(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局に、通信フレームの少なくとも一部を割り当てて通信を行う基地局であって、
前記通信フレームは、前記移動局からのアップリンク通信用の上りサブフレームと、前記上りサブフレームとペアになる前記移動局へのダウンリンク通信用の下りサブフレームと、前記移動局へのデータ送信領域と、当該データ送信領域と時間方向に分割された前記移動局からのデータ受信領域と、を含む少なくとも１つの特別サブフレームとを有し、
前記特別サブフレームにおいて、前記データ送信領域を周囲の移動局への下り制御情報の送信する領域とし、前記データ受信領域を前記周囲の移動局からの上り制御情報を受信する領域として割り当てるとともに、各移動局とのユーザデータに関する通信を、前記上りサブフレーム及び当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレームに割り当てる割当部と、
前記上りサブフレームで受信した信号に基づいて、当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレーム用の送信ウェイトを算出する算出部と、
前記データ送信領域で前記下り制御情報を送信し、前記データ受信領域で前記上り制御情報を受信するとともに、前記送信ウェイトに基づくアダプティブアレイ制御により、前記移動局に前記ユーザデータを送信する送受信部と、を備え、
前記下り制御情報は、ページング情報およびシステム情報であることを特徴とする基地局。
【請求項２】
移動局に、通信フレームの少なくとも一部を割り当てて通信を行う基地局の通信方法であって、
前記通信フレームは、前記移動局からのアップリンク通信用の上りサブフレームと、前記上りサブフレームとペアになる前記移動局へのダウンリンク通信用の下りサブフレームと、前記移動局へのデータ送信領域と、当該データ送信領域と時間方向に分割された前記移動局からのデータ受信領域と、を含む少なくとも１つの特別サブフレームとを有し、
前記特別サブフレームにおいて、前記データ送信領域を周囲の移動局への下り制御情報の送信する領域とし、前記データ受信領域を前記周囲の移動局からの上り制御情報を受信する領域として割り当てるとともに、各移動局とのユーザデータに関する通信を、前記上りサブフレーム及び当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレームに割り当てる割当ステップと、
前記上りサブフレームで受信した信号に基づいて、当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレーム用の送信ウェイトを算出する算出ステップと、
前記データ送信領域で前記下り制御情報を送信し、前記データ受信領域で前記上り制御情報を受信するとともに、前記送信ウェイトに基づくアダプティブアレイ制御により、前記移動局に前記ユーザデータを送信する送受信ステップと、を有し、
前記下り制御情報は、ページング情報およびシステム情報であることを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基地局及び基地局の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信方式の標準化団体である３ＧＰＰにおいて、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に関する検討が進められている。ＬＴＥでは、システムの周波数帯域は複数のリソースブロック（ＲＢ: Resource Block）に分割され、リソースブロックの各々は１以上のサブキャリア（無線通信チャネル）を含む（例えば１２のサブキャリア）。ＬＴＥでは、原則として、１ｍｓのサブフレーム毎に、移動局へのリソースブロックの割当が行われる。
【０００３】
図４に示すように、ＴＤＤ方式を採用するＬＴＥの通信フレームは１０個のサブフレームから構成される。各サブフレームは、移動局から基地局へのアップリンク通信用のＵＬサブフレーム、基地局から移動局へのダウンリンク通信用のＤＬサブフレーム、及び、サブフレーム内にアップリンク通信用のＵＬ領域（データ受信領域）とダウンリンク通信用のＤＬ領域（データ送信領域）とが存在するＳｐｅｃｉａｌサブフレーム（以下、「特別サブフレーム」と言う。）に分類される。図５は特別サブフレームにおけるシンボル配置の一例を示す図である。図５では、特別サブフレームの先頭９シンボルがダウンリンク通信用のＤＬ領域であり、３シンボルのガードタイムを挟んで末尾の２シンボルがアップリンク通信用のＵＬ領域となっている。なお、特別サブフレームのシンボル配置は図５の例に限られず、図６の表に示すとおり種々の設定が規定されている。
【０００４】
基地局と移動局との間の通信は上記３種類のサブフレームによって行われる。例えば、ダウンリンク通信用のＤＬサブフレームには、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）やＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）等の物理チャネルがマッピングされている。このうち、ＰＤＳＣＨでは、各移動局に個別に送られるユーザデータや、周囲の移動局に一律に送られるページング情報、ＳＩＢ（System Information Block）といった制御情報が送られる。また、アップリンク通信用のＵＬサブフレームでは、各移動局から基地局へのユーザデータの送信や、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）等の物理チャネルにおいて、周囲の移動局から基地局へのランダムアクセスといった制御情報の送信が行われる（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】3GPP TR36.211(V8.7.0),"Physical Channels and Modulation", May 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＬＴＥでは、基地局と周囲の移動局との間の制御情報に関する通信と、基地局と各移動局との間のユーザデータに関する通信とを区別したリソース割り当てが行われていない。即ち、従来のＬＴＥでは、ダウンリンク及びアップリンクの制御情報は、任意に選択されたＤＬサブフレームやＵＬサブフレームに適宜に割り当てられることになる。
【０００７】
このようなＬＴＥにおけるリソース割当は、ＡＡＳ（Adaptive Antenna System）を導入する際に問題となる。ＡＡＳは、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナにおいて、各アンテナ素子の重み付けを伝搬環境に応じてアダプティブ制御して、電波の指向性を変えるようにしたものである。ＡＡＳに対応したアダプティブアレイ基地局は、移動局から送信される参照信号（Reference Signal）に基づいて計算したアンテナウェイトをダウンリンク送信時に利用することで、所望の移動局へのビームフォーミングやヌルステアリング等の適応制御を行う。
【０００８】
ＡＡＳでは、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームのペアを規定し、基地局と移動局との間の通信は、当該ペアを利用して行うことが好ましい。これは、基地局は、ＵＬサブフレームにおいて移動局から送信される参照信号を受信すると、当該参照信号から適切な送信ウェイトを計算することができるため、より効率的にＤＬサブフレームでのダウンリンク通信を行うことができるためである。
【０００９】
図７は、従来のＬＴＥにおけるリソース割当の一例を示す図である。図７において、ＵＬサブフレームであるサブフレーム２と、ＤＬサブフレームであるサブフレーム４とがペアとなっている。ここで、サブフレーム４ではリソースブロック１〜３が移動局Ａに対して割り当てられているが、サブフレーム２ではリソースブロック１〜２のみしか移動局Ａに対して割り当てられていない。この場合、サブフレーム２のリソースブロック３では、周囲の移動局からのランダムアクセスが基地局に対して行われるため、基地局はサブフレーム４のリソースブロック３において移動局Ａに対する適切な送信ウェイトを計算することができず、ＡＡＳの送信効率が低下してしまう。
【００１０】
同様に、図８は、従来のＬＴＥにおけるリソース割当の一例を示す図である。図８において、ＵＬサブフレームであるサブフレーム２と、ＤＬサブフレームであるサブフレーム４とがペアとなっている。ここで、サブフレーム２ではリソースブロック４〜６が移動局Ｂに対して割り当てられているが、サブフレーム４ではリソースブロック４〜５のみしか移動局Ｂに対して割り当てられていない。この場合、サブフレーム４のリソースブロック６では、基地局は周囲の移動局に対するＰａｇｉｎｇやＳＩＢを送信するため、サブフレーム２のリソースブロック６で移動局から送信される参照信号に基づく送信ウェイトが利用されることはなく、ＡＡＳの送信効率が低下してしまう。
【００１１】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、ＡＡＳの送信効率を低下させることのないリソース割当が可能な基地局及び基地局の通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による基地局は、
移動局に、通信フレームの少なくとも一部を割り当てて通信を行う基地局であって、
前記通信フレームは、前記移動局からのアップリンク通信用の上りサブフレームと、前記上りサブフレームとペアになる前記移動局へのダウンリンク通信用の下りサブフレームと、前記移動局へのデータ送信領域と、当該データ送信領域と時間方向に分割された前記移動局からのデータ受信領域と、を含む少なくとも１つの特別サブフレームとを有し、
前記特別サブフレームにおいて、前記データ送信領域を周囲の移動局への下り制御情報の送信する領域とし、前記データ受信領域を前記周囲の移動局からの上り制御情報を受信する領域として割り当てるとともに、各移動局とのユーザデータに関する通信を、前記上りサブフレーム及び当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレームに割り当てる割当部と、
前記上りサブフレームで受信した信号に基づいて、当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレーム用の送信ウェイトを算出する算出部と、
前記データ送信領域で前記下り制御情報を送信し、前記データ受信領域で前記上り制御情報を受信するとともに、前記送信ウェイトに基づくアダプティブアレイ制御により、前記移動局に前記ユーザデータを送信する送受信部と、を備え、
前記下り制御情報は、ページング情報およびシステム情報であることを特徴とするものである。
【００１５】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１６】
例えば、本発明を方法として実現させた第２の発明による基地局の通信方法は、
移動局に、通信フレームの少なくとも一部を割り当てて通信を行う基地局の通信方法であって、
前記通信フレームは、前記移動局からのアップリンク通信用の上りサブフレームと、前記上りサブフレームとペアになる前記移動局へのダウンリンク通信用の下りサブフレームと、前記移動局へのデータ送信領域と、当該データ送信領域と時間方向に分割された前記移動局からのデータ受信領域と、を含む少なくとも１つの特別サブフレームとを有し、
前記特別サブフレームにおいて、前記データ送信領域を周囲の移動局への下り制御情報の送信する領域とし、前記データ受信領域を前記周囲の移動局からの上り制御情報を受信する領域として割り当てるとともに、各移動局とのユーザデータに関する通信を、前記上りサブフレーム及び当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレームに割り当てる割当ステップと、
前記上りサブフレームで受信した信号に基づいて、当該上りサブフレームとペアになる前記下りサブフレーム用の送信ウェイトを算出する算出ステップと、
前記データ送信領域で前記下り制御情報を送信し、前記データ受信領域で前記上り制御情報を受信するとともに、前記送信ウェイトに基づくアダプティブアレイ制御により、前記移動局に前記ユーザデータを送信する送受信ステップと、を有し、
前記下り制御情報は、ページング情報およびシステム情報であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基地局と周囲の移動局との間の制御情報に関する通信を特別サブフレームに割り当てることにより、ＡＡＳの送信効率を低下させることのないリソース割当が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るリソース割当の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す基地局の動作フローチャートである。
【図４】図４は、ＬＴＥにおける通信フレーム構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、特別サブフレームのシンボル配置の一例を示す図である。
【図６】図６は、特別サブフレームの設定の一例を示す図である。
【図７】図７は、従来のＬＴＥにおけるリソース割当の一例を示す図である。
【図８】図８は、従来のＬＴＥにおけるリソース割当の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るアダプティブアレイ基地局１の概略構成を示す図である。アダプティブアレイ基地局１は、アレイアンテナＡＮＴと、無線通信部１０（送受信部）と、ウェイト算出部２１及びウェイト付加部２２を含むＡＡＳ処理部２０と、ベースバンド処理部３０と、スケジューラー４０と、無線リソース割当部５０（割当部）とを有する。無線通信部１０と、ＡＡＳ処理部２０と、ベースバンド処理部３０とは、ＬＴＥ方式に好適なインタフェース機器／回路から構成され、スケジューラー４０及び無線リソース割当部５０はＣＰＵ等の好適なプロセッサから構成されるものである。以下、各部の詳細について説明する。
【００２３】
無線通信部１０は、受信系の処理として、アレイアンテナＡＮＴが受信した無線信号を搬送波の周波数からベースバンド周波数に変換し、生成した信号をウェイト算出部２１に出力する。また、無線通信部１０は、送信系の処理として、ウェイト付加部２２からのベースバンド周波数の信号を搬送波の周波数へ変換し、アレイアンテナＡＮＴを通じて、アダプティブアレイ制御により移動局に送信する。
【００２４】
ＡＡＳ処理部２０において、受信系のウェイト算出部２１は、無線通信部１０から入力された信号に適応信号処理を行いベースバンド部３０へ出力する。具体的には、ウェイト算出部２１は、適応信号処理として、ＵＬサブフレームを通じて移動局から送信される参照信号（Reference Signal）や他の既知情報を用いて、アレイアンテナＡＮＴのアンテナ素子毎に求まる位相情報などから、移動局に対して高い送信利得を得られるように、当該ＵＬサブフレームとペアとなるＤＬサブフレームに対する送信ウェイト（アンテナ素子毎の位相／振幅の重み付け）を算出する。一方、送信系のウェイト付加部２２は、ベースバンド部３０から入力された信号に、ウェイト算出部２１で得られた送信ウェイトを加え、当該信号を無線通信部１０に出力する。
【００２５】
ベースバンド処理部３０は、受信系の処理として、ウェイト算出部２１から入力された信号を復調し、復調結果を移動局ごとに分離してスケジューラー４０に出力する。また、ベースバンド処理部３０は、送信系の処理として、無線リソース割当部５０から入力された移動局への送信データのシンボル列をウェイト付加部２２に出力する。
【００２６】
スケジューラー４０は、ベースバンド処理部３０から入力される移動局毎の受信データから、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する。具体的には、スケジューラー４０は、移動局から報告されるリソースブロック毎の受信信号品質、チャネル状態情報（ＣＱＩ）、又は送信すべきデータ量に応じて、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する。
【００２７】
無線リソース割当部５０は、スケジューラー４０が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる。上述の通り、ＴＤＤ方式を採用するＬＴＥのサブフレームは、移動局から基地局へのアップリンク通信用のＵＬサブフレーム、基地局から移動局へのダウンリンク通信用のＤＬサブフレーム、及び、サブフレーム内にアップリンク通信用のＵＬ領域（データ受信領域）とダウンリンク通信用のＤＬ領域（データ送信領域）とが存在する特別サブフレームに分類される。ここで、無線リソース割当部５０は、ダウンリンクのＰａｇｉｎｇ／ＳＩＢや、アップリンクのＰＲＡＣＨなど、基地局と周囲の移動局との間の制御情報に関する通信を、特別サブフレームに割り当てる。また、無線リソース割当部５０は、個別の移動局との間のユーザデータに関する通信を、ペアとなるＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームに割り当てる。なお、無線リソース割当部５０は、ペアとなるＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームに複数の移動局の通信を割り当てる場合には、各移動局に対する通信が、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームの同一の周波数帯（リソースブロック）で行われるようなリソース割当を行う。
【００２８】
図２は、無線リソース割当部５０によるリソースブロックの割当例を示す図である。図２では、特別サブフレームであるサブフレーム１のＤＬ領域にＰａｇｉｎｇ／ＳＩＢが割り当てられ、ＵＬ領域にＰＲＡＣＨが割り当てられている。また、ペアとなるＵＬサブフレーム（サブフレーム２）及びＤＬサブフレーム（サブフレーム４）には、移動局Ａ及び移動局Ｂに対する通信が、それぞれ、リソースブロック１〜３及びリソースブロック４〜６に割り当てられている。かかる割当により、基地局は、ＵＬサブフレームであるサブフレーム２において移動局Ａ及び移動局Ｂから送信される参照信号を受信すると、当該参照信号から、ＤＬサブフレームであるサブフレーム４に対する適切な送信ウェイトを計算することができる。また、基地局との周囲の移動局との間の制御情報に関する通信については、特定サブフレームにおいて通信を行うことができるため、かかる通信がＡＡＳ通信の効率を低下させることはない。
【００２９】
無線リソース割当部５０は、移動局への制御情報とユーザデータとを含む送信データに対して変調方式に応じたシンボルマッピング（振幅と位相の割り当て）を行い、生成したシンボル列をベースバンド処理部３０に出力する。
【００３０】
図３は、図１に示す基地局１の動作フローチャートである。無線通信部１０は、アレイアンテナＡＮＴを通じて移動局からの無線信号を受信すると、受信した無線信号を搬送波の周波数からベースバンド周波数に変換し、生成した信号をウェイト算出部２１に出力する（ステップＳ１０１）。ウェイト算出部２１は、移動局より送信される参照信号や他の既知情報を用いて、アレイアンテナＡＮＴのアンテナ素子毎に求まる位相情報などから、移動局に対して高い送信利得を得られるような送信ウェイトを算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、ウェイト算出部２１は、ＵＬサブフレームを通じて移動局から送信される参照信号等に基づいて、移動局に対して高い送信利得を得られるように、当該ＵＬサブフレームとペアとなるＤＬサブフレームに対する送信ウェイトを算出する。ベースバンド処理部３０は、ウェイト算出部２１から入力された信号を復調し、復調結果を移動局ごとに分離してスケジューラー４０に出力する（ステップＳ１０３）。
【００３１】
スケジューラー４０は、ベースバンド処理部３０から入力される移動局毎の受信データから、リソースブロックを割り当てる移動局を設定する（ステップＳ１０４）。無線リソース割当部５０は、スケジューラー４０が設定した移動局に対して無線リソースを割り当てる（ステップＳ１０５）。ここで、無線リソース割当部５０は、基地局と周囲の移動局との間の制御情報に関する通信を、特別サブフレームに割り当てる。また、無線リソース割当部５０は、個別の移動局との間のユーザデータに関する通信を、ペアとなるＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームに割り当てる。
【００３２】
無線リソース割当部５０は、移動局への制御情報とユーザデータとを含む送信データに対して変調方式に応じたシンボルマッピングを行い、生成したシンボル列をベースバンド処理部３０に出力する（ステップＳ１０６）。ベースバンド処理部３０は、無線リソース割当部５０から入力された移動局への送信データのシンボル列をウェイト付加部２２に出力する（ステップＳ１０７）。ウェイト付加部２２は、ベースバンド部３０から入力された信号に、ウェイト算出部２１で得られた送信ウェイトを加え、当該信号を無線通信部１０に出力する（ステップＳ１０８）。無線通信部１０は、ウェイト付加部２２からのベースバンド周波数の信号を搬送波の周波数へ変換し、アレイアンテナＡＮＴを通じて、アダプティブアレイ制御により移動局に送信する（ステップＳ１０９）。
【００３３】
本実施形態によれば、無線リソース割当部５０は、基地局と周囲の移動局との間の制御情報に関する通信を、特別サブフレームに割り当てる。そのため、ダウンリンクのＰａｇｉｎｇ／ＳＩＢやアップリンクのＰＲＡＣＨが個別の移動局に対するユーザデータと干渉することなく、ＡＡＳの送信効率を低下させることのないリソース割当が可能となる。また、特別サブフレームに制御情報の送受信を割り当てることにより、基地局の周囲の移動局は例えばＰａｇｉｎｇの際に所定の周期ごとに特別サブフレームを受信すればよいため、移動局の消費電力を低減することが可能となる。
【００３４】
また、無線リソース割当部５０は、個別の移動局との間のユーザデータに関する通信を、ペアとなるＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームに割り当てる。このため、個別の移動局との間の通信は適切な送信ウェイトを用いた通信を行うことができるため、ＡＡＳの送信効率を高めることができる。また、無線リソース割当部５０は、ペアとなるＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームに複数の移動局の通信を割り当てる場合には、各移動局に対する通信が、ＵＬサブフレーム及びＤＬサブフレームの同一の周波数帯（リソースブロック）で行われるようなリソース割当を行う。これにより、複数の移動局に対しても、ＡＡＳの送信効率を高めることができる。
【００３５】
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。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。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、複数の構成部やステップなどを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。
【００３６】
例えば、１つの通信フレーム中に特別サブフレームが複数ある場合、無線リソース割当部５０は、複数の特別サブフレームの各ＤＬ領域において、同一のＰａｇｉｎｇ／ＳＩＢといった下り制御情報を送信することができる。これにより、基地局は、周囲の移動局に対して、より確実に制御情報を送信することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１  アダプティブアレイ基地局
１０  無線通信部
２０  ＡＡＳ処理部
２１  ウェイト算出部
２２  ウェイト付加部
３０  ベースバンド処理部
４０  スケジューラー
５０  無線リソース割当部
ＡＮＴ  アレイアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005627899.tif 000008
【図８】
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