(57)【要約】【課題】送受信スロット比の変更時の干渉を防ぐことができ、運用中における送受信スロット比の変更を好適に行うことが可能な無線通信システムおよび送受信割当変更方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる無線通信システム１００の代表的な構成は、無線端末１０４との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットのＵＬとＤＬの割当を動的に変更可能な第１基地局１１０ａと、第１基地局に隣接する隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇとを含む無線通信システムであって、第１基地局が、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、隣接基地局は、ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放することを特徴とする。【選択図】図５
2015039123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットのＵＬとＤＬの割当を動的に変更可能な第１基地局と、該第１基地局に隣接する隣接基地局とを含む無線通信システムであって、
前記第１基地局が、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、前記隣接基地局は、該ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記隣接基地局は、前記解放するタイムスロットに接続されていた無線端末との通信を、ＤＬに変更されないタイムスロットに割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
ＴＤＤ方式によって無線端末との無線通信を行う第１基地局と、該第１基地局に隣接する隣接基地局における通信フレームのタイムスロットの割当を変更する送受信割当変更方法であって、
前記第１基地局が、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、前記隣接基地局は、該ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放することを特徴とする送受信割当変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＤ方式による無線端末との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットのＵＬとＤＬの割当を動的に変更可能な第１基地局と、第１基地局に隣接する隣接基地局とを含む無線通信システム、およびそれらの基地局における通信フレームのタイムスロットの割当を変更する送受信割当変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳ(Personal Handy phone System)に代表される無線通信システムにおいて基地局と無線端末との間で行なわれる無線通信の方式として、一つの周波数帯を時分割して送信受信を行なうＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割多重複信）方式がある。ＴＤＤ方式では、所定の単位時間を１フレームとし、通信フレーム内のタイムスロットを送信スロットと受信スロット（チャネルとも称される）に分割することにより同一周波数帯で通信を行っている。
【０００３】
通信フレーム内の送信スロットと受信スロットの割合（送受信Ｄｕｔｙとも称される。以下、送受信スロット比と称する。）は、その無線通信システムにおいて主体となるサービスの通信量で決定されることが一般的である。音声通信が主体のシステムでは、ダウンリンク（ＤＬ）情報量とアップリンク（ＵＬ）情報量がほぼ等しくなるため、送受信スロット比を同じ割合（例えば４：４）としている。一方、データ通信を主体とするシステムでは、インターネット上からの膨大な情報、例えばストリーミング動画などのデータをダウンロードするなど、ダウンリンクのデータ通信量がはるかに大きいため、送受信スロット比はＤＬの割合を大きくする傾向にある。また、音声通信とデータ通信の双方を扱うＬＴＥ−ＴＤＤシステムなどは、運用する通信キャリアが各々のビジネス性に鑑み、任意に送受信スロット比を設定できるようにしている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０２８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、基地局と、かかる基地局と隣接する他の基地局とは、フレーム同期を行うことにより送受信タイミングの同期を行っている。このため、すべての基地局において送受信スロット比を４：４として通信を行っている際に１つの基地局においてタイムスロットの送受信スロット比を変更すると、他の基地局との送受信タイミングの逆転が起き、干渉が発生する原因となってしまう。このため、従来の基地局では、一旦運用を開始すると運用中に送受信スロット比を変更するのが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、送受信スロット比の変更時の干渉を防ぐことができ、運用中における送受信スロット比の変更を好適に行うことが可能な無線通信システムおよび送受信割当変更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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる無線通信システムの代表的な構成は、無線端末との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットのＵＬとＤＬの割当を動的に変更可能な第１基地局と、第１基地局に隣接する隣接基地局とを含む無線通信システムであって、第１基地局が、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、隣接基地局は、ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放することを特徴とする。
【０００８】
上記隣接基地局は、解放するタイムスロットに接続されていた無線端末との通信を、ＤＬに変更されないタイムスロットに割り当てるとよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる送受信割当変更方法の代表的な構成は、ＴＤＤ方式によって無線端末との無線通信を行う第１基地局と、第１基地局に隣接する隣接基地局における通信フレームのタイムスロットの割当を変更する送受信割当変更方法であって、第１基地局が、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、隣接基地局は、ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、送受信スロット比の変更時の干渉を防ぐことができ、運用中における送受信スロット比の変更を好適に行うことが可能な無線通信システムおよび送受信割当変更方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態にかかる無線通信システムを説明する図である。
【図２】本実施形態の無線通信システムを構成する第１基地局および隣接基地局の機能ブロック図である。
【図３】第１基地局の動作を説明するフローチャートである。
【図４】隣接基地局の動作を説明するフローチャートである。
【図５】通信フレームの送受信スロット比を変更する際のタイムスロットの割当について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１００を説明する図であり、図１（ａ）は無線通信システム１００の全体構成を示す図であり、図１（ｂ）は通信フレームおよびタイムスロットについて説明する図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態の無線通信システム１００は、無線端末１０４（図２参照）との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットの受信スロット（以下、ＵＬと称する）と送信スロット（以下、ＤＬと称する）の割当（送受信スロット比）を動的に変更可能な第１基地局１１０ａと、第１基地局１１０ａに隣接する隣接基地局１１０ｂ・１１０ｃ・１１０ｄ・１１０ｅ・１１０ｆ・１１０ｇとを含んで構成される。第１基地局１１０ａおよび隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇと無線端末１０４との無線通信はＴＤＤ方式によって行われる。
【００１４】
図１（ｂ）の上段は、送受信スロット比を４：４（ＤＬが４スロット、ＵＬが４スロット）としたときの通信フレームを例示している。一方、図１（ｂ）の下段は、送受信スロット比を６：２（ＤＬが６スロット、ＵＬが２スロット）としたときの通信フレームを例示している。
【００１５】
仮に、第１基地局１１０ａおよびそれに隣接する隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇがいずれも図１（ｂ）の上段に示すように送受信スロット比を４：４として無線端末１０４との通信を行っている際に、第１基地局１１０ａが図１（ｂ）の下段に示すように送受信スロット比を６：２に変更したとする。すなわち、ＵＬに使用している４つのタイムスロット（以下、単にスロットと称する）のうち、例えばスロット５とスロット６の割当をＤＬに変更したとする。すると、図１（ｂ）の上段に示すように送受信スロット比が４：４のままの隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇのスロット５および６と、図１（ｂ）の下段に示すように送受信スロット比を６：２に変更した第１基地局１１０ａのスロット５および６とでは、送受信が逆転してしまい、それらの間において干渉が生じてしまう。
【００１６】
そこで本実施形態では、送受信スロット比の変更時における干渉を防ぐために、第１基地局１１０ａが、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇは、ＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放する。図２は、本実施形態の無線通信システム１００を構成する第１基地局１１０ａおよび隣接基地局１１０ｂの機能ブロック図である。図２（ａ）は、第１基地局１１０ａの機能ブロック図であり、図２（ｂ）は、隣接基地局１１０ｂの機能ブロック図である。なお、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇはすべて同様の構成を有するため、図２（ｂ）では隣接基地局１１０ｂを例示している。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、第１基地局１１０ａは、制御部１１２および第１無線通信部１１４を含んで構成される。制御部１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により第１基地局１１０ａ全体を管理および制御する。また本実施形態では制御部１１２は、後述するスロット割当変更部１１２ａとしても機能する。第１無線通信部１１４は、通信アンテナ１１４ａを介して、ＰＨＳ端末等の無線端末１０４、および周囲に存在する隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇ（図２では基地局１１０ｂを例示）との無線通信を行う。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、隣接基地局１１０ｂは、制御部１１６および隣接無線通信部１１８を含んで構成される。制御部１１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により隣接基地局１１０ｂ全体を管理および制御する。また本実施形態では制御部１１６は、後述する通信割当変更部１１６ａとしても機能する。隣接無線通信部１１８は、通信アンテナ１１８ａを介して、ＰＨＳ端末等の無線端末１０４、および第１基地局１１０ａとの無線通信を行う。
【００１９】
図３は、第１基地局１１０ａの動作を説明するフローチャートである。図４は、隣接基地局１１０ｂの動作を説明するフローチャートである。図５は、通信フレームの送受信スロット比を変更する際のタイムスロットの割当について説明する図である。以下、図３、図４および図５を参照し、第１基地局１１０ａおよび隣接基地局１１０ｂの動作について説明しながら、本実施形態の無線通信システム１００および送受信割当変更方法について詳述する。
【００２０】
図３に示すように、第１基地局１１０ａの制御部１１２は、運用開始時は所定の送受信スロット比、例えば図１（ｂ）の上段に示すように通信フレームのうち、送受信スロット比を４：４（送信スロット（ＤＬ）が４スロット、受信スロット（ＵＬ）が４スロット）として無線端末１０４との通信を実行するよう、当該第１基地局１１０ａを運用する（ステップＳ２０２）。かかる運用中、制御部１１２は、当該第１基地局１１０ａのＤＬデータ量が所定値以上であるか否かを監視し（ステップＳ２０４）、ＤＬデータ量が所定値以上となるまでは（ステップＳ２０４のＮＯ）、制御部１１２は、監視を継続しつつ、所定の送受信スロット比において当該第１基地局１１０ａを運用する。
【００２１】
当該第１基地局１１０ａのＤＬデータ量が所定値以上となったら（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、制御部１１２はスロット割当変更部１１２ａとして機能し、ＤＬ比率変更要求を隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇに送信する（ステップＳ２０６）。第１基地局１１０ａが無線端末１０４（以下、無線端末Ａと称する）と無線通信を行っている際、例えば図５（ａ）の上段に示すように、無線端末Ａとの無線通信において、すべてのＤＬすなわちスロット１〜４がデータの送信に割り当てられ、ＵＬ（スロット５〜８）のうち、スロット８がデータの受信に割り当てられていると仮定する。この状態においてＤＬデータ量が所定値以上となったら、スロット割当変更部１１２ａは、図５（ａ）の下段に示すように、例えばＵＬに割り当てられているスロット５および６の割当をＤＬに変更する、すなわち送受信スロット比を６：２（ＤＬが６スロット、ＵＬが２スロット）に変更する旨をＤＬ比率変更要求として隣接基地局１１０ｂに送信する。
【００２２】
図４に示すように、隣接基地局１１０ｂにおいても（隣接基地局１１０ｃ〜１１０ｇにおいても同様）、制御部１１６は、所定の送受信スロット比、例えば図１（ｂ）の上段に示すように通信フレームのうち、送受信スロット比を４：４（ＤＬが４スロット、ＵＬが４スロット）として無線端末１０４との通信を実行するよう、当該隣接基地局１１０ｂを運用している（ステップＳ２５２）。この間、制御部１１６は、第１基地局１１０ａから送信されたＤＬ比率変更要求の受信を監視する（ステップＳ２５４）。そして、第１基地局１１０ａからのＤＬ比率変更要求を受信したら（ステップＳ２５４のＹＥＳ）、隣接基地局１１０ｂの制御部１１６は通信割当変更部１１６ａとして機能し、第１基地局１１０ａにおいてＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットを解放可能か否か判断する（ステップＳ２５６）。
【００２３】
図５（ｂ）の上段は、隣接基地局１１０ｂの通信フレームのタイムスロットの通信状況を例示している。図５（ｂ）の上段に示すように、隣接基地局１１０ｂでは、スロット１をＤＬとし、スロット５をＵＬとして無線端末１０４（以下、無線端末Ｂと称する）との通信を行い、スロット３をＤＬとし、スロット７をＵＬとして無線端末１０４（以下、無線端末Ｃと称する）との通信を行っている。
【００２４】
図５（ｂ）の上段に示す状態において、隣接基地局１１０ｂでは、ＤＬではスロット２および４、ＵＬではスロット６および８は解放された状態である。このため、通信割当変更部１１６ａは、第１基地局１１０ａがＤＬに割当を変更しようとしているスロットと同じタイミングのスロットであるスロット５および６のうち、スロット５に接続されている無線端末Ｂとの通信を、図５（ｂ）の下段に示すように、解放されていて且つ第１基地局１１０ａにおいてＤＬに変更されないスロットであるスロット８に割り当てることで、スロット５を解放可能であると判断する（ステップＳ２５６のＹＥＳ）。
【００２５】
そして、通信割当変更部１１６ａは、第１基地局１１０ａがＤＬに割当を変更しようとしているスロットと同じタイミングのスロットを開放可能である旨を比率変更可能通知として第１基地局１１０ａに送信する（ステップＳ２５８）。解放されていて且つ第１基地局１１０ａにおいてＤＬに変更されないスロットが存在しない場合、すなわち第１基地局１１０ａがＤＬに割当を変更しようとしているスロットと同じタイミングのスロットを解放できない場合（ステップＳ２５６のＮＯ）、通信割当変更部１１６ａは、上述した判断を繰り返す。
【００２６】
一方、図３に示すように、第１基地局１１０ａでは、ＤＬ比率変更要求を隣接基地局１１０ｂに送信した後（ステップＳ２０６）、制御部１１２は、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇから送信される比率変更可能通知の受信を監視する（ステップＳ２０８）。そして、すべての隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇからの比率変更可能通知を受信したら（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、スロット割当変更部１１２ａは、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇが解放可能と判断したスロットを解放するよう、スロット解放指示を隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇに送信する（ステップＳ２１０）。
【００２７】
スロット解放指示を送信したら、第１基地局１１０ａのスロット割当変更部１１２ａは、ＵＬに使用しているスロットの割当をＤＬに変更する（ステップＳ２１２）。本実施形態では、上述したようにＵＬに使用しているスロット５および６の割当がＤＬに変更される。なお、すべての隣接基地局からの１１０ｂ〜１１０ｇからの比率変更可能通知を受信し終わるまでは（ステップＳ２０８のＮＯ）、第１基地局１１０ａの制御部１１２は比率変更可能通知の受信の監視を繰り返す。
【００２８】
図４に示すように、隣接基地局１１０ｂでは、比率変更可能通知を第１基地局１１０ａに送信した後（ステップＳ２５８）、制御部１１６は、第１基地局１１０ａから送信されるスロット解放指示の受信を監視する（ステップＳ２６０）。スロット解放指示を受信したら（ステップＳ２６０のＹＥＳ）、隣接基地局の１１６ｂは、解放するタイムスロットに接続されていた無線端末１０４との通信の割当を、ＤＬに変更されないタイムスロットに変更する（ステップＳ２６２）。本実施形態では、上述したようにスロット５に接続されている無線端末Ｂとの通信をスロット８に割り当て、スロット５を解放する。このとき、通信割当変更部１１６ａは、スロット５と対になる無線端末ＢのＵＬであるスロット１の通信をスロット４に割り当てる。
【００２９】
一方、図３に示すように第１基地局１１０ａでは、スロット割当を変更した後に（ステップＳ２１２）、制御部１１２は、当該第１基地局１１０ａのＤＬデータ量が所定値未満であるか否かを監視する（ステップＳ２１４）。なお、ＤＬデータ量が所定値未満となるまでは（ステップＳ２１４のＮＯ）、制御部１１２は監視を継続する。
【００３０】
第１基地局１１０ａのＤＬデータ量が所定値未満となったら（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、かかる第１基地局１１０ａは、送受信スロット比を、例えば６：２（ＤＬが６スロット、ＵＬが２スロット）から４：４（ＤＬが４スロット、ＵＬが４スロット）に戻す旨をＤＬ比率復帰指示として隣接基地局１１０ｂに通知する（ステップＳ２１６）。そして、スロット割当変更部１１２ａは、当該第１基地局１１０ａの送受信スロット比（ＤＬ比率）を、６：２から、所定値である４：４に復帰させる（ステップＳ２１８）。その後、第１基地局１１０ａは、上記説明したステップＳ２０４〜ステップＳ２１８の動作を繰り返す。
【００３１】
図４に示すように、隣接基地局１１０ｂでは、通信割当を変更した後に（ステップＳ２６２）、制御部１１６は、第１基地局１１０ａからのＤＬ比率復帰指示の受信を監視する（ステップＳ２６４）。ＤＬ比率復帰指示を受信したら（ステップＳ２６４のＹＥＳ）、隣接基地局１１０ｂの制御部１１６ａは、ステップＳ２６２において通信割当を変更することにより解放したスロット（解放スロット）に無線端末１０４を接続可能となったと判断する（ステップＳ２６６）。その後、隣接基地局１１０ｂは、上記説明したステップＳ２５２〜ステップＳ２６６の動作を繰り返す。
【００３２】
上記説明したように、本実施形態にかかる無線通信システム１００および送受信割当変更方法によれば、第１基地局１１０ａが、ＵＬに使用しているタイムスロットの割当をＤＬに変更するとき、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇにおいて、第１基地局１１０ａでＤＬに割当を変更されるタイムスロットと同じタイミングのタイムスロットが解放される。これにより、第１基地局１１０ａおよび隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇ間における送受信タイミングの逆転を防ぐことができる。したがって、運用を開始している最中でも、第１基地局１１０ａおよび隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇ間の干渉を生じさせることなく送受信スロット比の変更を行うことが可能となり、周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。また基地局１台あたりの端末データ収容数を増大させることができるため、運用コストを低下させることも可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、隣接基地局１１０ｂにおいて、第１基地局１１０ａがＤＬに割当を変更するタイムスロットと同じタイミングのスロットであるスロット５での無線端末Ｂとの通信をスロット８に割り当てる構成、すなわち通信をフレーム後方の空きスロットに集約する構成を例示したが、これに限定するものではない。通信の割当の変更は、必ずしも後方のスロットに集約させる必要はなく、解放されていて且つ第１基地局１１０ａにおいてＤＬに変更されないスロットであればいずれのスロットであってもよい。
【００３４】
また本実施形態では、隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇは、第１基地局１１０ａがＤＬに割当を変更するタイムスロットと同じタイミングのスロットであるスロット５での無線端末Ｂとの通信をスロット８に割り当て、更にそのスロット５と対になる無線端末ＢのＵＬであるスロット１の通信をスロット４に割り当てる構成を例示したが、これにおいても限定されず、対になるＵＬの通信を他のスロットに割当を変更しない構成とすることも可能である。更に本実施形態では、第１基地局１１０ａはステップＳ２０８においてすべての隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇからの比率変更可能通知を受信したらスロット解放指示を送信する構成としたが、すべての隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇのうち、所定数の隣接基地局１１０ｂ〜１１０ｇからの比率変更可能通知を受信したらスロット解放指示を送信する構成としてもよい。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ＴＤＤ方式による無線端末との無線通信に用いる通信フレームのタイムスロットのＵＬとＤＬの割当を動的に変更可能な第１基地局と、第１基地局に隣接する隣接基地局とを含む無線通信システム、およびそれらの基地局における通信フレームのタイムスロットの割当を変更する送受信割当変更方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００…無線通信システム、１０４…無線端末、１１０ａ…第１基地局、１１０ｂ…隣接基地局、１１０ｃ…隣接基地局、１１０ｄ…隣接基地局、１１０ｅ…隣接基地局、１１０ｆ…隣接基地局、１１０ｇ…隣接基地局、１１２…制御部、１１２ａ…スロット割当変更部、１１４…第１無線通信部、１１４ａ…通信アンテナ、１１６…制御部、１１６ａ…通信割当変更部、１１８…隣接無線通信部、１１８ａ…通信アンテナ
【図１】
2015039123.tif 000003
【図２】
2015039123.tif 000004
【図３】
2015039123.tif 000005
【図４】
2015039123.tif 000006
【図５】
2015039123.tif 000007