(57)【要約】【課題】FDDシステムにおける上下リンク間の周波数帯域の有効利用を図ること。【解決手段】移動通信システムは、周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムとを有する。第１システムの上下リンク間の周波数帯域の中で、第２システムは上下リンクの通信を行う。第２システムの地理的範囲は第１システムの地理的範囲より狭い。第２システムの基地局の下り送信電力は、第１システムの基地局の下り送信電力より弱い。  【選択図】図３
2010062875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、
前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムと、
を有する移動通信システムであって、
前記第１システムの上下リンク間の周波数帯域の中で、前記第２システムは上下リンクの通信を行い、
前記第２システムの地理的範囲は前記第１システムの地理的範囲より狭く、
前記第２システムの基地局の下り送信電力は、前記第１システムの基地局の下り送信電力より弱い
ことを特徴とする移動通信システム。  
【請求項２】
前記第２システムが、時間分割複信(TDD)方式のシステムである請求項１記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記第１システムが屋外通信システムであり、前記第２システムが屋内通信システムである請求項１記載の移動通信システム。
【請求項４】
周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、
前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムと、
を有する移動通信システムで使用される制御装置であって、
前記第１システムの上下リンク間の周波数帯域の中で、前記第２システムは上下リンクの通信を行い、
前記第２システムの地理的範囲は前記第１システムの地理的範囲より狭く、
前記第２システムの基地局の下り送信電力は、前記第１システムの基地局の下り送信電力より弱く、
前記制御装置は、前記第１システムの基地局及び前記第２システムの基地局と通信可能に結合され、
前記制御装置は、前記第１システム及び前記第２システム間のガードバンドを可変に制御する
ことを特徴とする移動通信システム。  
【請求項５】
周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、
前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムと、
前記第１システムの基地局及び前記第２システムの基地局と通信可能に結合された制御装置と、
を有する移動通信システムで使用される方法であって、
前記第１システムの上下リンク間の周波数帯域の中で、前記第２システムは上下リンクの通信を行い、
前記第２システムの地理的範囲は前記第１システムの地理的範囲より狭く、
前記第２システムの基地局の下り送信電力は、前記第１システムの基地局の下り送信電力より弱く、
前記制御装置により、前記第２システムの通信状況を監視し、前記第１システム及び前記第２システム間のガードバンドを可変に制御する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信の技術分野に関連し、特に複数のシステムを含む移動通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
双方向通信を実現する技術として周波数分割複信(FDD:  Frequency  Division  Duplex)方式がある。FDD方式では、上りリンク及び下りリンクに別々の周波数が用意される。上下リンク各々に専用の帯域が用意されるので、上下方向で同時に通信を行うことができる。このため、必要に応じていつでも信号を送信することができ、例えばフィードバック信号を速やかに返すことができる。フィードバック信号は、例えば、ハイブリッド自動再送制御(HARQ:  Hybrid  Automatic  Repeat  reQuest)方式における送達確認情報(ACK/NACK)や、チャネル状態情報(CQI:  Channel  Quality  Information)等を含むかもしれない。
【０００３】
双方向通信を実現する別の技術として、時間分割複信(TDD:  Time  Division  Duplex)方式がある。TDD方式は上下リンクに同じ周波数を使用してもよいので、周波数の有効利用を図ることができる。TDD方式は、上りリンクと下りリンクを時間的に交互に行うことで、双方向通信を実現する。従って、送信すべき信号が生じたとしても、送信してよい時間まで待機する必要があり、時間的に不連続なバースト状の信号が送信される。このため、FDD方式と比較して瞬間的に大きな送信電力が必要となるので、セルのカバレッジの観点からは（特に上りリンクについては）FDD方式の方が好ましい。
【０００４】
一方、FDD方式では上下リンクで別々の周波数が使用されるので、無線装置の中でそれらを適切に分離するデュプレクサが必要になる。FDD方式では、デュプレクサの周波数分離特性に配慮して、上りリンクの帯域及び下りリンクの帯域を或る程度引き離す必要がある。上下リンク間の帯域はセンタギャップと呼ばれる。センタギャップに必要な帯域幅は、センタギャップの中心周波数に依存し、その中心周波数が高くなるほど広いセンタギャップが必要になる。センタギャップは、FDD方式の通信システムでは積極的に使用できないので、周波数利用効率を図る観点からは、センタギャップはできるだけ狭い方がよい。
【０００５】
図１は、IMT-2000方式(3Gシステム)における2GHz帯域の周波数利用状況を模式的に示す。図示の例では、FDD方式の通信サービスを提供するオペレータが７つ存在し、各オペレータは上下リンクでそれぞれ5MHzの帯域を使用している。センタギャップは、60MHzに設定されている。今後の移動通信システムでは更に広帯域化が進むので、センタギャップも更に広がることが懸念される。
【０００６】
このような観点からは、センタギャップの中に別システムの周波数を用意することが考えられる。例えば、上記の3Gシステムの2GHz帯域の場合、センタギャップの周波数を宇宙通信等に使用することが考えられている。この種の周波数利用例については、本願出願時点で利用可能であった非特許文献１に記載されている。
【０００７】
図２はFDDシステムのセンタギャップの中で別システムの周波数を用意した様子を示す。センタギャップを何らかのシステムに使用する際、FDDシステムとの間で干渉が生じないように、ガードバンドが十分に広く確保される必要がある。ガードバンドを十分に広く確保する結果、場合によってはセンタギャップ自体を広く拡張する必要が生じるかもしれない。従って、依然として不使用の周波数帯域(センタギャップ又はガードバンド)が広いまま残り、周波数利用効率の観点からは好ましくない。
【非特許文献１】総務省の情報通信政策に関するポータルサイト，携帯電話用周波数の利用拡大に関する検討会，第１回会合（平成16年10月21日（木）），配付資料，資料１−５，インターネット＜http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/chousa/keitai-syuha/pdf/041021_3_s5.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、FDDシステムにおける上下リンク間の周波数帯域の有効利用を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明で使用される移動通信システムは、周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムとを有する。前記第１システムの上下リンク間の周波数帯域の中で、前記第２システムは上下リンクの通信を行う。前記第２システムの地理的範囲は前記第１システムの地理的範囲より狭い。前記第２システムの基地局の下り送信電力は、前記第１システムの基地局の下り送信電力より弱い。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、FDDシステムにおける上下リンク間の周波数帯域の有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施例では、FDD方式の第１システムのセンタギャップは、小さな送信電力で利用場所の制限された第２システムに使用される。これによりセンタギャップの有効利用を図ることができる。第２システムの送信電力（主に下りリンクの送信電力）を小さく制限することで、第１システムに与える干渉を抑制できる。これは、センタギャップ中に用意しなければならないガードバンドを狭くすることに寄与する。また、第１及び第２システムを場所に応じて使い分け、システム間干渉を減らすことで、ガードバンドを減らすこともできる。例えば、第１システムを屋外システムとし、第２システムを屋内システムとすることが考えられる。但し、第１及び第２システムの場所による使い分けは、屋内外に限らず、適切な如何なる分け方でもよい。
【００１２】
第２システムはTDD方式のシステムでもよい。TDD方式は、センタギャップが不要である点で、周波数の利用効率が良い。しかしながら上述したように、TDD方式の場合、信号がバースト状になることで、上りリンクにおけるカバレッジの制限が懸念される。また、複数のオペレータが存在する場合、オペレータ間で同期をとり且つ上下リンクのスロット割り当てタイミングを揃える必要がある。そうでなければ、オペレータ間に幅広いガードバンドを設ける必要が生じてしまうからである。この点に関し、本発明の実施例は、TDD方式の第２システムを屋内等の小電力用途に限定することで、カバレッジの問題もオペレータ間の同期の問題もかなり回避できるようにしている。同期の問題については、第２システムの利用される場所において複数のオペレータが共存しないようにすればよい。このような観点からは、屋外ではFDD方式で十分なカバレッジを実現し、屋内ではTDD方式で通信を行うように互いに補完し合うシステムも考えられる。一般に通信方式が異なると端末の装置構成も異なるが、FDD方式とTDD方式の場合、端末の装置構成に共通部分が多いため、共用端末を低コストで実現できる利点がある。
【００１３】
FDD方式の第１システムのセンタギャップで、TDD方式の第２システムの通信を行うことは、別の利点ももたらす。送信電力の異なる基地局が隣接していた場合、ハンドオーバを行うのに最適な場所は、上下リンクで異なる。双方の基地局が同じ周波数を利用していた場合、最適なハンドオーバを簡易に行うことができない問題が懸念される。本発明の実施例では、第１システムと第２システムは異なる周波数で動作する。第１システムの基地局は総て同じ送信電力で送信する。第１システムの基地局の送信電力と第２システムの基地局の送信電力は、異なってもよい（典型的には、第２システムの基地局の送信電力の方が弱い。）。従って、送信電力の異なる基地局が隣接している状況は生じるが、それらは周波数の異なるシステムに属する。隣接する双方の基地局が同じ周波数を利用し且つ異なる送信電力であった場合に懸念されていた干渉の問題は、効果的に回避できる。
【００１４】
本発明の実施例によれば、従来オーバーヘッドとして積極的には使用されていなかったセンタギャップを活用することで、周波数利用効率の向上を図ることができる。
【実施例１】
【００１５】
＜システム＞
図３は一実施例による移動通信システムを示す。移動通信システムは、周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムとを含む。図示されているように、第１システムのセルはマクロセルを構成し、第２システムのセルはピコセルを構成する。ピコセルは、トラフィックの集中しやすい特定の地域や、特定の屋内等のような場所に用意される。従って、一般的には、第２システムの基地局の下り送信電力は、第１システムの基地局の下り送信電力より弱い。第２システムは、第１システムとは異なる周波数で動作する小電力の何らかの移動通信システムであるが、好ましくは時間分割複信(TDD)方式のシステムである。更に好ましくは、第２システムは第１システムを補完するように動作する。例えば、第１システムでユーザ数が多くなってきた場合に、近隣の第２システムで一部のユーザを収容し、トラフィックの負荷分散を図ることが考えられる。第１及び第２システムは共に屋外システムでも屋内システムでもよいが、説明の便宜上、屋外の第１システムと、屋内の第２システムと、屋外の第２システムとが図示されている。
【００１６】
ユーザ装置は第１システムでも第２システムでも通信できることが望ましい。第１及び第２システムで通信方式が異なると、各システム別々に装置構成を備える必要があるので、ユーザ装置は高価になる。しかしながら、第１システムがFDD方式であり、第２システムがTDD方式の場合、ユーザ装置の構成に共通部分が多いため、共用端末を低コストで実現することができる。
【００１７】
＜周波数帯域＞
図４は図３の移動通信システムにおける周波数利用状況を示す。図示の例では、FDD方式の第１システムで通信サービスを提供するオペレータが７つ存在し、各オペレータは上下リンクでそれぞれ所定の帯域を使用している。１オペレータが使用できる帯域幅は、適切な如何なる帯域幅でもよく、一例として、5MHz、10MHz、20MHz、100MHz等でもよい。
【００１８】
TDD方式の第２システムは、FDD方式の第１システムの上下リンク間の帯域(センタギャップ)の中で、上下リンクの通信を行う。第２システムの基地局は、第１システムの基地局よりも比較的弱い電力で信号を送信するので、第２システムが第１システムに与える干渉は少ない。一例として、第１システムの基地局は20Wで信号を送信し、第２システムの基地局は10mWで信号を送信するかもしれない。第２システムが第１システムに与える干渉は少ないので、第１及び第２システム間のガードバンドは比較的狭くてよい。
【００１９】
TDD方式の第２システムは、地域的に限定されて使用される。地域的な限定方法としては適切な如何なる方法でもよいが、一例として第２システムは屋内のような閉空間で使用されるかもしれない。この場合、電波は壁で遮蔽されるので、第１システムにとっても第２システムにとっても干渉は小さくなる。このような観点によっても、第１及び第２システム間のガードバンドは比較的狭くてよい。
【００２０】
第２システムは、TDD方式だけでなく他の方式でもよい。しかしながらTDD方式を使用すると、上下リンクに同じ周波数を使うのでセンタギャップを必要とせず、周波数の利用効率が良いという利点がある。TDD方式では（特に上りリンクで）カバレッジの問題が懸念されたが、TDD方式が地域的に限定的に使用されるならば、カバレッジの問題は顕著にはならない。従って本実施例のように、第２システムはTDD方式であることが好ましい。
【００２１】
＜変形例１＞
図５は別の移動通信システムを示す。図３と同様に、移動通信システムは、周波数分割複信(FDD)方式でユーザ装置と通信する第１システムと、前記第１システムとは異なる方式でユーザ装置と通信する第２システムとを含む。図３とは異なり、移動通信システムは、第１及び第２システムの基地局に接続された制御装置を有する。
【００２２】
第１システムのセルはマクロセルを構成し、第２システムのセルはピコセルを構成する。ピコセルは、トラフィックの集中しやすい特定の地域や、特定の屋内等のような場所に用意される。従って、一般的には、第２システムの基地局の下り送信電力は、第１システムの基地局の下り送信電力より弱い。第２システムは、第１システムとは異なる周波数で動作する小電力の何らかの移動通信システムであるが、好ましくは時間分割複信(TDD)方式のシステムである。更に好ましくは、第２システムは第１システムを補完するように動作する。例えば、第１システムでユーザ数が多くなってきた場合に、近隣の第２システムで一部のユーザを収容し、トラフィックの負荷分散を図ることが考えられる。第１及び第２システムは共に屋外システムでも屋内システムでもよいが、説明の便宜上、屋外の第１システムと、屋内の第２システムと、屋外の第２システムとが図示されている。
【００２３】
ユーザ装置は第１システムでも第２システムでも通信できることが望ましい。第１及び第２システムで通信方式が異なると、各システム別々に装置構成を備える必要があるので、ユーザ装置は高価になる。しかしながら、第１システムがFDD方式であり、第２システムがTDD方式の場合、ユーザ装置の構成に共通部分が多いため、共用端末を低コストで実現することができる。
【００２４】
制御装置は、第１システムの基地局及び第２システムの基地局と通信可能に結合される。制御装置は、第１システム及び第２システム間のガードバンドを可変に制御する。上述したように、第１及び第２システム間のガードバンドは、第２システムを小電力にすること、第２システムを地域的に限定すること等によって狭くできる。より一般的には、第１及び第２システム間に必要なガードバンドの幅は、通信環境や通信の実情に応じて異なるかもしれない。例えば、第２システムの基地局が10mWで信号を送信する場合と、第２システムの基地局が50mWで信号を送信する場合とでは必要なガードバンド幅は異なる。更には、第１システムの基地局は20Wで信号を送信し、第２システムの或る基地局は10mWで信号を送信し、第２システムの別の基地局は50mWで信号を送信するかもしれない。更に、第２システムはTDD方式だけでなくFDD方式を使用してもよいが、FDD方式を使用すると、上下リンク間にセンタギャップを用意する必要がある。その場合、どの程度のセンタギャップが必要であるかについても、中心周波数や通信の実情に応じて異なるかもしれない。
【００２５】
制御装置は、このような通信の実情に応じて、第１及び第２システム間のガードバンドを可変に制御する。各基地局は、自装置の送信電力、測定した干渉量、自セルで収容しているユーザ数等の情報を制御装置に報告する。報告頻度は定期的でもよいし、不定期的でもよいし、定期的に行いつつ必要に応じて更に行ってもよい。
【００２６】
＜変形例２＞
図６は第１システムのマクロセルと第２システムのピコセルが近接している様子を示す。説明の便宜上、マクロセルの基地局はBS1と言及され、ピコセルの基地局はBS2と言及される。BS1から送信された下りリンク(DL)の信号は、距離と共に減衰するが、強い電力で送信されているので比較的遠くにまで及ぶ。図中、BS1から出ている実線は、DL信号の受信電力(ユーザ装置で受信された際の電力)を模式的に示す。ピコセルの基地局BS2から送信された下りリンク(DL)の信号も、距離と共に減衰するが、この場合は弱い電力で送信されているので、比較的近くまでしか及ばない。図中、BS2から出ている実線は、DL信号の受信電力(ユーザ装置で受信された際の電力)を模式的に示す。
【００２７】
仮に、BS1及びBS2の送信電力が同じであった場合、基地局BS1からのDL受信信号電力と基地局BS2からのDL受信信号電力は、理論上、中間地点Ｂで等しくなる。しかしながら目下の例では、第２システムの基地局BS2の送信電力は、第１システムの基地局BS1の送信電力より弱いので、地点Ａ（中間地点ＢよりもBS2に近い地点）で両者のDL受信信号電力が等しくなる。これは、基地局BS1から地点Ａまでは基地局BS1からのDL受信信号品質の方が良好であり、その区間では基地局BS1が下りリンク通信に適していることを意味する。また、地点Ａから基地局BS2までは、基地局BS2からのDL受信信号品質の方が良好になり、その区間では基地局BS2が下りリンク通信に適した基地局になる。
【００２８】
一方、ユーザ装置は、パスロスの小さい基地局に上りリンクを接続した方が、利得は大きい。例えば、ユーザ装置UEからの上りリンクの送信電力が一定である場合は、パスロスが小さい基地局に接続した方が、基地局での受信電力が大きくなるため、受信品質がよい。また、例えばユーザ装置UEが上りリンクの送信電力をパスロスに応じて可変させる場合においても、パスロスが小さい基地局（又は、リモート無線装置）に接続した方が、ユーザ装置が送信する上りリンクの送信電力を低くする事ができ、ユーザ装置の消費電力を低くする事ができる。ユーザ装置がAB間に存在する場合には、下りリンクの受信電力の大小関係は図１に示すとおり、無線基地局BSの下りリンクの受信電力の方が大きくなる。破線で図示されているように、基地局BS1に関するパスロスの逆数と基地局BS2に関するパスロスの逆数は、中間地点Ｂで等しくなる。従って、基地局BS1から地点Ｂまでは、基地局BS1への上りリンク信号品質の方が良好になり、その区間では基地局BS1が上りリンク通信に適している。また、基地局BS2から地点Ｂまでは基地局BS2への上りリンク信号品質の方が良好になり、その区間では基地局BS2が上りリンク通信に適している。
【００２９】
このように隣接する基地局の送信電力が異なっていた場合、下りリンク通信と上りリンク通信とで最適な基地局が異なる区間（図６の斜線部）が生じる。ユーザが斜線部の区間内にいた場合、上下リンク共にBS1に又はBS2に接続することを考える。この場合、マクロセルとピコセルの周波数が仮に同じであったとすると、以下の不具合が懸念される。
【００３０】
図７は、上下リンクともにBS1に接続した様子を示す。この場合、下りリンク通信は良好に行われるかもしれない。一方、上りリンク通信に関し、比較的長い距離を経て信号が基地局BS1に届くようにするには、ユーザ装置は強い電力で信号を送信する必要がある。しかしながらそのようにすると、BS1,BS2が同じ周波数を使用していた場合、距離的に近い基地局BS2に大きな干渉電力が及んでしまうことが懸念される。
【００３１】
図８は、図７の場合とは逆に、上下リンクともにBS2に接続した様子を示す。この場合、上りリンク通信は良好に行われるかもしれない。しかしながら、BS1,BS2が同じ周波数を使用していた場合、BS1からの下り信号の受信電力は、BS2からのものより大きいので、ユーザ装置はBS1から比較的大きな干渉を受けてしまうことが懸念される。
【００３２】
しかしながら、本発明の実施例による移動通信システムでは、第１システムの使用する周波数と第２システムの使用する周波数は互いに異なる。従って図７や図８で懸念されるような干渉はかなり軽減される。更に、第２システムは小電力であり且つ地域的に限定されているので、そのような観点からも干渉は軽減される。従って本実施例では、上記の斜線部の区間にユーザが存在していた場合、マクロセルに接続してもよいし、ピコセルに接続してもよい。例えば、各セルのトラフィック量を考慮して適切なセルにユーザ装置が接続されてもよい。換言すれば、第１システムの中では各基地局は総て同じ電力で信号を送信するので、上記の干渉の懸念は排除される。第２システムは、もともとはオーバーヘッドであった帯域（センタギャップ）を使用するので、周波数の利用効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明はFDD方式を使用する適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、HSDPA/HSUPA方式のW-CDMAシステム、LTE方式のシステム、IMT-Advancedシステム、WiMAX, Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。
【００３４】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】FDD方式の周波数利用例を示す図である。
【図２】FDD方式の別の周波数利用例を示す図である。
【図３】移動通信システムを示す図である。
【図４】図３の移動通信システムにおける周波数利用状況を示す。
【図５】別の移動通信システムを示す図である。
【図６】送信電力の異なる基地局が隣接している様子を示す図である。
【図７】ユーザ装置がマクロセルに接続されている様子を示す図である。
【図８】ユーザ装置がピコセルに接続されている様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
FDD  周波数分割複信
TDD  時間分館複信
BS  基地局
UE  ユーザ装置
【図１】
2010062875.tif 000003
【図２】
2010062875.tif 000004
【図３】
2010062875.tif 000005
【図４】
2010062875.tif 000006
【図５】
2010062875.tif 000007
【図６】
2010062875.tif 000008
【図７】
2010062875.tif 000009
【図８】
2010062875.tif 000010