(57)【要約】【課題】長距離通信では非効率となるＴＤＤ方式の無線通信の欠点を改善するとともに、伝搬損失による場所率の劣化を防ぐ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】本発明に係る無線通信システムは、移動局と、移動局との間で、第１の周波数でＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の無線通信ＴＳ−１〜Ｎを行い、第１の周波数と異なる第２の周波数でＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の無線通信ＴＳＵ−１〜Ｎ、ＴＳＤ−１〜Ｎを行う基地局とを備える。そして、ＴＤＤ方式の無線通信のガードタイムＧＴ区間において、ＦＤＤ方式の無線通信ＴＳＵ−１〜Ｎ、ＴＳＤ−１〜Ｎを行う。【選択図】図３
2009188497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と、
前記移動局との間で、第１の周波数でＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の無線通信を行い、前記第１の周波数と異なる第２の周波数でＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の無線通信を行う基地局とを備え、
前記ＴＤＤ方式の無線通信のガードタイム区間において、前記ＦＤＤ方式の無線通信を行う、
無線通信システム。
【請求項２】
前記ＦＤＤ方式の無線通信に用いる前記第２の周波数は、前記ＴＤＤ方式の無線通信に用いる前記第１の周波数よりも場所率（カバレッジ）の劣化が小さい、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記ＴＤＤ方式の無線通信により、データを前記移動局と送受信し、
前記ＦＤＤ方式の無線通信により、前記移動局と前記基地局との無線通信を維持するための情報を前記移動局と送受信する、
請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記移動局との無線通信の品質に応じて、前記ＦＤＤ方式の無線通信により、前記情報に加えて前記データの一部を送受信する、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記データはパケットデータを含む、
請求項３または請求項４に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数帯で無線通信を行うマルチバンドの無線通信システムに関するものであり、特に、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式と、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式とを混在させたハイブリッド・デュープレックス方式の無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の第３世代移動通信システム（ＩＭＴ−２０００）よりも格段に高速なデータ通信サービスを提供する、いわゆる第４世代移動通信システム（ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）を２０１０年頃に標準化することを目指して検討が行われている。非特許文献１に記載されているように、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、移動環境で１００Ｍｂｐｓ、ホットスポットや準静止環境で１Ｇｂｐｓという通信速度の実現と、１０ｂｐｓ／Ｈｚという周波数利用率の達成とを目標としている。
【０００３】
基地局と移動局の無線通信システムに用いられるデュープレックス方式の無線通信には、ＦＤＤ方式の無線通信と、ＴＤＤ方式の無線通信がある。ＦＤＤ方式の無線通信では、上り／下りの信号を互いに異なる周波数（ペアバンド）で送信する必要がある。一方、ＴＤＤ方式の無線通信では、上り／下りの信号を時分割し、上り／下りの信号を同一周波数で送信するため、ペアバンドは不要である。後者のＴＤＤ方式では、上り・下りリンクの送受スロットの割当率を変えることで、それぞれのリンクに応じたスロット割当を柔軟に実現できる。
【０００４】
上述の通信システムで求められている１Ｇｂｐｓの通信速度、１０ｂｐｓ／Ｈｚの周波数利用効率を達成するためには、所要周波数帯域幅が１００ＭＨｚとなることが必要である。また、同システムのリアルタイム型およびノンリアルタイム型のトラヒックデータはいずれもパケット信号として伝送され、さらに、トラヒックは上り・下りリンクで必ずしも対称となるわけではない。そのため、次世代の無線通信システムの無線通信には、ＦＤＤ方式よりも、スロット割当を柔軟に実現できるＴＤＤ方式が適当であると考えられる。
【０００５】
また、上述の所要周波数帯域幅の収容には、ＩＭＴ−２０００用の周波数とは別に、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ用の周波数を追加する必要がある。追加する周波数は、移動通信用途を考慮すると５〜６ＧＨｚ以下の周波数帯の周波数が適当である。ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、３．４〜４．２ＧＨｚ、４．４〜４．９ＧＨｚの利用が想定されている。
【０００６】
次世代の携帯電話システムでは、いつでもどこでもネットワークに接続できる広い場所率（カバレッジ、有効範囲）と、低速から超高速に至る多様なサービスへの対応が期待される。この問題を解決するため、例えば、３Ｇ／４Ｇ，無線ＬＡＮなどの異なる無線システムを連携させる非特許文献２に記載のシステムや、ＦＤＤ方式とＴＤＤ方式とを選択する特許文献１に記載のマルチモード通信装置が検討されている。
【０００７】
【非特許文献１】Y.Kim et.al.,"Beyond 3G:Vision,Requirements,and Enabling Technologies",IEEE Commun.Mag.,vol.41,pp.120-124,Mar.2003.
【非特許文献２】H.Hrada,M.Kuroda,H.Morikawa,H.Wakana,F.Adachi,"The Overview of the New Generation Mobile Communication System and the Role of Software Defined Radio Technology",IEICE Trans.Commun.,vol.E86-B,No.12,pp.3374-3384,Dec.2003.
【特許文献１】特開２００２−３６８７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのデュープレックス方式では、ＴＤＤ方式が適当である。上り／下りの信号を時分割して同一周波数で送信するＴＤＤ方式では、基地局と移動局間の伝送遅延により生じる上り／下りの干渉を防ぐため、スロット間にガードタイムを挿入する必要がある。しかしながら、このガードタイムの長さはセル半径に依存するため、基地局と移動局との間の距離が大きい場合には、ガードタイムが長くなり、ＴＤＤ方式はＦＤＤ方式と比べて非効率となるという問題があった。
【０００９】
また、伝搬損失は、周波数のおよそ２．６乗に比例して増加する。そのため、３ＧＨｚ以上のマイクロ波帯の利用を想定しているＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの伝搬距離は、８００Ｈｚ〜２ＧＨｚ帯を使って通信を行うＩＭＴ−２０００の伝搬距離よりも短くなる。その結果、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、場所率の劣化が著しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、長距離通信では非効率となるＴＤＤ方式の無線通信の欠点を改善するとともに、超高速伝送を行っても広い場所率で通信可能な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】
【００１１】
本発明の係る無線通信システムは、移動局と、前記移動局との間で、第１の周波数でＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の無線通信を行い、前記第１の周波数と異なる第２の周波数でＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の無線通信を行う基地局とを備える。そして、前記ＴＤＤ方式の無線通信のガードタイム区間において、前記ＦＤＤ方式の無線通信を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の通信システムによれば、ＴＤＤ方式のガードタイム区間にＦＤＤ方式の無線通信を行うため、長距離通信では非効率となるＴＤＤ方式の欠点を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局１Ａ，１Ｂと、基地局２とを備える。
【００１４】
図２は、本実施の形態に係る基地局２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局２は、アンテナ１０と、ＴＤＤ送受信部２０と、ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０と、ＦＤＤ送受信部５０とを備える。本実施の形態に係る基地局２は、移動局１Ａ，１Ｂとの間で、ＴＤＤ送受信部２０により、第１の周波数ｆHでＴＤＤ方式の無線通信を行い、ＦＤＤ送受信部５０により、第１の周波数ｆHと異なる第２の周波数ｆL1，ｆL2でＦＤＤ方式の無線通信を行う。
【００１５】
本実施の形態に係るＴＤＤ送受信部２０は、ＲＦフィルタ２１と、切り替えスイッチ２２，２６と、ＲＦ増幅器２３と、受信側周波数変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２５と、局部発振器（ＬＯ）２７と、送信側パワー増幅器２８と、送信側周波数変換器２９と、Ｄ／Ａ変換器３０と、ベースバンド部３１とを備える。ＴＤＤ送受信部２０は、切り替えスイッチ２２，２６により、ＲＸ（受信）およびＴＸ（送信）モードを選択的に切替える。また、ＴＤＤ送受信部２０は、ＲＸモードおよびＴＸモードのいずれも、局部発振器２７の第１の周波数ｆHを用いる。
【００１６】
このＴＤＤ送受信部２０は、移動局１Ａ，１Ｂと、アンテナ１０を介して、第１の周波数ｆHでＴＤＤ方式の無線通信を行う。本実施の形態に係る無線通信システムでは、ＴＤＤ方式の無線通信による超高速伝送を想定している。そこで、本実施の形態では、ＴＤＤ方式の無線通信に用いる第１の周波数ｆHは、広い周波数帯に属し、かつ、その周波数帯は高周波数からなるものとする。一般に、無線通信に使用する周波数が高くなるほど、場所率の劣化は大きくなる。そのため、図１に示すように、基地局２は、主に、基地局２に近い移動局１ＡとＴＤＤ方式の無線通信を行うことになる。このように、本実施の形態に係る第１の周波数ｆHは、超高速伝送を達成するのに十分な周波数帯域に属するが、伝搬損失による場所率の劣化が大きいものとする。
【００１７】
本実施の形態に係るＦＤＤ送受信部５０は、受信側ＲＦフィルタ５１と、受信側ＲＦ増幅器５２と、受信側周波数変換器５３と、受信側局部発振器（ＬＯ）５４と、Ａ／Ｄ変換器５５と、送信側ＲＦフィルタ５６と、送信側パワー増幅器５７と、送信側周波数変換器５８と、送信側局部発振器（ＬＯ）５９と、Ｄ／Ａ変換器６０と、ベースバンド部６１とを備える。ＦＤＤ送受信部５０は、ＲＸおよびＴＸモードを切替えることなく両者を並行して行う。また、ＦＤＤ送受信部５０は、ＲＸモードでは、受信側局部発振器５４の第２の周波数ｆL1を用い、ＴＸモードでは、送信側局部発振器５９の第２の周波数ｆL2（≠ｆL1）を用いる。
【００１８】
このＦＤＤ送受信部５０は、移動局１Ａ，１Ｂと、アンテナ１０を介して、第２の周波数ｆL1，ｆL2でＦＤＤ方式の無線通信を行う。ＦＤＤ方式の無線通信に用いる第２の周波数ｆL1，ｆL2は、ＴＤＤ方式の無線通信に用いる第１の周波数ｆHと異なる。また、ＦＤＤ方式の無線通信に用いる第２の周波数ｆL1，ｆL2は、狭い周波数帯に属し、かつ、その周波数帯は低周波数からなる。本実施の形態では、ＦＤＤ方式の無線通信に用いる第２の周波数ｆL1，ｆL2は、ＴＤＤ方式の無線通信に用いる第１の周波数ｆHよりも低周波数であり、場所率の劣化が小さいものとする。こうして、図１に示すように、基地局２は、基地局２から遠く離れた移動局１ＢとＦＤＤ方式の無線通信を行うことが可能になる。
【００１９】
ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０は、ＴＤＤ送受信部２０の送受信と、ＦＤＤ送受信部５０との送受信とのタイミング制御を行う。本実施の形態では、ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０は、ＴＤＤ方式とＦＤＤ方式とのタイムスロットをコントロールする。基地局２は、このＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０の制御により、ハイブリッド・デュープレックス方式の無線通信を行う。図３は、ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０のコントロールを説明する図である。なお、この図では、Ｎ個のタイムスロットをまとめたものを、フレームと定義している。
【００２０】
従来のＴＤＤ方式の無線通信では、移動局１Ａ，１Ｂと基地局２との間の伝送遅延により生じる上り／下りの干渉を防ぐため、ＴＤＤ方式の隣り合うスロットＴＳ−１〜Ｎ同士の間に、ＴＤＤ方式の無線通信を停止するガードタイムＧＴを挿入している。しかしながら、このガードタイムＧＴの長さはセル半径に依存し、移動局１Ａ，１Ｂと基地局２との間の距離が大きい場合には、ガードタイムＧＴが長くなり、ＴＤＤ方式はＦＤＤ方式に比べて非効率となるという問題があった。
【００２１】
それに対し、本実施の形態に係る無線通信システムでは、各ガードタイムＧＴ区間において、ＦＤＤ方式の受信スロットＴＳＵ−１〜Ｎ、および、ＦＤＤ方式の送信スロットＴＳＤ−１〜Ｎを挿入する。こうして、本実施の形態に係る無線通信システムでは、ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０の制御により、ＴＤＤ方式の無線通信のガードタイムＧＴ区間において、ＦＤＤ方式の無線通信を行う。
【００２２】
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、ＴＤＤ方式の無線通信（ＴＳ−１〜Ｎ）のガードタイムＧＴ区間において、ＦＤＤ方式の無線通信（ＴＳＵ−１〜Ｎ、ＴＳＤ−１〜Ｎ）を行う。このように、ガードタイムＧＴ区間を有効利用することにより、長距離通信では非効率となるＴＤＤ方式の欠点を改善することができる。なお、第１の周波数ｆHは、第２の周波数ｆL1，ｆL2と異なるため、互いに干渉することはない。
【００２３】
また、本実施形態では、ＦＤＤ方式の無線通信に用いる第２の周波数ｆL1，ｆL2は、ＴＤＤ方式の無線通信に用いる第１の周波数ｆHよりも場所率の劣化が小さい。そのため、本実施の形態に係る無線通信システムは、ＴＤＤ方式の無線通信によって超高速伝送を行い、場所率が低下しても、広い場所率を有するＦＤＤ方式の無線通信も行うため、広い場所率で通信することができる。
【００２４】
＜実施の形態２＞
図４は、本実施の形態に係る基地局２の構成を示すブロック図である。以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成のうち、実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態１と同じであるものとする。
【００２５】
図４に示すように、本実施の形態に係る基地局２は、実施の形態１と同様、アンテナ１０と、ＴＤＤ送受信部２０と、ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部４０と、ＦＤＤ送受信部５０とを備える。本実施の形態に係るＴＤＤ送受信部２０およびＦＤＤ送受信部５０の構成は、実施の形態１と同様である。これにより、基地局２は、第１の周波数ｆHでＴＤＤ方式の無線通信を行い、第１の周波数ｆHと異なる第２の周波数ｆL1，ｆL2でＦＤＤ方式の無線通信を行う。本実施の形態に係る基地局２は、以上の構成に加え、無線リソース制御部７０と、品質推定部７１とをさらに備える。
【００２６】
本実施の形態に係る無線通信システムは、上述のＴＤＤ方式の無線通信により、データを移動局１Ａ，１Ｂと送受信する。本実施の形態に係るデータは、パケットデータであるものとする。ＴＤＤ送受信部２０は、低速から超高速のデータ伝送（ベストエフォート型の伝送）を行う。そして、本実施の形態に係る無線通信システムは、上述のＦＤＤ方式の無線通信により、移動局１Ａ，１Ｂと基地局２との無線通信を維持するための重要な情報を移動局１Ａ，１Ｂと送受信する。ここで、移動局１Ａ，１Ｂと基地局２との無線通信を維持するための重要な情報には、例えば、制御チャネルの情報が該当する。
【００２７】
ＦＤＤ送受信部５０は、広いカバレッジ特性を持つので、各移動局１Ａ，１Ｂの品質推定を分担する。品質推定部７１は、ＦＤＤ送受信部５０からの信号を受けて品質を推定し、その推定結果を無線リソース制御部７０に入力する。ここでいう、品質とは、例えば、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）／ＰＥＲ（Packet Error Rate）／移動速度が該当する。本実施の形態に係る無線リソース制御部７０は、品質推定部７１の推定結果に応じて、送信すべきパケットデータを、ＴＤＤ送受信部２０またはＦＤＤ送受信部５０に振り分ける。無線リソース制御部７０は、通常はパケットデータをＴＤＤ送受信部２０に振り分けるが、移動局１Ａ，１Ｂからの信号の品質が低下した場合に限り、パケットデータをＦＤＤ送受信部５０に振り分ける。そして、ＦＤＤ送受信部５０は、振り分けられたパケットデータを、自己が許容する最低データ伝送速度に低下させて移動局１Ａ，１Ｂに送信する。
【００２８】
図５は、本実施の形態に係る無線通信システムの動作を示す図である。基地局２は、ＦＤＤ方式の無線通信の広いカバレッジ特性を持つ第２の周波数ｆL1，ｆL2を用いて、主として上述の無線通信を維持するための情報を移動局１Ａ，１Ｂに伝送する。そして、基地局２は、オプションで、例えば、移動局１Ｂとの無線通信の品質が低下した場合に、ギャランティー型の低速のパケットデータ伝送、つまり、移動局１Ｂ向けの最低データ伝送速度が保証された伝送を行う。このように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局１Ａ，１Ｂとの無線通信の品質に応じて、ＦＤＤ方式の無線通信により、上述の情報に加えて上述のデータの一部を送受信する。
【００２９】
以上のような本実施の形態に係る無線通信システムによれば、実施の形態１の効果に加え、ベストエフォート型の超高速のデータ伝送と、ギャランティー型の低速のデータ伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る無線通信システムの基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る無線通信システムのタイムスロットコントロールを説明する図である。
【図４】実施の形態２に係る無線通信システムの基地局の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ，１Ｂ  移動局、２  基地局、１０  アンテナ、２０  ＴＤＤ送受信部、２１  ＲＦフィルタ、２２，２６  切り替えスイッチ、２３  ＲＦ増幅器、２４，５３  受信側周波数変換器、２５，５５  Ａ／Ｄ変換器、２７  局部発振器、２８  送信側パワー増幅器、２９，５８  送信側周波数変換器、３０，６０  Ｄ／Ａ変換器、３１，６１  ベースバンド部、４０  ＴＤＤ／ＦＤＤ送受信タイミング制御部、５０  ＦＤＤ送受信部、５１  受信側ＲＦフィルタ、５２  受信側ＲＦ増幅器、５４  受信側局部発振器、５６  送信側ＲＦフィルタ、５７  送信側パワー増幅器、５９  送信側局部発振器、７０  無線リソース制御部、７１  品質推定部、ＧＴ  ガードタイム。
【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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