(57)【要約】【課題】ＳＤＭＡ方式の現状のハードウェア構成において、最大空間多重数を超えるユーザ端末による通信開始要求を確実に受け入れ、即座に通信を開始することができる基地局およびその制御方法を提供する。【解決手段】基地局装置(100)は、同一の周波数帯域を空間多重化した複数の空間多重チャネルを割り当てられた複数のユーザ端末が同時に無線通信を行う基地局装置であって、複数のユーザ端末に対する送信処理を行う送信処理部(120TR)と、複数のユーザ端末からの受信処理を行う受信処理部(120RC)と、所定の最大空間多重化数に達した場合、アップリンク側のみに新たなユーザ端末に対して新たな空間多重チャネルを割り当て、該割り当てられた空間多重チャネルを用いて受信処理を行うように受信処理部を制御する制御部(110)とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008085714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の周波数帯域を空間多重化した複数の空間多重チャネルを割り当てられた複数のユーザ端末が同時に無線通信を行う基地局において、
前記複数のユーザ端末に対する送信処理を行う送信処理部と、
前記複数のユーザ端末からの受信処理を行う受信処理部と、
所定の最大空間多重化数に達した場合、アップリンク側のみに前記新たなユーザ端末に対して新たな空間多重チャネルを割り当て、該割り当てられた空間多重チャネルを用いて受信処理を行うように前記受信処理部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局において、
前記制御部は、
前記新たなユーザ端末に対するダウンリンク側のデータを、他のユーザ端末に割り当てられている空間多重チャネルの１つを介して優先的に送信するように前記送信処理部を制御する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局において、
前記制御部は、
他のユーザ端末に割り当てられている空間多重チャネルを前記新たなユーザ端末と共用させるように前記送信部を制御する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項４】
同一の周波数帯域を空間多重化した複数の空間多重チャネルを割り当てられた複数のユーザ端末が同時に無線通信を行う基地局の制御方法において、
前記複数のユーザ端末に対する送信処理を行う送信処理ステップと、
前記複数のユーザ端末からの受信処理を行う受信処理ステップと、
所定の最大空間多重化数に達した場合、アップリンク側のみに前記新たなユーザ端末に対して新たな空間多重チャネルを割り当て、該割り当てられた空間多重チャネルを用いて受信処理を行うように制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする基地局の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な無線通信システムでは、通信可能なチャネルが埋まっている場合であっても、基地局との通信開始を所望するユーザ端末側では、その状況を知ることはできない。従って、例えばＳＤＭＡ（空間多重多元接続）を適用し、ユーザ端末は、あるキャリア周波数のランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を使って通信開始要求信号を送信する場合には、既に当該キャリア周波数における最大空間多重化数（現行の商用システムであるiBurstでは３）に達していたときは、この通信開始要求信号は破棄されてしまう。そして、通信開始要求信号を破棄され、接続を拒否されたユーザ端末は、別のキャリア周波数で同様の作業を行って通信開始を試みる。しかしながら、空いているキャリア周波数での接続受け入れ許可をもらえるまで、ユーザ端末はリトライを繰り返す必要がある。従って、ユーザ端末が多数アクセスしており、通信チャネルが込み合っている状況では、なかなか通信を開始できないという問題点があった。
【０００３】
また、通話チャネルには、音声などに必要な広い信号帯域を割り当てなければならないが、接続制御フェーズにおける接続制御通信で使用される接続制御信号にはこのような広い信号帯域は不要である。そこで、マルチキャリアＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の無線通信システムで用いられる通信チャネルに、通話通信を行う通話チャネルと、通話通信相手同士の回線接続制御のための通信に用いる接続制御チャネルと、この接続制御チャネルを成立するために用いるリンク確立制御チャネルとをそれぞれ独立して設ける技術が提案されている（特許文献１を参照されたい。）。
【特許文献１】特開平11-284587号公報（段落0022-0024、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した提案技術は、チャネルの種類が増えるため制御や処理が複雑になるという問題点が新たに発生する。
【０００５】
また、ＳＤＭＡ方式では、空間多重化数を増加すれば、１つのキャリア周波数に収容できるユーザ端末を増加することは理論的には可能である。例えば、ＳＤＭＡ方式を用いた基地局装置では、受信処理および送信処理はＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）で行い、受信処理より簡易な演算処理で済む「送信処理」の一部の機能をＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのプロセッサに行わせている。しかしながら、ＦＰＧＡは安価ではあるが、複雑な演算処理はできず、従って、空間多重化数がこのＦＰＧＡの演算能力以内に制限され（現行システムでは多重化数は３）、同じハードウェア構成（ＤＳＰおよびＦＰＡＧＡのセット）では、空間多重化数を増加することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、ＳＤＭＡ方式の現状のハードウェア構成において、最大空間多重数を超えるユーザ端末による通信開始要求を確実に受け入れ、即座に通信を開始することができる基地局およびその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
同一の周波数帯域を空間多重化した複数の空間多重チャネルを割り当てられた複数のユーザ端末が同時に無線通信を行う基地局（無線通信装置など）において、
前記複数のユーザ端末に対する送信処理を行う送信処理部（回路など）と、
前記複数のユーザ端末からの受信処理を行う受信処理部（回路など）と、
（各ユーザ端末にアップリンク側およびダウンリンク側の空間多重チャネルをそれぞれ割り当て）所定の最大空間多重化数に達した場合、アップリンク側（ユーザ端末から自装置側へのリンク）のみに前記新たなユーザ端末に対して新たな空間多重チャネルを割り当て、該割り当てられた空間多重チャネルを用いて受信処理を行うように前記受信処理部を制御する制御部（回路、ＣＰＵなどの演算装置、ソフトウェアモジュールなど）と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明による基地局は、
前記制御部が、
前記新たなユーザ端末に対するダウンリンク側のデータ（例えば、他のキャリア周波数の割り当て情報など）を、他のユーザ端末に割り当てられている空間多重チャネルの１つを介して（即ち、既存の他のユーザ端末のダウンリンク側の空間多重チャネルを一時的に占有、或いは、他のユーザ端末と共用して）優先的に送信するように前記送信処理部を制御する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明による基地局は、
前記制御部が、
他のユーザ端末に割り当てられている空間多重チャネルを前記新たなユーザ端末と共用させるように（例えば、タイムスロットを分割する、或いはタイムスロットを交互に使用するなど）前記送信部を制御する、
ことを特徴とする。
【００１０】
上述したように本発明の解決手段を装置（基地局）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。
【００１１】
例えば、本発明を方法として実現させた第４の発明による基地局の制御方法は、
同一の周波数帯域を空間多重化した複数の空間多重チャネルを割り当てられた複数のユーザ端末が同時に無線通信を行う基地局（無線通信装置など）の制御方法において、
処理部（ＤＳＰおよびＦＰＧＡなどの処理装置）が、前記複数のユーザ端末に対する送信処理を行う送信処理ステップと、
処理部（ＤＳＰなどの処理装置）が、前記複数のユーザ端末からの受信処理を行う受信処理ステップと、
制御部（ＣＰＵなどの処理装置）が、（各ユーザ端末にアップリンク側およびダウンリンク側の空間多重チャネルをそれぞれ割り当て）所定の最大空間多重化数に達した場合、アップリンク側（ユーザ端末から自装置側へのリンク）のみに前記新たなユーザ端末に対して新たな空間多重チャネルを割り当て、該割り当てられた空間多重チャネルを用いて受信処理を行うように制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＤＭＡ方式の現状のハードウェア構成を用いたまま、ユーザ端末による通信開始要求を確実に受け入れ、ユーザに開始要求の再送を強いることなく、即座に通信を開始させることができるようになる。具体的には、現状のハードウェア構成のままで、受信側のみユーザ多重化数を向上させるように制御部（プログラム）などの変更を行うことによって、同時に接続できるユーザ数を、変更前に対して向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。図１は、本発明の実施態様による基地局装置のブロック図である。図に示すように、基地局装置１００は、制御部（スケジューラ）１１０、ＤＳＰ１２０、ＦＰＧＡ処理部１３０、無線通信部ＲＦ、およびアダプティブアレイアンテナＡＡＡを備える。また、基地局装置１００は、所定の最大空間多重数、各ユーザ端末とこれに割り当てられた空間多重チャネル番号とを関連付けたチャネル割り当てテーブルを格納した格納部（図示せず）をさらに備える。制御部１１０は、各ユーザ端末への空間多重チャネルの割り当て、開放、タイムスロット割り当てなどを行う。ＤＳＰ１２０は、ユーザ端末に割り当てられた空間多重チャネルＳＰ１−ＳＰ３を用いて各ユーザ端末の送信信号処理を行う送信処理部１２０ＴＲ、および、同様に空間多重チャネルＳＰ１−ＳＰ３を用いて受信信号処理を行う受信処理部１２０ＲＣを含む。ＦＰＧＡ処理部１３０は、送信用の空間多重チャネル数３に相当する３つの分離部ＤＶ１、ＤＶ２、ＤＶ３を備える。これら分離部ＤＶ１−ＤＶ３は、アダプティブアレイアンテナＡＡＡに含まれる１２個のアンテナに対応して１２個の信号に分離する。ＦＰＧＡ処理部１３０は、１２個のアンテナに対応して１２個の区画からなる結合部ＣＭをさらに含む。無線通信部ＲＦも、同様に１２個の区画からなる。説明および作図の便宜上、アンテナＡＮＴ１用の結合部ＣＭ１および無線通信部ＲＦ１のみ説明するが、他の１１個の各部の処理も同様のものである。結合部ＣＭ１は、分離部ＤＶ１−ＤＶ３から受けたアンテナＡＮＴ１用の信号を合成して１つの信号に変換し、アンテナＡＮＴ１用の無線通信部ＲＦ１に与える。無線通信部ＲＦ１は、結合部ＣＭ１から受けた信号に必要な信号処理を施してアンテナＡＮＴ１から送信する。このように本基地局装置１００では、最大空間多重数、および最大空間多重チャネル数は３である。従って、通常の割り当て制御では、３チャネルであるため、１つのキャリア周波数には同時に３つのユーザ端末が割り当てられる。
【００１４】
一方、受信側では、アダプティブアレイアンテナＡＡＡのアンテナＡＮＴ１から受けた受信信号は、無線通信部ＲＦ１で必要な信号処理を行い受信処理部１２０ＲＣ内の受信前処理部ＰＲで各多重空間チャネル（即ち各ユーザ端末）の信号に分離される。従来であれば、最大空間多重数、および最大空間多重チャネル数３に到達した時点で、新たなユーザ端末からの通信開始要求は拒絶されていた。本発明による本基地局装置１００では、最大空間多重数を超える４つ目のユーザ端末がランダムアクセスチャネルＲＡＣＨで通信開始要求信号を送信してきたときに、これを受け入れ、受信処理部１２０ＲＣにおいてアップリンク側のみに新たに４つ目の空間多重チャネルＳＰ４を割り当てるものである（詳細については後述する）。
【００１５】
この場合、受信処理部１２０ＲＣの演算処理・信号処理が過負荷となるときは、該当するソフトウェアモジュールなどのコードをアセンブラ化（高級言語でコーディングされコンパイルしたコードではなく、直接アセンブラでココーディングしたコードにする）するなどして、処理時間を短縮させ、４ユーザ端末分の処理を毎フレーム実行可能にしてやる。このようにして、受信側では、新たなユーザ端末に、新たな空間多重チャネルを割り当てるため、受信処理を行うことができるが、通信開始要求信号の応答信号を新たなユーザ端末に送る必要があるが、ＦＰＧＡ処理部１３０の制約上、送信側において新たなユーザ端末に割り当てることが可能な空間多重チャネルは存在しない。このことから、他の空間多重チャネルを使う既存の３ユーザ端末と、ダウンリンク側では空間多重チャネル（即ち多重番号）をタイムシェアすることとする。これのスケジューリングは制御部１１０が行うこととなる。通常のトラフィックとはことなり、通信開始要求への返答は１フレームないし数フレームで終了するため、スケジューリングを行うといっても、数フレームだけ、送信系の空間多重チャネルを新たなユーザ端末（SP4）に貸すことができればよい。このように、マルチキャリアであれば、あるユーザに対してアップリンクのみのチャネルを通信チャネルとして割り当て、ダウンリンク側は他の多重チャネルを他ユーザとタイムシェアして使用することも可能である。また、現状のハードウェア構成を生かして、通信チャネルを増やしユーザ収容の能力を向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明の構成を具体的に説明する前に、図５に従来のネットワーク構成図を示し、従来技術の欠点を再度述べる。図に示すように、基地局装置ＢＳは、既に既存のユーザ端末ＭＳ１−ＭＳ３に空間多重チャネルＳＰ１−ＳＰ３を割り当て、セッションを持っている。新たなユーザ端末ＭＳ４は、最大空間多重数に到達していない空きがあるキャリア周波数が見つかるまで何度でもリトライしなければ通信を開始することができない。他方、図２に、本発明の実施態様によるネットワーク構成図を示す。図に示すように基地局装置ＢＳは、既に既存のユーザ端末ＭＳ１−ＭＳ３に空間多重チャネルＳＰ１−ＳＰ３を割り当て、セッションを持っている。本構成では、最大空間多重数３に達した後であっても、通信開始要求を含むＲＡＣＨ信号を基地局装置ＢＳが待ち受けしており、新たなユーザ端末ＭＳ４に対しては、即座にアップリンク側の空間多重チャネルＳＰ４が割り当てられ、所定の処理を経た後で速やかに通信を開始することが可能となる。従って、ユーザ端末にとってはキャリア周波数をシフトして何度もリトライをしなくて済むようになる。
【００１７】
また、マルチキャリア基地局であれば、あるキャリアについては、４多重を行い、送信のみ３多重でスケジューリング処理によってシェアするということも可能である。このようにして、現ハードウェア構成であっても、周波数利用効率を向上させた無線通信システム制御法を実現することができ、通信開始要求を端末側が送信した際にも待ち時間を短くすることが可能となり、周波数をよりいっそう効率的にしようすることができるようになる。
【００１８】
本発明は、従来方式で通信可能であった３ユーザーの空間多重が使用されている状態のときに、従来受信できなかったＲＡＣＨ信号を受信する手段として使用する。この場合、ＲＡＣＨ信号を受信した基地局装置ＢＳは、ＳＰ１〜ＳＰ３の中でもっとも優先順位の低い信号の送信処理をとめ、空間多重チャネルＳＰ４用の送信処理を行うものとする。この優先順位はＱｏＳSや、再送状況などを見て総合的に判断するものとする。例えばＱｏＳの低いユーザであり、再送を繰り返していないユーザがいれば、送信をやめ、新たなユーザ端末（ＳＰ４）用の信号を送信するものとする。これによって周波数割り当てを迅速に行い、３多重の信号送信しかできない環境においても、ＲＡＣＨ信号を受信できることから、無用なＲＡＣＨ信号の再送を行わずにすむ。最下位優先順位の空間多重チャネルは、ＲＡＣＨに一定フレームを明け渡す形となるが、送信完了後すぐ通常動作に戻ればそれほど影響は出ない。
【００１９】
図３は、本発明の実施態様による最大空間多重数を超えた場合のユーザ端末受け入れ処理のフローチャートである。ここでは最大空間多重数は３に設定されている。
図に示すように、ステップＳ１０にて空間多重（ＳＰ）ユーザ数が３であるか否かを判定し、最大になる前は従来どおりの動作を行う（ステップＳ１１）。空間多重（ＳＰ）ユーザ数が３である（最大空間多重数に到達した）場合は、４ユーザ目の開始要求をランダムアクセスチャネル（通信割当要求用チャネル）ＲＡＣＨでの待ち受けを開始する（ステップＳ１２）。ステップＳ１３では、４ユーザ目のＲＡＣＨ信号を受信し、４ユーザ目の端末にアップリング側のみ空間多重チャネルＳＰ４を割り当てる。次にステップＳ１４では、空間多重チャネルＳＰ１−ＳＰ３を使用しているユーザ端末が持つ優先順位に基づき、ＲＡＣＨ信号の応答などに使用することになる空間多重チャネルを１つ選択して、４ユーザ目の端末にダウンリンク用として一時的に割り当てる。ステップＳ１５では、空間多重チャネルＳＰ４のウェイトと、ＳＰ４用の信号を、一時的に割り当てられたダウンリンク用の空間多重チャネルＳＰを用いて送信する。ステップＳ１５におけるＲＡＣＨ信号の送信を終了し、この４ユーザ目の端末に対する所定の後処理（他キャリアへのシフトなどであり後で詳細に述べる。）も終えた後は、ステップＳ１６にて、通常のＳＰ３多重信号の送信を開始する。
【００２０】
図４は、最大空間多重を超えて受け入れたユーザ端末に対する後処理を示すフローチャートである。図に示すように、ステップＳ２０では、アップリンク側のみ空間多重チャネルＳＰ４を割り当てられたユーザ端末には、この新たなユーザ端末に与えるべき、空間多重チャネルＳＰ１−３に空きがある新たなキャリア周波数を選択し、空いているチャネルをこの新たなユーザに割り当て、これを新たなユーザ端末に知らせる（ステップＳ２１）。次に、ステップＳ２２に進み、基地局は、この新たなユーザ端末と、通知した「新たなキャリア周波数および空間多重チャネル」を用いて通信を開始する。これによって元のキャリア周波数では、アップリンク側の空間多重チャネルＳＰ４が開放されるため、また、４ユーザ目のＲＡＣＨ信号待ち受けを再開する（ステップＳ２３）。
【００２１】
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、各部材、各手段、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、複数の手段やステップなどを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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施態様による基地局装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施態様によるネットワーク構成図である。
【図３】本発明の実施態様による最大空間多重数を超えた場合のユーザ端末受け入れ処理のフローチャートである。
【図４】最大空間多重を超えて受け入れたユーザ端末に対する後処理を示すフローチャートである。
【図５】従来のネットワーク構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００  基地局装置
１１０  制御部
１２０  ＤＳＰ
１２０ＲＣ  受信処理部
１２０ＴＲ  送信処理部
ＰＲ  受信前処理部
１３０  ＦＰＧＡ処理部
ＡＡＡ  アダプティブアレイアンテナ
ＡＮＴ１  アンテナ
ＣＭ、ＣＭ１  結合部
ＤＶ１−ＤＶ３  分離部
ＢＳ  基地局装置
ＭＳ１−ＭＳ４  ユーザ端末
ＲＦ、ＲＦ１  無線通信部
【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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