(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、
前記無線基地装置は、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするための受信レベル検知手段（５０）と、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記受信レベル検知手段の検知結果が、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるチャネル割当手段（７０）とを備える、無線基地装置。
【請求項２】
前記チャネル割当手段は、前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、前記受信レベル検知手段の検知結果により周辺の他の基地局のうち前記制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる、請求項１記載の無線基地装置。
【請求項３】
前記チャネル割当手段は、前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、前記受信レベル検知手段の検知結果により周辺の他の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる、請求項１記載の無線基地装置。
【請求項４】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするステップと、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記信号レベルをモニタするステップの検知結果が、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの前記無線基地装置による制御信号の受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップとを備える、通信チャネル割当方法。
【請求項５】
前記割当てるステップは、
前記無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、
前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局のうち前記制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てるステップとを含む、請求項４記載の通信チャネル割当方法。
【請求項６】
前記割当てるステップは、
前記無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、
前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てるステップとを含む、請求項４記載の通信チャネル割当方法。
【請求項７】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするステップと、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記信号レベルをモニタするステップの検知結果が、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップとを実行させる、通信チャネル割当プログラム。
【請求項８】
前記割当てるステップは、
前記無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、
前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局のうち前記制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てるステップとを含む、請求項７記載の通信チャネル割当プログラム。
【請求項９】
前記割当てるステップは、
前記無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、
前記無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てるステップとを含む、請求項７記載の通信チャネル割当プログラム。
【請求項１０】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは、制御信号を伝達するための少なくとも１つの制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、
前記無線基地装置は、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするための受信レベル検知手段（５０）と、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記受信レベル検知手段の検知結果が、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるチャネル割当手段（７０）と、
前記新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記受信レベル検知手段の検知結果を格納する記憶手段（６０）と、
前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てた後に、前記フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、前記記憶手段中に格納された前記検知結果に基づいて、前記制御信号の送信を再開する制御手段（４０）とを備える、無線基地装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記空きスロットが前記制御用スロットである場合は、前記記憶手段中に格納された前記検知結果に基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開する、請求項１０記載の無線基地装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記空きスロットが前記制御用スロットでない場合は、
ｉ）前記制御用スロットで前記情報通信を行っている端末装置を、改めて前記空きスロットに割当て、
ｉｉ）前記記憶手段中に格納された前記検知結果に基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開する、請求項１０記載の無線基地装置。
【請求項１３】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするステップと、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記周辺の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップと、
前記新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングを記憶するステップと、
前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てた後に、前記フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、記憶された前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングに基づいて、前記制御信号の送信を再開するステップとを備える、通信チャネル割当方法。
【請求項１４】
前記再開するステップは、前記空きスロットが前記制御用スロットである場合は、記憶された前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングに基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開するステップを含む、請求項１３記載の通信チャネル割当方法。
【請求項１５】
前記再開するステップは、
前記空きスロットが前記制御用スロットでない場合は、前記制御用スロットで前記情報通信を行っている端末装置を、改めて前記空きスロットに割当てるステップと、
前記記憶手段中に格納された前記検知結果に基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開するステップとを含む、請求項１３記載の通信チャネル割当方法。
【請求項１６】
移動体通信システムにおける無線基地装置（１０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、
周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするステップと、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記周辺の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップと、
前記新規の端末装置から接続要求があった場合に、前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングを記憶するステップと、
前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てた後に、前記フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、記憶された前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングに基づいて、前記制御信号の送信を再開するステップとを実行させる、通信チャネル割当プログラム。
【請求項１７】
前記再開するステップは、前記空きスロットが前記制御用スロットである場合は、記憶された前記周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび前記受信タイミングに基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開するステップを含む、請求項１６記載の通信チャネル割当プログラム。
【請求項１８】
前記再開するステップは、
前記空きスロットが前記制御用スロットでない場合は、前記制御用スロットで前記情報通信を行っている端末装置を、改めて前記空きスロットに割当てるステップと、
前記記憶手段中に格納された前記検知結果に基づいて、前記周辺の基地局との間で前記制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、前記制御信号の送信を再開するステップとを含む、請求項１６記載の通信チャネル割当プログラム。
【請求項１９】
移動体通信システムにおける無線基地装置（２０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは、制御信号を伝達するための少なくとも１つの制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、
前記無線基地装置は、
複数のアンテナ（＃１〜＃４）と、
前記複数のアンテナからの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置からの信号を分離するための受信指向性制御手段（１４０）と、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てる制御手段（１７０）とを備え、
前記受信指向性制御手段は、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる場合、前記複数のアンテナのうちの、少なくともアダプティブアレイ処理によって信号を分離するのに必要な所定数のアンテナにより受信指向性を制御し、残りのアンテナで前記制御信号の受信を行う、無線基地装置。
【請求項２０】
前記無線装置は、
アダプティブアレイ処理により所望の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信指向性制御手段（１９０）をさらに備え、
前記送信指向性制御手段は、前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる場合、前記複数のアンテナのうちの所定数のアンテナにより送信指向性を制御し、残りのアンテナで前記制御信号の送信を行う、請求項１９記載の無線基地装置。
【請求項２１】
移動体通信システムにおいて、複数のアンテナ（＃１〜＃４）からの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置との間で指向性を有する信号を送受信する無線基地装置（２０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップと、
前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる場合、前記複数のアンテナのうちの、少なくともアダプティブアレイ処理によって信号を分離するのに必要な所定数のアンテナにより送受信指向性を制御し、残りのアンテナで前記制御信号の受信を行うステップとを備える、通信チャネル割当方法。
【請求項２２】
移動体通信システムにおいて、複数のアンテナ（＃１〜＃４）からの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置との間で指向性を有する信号を送受信する無線基地装置（２０００）であって、前記移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、
前記無線基地装置の通信用スロットに空きがない場合において新規の端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの前記制御用スロットの信号レベルが、前記周辺の基地局のいずれかからの制御用スロットでの制御信号の前記無線基地装置による受信が可能であることを示したことに応じて、前記無線基地装置の前記制御用スロットを前記新規の端末装置との情報通信のために割当てるステップと、
前記制御用スロットを前記情報通信のために割当てる場合、前記複数のアンテナのうちの、少なくともアダプティブアレイ処理によって信号を分離するのに必要な所定数のアンテナにより送受信指向性を制御し、残りのアンテナで前記制御信号の受信を行うステップとを実行させる、通信チャネル割当プログラム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、移動通信システムにおける無線基地装置および通信チャネルの割当ての制御方法および制御プログラムに関する。
背景技術
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＰＨＳ）では、良好な通信品質を達成するために、複数本のアンテナからなるアレイアンテナを用いて、いわゆるアダプティブアレイ処理を行うことにより、指向性を有する送受信を可能とする基地局が実用化されている。
さらには、このようなアレイアンテナによるアダプティブアレイ処理を用いれば、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより複数ユーザの無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Ｐａｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式またはＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式とよばれる通信方式も可能となる。
このようなアダプティブアレイ技術によれば、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信されアダプティブアレイ処理により受信指向性を伴って分離抽出される。一方、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば、文献１：菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章  ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
なお、以下の説明においては、このようなアダプティブアレイ処理を用いて端末に対する下りの送信指向性制御を行なう基地局を、「アダプティブアレイ基地局」と称する。
ところで、上述したＰＨＳの通信方式としては、送信受信のためのそれぞれ４スロット（１スロット：６２５μｓ）からなる１フレーム（５ｍｓ）を基本単位としたＴＤＭＡ方式が採用されている。このフレームの構成は、ＳＤＭＡ方式でも同様である。このようなＰＨＳの通信方式は、たとえば、「第２世代コードレス通話システム」として標準化がなされている。
図１３は、端末とＰＨＳ基地局との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
１フレームの信号は８スロットに分割され、前半の４スロットがたとえば受信用であり後半の４スロットがたとえば送信用である。各スロットは１２０シンボルから構成される。
ＰＨＳシステムでは、このような構成のフレームが所定数、たとえば２０フレーム単位で１周期を構成している。すなわち、ＰＨＳシステムでは、１つの基地局は、所定回数、たとえば、２０フレームに１回の割合で、サービスエリア内の端末との間でコントロールチャネルを使った交信を行ない、端末は、当該端末の位置において通話可能であるかの情報等を得る。
図１３に示したフレーム構成において、たとえば、２０フレームの周期の最初の１フレームでは、１つの受信用および１つの送信用のスロットを１組としてコントロールチャネルに割当てられ、残りの３組のスロットが３ユーザに対する通話チャネルにそれぞれ割当てられている。
残りの１９フレームでは、コントロールチャネルに対応する１組のスロットは空けられており、残りの３組のスロットが引続き３ユーザに対する通話チャネルに割当てられる。
ＰＨＳシステムでは、同期確立の制御手順の際に、まず、コントロールチャネルによるリンクチャネルの確立が行われた後に、干渉波（Ｕ波：Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄｗａｖｅ）測定処理を行ない、さらに割り当てられたチャネルにより通話条件の設定処理を行った後に通話が開始される。このような手順については、ＰＨＳの規格である第２世代コードレス通話システム標準規格ＲＣＲ  ＳＴＤ−２８（発行：（社団法人）電波産業界）に詳しく開示されている。
図１４は、このようなＰＨＳの通話シーケンスフローを示す図である。以下、図１４を参照して、簡単にその説明を行なう。
まずＰＨＳ端末からＣチャネル（コントロールチャネル：ＣＣＨ）を用いてリンクチャネル確立要求信号（ＬＣＨ確立要求信号）を基地局に対し送信する。ＰＨＳ基地局は、空きチャネル（空き通話チャネル：空きＴチャネル）を検出し（キャリアセンス）、Ｃチャネルを用いて空きＴチャネルを指定するリンクチャネル割当信号（ＬＣＨ割当信号）をＰＨＳ端末側に送信する。
ＰＨＳ端末側では、ＰＨＳ基地局から受信したリンクチャネル情報に基づき、指定されたＴチャネルに、ある一定以上のパワーの干渉波信号が受信されていないか測定（Ｕ波測定）し、一定のパワー以上の干渉波信号が検出されない場合、すなわち、他のＰＨＳ基地局がこの指定されたＴチャネルを使用していない場合には、指定されたＴチャネルを用いて同期バースト信号を基地局に送信し、基地局からも同期バースト信号を端末側に返信して同期確立を完了する。
一方、指定されたＴチャネルに、ある一定以上のパワーの干渉波信号が検出されていた場合、すなわち他のＰＨＳ基地局により使用中の場合には、ＰＨＳ端末は再度リンクチャネル確立要求信号から制御手順を繰返すことになる。
このようにして、ＰＨＳシステムにおいては、干渉波が小さく良好な通信特性が得られるチャネルを用いて、端末と基地局との間で通信チャネルの接続が行なわれている。
ところで、前述のように、コントロールチャネルＣＣＨを、たとえば２０フレーム周期のうち１フレームのみで通信に使用し、残りの１９フレームにおいて空けておくこととすると、電波の使用効率が下がり、特に、トラフィックの多い状態では、効率が悪いという問題点があった。
一方、上述の残りの１９フレームのコントロールチャネル用のスロットを使って通話を行うことも不可能ではないが、その場合は、２０フレームに１フレームの割合でコントロールチャネルを使った本来の交信を行うため、当該スロットに割当てられた通話チャネルの通信データが２０フレームに１回の割合（１００ｍｓに１回の割合）で途切れてしまうことになる。これがノイズとなり、通話品質が劣化してしまうという問題があった。
それゆえに、この発明の目的は、複数の端末と基地局とが接続する移動体通信システムにおいて、電波の使用効率を向上させることが可能な無線基地装置および通信チャネルの割当ての制御方法および制御プログラムを提供することである。
発明の開示
この発明の１つの局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、無線基地装置は、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするための受信レベル検知手段と、端末装置から接続要求があった場合に、受信レベル検知手段の検知結果に応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるチャネル割当手段とを備える。
好ましくは、チャネル割当手段は、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、受信レベル検知手段の検知結果により周辺の他の基地局のうち制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てる。
好ましくは、チャネル割当手段は、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、受信レベル検知手段の検知結果により周辺の他の基地局からの制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てる。
この発明の他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするステップと、端末装置から接続要求があった場合に、受信レベル検知手段の検知結果に応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを備える。
好ましくは、割当てるステップは、無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局のうち制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを含む。
好ましくは、割当てるステップは、無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局からの制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを含む。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルをモニタするステップと、端末装置から接続要求があった場合に、受信レベル検知手段の検知結果に応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを実行させる。
好ましくは、割当てるステップは、無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局のうち制御用スロットの信号を受信可能な基地局の個数が所定数以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを含む。
好ましくは、割当てるステップは、無線基地局の通信用スロットの空きを探索するステップと、無線基地局の通信用スロットに空きがない場合に、周辺の他の基地局からの制御用スロットの信号レベルが所定値以上であることに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップとを含む。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは、制御信号を伝達するための少なくとも１つの制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、無線基地装置は、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするための受信レベル検知手段と、端末装置から接続要求があった場合に、受信レベル検知手段の検知結果に応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるチャネル割当手段と、端末装置から接続要求があった場合に、受信レベル検知手段の検知結果を格納する記憶手段と、制御用スロットを情報通信のために割当てた後に、フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、記憶手段中に格納された検知結果に基づいて、制御信号の送信を再開する制御手段とを備える。
好ましくは、制御手段は、空きスロットが制御用スロットである場合は、記憶手段中に格納された検知結果に基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開する。
好ましくは、制御手段は、空きスロットが制御用スロットでない場合は、ｉ）制御用スロットで情報通信を行っている端末を、改めて空きスロットに割当て、ｉｉ）記憶手段中に格納された検知結果に基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開する。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするステップと、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップと、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングを記憶するステップと、制御用スロットを情報通信のために割当てた後に、フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、記憶された周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングに基づいて、制御信号の送信を再開するステップとを備える。
好ましくは、再開するステップは、空きスロットが制御用スロットである場合は、記憶された周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングに基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開するステップを含む。
好ましくは、再開するステップは、空きスロットが制御用スロットでない場合は、制御用スロットで情報通信を行っている端末を、改めて空きスロットに割当てるステップと、記憶手段中に格納された検知結果に基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開するステップとを含む。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングをモニタするステップと、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップと、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングを記憶するステップと、制御用スロットを情報通信のために割当てた後に、フレーム内に空きスロットが生じたことに応じて、記憶された周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングに基づいて、制御信号の送信を再開するステップとを実行させる。
好ましくは、再開するステップは、空きスロットが制御用スロットである場合は、記憶された周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルおよび受信タイミングに基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開するステップを含む。
好ましくは、再開するステップは、空きスロットが制御用スロットでない場合は、制御用スロットで情報通信を行っている端末を、改めて空きスロットに割当てるステップと、記憶手段中に格納された検知結果に基づいて、周辺の基地局との間で制御用スロットの信号の送出タイミングの同期をとり、制御信号の送信を再開するステップとを含む。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおける無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号は、複数のフレームに分割され、各フレームは、制御信号を伝達するための少なくとも１つの制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含み、無線基地装置は、複数のアンテナと、複数のアンテナからの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置からの信号を分離するための受信指向性制御手段と、通信用スロットに収容できる個数以上の端末装置から接続要求があった場合に、制御用スロットを情報通信のために割当てる制御手段とを備え、受信指向性制御手段は、制御用スロットを情報通信のために割当てる場合、複数のアンテナのうちの所定数のアンテナにより受信指向性を制御し、残りのアンテナで制御信号の受信を行う。
好ましくは、無線装置は、アダプティブアレイ処理により所望の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信指向性制御手段をさらに備え、送信指向性制御手段は、制御用スロットを情報通信のために割当てる場合、複数のアンテナのうちの所定数のアンテナにより送信指向性を制御し、残りのアンテナで制御信号の送信を行う。
この発明のさらに他の局面によれば、複数のアンテナからの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置との間で指向性を有する信号を送受信する無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当方法であって、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップと、制御用スロットを情報通信のために割当てる場合、複数のアンテナのうちの所定数のアンテナにより送受信指向性を制御し、残りのアンテナで制御信号の受信を行うステップとを備える。
この発明のさらに他の局面によれば、移動体通信システムにおいて、複数のアンテナからの信号に基づいてアダプティブアレイ処理により所望の端末装置との間で指向性を有する信号を送受信する無線基地装置であって、移動体通信システムにおいて送受信される信号が、複数のフレームに分割され、各フレームは少なくとも１つの制御信号を伝達するための制御用スロットと情報通信のための複数の通信用スロットを含む無線基地装置における通信チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、端末装置から接続要求があった場合に、周辺の基地局からの制御用スロットの信号レベルに応じて、制御用スロットを情報通信のために割当てるステップと、制御用スロットを情報通信のために割当てる場合、複数のアンテナのうちの所定数のアンテナにより送受信指向性を制御し、残りのアンテナで制御信号の受信を行うステップとを実行させる。
発明を実施するための最良の形態
［実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１を図面を参照して詳しく説明する。
図１は、この発明の実施の形態によるアダプティブアレイ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。なお、以下の説明では、本発明に係る基地局１０００が、アダプティブアレイ基地局であるものとして説明を行うが、本発明は、必ずしもアダプティブアレイ基地局に限定されず、１フレーム内の複数スロットについて、通話などのユーザの情報通信のための通信チャネルとリンク確立等の制御のための制御チャネルとが混在して割当てられている移動体通信システムの基地局に適用可能なものである。
逆に、アダプティブアレイ基地局であれば、上述したように、空間多重接続させることができるＳＤＭＡ方式で通信する基地局に適用することも可能である。
図１を参照して、アダプティブアレイ基地局１０００は、複数本のアンテナ、たとえば、アンテナ＃１〜＃４からなるアレイアンテナを備えている。
アンテナ＃１〜＃４は、それぞれ、無線部１０に接続される。
受信時には、アンテナ＃１〜＃４で受信した信号が無線部１０を介して受信部２０に与えられる。受信部２０に与えられる受信信号は、そこで、増幅、周波数変換などの各種のアナログ信号処理が施され、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル信号に変換される。さらに、受信部２０では、制御部４０により制御されて、アダプティブアレイ処理により、各ユーザの信号を分離抽出する。分離抽出された各ユーザの受信信号は、復調部３０に与えられて、必要な復調処理および時分割処理が施され、元の信号に復元され、公衆回路網（図示せず）に対して出力される。
ここで、受信レベル検知部５０は、受信部２０からの信号を受け取って、後に説明するように、アンテナ＃１〜＃４での受信信号、特に他の基地局からのコントロールチャネルＣＣＨの受信信号電力（受信レベル）を制御部４０に対して出力する。
記憶部６０は、後に説明するように、基地局１０００のサービスエリア内の端末からリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受けた際に、コントロールチャネルＣＣＨのスロット番号や、フレームの送信タイミングなど、コントロールチャネルを通話チャネル（ＴＣＨ）として割当てた後に、基地局１０００がコントロールチャネルＣＣＨの送信を再開するために必要となる情報を、制御部４０から受け取って記憶する。
チャネル割当計算部７０は、端末からリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受けた際に、通話チャネルに空きがあるか否かや、コントロールチャネルＣＣＨを通話チャネルとして割当てることが可能かを判断して、制御部４０に通知するとともに、チャネル割当の情報を記憶部６０に格納する。
一方、送信時には、公衆回路網（図示せず）から与えられた送信信号は、制御部４０を介して変調部８０に与えられて必要な時分割処理および変調処理が施され、送信部９０に与えられる。送信部９０においては、送信信号に対して、アダプティブアレイ処理により下り送信指向性が制御され、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）でアナログ信号に変換され、増幅、周波数変換など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。
送信時には、送信部９０からの信号が無線部１０を介してアンテナ＃１〜＃４に供給されて、アンテナ＃１〜＃４から所望の端末に対して送信される。
図２は、基地局１０００と回りの基地局との電波状態を説明するための第１の概念図である。
基地局１０００のサービスエリア内の端末からリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受けた際に、基地局１０００では、周辺に存在する基地局であって、受信可能なレベルのコントロールチャネルＣＣＨの信号を送信している基地局数と、周辺基地局から受信する個々のコントロールチャネルＣＣＨのレベルを判定する。
図２では、基地局１０００の位置において、受信可能なコントロールチャネルＣＣＨの信号を送信している基地局は、その電波の到達範囲が実線で示されている。したがって、図２の場合では、周辺の基地局５局のうち、２局からのコントロールチャネルＣＣＨの信号が基地局１０００の位置で受信可能である。
図３は、基地局１０００と回りの基地局との電波状態を説明するための第２の概念図である。
市街地などトラフィックの多い地域では、基地局は、より高密度に配置されている。
したがって、図２の場合と比べて、より基地局の密度の高い図３のように、周辺の基地局５局のうち、たとえば、４局からのコントロールチャネルＣＣＨの信号が基地局１０００の位置で受信可能である場合がある。
このような場合は、仮に、基地局１０００において、本来のコントロールチャネルＣＣＨの交信を停止して、たとえば２０フレームのすべてにおいてコントロールチャネルＣＣＨを通話用に振り替えても、基地局１０００と通話状態にある端末以外の端末が新たに発呼しようとする場合に、基地局１０００のサービスエリア内では、他の周辺の基地局からのコントロールチャネルでの制御信号を受信可能であるため、サービス提供に問題が生じない。
一方、基地局の密度が低く、たとえばサービスエリアの重なりがあまりないような場合、すなわち、基地局１０００以外に周辺基地局が存在しないか、あっても１〜２局の場合は、基地局１０００において、本来のコントロールチャネルＣＣＨの交信を停止してすべてのフレームでＣＣＨを通話用に振り替えると、他の端末はサービスエリアの圏外にあることと同じになり、当該端末はその位置ではサービスを受けることができなくなる。
したがって、以下に説明するように、基地局１０００のチャネル割当計算部７０は、端末からリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受けた際に、通話チャネルに空きがあるか否かという判断に加えて、受信可能なコントロールチャネルＣＣＨの信号を送信している周辺基地局数または周辺基地局から受信するコントロールチャネルＣＣＨのレベルに基づいて、基地局１０００のコントロールチャネルＣＣＨを通話チャネルとして割当てることが可能かを判断する。
図４は、チャネル割当てのために、アダプティブアレイ基地局１０００のチャネル割当計算部７０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
なお、これらの処理は、基地局１０００内の図示しないデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が、図４に示すフローチャートにしたがってソフトウェアに基づいて行うことも可能である。このＤＳＰは、図４に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、公衆回線を介して図示しないセンタからダウンロードすることもできる。
図４を参照して、チャネル割当て処理の開始後（ステップＳ１００）、リンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求があるか否かの判断が行われる（ステップＳ１０２）。ＬＣＨ確立要求が受信されていなければ、リンクチャネル割当ての拒否が送信される（ステップＳ１１０）が、ＬＣＨ確立要求が受信されている場合、続いて、空きの通話スロットが存在するかが判断される（ステップＳ１０４）。
空きの通話スロットが存在すれば、通話チャネル（ＴＣＨ）についてリンクチャネルの割当てが送信され（ステップＳ１０６）、割当て処理が終了する（ステップＳ１２０）。
これに対して、空きの通話スロットが存在しない場合は、周辺の基地局であって、受信可能なレベルのコントロールチャネルＣＣＨの信号を送信している基地局数が、所定の数、たとえば、３局以上であるかの判断が行われる（ステップＳ１０８）。このような基地局の「所定数」は、予め記憶部６０に格納されているものとする。
条件を満たす周辺基地局の個数が、所定数以上存在する場合は、ステップＳ１１２に処理を移行し、所定数に満たなければ、処理をステップＳ１１０に進めてリンクチャネル割当ての拒否を送信する。
なお、このとき、コントロールチャネル信号を受信できる周辺基地局の個数が所定数以上であるという条件ではなく、周辺基地局から受信する個々のコントロールチャネルＣＣＨのうち、そのレベルが比較的高い所定のレベル以上のものがあるかという条件を満たした場合には、ステップＳ１１２に処理を移行し、いずれの条件も満たされなければ、処理をステップＳ１１０に進めてリンクチャネル割当ての拒否を送信することとしてもよい。このような「所定のレベル」も、予め記憶部６０に格納されているものとする。
すなわち、比較的受信レベルが低くても受信可能な周辺基地局の個数が多いか、または数が少なくても比較的受信レベルが高い周辺基地局が存在するかの少なくともいずれかの条件を満たせば、本来のコントロールチャネルＣＣＨの送信を停止し、通話チャネルに振り替えても、他の端末はいずれかの周辺基地局からサービスを受けることができるものと判断する。
ステップＳ１０８の条件が満たされると、続いて、現状のタイミング等で、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てが可能かを判断し（ステップＳ１１２）、割当てが不可であれば、リンクチャネル割当ての拒否を送信する（ステップＳ１１０）。
一方、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てることが可能であれば、基地局１０００からのコントロールチャネルＣＣＨの送信を停止し（ステップＳ１１４）、続いて、通話チャネルへの切換の直前の時点でのコントロールチャネルＣＣＨのスロット番号や、フレームの送信タイミングなど、基地局１０００がコントロールチャネルＣＣＨの送信を再開するために必要となる情報を記憶部６０に格納する（ステップＳ１１６）。
続いて、基地局１０００は、コントロールチャネルＣＣＨへのリンクチャネルの割当てを、リンクチャネル割当て要求を送信してきた端末に対して送信して（ステップＳ１１８）、処理が終了する（ステップＳ１２０）。
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、１フレーム内に通話チャネルと制御チャネルとが混在する移動体通信システムにおいて、基地局と通話中の端末以外の端末に対するサービスの質を劣化させることなく、当該基地局と接続できる端末数を増加させることができるので、電波の使用効率を向上させることが可能となる。
［実施の形態２］
次に説明する実施の形態２では、実施の形態１によるコントロールチャネルＣＣＨでの送信停止および通話チャネルの割当処理に加えて、その後本来の通話チャネルに空きができたときに、本来のチャネル割当形態に復帰することができるように構成したものである。
この発明の実施の形態２による基地局１０００の構成は、基本的に、図１に示した実施の形態１の基地局１０００の構成と同じなので、その図示を省略する。以下に、機能面で異なる点についてのみ説明する。
図１の受信レベル検知部５０は、実施の形態１で説明したように、周辺の他の基地局からのコントロールチャネルＣＣＨの受信レベルを検出するとともに、その受信タイミングをも検出して、制御部４０に対して出力する。
また、記憶部６０は、実施の形態１で説明したように、基地局１０００自身が交信するコントロールチャネルＣＣＨのスロット番号、フレームの送信タイミングなどの情報を記憶するとともに、周辺の他の基地局からのコントロールチャネルＣＣＨの受信レベル、受信タイミングなどの周辺基地局のコントロールチャネルＣＣＨの信号状況に関する情報を制御部４０から受取って記憶する。
基地局１０００は、コントロールチャネルＣＣＨを通話チャネルとして割当てた後に、本来の通話チャネルに再び空きが生じた場合は、以下に説明するような復帰処理を行って、１フレーム内において、３つのスロットの組により通話を行い、１つのスロットの組で制御信号を交信する本来のチャネル割当状態に戻る。
図５は、このようにコントロールチャネルＣＣＨを通話チャネルとして割当てる処理（上述の実施の形態１の処理）およびコントロールチャネルの交信を復帰する処理（実施の形態２の独自の処理）の流れの概念を示す図である。
図５において、縦軸は時間を、横軸は１フレーム内のスロット、たとえば、下り通信用のスロットの構成を示す。
図５を参照して、時刻ｔ０においては、先頭のスロット１がコントロールチャネルＣＣＨに割当てられており、残りのスロット２〜スロット４は、通話チャネルＴＣＨに割当てられているものとする。
この状態で、時刻ｔ１においては、スロット２〜スロット４をそれぞれ使って、ユーザ１〜ユーザ３が通話を行っているものとする。
４人目のユーザ４からリンクチャネル確立の要求に基づいて、図２で説明したように周辺基地局からのコントロールチャネル信号のレベル等が条件を満たす場合は、時刻ｔ２において、それまでコントロールチャネルの通信に用いていたスロット１を、ユーザ４に対する通話用に割当てる。
続いて、時刻ｔ３において、スロット３で通話していたユーザ２の通話が終了して、スロット３が空き状態となったものとする。
すると、基地局１０００は、時刻ｔ４において、スロット１で通話していたユーザ４に対してチャネルの切り替えを指示し、ユーザ４は空いたスロット３で通話を開始する。このとき、基地局１０００は、コントロールチャネル用のスロット１を時刻ｔ２においてユーザ４に割当てる際に記憶部６０に格納しておいた、自身が発していたコントロールチャネルの通話スロット番号やコントロールチャネルの送信タイミングに基づいて、再び、スロット１を用いてコントロールチャネルの通信を開始する。
図６は、コントロールチャネルの送信タイミングを説明するための概念図である。
図６に示すとおり、基地局１０００は、たとえば、ＰＨＳシステムでは、２０フレームごと（１００ｍｓｅｃごと）の周期で、コントロールチャネルによる通信を行っている。基地局１０００内のユーザは、この１周期ごとに発信されるコントロールチャネルの信号により、たとえば、電波強度の情報などサービスを受けることが可能かについての情報を知ることができる。
図２に示すように、基地局１０００の周囲には、複数の基地局が配置され、これらの周辺の基地局からもコントロールチャネルＣＣＨの信号が発せられている。そこで、基地局１０００と周辺の基地局とは、図６に示したコントロールチャネルの１周期内において、相互に同期を取りつつ、各基地局の固有のタイミングで、コントロールチャネルＣＣＨの信号の送信を行っている。
図６に示した例では、基地局１０００は、コントロールチャネルを通話チャネルに割当てる前は、コントロールチャネルの１周期内におけるタイミングＴＭｉで、コントロールチャネルＣＣＨの信号を送信していたものとする。
通話チャネルに空きが生じて、コントロールチャネルの送信を再開する際には、基地局１０００は、周辺の基地局のうち、上述したようなコントロールチャネルの送信のために同期をとっていた周辺基地局の送信タイミングＴＭ１等を検出し、原則として、検出された送信タイミングから自分が以前に送信していたコントロールチャネルＣＣＨの送信タイミングを見つけ、その見つけた以前の送信タイミングで、コントロールチャネルの信号の送信を再開する。
図７は、図５におけるコントロールチャネルの信号の送信を再開する処理をさらに詳しく説明するためのフロー図である。
図５および図７を参照すると、時刻ｔ３において、以前に使用していた制御チャネルと違うスロット（スロット３）に空きが生じた場合に、もともとのコントロールチャネル用のスロット（スロット１）で通話を行っているユーザ４の端末ＰＳに対して、基地局１０００から通話チャネルＴＣＨの切り替えの指示が与えられる。
端末ＰＳでは、指定された通話スロット３を用いて同期バースト信号を基地局に送信し、基地局からも同期バースト信号を端末側に返信して同期確立を完了する。
以後は、新たに確立された通話チャネルを用いて、ユーザ４と基地局１０００との間で交信が行われる。
基地局１０００では、以前に送信していたコントロールチャネルの情報をもとに、コントロールチャネルの信号の送信を再開する。このとき、記憶部６０に格納されていた周辺基地局のコントロールチャネルＣＣＨの信号の状況（受信レベル、受信タイミング）に対する情報と、コントロールチャネルの通話スロット番号やコントロールチャネルの送信タイミングなどのデータを用いて、再開処理が行われる。
ただし、例外的に、コントロールチャネルの信号の送信を再開する際に、以前に同期をとっていた基地局からのコントロールチャネルの信号が受信できなくなっていたり、あるいは、新たにコントロールチャネルの信号が受信されるようになった周辺基地局ができた場合など、以前とは周辺基地局の状況が変化していることを受信レベル検知部５０が検知する場合がある。この場合は、基地局１０００は、記憶部６０に記憶されている周辺基地局のコントロールチャネルＣＣＨの信号の状況（受信レベル、受信タイミング）に基づいて、周辺基地局との間で、相互に同期を取る処理を再度行った上で、コントロールチャネルの１周期内において、基地局１０００の固有のタイミングで、コントロールチャネルＣＣＨの信号の送信を再開する。
図８は、コントロールチャネルを通話チャネルに割当てる処理およびコントロールチャネルの信号の送信再開の処理のために、アダプティブアレイ基地局１０００の制御部４０およびチャネル割当計算部７０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
なお、これらの処理は、基地局１０００内の図示しないデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が、図８に示すフローチャートにしたがってソフトウェアに基づいて行うことも可能である。このＤＳＰは、図８に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、公衆回線を介して図示しないセンタからダウンロードすることもできる。
まず、前提として、３つの通話チャネル用のスロットのいずれかに空きがある場合は、基地局１０００のチャネル割当計算部７０は、リンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求があれば、この空きのスロットを新たなユーザに対して割当てる。
一方、図８を参照して、３つの通話チャネルがすでに全て使用中の状態において処理が開始されると（ステップＳ２００）、まず、リンクチャネル確立要求があるか否かの判断が行われる（ステップＳ２０２）。ＬＣＨ確立要求が受信されていなければ、リンクチャネル割当ての拒否が送信される（ステップＳ２１８）が、ＬＣＨ確立要求が受信されている場合、続いて、コントロールチャネル用の通話スロットを通話スロットとして使用可能であるかが判断される（ステップＳ２０４）。この判断方法は、図４（ステップＳ１０８，１１２）を参照して実施の形態１に関連してすでに説明したのでここでは繰返さない。
現状のタイミング等で、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てが不可であれば、チャネル割当計算部７０は、リンクチャネル割当ての拒否を送信する（ステップＳ２１８）。
一方、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てることが可能であれば、基地局１０００からのコントロールチャネルＣＣＨの送信を停止し、通話チャネルへの切換の直前の時点でのコントロールチャネルＣＣＨのスロット番号や、フレームの送信タイミングなど、基地局１０００がコントロールチャネルＣＣＨの送信を再開するために必要となる情報を記憶部６０に格納する。続いて、基地局１０００は、コントロールチャネルＣＣＨへのリンクチャネルの割当てを、リンクチャネル割当て要求を送信してきた端末に対して送信して、コントロールチャネルのスロットを通話スロットに割当てる（ステップＳ２０６）。
以後、制御部４０およびチャネル割当計算部７０は、空きスロットが発生するか否かを監視しつつ、待機状態となる（ステップＳ２０８）。
空きスロットが発生すると（ステップＳ２０８）、空いたスロットが以前コントロールチャネルの信号の送信に用いられていたスロットであるかが判断される（ステップＳ２１０）。
空いたスロットが以前のコントロールチャネル信号用であった場合、以前に送信していたコントロールチャネルの情報をもとに、周辺基地局と同期をとって、コントロールチャネルの信号の送信を再開し（ステップＳ２１２）、処理は終了する（ステップＳ２１６）。
一方、空いたスロットが以前のコントロールチャネル信号用でない場合、制御部４０およびチャネル割当計算部７０は、まず、図７で説明したとおり、もともとのコントロールチャネル用のスロットで通話を行っているユーザの端末ＰＳに対して、空いたスロットへの通話チャネルＴＣＨの切り替えを行わせる。続いて、基地局１０００は、以前に送信していたコントロールチャネルの情報をもとに、周辺基地局と同期をとって、コントロールチャネルの信号の送信を再開し（ステップＳ１１４）、処理は終了する（ステップＳ１１６）。
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、１フレーム内に通話チャネルと制御チャネルとが混在する移動体通信システムにおいて、基地局と通話中の端末以外の端末に対するサービスの質を劣化させることなく、当該基地局と接続できる端末数を増加させることができるので、電波の使用効率を向上させることが可能となる。そして、通話端末数が減ったときには本来のチャネル割当状態に復帰することにより、当該基地局のサービスを向上させることができる。
［実施の形態３］
図９は、この発明の実施の形態によるアダプティブアレイ基地局２０００の構成を示す概略ブロック図である。なお、以下の説明では、本発明に係るアダプティブアレイ基地局２０００は、上述したように、アンテナ本数と空間多重の多重度との条件が許す範囲で、空間多重接続により通信できるＳＤＭＡ方式に適用することも可能である。
図９を参照して、アダプティブアレイ基地局２０００は、複数本のアンテナ、たとえば、アンテナ＃１〜＃４からなるアレイアンテナを備えている。なお、必要に応じて、このアンテナの本数は、より多くの本数とすることも、あるいは、より少ない本数とすることも可能である。
アンテナ＃１〜＃４は、それぞれ、無線部１００に接続される。
受信時には、アンテナ＃１〜＃４で受信した信号が無線部１００を介して直交検波部１１０に与えられる。直交検波部１１０において、受信信号は、同相検波軸信号と、直交検波軸信号とに分離されるとともに、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル信号に変換される。各同相検波軸信号および直交検波軸信号は、さらに、同期処理部１２０に与えられ、同期処理が行われた後、切換部１３０に与えられる。
切換部１３０は、後に説明するように、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てない場合は、４つのアンテナ＃１〜＃４からの信号を受信指向性形成部１４０に与えるのに対し、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、少なくとも、もともとコントロールチャネルのスロットとしていたスロットについては、４つのアンテナ＃１〜＃４のうち、たとえば、アンテナ＃１からの信号を受信処理部１５０に与え、アンテナ＃２〜＃４の信号を受信指向性形成部１４０に与える。
受信指向性形成部１４０では、制御部１７０により制御されて、アダプティブアレイ処理により、各ユーザの信号を分離抽出する。一方、受信処理部１５０では、アンテナ＃１からの信号が与えられる場合、この信号に対して制御信号の復調処理前に必要な処理を行う。
受信処理部１５０からの信号および受信指向性形成部１４０で分離抽出された各ユーザの受信信号は、復調部１６０に与えられて、必要な復調処理および時分割処理が施され、元の信号に復元され、公衆回路網（図示せず）に対して出力される。
制御部１７０は、端末からリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受けた際に、通話チャネルに空きがあるか否かや、コントロールチャネルＣＣＨを通話チャネルとして割当てることが可能かを判断する。
一方、送信時には、公衆回路網（図示せず）から与えられた送信信号は、制御部１７０を介して変調部１８０に与えられて必要な時分割処理および変調処理が施される。変調部１８０からの信号は、送信指向性形成部１９０および送信処理部２００に与えられる。
送信指向性形成部２００においては、送信信号に対して、アダプティブアレイ処理により下り送信指向性が制御される。このとき、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てない場合は、送信指向性を４つのアンテナ＃１〜＃４への信号に対して生成するのに対し、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、少なくとも、もともとコントロールチャネルのスロットとしていたスロットについては、４つのアンテナ＃１〜＃４のうち、アンテナ＃２〜＃４の信号に対して送信指向性を生成する。このとき、送信指向性形成部２００は、後に説明するように、受信指向性形成部１４０からのウェイトベクトルに基づいて、このような送信指向性の生成処理を行う。
一方、送信処理部２００は、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合において、コントロールチャネルＣＣＨへの制御信号について、直交変調前に必要な処理を行う。
切換部２１０は、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てない場合は、送信指向性形成部１９０からの信号を直交変調部２１０に与え、送信指向性形成部１９０からの信号を変調した信号が４つのアンテナ＃１〜＃４に与えられる。これに対し、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、切換部２１０は、送信指向性形成部１９０からの信号と送信処理部２００からの信号とを直交変調部２１０に与え、４つのアンテナ＃１〜＃４のうち、アンテナ＃１には、送信処理部２００からの信号を変調した信号が与えられ、アンテナ＃２〜＃４には送信指向性形成部１９０からの信号を変調した信号が与えられる。
したがって、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てない場合は、４つのアンテナ＃１〜＃４を用いて送受信の指向性が制御されるのに対し、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、４つのアンテナ＃１〜＃４のうち、アンテナ＃２〜＃４を用いて送受信の指向性が制御される。
このとき、コントロールチャネルＣＣＨの信号については、指向性のない電波により、基地局２０００とサービスエリア内の端末との間で送受信される。したがって、基地局２０００において、コントロールチャネルＣＣＨを通話用に振り替えても、基地局２０００のサービスエリア内の端末は、制御信号を受信可能であるため、基地局２０００と通話状態にある端末以外の端末が、新たに発呼しようとする場合でも、サービス提供に問題が生じない。
図１０は、図９に示した基地局２０００において、受信指向性形成部１４０のうち、１人のユーザに対応する構成を示すブロック図である。
まず、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てない場合で、４つのアンテナ＃１〜＃４を用いて受信の指向性が制御されるときの動作を説明する。
図１０に示した例においては、４つのアンテナ＃１〜＃４からの信号に基づいて、２人のユーザの端末ＰＳ１と端末ＰＳ２から信号を含む入力信号から、希望するユーザ端末ＰＳ１からの信号を抽出する。したがって、端末ＰＳ２からの信号は、干渉波として作用する。
４つのアンテナ＃１〜＃４からの信号ＲＸ１〜ＲＸ４が、受信指向性計算器１４２と乗算器１４４．１〜１４４．４とに与えられる。
受信指向性計算器１４２は、入力信号と予めメモリ１４８に記憶されている参照信号と加算器１４６の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ１１〜ｗ４１を計算する。ここで、添字のうち後の１は、１番目のユーザＰＳ１との間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
すなわち、受信信号のプリアンブルの信号系列は、所定の参照情報の信号列を含んでいる。受信指向性計算器１４２は、メモリ１４８から取出した参照信号（ユニークワード信号）と、受信した信号系列とを対比し、ユーザ端末ＰＳ１に対応する信号系列を含んでいると思われる信号を抽出するようにウエイトベクトル制御（重み係数の決定）を行なう。
乗算器１４４．１〜１４４．４は、入力信号ＲＸ１〜ＲＸ４とウエイトベクトルｗ１ｉ〜ｗ４ｉとをそれぞれ乗算し、加算器１４６へ与える。加算器１４６は、乗算器１４４．１〜１４４．４の出力信号を加算して受信信号ｙ１（ｔ）として出力し、この受信信号ｙ１（ｔ）は、受信指向性計算器２６２にも与えられる。
［アダプティブアレイの動作原理］
各アンテナから受信指向性形成部１４０に対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
0003877726.tif 000002
ここで、信号ＲＸｊ（ｔ）は、ｊ番目（ｊ＝１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号Ｓｒｘｉ（ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信した信号を示す。
さらに、係数ｈｊｉは、ｊ番目のアンテナに受信された、ｉ番目のユーザからの信号の複素係数を示し、ｎｊ（ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を示している。
上の式（１）〜（４）をベクトル形式で表記すると、以下のようになる。
0003877726.tif 000003
なお式（６）〜（８）において、［…］Ｔは、［…］の転置を示す。
ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号ベクトル、Ｈｉはｉ番目のユーザの受信信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
アダプティブアレイアンテナは、図１０に示したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み係数ｗ１ｉ〜ｗ４ｉを掛けて合成した信号を受信信号ｙ１（ｔ）として出力する。
さて、以上のような準備の下に、たとえば、１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ１（ｔ）を抽出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のようになる。
アダプティブアレイの出力信号ｙ１（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクトルＷ１のベクトルの掛算により、以下のような式で表わすことができる。
0003877726.tif 000004
すなわち、ウエイトベクトルＷ１は、ｊ番目の入力信号ＲＸｊ（ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗｊ１（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
ここで式（９）のように表わされたｙ１（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベクトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。
0003877726.tif 000005
ここで、アダプティブアレイが理想的に動作した場合、周知な方法により、ウエイトベクトルＷ１は次の連立方程式を満たすように受信指向性計算器１４２により逐次制御される。
0003877726.tif 000006
式（１２）および式（１３）を満たすようにウエイトベクトルＷ１が完全に制御されると、アダプティブアレイからの出力信号ｙ１（ｔ）は、結局以下の式のように表わされる。
0003877726.tif 000007
すなわち、出力信号ｙ１（ｔ）には、２人のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ１（ｔ）が得られることになる。
図１１は、図９に示した基地局２０００において、送信指向性形成部１９０のうち、１人のユーザの端末ＰＳ１に対応する構成を示すブロック図である。
図１１を参照して、送信指向性形成部１９０は、受信指向性計算器１４２により与えられる受信指向性情報に基づいて、ウエイトベクトルｗ１１〜ｗ４１を算出する送信指向性計算器１９２と、変調部１８０からの出力信号ＳＴＸ（ｔ）とウエイトベクトルｗ１１〜ｗ４１とをそれぞれ乗算して出力する乗算器１９６．１〜１９６．４とを含む。乗算器１９６．１〜１９６．４の出力ｗ１１ＳＴＸ（ｔ）〜ｗ４１ＳＴＸ（ｔ）は、直交変調後、それぞれ、アンテナ＃１〜＃４に与えられる。
これらの乗算器に与えられるウエイトベクトルｗ１１〜ｗ４１は、それぞれ、受信指向性計算器１４２により、図１０において説明したように、受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ１１，ｗ２１，ｗ３１，ｗ４１が、原則的にはコピーされて印加される。ただし、ユーザ端末ＰＳ１が移動中等であることが検出された場合には、この移動速度等に応じて、補正した値としても良い。
以上のような処理により、端末ＰＳ１との間で、指向性を持った信号の送受信が可能となる。
さらに、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合で、３つのアンテナ＃２〜＃４を用いて受信の指向性が制御されるときは、受信の処理では、信号ＲＸ１（ｔ）が０であるものとして、送信の処理では、信号ｗ１１ＳＴＸ（ｔ）が０であるものとして処理が行われる。
図１２は、チャネル割当てのために、アダプティブアレイ基地局２０００の制御部４０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
なお、これらの処理は、基地局２０００内の図示しないデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が、図１２に示すフローチャートにしたがってソフトウェアに基づいて行うことも可能である。このＤＳＰは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、公衆回線を介して図示しないセンタからダウンロードすることもできる。
図１２を参照して、チャネル割当て処理の開始後（ステップＳ３００）、リンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求があるか否かの判断が行われる（ステップＳ３０２）。ＬＣＨ確立要求が受信されていなければ、リンクチャネル割当ての拒否が送信される（ステップＳ３１０）が、ＬＣＨ確立要求が受信されている場合、続いて、空きの通話スロットが存在するかが判断される（ステップＳ３０４）。
空きの通話スロットが存在すれば、通話チャネル（ＴＣＨ）についてリンクチャネルの割当てが送信され（ステップＳ３０６）、割当て処理が終了する（ステップＳ３２０）。
これに対して、空きの通話スロットが存在しない場合は、続いて、現状のタイミング等で、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てが可能かを判断し（ステップＳ３０８）、割当てが不可であれば、リンクチャネル割当ての拒否を送信する（ステップＳ３１０）。
一方、コントロールチャネルを通話チャネルに割り当てることが可能であれば、割当てた通話チャネルＴＣＨは、コントロールチャネルＣＣＨ用のアンテナ＃１以外のアンテナ＃２〜＃４で送受信するように切換部１３０および２１０を制御する（ステップＳ１１２）。
続いて、基地局２０００は、コントロールチャネルＣＣＨへのリンクチャネルの割当てを、リンクチャネル割当て要求を送信してきた端末に対して送信して（ステップＳ３１４）、処理が終了する（ステップＳ３２０）。
以上の説明では、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、４本のアンテナのうち、３本のアンテナで送受信の指向性を制御し、残りの１本でコントロール信号の送受信を行うこととしたが、より一般的には、コントロールチャネルＣＣＨのスロットを通話チャネルに割当てる場合は、ｎ本（ｎ：自然数）のアンテナのうち、（ｎ−ｍ）本（ｍ：自然数）のアンテナで送受信の指向性を制御し、残りのｍ本でコントロール信号の送受信を行うこととしてもよい。
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、１フレーム内に通話チャネルと制御チャネルとが混在する移動体通信システムにおいて、コントロールチャネルの交信を維持しつつ当該基地局と接続できる端末数を増加させることができるので、基地局と通話中の端末以外の端末に対するサービスの質を劣化させることなく、電波の使用効率を向上させることが可能となる。
産業上の利用可能性
この発明によれば、基地局と通話中の端末以外の端末に対するサービスの質を劣化させることなく当該基地局と接続できる端末数を増加させることができるようにしたので、複数の端末と基地局とが接続する移動体通信システムにおいて有効である。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の実施の形態１および２によるアダプティブアレイ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
図２は、基地局１０００と回りの基地局との電波状態を説明するための第１の概念図である。
図３は、基地局１０００と回りの基地局との電波状態を説明するための第２の概念図である。
図４は、アダプティブアレイ基地局１０００のチャネル割当計算部７０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
図５は、コントロールチャネルを通話チャネルとして割当てる処理およびコントロールチャネルの交信を復帰する処理の流れの概念を示す図である。
図６は、コントロールチャネルの送信タイミングを説明するための概念図である。
図７は、図５におけるコントロールチャネルの信号の送信を再開する処理をさらに詳しく説明するためのフロー図である。
図８は、制御部４０およびチャネル割当計算部７０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
図９は、この発明の実施の形態３によるアダプティブアレイ基地局２０００の構成を示す概略ブロック図である。
図１０は、基地局２０００において、受信指向性形成部１４０のうち、１人のユーザに対応する構成を示すブロック図である。
図１１は、基地局２０００において、送信指向性形成部１９０のうち、１人のユーザに対応する構成を示すブロック図である。
図１２は、アダプティブアレイ基地局２０００の制御部１７０によって実行される動作を説明するためのフローチャートである。
図１３は、端末とＰＨＳ基地局との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
図１４は、通話シーケンスフローを示す図である。
【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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