクティブセット管理方法を説明するための図。 第１の実施例におけるセクタ間連係前の連携先セクタのリソース使用状況を説明するための図。 第１の実施例におけるセクタ間連係後の連携先セクタのリソース使用状況を説明するための図。

符号の説明

１０１…基地局装置、１０２…ネットワーク、１０３，１０４，１０５，１０６…端末装置、１０７…基地局の通信範囲（セル）、２０１，２０２，２０３…指向性ビーム、３０１…セクタ１の使用する時間・周波数ホッピングパターン
３０２…セクタ２の使用する時間・周波数ホッピングパターン、３０３…セクタ１とセクタ２の使用する時間・周波数リソースが重複する箇所、４０１…セクタ１のホッピングパターン、４０２…セクタ２のホッピングパターン、４０３…セクタ３のホッピングパターン、９０１…セクタ間連係動作、１００１…セクタの新規データ送信開始を判定する動作、１００２…送信先端末の通信品質を閾値と比較する動作、１００３…連携先のセクタを決定する動作、１００４…連携先セクタの既存の通信による時間・周波数リソース使用状況を調べる動作、１００５…連携によるリソース重複箇所の存在を判定する動作、１００６…重複リソースは連携先セクタの通信を優先する動作、１３０１…アンテナ、１３０２…ＲＦ部、１３０３…ベースバンド部、１３０４…デジタル信号処理部（ＤＳＰ）、１３０５…ネットワークインターフェース部、１３０６…ＭＰＵ、１４０１…送信先端末の通信の優先度を閾値と比較する動作、１５０１…重複リソースは連携による通信を優先する動作、１６０１…連携先セクタの混み具合を判定する動作、１７０１…基地局装置、１７０２…端末装置、１７０３…端末の管理するアクティブセット情報、１７０４…基地局の管理する、所属全端末のアクティブセット情報、１７０５…アクティブセット更新のためのメッセージ交換、１８０１…セクタ１が端末１との通信に使用する時間・周波数ホッピングパターン、１８０２…セクタ１が端末２との通信に使用する時間・周波数ホッピングパターン、１８０３…セクタ１が端末３との通信に使用する時間・周波数ホッピングパターン、１９０１…セクタ２との連係動作のために基地局がセクタ１に使用させる時間・周波数ホッピングパターン、１９０２…セクタ２との連係動作に必要なリソースとセクタ１の既存の通信が使用するリソースの重複箇所。

Claims (14)

1. 基地局の指向性ビームの数に対応した複数のセクタを用いるＯＦＤＭセルラ無線通信方法であって、
   前記基地局から端末への通信品質が第１の閾値よりも低い場合、前記基地局は、前記端末への下り回線の時間・周波数リソースの使用パターンを、前記端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線の時間・周波数リソースのパターンとして使用し、複数の前記指向性ビームで連携して前記端末に送信を行い、
   前記基地局は、複数の前記指向性ビームで前記連携を行う際、前記端末への下り回線の時間・周波数リソースの使用パターンにおいて、前記連携を行なわずに通信を行う他の端末に対して使用されているパターンであっても、前記連携を優先する
   ＯＦＤＭセルラ無線通信方法。
2. 基地局の指向性ビームの数に対応した複数のセクタを用いるＯＦＤＭセルラ無線通信方法であって、
   前記端末の通信の優先度が第２の閾値よりも高い場合、前記基地局は、前記基地局から前記端末への下り回線の時間・周波数リソースの使用パターンを、前記端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線の時間・周波数リソースのパターンとして使用し、複数の前記指向性ビームで連携して前記端末に送信を行い、
   前記基地局は、複数の前記指向性ビームで前記連携を行う際、前記端末への下り回線の時間・周波数リソースの使用パターンにおいて、前記連携を行なわずに通信を行う他の端末に対して使用されているパターンであっても、前記連携を優先する
   ＯＦＤＭセルラ無線通信方法。
3. 請求項１、又は２記載のＯＦＤＭセルラ無線通信方法であって、
   通信の輻輳状態が第３の閾値以下の前記指向性ビームのみを前記連携に用いる
   ＯＦＤＭセルラ無線通信方法。
4. 請求項１、又は２記載のＯＦＤＭセルラ無線通信方法であって、
   前記端末の属するセクタと異なる前記セクタは、前記端末の属するセクタに隣接するセクタである
   ＯＦＤＭセルラ無線通信方法。
5. 請求項１、又は２記載のＯＦＤＭセルラ無線通信方法であって、
   前記基地局は、前記端末のアクティブセットを参照して、前記端末の属するセクタと異なる前記セクタを決定する
   ＯＦＤＭセルラ無線通信方法。
6. 端末と通信する基地局が形成するセルが、指向性ビームの数に対応した複数のセクタに分割されるＯＦＤＭセルラ無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   前記基地局から前記端末への通信品質が第１の閾値よりも低い場合、或いは前記端末の通信の優先度が第２の閾値よりも高い場合、前記基地局から前記端末への下り回線に使用する時間・周波数リソースを、前記端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線の時間・周波数リソースとして使用し、複数の前記指向性ビームで前記端末に送信を行い、
   複数の前記指向性ビームで連携する際、前記端末への下り回線に使用する時間・周波数リソースにおいて、前記連携を行なわずに通信を行う他の端末に対して使用されているパターンであっても、前記連携を優先する
   ＯＦＤＭセルラ無線通信システム。
7. 請求項６記載のＯＦＤＭセルラ無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   通信の輻輳状態が第３の閾値以下の前記指向性ビームのみを前記連携に用いる
   ＯＦＤＭセルラ無線通信システム。
8. 請求項６記載のＯＦＤＭセルラ無線通信システムであって、
   前記端末の属するセクタと異なる前記セクタは、前記端末の属するセクタに隣接するセクタである
   ＯＦＤＭセルラ無線通信システム。
9. 請求項６記載のＯＦＤＭセルラ無線通信システムであって、
   前記基地局は、前記端末のアクティブセットを参照して、前記端末の属するセクタと異なる前記セクタを決定する
   ＯＦＤＭセルラ無線通信システム。
10. 形成するセルが、指向性ビームの数に対応した複数のセクタに分割されるセルラ無線通信システムにおける基地局であって、
    記憶部と、端末との通信を制御する処理部とを有し、
    前記処理部は、
    当該基地局から前記端末への通信品質が第１の閾値よりも低い場合、前記基地局から前記端末への下り回線に使用するホッピングパターンを、前記端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線のホッピングパターンとして使用し、複数の前記指向性ビームで前記端末に送信を行うよう制御し、
    複数の前記指向性ビームで前記連携を行う際、前記端末への下り回線に使用する前記ホッピングパターンのパターンにおいて、前記連携を行なわずに通信を行う他の端末に対して使用されているパターンであっても、前記連携を優先するよう制御する
    基地局。
11. 形成するセルが、指向性ビームの数に対応した複数のセクタに分割されるセルラ無線通信システムにおける基地局であって、
    記憶部と、端末との通信を制御する処理部とを有し、
    前記処理部は、
    前記端末の通信の優先度が第２の閾値よりも高い場合、前記端末への下り回線に使用するホッピングパターンを、前記端末の属するセクタと異なるセクタの下り回線のホッピングパターンとして使用し、複数の前記指向性ビームで前記端末に送信を行うよう制御し、
    複数の前記指向性ビームで前記連携を行う際、前記端末への下り回線に使用する前記ホッピングパターンの全てのパターンにおいて、前記連携を行なわずに通信を行う他の端末に対して使用されているパターンであっても、前記連携を優先するよう制御する
    基地局。
12. 請求項１０、又は１１記載の基地局であって、
    前記処理部は、通信の輻輳状態が第３の閾値以下の前記指向性ビームのみを前記連携に用いるよう制御する
    基地局。
13. 請求項１０、又は１１記載の基地局であって、
    前記処理部は、前記端末の属するセクタと異なる前記セクタを、前記記憶部に記憶された前記端末のアクティブセットを参照して決定する
    基地局。
14. 請求項１３記載の基地局であって、
    前記端末の属するセクタと異なる前記セクタは、前記端末の属するセクタに隣接するセクタの内の一方である
    基地局。

Images