JP2008228200A - 通信装置及びアクセス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局と端末間の遅延時間を短縮して、アップリンクにおけるユーザ間干渉を軽減することができる端末装置を提供する。
【解決手段】送信タイミングが同期している複数の基地局と端末装置とを含む移動通信システムにおける端末装置は、各基地局から送信された報知信号から生ずる波群を受信して、基地局毎の遅延プロファイルを測定し、基地局毎の遅延プロファイルを基に、前記複数の基地局のうち受信電力の最も大きい波を有する基地局を接続先として選択するとともに、前記複数の基地局の複数の前記波群のなかから伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択し、選択された波の受信時刻を基準に、前記接続先の基地局への送信時刻を計算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信システムにおける無線端末に関する。

移動体通信分野は、急速に進歩しており、日本ではＰＤＣ（Personal Digital Cellular Telecommunications System）方式やＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)方式等が採用されている。一方、ヨーロッパではＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式やＷＣＤＭＡ方式等が採用されている。さらに、現在、ＷＣＤＭＡ方式よりも高速通信可能な次世代通信方式の規格検討が行われている。

次世代のセルラ無線システムで使用する多重アクセス方式としては、直交周波数分割多重アクセス（Orthogonal Frequency Division Multiplex Access：ＯＦＤＭＡ）が検討されている。ただし、このシステムの設計における重要な点は、厳密なタイミング同期を要求することである。

つまり、ＯＦＤＭＡを採用するセルラ無線システムのアップリンクでは、各端末から基地局までの距離の違いによって、各端末からの送信信号が基地局において同期しない。このとき、基地局における到着時間のずれ量がガードインターバル内に収まらない場合、直交性がくずれて干渉となり受信特性を劣化させてしまう。

そこで、これまでに基地局での受信タイミングを同期させる方法として、基地局が端末に対して送信タイミングを通知するクローズループ制御が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このクローズループ制御では、例えばランダムアクセスチャネルにおいて端末が信号を送信し、それを受信した基地局が伝播遅延時間を測定して、端末に対してアップリンクの送信タイミングを通知する。

クローズループ制御では、まずランダムアクセスチャネルにおいて端末が信号を送信し、それを受信した基地局が伝播遅延時間を測定して端末のタイミング制御を行うので、ランダムアクセス信号に関してはタイミング制御がされていない。たとえば、セルラ通信においては、基地局から端末へのダウンリンクには、その距離に応じた伝播遅延Δｔが存在するため、基地局におけるスロット位置と、端末におけるスロット位置とはΔｔだけずれることになる。そして端末から基地局へのアップリンクの送信においても伝播遅延がΔｔかかるため、端末のランダムアクセス信号は基地局において２Δｔずれることになる。例えば端末と基地局との間の距離が５００ｍならΔｔ＝1.7μｓなので、結局３．４μｓ遅延する。

一方、通信中の端末（他ユーザ）はクローズループによってタイミング制御されているため、ほとんど遅延なく基地局へ到着する。ＯＦＤＭではこれらの信号（ランダムアクセスチャネルと通信チャネル）がガードインターバル内に収まらないとシンボル間干渉となり受信特性を劣化させてしまう。もし干渉をさけるために長いガードインターバルにすると、通信の効率が劣化してしまう。
特開２００１−２５７６４１

以上説明したように、従来は、端末が接続先の基地局をアクセスする際（ランダムアクセス時）に生ずる基地局・端末間の遅延時間を短縮することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、基地局と端末間の遅延時間を短縮し、アップリンクにおけるユーザ間干渉を軽減することができる端末装置及びアクセス制御方法を提供することを目的とする。

送信タイミングが同期している複数の基地局と端末装置とを含む移動通信システムにおける前記端末装置は、
各基地局から送信された報知信号から生ずる波群を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された基地局毎の波群に含まれる先頭波及び各後続波の受信電力と、各後続波の該先頭波に対する相対的な遅延時間とを示す、基地局毎の遅延プロファイルを測定する測定手段と、
基地局毎の前記遅延プロファイルを基に、前記複数の基地局のうち受信電力の最も大きい波を有する基地局を接続先として選択する第１の選択手段と、
基地局毎の前記遅延プロファイルを基に、前記複数の基地局の複数の前記波群のなかから伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択波として選択する第２の選択手段と、
前記接続先基地局が送信した報知信号から生ずる先頭波が前記選択波に対して相対的に有する遅延時間だけ早くなるよう、前記接続先の基地局への送信時刻を計算する計算手段と、
を含む。

本発明によれば、基地局・端末間の遅延時間を短縮し、アップリンクにおけるユーザ間干渉を軽減することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る端末装置（以下、簡単に端末）ＰＳの構成例を示したものである。図１において、端末ＰＳは、アンテナ１、無線部２、変復調部３、制御部４、セルサーチ部５、タイミング検出部６からなる。

無線部２は、受信動作時には、アンテナ１で受信された信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）をベースバンド信号へダウンコンバートし、送信動作時には、ベースバンド信号をＲＦ信号へアップコンバートし、アンテナ１を介して送信する。

変復調部３は、制御部４からの指示に従って、受信動作時には、無線部２でＲＦ信号からベースバンド信号へ変換された受信信号を復調し、送信動作時には、送信信号を変調して無線部２へ渡す。

セルサーチ部５は、無線部２で受信された信号（例えば、各基地局から送信される報知信号）の時間的な広がり、すなわち直接波及び遅延波を含む波群に含まれる先頭波及び各後続波のそれぞれの受信電力と、各後続波の先頭波に対する相対的な遅延時間とを示す基地局毎の遅延プロファイルを測定する。

図４は、ある基地局に対する遅延プロファイルの一例を示したもので、横軸を時間、縦軸を電力としてプロットしたものである。該基地局から送信された信号は異なる複数の伝搬経路（マルチパス伝搬路）を通って端末ＰＳ（アンテナ１）に到達する。そのため、マルチパス伝搬路を経て端末ＰＳに到達した信号は到達経路によって、図４に示したように遅延時間と受信レベル（電力）が異なる。一般に、遅延波は遅延が大きいほど減衰も大きいが、図４のように先頭波よりも後続波の電力が大きい環境も存在する。遅延プロファイルは、各後続波について、先頭波に対する相対的な遅延時間（あるいは相対的な遅延時間を示す相対的な時刻）と受信電力（電力）が含まれている。

セルサーチ部５は、図４に示した基地局毎の遅延プロファイルを基に、電力値の最も大きい波を選択し、この電力値の最も大きい波に対応する報知信号を送信する基地局を特定するための情報を制御部４へ通知する。

タイミング検出部６は、セルサーチ部５で求めた各基地局に対する遅延プロファイルを基に、伝搬遅延時間が相対的に最も短い後続波（好ましくは、電力値が予め定められた値以上の波の中で、基地局から端末までの伝搬遅延時間が相対的に最も短い波）を選択し、選択した波の（相対的な）受信時刻を制御部４へ通知する。

制御部４は、タイミング検出部５から通知された受信時刻を基準に、セルサーチ部５から通知された（接続先の）基地局への送信時刻を計算する。

図２は、セルサーチ部５の構成例を示したものである。セルサーチ部５は、遅延プロファイル測定部５１、メモリ５２、及び比較部５３を含む。

遅延プロファイル測定部５１は、例えば、パイロット信号に対応したマッチトフィルターあるいは相関器からなり、制御部４からの指示にしたがって無線部２から出力された信号の遅延プロファイルを測定する。図４に示したような基地局毎の遅延プロファイルは、メモリ５２に記憶される。

比較部５３は、メモリ５２に記憶されている遅延プロファイルを基に、電力値の最も大きい波を選択する。この電力値の最も大きい波に対応する報知信号を送信する基地局を特定するための情報（例えば基地局ＩＤ）を制御部４へ通知する。

図３は、タイミング検出部６の構成例を示したものである。タイミング検出部６は、電力比較部６１、メモリ６２、タイミング比較部６３を含む。

電力比較部６１は、制御部４からの指示にしたがって、セルサーチ部５で求めた各基地局に対する遅延プロファイルを基に、基地局毎に、先頭波、あるいは電力値が予め定められた閾値Ｐｔ以上の波のなかで（相対的な）受信時刻が最も早い波を選択する。

例えば、第１乃至第４の基地局ＢＳ１〜ＢＳ４から送信された信号（例えば報知信号）を受信して、図５（ａ）に示すように、第１乃至第４の基地局のそれぞれに対する遅延プロファイルがセルサーチ部５で測定された場合を例にとり説明する。

図５（ａ）では、各基地局に対し、報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロットがそれぞれ異なる場合、すなわち、基地局毎にその報知信号を送信する時刻が異なる場合を示している。例えば、時分割復信ＴＤＤにより通信を行っている場合に相当する。従って、端末ＰＳでは、各基地局が報知信号の送信時刻に応じて、それぞれ異なる時刻に各基地局からの報知信号を受信するので、図５（ａ）では、基地局毎の遅延プロファイル内の波を、それを受信した順に、時系列に（例えば、最初の基地局ＢＳ１の報知信号を受信した時点からの相対的な受信時刻の順に）示している。

電力比較部６１では、まず第１の基地局ＢＳ１の遅延プロファイルを基に、電力値が予め定められた閾値Ｐｔ以上の波のなかで、相対的な受信時刻が最も速い波を選択する。他の基地局ＢＳ２〜ＢＳ４についても同様にして、図５（ｂ）に示すように、電力値が予め定められた閾値Ｐｔ以上の波のなかで、受信時刻が最も速い波を選択する。

このようにして各基地局に対し選択された波の受信時刻は、メモリ６２に記憶される。このとき、選択された各波の受信時刻は、該波の送信元の基地局を特定するための情報（例えば基地局ＩＤ）とともにメモリ６２に記憶される。なお、図５（ｂ）では、各基地局に対する遅延プロファイルから、先頭波が選択されているが、先頭波の電力値が閾値Ｐｔに満たない場合には、２番目や３番目など先頭波以外の後続波を選択することが好ましい。図５（ｂ）に示すように、基地局ＢＳ４については、電力値が閾値Ｐｔ以上の波が存在しないため、基地局ＢＳ４からは波は選択されていない。

タイミング比較部６３は、メモリ６２に記憶された波のなかから、伝搬遅延時間が相対的に最も短い波を選択し、該選択した波の受信時刻、及び該波に対応する基地局を特定するための情報（例えば基地局ＩＤ）を制御部４へ通知する。

（第１の実施形態）
次に、図１に示した端末ＰＳと、送信タイミングが同期している複数の基地局（例えば、ここでは第１乃至第４の基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の４台の基地局）を含む移動通信システムについて説明する。

第１乃至第４の基地局ＢＳ１〜ＢＳ４からは、図６に示すようなフレームが送信される。

複信方式はＴＤＤ（Time Division Duplex）で、例えば、図６に示したように、１フレーム８スロット（アップリンク（上り）４スロット、ダウンリンク（下り）４スロット）とする。ダウンリンクのタイムスロットとアップリンクのタイムスロットをセットで各基地局に割り当てられている。例えば、ここでは、基地局ＢＳ１に割り当てられたダウンリンクスロット（第１スロット）から４スロット後のタイムスロット（第５スロット）が基地局ＢＳ１へのアップリンクに割り当てられているとする。

各基地局は、該基地局に割り当てられた下りスロットを使用してパイロット信号及び報知信号を送信しているとする。例えば基地局ＢＳ１は第１スロット、基地局ＢＳ２は第２スロット、基地局ＢＳ３は第３スロット、基地局ＢＳ４は第４スロットを用いて、それぞれの報知信号を送信する。

報知信号には、該報知信号の送信元の基地局を示す基地局ＩＤが含まれている。

受信された報知信号を変復調部３で復調し、さらに、制御部４で誤り訂正復号等を行うことにより各基地局ＩＤを得る。制御部４がこの各基地局ＩＤをセルサーチ部５に通知することにより、各遅延プロファイルは、これに対応する基地局ＩＤに対応付けてメモリ５２に記憶することができる。

アップリンク、ダウンリンクの多重化方式としてはＯＦＤＭＡを採用し、全サブキャリアを複数のグループに分割して、各ユーザが使用する。例えば、図７に示すように、あるサブキャリア群は、通信用チャネルと制御用チャネルに分割される。制御用チャネルとしては、アップリンクにおいてはランダムアクセスチャネル、ダウンリンクでは報知チャネルが考えられる。

次に、図８のフローチャートを参照して、端末ＰＳのアクセス制御処理動作について説明する。

端末の電源ＯＮ時に（ステップＳ１）、セルサーチ部５が接続先の基地局をサーチする（ステップＳ２）。ステップＳ２では、セルサーチ部５の遅延プロファイル測定部５１が、アンテナ１及び無線部２で受信された各基地局の報知信号を基に、図５（ａ）に示すような基地局毎の遅延プロファイルを測定し、各基地局ＩＤとともにメモリ５２に記憶する。

次に、ステップＳ３へ進み、比較部５３は、メモリ５２に記憶されている基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の遅延プロファイルを基に、電力値の最も大きい波を選択する。この電力値の最も大きい波の送信元の基地局を同定し、この基地局の基地局ＩＤを制御部４へ通知し、ステップＳ４へ進む。すなわち、比較部５３は、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４のうち、電力値の最も大きい波を有する基地局を選択する。電力値の最も大きい波を有する基地局が、接続先の基地局となる。例えば、図５（ａ）に示す遅延プロファイルからは、電力値の最も大きい波は、基地局ＢＳ２から送信されているため、基地局ＢＳ２の基地局ＩＤ（＝ＢＳ２）が制御部４へ通知される。

ステップＳ４では、タイミング検出部６の電力比較部６１は、セルサーチ部５で求めた図５（ａ）に示したような各基地局に対する遅延プロファイルを基に、基地局毎に、電力値が予め定められた閾値Ｐｔ以上ののなかで受信時刻が最も速い波を選択する（図５（ｂ）参照）。なお、ここで、閾値Ｐｔは、端末での最低受信感度とする。

図５（ｂ）では、基地局ＢＳ１に対して受信時刻Ｔ１１の波が選択され、基地局ＢＳ２に対して受信時刻Ｔ２１の波が選択され、基地局ＢＳ３に対して受信時刻Ｔ３１の波が選択される。基地局ＢＳ４に対しては、電力値が閾値Ｐｔ以上の波が存在しないため、基地局ＢＳ４に対して波は選択されない。電力比較部６１は、このようにして各基地局に対し選択した波の受信時刻を基地局ＩＤとともにメモリ６２に記憶する。

次に、ステップＳ５へ進み、タイミング検出部６のタイミング比較部６３は、メモリ６２に記憶された波のなかから、基地局から端末までの伝搬遅延時間が相対的に最も短い波を選択する。該選択した波の受信時刻、及び該波に対応する基地局ＩＤを制御部４へ通知する。

ステップＳ５では、２つの基地局毎に、図６に示したようなフレーム上で各基地局に割り当てられているダウンリンクのスロット間の時間的な隔たりと、各基地局に対し選択された波の受信時刻の隔たりとを比較することにより、伝搬遅延時間が相対的に最も短い波を選択する。

例えば、基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２のダウンリンクのスロットは、図６に示すように隣り合っている。そこで、基地局ＢＳ１に対し選択された波の受信時刻Ｔ１１から1スロット時間（Ｔｓｌｏｔ）後の時刻と、基地局ＢＳ２に対し選択された波の受信時刻Ｔ２１とを比較する。ここで、
Ｔ１１＋Ｔｓｌｏｔ ＜ Ｔ２１
ならば基地局ＢＳ１に対し選択された波は、基地局ＢＳ２に対し選択された波と比較して伝搬遅延時間が相対的に短いと云える。一方、
Ｔ１１＋Ｔｓｌｏｔ ＞ Ｔ２１
ならば、基地局ＢＳ２に対し選択された波は、基地局ＢＳ１に対し選択された波と比較して伝搬遅延時間が相対的に短いと云える。なお、Ｔ１１＋ＴｓｌｏｔとＴ２１とが等しい場合には、前者及び後者のうちのいずれか一方を選択する。

次に、基地局ＢＳ１に対し選択された波と、基地局ＢＳ２に対し選択された波とのうち、伝搬遅延時間が相対的に短い方、例えば、ここでは、基地局ＢＳ１に対し選択された波と、基地局ＢＳ１のダウンリンクのスロットから２スロット目にダウンリンクのスロットが割り当てられている基地局ＢＳ３に対し選択された波について、それらの伝搬遅延時間を比較する。すなわち、基地局ＢＳ１に対し選択された波の受信時刻Ｔ１１から２スロット時間（２Ｔｓｌｏｔ）後の時刻と、基地局ＢＳ３に対し選択された波の受信時刻Ｔ３１とを比較する。ここで、
Ｔ１１＋２Ｔｓｌｏｔ ＜ Ｔ３１
ならば３つの基地局の中で、基地局ＢＳ１からの波の伝搬遅延時間が相対的に最も短いことになる。

タイミング比較部６３は、以上のようにして、基地局ＢＳ１に対し選択された波を選択すると、該波の受信時刻Ｔ１１及び基地局ＢＳ１の基地局ＩＤを制御部４へ通知し、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、制御部４は、タイミング検出部５から通知された受信時刻を基準に、セルサーチ部５から通知された（接続先の）基地局への送信時刻（アップリンクのランダムアクセスチャネルの送信タイミング）を計算する。

ここでは、セルサーチ部５からは接続先の基地局ＩＤとして「ＢＳ２」が通知され、タイミング検出部６からは基地局ＢＳ１からの波の受信時刻Ｔ１１が通知される。接続先は基地局ＢＳ２であるため、図４に示すように、アップリンクのスロットは、第６スロットである。一方、伝搬遅延時間が相対的に最も短い波に対応する既知信号を送信するものは、基地局ＢＳ１であり、これには第１スロットが割り当てられているため、該波の受信時刻Ｔ１１から、第６スロットの開始時刻を計算する。すなわち、基地局ＢＳ１からの波の受信時刻Ｔ１１に、基地局ＢＳ１に割り当てられているダウンリンクのタイムスロット位置から接続先として選択された基地局ＢＳ２に割り当てられているアップリンクのタイムスロット位置までの時間（５Ｔｓｌｏｔ）を加算することにより得られる、
Ｔ１１＋５Ｔｓｌｏｔ
を基地局ＢＳ２に対するアップリンクの送信時刻に設定する。

ここで、上述したように、送信時刻を伝搬時間が相対的に最も短い波の受信時刻を基準にアップリンクの送信時刻を計算する場合の遅延時間について、図９を参照して説明する。

図９（ａ）に示す基地局からのフレーム送信時刻に対し、図９（ｂ）に示すように、基地局ＢＳ１から端末までの（先行波（例えば直接波などの先頭波）の）伝播遅延時間をΔｔ１、図９（ｃ）に示すように、基地局ＢＳ２から端末までの（タイミング比較部６３で選択された波の）伝搬遅延時間をΔｔ２（＞Δｔ１）とする。このとき、基地局ＢＳ２へ接続する場合について考えると、従来では、遅延時間は伝播遅延の２倍であることから２Δｔ２となる。一方、上記実施形態によれば、基地局ＢＳ１からの波の受信時刻から基地局ＢＳ２への送信時刻を計算するため、図９（ｄ）に示すように、基地局ＢＳ１と端末との間の伝搬遅延時間Δｔ１と、基地局ＢＳ２と端末との間の伝搬遅延時間Δｔ２との和、すなわちΔｔ１＋Δｔ２となり、送信時刻を従来と比較してΔｔ２−Δｔ１だけ前倒しできる。その結果、遅延時間も従来と比較して、Δｔ２−Δｔ１だけ短縮することができる。

ところで、先に到着する波の電力の方が、後に到着する波の電力よりも小さくなる場合というのは、図１０に示すように、端末ＰＳが基地局ＢＳ１の近傍にいるにも関わらず障害物が間にあり、一方、基地局ＢＳ２は基地局ＢＳ１よりも遠くにあるが端末ＰＳとの間に障害物がないような状況が考えられる。

具体的には、端末ＰＳと基地局ＢＳ２との間の距離が５００ｍで、端末ＰＳと基地局ＢＳ１との間の距離が、端末ＰＳと基地局ＢＳ２との間の距離と比較すると無視できるほど小さく、端末ＰＳと基地局ＢＳ１との間の伝搬遅延時間Δｔ１＝０、端末ＰＳと基地局ＢＳ２との間の伝搬遅延時間Δｔ２＝１．７μｓとすると、上記実施形態によれば、従来よりもΔｔ２−Δｔ１＝１．７μｓだけ遅延時間を短縮できることになる。

なお、上記実施形態では、基地局毎に報知信号（報知チャネル）を送信するスロットが異なる場合について説明したが、同一のスロットを複数の基地局で共有することも考えられる。たとえば、１つの基地局がＮフレームごとに１つのスロットを使用して送信することにすれば、Ｎ個の基地局で１つのスロットを共有することができる。この場合、最大で４スロット×Ｎ個の基地局を収容できることになる。

また、図１１に示すように、基地局ごとに報知チャネルの周波数を異なるように割り当てることも考えられる。例えば、基地局ＢＳ１は周波数Ｆ１で報知チャネルを送信し（図１１（ａ））、基地局ＢＳ２は周波数Ｆ２で報知チャネルを送信し（図１１（ｂ））、基地局ＢＳ３は周波数Ｆ３で報知チャネルを送信する（図１１（ｃ））。

この場合、端末は、各基地局の遅延プロファイルを測定するために、電源ＯＮ時に（図８のステップＳ１）、各基地局に対応する周波数を設定する必要がある。すなわち、端末は、ステップＳ２において、基地局ＢＳ１の遅延プロファイルを測定する場合には、基地局ＢＳ１に対応する周波数Ｆ１を設定し、図１２（ａ）に示すように遅延プロファイルを測定する。次に、基地局ＢＳ２に対応する周波数Ｆ２へ設定し、図１２（ｂ）に示すように基地局ＢＳ２の遅延プロファイルを測定する。さらに、基地局ＢＳ３に対応する周波数Ｆ３へ設定し、図１２（ｃ）に示すように基地局ＢＳ３の遅延プロファイルを測定する。このような処理を、報知チャネルを送信している周波数の数だけ設定し、それぞれの遅延プロファイルを測定する。

その後は、上述の実施形態と同様に、ステップＳ３では、複数の基地局のうち、電力値の最も大きい波を有する基地局（例えばここでは、基地局ＢＳ２）を接続先の基地局として選択する。

そして、ステップＳ４〜ステップＳ６では、電力値が閾値Ｐｔ以上の波の中で、伝搬遅延時間が最も短い波を選択する。

ここでは、同じタイムスロットで各基地局が報知信号を送信するため、遅延プロファイルも同じ時間軸上で比較すればよい。すなわち、スロット間の時間的な隔たりを考慮する必要はないので、電力値が閾値Ｐｔ以上の波の受信時刻を比較することにより、伝搬遅延時間が最も短い波（例えば、基地局ＢＳ１の受信時刻Ｔ１の波）を選択する。

選択した波の受信時刻（例えば、ここでは基地局ＢＳ１の波の受信時刻Ｔ１）から、アップリンクでの送信時刻Ｔ１Ｕを計算する。例えば、ここでは、図１２（ｄ）に示すように、選択された基地局ＢＳ１の波の受信時刻Ｔ１に、各基地局が報知信号を送信する報知チャネル（ダウンリンク）のタイムスロット位置から、端末ＰＳが接続先として選択された基地局ＢＳ２への信号を送信するためのアップリンクのタイムスロット位置までの時間、すなわち、４スロット時間（４Ｔｓｌｏｔ）を加算することにより得られる時刻Ｔ１＋４Ｔｓｌｏｔが、送信時刻Ｔ１Ｕとなる。

以上説明したように、上記第１の実施形態によれば、端末が接続先の基地局にアクセスする際（ランダムアクセス時）の基地局・端末間の遅延時間を短縮することができる。すなわち、端末から基地局へのマルチパス伝送路を通過した信号の最大遅延時間をガードインターバル内に抑えることができ、アップリンクにおけるユーザ間干渉を軽減することができる。この結果、スループットの向上が図れる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、図１に示した端末ＰＳと、単一通信キャリアに属する複数の基地局とを含む移動通信システムの場合について説明したが、第２の実施形態では、異なる複数の通信キャリア（通信事業者）のサービスが混在するエリアに図１に示した端末ＰＳが存在する場合について説明する。すなわち、同じ通信キャリアに属する基地局は第１の実施形態で説明したように送信タイミングが同期しているが、異なる通信キャリア間では送信タイミングが同期していない。

第１の実施形態では、すべての基地局の送信タイミングが同期しているため、端末ＰＳはセルサーチ部５において、パイロット信号との相関値を測定すれば、アップリンクの送信タイミングを決定することができたが、第２の本実施形態では、相関値だけではなく、基地局ＩＤも検出する必要がある。つまり、端末ＰＳが属している通信キャリアの基地局であることを検出する必要がある。

例えば、基地局ＢＳ１とＢＳ２がともに通信キャリアＡに属する基地局であり、基地局ＢＳ３が別の通信キャリアＢに属する基地局であるとする。このとき、図１３に示すように、通信キャリアＡに属する基地局ＢＳ１とＢＳ２の送信時刻は同期しているが、通信キャリアＢに属する基地局ＢＳ３の送信時刻は、基地局ＢＳ１及びＢＳ２の送信時刻よりもΔｄだけ早い。端末は通信キャリアＡに属するものとする。基地局ＢＳ１及びＢＳ２は、同じタイムスロットで異なる周波数を用いて報知信号を送信する。

このような２つの通信キャリアのサービスの混在するエリアに存在する図１の端末は、図８のステップＳ２において、各基地局に対応する周波数を用いて、例えば図１４に示すような各基地局の遅延プロファイルを得たとする。

各基地局の基地局ＩＤは、一般に、報知信号に含まれている。受信された報知信号を変復調部３で復調し、さらに、制御部４で誤り訂正復号等を行うことにより各基地局ＩＤを得る。制御部４は、得られた各基地局ＩＤを基に、端末ＰＳと同じ通信キャリアに属する基地局であるか否かをチェックする。ここでは、基地局ＢＳ３の基地局ＩＤから、基地局ＢＳ３は通信キャリアＡとは異なる通信キャリアに属する基地局であるので、制御部４は、セルサーチ部５へ、基地局ＢＳ３の遅延プロファイルを除去する指示を通知する。セルサーチ部５は、この指示を受けて、メモリ５２から基地局ＢＳ３の遅延プロファイルを削除する。すなわち、セルサーチ部５は、遅延プロファイル測定部５１で得られた基地局毎の複数の遅延プロファイルのなかから、端末ＰＳが接続可能な通信キャリアＡに属する基地局の遅延プロファイルを選択して、メモリ５２に記憶する。その結果、メモリ５２には、端末ＰＳと同じ通信キャリアに属する基地局のみ、すなわち、ここでは基地局ＢＳ１及びＢＳ２の遅延プロファイルが記憶されている。

ステップＳ３以降の処理では、図１４（ｃ）の基地局ＢＳ３の遅延プロファイルを除く、基地局ＢＳ１及びＢＳ２の遅延プロファイル（図１４（ａ）及び図１４（ｂ））を用いて、上述同様に、接続先の基地局と送信時刻を決定する。ここでは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）から、電力値の最も大きい波を有する基地局ＢＳ１が接続先の基地局として選択される。また、基地局ＢＳ２の先頭波が、電力値が閾値Ｐｔ以上の波のうちで伝搬遅延時間が最も短い波であるので、この基地局ＢＳ２の先頭波の受信時刻から、基地局ＢＳ１への送信時刻Ｔ１Ｕを計算する。

上記第１及び第２の実施形態では、複信方式がＴＤＤの場合について説明したが、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）の場合も上述同様に適用可能である。また、多重アクセス方式に関してもＯＦＤＭＡの場合を例にとり説明したが、基地局が同一スロット内に複数の端末からの信号が到着するような多重化方式、例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やサイクリックプリフィックスのあるシングルキャリアＦＤＭなどの場合にも、上述同様に適用可能である。すなわち、いずれの場合も、電力値の最も大きい波を有する基地局を接続先の基地局として選択し、電力値が閾値Ｐｔ以上の波のなからで伝搬遅延時間が最も短い波の受信時刻から、接続先として選択された基地局への送信時刻を計算する。

以上説明したように、上記第２の実施形態によれば、基地局と端末間の伝搬遅延時間を軽減することができる。すなわち、端末から基地局へのマルチパス伝送路を通過した信号の最大遅延時間をガードインターバル内に抑えることができ、アップリンクにおけるユーザ間干渉を軽減することができる。また、端末ＰＳが、異なる複数の通信キャリアに属する基地局の混在するエリアに存在する場合でも、端末ＰＳが接続可能な（端末ＰＳと同じ通信キャリアに属する）基地局を同定し、第１の実施形態と同様にして、接続先の基地局の選択及び送信時刻を計算することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

端末装置の要部の構成例を示した図。 セルサーチ部の構成例を示した図。 タイミング検出部の構成例を示した図。 遅延プロファイルの一例を示した図。 タイミング検出部の動作を説明するための図。 基地局から端末へ送信されるフレームフォーマットの一例を示した図。 複数のサブキャリアを用いた上りチャネル及び下りチャネルの多重化方法について説明するための図。 端末装置の処理動作（アクセス制御動作）を説明するためのフローチャート。 基地局・端末間の遅延時間を説明するための図。 先に到着する波の電力の方が、後に到着する波の電力よりも小さくなる場合を説明するための図。 同じタイムスロットで異なる周波数を用いて各基地局が報知信号を送信する場合を説明するための図。 同じタイムスロットで異なる周波数を用いて各基地局が報知信号を送信する場合のセルサーチ部５及びタイミング検出部６の動作を説明するための図。 同じ通信キャリアに属する基地局は送信タイミングが同期し、異なる通信キャリア間では送信タイミングが同期していない様子を説明するための図。 異なる複数の通信キャリアのサービスが混在するエリアに端末装置が存在する場合に、該端末装置で測定される基地局毎の遅延プロファイルを示した図。

符号の説明

ＰＳ…端末装置、１…アンテナ、２…無線部、３…変復調部、４…制御部、５…セルサーチ部、６…タイミング検出部、５１…遅延プロファイル測定部、５２…メモリ、５３…比較部、６１…電力比較部、６２…メモリ、６３…タイミング比較部

Claims (17)

1. 送信タイミングが同期している複数の基地局と端末装置とを含む移動通信システムにおける前記端末装置において、
   前記複数の基地局各々から送信された各々の報知信号を受信する受信手段と、
   前記基地局毎の受信波群の相対的な遅延時間と前記受信波群に含まれる波各々の受信電力とを示す、前記基地局毎の遅延プロファイルを測定する測定手段と、
   前記基地局毎の前記遅延プロファイルにおいて受信電力の最も大きい波に対応する報知信号を送信した基地局を接続先基地局として選択する第１の選択手段と、
   前記複数の基地局に対応する前記遅延プロファイルにおいて、前記複数の基地局と前記端末装置間における伝搬遅延時間が最も小さい波を選択波として選択する第２の選択手段と、
   前記接続先基地局が送信した報知信号から生じる先行波が前記選択波に対して相対的に有する遅延時間だけ早くなるよう、前記接続先基地局への送信時刻を計算する計算手段と、
   を具備したことを特徴とする端末装置。
2. 前記第２の選択手段は、各基地局からの先頭波の受信時刻を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい先頭波を選択することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
3. 前記第２の選択手段は、各基地局からの先頭波の受信時刻、及び各基地局に割り当てられている前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
4. 前記第２の選択手段は、受信電力が予め定められた値以上の複数の波のなかから伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
5. 前記第２の選択手段は、基地局毎に、受信電力が予め定められた値以上の波のなかで最も受信時刻が早い波を選択し、選択された波の受信時刻を基に伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
6. 前記第２の選択手段は、基地局毎に、受信電力が予め定められた値以上の波のなかで最も受信時刻が早い波を選択し、選択された波の受信時刻、及び各基地局に割り当てられている前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
7. 前記計算手段は、前記選択波の受信時刻に、該選択波を有する基地局が前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置から前記端末装置が前記接続先の基地局への信号を送信するためのアップリンクのタイムスロット位置までの時間を加算することにより、前記送信時刻を計算することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
8. 前記受信手段で受信された前記報知信号に含まれる各基地局の識別情報を取得する手段と、
   各基地局の前記識別情報を基に、前記受信手段が前記複数の基地局とは異なる他の基地局から送信された報知信号を受信した場合に前記測定手段で測定された該他の基地局の遅延プロファイルを含む基地局毎の複数の遅延プロファイルのなかから、前記端末装置が接続可能な基地局の遅延プロファイルを選択する遅延プロファイル選択手段と、
   をさらに含み、
   前記第１及び第２の選択手段は、前記遅延プロファイル選択手段で選択された基地局毎の遅延プロファイルを用いて、接続先の基地局及び伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴する請求項１記載の端末装置。
9. 送信タイミングが同期している複数の基地局と端末装置とを含む移動通信システムにおける前記端末装置のアクセス制御方法であって、
   前記複数の基地局各々から送信された各々の報知信号を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで受信された報知信号から、前記基地局毎の受信波群の相対的な遅延時間と前記受信波群に含まれる波各々の受信電力とを示す、前記基地局毎の遅延プロファイルを測定する測定ステップと、
   前記基地局毎の前記遅延プロファイルにおいて、前記複数の基地局のうち受信電力の最も大きい波に対応する報知信号を送信した基地局を接続先基地局として選択する第１の選択ステップと、
   前記基地局毎の前記遅延プロファイルにおいて、前記複数の基地局と前記端末装置間における伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択波として選択する第２の選択ステップと、
   前記接続先基地局が送信した報知信号から生じる先行波が前記選択波に対して相対的に有する遅延時間だけ早くなるよう、前記接続先基地局への送信時刻を計算する計算ステップと、
   を含むアクセス制御方法。
10. 前記第２の選択ステップは、各基地局からの先頭波の受信時刻を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい先頭波を選択することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
11. 前記第２の選択ステップは、各基地局からの先頭波の受信時刻、及び各基地局に割り当てられている前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
12. 前記第２の選択ステップは、受信電力が予め定められた値以上の複数の波のなかから伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
13. 前記第２の選択ステップは、基地局毎に、受信電力が予め定められた値以上の波のなかで最も受信時刻が早い波を選択し、選択された波の受信時刻を基に伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
14. 前記第２の選択ステップは、基地局毎に、受信電力が予め定められた値以上の波のなかで最も受信時刻が早い波を選択し、選択された波の受信時刻、及び各基地局に割り当てられている前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置を基に、伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
15. 前記計算ステップは、前記選択波の受信時刻に、該選択波を有する基地局が前記報知信号を送信するためのダウンリンクのタイムスロット位置から前記端末装置が前記接続先の基地局への信号を送信するためのアップリンクのタイムスロット位置までの時間を加算することにより、前記送信時刻を計算することを特徴とする請求項９記載のアクセス制御方法。
16. 前記受信ステップで受信された前記報知信号に含まれる各基地局の識別情報を取得するステップと、
    各基地局の前記識別情報を基に、前記受信ステップが前記複数の基地局とは異なる他の基地局から送信された報知信号を受信した場合に前記測定ステップで測定された該他の基地局の遅延プロファイルを含む基地局毎の複数の遅延プロファイルのなかから、前記端末装置が接続可能な基地局の遅延プロファイルを選択する遅延プロファイル選択ステップと、
    をさらに含み、
    前記第１及び第２の選択ステップは、前記遅延プロファイル選択ステップで選択された基地局毎の遅延プロファイルを用いて、接続先の基地局及び伝搬遅延時間が相対的に最も小さい波を選択することを特徴する請求項９記載のアクセス制御方法。
17. 送信タイミングが同期している複数の基地局と端末装置とを含む移動通信システムにおける前記端末装置において、
    前記複数の基地局から送信された報知信号から生じる波群を受信する受信手段と、
    前記波群のうち前記受信手段が最も早く受信した波である先行波に対する前記波群に含まれる波各々の相対的な遅延時間と前記波群に含まれる波各々の受信電力とを示す遅延プロファイルを測定する測定手段と、
    前記遅延プロファイルにおいて前記波群のなかで受信電力が最も大きい波に対応する報知信号を送信した基地局を接続先基地局として選択する第１の選択手段と、
    前記遅延プロファイルにおいて前記波群のなかで最も受信時刻が早い波を選択波として選択する第２の選択手段と、
    前記選択波に対応する報知信号を送信した基地局への送信に比べて前記接続先基地局への送信を、前記前記接続先基地局が送信した報知信号から生じる先行波が前記選択波に対して相対的に有する遅延時間だけ遅くなるよう、前記複数の基地局への送信時刻を計算する計算手段と、
    を具備したことを特徴とする端末装置。

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