(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、
第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線に使用する周波数帯域割当第一手段と、
第一の無線周波数帯域を上り回線に使用し、第二の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第二手段と、
第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用し、第一の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第三手段と、
上記三つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有する移動通信システム。
【請求項２】
無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、
第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第一手段と、
第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第二手段と、
上記二つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有する移動通信システム。
【請求項３】
無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、
第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第一手段と、
第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用し、第一の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第三手段と、
上記二つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有する移動通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
上記周波数帯域割当切替手段は、上り回線と下り回線の通信の利用状況を監視する監視局から出力される信号に基づいて上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした遠隔監視制御手段を有する移動通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
上記周波数帯域割当切替手段は、上り回線と下り回線の通信量に関する統計結果に基づいて作成された時間管理表に従って上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした時間管理制御手段を有する移動通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
上記周波数帯域割当切替手段は、所定タイミングで測定される上り回線と下り回線の通信量の比較結果に基づいて上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした通信観測制御手段を有する移動通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
上記周波数帯域割当切替手段は、選択された一つの無線周波数帯域により上りの回線と下りの回線の通信を行う際に、その無線周波数帯域を割当てる時間を上り回線と下り回線とで予め定められる比率にて割当てるようにした周波数割当比率最適手段を有する移動通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至６いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
上記周波数帯域割当切替手段は、選択された一つの無線周波数帯域により上りの回線と下りの回線の通信を行う際に、その無線周波数帯域を上り回線の通信に割当てるか、下り回線の通信に割当てるかの切替えを、全無線基地局または複数の周辺無線基地局で同期を取った後に行う基地局間同期手段を有する移動通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムに係り、詳しくは、無線基地局と移動局間でなされる通信の伝送容量に応じて上り回線または下り回線の複信方式を切替えることのできる移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のセルラー移動通信システムで用いられている複信方式は、周波数分割複信方式（ＦＤＤ：Frequency  Division  Duplex）と、時分割複信方式（ＴＤＤ：Time  Division  Duplex）とに大別することができる。
【０００３】
まず、ＦＤＤ方式（＝ＦＤＤ）の概念について、図８、図９を参照しながら説明する。
【０００４】
図８は従来のＦＤＤにおけるセル構成例を示す図である。各セル４００〜６００に配置された無線基地局１１１〜１１３は、配下にある移動局２１１〜２１３との間で無線通信を行う。ＦＤＤでは、移動局２１１〜２１３から無線基地局１１１〜１１３に対する上りの通信と、無線基地局１１１〜１１３から移動局２１１〜２１３に対する下りの通信とに、それぞれ異なる無線周波数ｆ１及びｆ２が割当てられ、これらの無線周波数ｆ１及びｆ２が全ての時間において占有している形となる（図９参照）。また、これらの無線周波数ｆ１及びｆ２は、第８図に示すように全セル４００〜６００において等しく、無線周波数にはｆ１及びｆ２が使用される。
【０００５】
このＦＤＤが適用される移動通信システムは、例えば、図１０に示すように構成される。
【０００６】
図１０において、この移動通信システムは、移動局２１１（例）と無線基地局１１１（例）を具備して構成される。上記移動局２１１は、マイクやキーボード等の入力装置７０と、ディスプレイやスピーカー等の出力装置７１と、信号処理装置７２と、無線信号を送信する送信機７３と、無線信号を受信する受信機７４と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７５と、中心周波数がｆ２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７６と、送受信共用アンテナ７７、７８とを具備して構成される。
【０００７】
上記無線基地局１１１は、基幹網（例：移動通信網）と接続されている信号処理装置８０と、無線信号を送信する送信機８１と、無線信号を受信する受信機８２と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８３と、中心周波数がｆ２のバンドパスフィルタ８４と、送受信用アンテナ８５、８６とを具備して構成される。
【０００８】
続いて、このＦＤＤが適用される上記移動通信システムの動作概要を同図を参照しながら説明する。
【０００９】
移動局２１１において、入力装置７０からのディジタル信号は、信号処理装置７２により、ベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、送信機７３により無線信号に変換され、更に、バンドパスフィルタ７５を通過することで中心周波数ｆ１の無線信号のみ取り出され、アンテナ７７から無線基地局２１１に対し送信される。
【００１０】
このようにして移動局２１１から送信された無線信号は、無線基地局１１１において、アンテナ８５で受信され、バンドパスフィルタ８３を経由して受信機８２に入力される。この受信機８２に入力された無線信号は、ベースバンド信号に変換される。更に、信号処理装置８０によりディジタル信号に変換され、基幹網（例：移動通信網）へ送出される。
【００１１】
一方、無線基地局１１１において、基幹網からのディジタル信号は、信号処理装置８０でベースバンド信号に変換された後、送信機８１により無線信号に変換される。そして、その無線信号がバンドパスフィルタ８４を通過することで中心周波数がｆ２の無線信号のみ取り出され、アンテナ８６から移動局２１１に対し送信される。
【００１２】
このようにして無線基地局１１１から送信された無線信号は、移動局２１１において、アンテナ７８で受信され、バンドパスフィルタ７６を経由し、受信機７４と信号処理装置７２によりディジタル信号となり、出力装置７１に送られる。
【００１３】
このようにＦＤＤでは、移動局２１１から無線基地局１１１への上りの通信と、無線基地局１１１から移動局２１１への下りの通信に、それぞれ別々の無線周波数（ｆ１とｆ２）が割当てられて通信が行われる。
【００１４】
続いて、ＴＤＤの概念について、図１１、図１２を参照しながら説明する。ＴＤＤ方式（＝ＴＤＤ）は、前述のＦＤＤと異なり、上りの通信と下りの通信に同一の無線周波数が使用される。図１１は、各セル７００〜７１３に配置された無線基地局１２１〜１２１４とその無線基地局１２１〜１２１４のうち無線基地局１２１〜１２２の配下にある移動局２２１、２２２とがＴＤＤ通信を行う例を表した図である。ＴＤＤの場合、図１２に示すように、上りと下りの通信に対し、各セル＃１〜＃３用無線周波数（ｆ１〜ｆ３）を交互にかつ等間隔尚、割当てのための時間をタイムスロットという。また、図１１に示すように、三つ以上の無線周波数（ｆ１〜ｆ３）を交互に、かつ繰返して各セルへ割当てることで、同一の無線周波数を使用しているセル間の距離を離し、周辺セルからの干渉を防止している。
【００１５】
このTDDが適用される移動通信システムは、例えば、図１３に示すように構成される。ここでは、移動局２２１、無線基地局１２１を代表に説明を行う。
【００１６】
図１３において、この移動通信システムは、移動局２２１と無線基地局１２１を具備して構成される。上記移動局２２１は、マイクやキーボード等の入力装置１１０と、ディスプレイやスピーカー等の出力装置１１１と、信号処理装置１１２と、切替制御装置１１３と、無線信号を送信する送信機１１４と、無線信号を受信する受信機１１５と、スイッチ（ＳＷ）１１６と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１７と、送受信用アンテナ１１８とを具備して構成される。
【００１７】
上記無線基地局１２１は、基幹網（例：移動通信網）と接続されている信号処理装置１２０と、切替制御装置１２１と、無線信号を送信する送信機１２２と、無線信号を受信する受信機１２３と、スイッチ（ＳＷ）１２４と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５と、送受信用アンテナ１２６とを具備して構成される。
【００１８】
続いて、ＴＤＤが適用される上記移動通信システムの動作概要を同図を参照しながら説明する
移動局２２１において、入力装置１１０からのディジタル信号は、信号処理装置１１２により、ベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、送信機１１４により無線信号に変換された後、スイッチ（ＳＷ）１１６を経由し、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１７を通過する。これにより、中心周波数ｆ１の無線信号のみ取り出され、その取り出された無線信号はアンテナ１１８から無線基地局２２１に対し送信される。
【００１９】
このようにして移動局２２１から送信された無線信号は、無線基地局１２１において、アンテナ１２６で受信され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５とスイッチ（ＳＷ）１２４を経由し、受信機１２３と信号処理装置１２０によりディジタル信号に変換されて基幹網に送出される。
【００２０】
一方、無線基地局１２１において、基幹網からのディジタル信号は、信号処理装置１２０及び送信機１２２により無線信号に変換され、スイッチ（ＳＷ）１２４を経由し、更に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５を通過することで中心周波数がｆ１の無線信号のみ取り出され、アンテナ１２６より移動局２２１に対し送信される。
【００２１】
このようにして無線基地局１２１から送信された無線信号は、移動局２２１において、アンテナ１１８で受信され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１７及びスイッチ（ＳＷ）１１６を経由し、受信機１１５と信号処理装置１１２によりディジタル信号となり、出力装置１１１に送られる。尚、無線基地局１２１側及び移動局２２１側の切替制御装置１２１、１１３は、下りの通信に制御信号を重畳することにより両者が同期を取って、無線基地局１２１側の信号処理装置１２０からの制御信号に基づき、スイッチ（ＳＷ）１２４、１１６を切替える。これにより、上りの通信を行っているときは、無線基地局１２１内の信号処理装置１２０は送信機１２２に対する送出を停止し、この送信機１２２及び移動局２２１内の受信機１１５は動作を休止する。一方、下りの通信を行っているときは、移動局２２１側の信号処理装置１１２は送信機１１４に対する信号の送出を停止し、この送信機１１４及び無線基地局１２１内の受信機１２３は動作を休止する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、移動通信におけるデータ通信の通信量が急増している。データ通信の場合、電話の音声通信と異なり、上り通信と、下り通信の通信料が非対称となる場合が多い。特に、現在、急速に普及しつつあるブラウザフォン（例：インターネット上のサーバにあるホームページを閲覧したり、電子メールを利用したりすることのできる携帯電話端末）では、ディジタルコンテンツをコンテンツ業者などが設置したコンテンツサーバ等からダウンロードする機会が多く、上りの通信量に比べて下りの通信量が多くなっている。
【００２３】
前述した複信方式（ＦＤＤ方式、ＴＤＤ方式）では、伝送容量が上下対称であるため、下りの通信量が多く上りの通信量が少ない場合であっても、上りの通信にも下りと同等量の無線周波数またはタイムスロットを割当てる必要がある。そのため、前述の複信方式では、無線周波数またはタイムスロット、即ち、無線リソースの無駄が多くなる。更に、移動通信システムに割当てられる無線周波数帯域は限られているため、システムの伝送容量も限られる。従って、限られた無線周波数帯域でシステムの伝送容量の劣化を最小限に留めるために無線リソースの無駄を無くすことが重要である。このような観点から、ＩＭＴ−２０００の技術規格を検討している機関である３rd  Generation Partnership Project(３ＧＰＰ)では、ＴＤＤタイプのＷ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)方式において、図１４に示す複信方式が規定されている。
【００２４】
図１４において、この複信方式では、複数のタイムスロット（ＴＳ＃１〜ＴＳ＃４、ＴＳ＃５〜ＴＳ＃８…）で構成されるフレーム（Ｆ＃１、Ｆ＃２…）を組み、上りと下りに割当てるタイムスロットの数を非対称とすることで、非対称な上下通信量に対応することができるよう規定されている。しかしながら、この複信方式を大容量の移動通信システムに適用すると、上りと下りの通信量を１つの無線周波数帯域で伝送する必要があるため、このシステムに対して、連続した広帯域の無線周波数帯域を確保する必要がある。しかしながら、無線周波数帯域の割当は過密状態にあり、連続して広帯域の無線周波数帯域を確保することは困難である。また、上記ＴＤＤタイプのＷ−ＣＤＭＡ方式では、通信量の増加に伴い、ベースバンド信号のクロック周波数、及びこれを無線信号へ変調する際の変調速度の高速処理を必要とし、その結果装置構成が複雑になるという問題がある。
【００２５】
そこで、本発明の第一の課題は、上りと下りの通信量が非対称の際に、無線リソースの非効率な割当てをできるだけ避け、かつ複雑な装置を供することなく無線周波数資源の有効利用が図れる移動通信システムを提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記第一の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線に使用する周波数帯域割当第一手段と、第一の無線周波数帯域を上り回線に使用し、第二の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第二手段と、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用し、第一の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第三手段と、上記三つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有するように構成される。
【００２７】
このような移動通信システムでは、上り方向の通信（移動局送信→無線基地局受信）と、下り方向の通信（移動局送信→無線基地局受信）の通信量が対称の場合、第一の周波数帯域は上り方向専用に、第二の周波数帯域は下り方向専用に割当てられるが、上り方向と下り方向の通信が非対称となった場合、第一または第二の周波数帯域を上り方向と下り方向の両方向通信として使用できるよう複信方式の切替えが行われる。即ち、上り方向と下り方向の通信量に応じて複信方式を適応的に切替えるようにしている。そのため、本発明の移動通信システムによれば、上下対称通信は勿論のこと、上下非対称通信に対しても、無線通信に必要な無線リソースを効率的に割当てることができる。
【００２８】
より容易に上り方向の通信量の増加に対応することができるという観点から、本発明は、請求項２に記載されるように、無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第一手段と、第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第二手段と、上記二つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有するように構成される。
【００２９】
このような移動通信システムでは、上り方向の通信量が増加していった場合、下り方向専用に割当てられている周波数帯域が上り方向と下り方向の両方向通信として使用できる複信方式に切替えられる。このとき、その複信方式への切替えは、下り方向専用の周波数帯域が両方向通信の複信方式に切り替るだけなので当該切替えに係る制御を複雑にすることなく、容易に上り方向の通信量の増加に対応することが可能となる。
【００３０】
より容易に下り方向の通信量の増加に対応することができるという観点から、本発明は、請求項３に記載されるように、無線基地局と移動局間で、上り回線と下り回線に異なる無線周波数帯域が割当てられる周波数分割複信方式または該上り回線と下り回線に同一の無線周波数帯域が割当てられる時分割複信方式の複信方式を用いて通信を行う移動通信システムにおいて、第一の無線周波数帯域を上り回線の通信に使用し、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第一手段と、第二の無線周波数帯域を下り回線の通信に使用し、第一の無線周波数帯域を上り回線と下り回線の通信に使用する周波数帯域割当第三手段と、上記二つの周波数帯域割当手段を切替える周波数帯域割当切替手段とを有するように構成することができる。
【００３１】
このような移動通信システムでは、下り方向の通信量が増加していった場合、上り方向専用に割当てられている周波数帯域が上り方向と下り方向の両方向通信として使用できる複信方式に切替えられる。このとき、その複信方式への切替えは、上り方向専用の周波数帯域が両方向通信の複信方式に切り替るだけなので当該切替えに係る制御を複雑にすることなく、容易に下り方向の通信量の増加に対応することが可能となる。
【００３２】
複信方式の切替えを遠隔制御にて切替えることができるという観点から、本発明は、請求項４に記載されるように、上記移動通信システムにおいて、上記周波数帯域割当切替手段は、上り回線と下り回線の通信の利用状況を監視する監視局から出力される信号に基づいて上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした遠隔監視制御手段を有するように構成される。
【００３３】
このような移動通信システムでは、上り方向と下り方向の通信の利用状況を監視する監視局から出力される信号に基づいて上り方向または下り方向の複信方式の切替えが行われる。そのため、遠隔操作にて当該複信方式の切替えを行うことができる。
【００３４】
上り方向と下り方向の通信量の統計に基づいて複信方式を切替えることができるという観点から、本発明は、請求項５に記載されるように、上記移動通信システムにおいて、上記周波数帯域割当切替手段は、上り回線と下り回線の通信量に関する統計結果に基づいて作成された時間管理表に従って上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした時間管理制御手段を有するように構成される。
【００３５】
また、実測された上り方向と下り方向の通信量の比較結果に基づいて複信方式を切替えることができるという観点から、本発明は、請求項６に記載されるように、上記移動通信システムにおいて、上記周波数帯域割当切替手段は、所定タイミングで測定される上り回線と下り回線の通信量の比較結果に基づいて上り回線または下り回線の複信方式を切替えるようにした通信観測制御手段を有するように構成される。
【００３６】
このような移動通信システムでは、実測された上り方向と下り方向の通信量の比較結果に基づいて上り方向または下り方向の複信方式の切替えが行われるので、より高精度な複信方式の切替えが実現可能となる。
【００３７】
上下非対称通信に対し、よりきめ細かく対応できるという観点から、本発明は、請求項７に記載されるように、上記移動通信システムにおいて、上記周波数帯域割当切替手段は、選択された一つの無線周波数帯域により上りの回線と下りの回線の通信を行う際に、その無線周波数帯域を割当てる時間を上り回線と下り回線とで予め定められる比率にて割当てるようにした周波数割当比率最適手段を有するように構成される。
【００３８】
上記同様の観点から、本発明は、請求項８に記載されるように、上記移動通信システムにおいて、上記周波数帯域割当切替手段は、選択された一つの無線周波数帯域により上りの回線と下りの回線の通信を行う際に、その無線周波数帯域を上り回線の通信に割当てるか、下り回線の通信に割当てるかの切替えを、全無線基地局または複数の周辺無線基地局で同期を取った後に行う基地局間同期手段を有するように構成される。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
本発明の実施の一形態に係る移動通信システムにおけるセルの構成は、例えば、図１に示すように構成される。
【００４１】
図１において、この移動通信システムは、各セル（セル１〜セル３）１００〜３００毎に配置された無線基地局（ＢＳ１〜ＢＳ３）１０１〜１０３と、その無線基地局１０１〜１０３と無線通信を行って音声通信や非通話通信を行うことのできる移動局（ＭＳ１〜ＭＳ３）２０１〜２０３とで構成される。本発明では、移動局２０１〜２０３から無線基地局１０１〜１０３に対する送信に用いられる無線周波数（以下、上り用無線周波数という）をｆ１、無線基地局１０１〜１０３から移動局２０１〜２０３に対する送信に用いられる無線周波数（以下、下り用無線周波数という）をｆ２とし、これを全てのセル（セル１〜セル３）で使用することを基本とする。
【００４２】
次に、本発明の動作概念について図２を参照しながら説明する。
【００４３】
図２は、本発明の実施の一形態に係る移動通信システムの動作概念を図示したもので、本図において、横軸は「時間」、縦軸は「周波数」を表す。本発明では、ＦＤＤと等しく上り用無線周波数ｆ１と下り用無線周波数ｆ２の二つの無線周波数を使用する場合を一例にとり以降説明を進める。
【００４４】
本発明に係る移動通信システムでは、上り（移動局：送信→無線基地局：受信）の通信量と下り（無線基地局：送信→移動局：受信）の通信量がほぼ等しい場合、ｆ１は上り専用、ｆ２は下り専用の無線周波数として使用する（ＦＤＤ動作モード、図２の（ａ）参照）。しかしながら、下りの通信量が上りの通信量より多い場合、図２の（ｂ）に示すように、上り用の無線周波数ｆ１を用いて、ＴＤＤ方式のように上りと下りの通信を時間的に交互に行う（ＦＤＤ/ＴＤＤ混載動作モードＡ）。よって、この場合、交互に行う上りと下りの通信時間を等しくすれば、上りと下りの通信量の比は１：３となり、上下非対称通信に対応させることが可能になる。一方、下りの通信量が上りの通信量より少ない場合は、図２の（ｃ）に示すように、上り用の無線周波数ｆ１は上り専用とし、下り用の無線周波数ｆ２を用いてＴＤＤ方式のように上りと下りの通信を時間的に交互に行う（ＦＤＤ/ＴＤＤ混載動作モードＢ）。この場合の上りと下りの通信量の比は３：１となる。
【００４５】
このように本発明における移動通信システムでは、上りと下りの通信量に応じて上記動作モードを適応的に変化させるようにしているので上下非対称通信に対応することが可能である。
【００４６】
次に、本発明に係る移動通信システムの構成を図３を参照しながら説明する。
【００４７】
図３において、この移動通信システムは、例えば、移動局２０１と無線基地局１０１とを具備して構成される。
【００４８】
上記移動局２０１は、マイクやキーボード等の入力装置３１と、ディスプレイやスピーカー等の出力装置３２と、信号処理装置３３と、切替制御装置３４と、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）３５と、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）３６、無線信号を送信する二つの送信機（送信機ａ、ｂ）３７、３８と、無線信号を受信する二つの受信機（受信機ａ、ｂ）３９、４０と、二つのスイッチ（ＳＷ１とＳＷ２）４１、４２と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３と、中心周波数がｆ２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４４と、送受信共用アンテナ４５、４６とを具備して構成される。
【００４９】
上記無線基地局１０１は、基幹網（例：移動通信網）と接続されている信号処理装置５０と、無線信号を送信する二つの送信機（送信機ａ、ｂ）５１、５２と、切替制御装置５３と、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）５４と、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）５５と、無線信号を受信する二つの受信機（受信機ａ、ｂ）５６、５７と、二つのスイッチ（ＳＷ１とＳＷ２）５８、５９と、中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６０と、中心周波数がｆ２のバンドパスフィルタ６１と、送受信共用アンテナ６２、６３とを具備して構成される。
【００５０】
次に、この移動通信システムにおける無線基地局１０１と移動局２０１間の動作について同図を参照しながら説明する。
【００５１】
移動局２０１において、入力装置３１からのディジタル信号は信号処理装置３３でベースバンド信号に変換され、シリアル／パラレル変換器３５により２系統のベースバンド信号に分割される。これらの信号は送信機ａ３７、送信機ｂ３８により無線信号に変換される。この無線信号はスイッチ１（ＳＷ１）４１またはスイッチ２（ＳＷ２）４２を経由し、二つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３、４４を通過する。これにより、中心周波数がｆ１の無線信号とｆ２の無線信号のみ抽出され、その抽出された無線信号はアンテナ４５、４６から無線基地局１０１に対し送信される。
【００５２】
このようにして移動局２０１から送信された無線信号は、無線基地局１０１において、送受信共用アンテナ６２、６３で受信され、二つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６０、６１とスイッチ１（ＳＷ１）５８またはスイッチ２（ＳＷ２）５９を経由し、受信機ａ５６、受信機ｂ５７によりベースバンド信号となる。このベースバンド信号は、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）５４により合成される。このようにして合成されたベースバンド信号は、信号処理装置５０によりディジタル信号に変換され、基幹網へ送出される。
【００５３】
一方、基幹網からのディジタル信号は、信号処理装置５０によりベースバンド信号に変換された後、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）５５で２系統のベースバンド信号に分割される。これらの信号は、送信機ａ５１、送信機ｂ５２により無線信号に変換され、スイッチ１（ＳＷ１）５８またはスイッチ２（ＳＷ２）５９を経由し、二つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６０、６１を通過する。これにより、中心周波数がｆ１の無線信号とｆ２の無線信号のみ抽出され、その抽出された無線信号は送受信共用アンテナ６２、６３から移動局２０１に対し送信される。この無線基地局１０１から送信された無線信号は、移動局２０１において、送受信共用アンテナ４５、４６で受信され、二つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３、４４及びスイッチ１（ＳＷ１）４１またはスイッチ２（ＳＷ２）４２を経由し、受信機ａ３９、受信機ｂ４０によりベースバンド信号に変換される。この２系統のベースバンド信号はパラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）３６により合成された後、信号処理装置３３によりディジタル信号となり出力装置３２に送られる。
【００５４】
無線基地局１０１側の切替制御装置５３及び移動局２０１側の切替制御装置３４は、下りの通信に制御信号を重畳することにより無線基地局１０１と移動局２０１とが同期を取って、無線基地局１０１側の信号処理装置５０からの制御信号に基づき、移動局２０１及び無線基地局１０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）を図４〜図６に示す表の通りに制御する。
【００５５】
まず、上りと下りの通信量がほぼ等しい場合について図４を用いて説明する。
【００５６】
図４において、上りと下りの通信量がほぼ等しい場合、本発明に係る移動通信システムでは、ＦＤＤモードとして動作する。
【００５７】
図４において、上りと下りの通信量がほぼ等しい場合は、前述したように無線周波数ｆ１が上り専用、無線周波数ｆ２が下り専用として使用される（図４（ａ）参照））。即ち、上記制御信号には、移動局２０１で、ｆ１：送信、ｆ２：受信、無線基地局１０１で、ｆ２：送信、ｆ１：受信となるよう無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）を制御する指示内容が含まれる。
【００５８】
具体的には、図４（Ｂ）に示す通り、次の指示が無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）に対して行われる。（  ）内の番号はハードウエアの構成番号である。
【００５９】
（移動局２０１側への指示内容）
ＳＷ１（４１）：送信機ａ３７へ接続する。
【００６０】
ＳＷ２（４２）：受信機ｂ４０へ接続する。
【００６１】
Ｓ／Ｐ（３５）：Ｓ／Ｐ変換せず、信号処理装置３３からの信号を全て送信機ａへ３７送る。
【００６２】
Ｐ／Ｓ（３６）：Ｐ／Ｓ変換せず、受信機ｂ４０からの信号を全て信号処理装置３３へ送る。
【００６３】
（無線基地局１０１側への指示内容）
ＳＷ１（５８）：受信機ａ５６へ接続する。
【００６４】
ＳＷ２（５９）：送信機ｂ５２へ接続する。
【００６５】
Ｓ／Ｐ（５５）：Ｓ／Ｐ変換せず、信号処理装置５０からの信号を全て送信機ｂ５２へ送る。
Ｐ／Ｓ（５４）：Ｐ／Ｓ変換せず、受信機ａ５６からの信号を全て信号処理装置５０へ送る。
【００６６】
続いて、下りの通信量が上りの通信量より多い場合について図５を用いて説明する。
【００６７】
図５において、下りの通信量が上りの通信量より多い場合、本発明に係る移動通信システムでは、ＦＤＤ／ＴＤＤ混載モードＡとして動作する。ここでは、上り用の無線周波数ｆ１をＴＤＤ方式にして上りと下りの通信を交互に行う（図５（ａ））ことで、ＦＤＤ方式とＴＤＤ方式の混載を実現している。この場合、上記制御信号には、無線基地局１０１で、ｆ２：送信、移動局２０１で、ｆ２：受信と、上り用無線周波数ｆ１をＴＤＤ方式のように移動局２０１−無線基地局１０１間で交互に送受信を行うよう無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）を制御する指示内容が含まれる。具体的には、図５（Ｂ）に示す通り、次の指示が無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）に対して行われる。
【００６８】
（移動局２０１側への指示内容）
ＳＷ１（４１）：交互に切替える
ＳＷ２（４２）：受信機ｂ４０へ接続する。
【００６９】
Ｓ／Ｐ（３５）：Ｓ／Ｐ変換せず、信号処理装置２２からの信号を全て送信機ａ３７へ送る。
【００７０】
Ｐ／Ｓ（３６）：受信機ａ３９：受信機ｂ４０＝１：２の割合で、Ｐ／Ｓ変換する。
【００７１】
（無線基地局１０１側への指示内容）
ＳＷ１（５８）：交互に切替える。
【００７２】
ＳＷ２（５９）：送信機ｂ５２へ接続する。
【００７３】
Ｓ／Ｐ（５５）：送信機ａ５１：送信機ｂ５２＝１：２の割合で、Ｓ／Ｐ変換する。
【００７４】
Ｐ／Ｓ（５４）：Ｐ／Ｓ変換せず、受信機ａ５６からの信号を全て信号処理装置５０へ送る。
【００７５】
続いて、上りの通信量が下りの通信量より多い場合について図６を用いて説明する。
【００７６】
図６において、上りの通信量が下りの通信量より多い場合、本発明に係る移動通信システムでは、ＦＤＤ／ＴＤＤ混載モードＢとして動作する。ここでは、下り用の無線周波数ｆ２をＴＤＤ方式にして上りと下りの通信を交互に行う（図６（ａ））ことで、ＦＤＤ方式とＴＤＤ方式の混載を実現している。この場合、上記制御信号には、移動局２０１で、ｆ１：送信、無線基地局１０１で、ｆ１：受信と、下り用無線周波数ｆ２をＴＤＤ方式のように移動局２０１−無線基地局１０１間で交互に送受信を行うよう無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）を制御する指示内容が含まれる。具体的には、図６（Ｂ）に示す通り、次の指示が無線基地局１０１側及び移動局２０１側のスイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）に対して行われる。
【００７７】
（移動局２０１側への指示内容）
ＳＷ１（４１）：送信機ａ３７へ接続する。
【００７８】
ＳＷ２（４２）：交互に切替える。
【００７９】
Ｓ／Ｐ（３５）：送信機ａ３７：送信機ｂ３８＝２：１の割合で、Ｓ／Ｐ変換する。
【００８０】
Ｐ／Ｓ（３６）：Ｐ／Ｓ変換せず、受信機ｂ４０からの信号を全て信号処理装置３３へ送る。
【００８１】
（無線基地局１０１側への指示内容）
ＳＷ１（５８）：受信機ａ５６へ接続する。
【００８２】
ＳＷ２（５９）：交互に切替える。
【００８３】
Ｓ／Ｐ（５５）：Ｓ／Ｐ変換せず、信号処理装置５０からの信号を全て送信機ｂ５２へ送る。
【００８４】
Ｐ／Ｓ（５４）：受信機ａ５６：受信機ｂ５７＝２：１の割合で、Ｐ／Ｓ変換する。
【００８５】
上記のように、本実施例によれば、上りと下りの通信量がほぼ等しい場合は、上り専用として無線周波数ｆ１、下り専用として無線周波数ｆ２が使用されて移動局２０１と無線基地局１０１間の通信が行われるが、下りの通信量が上りの通信量より多い場合は、上り用の無線周波数ｆ１をＴＤＤ方式のように使用し、また、上りの通信量が下りの通信量より多い場合は、下り用の無線周波数ｆ２をＴＤＤ方式のように使用して上りと下りの通信を時間的に交互に行うよう移動局２０１、無線基地局１０１の双方が制御される。即ち、上り下りの通信量に応じて動作モードの切替えが行われるので、上り下りの通信量に見合う無線リソースを適応的に割当てることができる。その結果、無線資源の有効活用が可能になる。
【００８６】
次に、上記動作モードの切替え手段について説明する。
【００８７】
上記動作モードの切替えは、例えば、次に示す手段のうち何れか一つ、または複数を組み合わせて実現することができる。
【００８８】
１）遠隔監視制御手段
この遠隔制御手段は、上りと下りの通信量を監視する監視局などから基幹網を介して無線基地局１０１の信号処理装置５０に動作モード切替えのための制御信号を送信することにより動作モードを切替える手段である。この遠隔制御手段によれば、遠隔操作によって動作モードを切替えることが可能となる。
【００８９】
２）時間管理制御手段
この時間管理制御手段は、上りと下り通信量の時間変化の統計を取り、この統計結果に基づいて動作モードを切替えのための１日または１週間に渡るタイムスケジュールを作成し、そのタイムスケジュールを切替制御装置３４、５３内に記憶させておくことで、切替制御装置３４、５３がタイムスケジュールに従って動作モードを切替える手段である。この時間管理制御手段によれば、上りと下り通信量の統計に基づいて動作モードを切替えることが可能となる。
【００９０】
３）通信観測制御手段
この通信観測制御手段は、無線基地局１０１の信号処理装置５０内に上りと下りの通信量を測定する装置と、両測定量を比較する装置とを設け、この比較装置の出力に従って動作モードを切替える手段である。この通信観測制御手段によれば、各無線基地局における通信量の測定結果に基づいて、集中制御を行うことができる。このとき、全無線基地局１０１〜１０３で別々に切替えても良いが、電波伝搬における干渉を防止するためには、全無線基地局１０１〜１０３または干渉の影響がある複数の周辺の無線基地局で同期をとって切替える方が望ましい。
【００９１】
また、本発明における動作モードの切替え手段は、上記１）〜３）の手段に限定されるものではなく、本移動通信システムを監視する管理者などによって手動にて動作モードを切替えてもよい。
【００９２】
更に、本発明において、移動局２０１側と無線基地局１０１側の各スイッチ４１、４２、５８、５９の切替タイミング、及びシリアル／パラレル変換器３５、５５とパラレル／シリアル変換器３６、５４における信号の分割比率を細かく変えて、図１４に示すようなフレーム構成を実現すれば、上下非対称通信に対し更にきめ細かく対応でき、無駄を省くことが可能となる。
【００９３】
また、更に、図１においては、隣接するセルにおいても、上りの通信にｆ１を、下りの通信にｆ２を使用している。しかしながら、下りの通信量が上りの通信量より多い場合であって、ｆ１によりＴＤＤを行っている場合には、隣接する基地局からｆ１の無線信号を受信するため、干渉が発生する。これを避けるため、図７に示すように、隣接するセル（セル２、セル３）２００、３００の上り用無線周波数をｆ３、ｆ４と異なる無線周波数を割当ててもよい。
【００９４】
以上説明したように、本発明によれば、上下非対称通信に対し、無線通信に必要な無線リソースを効率的に割当てることが可能となる。また、ＴＤＤ方式で問題となるようなクロック及び変調速度の高速化を伴わないため、回路の実現が容易になる。
【００９５】
上記例において、無線基地局１０１の切替制御装置５３と、移動局２０１の切替制御装置３４の切替制御機能が周波数帯域割当第一手段〜周波数帯域割当第三手段および周波数帯域割当切替手段に対応し、無線基地局１０１の信号処理装置５０の制御信号受信処理機能が遠隔監視制御手段に対応する。また、無線基地局１０１の切替制御装置５３と、移動局２０１の切替制御装置３４の記憶機能と切替制御機能が時間管理制御手段に対応し、無線基地局１０１の信号処理装置５０の通信観測機能が通信観測制御手段に対応する。更に、無線基地局１０１の信号処理装置５３と、移動局２０１の信号処理装置３４の処理機能が周波数割当比率最適手段に対応し、無線基地局１０１の送信機ａ、ｂ５１、５２、受信機ａ、ｂ５６、５７と、移動局２０１の送信機ａ、ｂ３７、３８、受信機ａ、ｂ３９、４０の送受信機能が基地局間同期手段に対応する。
【００９６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１乃至８記載の本願発明によれば、上下非対称通信に対し、上りまたは下り用の無線周波数をＴＤＤ方式として動作させるようにしているので、無線通信に必要な無線リソースを効率的に割当てることが可能になると共に、無線基地局と移動局側の信号処理装置や送信機、受信機などの装置構成は、簡易になる。
【００９７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る移動通信システムにおけるセルの構成例を示す図である。
【図２】本発明の移動通信システムの動作概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る移動通信システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の移動通信システムにおける上り方向と下り方向の通信量がほぼ等しい場合の動作（ＦＤＤモード）例を示す図である。
【図５】本発明の移動通信システムにおける下り方向の通信量が上り方向の通信量より多い場合の動作（ＦＤＤ／ＴＤＤ混載モードＡ）例を示す図である。
【図６】本発明の移動通信システムにおける上り方向の通信量が下り方向の通信量より多い場合の動作（ＦＤＤ／ＴＤＤ混載モードＢ）例を示す図である。
【図７】本発明の移動通信システムにおける別のセル構成例を示す図である。
【図８】従来のＦＤＤにおけるセル構成例を示す図である。
【図９】従来のＦＤＤの動作概念を示す図である。
【図１０】従来のＦＤＤを実現する移動通信システムの構成例を示す図である。
【図１１】従来のＴＤＤにおけるセル構成例を示す図である。
【図１２】従来のＴＤＤの動作概念を示す図である。
【図１３】従来のＴＤＤを実現する移動通信システムの構成例を示す図である。
【図１４】従来のＴＤＤの別の動作概念を示す図である。
【符号の説明】
１０１〜１０３、１１１〜１１３、１２１〜１２１４  無線基地局
２０１〜２０３、２１１〜２１３、２２１〜２２２  移動局
１００〜６００、７００〜７１３  セル
３１、７０、１１０  入力装置
３２、７１、１１１  出力装置
３３、５０、７２、８０、１１２、１２０  信号処理装置
３４、５３、１１３、１２１  切替制御装置
３５、５５  シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）
３６、５４  パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）
３７、３８、５１、５２、７３、８１、１１４、１２２  送信機
３９、４０、５６、５７、７４、８２、１１５、１２３  受信機
４１、４２、５８、５９、１１６、１２４  スイッチ
４３、６０、７５、８３、１１７、１２５  中心周波数がｆ１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
４４、６１、７６、８４  中心周波数がｆ２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
４５、４６、６２、６３、７７、７８、８５、８６、１１８、１２６  送受信共用アンテナ
【図１】
0003802372.tif 000002
【図２】
0003802372.tif 000003
【図３】
0003802372.tif 000004
【図４】
0003802372.tif 000005
【図５】
0003802372.tif 000006
【図６】
0003802372.tif 000007
【図７】
0003802372.tif 000008
【図８】
0003802372.tif 000009
【図９】
0003802372.tif 000010
【図１０】
0003802372.tif 000011
【図１１】
0003802372.tif 000012
【図１２】
0003802372.tif 000013
【図１３】
0003802372.tif 000014
【図１４】
0003802372.tif 000015