WO2009119867A1

WO2009119867A1 - 基地局、移動体通信システム、基地局の制御方法、及び記憶媒体

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Publication number: WO2009119867A1
Application number: PCT/JP2009/056418
Authority: WO
Inventors: 古川栄一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2010-09-28
Also published as: JP2009239778A

Abstract

基地局３００は、タイムスロット割当手段３０２と、利得制御手段３０４とを備える。タイムスロット割当手段３０２は、複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを複数の移動局の各々について決定する。利得制御手段３０４は、複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、移動局から受信した上り信号に対する利得を、上述のパラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する。

Description

明細書

基地局、移動体通信シス亍厶、基地局の制御方法、及び記憶媒体技術分野

本発明は、送信電力制御及び受信利得制御を行う基地局、移動体通信システム、基地局の制御方法、及び記憶媒体に関する。背景の技術

移動体通信システムの多元接続（Multiple Access) 方式として、 T DMA U.ime Division Multiple Access)、 F D M A (Frequency Division Multiple Access)、 O F DMA (Orthogona I Frequency Division Multiple Access)^ C DMA (Code Division Multiple Access) 等がある。また、移動体通信シス亍ムにおいて同時送受信（デュプレックス通信）を実現する方式として、 T D D (Time Division Duplex F D D (Frequency Division Duplex) が知られている。多元接続方式とデュプレックス通信とは適宜組み合わせて使用される。例えば、第 2世代携帯電話方式である PDC(Personal Digital Gel lular)方式、 G S (Global System for obi le Communications) 方式などは、多元接続方式に T DM Aを採用し、デュプレックス通信方式に F D D方式を採用した T D M A/ F D D方式の移動体通信システムである。同じく第 2世代携帯電話方式の "！つである P H S (Persona I Handyphone System)は、デュプレックス通信方式に T D D方式を採用しており、 T DM AZT D D方式の移動体通信システムである。

また、 1 M T— 2000 international Mobile Telecommunication 2000) の無線ィンタフエースの 1 つとして規格化されている D S - C D M A (Direct Spread Code Division Multiple Access) 方式は、多元接続方式に C D MAを採用し、デュプレックス通信方式に F D D方式を採用した CDMAZF D D方式の移動体通信システムである。一方、同じく I M T _ 2000にて規格化されてしゝる T D— C DMA (Time Division Code Di ision Multiple Access) は、デュプレックス通信方式に T D D方式を採用しておリ、 C D A/T D D方式の移動体通信システムである。

まに、 I E E E (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 8 0 2. 1 6 eに規定され、先般、 I T U ( International Telecommunication Union)により I M T - 2000の無線ィンタフエースの 1 つとして勧告された、いわゆるモノくィル W i M A X (Worldwide Interoperabi lity for Microwave Access) は、多元接続方式に O F DM Aを採用し、デュプレックス通信方式に T D D及び F D Dの双方を採用している。

ところで、特開 2002- 1 5 9047号公報は、基地局を中心としてセル内を複数のサブエリアに分割し、各サブエリアに在圏する移動局に対して、そのサブェリアに対して割リ当てられたタイムスロットの区間だけ送信を許可する C DMA方式の移動体通信システムを開示する。また、該公報は、基地局及び移動局がサブェリァ毎に各サブェリアに適応した送信電力制御を行うことで、セル内およびセル間での干渉を抑制することを開示する。また、該公報は、隣接基地局間（隣接セル間）では、同時刻に通信可能なグループが重ならないようにタイムスロットを割り当てることで、隣接セル間での干渉をよリ効果的に抑制することを開示する。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

C D M A方式の移動体通信システムでは、いわゆる遠近問題の回避、回線容量の増大のために、移動局側の送信電力の制御が不可欠である。上述した特開 2002— 1 59047号公報は、 C D M A方式の移動体通信システムを対象としておリ、移動局の送信電力制御を必要とするものである。

また、 C D M A以外の多元接続方式（例えば、 T DMA、 F DM A及び O F DMA) を採用する移動体通信システムにおいて、個々の移動局からの上リ信号の基地局における受信レベルは、様々である。なぜならば、同時刻に送信を行なう複数の移動局と基地局との距離が様々であることに起因して基地局と移動局との間の経路損失も様々になるがらである。一方で、基地局の受信データ処理回路におけるダイナミックレンジはその範囲が限られている。このため、 C DM A以外の多元接続方式を採用する移動体通信システムおいても、移動局側での送信電力制御が、実質的に必要となる。例えば、 O F DMA/T D D 方式のモパイル W i M A Xでは、主として基地局における下り信号の送信電力及び受信した上り信号を増幅する際の利得を固定的に設定し、移動局側にて上リ信号の送信電力制御及び受信した下リ信号の利得制御を行うことが検討されている。

図 9は、移動局が主体的に送信電力制御及び利得制御を行う O F D M A / T D D方式の移動体通信システムにおける基地局及び移動局の一般的な送受信タイミングを示す図である。図 9は、 1 つの基地局 9 0が 3つの移動局 9 1 ~ 9 3と同時通信を行う場合について示している。また、図 1 0は、基地局 9 0が生成するセル 9 4内での 3つの移動局 9 1 ~ 9 3の位置を示す図である。移動局 9 1 ~ 9 3の各々は、多元接続のために、互いに異なる O F D Mサブチヤネルを使用して基地局と通信を行う。また、 W i M A Xの各スーパーフレームは、前半部分の下リサブフレームと後半部分の上リサブフレームに分割されている。下りサブフレーム期間は、下り信号のバースト送信に使用され、上リサブフレーム期間は、上り信号のバースト送信に使用される。

基地局 9 0は、下り信号の送信電力および受信した上リ信号に対する受信利 '得を一定としている。一方、移動局 9 1 ~ 9 3は、. 上り信号の送信電力制御および受信した下リ信号に対する利得制御を実行する。具体的には、基地局 9 0 から最も遠方に位置する移動局 9 3は、他の 2つの移動局に比べて上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を増大させている。一方、基地局 9 0の最も近くに位置する移動局 9 1 は、他の 2つの移動局に比べて上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を減少させている。また、中間に位置する移動局 9 2は、上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を他の 2つの移動局中間的な値に調整している。

このように移動局が送信電力制御及び受信利得制御を行う移動体通信システムでは、移動局に高度な制御機能が必要とされる。このため、移動局に対して一般的に求められる小型化、低コスト化、低消費電力化が制約されてしまうという問題がある。

本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、少なくとも移動局による送信電力制御を不要とすることが可能な基地局、移動体通信システム、基地局の制御方法、及び記憶媒体の提供を目的とする。課題を解決するための手段

本発明の基地局は、複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定するタイムスロット割当手段と、前記複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する利得制御手段とを備える。

また、本発明の移動体通信システムは、基地局と、前記基地局と無線通信可能であり、前記基地局との間の局間距離に闋わらず、前記基地局に対する上り信号をほぼ一定の送信電力で送信する複数の移動局と、前記局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、前記複数の移動局の各々について前記基地局と通信可能なタイムスロットを決定するタイムスロット割当装置と、前記基地局が有する受信増幅回路によって前記上リ信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に前記増幅回路の利得調整する利得制御装置とを備える。

また、本発明の移動体通信システムは、複数の移動局と、前記各移動局と通信する基地局とを備え、前記基地局は、前記移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記移動局の各々について決定するタイムスロット割当手段と、前記移動局の各々から受信する上リ信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する利得制御手段とを備える。

また、本発明の基地局の制御方法は、複数の移動局と無線通信可能な基地局の制御方法であって、前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定し、前記複数の移動局の各々から受信する上リ信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する。

また、本発明の記憶媒体は、基地局に関する制御処理をコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記億媒体であって、前記制御処理は、前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを俞記複数の移動局の各々について決定する処理と、前記複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、增幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する処理とを含む。発明の効果

本発明によれば、少なくとも移動局による送信電力制御を不要とすることが可能となる。図面の箇単な説明

[図 1 ] 本発明の第 1 の実施形態に係わる移動体通信システムの構成例を示す図である。

[図 2 ] 図 ί に示す基地局の構成例を示すブロック図である。

[図 3 ] 図 1 に示す基地局によるタイムスロット割リ当て手順の一例を示すフローチャートである。

[図 4 ] 図 1 に示す基地局と移動局との間のデータ送受信の一例を示すタイミング図である。

[図 5 ] 図 1 に示す基地局による送信電力制御の一例を説明するための図で

& ο

[図 6 Α ] 隣接する基地局間での協調的な送信電力制御及び受信利得制御の一例を示すタイミング図である。

[図 6 Β ] 図 6 Αに示す各タイミングにおいて下リ信号の到達範囲を模式的に示す図である。 [図 7] 所定の移動局の、第 "I の基地局により生成されるセルから第 2の基地局により生成されるセルへのハンドオーバ過程の一例を説明するための模式図である。

[図 8] 図 7に示すハンドオーバ過程に対応した、各基地局と移動局間のデ —タ送受信の一例を示すタイミング図である。

[図 9] 移動局が主体的に送信電力制御及び利得制御を行う O F DMA/T D D方式の移動体通信システムにおける基地局及び移動局の一般的な送受信タィミングを示す図である。

[図 1 0] 図.9に示す基地局が生成するセル内における各移動局の位置関係を示す図である。

[図 1 1 ] 本発明の実施形態に係わる基地局の主要な構成例を示すブロック図である。符号の説明

1、 300 移動体通信システム

1 0、 20、 30 基地局

"1 1、 1 2、 1 3 移動局

1 , 2 セル

1 00 アンテナ

1 0 1 スィッチ

1 02 送信アナログフロントエンド（T X— A F E)

1 03 送信データ処理部

1 0 送信電力制御部

1 05 受信アナログフロントエンド（RX— A F E)

1 06 受信データ処理部

1 07 受信利得制御部

1 08 受信品質測定部

1 0 9 タイムス口ット割当部

302 タイムスロット割当手段

30 利得制御手段発明を実施するための最良の形態

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されておリ、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

[実施形態]

図 1 1 は、本発明の実施形態に係わる基地局 3 0 0の主要な構成例を示すブロック図である。基地局 3 0 0は、タイムスロット割当手段 3 0 2と、利得制御手段 3 0 4とを備える。タイムスロット割当手段 3 0 2は、複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを複数の移動局の各々について決定する。利得制御手段 3 0 4は、複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、移動局から受信した上り信号に対する利得を、上述のパラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する。

これにより、複数の移動局は、基地局 3 0 0からの距離が互いに異なるにも関わらず、利得が実質的に固定された増幅器を用いて下り信号を増幅すればよい。すなわち、本実施形態において、移動局における複雑な送信電力制御は、不要となる。したがって、複数の移動局の装置構成は、簡素なものとなる。

[第 1 の実施形態]

図 1 は、本実施形態に係わる移動体通信システムの構成例を示す図である。以下、本実施形態の移動体通信システムは、 O F D M A Z T D D方式の移動体通信システムであるとして説明を行う。なお、詳細については後述するが、本実施形態では、移動局毎に通信可能なタイムスロットが規律される。つまり、 - この移動体通信システムは、 O F D M Aと T D M Aを組み合わせた多元接続方式を採用する。

図 1 から諒解されるように、基地局 1 0は、セル 1 4を形成する。セル 1 4 内において、移動局 1 1 ~ 1 3は、基地局 1 0と無線通信を行なう。基地局 1 0は、基地局 1 0から移動局 1 1 ~ 1 3が位置する地点までの距離に関連する経路損失の大きさに応じて、移動局 1 1 ~ 1 3をグループ分けする。基地局 1 0は、基地局 1 0と複数の移動局 1 1〜1 3との間の通信をグループ毎に時分割する。

図 1 は、基地局 1 0からの距離に応じて、セル 1 4内が 3つのゾーン（ゾーン 1 ~ 3) に分割されている様子を示す。移動局 1 1 はゾーン "I 内に位置し、移動局 1 2はゾーン 2内に位置し、移動局 1 3はゾーン 3内に位置している。なお、以下では、ゾーン 1 に位置する移動局（例えば、移動局 1 1 ) が分類される移動局グループを「MSグループ 1 J と呼ぶ。さらに、ゾーン 2に位置する移動局（例えば、移動局 1 2) が分類される移動局グループを「MSグループ 2 J と呼び、ゾーン 3に位置する移動局（例えば、移動局 1 3) が分類される移動局グル,ープを「MSグループ 3」と呼ぶ。

さらに、基地局 1 0は、 M Sグループ 1〜 3の各々が異なる時刻に通信を行なうに際して、下リ信号の送信電力及び上リ信号の受信利得が各 M Sグループに適した値となるよう、送信電力制御及び受信利得制御を実行する。基地局 1 0による送信電力制御及び受信利得制御の詳細については後述する。

ところで、図 1 は、説明の便宜上、少数に限定された要素のみを図示しているに過ぎない。つまり、本実施形態に係わる移動体通信システムは、図 1 に示したものの他にも多数の基地局及び移動局を含んでもよい。

図 2は、基地局 1 0の構成例を示すブロック図である。図 2において、スィツチ 1 0 1 は、 T D Dのために、後述の送信アナログフロントエンド（以下、 T X— A F Eとも言う） 1 02及び受信アナログフロントエンド（以下、 RX — A F Eとも言う） 1 03を選択的にアン亍す 1 00に接続する。

T X - A F E 1 02は、送信データ処理部 1 03によリ生成されナ;:下リベースパンド信号を入力して、 R F (radio Frequency) 変調を行い、 R F信号としての下り信号を増幅して出力する。 T X— A F E 1 02から出力される下り信号は、スィッチ 1 0 1 を介してアンテナ 1 00に供給される。

送信データ処理部 1 03は、基地局 1 0内部の所定の回路（不図示）から、移動局 1 1〜 1 3に対して送信する下りデータを受信し、該下リデータに対して、誤り訂正符号化、インタリービング、シリアル一パラレル変換、 I Q (In - phase and Quadrature) 平面へのマツにング、 I F F T Unverse Fast Fourier Transform)^ DZA変換 (Digital to Ana log conversion) 等の処理を行うことで、下リベースバンド信号を生成する。

送信電力制御部 1 0 4は、. T X - A F E 1 0 2に含まれる増幅回路の利得を制御することにより、アン亍ナ 1 0 0に供給される下り信号の送信電力を調整する。すなわち、送信電力制御部 1 0 4は、基地局 1 0から送信される下り信号の、複数の移動局 1 1〜 1 3の各々による受信電力が、各移動局 1 1 ~ 1 3 の位置によらず実質的に一定に近づくように、タイムスロット毎に下り信号の送信電力を調整する。具体的には、送信電力制御部 1 0 4は、移動局 1 1 ~ 1 3が利得固定の増幅器によって受信した下り信号を増幅する際、増幅後の信号ベルが移動局 1 1 ~ 1 3の受信データ処理部（不図示）における受信信号処理に適したダイナミックレンジに収まるように、上述した M Sグループ 1〜3 毎に下リ信号の送信電力を調整する。これにより、移動局 1 1 ~ 1 3は、基地局からの距離が互いに異なるにも関わらず、素子特性に起因する変動を除いて利得が実質的に固定された増幅器を用いて下り信号を増幅すればよい。したがつて、移動局 1 1〜1 3の装置構成を簡素化することができる。

R X— A F E 1 0 5は、アンテナ 1 0 0によって受信された移動局 1 1 ~ 1

3からの上リ信号（R F信号）を受信する。 R X— A F E 1 0 5は、該下リ信号を増幅し、上り信号のアップコンバートを行なって上リベ一スパンド信号を生成し、これを受信データ処理部 1 0 6に供給する。

受信データ処理部 1 0 6は、このベースパンド上り信号に対して、上述した送信データ処理部 1 0 3の逆処理を行なって上りデータを復元する。

受信利得制御部 1 0 7は、 R X— A F E 1 0 5に含まれる増幅回路の利得を制御することにより、後段の受信データ処理部 1 0 6に供給される下り信号のレベルを調整する。具体的には、受信利得制御部 1 0 7は、移動局 1 1〜 1 3 が一定の送信電力で上り信号を送信する場合に、受信した上り信号を R X _ A F E 1 0 5にて増幅した後の信号レベルが受信データ処理部 1 0 6における受信信号処理に適したダイナミックレンジに収まるように、上述した M Sグループ 1〜 3毎に上リ信号に対する受信利得を調整する。これにより、移動局 1 1 - 1 3は、素子特性に起因する変動を除いて実質的に一定の送信電力にて上り信号を出力すればよい。つまり、この場合、移動局 1 1 ~ 1 3は、上り信号の送信電力を適応的に変化させるための複雑な制御を行う必要がないため、装置構成を簡素化することができる。

受信品質測定部 1 08は、アン亍ナ 1 00によって受信された移動局 1 1 〜 1 3からの上り信号の受信品質を測定する。受信品質測定部 1 08が測定する受信品質は、上り信号の減衰に応じて変化する物理量、言い換えると、移動局 1 1 - 1 3と基地局 1 0との間の経路損失の大きさに応じて変化する物理量であればよい。受信品質測定部 1 08は、上記の物理量として、例えば、上り信号の受信電力、上り信号の S N R (Signal to Noise Ratio) 等を測定する。タイムスロット割当部 1 09は、受信品質測定部 "！ 08による測定結果を用いることにより、移動局 1 1 〜 1 3と基地局 1 0との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさを推定する。そして、タイムスロット割当部 1 09は、推定したパラメータの大きさに応じて、各移動局を MSグループ 1 ~3のいずれかに分類する ό そして、タイムスロット割当部 1 09は、分類した MSグループに応じたタイムスロッ卜の割り当て通知を各移動局に対して送信する。局間距離と相関を有するパラメータの具体例は、移動局 1 1 〜 1 3と基地局 1 0との間の経路損失、上り信号が移動局 1 1 〜 1 3により送信されてから基地局 1 0が受信するまでの伝搬遅延時間などである。なお、移動局 1 1〜 1 3 が一定の送信電力で上り信号を送信する場合、受信品質測定部 1 08によって測定される受信電力や受信 S N R自体も、局間距離と相関を有するパラメータとして使用可能である。

図 3は、基地局 1 0による移動局 1 1 〜 1 3へのタイムス口ッ卜の割リ当て手順の一例を示すフローチャートである。なお、図 3の手順は、上り信号の受信品質として受信電力を測定し、局間距離と相関を有するパラメータとして経路損失を推定する場合について示している。，

先ず、受信品質測定部 1 08は、上り信号の受信電力を測定する（ステップ S 1 1 )。次いで、タイムスロット割当部 1 09は、移動局 1 1 ~ 1 3における送信電力と受信品質測定部 1 08により測定された受信電力との差分を用いて、移動局 1 1 〜 1 3と基地局 1 0との間の各経路損失を推定する（ステップ S 1 2)。タイムスロット割当部 1 09は、推定した経路損失の大きさに応じて、移動局 1 1 ~ 1 3を M Sグループ 1 ~ 3のいずれかに分類し、 M S,グループ 1 ~ 3毎に予め定められたタイムスロットを各移動局に割り当てる（ステップ S 1 3 )。

図 4は、基地局 1 0による下り信号の送信電力及び上リ信号に対する受信利得の制御過程を示すタイミング図である。同時に、図 4は、移動局 1 1 〜 1 3 の送受信タイミングを示している。図 4において、横軸は時間を示し、縦軸は送信電力又は受信利得を示す。

図 4において、第 Nフレーム及び第 N + 3フレームの期間は、経路損失の大きさがゾーン 1 に対応する M Sグループ 1 に分類された移動局（M S ) 1 1 と基地局（B S ) 1 0との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第 Nフレーム及び第 N + 3フレー厶は基地局 1 0から見て相対的に近距離に位置す！)移動局を対象とする。従って、第 Nフレーム及び第 N + 3フレームにおける基地局 1 0による下り信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得は、他のフレームに対して相対的に小さく設定される。

また、図 4において、第 N + 1 フレームの期間は、経路損失の大きさがゾーン 2に対応する M Sグループ 2に分類された移動局（M S ) 1 2と基地局（B S ) 1 0との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第 N + 1 フレームは、基地局 1 0から見て中距離に位置する移動局を対象とする。従って、第 N + 1 フレームにおける基地局 1 0による下リ信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得は、各フレームの中で中程度に設定される。

また、図 4において、第 N + 2フレームの期間は、経路損失の大きさがゾ一ン 3に対応する M Sグループ 3に分類された移動局（M S ) 1 3と基地局（B S ) 1 0との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第 N + 2フレ —厶は、基地局 1 0から遠距離に位置する移動局を対象とする。従って、第 N + 2フレームにおける基地局 1 0による下り信号の送信電力及び上リ信号に対する受信利得は、他のフレームに対して相対^に高く設定される。

以下では、基地局 1 0が低送信電力かつ低受信利得で動作するフレームを「フレーム A」、基地局 1 0が中程度の送信電力及び受信利得で動作するフレームを「フレーム B J、基地局 1 0が高送信電力かつ高受信利得で動作するフレームを Γフレーム C」と'呼ぶ。つまり、第 Nフレーム及び第 N + 3フレームが Γフレ —厶 A」であり、第 N + 1 フレームが Γフレーム B」であり、第 N + 2フレームが「フレーム C J である。図 4に示したように、基地局 1 0と各移動局 1 1、 1 2、 1 3との間の送受信動作は、フレーム A、フレーム B、フレーム Cの順番で繰り返し行われる。すなわち、移動局 1 1 ~ 1 3の各々が送受信可能な時間は間欠的となる。図 5 の斜線でハッチングされた扇形状の領域は、基地局 1 0から送信される下り信号の到達範囲、及び基地局 1 0による上り信号の受信可能範囲を模式的に表したものである。

なお、図 4に示したように、移動局 1 1 〜 1 3が所属する M Sグループに対応するフレーム以外で通信を行なわないのは、他のグループの送受信に対する干渉を抑制するためである。例えば、遠距離の移動局を対象とするフレーム C の期間で、近距離のグループ 1 に属する移動局 1 1 が受信を行うと、過入カレベルとなるおそれがある。また、移動局 1 1 が基地局 1 0に向けて送信する上リ信号により、遠方の移動局 1 3が基地局 1 0に向けて送信する上り信号が干渉される虞がある。

これに対して、図 4に示したように、同時に通信可能な移動局を基地局 1 0 との局間距離が同程度のものに制限し、移動局の送受信を間欠的に実行させることで、以下に述べる利点が得られる。すなわち、遠 S巨離の M Sグループ 3に属する移動局を対象とするフレーム C期間では、移動局 1 3からの上り信号の基地局 1 0における受信レベルが低下するが、フレーム C期間中には近距離の移動局 1 1 及び 1 2からの上り信号が存在しない。このため、基地局 1 0は R X— A F E 1 0 5の受信利得を高く設定して通信を行なうことができる。したがって、基地局 1 0は、遠距離の移動局 1 3との間で高い通信品質を維持することができる。

一方、近距離の M Sグループ 1 に属する移動局を対象とするフレーム A期間では、遠方の移動局 1 2及び 1 3からの上り信号が存在しない。このため、基地局 1 0は R X— A F E 1 0 5の受信利得を低く設定して通信を行なうことができ、近距離の移動局 1 1からの受信信号の信号歪みによる劣化を防止できる。したがって、基地局 1 0は近距離の移動局 1 1 との間でも高い通信品質を維持することができる。

なお、移動局のグループ分けを行って送受信可能なフレー厶を制限すると、移動局 1台当たりの伝送レートが 1 / Nに低下する。ここで、 Nは、 M Sグル —プの総数である。しかしながら、フレーム毎に最大数の移動局を帰属させることにより、基地局 1 0が通信可能な移動局の最大数は、移動局のグループ分けを行わない場合に比べて N倍となる。また、移動局の通信可能時間が 1 Z N となることは、移動局の省電力化に寄与するという副次的な効果もある。

また、基地局 1 0は常時、高出力及び高利得で動作する必要がないため、基地局 1 0の消費電力は、低減する。

ところで、移動局 1 台当たりの伝送レ一卜が 1 に低下すると述べたが、以下に述べる手法によって改善することもできる。上述した通り、本実施の形態に係わる移動体通信システム 1 は、基地局 1 0と移動局 1 1 ~ 1 3との局間距離に応じて基地局 1 0の送信電力及び受信利得を制御する。このため、図 9 に示したように様々な局間距離の移動局が同時に通信を行なう場合に比べて、基地局 1 0における上り信号の受信品質、及び移動局 1 1 〜 1 3における下り信号の受信品質は、高く維持される傾向がある。すなわち、移動体通信システム 1 は、図 9に示したように様々な局間距離の移動局が同時に通信を行なう移動体通信システムと比較して、高次の多値変調方式の利用に適している。従つて、上リ信号及び下リ信号の変調時に高次の多値変調方式を利用することによつて、伝送レートの改善を図ってもよい。ここで、例えば、高次の多値変調として、例えば、 1 6 Q A M ('直交振幅変調： Quadrature Amp Iは ude Modu l at i on) や 1 6 P S K (位相偏移変調 ' · Phase Sh i ft Key i ng) 等を挙げるこができる。ここで、基地局 1 0を他の基地局と隣接して配置する場合には、以下に述べるように、基地局間で協調的な送信電力制御及び受信利得制御を実行させるとよい。図 6 Aは、 3つの基地局 1 0、 2 0、及び 3 0を隣接して配置する場合におけるフレーム A ~ Cの使用順序の割リ当て例を示すタイミング図である。また、図 6 Bは、図 6 Aに示した第 Nフレーム〜第 N + 2フレームにおける基地局 1 0、 2 0、及び 3 0からの下り信号の到達範囲を模式的に示した図である。ここで、基地局 2 0及び 3 0は、上述した基地局 1 0と同様の構成及び機能を有する基地局である。

図 6 Aに示すように、隣接する基地局 1 0、 2 0及び 3 0が同時刻に使用するフレームが互いに重ならないように、基地局 1 0、 2 0及び 3 0に対してフレーム A ~ Cの使用順序を設定するとよい。例えば、第 Nフレームでは、基地局 1 0がフレーム Bを使用し、基地局 2 0がフレーム Cを使用し、基地局 3 0 がフレーム Aを使用する。

このように、隣接する基地局 1 0、 2 0及び 3 0の間で、同時に使用されるフレームが重ならないように各墓地局 1 0、 2 0及び 3 0によるフレーム A〜 Cの使用順序を決定することで、移動局が多数の基地局から同時に下り信号を受信してしまう状況を回避することができる。したがって、隣接基地局から到達する下リ信号が、移動局が接続先の基地局から受信する信号に対する干渉信号となって、移動局の受信品質が低下することを防止できる。また、例えば、基地局 1 0と接続する移動局 1 3が、セル 1 4のエッジ付近に位置するために、隣接する基地局 2 0に接続する他の移動局と近接している場合を想定する。この場合でも、基地局 2 0に接銃す,る他の移動局は移動局 1 3と同時に通信を行わないため、他の移動によって送信される上り信号と移動局 1 3のよつて送信される上り信号とが干渉することを抑制できる。

続いて、隣接する基地局 1 0及び 2 0により生成される各セル間での移動局のハンドオーバ処理について説明する。図 7は、基地局 1 0により生成されるセル 1 4から基地局 2 0により生成されるセル 2 4への移動局 1 3のハンドォーバ過程を示す模式図である。図 8は、図 7に対応して、各基地局と移動局間のデータ送受信の一例を示すタイミング図である。

図 7及び図 8に示されるように、移動局 1 3は、第 Nフレームから第 N + 3 フレームの間ば基地局 1 0のセル 1 4のゾーン 3に帰属し、ゾーン 3に位置する移動局の送信が許可されるフレーム Cのタイミング（第 N + 2フレーム）にて基地局 1 0との間で通信を行なう。図 7及び 8から分かるように、基地局 1 0が高出力で下り信号を送信するタイミングでは、隣接する基地局の送信電力は低出力又は中程度の出力に抑えられている。このため、移動局 1 3は、隣接する基地局 2 0からの干渉を受けることなく、帰属する基地局 1 0からの下り信号の受信品質に基づいて、通信品質を判定することができる。この結果、第 N + 2フレームにおいて、移動局 1 3は、基地局 1 0からの下リ信号の受信品質の低下を判定する'。

その後、第 N + 4フレームでは、フレーム Bを使用する基地局 1 0からの下リ信号は移動局 1 3に到達せず、代わりにフレーム Cを使用する基地局 2 0からの下り信号が移動局 1 3に到達する。移動局 1 3は、第 N + 2フレームにおける基地局 1 0からの信号受信品質の低下と、第 N + 4フレームにおける基地局 2 0からの信号受信品質を比較する。そして、移動局 1 3は、基地局 2 0からの信号受信品質が基地局 1 0から信号受信品質を超えたことを条件としてセル 2 4へのハンドオーバを実行する。

つまり、移動局 1 3は、第 N + 2フレームのおける基地局 1 0からの信号受信品質の低下を契機に隣接セルの探索を開始し、基地局 1 0よりも受信品質で勝る基地局 2 0を検知したことによってハンドオーバを実行すればよい。これにより、ハンドオーバ判定時の隣接セルからの干渉の影響を排除し、スムーズなハンドオーバを行なうことができる。なお、フレームが変わる毎に、言い換えると基地局 1 0及び 2 0の送信電力が変わる毎に、移動局 1 3の帰属先セルが頻繁に変動してしまうことがないよう、移動局 1 3の帰属先セルの変更は、ヒステリシスを持って行うとよい。つまり、いったんハンドオーバを行った後は、予め定められた期間中は、ハンドオーバが生じ難くなるよう栘動局 1 3を制御するとよい。

なお、上述した本実施の形態の説明では、基地局との距離に応じて移動局を 3つの M Sグループのいずれかに分類するものとして説明した。しかしながら、 M Sグループの総数が 3つに限定されないことは勿論である。

[その他の実施形態]

上述した第 1 の実施形態では、移動局 1 1 ~ 1 3は予め割り当てられたフレーム以外では通信を実行しないものとして説明した。しかしながら、移動局 1 1 ~ 1 3は、基地局 1 0との通信が許可されていないフレーム期間中に、移動局間でのアドホック通信を行ってもよい。これにより、例えば、移動局 1 1 〜 1 3は、基地局 1 0から受信した通信情報を近接する移動局に伝達することができ、通信可能範囲の拡大や通信品質の向上を図ることができる。

また、移動局 1 2 ~ 1 3は、自身が通信可能なフレームに比べて基地局 1 0 の送信電力が低いフレームにて、下リ信号の受信を行なうこととしてもよい。例えば、フレーム Bにて通信を行なう移動局 1 2の場合、フレーム Aにて送信される下り信号を受信してもよい。この場合、エラーレートを低減し通信品質を維持するために、フレーム Aでの下り信号の変調方式は、フレーム Bでの下リ信号の変調方式に比べて、 1 シンボル当たりの伝送ビット数を抑制した方式とするとよい。これによリ、下リ信号の伝送レートを向上させることができる。また、第 1 の実施形態では、移動局 1 1 〜 1 3が上り信号の送信電力及び下リ信号に対する受信利得をともに一定とする簡素な構成について説明した。しかしながら、移動局 1 1 〜 1 3は、上り信号の送信電力を実質的に一定とし、下り信号に対する受信利得を調整する利得制御を実行してもよい。また、移動局 1 ι 〜 ι 3は、下り信号に対する受信利得を実質的に一定とし、上 y信号の送信電力を調整する送信電力制御を実行してもよい。

また、第 1の実施形態では、基地局 1 0が有するタイムスロット割当部 1 0 9にて移動局 1 1 ~ 1 3のタイムスロッ卜の割り当てを決定する例について説明した。しかしながら、移動局 1 1 〜 1 3のタイムスロッ卜の割り当ての決定は、必ずしも基地局 1 0自身が行なう必要はない。例えば、基地局 1 0と通信可能に接続された他の制御装置がタイムスロッ卜の割り当てを決定し、移動局 1 1 ~ 1 3への通知を行ってもよい。

また、送信電力制御部 1 0 4および受信利得制御部 1 0 7は、必ずしも基地局 1 0に搭載される必要はなく、基地局と通信可能な、独立した装置あるいは他の制御装置に組み込むこともできる。

例えば、基地局と、この基地局と無線通信可能であり、基地局との間の局間距離に関わらず、基地局に対する上り信号をほぼ一定の送信電力で送信する複数の移動局と、上記局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、複数の移動局の各々について基地局と通信可能なタイムスロットを決定するタィ厶スロット割当装置と、基地局が有する受信増幅回路によって上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、上記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に増幅回路の利得を調整する利得制御装置とを備える移動体通信システムを例に挙げることができる。

このようなシステムの場合も上記各実施形態と同様に、複数の移動局は、基地局からの距離が互いに異なるにも関わらず、利得が実質的に固定された増幅器を用いて下り信号を'増幅することができる。すなわち、本システムの場合においても、移動局における複雑な送信電力制御は、不要となる。したがって、複数の移動局の装置構成は、簡素なものとなる。

また、第 1 の実施形態では、多元接続方式が O F DMAであるとして説明した。しかしながら、本発明を適用可能な移動体通信システムの多元接続方式は、特に限定されないことは勿論である。例えば、 T DMA又は F DMAを採用する移動体通信システムに対しても本願発明は適用可能である。

また、第 1 の実施形態では、デュプレックス通信方式が T D Dであるとして説明した。しかしながら、本願発明は、 F D D方式の移動体通信システムにも適用可能である。 F D D方式の場合、上り信号と下り信号の搬送波周波数帯域が異なるため、下り信号の経路損失の正確な推定には移動局での受信品質測定が必要となる。このため、 T D Dの場合と比べて移動局の処理負荷が増大してしまう。しかしながら、本願発明の適用によって、 F D D方式の移動体通信システムでも、移動局の送信電力制御及び受信電力制御の少なくとも一方を不要とすることができる。

尚、以上説明した各実施形態において、基地局 1 0および基地局 300は、専用のハードウェアで制御されると説明した。しかしながら、基地局 1 0および基地局 300は、制御プログラムに基づいて図示しないコンピュータ回路（例えば、 C P U (Central Processing Unit)) によって制御され、動作するようにすることもできる。その場合、この制御プログラムは、コンピュータ読取可能な記憶媒体（例えば、 ROM (Read On I y Member)や D V D (Digital Versati le Disk) 等）に記憶される。，

例えば、基地局に関する制御処理をコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記憶媒体において、上記制御処理は、複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを複数の移動局の各々について決定する処理と、複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、移動局から受信した上リ信号に対する利得を、前述のパラメ一タの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する処理と、 'を含むこともできる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限 ¾されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、 2008年 3月 28日に出願された日本出願特願 2008 - 8 53 1 5号を基礎,とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

請求の範囲

1 - 複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定するタイムスロット割当手段と、

5 前記複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上リ信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する利得制御手段と、

を備える基地局。

10 2. 前記利得制御手段は、前記局間距離の大きな移動局との通信に割り当てられたタイムスロットほど、前記上り信号に対する利得を増大させる、請求項 1 に記載の基地局。

3. 前記基地局から送信される下り信号の、前記複数の移動局の各々による受信電力が、各移動局の位置によらず実質的に一定に近づくように、前記タイム

15 スロット毎に前記下り信号の送信電力を調整する送信電力制御手段をさらに備える、請求項 1 又は 2に記載の基地局。

4. 前記送信電力制御手段は、前記局間距離の大きな移動局との通信に割り当てられたタイムスロットほど、前記下り信号の送信電力を増大させる、請求項 3に記載の基地局。

20 5. 前記下り信号と前記上り信号は、 T D D (Time Division Duplex) によつて共通の無線周波数帯域を使用して送信され、

前記パラメータは、前記移動局による前記上リ信号の送信電力と前記基地局における前記上リ信号の受信電力との差分に基づいて算出される、前記基地局及び前記移動局の間の経路損失である、請求項 3又は 4に記載の基地局。

25 6.前記基地局と前記複数の移動局との間は、 T D M A(Time Division Multiple Access)、 F D M A (Frequency Division Multiple Access) 若し ^は O F DM A (Orthogonal Frequency Division Mu Itiple Access)* 又はこれらの組合せ' によって接続される、請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載の基地局。

7. 基地局と、

30. 前記基地局と無線通信可能であり、前記基地局との間の局間距離に関わらず、前記基地局に対する上リ信号をほぼ一定の送信電力で送信する複数の移動局と、前記局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、前記複数の移動局の各々について前記基地局と通信可能なタイムスロットを决定するタイムスロット割当装置と、

前記基地局が有する受信増幅回路によって前記上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に前記増幅回路の利得を調整する利得制御装置と、

を備える移動体通信システム。

8 . 前記利得制御装置は、前記局間距離の大きな移動局との通信に割り当てられたタイムスロットほど、前記上り信号に対する利得を増大させる、請求項 7 に記載の移動体通信システム。

9 . 前記基地局から送信される下り信号の、前記複数の移動局の各々による受信電力が、各移動局の位置によらず予め定められた範囲内となるように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力.を調整する送信電力制御装置をさらに備える、請求項 7又は 8に記載の移動体通信システム。

1 0 . 前記送信電力制御装置は、前記局間距離の大きな移動局との通信に割り当てられたタイムスロットほど、前記下り信号の送信電力を増大させる、請求項 9に. ΪΒ載の移動体通信システム。

1 1 . 複数の移動局と無線通信可能な基地局の制御方法であって、

前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定し、

前記複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する。

1 2 . 前記基地局から送信される下り信号の、前記複数の移動局の各々による受信電力が、各移動局の位置によらず実質的に一定に近づくように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整するステップをさらに備える、請求項 1 1 に記載の基地局の制御方法。

1 3 . 基地局に関する制御処理をコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、

前記制御処理は、

前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について决定する処理と、

前記複数の移動局の各々から受信する上り信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する処理と、

を含む。

1 4 . 前記制御処理は、前記基地局から送信される下リ信号の、前記複数の移動局の各々による受信電力が、各移動局の位置によらず実質的に一定 Iこ近づくように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整する処理をさらに含む、請求項 1 3に記載の記憶媒体。

1 5 . 複数の移動局と、

前記各移動局と通信する基地局とを備え、

前記基地局は、

前記移 ¾局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記移動局の各々について決定するタイムスロット割当手段と、

前記移動局の各々から受信する上リ信号を増幅し、増幅した信号のレベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタィムスロット毎に調整する利得制御手段と、

を備える移動体通信システム。