JP2007267286A

JP2007267286A - 基地局装置及び通信中継方法

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Publication number: JP2007267286A
Application number: JP2006092535A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Ishikawa; 一樹石川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP4755933B2

Abstract

【課題】回線切断基地局装置のエリアに位置する移動局装置が回線接続基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができるようにした移動体通信システムにおいて、無線リソースの効率的な利用を実現すること。
【解決手段】移動局装置３０との間で対移動局装置無線通信を、他の基地局装置２０との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行い、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信する基地局装置２０において、前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は基地局装置及び通信中継方法に関し、特に無線リソースの効率的な利用に関する。

移動体通信システムでは、それぞれネットワークと接続される複数の基地局装置が設置され、移動局装置はいずれか少なくとも１つの基地局装置との間で通信を行うことにより、基地局装置を介してネットワークとの通信を行う。

ところが、基地局装置とネットワークとの間の回線が、伝送路の故障や回線対応部品の故障により切断されてしまう場合がある。この場合、移動局装置は該基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができない。

基地局装置は地理的に特定のエリアに存在する移動局装置と通信可能に構成されており、このエリアは他の基地局装置の担当するエリアと全く重複していない部分を有しているのが一般的である。このため、特定の基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができない場合、該特定の基地局装置の担当するエリアのうち、他のエリアと重複していない部分に位置する移動局装置は、基地局装置が壊れているのではないにもかかわらず、全く通信を行うことができなくなってしまう。

そこで、ネットワークとの間の回線が切断された基地局装置（回線切断基地局装置）が、ネットワークとの間の回線が切断されていない他の基地局装置（回線接続基地局装置）と無線による通信を行うことで、回線切断基地局装置のエリアに位置する移動局装置が回線接続基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができるようにした移動体通信システムがある（例えば、特許文献１）。
特開２００１−４５５６９号公報

上記移動体通信システムでは、回線切断基地局装置の中継により、移動局装置は回線接続基地局装置との間で通信を行う。このとき、移動局装置がネットワークとの通信を行うために使用する無線リソースは、通常の２倍となる。例えば、タイムスロットを無線リソースとして使用する時分割多重を例に挙げると、移動局装置と回線切断基地局装置との間の通信には１つのタイムスロットが割り当てられ、回線切断基地局装置と回線接続基地局装置との間の通信にも他の１つのタイムスロットが割り当てられる。回線切断基地局装置は、一方のタイムスロットにおいて受信された通信データを、他方を使用して送信することにより、中継を行う。このように、通常の２倍の無線リソースが使用される。

ところで、固定された無線通信装置でありかつ高所に設置されることの多い基地局装置間の通信は通常安定しており、一方移動局装置−基地局装置間の通信は安定性に欠けるのが通常であるため、無線状態に応じて通信レートを決定すると、基地局装置間通信の通信レートは、基地局装置−移動局装置間通信の通信レートより大きくなるのが普通である。

このため、上記のように同量の無線リソースを割り当てると、基地局装置間通信に割り当てた無線リソースに使用されない部分が生ずる。この使用されない部分は無駄に浪費されていることになるので、この無駄をなくし、無線リソースを効率的に利用することが求められていた。

従って、本発明の課題の一つは、回線切断基地局装置のエリアに位置する移動局装置が回線接続基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができるようにした移動体通信システムにおいて、無線リソースの効率的な利用を実現することのできる基地局装置及び通信中継方法を提供することにある。

上記課題を解決するための基地局装置は、移動局装置との間で対移動局装置無線通信を、他の基地局装置との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行い、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信する基地局装置であって、前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定する無線リソース割当決定手段、を含むことを特徴とする。

例えば対移動局装置無線通信（基地局装置−移動局装置間通信）の通信レートがＢＰＳＫ（多重度１）により実現される通信レートの２倍（タイムスロットが２個割り当てられた状態）で、対基地局装置無線通信（基地局装置間通信）の無線状態がＱＰＳＫ（多重度２）相当の状態である場合、対基地局装置無線通信に割り当てる無線リソース（タイムスロット）は対移動局装置無線通信の半分（１個）で足りる。上記基地局装置では、このような無線リソース割り当てを実現することができるので、回線切断基地局装置のエリアに位置する移動局装置が回線接続基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができるようにした移動体通信システムにおいて、無線リソースの効率的な利用を実現することができる。

また、上記基地局装置において、前記無線リソース割当決定手段は、ある移動局装置についての前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、該移動局装置について前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースの量を決定する、こととしてもよい。

これによれば、移動局装置ごとに、対基地局装置無線通信に割り当てる無線リソースを決定することができる。

また、この基地局装置において、前記無線リソース割当決定手段は、当該基地局装置と通信を行う前記複数の移動局装置について前記対基地局装置無線通信に対し割り当てた無線リソースの合計量に応じて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定する、こととしてもよい。

これによれば、各移動局装置について割り当てた対基地局装置無線通信の無線リソースの合計により、対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定することができる。

また、上記基地局装置において、前記他の基地局装置に対し、前記無線リソース割当決定手段により前記複数の移動局装置のそれぞれについて割り当てた無線リソースと、前記各移動局装置と、を対応付けるための情報を送信する送信手段、をさらに含むこととしてもよい。

これによれば、回線接続基地局装置は、対基地局装置無線通信により受信した通信データを、該通信データが含まれていた無線リソースに基づき、移動局装置と対応付けることができるようになる。

また、本発明にかかる通信中継方法は、移動局装置との間で対移動局装置無線通信を、他の基地局装置との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行い、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信することにより、基地局装置が移動局装置と他の基地局装置との間で行われる通信を中継する通信中継方法であって、前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定することを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかる移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は交換機１０、基地局装置２０、移動局装置３０を含んで構成される。

交換機１０、基地局装置２０、移動局装置３０は、いずれもＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、各装置の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

基地局装置２０は各所に設置されており、それぞれ交換機１０と有線回線により通信接続される。また、当該基地局装置２０と電波の送受信が可能なエリア内に存在する移動局装置３０との間で無線通信を行う。移動局装置３０は、基地局装置２０及び交換機１０を介して、図示しない他の通信装置と通信を行う。

基地局装置２０は、有線回線の故障等により交換機１０との通信ができなくなると、他の基地局装置２０と無線通信を行う。その後、移動局装置３０は、２つの基地局装置２０を介して交換機１０と通信接続する。以下、これを実現するための基地局装置２０の機能の詳細について説明する。なお以下では、基地局装置２０−１と交換機１０との間の有線回線が切断されたものとして説明を行う。

図２は、基地局装置２０−１の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、基地局装置２０−１は機能的に、無線通信部２１、通信レート取得部２３、無線状態取得部２４、無線リソース割当決定部２５を含んで構成され、無線通信部２１は内部的に変調方式制御部２２を含んで構成される。

無線通信部２１は、移動局装置３０及び基地局装置２０−２との間で無線通信を行う。この無線通信は多重化されており、無線通信部２１は、無線通信ごとに無線リソースを割り当て、移動局装置３０との間で対移動局装置無線通信を、基地局装置２０−２との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行う。そして、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信する。

なお、本実施の形態では、無線リソースとして時分割多重における無線リソースの単位であるタイムスロットを使用する。無線通信部２１は、移動局装置３０との間で行う無線通信について、無線通信ごとに１又は複数のタイムスロットを割り当てるものとする。基地局装置２０−２との間で行う無線通信への割り当てについては後述する。

変調方式制御部２２は、各無線通信の無線状態（ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio:信号対干渉雑音比）、受信電力など）を取得する。そして、取得した無線状態に応じて各無線通信でそれぞれ使用する変調方式（ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying:四位相偏移変調。なお、ＱＰＳＫの多重度は２である。）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation:１６直交振幅変調。なお、１６ＱＡＭの多重度は４である。）など）を決定する。具体的には、無線状態が比較的よい場合には多重度の比較的高い変調方式を、無線状態が比較的悪い場合には多重度の比較的低い変調方式を使用するようにする。

通信レート取得部２３は、移動局装置３０が行う無線通信の通信レートを取得する。ここでいう通信レートは、移動局装置３０の今後のスループットを示すものである。具体的には、通信レート取得部２３は、無線通信部２１により移動局装置３０が行う無線通信に割り当てられる無線リソースと、変調方式制御部２２により決定される変調方式と、に基づいて移動局装置３０が行う無線通信の通信レートを取得する。

具体的な例では、移動局装置３０が行う無線通信に割り当てられたタイムスロット数が２であり、決定される変調方式の多重度により決定される通信レートが１０ｋｂｐｓであれば、移動局装置３０が行う無線通信の通信レートは１０×２＝２０ｋｂｐｓとなる。

無線状態取得部２４は、基地局装置２０−２との間で行う無線通信の無線状態を取得する。ここでは、基地局装置２０−２との間で行う無線通信について、変調方式制御部２２が決定した変調方式を取得し、該変調方式に対応する通信レートを上記無線状態として取得する。

具体的な例では、決定される変調方式の多重度により決定される通信レートが３０ｋｂｐｓであれば、基地局装置２０−２との間で行う無線通信の無線状態も３０ｋｂｐｓとなる。

無線リソース割当決定部２５は、対移動局装置無線通信の通信レートと、対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定する。具体的には、ある移動局装置３０が行う無線通信について通信レート取得部２３により取得される通信レートと、無線状態取得部２４により取得される無線状態と、に基づいて、該移動局装置３０について基地局装置２０−２との間で行う無線通信に対し割り当てる無線リソースの量を決定する。

例えば、上記例では、通信レート取得部２３により取得される通信レートが２０ｋｂｐｓ、無線状態取得部２４により取得される無線状態が３０ｋｂｐｓであるので、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に対し割り当てる無線リソースの量はタイムスロット２／３個分となる。

無線通信部２１は、当該無線通信部２１と無線通信を行っている各移動局装置３０について無線リソース割当決定部２５が決定した、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に対し割り当てる無線リソースの量を合計し、必要な無線リソース量を算出する。そして、該必要な無線リソース量に応じて、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に無線リソースを割り当てる。

さらに、無線通信部２１は、基地局装置２０−２との間で行う無線通信の無線リソースと、移動局装置３０と、を対応付ける無線リソース対応テーブルを生成することにより、各移動局装置３０について基地局装置２０−２との間で行う無線通信に対し割り当てる無線リソースを具体的に決定する。そして、移動局装置３０から受信する通信データを、無線リソース対応テーブルにおいて該移動局装置３０と対応付けて記憶される無線リソースを使用して、基地局装置２０−２に対して送信する。また、無線通信部２１は、基地局装置２０−２から受信した通信データについて、該通信データが含まれていた無線リソースを取得し、無線リソース対応テーブルにおいて該無線リソースと対応付けて記憶される移動局装置３０に対して送信する。

また、無線通信部２１は、基地局装置２０−２に、生成した無線リソース対応テーブルを送信する。基地局装置２０−２は、基地局装置２０−１から受信した通信データについて、該通信データが含まれていた無線リソースを取得し、無線リソース対応テーブルにおいて該無線リソースと対応付けて記憶される移動局装置３０から受信した通信データとして取り扱う。また、交換機１０から受信したある移動局装置３０宛の通信データを、無線リソース対応テーブルにおいて該移動局装置３０と対応付けて記憶される無線リソースを使用して、基地局装置２０−１に対して送信する。

以上説明した処理を、タイムスロットの具体的な割当例を参照しながら、再度詳細に説明する。

図３は、ある移動局装置３０が通信を開始する際のタイムスロットの使用例を説明するための説明図である。同図に示す各四角形は、それぞれタイムスロットを示している。また、「ｃ」は制御チャネルとして使用されるタイムスロットを意味する。一般に、制御チャネルは２０フレーム（送信タイムスロット４及び受信タイムスロット４の計８つのタイムスロットにより構成される送受信の繰り返し単位。）に１フレームの割合で含まれている。

基地局装置２０−１は、まず基地局装置２０−２との間で制御チャネルを送受信するための無線通信に、タイムスロットを割り当てる。具体的には、基地局装置２０−２が制御チャネルを送信しているタイムスロット（図３ではタイムスロット４０）と、制御チャネルを受信しているタイムスロット（図３ではタイムスロット４１）と、を取得し、それぞれに対応する自装置のタイムスロット（図３ではタイムスロット４２とタイムスロット４３）を、基地局装置２０−２との間で制御チャネルを送受信するための無線通信に割り当てる。

基地局装置２０−１は、タイムスロット４２において基地局装置２０−２から受信した制御チャネルを、自装置の制御チャネル送信に割り当てているタイムスロット（図３ではタイムスロット４５）において送信する。また、自装置の制御チャネル受信に割り当てているタイムスロット（図３ではタイムスロット４４）において移動局装置３０からの制御信号を受信し、次のタイムスロット４３において基地局装置２０−２に送信する。こうして制御チャネルの中継が行われ、移動局装置３０は通信を確立する。また、このようにして移動局装置３０と制御チャネル送受信を行う際、基地局装置２０−１は、移動局装置３０が行う無線通信の通信レートを取得する。

図４は、３つの移動局装置３０（移動局装置３０−１乃至３）が通信を行う場合のタイムスロットの割当例を説明するための説明図である。同図において、「ｔ」は通信チャネルとして使用されるタイムスロットを意味する。

ここでは、各移動局装置３０が行う無線通信の通信レートはいずれも１０ｋｂｐｓであり、基地局装置２０−２との間で行う無線通信の無線状態が３０ｋｂｐｓであるとする。また、ここでは各移動局装置３０が行う無線通信にはそれぞれ１つずつのタイムスロットが割り当てられているとする。

この場合、基地局装置２０−１は、フレーム内の４つの送信タイムスロットのうち３つを移動局装置３０との間で行う無線通信に割り当て、残りの１つを基地局装置２０−２との間で行う無線通信に割り当てる。同様に、フレーム内の４つの受信タイムスロットのうち３つを移動局装置３０との間で行う無線通信に割り当て、残りの１つを基地局装置２０−２との間で行う無線通信に割り当てる。そして、これらを対応付けて、無線リソース対応テーブルに記憶させる。

具体的な例では、移動局装置３０−３に割り当てた送信タイムスロット５０と、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に割り当てた送信タイムスロット５２の先頭１／３と、を対応付ける。また、移動局装置３０−２に割り当てた送信タイムスロット５１と、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に割り当てた送信タイムスロット５２の中間１／３と、を対応付ける。さらに、移動局装置３０−１に割り当てた送信タイムスロット５３と、基地局装置２０−２との間で行う無線通信に割り当てた送信タイムスロット５２の末尾１／３と、を対応付ける。

そして、基地局装置２０−１は、各移動局装置３０から受信した通信データを、無線リソース対応テーブルに基づいて決定される無線リソースを使用して、基地局装置２０−２に対し送信する。同様に、基地局装置２０−２から受信された通信データを、受信された無線リソースに対応付けて記憶される移動局装置３０に対して送信する。

なお、上述のように、一般には２０フレームに１フレームの割合で制御チャネルが含まれており、本実施の形態では対基地局装置無線通信用にさらに１フレームの割合で制御チャネルが含まれるので、２０フレームに２フレームの割合で制御チャネルが含まれる。上記例ではこの制御チャネル分を考慮せずに無線リソースの割当を決定しているが、実際には、無線リソース割当決定部２５は、制御チャネルの割合に応じて、対基地局装置無線通信に割り当てる無線リソースを決定することが好適である。

具体的な例では、対基地局装置無線通信を行うタイムスロットを制御チャネルとして使用する場合には、変調方式の多重度により決定される通信レートが３０ｋｂｐｓであったとすると、実際には３０×（２０−２）／２０＝２７ｋｂｐｓとなる。無線リソース割当決定部２５は、この値に基づいて対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定するようにする。

以上説明した処理を、基地局装置２０の処理フローを参照しながら、再度より詳細に説明する。

図５は、回線切断基地局装置である基地局装置２０−１と回線接続基地局装置である基地局装置２０−２の処理フローを示す図である。同図に示すように、基地局装置２０−１は回線切断を検出する（Ｓ１）と、まず対基地局装置無線通信の相手となる基地局装置２０−２が送信している同期用信号（Ｓ１０）に従い、基地局装置間の再同期処理を行う（Ｓ２）。

なお、基地局装置２０−１は、基地局装置２０−２との通信についてのみ、この再同期処理によって得られた同期タイミングでの通信を行い、移動局装置３０との通信についてはそれまでの同期タイミングで通信を行うこととしてもよい。このようにする場合、基地局装置２０−１は、対基地局装置無線通信と対移動局装置無線通信との間で同期タイミングにオフセット（ずれ）がある状態で、通信を行うことがあり得る。

再同期処理が完了すると、基地局装置２０−１は、基地局装置２０−２が制御チャネルの送受信（Ｓ１１）に使用しているタイムスロットを検索し、該タイムスロットで基地局装置２０−２の制御チャネルの送受信を開始する。そしてさらに、基地局装置２０−２の制御チャネルを移動局装置３０に対して中継する処理を開始する（Ｓ３）。

この場合において、基地局装置２０−１の制御チャネルと基地局装置２０−２の制御チャネルが同一タイムスロットを使用していたならば、基地局装置２０−１は自装置の制御チャネルの送受信に使用するタイムスロットを変更することとし、制御チャネルにより移動局装置３０に対して通知した後、タイムスロットの変更を行う。

移動局装置３０から接続要求を受ける（Ｓ４）と、基地局装置２０−１は対移動局装置無線通信の通信レートを取得する（Ｓ５）とともに、対基地局装置無線通信の無線状態を取得する（Ｓ６）。そして、これらに基づいて対基地局装置無線通信に対し無線リソースを割り当て（Ｓ７）、通信チャネルの中継を開始する（Ｓ８）。基地局装置２０−２は、基地局装置２０−１により中継された通信チャネルの送受信を行う（Ｓ１２）。

以上説明したように、基地局装置２０によれば、回線切断基地局装置のエリアに位置する移動局装置３０が回線接続基地局装置を介してネットワークとの通信を行うことができるようにした移動体通信システム１において、無線リソースの効率的な利用を実現することができる。

本発明の実施の形態にかかる移動体通信システムのシステム構成を示す図である。本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックを示す図である。本発明の実施の形態にかかる移動局装置が通信を開始する際のタイムスロットの使用例を説明するための説明図である。本発明の実施の形態にかかる３つの移動局装置が通信を行う場合のタイムスロットの割当例を説明するための説明図である。本発明の実施の形態にかかる基地局装置の処理フローを示す図である。

符号の説明

１移動体通信システム、１０交換機、２０基地局装置、２１無線通信部、２２変調方式制御部、２３通信レート取得部、２４無線状態取得部、２５無線リソース割当決定部、３０移動局装置。

Claims

移動局装置との間で対移動局装置無線通信を、他の基地局装置との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行い、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信する基地局装置であって、
前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定する無線リソース割当決定手段、
を含むことを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記無線リソース割当決定手段は、ある移動局装置についての前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、該移動局装置について前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースの量を決定する、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項２に記載の基地局装置において、
前記無線リソース割当決定手段は、当該基地局装置と通信を行う前記複数の移動局装置について前記対基地局装置無線通信に対し割り当てた無線リソースの合計量に応じて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定する、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項２又は３に記載の基地局装置において、
前記他の基地局装置に対し、前記無線リソース割当決定手段により前記複数の移動局装置のそれぞれについて割り当てた無線リソースと、前記各移動局装置と、を対応付けるための情報を送信する送信手段、
をさらに含むことを特徴とする基地局装置。
移動局装置との間で対移動局装置無線通信を、他の基地局装置との間で対基地局装置無線通信を、それぞれ行い、一方の無線通信により受信した通信データを他方の無線通信により送信することにより、基地局装置が移動局装置と他の基地局装置との間で行われる通信を中継する通信中継方法であって、
前記対移動局装置無線通信の通信レートと、前記対基地局装置無線通信の無線状態と、に基づいて、前記対基地局装置無線通信に対し割り当てる無線リソースを決定することを特徴とする通信中継方法。