(57)【要約】【課題】移動局における複雑な送信電力制御を不要とする。【解決手段】基地局１０が有するＴＳ割当部１０９は、移動局１１〜１３の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの１つである経路損失の推定値の大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを移動局１１〜１３の各々について決定する。そして、受信利得制御部１０７は、移動局１１〜１３の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、移動局１１〜１３から受信した上り信号に対する利得をタイムスロット毎に調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局と無線通信可能な基地局装置であって、
前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定するタイムスロット割当手段と、
前記複数の移動局の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する利得制御手段と、
を備える基地局装置。
【請求項２】
前記利得制御手段は、前記局間距離の大きな移動局の通信可能時間に割り当てられたタイムスロットほど、前記上り信号に対する利得を増大させる、請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記基地局装置から送信される下り信号の前記複数の移動局の各々による受信電力が各移動局の位置によらず実質的に一定に近づくように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整する送信電力制御手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の基地局装置。
【請求項４】
前記送信電力制御手段は、前記局間距離の大きな移動局の通信可能時間に割り当てられたタイムスロットほど、前記下り信号の送信電力を増大させる、請求項３に記載の基地局装置。
【請求項５】
前記下り信号と前記上り信号は、時分割複信（ＴＤＤ）によって共通の無線周波数帯域を使用して送信され、
前記パラメータは、前記移動局による前記上り信号の送信電力と前記基地局装置における前記上り信号の受信電力との差分に基づいて算出される、前記基地局及び前記移動局の間の経路損失である、請求項３又は４に記載の基地局装置。
【請求項６】
前記基地局装置と前記複数の移動局との間は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）若しくは直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）、又はこれらの組合せによって接続される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項７】
基地局と、
前記基地局と無線通信可能であり、前記基地局との間の局間距離に関わらず、前記基地局に対する上り信号を実質的に一定の送信電力で送信する複数の移動局と、
前記局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、前記複数の移動局の各々について前記基地局と通信可能なタイムスロットを決定するタイムスロット割当手段と、
前記基地局が有する受信増幅回路によって前記上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に前記増幅回路の利得を調整する利得制御手段と、
を備える移動体通信システム。
【請求項８】
前記利得制御手段は、前記局間距離の大きな移動局の通信可能時間に割り当てられたタイムスロットほど、前記上り信号に対する利得を増大させる、請求項７に記載の移動体通信システム。
【請求項９】
前記基地局から送信される下り信号の前記複数の移動局の各々による受信電力が各移動局の位置によらず予め定められた範囲内となるように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整する送信電力制御手段をさらに備える、請求項７又は８に記載の移動体通信システム。
【請求項１０】
前記送信電力制御手段は、前記局間距離の大きな移動局の通信可能時間に割り当てられたタイムスロットほど、前記下り信号の送信電力を増大させる、請求項９に記載の移動体通信システム。
【請求項１１】
複数の移動局と無線通信可能な基地局の制御方法であって、
前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定するステップと、
前記複数の移動局の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整するステップと、
を備える基地局の制御方法。
【請求項１２】
前記基地局から送信される下り信号の前記複数の移動局の各々による受信電力が各移動局の位置によらず実質的に一定に近づくように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整するステップをさらに備える、請求項１１に記載の基地局の制御方法。
【請求項１３】
基地局に関する制御処理をコンピュータに実行させるための基地局制御プログラムであって、
前記制御処理は、
前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定する処理と、
前記複数の移動局の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する処理と、
を含む、基地局制御プログラム。
【請求項１４】
前記制御処理は、前記基地局から送信される下り信号の前記複数の移動局の各々による受信電力が各移動局の位置によらず実質的に一定に近づくように、前記タイムスロット毎に前記下り信号の送信電力を調整する処理をさらに含む、請求項１３に記載の基地局制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局及び移動局を備える移動体通信システムに関し、特に、基地局の送信電力制御及び受信利得制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムの多元接続（Multiple Access）方式として、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等がある。また、移動体通信システムにおいて同時送受信（デュプレックス通信）を実現する方式として、ＴＤＤ（Time Division Duplex）、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）が知られている。多元接続方式とデュプレックス通信とは適宜組み合わせて使用される。
【０００３】
例えば、第２世代携帯電話方式であるPDC(Personal Digital Cellular)方式、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式などは、多元接続方式にＴＤＭＡを採用し、デュプレックス通信方式にＦＤＤ方式を採用したＴＤＭＡ／ＦＤＤ方式の移動体通信システムである。同じく第２世代携帯電話方式の１つであるＰＨＳ(Personal Handyphone System)は、デュプレックス通信方式にＴＤＤ方式を採用しており、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式の移動体通信システムである。
【０００４】
また、ＩＭＴ−２０００の無線インタフェースの１つとして規格化されているＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Spread Code Division Multiple Access）方式は、多元接続方式にＣＤＭＡを採用し、デュプレックス通信方式にＦＤＤ方式を採用したＣＤＭＡ／ＦＤＤ方式の移動体通信システムである。一方、同じくＩＭＴ−２０００にて規格化されているＴＤ−ＣＤＭＡ（Time Division Code Division Multiple Access）は、デュプレックス通信方式にＴＤＤ方式を採用しており、ＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式の移動体通信システムである。
【０００５】
また、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅに規定され、先般、ＩＴＵ（International Telecommunication Union）によりＩＭＴ−２０００の無線インタフェースの１つとして勧告された、いわゆるモバイルＷｉＭＡＸは、多元接続方式にＯＦＤＭＡを採用し、デュプレックス通信方式にＴＤＤ及びＦＤＤの双方を採用している。
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されたＣＤＭＡ方式の移動体通信システムは、基地局を中心としてセル内を複数のサブエリアに分割し、各サブエリアに在圏する移動局に対して、そのサブエリアに対して割り当てられたタイムスロットの区間だけ送信を許可する。また、特許文献１は、基地局及び移動局がサブエリア毎に各サブエリアに適応した送信電力制御を行うことで、セル内およびセル間での干渉を抑制することを開示している。また、特許文献１は、隣接基地局間（隣接セル間）では、同時刻に通信可能なグループが重ならないようにタイムスロットを割り当てることで、隣接セル間での干渉をより効果的に抑制することを開示している。
【特許文献１】特開２００２−１５９０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムでは、いわゆる遠近問題の回避、回線容量の増大のために、移動局側の送信電力の制御が不可欠である。上述した特許文献１は、ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムを対象としており、移動局の送信電力制御を必要とするものである。
【０００８】
また、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ及びＯＤＦＭＡ等のＣＤＭＡ以外の多元接続方式を採用する移動体通信システムであっても、同時刻に送信を行なう複数の移動局と基地局との距離が様々であるために、基地局と移動局との間の経路損失も様々であり、結果的に、個々の移動局から基地局に到達する上り信号の受信レベルも様々である。一方で、基地局が受信可能なダイナミックレンジには制約がある。このため、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ及びＯＤＦＭＡ等のＣＤＭＡ以外の多元接続方式を採用する移動体通信システムであっても、実質的に移動局側での送信電力制御が必要である。例えば、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＤ方式のモバイルＷｉＭＡＸでは、主として基地局における下り信号の送信電力及び受信した上り信号を増幅する際の利得を固定的に設定しておき、移動局側にて上り信号の送信電力制御及び受信した下り信号の利得制御を行うことが検討されている。
【０００９】
図９は、移動局が主体的に送信電力制御及び利得制御を行うＯＦＤＭＡ／ＴＤＤ方式の移動体通信システムにおける基地局及び移動局の送受信タイミングを示す図である。図９は、１つの基地局９０が３つの移動局９１〜９３と同時通信を行う場合について示している。また、図１０は、基地局９０が生成するセル９４内での３つの移動局９１〜９３の位置を示す図である。移動局９１〜９３の各々は、多元接続のために、互いに異なるＯＦＤＭサブチャネルを使用して基地局と通信を行う。また、ＷｉＭＡＸの各スーパーフレームは、前半部分の下りサブフレームと後半部分の上りサブフレームに分割されている。下りサブフレーム期間は、下り信号のバースト送信に使用され、上りサブフレーム期間は、上り信号のバースト送信に使用される。
【００１０】
基地局９０は、下り信号の送信電力と受信した上り信号に対する受信利得を共に一定としている。一方、移動局９１〜９３は、上り信号の送信電力制御と受信した下り信号に対する利得制御を実行する。具体的には、基地局９０から最も遠方に位置する移動局９３は、他の２つの移動局に比べて上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を増大させている。一方、基地局９０の最も近くに位置する移動局９１は、他の２つの移動局に比べて上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を減少させている。また、中間に位置する移動局９２は、上り信号の送信電力及び下り信号に対する利得を他の２つの移動局中間的な値に調整している。
【００１１】
このように移動局が送信電力制御及び受信利得制御を行う移動体通信システムでは、移動局に高度な制御機能が必要とされる。このため、移動局に対して一般的に求められる小型化、低コスト化、低消費電力化が制約されてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、少なくとも移動局による送信電力制御を不要とすることが可能な基地局装置、基地局制御方法、基地局制御プログラム、及び移動体通信システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、複数の移動局と無線通信可能な基地局装置である。当該基地局装置は、タイムスロット割当手段及び利得制御手段を有する。前記タイムスロット割当手段は、前記複数の移動局の各々との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに基づいて、通信を許可するタイムスロットを前記複数の移動局の各々について決定する。そして、前記利得制御手段は、前記複数の移動局の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルが予め定められたダイナミックレンジ内に収まるように、前記移動局から受信した前記上り信号に対する利得を、前記パラメータの大きさに関連付けられたタイムスロット毎に調整する。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明の一態様にかかる基地局装置は、基地局と移動局との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさに応じて、移動局に割り当てるタイムスロットを決定する。これにより、当該基地局装置は、同時刻に通信を行なう移動局との間の経路損失の分布を所定の範囲内に抑えることができる。したがって、当該基地局装置は、タイムスロット毎に利得を変更する利得制御を行うことによって、移動局の各々から実質的に一定の送信電力によって送信される上り信号を増幅した後の信号レベルを、予め定められたダイナミックレンジ内に収めることができる。このため、本発明の一態様にかかる基地局装置を使用することによって、移動局における複雑な送信電力制御を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１６】
＜発明の実施の形態１＞
図１は、本実施の形態にかかる移動体通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態にかかるＯＦＤＭＡ／ＴＤＤの移動体通信システムであるとして説明を行う。なお、商才については後述するが、本実施の形態では移動局毎に通信可能なタイムスロットが規律される。つまり、本実施の形態にかかる移動体通信システムは、ＯＦＤＭＡとＴＤＭＡを組み合わせた多元接続方式を採用している。
【００１７】
図１において基地局１０は、セル１４を形成する。移動局１１〜１３は、セル１４内にて基地局１０に無線接続して通信を行なう。基地局１０は、基地局１０から移動局１１〜１３が位置する地点までの距離に関連する経路損失の大きさに応じて移動局１１〜１３をグループ分けするとともに、基地局１０と複数の移動局１１〜１３との間の通信をグループ毎に時分割する。
【００１８】
図１の例では、基地局１０からの距離に応じて、セル１４内が３つのゾーン（ゾーン１〜３）に分割されている。移動局１１はゾーン１内に位置し、移動局１２はゾーン２内に位置し、移動局１３はゾーン３内に位置している。なお、以下では、ゾーン１に位置する移動局（例えば移動局１１）が分類される移動局グループを「ＭＳグループ１」と呼ぶ。同様に、ゾーン２に位置する移動局（例えば移動局１２）が分類される移動局グループを「ＭＳグループ２」と呼び、ゾーン３に位置する移動局（例えば移動局１３）が分類される移動局グループを「ＭＳグループ３」と呼ぶ。
【００１９】
さらに、本実施の形態にかかる基地局１０は、ＭＳグループ１〜３の各々と異なる時刻に通信を行なうに際して、下り信号の送信電力及び上り信号の受信利得が各ＭＳグループに適した値となるよう、送信電力制御及び受信利得制御を実行する。基地局１０による送信電力制御及び受信利得制御の詳細については後述する。
【００２０】
ところで、図１は、本願発明の説明の便宜上、少数に限定された要素のみを図示しているに過ぎない。つまり、移動体通信システムは、図１に示したものの他にも多数の基地局及び移動局を含んでもよい。
【００２１】
続いて以下では、基地局１０の構成例、基地局１０による移動局のグループ化の手順、基地局１０の送信電力制御及び受信利得制御の詳細について順に説明する。図２は、基地局１０の構成例を示すブロック図である。
【００２２】
図２において、スイッチ１０１は、ＴＤＤのために、後述する送信アナログフロントエンド（以下、ＴＸ−ＡＦＥ）１０２及び受信アナログフロントエンド（以下、ＲＸ−ＡＦＥ）１０３を選択的にアンテナ１００に接続するスイッチ回路である。
【００２３】
ＴＸ−ＡＦＥ１０２は、送信データ処理部１０３により生成された下りベースバンド信号を入力して、ＲＦ（radio Frequency）変調を行い、ＲＦ信号としての下り信号を増幅して出力する。ＴＸ−ＡＦＥ１０２から出力される下り信号は、スイッチ１０１を介してアンテナ１００に供給される。
【００２４】
送信データ処理部１０３は、移動局１１〜１３に対して送信する下りデータを受信し、誤り訂正符号化、インタリービング、シリアルーパラレル変換、ＩＱ平面へのマッピング、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）、Ｄ／Ａ変換等の処理を行って下りベースバンド信号を生成する。
【００２５】
送信電力制御部１０４は、ＴＸ−ＡＦＥ１０２に含まれる増幅回路の利得を制御することにより、アンテナ１００に供給される下り信号の送信電力を調整する。より具体的に述べると、送信電力制御部１０４は、移動局１１〜１３が利得固定の増幅器によって受信した下り信号を増幅する場合に、増幅後の信号レベルが受信信号処理に適したダイナミックレンジに収まるように、上述したＭＳグループ１〜３毎に下り信号の送信電力を調整する。これにより、移動局１１〜１３は、基地局からの距離が異なるにも関わらず、素子特性に起因する変動を除いて利得が実質的に固定された増幅器を用いて下り信号を増幅すればよい。したがって、移動局１１〜１３の装置構成を簡素化することができる。
【００２６】
ＲＸ−ＡＦＥ１０５は、アンテナ１００によって受信された移動局１１〜１３からの上り信号（ＲＦ信号）を受信する。ＲＸ−ＡＦＥ１０５は、アンテナ１００によって受信された下り信号を増幅するとともに、下り信号のダウンコンバートを行なって上りベースバンド信号を生成し、これを受信データ処理部１０６に供給する。
【００２７】
受信データ処理部１０６は、ベースバンド上り信号に対して上述した送信データ処理部１０３の逆処理を行なって下りデータを復元する。
【００２８】
受信利得制御部１０７は、ＲＸ−ＡＦＥ１０５に含まれる増幅回路の利得を制御することにより、後段の受信データ処理部１０６に供給される下り信号の信号レベルを調整する。より具体的に述べると、受信利得制御部１０７は、移動局１１〜１３が一定の送信電力で上り信号を送信する場合に、受信した上り信号をＲＸ−ＡＦＥ１０５にて増幅した後の信号レベルが受信データ処理部１０６における受信信号処理に適したダイナミックレンジに収まるように、上述したＭＳグループ１〜３毎に上り信号に対する受信利得を調整する。これにより、移動局１１〜１３は、素子特性に起因する変動を除いて実質的に一定の送信電力にて上り信号を出力すればよい。つまり、移動局１１〜１３は、上り信号の送信電力を適応的に変化させるための複雑な制御を行う必要がないため、装置構成を簡素化することができる。
【００２９】
受信品質測定部１０８は、アンテナ１００によって受信された移動局１１〜１３からの上り信号の受信品質を測定する。受信品質測定部１０８が測定する受信品質は、上り信号の減衰に応じて変化する物理量、言い換えると、移動局１１〜１３と基地局１０との間の経路損失の大きさに応じて変化する物理量であればよい。具体的には、受信品質測定部１０８は、上り信号の受信電力、上り信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）等を測定すればよい。
【００３０】
ＴＳ割当部１０９は、受信品質測定部１０８による測定結果を用いることにより、移動局１１〜１３と基地局１０との間の局間距離と相関を有するパラメータの大きさを推定する。そして、ＴＳ割当部１０９は、推定したパラメータの大きさに応じて、各移動局をＭＳグループ１〜３のいずれかに分類する。そして、ＴＳ割当部１０９は、分類したＭＳグループに応じたタイムスロットの割り当て通知を各移動局に対して送信する。
【００３１】
局間距離と相関を有するパラメータの具体例は、移動局１１〜１３と基地局１０との間の経路損失、上り信号が移動局１１〜１３により送信されてから基地局１０が受信するまでの伝搬遅延時間などである。なお、移動局１１〜１３が一定の送信電力で上り信号を送信する場合、受信品質測定部１０８によって測定される受信電力や受信ＳＮＲ自体も、局間距離と相関を有するパラメータとして使用可能である。
【００３２】
図３は、移動局１１〜１３へのタイムスロットの割り当て手順の具体例を示すフローチャートである。なお、図３の手順は、上り信号の受信品質として受信電力を測定し、局間距離と相関を有するパラメータとして経路損失を推定する場合について示している。始めに、ステップＳ１１では、受信品質測定部１０８が、上り信号の受信電力を測定する。
【００３３】
ステップＳ１２では、ＴＳ割当部１０９が、移動局１１〜１３による送信電力と受信品質測定部１０８により測定された受信電力との差分を用いて、移動局１１〜１３と基地局１０との間の経路損失を推定する。
【００３４】
ステップＳ１３では、ＴＳ割当部１０９が、推定した経路損失の大きさに応じて、移動局１１〜１３をＭＳグループ１〜３のいずれかに分類し、ＭＳグループ１〜３毎に予め定められたタイムスロットを各移動局に割り当てる。
【００３５】
図４は、基地局１０による下り信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得の制御過程を示すタイミング図である。同時に、図４は、移動局１１〜１３の送受信タイミングを示している。図４の横軸は時間であり、縦軸は送信電力又は受信利得である。
【００３６】
図４において、第Ｎフレーム及び第Ｎ＋３フレームの期間は、経路損失の大きさがゾーン１に対応するＭＳグループ１に分類された移動局（ＭＳ）１１と基地局（ＢＳ）１０との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第Ｎフレーム及び第Ｎ＋３フレームは、基地局１０から見て相対的に近距離に位置する移動局を対象とするため、基地局１０による下り信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得は相対的に小さく設定される。
【００３７】
また、図４において、第Ｎ＋１フレームの期間は、経路損失の大きさがゾーン２に対応するＭＳグループ２に分類された移動局（ＭＳ）１２と基地局（ＢＳ）１０との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第Ｎ＋１フレームは、基地局１０から見て中距離に位置する移動局を対象とするため、基地局１０による下り信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得は中程度に設定される。
【００３８】
また、図４において、第Ｎ＋２フレームの期間は、経路損失の大きさがゾーン３に対応するＭＳグループ３に分類された移動局（ＭＳ）１３と基地局（ＢＳ）１０との間で下り信号及び上り信号の送受信が行なわれる。第Ｎ＋２フレームは、基地局１０から遠距離に位置する移動局を対象とするため、基地局１０による下り信号の送信電力及び上り信号に対する受信利得は相対的に高く設定される。
【００３９】
以下では、基地局１０が低送信電力かつ低受信利得で動作するフレームを「フレームＡ」、基地局１０が中程度の送信電力及び受信利得で動作するフレームを「フレームＢ」、基地局１０が高送信電力かつ高受信利得で動作するフレームを「フレームＣ」と呼ぶ。つまり、第Ｎフレーム及び第Ｎ＋３フレームが「フレームＡ」であり、第Ｎ＋１フレームが「フレームＢ」であり、第Ｎ＋２フレームが「フレームＣ」である。
【００４０】
図４に示したように、基地局１０は、フレームＡ、フレームＢ、フレームＣの順で繰り返す。つまり、移動局１１〜１３の各々が送受信可能な時間は間欠的となる。図５の斜線でハッチングされた扇形状の領域は、基地局１０から送信される下り信号の到達範囲、及び基地局１０による上り信号の受信可能範囲を模式的に表したものである。
【００４１】
なお、図４に示したように、移動局１１〜１３が所属するＭＳグループに対応するフレーム以外で通信を行なわないのは、他のグループの送受信に対する干渉を抑制するためである。例えば、遠距離の移動局を対象とするフレームＣの期間で、近距離のグループ１に属する移動局１１が受信を行うと、過入力レベルとなるおそれがある。また、移動局１が送信する上り信号が、遠方の移動局１３が送信する上り信号に対する干渉となるおそれがある。
【００４２】
これに対して、図４に示したように、同時に通信可能な移動局を基地局１０との局間距離が同程度のものに制限し、移動局の送受信を間欠的に実行させることで、以下に述べる利点が得られる。すなわち、遠距離のＭＳグループ３に属する移動局を対象とするフレームＣ期間では、移動局１３からの上り信号の基地局１０における受信レベルが低下するが、フレームＣ期間中には近距離の移動局１１及び１２からの上り信号が存在しない。このため、基地局１０はＲＸ−ＡＦＥ１０５の受信利得を高く設定して通信を行なうことができる。したがって、基地局１０は、遠距離の移動局１３との間で高い通信品質を維持することができる。
【００４３】
一方、近距離のＭＳグループ１に属する移動局を対象とするフレームＡ期間では、遠方の移動局１２及び１３からの上り信号が存在しない。このため、基地局１０はＲＸ−ＡＦＥ１０５の受信利得を低く設定して通信を行なうことができ、近距離の移動局１１からの受信信号の信号歪みによる劣化を防止できる。したがって、基地局１０は近距離の移動局１１との間でも高い通信品質を維持することができる。
【００４４】
なお、移動局のグループ分けを行って送受信可能なフレームを制限すると、移動局１台当たりの伝送レートが１／Ｎに低下する。ここで、Ｎは、ＭＳグループの総数である。しかしながら、各フレーム毎に最大数の移動局を帰属させることにより、基地局１０が通信可能な移動局の最大数は、移動局のグループ分けを行わない場合に比べてＮ倍となる。また、移動局の通信可能時間が１／Ｎとなることは、移動局の省電力化に寄与するという副次的な効果もある。
【００４５】
また、本実施の形態にかかる基地局１０は、常時高出力及び高利得で動作する必要がないため、基地局１０の消費電力も低減させることができる。
【００４６】
ところで、移動局１台当たりの伝送レートが１／Ｎに低下すると述べたが、以下に述べる手法によって改善することもできる。本実施の形態にかかる移動体通信システム１では、基地局１０と移動局１１〜１３との局間距離に応じて基地局１０の送信電力及び受信利得を制御する。このため、図９に示したように様々な局間距離の移動局が同時に通信を行なう場合に比べて、基地局１０による上り信号の受信品質及び移動局１１〜１３による下り信号の受信品質は高く維持される傾向がある。つまり、移動体通信システム１は、図９に示したように様々な局間距離の移動局が同時に通信を行なう移動体通信システムと比較して、高次の多値変調方式の利用に適している。このため、上り信号及び下り信号の変調時に高次の多値変調方式を利用することによって、伝送レートの改善を図ってもよい。
【００４７】
続いて以下では、基地局１０を他の基地局と隣接して配置する場合には、以下に述べるように、協調的な送信電力制御及び受信利得制御を実行させるとよい。図６（ａ）は、３つの基地局１０、２０、及び３０を隣接して配置する場合におけるフレームＡ〜Ｃの使用順序の割り当て例を示す図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した第Ｎフレーム〜第Ｎ＋２フレームにおける基地局１０、２０、及び３０からの下り信号の到達範囲を模式的に示した図である。ここで、基地局２０及び３０は、上述した基地局１０と同様の構成及び機能を有する基地局である。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、隣接する基地局１０、２０及び３０が同時刻に使用するフレームが互いに重ならないように、基地局１０、２０及び３０に対してフレームＡ〜Ｃの使用順序を設定するとよい。例えば、第Ｎフレームでは、基地局１０がフレームＢを使用し、基地局２０がフレームＣを使用し、基地局３０がフレームＡを使用する。
【００４９】
このように、隣接する基地局１０、２０及び３０の間で、同時に使用されるフレームが重ならないように各基地局１０、２０及び３０によるフレームＡ〜Ｃの使用順序を決定することで、移動局が多数の基地局から同時に下り信号を受信してしまう状況を回避することができる。したがって、隣接基地局から到達する下り信号が、移動局が接続先の基地局から受信する信号に対する干渉信号となって、移動局の受信品質が低下することを防止できる。また、例えば、基地局１０と接続する移動局１３が、セル１４のエッジ付近に位置するために、隣接する基地局２０に接続する他の移動局と近接している場合を想定する。この場合でも、基地局２０に接続する他の移動局は移動局１３と同時に通信を行わないため、他の移動局によって送信される上り信号と移動局１３のよって送信される上り信号とが干渉することを抑制できる。
【００５０】
続いて以下では、隣接する基地局１０及び２０により生成されるセル間での移動局のハンドオーバについて説明する。図７は、基地局１０により生成されるセル１４から基地局２０により生成されるセル２４への移動局１３のハンドオーバ過程を示す模式図である。図８は、図７に対応するタイミング図である。
【００５１】
図７及び８において、移動局１３は、第Ｎフレームから第Ｎ＋３フレームの間はセル１４のゾーン３に帰属し、ゾーン３に位置する移動局の送信が許可されるフレームＣのタイミング（第Ｎ＋２フレーム）にて基地局１０との間で通信を行なう。図７及び８から分かるように、基地局１０が高出力で下り信号を送信するタイミングでは、隣接する基地局の送信電力は低出力又は中程度の出力に抑えられている。このため、移動局１３は、隣接する基地局２０からの干渉を受けることなく、帰属する基地局１０からの下り信号の受信品質に基づいて、通信品質を判定することができる。この結果、第Ｎ＋２フレームにおいて、移動局１３は、基地局１０からの下り信号の受信品質の低下を判定する。
【００５２】
その後、第Ｎ＋４フレームでは、フレームＢを使用する基地局１０からの下り信号は移動局１３に到達せず、代わりにフレームＣを使用する基地局２０からの下り信号が移動局１３に到達する。移動局１３は、第Ｎ＋２フレームにおける基地局１０からの信号受信品質の低下と、第Ｎ＋４フレームにおける基地局２０からの信号受信品質を比較する。そして、移動局１３は、基地局２０からの信号受信品質が基地局１０から信号受信品質を超えたことを条件としてセル２４へのハンドオーバを実行する。
【００５３】
つまり、移動局１３は、第Ｎ＋２フレームのおける基地局１０からの信号受信品質の低下を契機に隣接セルの探索を開始し、基地局１０よりも受信品質で勝る基地局２０を検知したことによってハンドオーバを実行すればよい。これにより、ハンドオーバ判定時の隣接セルからの干渉の影響を排除し、スムーズなハンドオーバを行なうことができる。なお、フレームが変わる毎に、言い換えると基地局１０及び２０の送信電力が変わる毎に、移動局１３の帰属先セルが頻繁に変動してしまうことがないよう、移動局１３の帰属先セルの変更は、ヒステリシスを持って行うとよい。つまり、いったんハンドオーバを行った後は、予め定められた期間中は、ハンドオーバが生じ難くなるよう移動局１３を制御するとよい。
【００５４】
なお、上述した本実施の形態の説明では、基地局との距離に応じて移動局を３つのＭＳグループのいずれかに分類するものとして説明した。しかしながら、ＭＳグループの総数が３つに限定されないことは勿論である。
【００５５】
＜その他の実施の形態＞
上述した発明の実施の形態１では、移動局１１〜１３は予め割り当てられたフレーム以外では通信を実行しないものとして説明した。しかしながら、移動局１１〜１３は、基地局１０との通信が許可されていないフレーム期間中に、移動局間でのアドホック通信を行ってもよい。これにより、例えば、移動局１１〜１３は、基地局１０から受信した通信情報を近接する移動局に伝達することができ、通信可能範囲の拡大や通信品質の向上を図ることができる。
【００５６】
また、移動局１２〜１３は、自身が通信可能なフレームに比べて基地局１０の送信電力が低いフレームにて、下り信号の受信を行なうこととしてもよい。例えば、フレームＢにて通信を行なう移動局１２の場合、フレームＡにて送信される下り信号を受信してもよい。この場合、エラーレートを低減し通信品質を維持するために、フレームＡでの下り信号の変調方式は、フレームＢでの下り信号の変調方式に比べて、１シンボル当たりの伝送ビット数を抑制した方式とするとよい。これにより、下り信号の伝送レートを向上させることができる。
【００５７】
また、発明の実施の形態１では、移動局１１〜１３が上り信号の送信電力及び下り信号に対する受信利得をともに一定とする簡素な構成について説明した。しかしながら、移動局１１〜１３は、上り信号の送信電力を実質的に一定とし、下り信号に対する受信利得を調整する利得制御を実行してもよい。また、移動局１１〜１３は、下り信号に対する受信利得を実質的に一定とし、上り信号の送信電力を調整する送信電力制御を実行してもよい。
【００５８】
また、発明の実施の形態１では、基地局１０が有するＴＳ割当部１０９にて移動局１１〜１３のタイムスロットの割り当てを決定する例について説明した。しかしながら、移動局１１〜１３のタイムスロットの割り当ての決定は、必ずしも基地局１０自身が行なう必要はない。例えば、基地局１０と通信可能に接続された他の制御装置がタイムスロットの割り当てを決定し、移動局１１〜１３への通知を行ってもよい。
【００５９】
また、発明の実施の形態１では、多元接続方式がＯＦＤＭＡであるとして説明した。しかしながら、本願発明を適用可能な移動体通信システムの多元接続方式は、特に限定されないことは勿論である。例えば、ＴＤＭＡ又はＦＤＭＡを採用する移動体通信システムに対しても本願発明は適用可能である。
【００６０】
また、発明の実施の形態１では、デュプレックス通信方式がＴＤＤであるとして説明した。しかしながら、本願発明は、ＦＤＤ方式の移動体通信システムにも適用可能である。ＦＤＤ方式の場合、上り信号と下り信号の搬送波周波数帯域が異なるため、下り信号の経路損失の正確な推定には移動局での受信品質測定が必要となる。このため、ＴＤＤの場合と比べて移動局の処理負荷が増大してしまう。しかしながら、本願発明の適用によって、ＦＤＤ方式の移動体通信システムでも、移動局の送信電力制御及び受信電力制御の少なくとも一方を不要とすることができる。
【００６１】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】発明の実施の形態１にかかる移動体通信システムの構成例を示す図である。
【図２】発明の実施の形態１にかかる基地局の構成例を示すブロック図である。
【図３】発明の実施の形態１にかかる基地局によるタイムスロット割り当て手順を示すフローチャートである。
【図４】発明の実施の形態１にかかる基地局と移動局との間のデータ送受信タイミングを示す図である。
【図５】発明の実施の形態１にかかる基地局による送信電力制御を説明するための図である。
【図６】隣接する基地局間での協調的な送信電力制御及び受信利得制御を説明するための図である。
【図７】発明の実施の形態１にかかる移動体通信システムにおけるハンドオーバの実行過程を説明するための模式図である。
【図８】発明の実施の形態１にかかる移動体通信システムにおけるハンドオーバの実行過程を説明するためのタイミング図である。
【図９】本発明が解決しようとする課題を説明するために参照されるタイミング図である。
【図１０】本発明が解決しようとする課題を説明するために参照される模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  移動体通信システム
１０、２０、３０  基地局
１１、１２、１３  移動局
１４、２４  セル
１００  アンテナ
１０１  スイッチ
１０２  送信アナログフロントエンド（ＴＸ−ＡＦＥ）
１０３  送信データ処理部
１０４  送信電力制御部
１０５  受信アナログフロントエンド（ＲＸ−ＡＦＥ）
１０６  受信データ処理部
１０７  受信利得制御部
１０８  受信品質測定部
１０９  ＴＳ割当部
【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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【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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