(57)【要約】  端末がピコ基地局に対し信号を送信する場合に、基地局が端末に送る制御情報量を増やすことなく、端末が受信局をマクロ基地局とする場合と異なるアクセス方式を用いる。本発明の端末装置は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合（Ｓ５）、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なう（Ｓ１０）。
2014054595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセルを形成するマクロ基地局または第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、
前記マクロ基地局から、前記マクロ基地局へデータ信号を送信する指示を受けた場合と前記ピコ基地局へデータを送信する指示を受けた場合とで、前記データ信号の送信に異なるアクセス方式を用いることを特徴とする端末装置。
【請求項２】
第１のセルを形成するマクロ基地局または第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、
前記マクロ基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行ない、
前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局に切り替えて通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする端末装置。
【請求項３】
第１のセルを形成すると共に第２のセルを形成する基地局と通信を行なう端末装置であって、
前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行ない、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうことを特徴とする端末装置。
【請求項４】
前記第１のアクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２のアクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の端末装置。
【請求項５】
前記第１のアクセス方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であり、前記第２のアクセス方式はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マクロ基地局およびピコ基地局の両局に接続可能な端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおいては、大容量通信の需要増加により伝送帯域の広帯域化が進み、それに伴って使用可能な無線周波数リソースの逼迫が問題となっている。限られた無線周波数リソースでの周波数利用効率を向上させるためには多入力多出力（MIMO：Multiple-Input Multiple-Output）伝送技術による通信容量の増大が有効である。またアクセス方式としては、ＭＩＭＯ技術と親和性の高い直交周波数多元接続（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＷｉＭＡＸ等、様々な無線規格で採用されている。【０００３】
一方、セルラー通信において、同規模のマクロ基地局がそれぞれ異なる通信エリアをカバーするようにセルを形成する従来の基地局構成に加え、セル内に新たにマクロ基地局より通信エリアの小さい基地局（ピコ基地局、LPN（Low Power Node））を配置することが検討されている（非特許文献1）。新たなセルを形成することで各基地局がカバーするエリアを細分化し、通信容量の増大（セルスプリッティングゲイン、エリアスプリッティングゲインなどとも称される）を図ることができる（以後、マクロ基地局が形成するセルをマクロセル、ピコ基地局が形成するセルをスモールセルと称する）。一例として、セル内にスモールセルが形成されているマクロセルにおいて端末装置が多数存在する場合には、マクロ基地局がスモールセル内に位置する端末装置に対し、ピコ基地局に接続するように指示を出す。指示を受けた端末装置がピコ基地局に接続することで、マクロ基地局のロードをピコ基地局にオフロードすることができ、結果的にマクロセル内の全端末装置の送信機会を増加させることができる。【０００４】
一般的に、セルラーシステムの端末装置では、無線ＬＡＮ等と比較して、遠方の基地局まで信号を送信するため、基地局で所要受信電力を満たすために高い送信電力が必要となる。そのため、高性能な電力増幅器が求められる一方で小型化が求められる端末装置の持つことのできる電力増幅器の性能が限定され、電力増幅の際の線形性を維持するために、送信信号は可能な限りピーク対平均電力比（PAPR：Peak-to-Average Power Ratio）の低いアクセス方式が求められる。実際に、セルラー通信の規格の一つであるＬＴＥ（Long Term Evolution、３ＧＰＰ（The third generation partnership project）リリース８とも呼ばれる）では、上り回線のアクセス方式として良好なＰＡＰＲ特性を持つことで知られているシングルキャリア伝送の１つであるＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing：SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）と称されることもある）が採用されている。しかしながら、通信エリアが小規模であり、それほど高い送信電力を求められないスモールセルでは、端末装置においても増幅器の線形性を維持しやすい。よって無線ＬＡＮ等のようにＯＦＤＭのような伝送レートの高い方式を用いることができる。一方で、前述のように通信エリアの広いマクロ基地局に対する上り回線伝送ではＯＦＤＭのように増幅器の性能が要求される方式を用いることは困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】3GPP R1-120398
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マクロ基地局およびピコ基地局の両局に接続可能な端末装置は、これまでのアクセス方式と新たなアクセス方式の両方をサポートし、基地局からの指示に従いアクセス方式を切り替えて使用する必要がある。この場合、基地局が端末に上り回線アクセス方式を通知する必要があり、オーバヘッドが増加するという問題がある。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、端末がピコ基地局に対し信号を送信する場合に、基地局が端末に送る制御情報量を増やすことなく、端末が受信局をマクロ基地局とする場合と異なるアクセス方式を用いることができる端末装置および通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の端末装置は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。【０００９】
（２）また、本発明の端末装置は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、前記マクロ基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行ない、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局に切り替えて通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。【００１０】
（３）また、本発明の端末装置は、第１のセルを形成すると共に前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成する基地局と通信を行なう端末装置であって、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうことを特徴とする。【００１１】
（４）また、本発明の端末装置は、前記第１のアクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２のアクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする。【００１２】
（５）また、本発明の端末装置は、前記第１のアクセス方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であり、前記第２のアクセス方式はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であることを特徴とする。【００１３】
（６）また、本発明の通信方法は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置の通信方法であって、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。【００１４】
（７）また、本発明の通信方法は、第１のセルを形成すると共に前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成する基地局と通信を行なう端末装置の通信方法であって、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を用いることにより、端末がピコ基地局に対し信号を送信する場合に、基地局が端末に送る制御情報量を増やすことなく、端末は受信局をマクロ基地局とする場合と異なるアクセス方式を用いることができ、その結果として、スループットを改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る各装置の動作例を説明するシーケンスチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る端末装置５の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る上り回線信号生成部１０７の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るマクロ基地局１の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る上り回線信号処理部３１３の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るピコ基地局３の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る無線通信システム構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る各装置の動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る端末装置６０３の概略ブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る上り回線信号生成部７０７の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る基地局６０１の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の各実施形態では、アクセス方式としてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（SC-FDMAと称される場合がある）とＯＦＤＭの２つを例に説明する。ただし、本発明はこれらのアクセス方式に限定されるものではなく、他のアクセス方式が用いられた場合でも発明の効果は失われない。
【００１８】
［第１の実施形態］
《システム》
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム構成の一例を示す図である。本実施形態に係る無線通信システムは、マクロ基地局１、ピコ基地局３、端末装置５を備える移動体通信システムである。ここで、マクロ基地局１は、ピコ基地局３より広い通信エリアをカバーするマクロセル１０を形成しており、ピコ基地局３は、該マクロ基地局１の通信エリアの一部に重畳するように限られた通信エリアをカバーするピコセル３０を形成している。ただし、マクロ基地局１、ピコ基地局３および端末装置５の数は一例であり、それぞれ複数備えるシステムであっても本発明を同様に適用可能である。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る各装置の動作例を説明するシーケンスチャートである。通信を開始する際に端末装置５は、マクロ基地局１に対し接続要求を行なう（ステップＳ１）。該要求を受けたマクロ基地局１は応答し、自装置での信号受信が可能な場合は、端末装置５に対し、端末装置５が自装置に信号を送信する際のパラメータを含む制御信号を送信する（ステップＳ２）。制御信号を受けた端末装置５は、該制御信号に基づいてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し（ステップＳ３）、該信号をマクロ基地局１へ送信する（ステップＳ４）。
【００２０】
ここで、マクロ基地局１において任意の条件を満たす場合（例えばマクロ基地局1に接続する端末装置5の数が閾値以上に到達した場合等）に、マクロ基地局１は端末装置５に対してピコ基地局３に接続するように指示し（ステップＳ５）、ピコ基地局３に対して端末装置５と接続するよう指示する（ステップＳ６）ことができる。接続指示（ステップＳ５）を受けた端末装置５は、ピコ基地局３へ送信する場合のアクセス方式として、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭではなくＯＦＤＭを用いるように設定する（ステップＳ７）。また接続指示（ステップＳ６）を受けたピコ基地局３は、自装置に信号を送信する際のパラメータを含む制御信号を送信する（ステップＳ８）。ピコ基地局３から制御信号を受けた端末装置５は、該制御信号に基づいてＯＦＤＭ信号を生成し（ステップＳ９）、該信号をピコ基地局３へ送信する（ステップＳ１０）。
【００２１】
このように、端末装置５が接続する基地局に応じて暗黙的にアクセス方式を決定することで、マクロ基地局１あるいはピコ基地局３からアクセス方式の指定を受けることなく、適切なアクセス方式を用いることができる。ただし、図２のシーケンスチャートでは、端末装置５から接続要求（ステップＳ１）を受けたマクロ基地局１が一度は端末装置５と通信を行なう場合（ステップＴ１）について記載しているが、接続要求（ステップＳ１）を受けたマクロ基地局１がピコ基地局３への接続指示（ステップＳ５）を送信し、初めからピコ基地局３が端末装置５と通信を行なう場合（ステップＴ２）も本発明に含む。
【００２２】
《端末装置５》
図３は、本発明の第１の実施形態に係る端末装置５の構成を示す概略ブロック図である。端末装置５は受信アンテナ１０１、受信局識別部１０３、制御信号識別部１０５、上り回線信号生成部１０７および送信アンテナ１０９からなる。受信アンテナ１０１は、任意の基地局（マクロ基地局１あるいはピコ基地局３）からの信号を受信する。受信局識別部１０３は、受信アンテナ１０１で受信された信号のうちマクロ基地局１から自装置に対しピコ基地局３へ信号を送信することを指示する指示信号を検出する。該指示信号を受信した場合には、制御信号識別部１０５および上り回線信号生成部１０７に上り伝送の受信局を指示されたピコ基地局３とすることを通知する。
【００２３】
制御信号識別部１０５は、マクロ基地局１あるいはピコ基地局３から送信され、受信アンテナ１０１で受信された信号のうち、自装置に対して上り回線信号の際に使用するＭＣＳや割当周波数を指定する制御信号を抽出し、上り回線信号生成部１０７に入力する。ここで制御信号識別部１０５は、受信局識別部１０３よりピコ基地局３を受信局とする通知が無ければ、マクロ基地局１から送信された制御信号を抽出する。受信局識別部１０３より、ピコ基地局３を受信局とする通知を受けた際には、指示されたピコ基地局３より送信された制御信号を抽出する。上り回線信号生成部１０７は、送信データ系列を処理して上り回線信号を生成し、送信アンテナ１０９より送信する。このとき処理に使用されるＭＣＳ（Modulation and Coding Schemes）や割当周波数情報は制御情報として制御信号識別部１０５から入力され、受信局がマクロ基地局１であるかピコ基地局３であるかの情報は受信局識別部１０３より入力される。
【００２４】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る上り回線信号生成部１０７の内部構成を示す概略ブロック図である。上り回線信号生成部１０７は、符号化部２０１、変調部２０３、アクセス方式切替部２０５、マッピング部２０７、ＩＤＦＴ部２０９、無線送信部２１１とからなる。符号化部２０１は、情報ビットにより構成されるデータ系列が入力され、制御信号識別部１０５より入力される制御情報で示される符号化率情報に応じて、ターボ符号やＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号のような誤り訂正符号化を適用した後、符号化後のビット系列を変調部２０３に入力する。なお符号化部内でビットの順番を並び変えるインターリーブを行なっても良い。変調部２０３は、制御信号識別部１０５より入力される制御情報で示される変調方式情報に応じて、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation）等への変調処理を施し、得られた変調信号をアクセス方式切替部２０５に入力する。
【００２５】
アクセス方式切替部２０５は、ＤＦＴ部２１３を備え、図３の受信局識別部１０３より入力される受信局の情報によって処理を変更する。具体的には、受信局がマクロ基地局１である場合、アクセス方式切替部２０５は、変調部２０３より入力された変調信号をＤＦＴ部２１３に入力し、ＤＦＴ部２１３において離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を施すことで時間領域信号から周波数領域信号に変換した後、マッピング部２０７に入力する。一方、受信局がピコ基地局３である場合、アクセス方式切替部２０５は、変調部２０３より入力された変調信号に処理を施さずにマッピング部２０７に入力する。
【００２６】
マッピング部２０７は、図３の制御信号識別部１０５より入力される制御情報に示される割当周波数情報に従い、アクセス方式切替部２０５より出力される信号を伝送に使用する周波数帯域に配置し、ＩＤＦＴ部２０９に入力する。ＩＤＦＴ部２０９は、マッピング部２０７より入力された周波数領域信号に対し、逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse DFT）を施すことで時間領域信号に変換した後、無線送信部２１１に入力する。無線送信部２１１は、入力された時間領域信号に対し、ＩＤＦＴ後のシンボル前方にＣＰ（Cyclic Prefix : IDFT後のシンボル後方一部をコピーした信号）を挿入し、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換によりデジタル信号からアナログ信号に変換した後、アップコンバートを行なう。さらに処理後の送信信号を送信アンテナ１０９に出力する。ただし、図３に示す端末装置５では受信アンテナ１０１と送信アンテナ１０９は別のブロックとしているが、これらのアンテナは各ブロックの機能を有するものであれば１つのアンテナが共有して用いられても良い。
【００２７】
以上、図３および図４に記載の端末装置５を用いることにより、該端末装置５は、マクロ基地局１よりピコ基地局３に接続する指示を通知されたかを確認し、受信局をマクロ基地局１とする場合には、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いたデータ送信を行ない、受信局をピコ基地局３とする場合には、ＯＦＤＭ方式を用いたデータ送信を行なうことができる。
【００２８】
《マクロ基地局１》
図５は、本発明の第１の実施形態に係るマクロ基地局１の構成を示す概略ブロック図である。マクロ基地局１は受信局決定部３０１、制御信号生成部３０３、バッファ３０５、指示信号生成部３０７、送信アンテナ３０９、受信アンテナ３１１および上り回線信号処理部３１３とから構成される。
【００２９】
受信局決定部３０１は、自局がカバーする通信エリア内に存在する端末装置５の受信局を、自局（マクロ基地局1）あるいは該通信エリア内に存在するピコ基地局３の何れかに決定する。受信局の選択基準は、例えば、自局（マクロ基地局1）に対する通信のトラフィックやマクロ基地局１と接続する端末装置５の数が閾値以上となった場合に、ピコ基地局３付近の端末装置５の受信局をピコ基地局３に指定する。ただし、選択基準は本発明を限定するものではなく、その他の基準が用いられても良い。例えば、ピコ基地局３付近に存在する端末装置５は常にピコ基地局３に接続するように指示しても良い。受信局決定部３０１は、受信局を自局（マクロ基地局1）と決定した端末装置５の情報を制御信号生成部３０３に入力し、受信局をピコ基地局３と決定した端末装置５の情報および該端末装置５が接続するピコ基地局３の情報を指示信号生成部３０７に入力する。また、受信局決定部３０１は、端末装置５をピコ基地局３に接続するように指示した場合、該ピコ基地局３に対して該端末装置５の存在を通知する。通知方法としては、ピコ基地局３と有線で通知されても良いし、または無線通信により通知されても良い。
【００３０】
制御信号生成部３０３は、受信局決定部３０１で自局（マクロ基地局1）を受信局とすることを決定された端末装置５に対して送信する制御信号を生成し、送信アンテナ３０９に出力する。ここで制御信号は、割当周波数情報やＭＣＳが含まれ、これらの情報は、自局を受信局とする端末装置群に対するスケジューリングにより決定する。また割当周波数情報やＭＣＳの情報はバッファ３０５に一時的に保管され、端末装置５からこれらの情報を基に送信された上り信号を受信した際に上り回線信号処理部３１３に入力される。指示信号生成部３０７は、受信局決定部３０１より入力された情報に示される端末装置５に対し、ピコ基地局３に接続するように指示する信号を生成する。指示信号はピコ基地局３に接続することを指示する１ビットの情報としても良く、または接続先のピコ基地局３を識別するためのＩＤとしても良い。
【００３１】
自局を受信局とする端末装置５に対しては制御信号生成部３０３で生成された制御信号を、ピコ基地局３を受信局とする端末装置５に対しては指示信号生成部３０７で生成された指示信号を、送信アンテナ３０９を介して各端末装置５に送信する。受信アンテナ３１１は、図３に示す端末装置５やその他同様の複数の端末装置５が送信した上り信号を受信する。上り回線信号処理部３１３は、受信アンテナ３１１で受信された信号から自局宛てに送信された信号を送信局である端末装置５毎に抽出し、復調処理を施した後、各々データ系列として出力する。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る上り回線信号処理部３１３の内部構成を示す概略ブロック図である。上り回線信号処理部３１３は、無線受信部４０１、ＤＦＴ部４０３、デマッピング部４０５、等化部４０７、ＩＤＦＴ部４０９、復調部４１１および復号部４１３から構成される。無線受信部４０１は、図５の受信アンテナ３１１で受信された受信信号に対し、ダウンコンバートを行ない、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換によりアナログ信号からデジタル信号へ変換した後、ＣＰの除去を行なう。そして処理後の信号をＤＦＴ部４０３に入力する。ＤＦＴ部４０３は、無線受信部４０１から入力された信号をＤＦＴにより時間領域信号から周波数領域信号に変換し、デマッピング部４０５に入力する。デマッピング部４０５は、図５のバッファ３０５より、信号を送信した端末装置５が使用した帯域を示す割当周波数情報が入力され、ＤＦＴ部４０３から入力された信号から該情報が示す周波数帯域の信号を抽出し、等化部４０７に入力する。
【００３３】
等化部４０７では、伝搬路による歪みを補償する等化処理が施され、ＩＤＦＴ部４０９において、ＩＤＦＴにより周波数領域信号から時間領域信号に変換し、復調部４１１に入力する。復調部４１１は、図５のバッファ３０５より、信号を送信した端末装置５が使用したＭＣＳを示す情報が入力され、ＩＤＦＴ部４０９より入力された信号をＭＣＳで示される変調方式に基づいて受信シンボルからビットに変換する。復号部４１３は、図５のバッファ３０５より、信号を送信した端末装置５が使用したＭＣＳを示す情報が入力され、復調部４１１からの入力に対しＭＣＳで示される符号化率に基づいた誤り訂正復号が適用され、送信データビット系列を得る。ただし、図５に示すマクロ基地局１において複数の端末装置５からの信号を同時に受信する際には、デマッピング部４０５、等化部４０７、ＩＤＦＴ部４０９、復調部４１１、復号部４１３の処理は、端末装置５毎に並列に処理することができる。
【００３４】
以上、図５に示されるマクロ基地局１を用いることで、該マクロ基地局１は、自局のカバーするエリア内に位置する端末装置５に対して、必要に応じてピコ基地局３に接続するよう指示することができる。
【００３５】
《ピコ基地局３》
図７は、本発明の第１の実施形態に係るピコ基地局３の構成を示す概略ブロック図である。ピコ基地局３は端末確認部５０１、制御信号生成部５０３、バッファ５０５、送信アンテナ５０７、受信アンテナ５０９、および上り回線信号処理部５１１から構成される。ピコ基地局３は、自局がカバーするエリアに重畳するエリアを有するマクロ基地局１が存在し、該マクロ基地局１と有線あるいは無線により接続される。端末確認部５０１は、接続されているマクロ基地局１の受信局決定部３０１より通知される、自局を受信局とする端末装置５の情報を記憶する。該情報は制御情報を生成するタイミングにおいて制御信号生成部５０３に入力される。制御信号生成部５０３は、自局を受信局とする端末装置５に対し送信する制御信号を生成し、送信アンテナ５０７より各端末装置５に送信する。ここで制御情報は割当周波数情報やＭＣＳなどの情報が含まれ、これらの情報は、自局を受信局とする端末装置群に対するスケジューリングにより決定される。また割当周波数情報やＭＣＳなどの情報はバッファ５０５に一時的に記憶され、端末装置５からこれらの情報を基に送信された上り回線信号を受信した際に上り回線信号処理部５１１に入力される。
【００３６】
受信アンテナ５０９は、図３に示す端末装置５やその他同様の複数の端末装置５が送信した上り回線信号を受信する。上り回線信号処理部５１１は、受信アンテナ５０９で受信された信号から自局宛てに送信された信号を送信局である端末装置５毎に抽出し、復調処理を施した後、各々データ系列として出力する。
【００３７】
以上、図７に示されるピコ基地局３を用いることで、該ピコ基地局３は、マクロ基地局１により接続指示の出された端末装置５に対し帯域を割り当て、端末装置５から該帯域を用いて送信された上り回線信号を受信することが可能となる。
【００３８】
本実施形態では、マクロ基地局１あるいはピコ基地局３に対し上り回線信号を送信する端末装置５において、マクロ基地局１に対してはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いて信号を送信する一方、マクロ基地局１よりピコ基地局３に対して信号を送信する指示を受けた際には、ＯＦＤＭ方式を用いて信号を送信する形態を示した。このような動作により、端末装置５は基地局よりアクセス方式の指示を受けることなく、適切にアクセス方式の切り替えを行なうことができるため、スループットを改善することができる。
【００３９】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、端末装置５が、マクロ基地局１からピコ基地局３に接続するように指示された場合に、暗黙的に異なるアクセス方式を用いる形態を示した。第２の実施形態では、複数の通信エリア（セル、セクタ）を管理する基地局に対し、信号を送信する端末装置が、基地局から異なるセルに接続するよう指示を受けた際にアクセス方式を変更する形態を示す。
【００４０】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システム構成の一例を示す図である。本実施形態に係る無線通信システムは、基地局６０１、端末装置６０３を備える移動体通信システムである。基地局６０１は、指向性の異なる２本の受信アンテナを備えており、それぞれ近距離セル６０５と遠距離セル６０７のように基地局６０１からの距離が異なる複数のセルを管理し、該セル毎に、独立した無線リソース管理を行なう（該処理はvertical sectorizationやvertical cell splittingと称されることがある）。ただし、各受信アンテナは更に複数本のアンテナから構成され、アンテナ間の位相差を考慮して受信信号を合成することにより指向性が実現されて良い。
【００４１】
図９は、本発明の第２の実施形態に係る各装置の動作を説明するシーケンスチャートである。通信を開始する際に端末装置６０３は、基地局６０１に対し接続要求を行なう（ステップＵ１）。該要求を受けた基地局６０１は応答し、自装置のカバーする最大のセルすなわち遠距離セル６０７で上り回線伝送を指示する場合は、端末装置６０３に対し、自装置に信号を送信する際のパラメータを含む制御信号を送信する（ステップＵ２）。制御信号を受けた端末装置６０３は、該制御信号に基づいてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し（ステップＵ３）、該信号を基地局６０１へ送信する（ステップＵ４）。
【００４２】
ここで、基地局６０１において任意の条件を満たす場合（例えば基地局601に接続する端末装置603の位置が近距離セル605内となった場合等）に、基地局６０１は端末装置６０３に対して近距離セル６０５で接続するように指示することができる（ステップＵ５）。接続指示（ステップＵ５）を受けた端末装置６０３は、基地局６０１へ送信する場合のアクセス方式として、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭではなくＯＦＤＭを用いるように設定する（ステップＵ６）。基地局６０１は、自装置に信号を送信する際のパラメータを含む制御信号を送信する（ステップＵ７）。基地局６０１から制御信号を受けた端末装置６０３は、該制御信号に基づいてＯＦＤＭ信号を生成し（ステップＵ８）、該信号を基地局６０１へ送信する（ステップＵ９）。
【００４３】
ただし、図９のシーケンスチャートでは、端末装置６０３から接続要求（ステップＵ１）を受けた基地局６０１が遠距離セル６０７を用いて端末装置６０３から信号を受信する場合（ステップＶ１）について記載しているが、接続要求（ステップＵ１）を受けた基地局６０１が近距離セル６０５での接続指示（ステップＵ５）を送信し、初めから近距離セル６０５を用いて端末装置６０３から信号を受信する場合（ステップＶ２）も本発明に含む。
【００４４】
また、図９では近距離セルでの接続指示（ステップＵ５）と制御信号の送信（ステップＵ７）は時間差があるものとして説明しているが、基地局６０１から端末装置６０３へ同時に送信されても良い。この場合ＯＦＤＭへの切り替え（ステップＵ６）はステップＵ５およびＵ７の後に行なわれる。
【００４５】
以上の様に、基地局６０１が近距離セル６０５と遠距離セル６０７を管理する場合、近距離セル６０５に属する端末装置６０３は遠距離セル６０７に属する場合に比べ、基地局６０１から近い距離に位置するため、上り回線伝送における送信電力を抑えることができる。よって、背景として記載したスモールセルに属する端末装置６０３と同様にＯＦＤＭ方式の様なアクセス方式を適用することができる。
【００４６】
本実施形態に係る基地局６０１は端末装置６０３に対し、近距離セル６０５に属するか、遠距離セル６０７に属するかを識別可能なセル識別子を通知し、端末装置６０３は該識別子に応じて使用するアクセス方式を変更する。以下では、端末装置６０３は近距離セル６０５に属する場合にＯＦＤＭ方式を用いて、遠距離セル６０７に属する場合はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いて上り回線伝送を行なうものとして、各装置のブロック構成を示す。
【００４７】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る端末装置６０３の概略ブロック図である。端末装置６０３は受信アンテナ７０１、セル識別部７０３、制御信号識別部７０５、上り回線信号生成部７０７および送信アンテナ７０９からなる。受信アンテナ７０１は、後述する基地局６０１から送信される下り回線信号を受信する。セル識別部７０３は、受信アンテナ７０１で受信された信号から自装置が属するセルが近距離セル６０５であるか遠距離セル６０７であるかを識別可能なセル識別子を抽出し、該情報を上り回線信号生成部７０７に入力する。制御信号識別部７０５は、受信アンテナ７０１で受信された信号のうち、上り回線伝送の際に使用するＭＣＳや割当周波数情報を自装置に対して指定する制御信号を抽出し、上り回線信号生成部７０７に入力する。ただし、該制御情報について近距離セル６０５と遠距離セル６０７で異なるリソースや異なる拡散符号等が用いられている場合、セル識別部７０３において抽出されたセル識別子が入力され、該識別子に基づいて制御情報の抽出が行なわれても良い。
【００４８】
上り回線信号生成部７０７は、送信データ系列を処理して上り回線信号を生成し、送信アンテナ７０９より送信する。このとき処理に使用されるＭＣＳ（Modulation and Coding Schemes）や割当周波数の情報は制御情報として制御信号識別部７０５から入力され、セル識別子がセル識別部７０３より入力される。
【００４９】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る上り回線信号生成部７０７の内部構成を示す概略ブロック図である。上り回線信号生成部７０７は、図４の上り回線信号生成部１０７と同様のブロック構成であるが、アクセス方式切替部２０５がアクセス方式切替部８０１である点が異なり、アクセス方式切替部８０１に入力される情報が受信局情報ではなくセル識別部７０３から入力されるセル識別子である点が異なる。その他の同一符号を付しているブロックについてはアクセス方式切替部２０５と同一の機能を有するためここでは説明を省略する。
【００５０】
アクセス方式切替部８０１は、ＤＦＴ部２１３を備え、図１０のセル識別部７０３より入力されるセル識別子の内容により処理を変更する。具体的には、セル識別子により端末装置６０３の属するセルが遠距離セル６０７であることが示されている場合、アクセス方式切替部８０１は、変調部２０３より入力された変調信号をＤＦＴ部２１３に入力し、ＤＦＴ部２１３においてＤＦＴを施すことで時間領域信号から周波数領域信号に変換した後、マッピング部２０７に入力する。一方、セル識別子により端末装置６０３の属するセルが近距離セル６０５であることが示されている場合、アクセス方式切替部８０１は、変調部２０３より入力された変調信号に処理を施さずにマッピング部２０７に入力する。
【００５１】
以上、図１０および図１１に記載の端末装置６０３を用いることにより、該端末装置６０３は、自装置の属するセルが近距離セル６０５であるか遠距離セル６０７であるかを識別し、遠距離セル６０７である場合には、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いたデータ送信を行ない、近距離セル６０５である場合には、ＯＦＤＭ方式を用いたデータ送信を行なうことができる。
【００５２】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る基地局６０１の概略ブロック図である。基地局６０１は、セル割当部９０１、制御信号生成部９０３、バッファ９０５、セル識別信号生成部９０７、送信アンテナ９０９、受信アンテナ９１１−１〜２、遠距離セル信号処理部９１３および近距離セル信号処理部９１５から構成される。セル割当部９０１は、自局に接続している１または複数の端末装置６０３を、遠距離セル６０７あるいは近距離セル６０５に割り当てる。割り当て法としては端末の位置情報を基に決定されることが望ましく、端末から送信される接続要求信号の受信電力や、ＧＰＳによる位置特定などの方法を用いることができる。セル割当部９０１は、各端末装置６０３のセル情報（近距離セル605か遠距離セル607かを示す情報）をバッファ９０５に入力し、セル識別信号生成部９０７に入力する。
【００５３】
制御信号生成部９０３は、自局を受信局とする端末装置６０３に対して送信する制御信号を生成し、送信アンテナ９０９に出力する。ここで制御信号は、割当周波数情報やＭＣＳが含まれ、これらの情報は、自局を受信局とする端末装置群に対するスケジューリングにより決定する。また割当帯域情報やＭＣＳの情報はバッファ９０５に入力される。バッファ９０５はセル割当部９０１より入力されるセル情報および制御信号生成部９０３から入力される制御情報を一時的に記憶しておく。バッファ９０５はこれらの情報を基に送信された上り回線信号を受信した際に、セル情報が遠距離セル６０７である端末装置６０３の制御信号は遠距離セル信号処理部９１３に入力し、セル情報が近距離セル６０５である端末装置６０３の制御信号は近距離セル信号処理部９１５に入力する。セル識別信号生成部９０７は、セル割当部９０１より入力された各端末装置６０３のセル情報を各々の端末装置６０３に通知するためのセル識別信号を生成する。制御信号生成部９０３で生成された制御信号およびセル識別信号生成部９０７で生成されたセル識別信号は、それぞれ送信アンテナ９０９を介して各端末装置６０３に送信される。
【００５４】
受信アンテナ９１１−１〜２は、図１０に示す端末装置６０３やその他同様の複数の端末装置６０３が送信した上り回線信号を受信する。ただし各受信アンテナは指向性を持っており、遠距離セル６０７に属する端末装置６０３から受信した上り回線信号は受信アンテナ９１１−１で受信し、遠距離セル信号処理部９１３に入力される。また、近距離セル６０５に属する端末装置６０３から受信した上り回線信号は受信アンテナ９１１−２で受信し、近距離セル信号処理部９１５に入力される。遠距離セル信号処理部９１３は、受信アンテナ９１１−１で受信された信号から自局宛てに送信された信号を送信局である端末装置６０３毎に抽出し、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号の受信処理を施した後、各々データ系列として出力する。近距離セル信号処理部９１５は、受信アンテナ９１１−２で受信された信号から自局宛てに送信された信号を送信局である端末装置６０３毎に抽出し、ＯＦＤＭ信号の受信処理を施した後、各々データ系列として出力する。
【００５５】
本実施形態では、遠距離セル６０７と近距離セル６０５の複数のセルを管理する基地局６０１に対し上り回線信号を送信する端末装置６０３において、端末装置６０３が遠距離セル６０７に属する場合はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いて信号を送信し、近距離セル６０５に属する場合はＯＦＤＭ方式を用いて信号を送信する形態を示した。本実施形態により、端末装置６０３は基地局６０１からアクセス方式を指定されることなく、基地局６０１までの距離に対し適切な伝送方式を用いることができるため、スループットを改善することができる。
【００５６】
（１）また、本実施形態は、以下のような態様を採ることも可能である。すなわち、本実施形態の端末装置は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【００５７】
このように、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうので、制御情報量を増やすことなく、第２のアクセス方式でマクロ基地局からピコ基地局へ切り替えて通信を行なうことが可能となる。この結果、スループットを改善させることが可能となる。
【００５８】
（２）また、本実施形態の端末装置は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置であって、前記マクロ基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行ない、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局に切り替えて通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【００５９】
このように、前記マクロ基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行ない、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局に切り替えて通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記ピコ基地局と通信を行なうので、黙示的に、通信を行なう基地局を切り替えると共にアクセス方式を切り換えることが可能となる。この結果、制御情報量が増加しないため、スループットを改善させることが可能となる。
【００６０】
（３）また、本実施形態の端末装置は、第１のセルを形成すると共に前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成する基地局と通信を行なう端末装置であって、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【００６１】
このように、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうので、制御情報量を増やすことなく、第２のセルにおいて、第２のアクセス方式で基地局と通信を行なうことが可能となる。この結果、スループットを改善させることが可能となる。
【００６２】
（４）また、本実施形態の端末装置は、前記第１のアクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２のアクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする。
【００６３】
このように、前記第１のアクセス方式はシングルキャリア方式であるため、ＰＡＰＲ特性が良好な通信を行なうことが可能となり、また、前記第２のアクセス方式はマルチキャリア方式であるため、高い伝送レートの通信を行なうことが可能となる。
【００６４】
（５）また、本実施形態の端末装置は、前記第１のアクセス方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であり、前記第２のアクセス方式はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）であることを特徴とする。
【００６５】
このように、前記第１のアクセス方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭであるため、ＰＡＰＲ特性が良好な通信を行なうことが可能となり、また、前記第２のアクセス方式はＯＦＤＭであるため、高い伝送レートの通信を行なうことが可能となる。
【００６６】
（６）また、本実施形態の通信方法は、第１のセルを形成するマクロ基地局または前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成するピコ基地局と通信を行なう端末装置の通信方法であって、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【００６７】
このように、前記マクロ基地局から、前記ピコ基地局と通信する指示を受けた場合、前記マクロ基地局と通信する場合に用いるアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式を用いて前記ピコ基地局と通信を行なうので、制御情報量を増やすことなく、第２のアクセス方式でマクロ基地局からピコ基地局へ切り替えて通信を行なうことが可能となる。この結果、スループットを改善させることが可能となる。
【００６８】
（７）また、本実施形態の通信方法は、第１のセルを形成すると共に前記第１のセルよりも範囲が狭い第２のセルを形成する基地局と通信を行なう端末装置の通信方法であって、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうことを特徴とする。
【００６９】
このように、前記第１のセルで前記基地局と通信を行なう場合、第１のアクセス方式を用いて通信を行なう一方、前記基地局から、前記第２のセルで通信する指示を受けた場合、使用するアクセス方式を前記第１のアクセス方式とは異なる第２のアクセス方式として前記基地局と通信を行なうので、制御情報量を増やすことなく、第２のセルにおいて、第２のアクセス方式で基地局と通信を行なうことが可能となる。この結果、スループットを改善させることが可能となる。
【００７０】
本発明に関わる端末装置５、６０３、マクロ基地局１およびＬＰＮで動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであっても良い。
【００７１】
また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
【００７２】
また、上述した実施形態における端末装置５、６０３、マクロ基地局１およびＬＰＮの一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現しても良い。端末装置５、６０３、マクロ基地局１およびＬＰＮの各機能ブロックは個別にチップ化しても良いし、一部、または全部を集積してチップ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【００７３】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は、携帯電話装置を移動局装置とする移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００７４】
１  マクロ基地局
３  ピコ基地局
５  端末装置
１０  マクロセル
３０  ピコセル
１０１  受信アンテナ
１０３  受信局識別部
１０５  制御信号識別部
１０７  上り回線信号生成部
１０９  送信アンテナ
２０１  符号化部
２０３  変調部
２０５  アクセス方式切替部
２０７  マッピング部
２０９  ＩＤＦＴ部
２１１  無線送信部
２１３  ＤＦＴ部
３０１  受信局決定部
３０３  制御信号生成部
３０５  バッファ
３０７  指示信号生成部
３０９  送信アンテナ
３１１  受信アンテナ
３１３  上り回線信号処理部
４０１  無線受信部
４０３  ＤＦＴ部
４０５  デマッピング部
４０７  等化部
４０９  ＩＤＦＴ部
４１１  復調部
４１３  復号部
５０１  端末確認部
５０３  制御信号生成部
５０５  バッファ
５０７  送信アンテナ
５０９  受信アンテナ
５１１  上り回線信号処理部
６０１  基地局
６０３  端末装置
６０５  近距離セル
６０７  遠距離セル
７０１  受信アンテナ
７０３  セル識別部
７０５  制御信号識別部
７０７  上り回線信号生成部
７０９  送信アンテナ
８０１  アクセス方式切替部
９０１  セル割当部
９０３  制御信号生成部
９０５  バッファ
９０７  セル識別信号生成部
９０９  送信アンテナ
９１１−１、９１１−２  受信アンテナ
９１３  遠距離セル信号処理部
９１５  近距離セル信号処理部
【図１】
2014054595.tif 000003
【図２】
2014054595.tif 000004
【図３】
2014054595.tif 000005
【図４】
2014054595.tif 000006
【図５】
2014054595.tif 000007
【図６】
2014054595.tif 000008
【図７】
2014054595.tif 000009
【図８】
2014054595.tif 000010
【図９】
2014054595.tif 000011
【図１０】
2014054595.tif 000012
【図１１】
2014054595.tif 000013
【図１２】
2014054595.tif 000014
【国際調査報告】
2014054595.tif 000015
2014054595.tif 000016