(57)【要約】【課題】近隣の基地局からの干渉の影響を低減できる自律分散無線通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、受信電力レベルが小さい制御チャネルを探索することにより、使用対象の制御チャネルを決定する制御チャネル探索手段９０と、当該決定された使用対象の制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定手段１４０と、当該指定されたチャネルフォーマットを用いて移動局と通信する基地局通信手段１７０，１１０、１２０、５０、４０、２０とを備える。【選択図】図６
2008172443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、基地局及び移動局が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立手段と、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索手段と、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定手段と、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信手段とを備え、
前記移動局は、
前記基地局から送信された前記制御チャネルの信号を検出する制御チャネル検出手段と、
前記基地局において指定された前記チャネルフォーマットを用いて、前記基地局と通信する移動局通信手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記複数のチャネルフォーマットは、
前記制御チャネル及び前記通信チャネルを形成する固定パターンの信号が、互いに直交するように用意される
ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記複数のチャネルフォーマットは、
前記制御チャネル及び前記通信チャネルを形成する複数種類の信号を割り当てるリソース位置が、互いに異なるように用意される
ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数種類の信号は、
ビームフォーミングを行うことなく複数の前記移動局に共通に送信される信号と、ビームフォーミングを行った上で複数の前記移動局にそれぞれ個別に送信される信号とを含む
ことを特徴とする、請求項３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記複数種類の信号は、
ランダムアクセスによって前記移動局から送信される信号と、前記基地局による送信許可を得た前記移動局から送信される信号とを含む
ことを特徴とする、請求項３記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数のチャネルフォーマットは、
前記制御チャネル及び前記通信チャネルの構成が前記スーパーフレームを周期としてフレーム毎に変化し、前記制御チャネルチャネル及び前記通信チャネルの構成の変化パターンが、互いに異なるように用意される
ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記同期確立手段は、
受信信号と、前記複数の制御チャネルそれぞれが有する固有の信号波形からなる複数の信号との相関をそれぞれ計算する相関計算手段と、
前記相関計算手段から出力される複数の相関値を所定の閾値とそれぞれ比較し、前記相関値が前記閾値以上であってかつ最大となる前記制御チャネルを推定する制御チャネル推定手段と、
当該推定された前記制御チャネルを用いて、前記スーパーフレームの開始タイミングを計算するタイミング計算手段と
を備えることを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム
【請求項８】
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、移動局に無線接続された基地局において、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立手段と、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索手段と、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定手段と、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信手段と
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項９】
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、基地局及び移動局が無線接続された無線通信システムの無線通信方法において、
前記基地局は、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立ステップと、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索ステップと、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定ステップと、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信ステップとを備え、
前記移動局は、
前記基地局から送信された前記制御チャネルの信号を検出する制御チャネル検出ステップと、
前記基地局において指定された前記チャネルフォーマットを用いて、前記基地局と通信する移動局通信ステップと
を備えることを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自律分散無線通信システムに関し、特にチャネルフォーマットの決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在検討が行われている次世代ＰＨＳシステムは、綿密な計算により基地局の配置を行うようなことを実施しない自律分散無線通信システムになると考えられている。通信リソースを周辺基地局と取り合って利用する自律分散無線通信システムでは、すべての通信リソース（スロット）において、同一のフォーマットを使用しても、本来のコンセプトから考えれば問題ないように思われる。実際、現行PHSでは、すべての通信スロットのフォーマットは基本的に同じである。
【０００３】
すなわち、ＰＨＳのように従来の自律分散無線通信システムは、全基地局が共通したスロットフォーマットを用いる（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】第二世代コードレス電話システム標準規格  RCR STD-28、社団法人電波産業会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、自律分散無線通信システムにおいても、より高い周波数利用効率を実現するために、ビームフォーミングや、ＭＩＭＯ技術などを用いて、近隣の基地局においても同一の通信リソースを再利用する傾向がある。このような状況では、近隣の基地局からの干渉はもはや無視できなくなり、すべての基地局が同一のフォーマットを使用すると干渉の問題がより顕著になる。
【０００５】
このように従来の自律分散無線通信システムにおいては、すべての基地局が同じスロットフォーマットを使用するために他セルからの干渉の影響が大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、自律分散無線通信システムの特徴を利用して、基地局が周辺の基地局とは異なるフォーマットを使用し、近隣の基地局からの干渉の影響を低減できる自律分散無線通信システムを提供することを目的としている。
【０００７】
より具体的には、この発明は、基地局が使用する制御チャネルによって、制御チャネルおよび通信チャネルのフォーマットを変更することで、他セルからの干渉の影響を低減することが可能な自律分散無線通信システム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】
本発明の一態様による無線通信システムは、
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、基地局及び移動局が無線接続された無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立手段と、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索手段と、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定手段と、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信手段とを備え、
前記移動局は、
前記基地局から送信された前記制御チャネルの信号を検出する制御チャネル検出手段と、
前記基地局において指定された前記チャネルフォーマットを用いて、前記基地局と通信する移動局通信手段と
を備える。
【０００９】
また本発明の一態様による基地局は、
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、移動局に無線接続された基地局において、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立手段と、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索手段と、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定手段と、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信手段と
を備える。
【００１０】
また本発明の一態様による無線通信方法は、
複数の制御チャネル及び複数の通信チャネルを含むフレームを伝送単位として使用し、基地局及び移動局が無線接続された無線通信システムの無線通信方法において、
前記基地局は、
複数の前記フレームによって形成されるスーパーフレームの開始タイミングを検出し、他の基地局との間で前記スーパーフレームの同期を確立する同期確立ステップと、
前記複数の制御チャネルの受信電力レベルを測定し、前記受信電力レベルが小さい前記制御チャネルを探索することにより、使用対象の前記制御チャネルを決定する制御チャネル探索ステップと、
当該決定された前記使用対象の前記制御チャネルに応じて、複数のチャネルフォーマットの中から、所望のチャネルフォーマットを指定するフォーマット指定ステップと、
当該指定された前記チャネルフォーマットを用いて前記移動局と通信する基地局通信ステップとを備え、
前記移動局は、
前記基地局から送信された前記制御チャネルの信号を検出する制御チャネル検出ステップと、
前記基地局において指定された前記チャネルフォーマットを用いて、前記基地局と通信する移動局通信ステップと
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無線通信システム及び基地局並びに無線通信方法によれば、近隣の基地局からの干渉の影響を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態による自律分散無線通信システム１０の構成例を示す図であり、この自律分散無線通信システム１０は、複数の基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥと移動局ＭＳとから構成される。
【００１４】
図２は、本実施の形態による自律分散無線通信システム１０のフレーム構成例を示す図である。１フレームは、複数の制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨとから構成され、時分割復信方式（ＴＤＤ方式）により、ダウンリンクチャネル（ダウンリンク制御チャネル、ダウンリンク通信チャネル）とアップリンクチャネル（アップリンク制御チャネル、アップリンク通信チャネル）とが時間分割される。制御チャネルＣＣＨおよび通信チャネルＴＣＨは、ダウンリンクとアップリンクで対になっており、基地局ＢＳが制御チャネルＣＣＨあるいは通信チャネルＴＣＨを使用する場合には、ダウンリンクとアップリンクの対で確保して使用する。
【００１５】
例えば、ダウンリンク制御チャネルＣＣＨ（ｋ１）とアップリンク制御チャネルＣＣＨ（ｋ１）が対になっており、ダウンリンク通信チャネルＴＣＨ（１）とアップリンク通信チャネルＴＣＨ（１）が対になっている。この図の例では、１フレームの中に制御チャネルＣＣＨが４チャネル、通信チャネルＴＣＨが１６チャネル存在する。
【００１６】
さらに、図２に示すように複数のフレームが、スーパーフレームを構成する。自律分散無線通信システム１０の通信チャネルＴＣＨの数はフレーム周期で定義され、制御チャネルＣＣＨの数はスーパーフレーム周期で定義する。図２のように、１フレームが８スロット（４ダウンリンクスロット、４アップリンクスロット）で構成され、Ｋフレーム（Ｋは１以上の整数）が１スーパーフレームを構成する場合には、制御チャネルの数は４×Ｋとなる。つまり、スーパーフレーム内のｋ（ｋは１以上Ｋ以下の整数）番目のフレームの制御チャネルは、ＣＣＨ（ｋ１）、ＣＣＨ（ｋ２）、ＣＣＨ（ｋ３）、ＣＣＨ（ｋ４）となる。ただし、ｋ１＝（ｋ−１）×４＋１、ｋ２＝（ｋ−１）×４＋２、ｋ３＝（ｋ−１）×４＋３、ｋ４＝ｋ×４である。
【００１７】
本実施の形態においては、これらのチャネル数には特に意味はなく、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネル数が同数であれば図２とは別のフレーム構成であっても問題なく、復信方式としてＴＤＤ方式ではなく、図３に示すようなＦＤＤ方式であっても同様の議論が成立する。また、制御チャネルＣＣＨや通信チャネルＴＣＨには、複数のデータシンボルが含まれてさえすれば、その形態は特に構わない。また、制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨのサイズ、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルの無線アクセス方式についても同一である必要はないが、議論を明確にするため、制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨのサイズはすべて同一で、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルの無線アクセス方式は共にＯＦＤＭ方式であるとして以下説明する。
【００１８】
図４は、本実施の形態によるチャネル構成（すなわちスロット構成）を示す図である。同図に示すように、チャネル（制御チャネルＣＣＨ、通信チャネルＴＣＨ）は、複数の直交するサブキャリアでデータシンボルを伝送する複数のＯＦＤＭシンボルにより構成される。同図の例では、１チャネルは、１２サブキャリアと６ＯＦＤＭシンボルから成り、９６データシンボルから構成される。
【００１９】
本実施の形態による自律分散無線通信システム１０での制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨの違いを説明する。制御チャネルＣＣＨは、各基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥが一定の制御チャネルＣＣＨを定常的に継続して利用し、報知情報やページング情報の伝送や、移動局ＭＳに通信チャネルＴＣＨを割り当てるための接続手続きのための情報のやり取りなどに利用される。一方、通信チャネルＴＣＨは、各基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥが、移動局ＭＳとの通信のためのリソースが必要な場合に、通信チャネルＴＣＨの干渉レベルをセンシングして、使用しても問題ないと判断した通信チャネルＴＣＨを利用するものである。つまり、通信チャネルＴＣＨは、基地局ＢＳが、一時的に確保し、使用が終了すれば開放するチャネルである。これらは、ＰＨＳにおける制御スロットと通信スロットの役割と基本的に同じである。
【００２０】
図５は、本実施の形態による、基地局ＢＳの使用する制御チャネルＣＣＨの決定方法を説明する図である。さらに、図６は、本実施の形態による基地局ＢＳＡの構成例を示す図である。図５の例では、スーパーフレーム内に、制御チャネルＣＣＨが８チャネル（ＣＣＨ１、ＣＣＨ２、．．．、ＣＣＨ８）存在し、各基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥは、スーパーフレーム内の１つの制御チャネルＣＣＨのみを使用する。各基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥは、前もって定義された複数の制御チャネルＣＣＨを１セットとして使用することも可能であるが、同様の議論が成立するので、本実施の形態では、各基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥは１つの制御チャネルＣＣＨのみを使用するものとして説明する。
【００２１】
基地局ＢＳＢ、基地局ＢＳＣ，基地局ＢＳＤ，基地局ＢＳＥが、それぞれＣＣＨ１，ＣＣＨ２，ＣＣＨ５，ＣＣＨ７を使用して動作している状況で、基地局ＢＳＡが稼動を開始し（電源が投入され）制御チャネルＣＣＨを使用し始めるまでの動作を、図５−図６を用いて以下に説明する。
【００２２】
まず第1に、基地局ＢＳＡは、どの制御チャネルＣＣＨが使用可能（空きチャネル）であるかを正確に判断するためには、スーパーフレームに対して同期を確立する必要がある。基地局ＢＳＡは、同期確立手段としてのタイミング検出部８０によりスーパーフレームに対して基地局ＢＳＡを周辺の基地局ＢＳＢ〜ＢＳＥと同期させる。タイミング検出部８０の構成とその動作については後述する。
【００２３】
スーパーフレーム同期を確立した基地局ＢＳＡは、次に、周辺での制御チャネルＣＣＨの使用状況を観測して干渉の小さい制御チャネルＣＣＨを探索し、基地局ＢＳＡ自身が使用する制御チャネルＣＣＨを決定する。
【００２４】
まず、基地局ＢＳＡは，ダウンリンクとアップリンクすべての時間において受信するように切り替え部４０を設定する。基地局ＢＳＡは、アンテナ２０から受信されＲＦ／ＩＦ受信部３０を経た受信信号から、制御チャネル探索手段としての制御チャネル測定部９０において、各制御チャネルＣＣＨ（ダウンリンク制御チャネル、アップリンク制御チャネル）の受信電力レベル（干渉雑音電力レベル）を測定する。
【００２５】
周辺の基地局ＢＳＢ〜ＢＳＥがすべてのスーパーフレームでアップリンク制御チャネルを確実に使用する保証はなく、アップリンク制御チャネルの受信状況は移動局ＭＳの位置に依存する。そのため、周辺の使用状況を正確に把握するためには、ある程度長期間に亘る制御チャネルＣＣＨの受信電力測定が必要である。また、複数スーパーフレームに亘って制御チャネルＣＣＨを観測する場合には、各制御チャネルＣＣＨの受信電力レベルの指標としては、複数スーパーフレームの平均値よりは最大値がより適切な値である。
【００２６】
図５の状況では、制御チャネル測定部９０では、各制御チャネルＣＣＨの電力測定の結果、ＣＣＨ１、ＣＣＨ２、ＣＣＨ５、ＣＣＨ７の受信電力は、明らかに近辺にチャネルの使用者が存在する大きさで観測され、それ以外のＣＣＨ３、ＣＣＨ４、ＣＣＨ６，ＣＣＨ８の受信電力は雑音レベル程度の小さい値と判定される。次に、制御チャネル測定部９０では、受信電力が最小の制御チャネルＣＣＨ（例えば、ＣＣＨ３とする）を、基地局ＢＳＡで使用することに決定する。制御チャネル測定部９０では、使用することが決定した制御チャネルＣＣＨがＣＣＨ３であることを、フォーマット指定部１４０に伝える。
【００２７】
フォーマット指定手段としてのフォーマット指定部１４０では、使用する制御チャネルＣＣＨに従って、基地局ＢＳＡが制御チャネルＣＣＨおよび通信チャネルＴＣＨで使用するフォーマットをそれぞれ決定する。同一システム内の基地局ＢＳは、各制御チャネルＣＣＨに対応する、制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨの全てのフォーマットを共有情報として、メモリなどに蓄積している。移動局ＭＳに関しては、全てのフォーマット情報を保持していても良いし、後述のように、制御チャネルＣＣＨを通して基地局ＢＳからフォーマットに関する一部の情報提供を受けても良い。
【００２８】
フォーマットの例としては、パイロット信号が挙げられ、ＣＣＨ１を選択した場合にはパイロット信号１、ＣＣＨ２を選択した場合にはパイロット信号２、といった具合にパイロットのフォーマットを決定する。フォーマット指定部１４０の詳細な動作については後述する。
【００２９】
図６において、使用する制御チャネルＣＣＨが決定した基地局ＢＳＡが、報知情報などのダウンリンク制御データを制御チャネルＣＣＨで送信するまでの動作を以下に説明する。報知情報などのダウンリンク制御データは、制御チャネルフォーマット適用部１７０において、フォーマット指定部１４０で指定されたフォーマットに従って、制御チャネルＣＣＨ内のデータシンボル（サブキャリア）に配置される。次に、制御チャネルフォーマット適用部１７０で指定フォーマットを適用された制御チャネルデータは、制御チャネル変調部１１０においてデータ変調がなされる。同じスロット時間で同時に送信する通信チャネルデータがある場合には、多重部１２０で、変調された制御チャネルデータと通信チャネルデータが加算され、ＲＦ／ＩＦ送信部５０を経てアンテナ２０より送信される。ただし、切り替え部４０は、一旦、使用する制御チャネルＣＣＨが決定したら、フレームのアップリンクとダウンリンクに従って受信と送信を切り替えて動作する。因みに、少なくとも、制御チャネルフォーマット適用部１７０、制御チャネル変調部１１０、多重部１２０、ＲＦ／ＩＦ送信部５０、切り替え部４０及びアンテナ２０は、基地局通信手段を形成する。
【００３０】
図７は、本実施の形態による移動局ＭＳＡ１の構成例を示す図である。移動局ＭＳＡ１が、基地局ＢＳＡから送信されたダウンリンク制御データを復調するまでの動作を以下に説明する。移動局ＭＳＡ１は、アンテナ１９０から受信されＲＦ／ＩＦ受信部２１０を経た受信信号を用いて、制御チャネル検出手段としての制御チャネル検出部２３０において、基地局ＢＳＡから送信されている制御チャネルＣＣＨの検出、つまり基地局サーチを行う。移動局ＭＳＡ１は、全ての制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨのフォーマットの全てを前もって記憶している必要はないが、はじめにダウンリンク制御チャネルを復調するためには、ダウンリンク制御チャネルのフォーマットについて前もって知っている必要はある。
【００３１】
全てのダウンリンク制御チャネルのフォーマットが、共通する波形として同期信号を含んでいる場合には、制御チャネル検出部２３０は、受信信号と同期信号との相関を計算することで制御チャネルＣＣＨの検出ができ、制御チャネルＣＣＨ内の一部のデータを復調することで、受信したダウンリンク制御チャネルのフォーマットを知ることができ、フォーマット指定部２５０においてダウンリンク制御チャネルのフォーマットを指定することで、制御チャネル復調部２８０により制御チャネルＣＣＨ全体が復調できる。因みに、少なくとも、アンテナ１９０、切り替え部２００、ＲＦ／ＩＦ受信部２１０及び制御チャネル復調部２８０は、移動局通信手段を形成する。
【００３２】
あるいは、ダウンリンク制御チャネル毎に固有の同期信号を含んでいる場合には、制御チャネル検出部２３０は、受信信号と制御チャネルＣＣＨ毎に固有の同期信号との相関を計算することで制御チャネルＣＣＨの検出と同時に制御チャネルＣＣＨの番号を知ることが可能である。これにより、移動局ＭＳＡ１は、受信したダウンリンク制御チャネルのフォーマットを知ることができる。
【００３３】
移動局ＭＳＡ１は、各制御チャネルＣＣＨに対応する、制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨの全てのフォーマットを共有情報として、メモリなどに蓄積していても良いし、ダウンリンク制御チャネルのフォーマットのみを前もって知っており、それ以外のチャネルフォーマットについては、ダウンリンク制御チャネルを通して移動局ＭＳＡ１にフォーマット情報の提供を行っても良い。
【００３４】
移動局ＭＳＡ１が、この制御データを送信した基地局ＢＳＡに対して、通信チャネルＴＣＨ要求のためにアップリンク制御チャネルでアップリンク制御データを送信する場合の動作について図６〜７を用いて以下に説明する。アップリンク制御データは、制御チャネルフォーマット適用部３１０において、フォーマット指定部２５０により指定されたアップリンク制御チャネルフォーマットに沿ったデータシンボル配置のデータブロックが構成され、制御チャネル変調部２７０においてデータ変調が施される。同時に送信する通信データがある場合には、多重部２４０で制御データと通信データを多重する。変調されたアップリンク制御データは、ＲＦ／ＩＦ送信部２２０を経て、アンテナ１９０より送信される。
【００３５】
基地局ＢＳＡは、移動局ＭＳＡ１から送信された信号をアンテナ２０で受信し、ＲＦ／ＩＦ受信部３０を通して制御チャネル抽出部７０において、アップリンク制御チャネルに周波数と時間を合わせて目的のチャネルを抽出する。抽出された受信アップリンク制御チャネルの受信データは、制御チャネル復調部１６０によって、フォーマット指定部１４０により指定されるアップリンク制御チャネル用の所定のフォーマットに従ってデータ復調がなされ、アップリンク制御データが基地局ＢＳＡにおいて復調される。
【００３６】
以上は、制御チャネルＣＣＨでの通信に関しての動作であるが、通信チャネルＴＣＨの場合についても基本的には同じである。通信チャネルＴＣＨでの基地局ＢＳＡと移動局ＭＳＡ１との通信データの通信に関しては、図６、図７それぞれにおいてフォーマット指定部１４０及び２５０が、ダウンリンク通信チャネルとアップリンク通信チャネルで使用するフォーマットを指定する以外は、制御チャネルデータの通信の場合と基本的には同じである。
【００３７】
ただし、通信チャネルＴＣＨに関しては、基地局ＢＳＡは必要に応じてチャネルをセンシングして使用する。図６において、基地局ＢＳＡは、通信チャネル測定部１００において、各アップリンク通信チャネルの干渉雑音電力レベルを測定し、干渉雑音電力レベルが閾値以下になるような空き通信チャネルを探索する。基地局ＢＳＡが、空き通信チャネルを発見して、制御チャネルＣＣＨを通して通信チャネルＴＣＨの割り当てを行い、その後、通信チャネルＴＣＨにおいて基地局ＢＳＡと移動局ＭＳＡ１が通信を行う。
【００３８】
図８は、図６に示した基地局ＢＳＡにおけるタイミング検出部８０の第一の構成例を示す図である。この例では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）３３０を使用して、スーパーフレームの先頭のタイミングを検出する。基地局ＢＳＡがＧＰＳ３３０を具備することで、正確な時計を持つことができるので、システム全体のルールとして、例えば、正午１２時にスーパーフレームの先頭であると決めることで、タイミング計算部３４０では、現在の時刻から、正しいスーパーフレームタイミングを計算できる。
【００３９】
図９は、図６に示した基地局ＢＳＡにおけるタイミング検出部８０の第二の構成例を示す図である。この構成例を実現するためには、フォーマット指定部１４０で指定される制御チャネルＣＣＨのフォーマットにおいて、アップリンク、ダウンリンク制御チャネルそれぞれにおいて固有の波形が含まれるようにフォーマットを定める。タイミング検出部８０の第二の構成例の動作を、図１０を用いて以下に説明する。相関計算手段としてのダウンリンク／アップリンク制御チャネルｋ（ｋは１以上８以下の整数）検出部３５０Ａ〜３５０Ｈ／３６０Ａ〜３６０Ｈは、ＲＦ／ＩＦ受信部３０を経た受信信号と、ダウンリンク／アップリンクＣＣＨ（ｋ）の固有波形との相互相関をそれぞれ計算する。制御チャネル推定部３７０では、スーパーフレーム周期で累積平均をした１６個の検出部出力で最大で尚且つ閾値を超えている値を出力した制御チャネルを、タイミング計算部３８０に伝達する。タイミング計算部３８０では、検出された制御チャネルに応じてタイミングを調整しスーパーフレームに同期させる。例えば、図１０の場合において、アップリンク制御チャネル２（アップリンクＣＣＨ２）の検出部出力が最大であったとすると、アップリンクＣＣＨ２の固有波形がスロットの先頭に配置してあるとすれば、スーパーフレームの開始タイミングは、アップリンクＣＣＨ２を検出したタイミングより５スロット分前の時間であることが判る。
【００４０】
あるいは、制御チャネル推定部３７０では、スーパーフレーム周期で累積平均をした１６個の検出部出力で閾値を超えている値を出力した制御チャネルＣＣＨを全て、タイミング計算部３８０に伝達し、それぞれについて、スーパーフレームの開始タイミングを求めて平均しても良い。
【００４１】
以下に、フォーマット指定部１４０により指定される制御チャネルＣＣＨおよび通信チャネルＴＣＨのフォーマットの構成例について示す。本実施の形態によるフォーマット選定の基本的な考え方は、チャネル内のリソース（時間、周波数、空間など）において重要度や要求品質が異なるものや、送信方法や受信方法が異なるものについて、それぞれフォーマットを複数用意しておき、自律分散的に決定される制御チャネルＣＣＨによってフォーマットを選択することで、基地局ＢＳ間の干渉の振る舞いをコントロール、平均化することが可能となり、干渉に対してよりロバストな自律分散システムを実現するというものである。
【００４２】
図１１は、本実施の形態によるフォーマット指定部１４０において指定されるチャネルフォーマットの第一の構成例を示す図である。８つの制御チャネルに対して、８つのフォーマットが用意されており、１つの制御チャネルに対して、１つのフォーマットが対応している。図１１(a)では、パイロットを送信するサブキャリアのセットとして、Ｐ１、Ｐ２、．．．、Ｐ８の８種類が定義してある。図１１(b)に示すように、例えば、基地局ＢＳＡが制御チャネルＣＣＨ（１）を使用する場合には、制御チャネルＣＣＨおよび通信チャネルＴＣＨのＰ１のサブキャリアをパイロットとして用いて送信する。さらに、各基地局ＢＳは、パイロットとして用いるサブキャリアのセットに対して、基地局ＢＳに固有の符号を乗算することで、同じ制御チャネルＣＣＨを使用する別の基地局ＢＳとの間の干渉を軽減できる。
【００４３】
一般的に、ＭＩＭＯ方式、ビームフォーミング、干渉除去などの高度な信号処理を実現するためには、高品質なパイロット信号が必要となる。そのためにも、周辺基地局ＢＳ同士が直交したパイロット信号も用いることが重要になる。上記の方法で、制御チャネルＣＣＨに対してパイロットを割り当てることで、自律分散システムの性質を利用して、直交したパイロットのセットを周辺基地局ＢＳで自然に使い分けることができるようになる。
【００４４】
図１２は、本実施の形態によるフォーマット指定部１４０において指定されるチャネルフォーマットの第二の構成例を示す図である。同図の例では、先頭のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにおいて、制御チャネルＣＣＨに応じて異なる系列が送信される。図１１の場合にも言えるのだが、ダウンリンク制御チャネルとアップリンク制御チャネルに異なる系列を割り当てておけば、図９で示したタイミング検出部８０を実現することができる。図１１と図１２の違いは、図１１が制御チャネルＣＣＨのフォーマットに固有の部分がＦＤＭ（周波数分割多重）／ＴＤＭ（時分割多重）されているのに対して、図１２ではＣＤＭ（符号分割多重）されているとも言える。
【００４５】
図１３は、本実施の形態によるフォーマット指定部１４０において指定されるチャネルフォーマットの第三の構成例を示す図である。同図の例では、チャネル（制御チャネルＣＣＨ、通信チャネルＴＣＨ）は、２つのリソース領域に分割されており、それぞれ異なる使用方法をする。例えば、制御チャネルＣＣＨ（１）を使用する場合では、図１４に示すようにチャネルは、Ｆ１のサブキャリアと、それ以外のサブキャリアに分割されている。ダウンリンクチャネルに適用する場合の例としては、Ｆ１のリソースにおいては、複数の移動局ＭＳあてのデータを、ビームフォーミングを行わずに送信し、それ以外のリソースは、ビームフォーミングを適用して各移動局ＭＳへのデータを送信する。アップリンクチャネルに適用する場合の例としては、Ｆ１のリソースにおいては、移動局ＭＳがランダムアクセスによるコンテンション（競合）ベースのデータ送信をし、それ以外の領域では基地局ＢＳによる割り当てで、特定の移動局ＭＳにデータ送信の権利が与えられる。
【００４６】
図１３のチャネルフォーマットの第三構成例に対応する、ダウンリンクとアップリンクの場合の具体例を図１５と図１６にそれぞれ示す。図１５のダウンリンクチャネルの構成例では、チャネルの一部のリソース領域がスケジューリング情報などの共通データとして利用されビームフォーミングをせずに送信され、それ以外の領域が移動局１と移動局２に対しての個別データであり、それぞれの移動局宛のビームフォーミングを行って送信する。この場合には、共通データ部分のリソースの位置が、基地局ＢＳが使用する制御チャネルＣＣＨによって異なることになる。図１６のアップリンクチャネルの構成例では、チャネルの一部のリソース領域が、複数の移動局がコンテンションベースで利用するランダムアクセス用のリソースであり、それ以外のリソースが移動局３と移動局４専用のデータ伝送のために使用される。この場合には、ランダムアクセスデータ部分のリソースの位置が、使用する制御チャネルＣＣＨによって異なることになる。
【００４７】
第三の構成例では、ビームフォーミングを行うリソースと、行わないリソースのチャネル内の配置を変化させることで、チャネル内の干渉が特定のリソースに集中することが回避でき、干渉の振る舞いをより平均化することが可能となる。
【００４８】
図１７は、本実施の形態によるフォーマット指定部１４０において指定されるチャネルフォーマットの第四の構成例を示す図である。第四の構成例では、それぞれの制御チャネルＣＣＨに対して、複数のチャネルフォーマット（図１７ではＳ１からＳ８までの８種類のフォーマット）のセットが定義されており、基地局ＢＳは、使用する制御チャネルＣＣＨに従って、スーパーフレーム内の時間スロット位置によって使用するフォーマットをＳ１からＳ８の中から指定する。このように周期的に使用するフォーマットを変更することで、基地局は、周辺基地局で使用されるチャネルフォーマットと一定のバランスを保ちつつ、チャネル内の干渉の振る舞いを変えることが可能となる。  図１１から図１６に示したフォーマット指定部１４０の第一から第三の構成例の動作は、基地局ＢＳが使用する制御チャネルＣＣＨに従って、チャネル（制御チャネルＣＣＨ、通信チャネルＴＣＨ）内部の構成を変えるというものである。一方、図１７に示したフォーマット指定部１４０の第四の構成例の動作は、基地局ＢＳが使用する制御チャネルＣＣＨと、通信チャネルＴＣＨのスーパーフレーム内のスロット位置によって通信チャネルＴＣＨのフォーマットを指定するという方法になっている。
【００４９】
以上のチャネルフォーマット構成例では、制御チャネル数とフォーマット数がすべて等しい場合について説明してきたが、制御チャネル数とフォーマット数が異なる場合についても、容易に拡張して考えることができる。
【００５０】
例えば、フォーマット数が制御チャネル数より多い場合には、１つの制御チャネルＣＣＨに対して複数のフォーマットを割り当てて、基地局ＢＳがその中から、一定のルール（ランダム、ラウンドロビン、スロット番号で決定など）に従ってフォーマットを選択すればよい。フォーマット数が、制御チャネル数より少ない場合には、そのようなフォーマットのセットをそのまま使用せずに、フォーマットのセットに対して、例えばランダムなビット列を乗算したフォーマットを新たに加えるなどして、フォーマットの数を制御チャネル数以上に増加させた上で使用するとよい。
【００５１】
以上のように本実施の形態によれば、基地局ＢＳＡが使用する制御チャネルＣＣＨのスーパーフレーム内の位置に応じて、制御チャネルＣＣＨと通信チャネルＴＣＨで使用するフォーマットを変更することにより、基地局ＢＳの配置を綿密に計算しない自律分散無線通信システム１０においても、パイロット信号や、特定のリソースを周辺の基地局ＢＳＡ〜ＢＳＥ間で自律的に分割して使用することが可能となり、他基地局ＢＳＢ〜ＢＳＥからの干渉量を平均的にコントロールでき、他基地局ＢＳＢ〜ＢＳＥからの干渉の影響を低減することが可能になる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による自律分散無線通信システムの構成例を示す図。
【図２】本発明の一実施形態による自律分散無線通信システムのＴＤＤでのフレーム構成を示す図。
【図３】本発明の一実施形態による自律分散無線通信システムのＦＤＤでのフレーム構成を示す図。
【図４】本発明の一実施形態によるチャネル（スロット）構成を示す図。
【図５】本発明の一実施形態による基地局での制御チャネル決定方法を説明する図。
【図６】本発明の一実施形態による基地局の構成例を示す図。
【図７】本発明の一実施形態による移動局の構成例を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による基地局のタイミング検出部の第一の構成例を示す図。
【図９】本発明の一実施形態による基地局のタイミング検出部の第二の構成例を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態による基地局のタイミング検出部の第二の構成例の動作を説明する図。
【図１１】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第一の構成例を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第二の構成例を示す図。
【図１３】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第三の構成例を示す図。
【図１４】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第三の構成例でのＣＣＨ１の構成例を示す図。
【図１５】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第三の構成例でのダウンリンクチャネルの構成例を示す図。
【図１６】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第三の構成例でのアップリンクチャネルの構成例を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態によるチャネルフォーマットの第四の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１０  自律分散無線通信システム
８０  タイミング検出部
９０  制御チャネル測定部
１４０  フォーマット指定部
２３０  制御チャネル検出部
ＢＳ  基地局
ＭＳ  移動局
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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