(57)【要約】【課題】無線端末側に特別な実装や処理を行うことなく、連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生した場合であっても正常な通信の継続を可能とする基地局を提供する。【解決手段】連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生したかを判定する衝突判定部と、前記衝突判定部にて前記衝突が発生したと判定された場合、前記連続する２スロットの内、後スロットの受信信号の電力レベル及び前スロットの受信信号の遅延時間を算出する算出部と、前記受信信号のヘッダ部に対応し、前記算出部にて算出された前記電力レベルを有する参照信号を作成する信号作成部と、前記算出部にて算出された前記遅延時間を基に衝突部分を求め、当該衝突部分の信号から前記参照信号を差し引くことで前記前スロットの受信信号を抽出する信号抽出部とを基地局に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生したかを判定する衝突判定部と、
前記衝突判定部にて前記衝突が発生したと判定された場合、前記連続する２スロットの内、後スロットの受信信号の電力レベル及び前スロットの受信信号の遅延時間を算出する算出部と、
前記受信信号のヘッダ部に対応し、前記算出部にて算出された前記電力レベルを有する参照信号を作成する信号作成部と、
前記算出部にて算出された前記遅延時間を基に衝突部分を求め、当該衝突部分の信号から前記参照信号を差し引くことで前記前スロットの受信信号を抽出する信号抽出部と、  
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記信号抽出部にて抽出された前記前スロットの受信信号が復調可能か否かを判定する復調判定部と、
前記復調判定部にて復調可能と判定された場合、前記後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示する電力指示部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の基地局。
【請求項３】
前記電力指示部は、前記復調判定部にて前記前スロットの受信信号が復調可能であると判定されるまで、前記後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示することを特徴とする請求項２記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８（ａ）に示すように、無線通信システムにおいて、各無線端末Ｔ１、Ｔ２は、基地局ＣＳの通信圏（カバレージエリアＣＡ）内の様々な位置に存在しているため、各無線端末Ｔ１、Ｔ２と基地局ＣＳとの間の距離は無線端末毎に異なり、基地局ＣＳが各無線端末Ｔ１、Ｔ２から送信されたバースト信号を受信するタイミングもそれぞれ異なる。従って、無線端末毎に異なるタイムスロットが割り当てられているにも関わらず、基地局と各無線端末Ｔ１、Ｔ２との間の距離の違いによって発生する伝搬遅延により、基地局ＣＳの遠方位置に存在する無線端末Ｔ２から送信されるバースト信号と、近傍位置に存在する無線端末Ｔ１から送信されるバースト信号とを基地局ＣＳで同時に受信するという衝突現象が生じてしまう。
【０００３】
従来の無線通信システムでは、基地局ＣＳのカバレージエリアＣＡ内において最遠方に位置する無線端末から送信されるバースト信号の伝搬遅延時間を考慮して、スロットフォーマットにガードタイムＴｇを設けることでスロット間における衝突現象の発生を回避することが一般的である（図８（ｂ）参照）。つまり、ガードタイムＴｇとは、基地局ＣＳのカバレージエリアＣＡ内において許容される最大伝搬遅延時間に相当し、無線端末が基地局ＣＳのカバレージエリアＣＡ内のどの位置に存在しようとも、無線端末から送信されるバースト信号が１スロット内で基地局ＣＳにて受信されるように想定されている（図８（ｃ）参照）。
【０００４】
なお、図８（ｂ）、（ｃ）は、多元接続方式として時分割多重接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）を、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を採用したＰＨＳ(Personal Handyphone System)を想定して図示したものである。
【０００５】
しかしながら、実際の無線通信システムでは、建物の配置等の通信環境によって、無線端末から基地局へ送信されるバースト信号の伝搬遅延時間が、その基地局のカバレージエリア内において許容される最大伝搬遅延時間（つまりガードタイム）を越える場合もあり得る。この場合、図９に示すように、連続する２スロットの内、前スロットの受信バースト信号（遠方位置の無線端末Ｔ２から受信した低電力レベルのバースト信号）のテイル部と、後スロットの受信バースト信号（近傍位置の無線端末Ｔ１から受信した高電力レベルのバースト信号）のヘッダ部との衝突（同時受信）が発生することになる。
【０００６】
例えば、下記特許文献１には、上記のような衝突現象の発生を回避するために、無線基地局から取得した無線基地局の位置情報と、ＧＰＳ機能を用いて取得した自局の位置情報とを基に無線基地局と自局との間の距離を算出し、その距離の算出結果から推定されるタイムアライメント量に基づいて送信信号の送信タイミングを調整する機能を移動無線局（無線端末）側に設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１のように、移動無線局（無線端末）側でＧＰＳ機能を用いて送信タイミングを計算することは、ＧＰＳ機能の実装による製造コストの増加や計算処理による消費電力の増加を招き、移動無線局に大きな負担をかけることになる。
【０００９】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、無線端末側に特別な実装や処理を行うことなく、連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生した場合であっても正常な通信の継続を可能とする基地局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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る基地局は、連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生したかを判定する衝突判定部と、前記衝突判定部にて前記衝突が発生したと判定された場合、前記連続する２スロットの内、後スロットの受信信号の電力レベル及び前スロットの受信信号の遅延時間を算出する算出部と、前記受信信号のヘッダ部に対応し、前記算出部にて算出された前記電力レベルを有する参照信号を作成する信号作成部と、前記算出部にて算出された前記遅延時間を基に衝突部分を求め、当該衝突部分の信号から前記参照信号を差し引くことで前記前スロットの受信信号を抽出する信号抽出部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る基地局は、前記信号抽出部にて抽出された前記前スロットの受信信号が復調可能か否かを判定する復調判定部と、前記復調判定部にて復調可能と判定された場合、前記後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示する電力指示部とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る基地局において、前記電力指示部は、前記復調判定部にて前記前スロットの受信信号が復調可能であると判定されるまで、前記後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基地局側の信号処理によって衝突が発生した場合の遅延信号（前スロットの受信信号）を抽出することができるため、無線端末側に特別な実装や処理を行うことなく、連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生した場合であっても正常な通信の継続を可能とする基地局を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る基地局１のブロック構成図である。
【図２】通信制御部１４が実行する衝突対応処理を示すメインフローチャートである。
【図３】衝突判定処理を示すサブフローチャートである。
【図４】電力レベル／遅延時間算出処理を示すサブフローチャートである。
【図５】参照信号作成処理を示すサブフローチャートである。
【図６】遅延信号抽出処理及び端末電力制御処理を示すサブフローチャートである。
【図７】端末電力制御処理の必要性に関する説明図である。
【図８】衝突を回避するためのガードタイムに関する説明図である。
【図９】ガードタイムを越えて衝突が発生した場合に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明に係る基地局として、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用したＰＨＳの基地局を例示して説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本実施形態における基地局１のブロック構成図である。この図１（ａ）に示すように、本実施形態における基地局１は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を用いて、自局のカバレージエリア内に存在する無線端末（図示省略）と無線通信を行うものであり、アンテナ１１、無線通信部１２、データバッファ１３及び通信制御部１４を備えている。
【００１６】
図１（ｂ）は、ＰＨＳにおけるスロットフォーマットの一例である。この図１（ｂ）に示すように、１スロット当り２４０ビットのパケット通信を想定すると、その内、先頭の
２８ビットはヘッダ情報の記述領域（ヘッダ部）であり、次の１８０ビットはデータ（ペイロード）の記述領域であり、次の１６ビットはＣＲＣ(巡回冗長符号：Cyclic Redundancy Code)の記述領域である。また、最後の１６ビットは、ガードタイムＴｇに相当する時間幅を有する空白のビット領域である。
【００１７】
さらに、ヘッダ部の内、先頭の４ビットはＲ（Ramp time）の記述領域であり、次の２ビットはＳＳ（Start Symbol）の記述領域であり、次の６ビットはＰＲ（Preamble）の記述領域であり、最後の１６ビットはＵＷ（Unique Word）の記述領域である。これらヘッダ部を構成するＲ、ＳＳ、ＰＲ、ＵＷは、既知の固定データであり、これらをデジタル変調して得られる信号波形は容易に推定可能である。
【００１８】
基地局１において、アンテナ１１は、受信電波を受信信号として無線通信部１２に出力する。また、このアンテナ１１は、無線通信部１２から入力される送信信号を送信電波として送信する。
【００１９】
無線通信部１２は、アンテナ１１から入力される受信信号をベースバンド周波数へダウンコンバートすることにより、通信制御部１４にて処理可能な受信ベースバンド信号を生成し、当該受信ベースバンド信号を通信制御部１４に出力する。また、この無線通信部１２は、通信制御部１４から入力される送信ベースバンド信号を無線周波数へアップコンバートすることで送信信号を生成し、当該送信信号をアンテナ１１に出力する。
【００２０】
データバッファ１３は、ネットワークＮと通信可能に接続されており、ネットワークＮから送信されるパケットデータを、ユーザ毎に（送信先の無線端末毎に）グループ化してバッファリングする記憶装置である。なお、ネットワークＮは、無線通信事業者が独自に構築したネットワークであり、基地局１はネットワークＮを介して他の基地局や公衆回線網等と通信可能に接続されている。
【００２１】
通信制御部１４は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式に従って無線通信部１２を制御することで、無線端末との無線通信を実現するものであり、具体的には、無線端末に対するスロットの割り当て、データバッファ１３に格納されているパケットデータの送信順序の決定（パケットスケジューリング）、送信パケットデータのデジタル変調による送信ベースバンド信号の生成、受信ベースバンド信号のデジタル復調による受信パケットデータの取り出し等を行う。
【００２２】
また、この通信制御部１４は、アップリンク側の連続する２スロット間において受信信号の衝突が発生した場合であっても正常な通信の継続を可能とするための機能として、衝突判定部１４ａ、算出部１４ｂ、信号作成部１４ｃ、信号抽出部１４ｄ、復調判定部１４ｅ及び電力指示部１４ｆを備えている。
【００２３】
衝突判定部１４ａは、アップリンク側の連続する２スロット間において受信信号の衝突が発生したかを判定する。詳細は後述するが、この衝突判定部１４ａは、連続する２スロットの内、前スロットの受信信号のテイル部のＳＮＲ（信号対雑音比：Signal to Noise Ratio）と、後スロットの受信信号のヘッダ部のＳＮＲとの両方が劣化した場合に、連続する２スロット間において受信信号の衝突が発生したと判定する。
【００２４】
算出部１４ｂは、上記衝突判定部１４ａにて衝突が発生したと判定された場合、連続する２スロットの内、後スロットの受信信号（つまり近傍位置の無線端末から受信した高電力レベルのバースト信号）の電力レベルＰref及び前スロットの受信信号（つまり遠方位置の無線端末から受信した低電力レベルのバースト信号）の遅延時間Ｔdを算出する。信号作成部１４ｃは、受信信号のヘッダ部に対応し、上記算出部１４ｂにて算出された電力レベルＰrefを有する参照信号を作成する。上述したように、ヘッダ部を構成するＲ、ＳＳ、ＰＲ、ＵＷは、既知の固定データであるため、これらをデジタル変調して得られる信号波形、つまり参照信号を容易に推定可能（作成可能）である。
【００２５】
信号抽出部１４ｄは、上記算出部１４ｂにて算出された遅延時間Ｔdを基に衝突部分を求め、当該衝突部分の信号から上記参照信号を差し引くことで、前スロットの受信信号を抽出する。復調判定部１４ｅは、上記信号抽出部１４ｄにて抽出された前スロットの受信信号（以下、遅延信号と称す）が復調可能か否かを判定する。
【００２６】
電力指示部１４ｆは、上記復調判定部１４ｅにて遅延信号が復調可能と判定された場合、後スロットを割り当てられた無線端末（つまり基地局１の近傍位置に存在する無線端末）に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示する。なお、この電力指示部１４ｆは、上記復調判定部１４ｅにて遅延信号が復調可能であると判定されるまで、後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示する。
【００２７】
次に、上記のように構成された本実施形態における基地局１の動作について詳細に説明する。図２は、基地局１の通信制御部１４が実行する衝突対応処理を示すメインフローチャートである。この図２に示すように、通信制御部１４が実行する衝突対応処理は、衝突判定処理（ステップＳ１）と、電力レベル／遅延時間算出処理（ステップＳ２）と、参照信号作成処理（ステップＳ３）と、遅延信号抽出処理（ステップＳ４）と、端末電力制御処理（ステップＳ５）とを含んでいる。以下、各ステップＳ１〜Ｓ５の処理について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、ステップＳ１の衝突判定処理を示すサブフローチャートである。この図３に示すように、通信制御部１４の衝突判定部１４ａは、アップリンク側のスロットを監視し、通信品質が悪化したか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、衝突判定部１４ａは、アップリンク時に無線通信部１２から得られる受信ベースバンド信号をデジタル復調して受信パケットデータを取り出し、その受信パケットデータの巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check)を行い、ＣＲＣエラー発生回数が所定値を越えたか否かを判定する。ＣＲＣエラー発生回数が所定値を越えた場合に、通信品質が悪化したと判定することができる。
【００２９】
上記ステップＳ１１において、「Ｎｏ」の場合、衝突判定部１４ａは、上記ステップＳ１１の処理を繰り返すことで、アップリンク側のスロット監視を継続する。一方、上記ステップＳ１１において、「Ｙｅｓ」の場合、衝突判定部１４ａは、アップリンク側の連続する２スロットの内、前スロットの受信信号（以下、前スロット受信信号と称す）のテイル部のＳＮＲと、後スロットの受信信号（以下、後スロット受信信号と称す）のヘッダ部のＳＮＲとの両方が劣化したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、ＳＮＲが所定値以下となった場合に、ＳＮＲが劣化したと判定することができる。なお、各ＳＮＲは、各スロット時に無線通信部１２から得られる受信ベースバンド信号を基に算出することができる。
【００３０】
衝突判定部１４ａは、上記ステップＳ１２において、「Ｎｏ」の場合、つまり連続する２スロット間において受信信号の衝突が発生していないと判定された場合、上記ステップＳ１１に戻る一方、「Ｙｅｓ」の場合、つまり連続する２スロット間において受信信号の衝突が発生したと判定された場合、ステップＳ１の処理を終了する。
【００３１】
上記のステップＳ１において、衝突が発生したと判定された時の前スロット受信信号は、基地局１の遠方位置に存在する無線端末から受信した低電力レベルのバースト信号（テイル部が許容される最大伝搬遅延時間（ガードタイムＴｇ）を越えて受信された信号）であり、後スロット受信信号は、基地局１の近傍位置に存在する無線端末から受信した高電力レベルのバースト信号である（図９参照）。
【００３２】
図４（ａ）は、ステップＳ２の電力レベル／遅延時間算出処理を示すサブフローチャートである。この図４（ａ）に示すように、通信制御部１４の算出部１４ｂは、上記ステップＳ１の衝突判定処理において衝突が発生したと判定された場合、後スロット受信信号の電力レベルＰrefを算出し（ステップＳ２１）、さらに、前スロット受信信号の遅延時間Ｔdを算出してステップＳ２の処理を終了する（ステップＳ２２）。
【００３３】
ここで、後スロット受信信号の電力レベルＰrefは、後スロット時に無線通信部１２から得られる受信ベースバンド信号を基に算出することができる。また、前スロット受信信号の遅延時間Ｔdとは、図９に示したように、前スロットの開始タイミングから前スロット受信信号の受信開始タイミングまでの時間である。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、前スロット時に無線通信部１２から得られる受信ベースバンド信号のＵＷ復調を実施することで、遅延有りの場合のＵＷの時間軸上の位置を把握し、遅延無しの場合のＵＷの時間軸上の位置から遅延有りの場合のＵＷの時間軸上の位置までの間の時間を遅延時間Ｔdとして算出する。
【００３４】
図５は、ステップＳ３の参照信号作成処理を示すサブフローチャートである。この図５に示すように、通信制御部１４の信号作成部１４ｃは、ヘッダ部に対応する参照信号を作成し（ステップＳ３１）、その作成した参照信号の電力レベルを上記ステップＳ２で算出された電力レベルＰrefに設定してステップＳ３の処理を終了する（ステップＳ３２）。なお、上述したように、ヘッダ部を構成するＲ、ＳＳ、ＰＲ、ＵＷは、既知の固定データであり、デジタル変調して得られる信号波形、つまり参照信号を容易に作成可能である。
【００３５】
図６は、ステップＳ４の遅延信号抽出処理と、ステップＳ５の端末電力制御処理とを示すサブフローチャートである。この図６に示すように、通信制御部１４の信号抽出部１４ｄは、上記ステップＳ２で算出された遅延時間Ｔdを時間軸上の基準として用い、連続する２スロット内で発生した衝突部分（図４（ｂ）参照）を求め、当該衝突部分の信号から上記ステップＳ３で作成された参照信号を差し引き（ステップＳ４１）、前スロット受信信号、つまり低電力レベルの遅延信号を抽出する（ステップＳ４２）。なお、これらステップＳ４１及びＳ４２は、遅延信号抽出処理に含まれる。
【００３６】
そして、通信制御部１４の復調判定部１４ｅは、抽出された遅延信号が復調可能か否かを判定し（ステップＳ４３）、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ４及びＳ５の処理を終了する。なお、抽出された遅延信号が復調可能か否かは、ＣＲＣエラーが発生しないか否かによって判定することができる。一方、上記ステップＳ４３において、「Ｎｏ」の場合、つまり抽出された遅延信号が復調不可能である場合、通信制御部１４の電力指示部１４ｆは、後スロットを割り当てられた無線端末（つまり近傍位置に存在し高電力レベルのバースト信号を送信する無線端末）に対して、ヘッダ部の電力レベルを低下するように指示した後、図４のステップＳ２１の処理に戻る（ステップＳ４４）。
【００３７】
つまり、上記ステップＳ４３において、抽出された遅延信号が復調可能と判定されるまで、上記ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４の処理が繰り返され、後スロットを割り当てられた無線端末に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示することになる。なお、これらステップＳ４３及びＳ４４は、端末電力制御処理に含まれる。
【００３８】
原理的には、衝突部分は、遠方位置から到来するバースト信号（低電力レベルの遅延信号）のテイル部と、近傍位置から到来するバースト信号（高電力レベルの近傍信号）のヘッダ部との合成信号になることを利用して、この合成信号からヘッダ部に対応する参照信号を差し引くことで、低電力レベルの遅延信号を抽出することができる。つまり、上記ステップＳ４２の終了時点で、連続する２スロット内で衝突現象が発生した場合であっても、遠方位置から到来するバースト信号と、近傍位置から到来するバースト信号とを分離して抽出できるため、衝突信号を廃棄することなく、正常に通信を継続することが可能となる。
【００３９】
しかしながら、実際のハードウェア上では以下の問題が発生するため、低電力レベルの遅延信号を抽出することは容易ではない。すなわち、上述した衝突部分における合成信号は、低電力レベルの遅延信号の上に急激な高電力レベルの近傍信号が重畳された波形となる（図７（ａ）参照）が、基地局１内部の受信回路上では、高電力レベルの信号がアンプやミキサー等の非線形ブロックに入力されると、その非線形ブロックの飽和によって低電力レベルの信号は利得の抑圧を受けて一層低レベルになる（図７（ｂ）参照）。この信号が非線形ブロック後段のＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）のダイナミックレンジよりも低いレベルまで抑圧されると、遅延信号の抽出は不可能となる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、上記ステップＳ４３及びＳ４４を追加して、抽出された遅延信号が復調可能と判定されるまで、後スロットを割り当てられた無線端末（近傍位置に存在し高電力レベルのバースト信号を送信する無線端末）に対してヘッダ部の電力レベルを低下するように指示することにより、非線形ブロックによる遅延信号（低電力レベルの前スロット受信信号）に対する利得抑圧を低減させた。これにより、低電力レベルの遅延信号の抽出を容易にすることができ、その結果、衝突信号を廃棄することなく、正常な通信継続の可能性を高めることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線端末側に特別な実装や処理を行うことなく、連続する２スロット内において受信信号の衝突が発生した場合であっても正常な通信の継続を可能とする基地局１を提供することが可能である。
【００４２】
なお、上述したように、ステップＳ４３及びＳ４４の処理、すなわち端末電力制御処理は、非線形ブロックによる遅延信号（低電力レベルの前スロット受信信号）に対する利得抑圧を低減させるために必要な処理ではあるが、利得抑圧の程度が小さい場合には必須ではない。つまり、その場合には、ステップＳ４３及びＳ４４の処理（端末電力制御処理）を削除しても良い。
【００４３】
また、上記実施形態では、本発明に係る基地局として、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用したＰＨＳの基地局１を例示して説明したが、例えば、ＯＦＤＭ方式を採用する無線通信システム（ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ、またはＸＧＰ等）の基地局にも本発明を適用することができる。ＯＦＤＭの場合でもヘッダ部をＧＩやＣＰ等の固定データによって構成するので、参照信号を容易に推測可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…基地局、１１…アンテナ、１２…無線通信部、１３…データバッファ、１４…通信制御部、１４ａ…衝突判定部、１４ｂ…算出部、１４ｃ…信号作成部、１４ｄ…信号抽出部、１４ｅ…復調判定部、１４ｆ…電力指示部
【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】
2011091743.tif 000009
【図８】
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【図９】
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