JP2009177461A - 通信方法ならびにそれを利用した基地局装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の基地局装置のそれぞれにおける制御チャネルの利用効率を近くしたい。
【解決手段】基地局装置１は、所定の通信システムにおいて、少なくとも２種類規定された基地局装置のうちのいずれかである。レンジング処理部１１０は、周期的に制御信号を割り当てる。ここで、単位時間内での制御信号の割当頻度は、別の種類の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なる。変調部１０３、送信部１０２、無線部１０１は、割り当てた制御信号を報知する。無線部１０１、送信部１０２、変調部１０３、受信部１０４、復調部１０５は、報知した制御信号を受信した端末装置との通信を実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に端末装置との通信を確立するために必要とされる制御信号を割り当てる通信方法ならびにそれを利用した基地局装置および通信システムに関する。

第二世代コードレス電話システムのような移動体通信システムでは、論理制御チャネル（以下、「ＬＣＣＨ」という）が規定されている。基地局装置（ＣＳ：Ｃｅｌｌ Ｓｔａｔｉｏｎ）は、通信の単位となるタイムスロットを端末装置（ＰＳ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ）に割り当てることによって、通信を実行する。従来のＬＣＣＨは、群分け数が８の場合、報知用チャネル（以下、「ＢＣＣＨ」という）、８つの着信情報チャネル（以下、「ＰＣＨ」という）、３つのチャネル割当制御チャネル（以下、「ＳＣＣＨ」という）の合計１２のチャネルから構成される。基地局装置は、それぞれのチャネルを２０フレーム間隔で間欠的に送信している（例えば、非特許文献１参照）。また、ひとつのフレームは、８つのタイムスロットにて構成されている。
ＡＲＩＢ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＲＣＲ ＳＴＤ−２８−１「第二世代コードレス電話システム標準規格」，４．１版，（１／２分冊）

上記のような移動体通信システムにおいて、基地局装置の通信容量を増加させるために、基地局装置は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を実行する。端末装置に対する着信がある場合、基地局装置は、着信がある端末装置を識別するための番号（以下、「端末番号」という）を含めながらＰＣＨを送信する。端末装置は、ＰＣＨを受信すると、自らの端末番号がＰＣＨに含まれているかを確認する。含まれている場合、端末装置は、基地局装置に対して、初期レンジングの要求を送信する。このような、ＰＣＨ、初期レンジングのための要求信号、ＢＣＣＨ等は、データと異なり、通信を確立するための制御情報に相当し、制御信号と総称される。

一方、２種類の基地局装置が設置されることもある。ひとつがマイクロセル基地局装置であり、もうひとつがマクロセル基地局装置である。ここで、マクロセル基地局装置の送信電力は、マイクロセル基地局装置の送信電力よりも大きくなるように規定されている。そのため、一般的に、マクロセル基地局装置間の距離は、マイクロセル基地局装置間の距離よりも離れているので、マクロセル基地局装置間の設置密度は、マイクロセル基地局装置間の設置密度よりも低い。

ここで、マクロセル基地局装置の制御信号とマイクロセル基地局装置間の制御信号に対して、互いに異なった周波数を規定し（以下、制御信号に対して規定された周波数チャネルを「制御チャネル」という）、かつ規定されたふたつの制御チャネルのそれぞれの中で、各基地局装置の制御信号が時間多重される場合を想定する。マクロセル基地局装置用の制御チャネルの占有率は、マイクロセル基地局装置用の制御チャネルの占有率よりも低くなる。その結果、マクロセル基地局装置用の制御チャネルの利用効率は、マイクロセル基地局装置用の制御チャネルの利用効率よりも低くなる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数種類の基地局装置のそれぞれにおける制御チャネルの利用効率を近くすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、所定の通信システムにおいて、少なくとも２種類規定された基地局装置のうち、いずれかの基地局装置であって、周期的に制御信号を割り当てる割当部と、割当部において割り当てた制御信号を報知する報知部と、報知部において報知した制御信号を受信した端末装置との通信を実行する通信部とを備える。割当部における単位時間内での制御信号の割当頻度が、別の種類の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なる。

本発明の別の態様は、通信システムである。この通信システムは、所定の通信システムにおいて規定された第１の基地局装置と、第１の基地局装置と同一の通信システムにおいて規定された第２の基地局装置とを備える。第１の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度が、第２の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なる。

本発明のさらに別の態様は、通信方法である。この方法は、所定の通信システムにおいて、少なくとも２種類規定された基地局装置のうちのいずれかにおいて、周期的に制御信号を割り当てるステップと、割り当てた制御信号を報知するステップと、報知した制御信号を受信した端末装置との通信を実行するステップとを備える。割り当てるステップにおける単位時間内での制御信号の割当頻度が、別の種類の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、複数種類の基地局装置のそれぞれにおける制御チャネルの利用効率を近くできる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、制御装置、基地局装置、端末装置によって構成される通信システムに関する。通信システムにおいて、各フレームは、複数のタイムスロットが時間分割多重されることによって形成され、各タイムスロットは、複数のサブチャネルが周波数分割多重されることによって形成されている。また、各サブチャネルは、マルチキャリア信号によって形成されている。ここで、マルチキャリア信号としてＯＦＤＭ信号が使用されており、周波数分割多重としてＯＦＤＭＡが使用されている。制御信号が配置されるサブチャネル（以下、「制御チャネル」という）と、データ信号が配置されるサブチャネルとは、別々に規定されており、例えば、制御チャネルは、通信システムに対して規定されている周波数帯のうちの最低周波数のサブチャネルに配置される。

通信システムにおいて、前述のごとく、マクロセル基地局装置とマイクロセル基地局装置のごとく、２種類の基地局装置が規定されている場合があり、それぞれに対して異なった制御チャネルが規定されている。なお、各制御チャネルにおいて、複数の基地局装置に対する制御信号が時間分割多重されている。また、前述のごとく、マクロセル基地局装置用の制御チャネルの利用効率は、マイクロセル基地局装置用の制御チャネルの利用効率よりも低くなる。これに対応するために、本実施例に係る通信システムは、次の処理を実行する。各基地局装置に対する制御信号は、所定の周期で繰り返し割り当てられる。通信システムは、マイクロセル基地局装置の制御信号を割り当てる周期よりも、マクロセル基地局装置の制御信号を割り当てる周期を短くする。その結果、ひとつのマクロセル基地局装置の制御信号の割当頻度が、ひとつのマイクロセル基地局装置の制御信号の割当頻度よりも高くなる。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム２０の構成を示す。通信システム２０は、基地局装置１と総称される第１基地局装置１ａ、第２基地局装置１ｂ、端末装置２、ネットワーク５０、制御局５２を含む。

基地局装置１は、第二世代コードレス電話システムのように、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ−Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式により、図示しない複数の端末装置２を接続する。第１基地局装置１ａは、前述のマクロセル基地局装置に相当し、マクロセルである第１セル１０ａを形成する。また、第２基地局装置１ｂは、前述のマイクロセル基地局装置に相当し、マイクロセルである第２セル１０ｂを形成する。なお、第１セル１０ａ、第２セル１０ｂは、セル１０と総称される。

なお、図示しない基地局装置１も含まれており、基地局装置１間の距離には、セル１０の広さが考慮されている。第１セル１０ａは、第２セル１０ｂよりも広いので、マクロセル基地局装置間の距離は、マイクロセル基地局装置間の距離よりも長い。さらに、複数のセル１０によって、図示しないページングエリアが形成される。ここで、マクロセル基地局装置用の制御チャネルとマイクロセル基地局装置用の制御チャネルとが、互いに異なった周波数に配置されている。第１基地局装置１ａは、マイクロセル基地局装置用の制御チャネルに、制御信号を割り当て、第２基地局装置１ｂは、マクロセル基地局装置用の制御チャネルに、制御信号を割り当てる。

ここで、第１基地局装置１ａにおける単位時間内での制御信号の割当頻度が、第２基地局装置１ｂにおける単位時間内での制御信号の割当頻度と異なっている。つまり、第２セル１０ｂは、第１セル１０ａよりも広いので、第２基地局装置１ｂにおける単位時間内での制御信号の割当頻度は、第１基地局装置１ａにおける単位時間内での制御信号の割当頻度よりも高くなっている。これは、第２基地局装置１ｂにおける制御信号の割当周期が、第１基地局装置１ａにおける制御信号の割当周期よりも短いことに相当する。

制御局５２は、ネットワーク５０を介して、基地局装置１と接続する。制御局５２は、端末装置２に対する位置登録を実行する。位置登録とは、端末装置２がどのページングエリアに含まれているかを管理することであるが、位置登録として公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。また、制御局５２は、図示しない交換機等より、端末装置２に対する着信通知を受けつける。制御局５２は、位置登録の結果をもとに、着信通知に対応する端末装置２がどのページングエリアに含まれるかを特定する。さらに、制御局５２は、ページングエリアに属する基地局装置１に対して、着信通知を送信する。

図２は、通信システム２０におけるＴＤＭＡフレームの構成を示す。通信システム２０では、第二世代コードレス電話システムと同様、上り通信について４つのタイムスロット、下り通信について４つのタイムスロットによってフレームが構成される。さらにフレームが連続して配置されている。本実施例において、上り通信でのタイムスロットの割当と下り通信でのタイムスロットの割当は同一であるので、以下においては、説明の便宜上、下り通信のみを説明する場合もある。

図３は、通信システム２０におけるＯＦＤＭＡサブチャネルの構成を示す。基地局装置１は、これまで説明したＴＤＭＡに加えて、さらに図３に示すように、ＯＦＤＭＡも適用する。その結果、ひとつのタイムスロットに複数の端末装置が割り当てられる。図３は横軸の方向に時間軸上のタイムスロットの配置を示し、縦軸の方向に周波数軸上のサブチャネルの配置を示す。すなわち、横軸の多重化がＴＤＭＡに相当し、縦軸の多重化がＯＦＤＭＡに相当する。ここでは、ひとつのフレームにおける第１タイムスロット（図中、「Ｔ１」と表示）から第４タイムスロット（図中、「Ｔ４」と表示）が含まれている。例えば、図３のＴ１からＴ４は、図２の第５タイムスロットから第８タイムスロットにそれぞれ相当する。

また、各タイムスロットには、第１サブチャネル（図中、「ＳＣ１」と表示）から第１６サブチャネル（図中、「ＳＣ１６」と表示）が含まれている。図３では、第１サブチャネルが、第１基地局装置１ａ用、つまりマイクロセル基地局装置用の制御チャネルとして確保され、第２サブチャネルが、第２基地局装置１ｂ用、つまりマクロセル基地局装置用の制御チャネルとして確保される。図中では、第１基地局装置１ａが、第１タイムスロットの第１サブチャネルに制御信号を割り当てている。つまり、ＳＣ１だけに着目したときのフレームの構成、および複数のフレームの集合が、ＬＣＣＨに相当する。一方、第２基地局装置１ｂが、第１タイムスロットの第２サブチャネルに制御信号を割り当てている。

さらに、図３では第１タイムスロットの第３サブチャネルに第１端末装置２ａが、第２タイムスロットの第３サブチャネルと第４サブチャネルに第２端末装置２ｂが割り当てられる。また、第３タイムスロットの第１６サブチャネルに第３端末装置２ｃが、第４タイムスロットの第１３サブチャネルから第１５サブチャネルに第４端末装置２ｄが割り当てられる。これらの割当は、第１基地局装置１ａあるいは第２基地局装置１ｂによってなされればよいが、ここでは、例えば、第１基地局装置１ａによってなされているものとする。

図４は、通信システム２０におけるサブチャネルブロックの構成を示す。なお、サブチャネルブロックとは、タイムスロットとサブチャネルにて特定される無線チャネルに相当する。図４の横方向は、時間軸であり、縦方向は、周波数軸を示している。「１」から「２９」の番号は、サブキャリアの番号に相当する。このようにサブチャネルは、ＯＦＤＭのマルチキャリア信号によって構成されている。図中、「ＴＳ」は、トレーニングシンボルに相当し、図示しない同期検出用のシンボル「ＳＴＳ」、伝送路特性の推定用シンボル「ＬＴＳ」等の既知信号を含む。「ＧＳ」は、ガードシンボルに相当し、ここに実効的な信号は配置されない。「ＰＳ」はパイロットシンボルに相当し、既知信号によって構成される。「ＳＳ」はシグナルシンボルに相当し、制御用の信号が配置される。「ＤＳ」はデータシンボルに相当し、送信すべきデータである。「ＧＴ」はガードタイムに相当し、実効的な信号は配置されない。

図５は、通信システム２０における論理制御チャネルの構成を示す。論理制御チャネルは、４つのＢＣＣＨ、１２のＩＲＣＨ、８つのＰＣＨの合計２４のチャネルにより構成される。ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨのそれぞれは、８つのＴＤＭＡフレーム（以下、「フレーム」という）で構成される。なお、ひとつのフレームは、図２のように構成される。図５では、便宜上、ＰＣＨ、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨが配置されたフレームも「ＰＣＨ」、「ＢＣＣＨ」、「ＩＲＣＨ」と示される。また、前述のごとく、フレームは複数のタイムスロットに分割されるが、ここでは、タイムスロットの単位、フレームの単位、８フレームの単位のそれぞれに対して区別せずに、「ＰＣＨ」、「ＢＣＣＨ」、「ＩＲＣＨ」という用語を使用する。

図中、「ＩＲＣＨ」はチャネル割当時に用いる初期レンジング用チャネルである。さらに、詳しく説明すると、「ＩＲＣＨ」の中には、「ＴＣＣＨ」と「ＩＲＣＨ」とが含まれており、「ＴＣＣＨ」は、端末装置２から基地局装置１へ送信される初期レンジングの要求に相当する。また、「ＩＲＣＨ」は、当該初期レンジングの要求に対する応答に相当する。そのため、「ＴＣＣＨ」は、上り回線の信号であり、「ＩＲＣＨ」は、下り回線の信号である（以下、ＴＣＣＨとＩＲＣＨとの組合せもＩＲＣＨというが、ＩＲＣＨ単独の場合と区別せずに使用する）。なお、端末装置からのＴＣＣＨを受信した基地局装置は、レンジングの処理を実行するが、レンジングの処理は公知の技術でよいので、ここでは、説明を省略する。

また、図の下段には、各フレームの構成を示しているが、これは図２と同様に示される。なお、これは、図４のＳＣ１に対するフレーム構成に相当する。図１の第１基地局装置１ａは、フレームを構成するタイムスロットのうち、ＬＣＣＨを割り当てたタイムスロット（図中、「ＣＳ１」と表示）で、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨを８フレーム間隔で間欠的に送信する。つまり、第１基地局装置１ａは、ＢＣＣＨを構成する８つのフレームのうち、第１フレームの第５タイムスロットを使用し、ＩＲＣＨを構成する８つのフレームのうち、第１フレームの第５タイムスロットを使用する。

さらに、第１基地局装置１ａは、ＰＣＨを構成する８つのフレームのうち、第１フレームの第５タイムスロットを使用する。図１に図示されない第３基地局装置１ｃは、マイクロセル基地局装置である。また第３基地局装置１ｃは、第１基地局装置１ａが送信した次のフレーム（図中、第２フレーム）のタイムスロットのうち、第１基地局装置１ａが利用しているタイムスロットとフレーム先頭からの位置が同じタイムスロット（図中、「ＣＳ３」と表示）で、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨを８フレーム間隔で間欠的に送信する。このような構成により、フレームを構成する下り４つのタイムスロットごとに、８つの基地局装置、最大３２基地局装置まで多重することができる。

図６（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システム２０における論理制御チャネルの構成を示す。図６（ａ）は、マイクロセル基地局装置に対するＬＣＣＨの構成を示し、図５の上段と同一である。ここでは、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨ、ＩＲＣＨという単位（以下、「繰り返し単位」という）が４回繰り返されることによって、ＬＣＣＨが形成されている。ここで、ひとつのＢＣＣＨ等は８フレームであるので、ＬＣＣＨは１９２フレームになる。また、ＬＣＣＨも繰り返し配置される。前述のごとく、最大３２基地局装置までが多重される。

図６（ｂ）は、マクロセル基地局装置に対するＬＣＣＨの構成を示す。図示のごとく、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨのそれぞれは、４つのフレームで構成されており、マイクロセル基地局装置の場合よりも少ない。マイクロセル基地局装置の場合には、８フレームに１回の周期で割当がなされているが、マクロセル基地局装置の場合には、４フレーム１回の周期で割当がなされている。そのため、マクロセル基地局装置の割当周期は、マイクロセル基地局装置の割当周期よりも短い。しかしながら、マクロセル基地局装置においても、マイクロセル基地局装置と同様に、繰り返し単位が規定されており、繰り返し単位が４回繰り返されることによって、ＬＣＣＨが形成されている。

図７は、基地局装置１の構成を示す。基地局装置１は、アンテナ１００、無線部１０１、送信部１０２、変調部１０３、受信部１０４、復調部１０５、ＩＦ部１０６、制御部１０７を含み、制御部１０７は、レンジング処理部１１０、割当部１１２を含む。基地局装置１は、図１に示した通信システム２０において、２種類規定された基地局装置１、つまりマイクロセル基地局装置またはマクロセル基地局装置に相当する。

アンテナ１００は、無線周波数の信号を送受信する。ここで、無線周波数の信号は、図２から図４に対応する。無線部１０１は、受信処理として、アンテナ１００で受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンド信号を導出し、受信部１０４に出力する。また、無線部１０１は、送信処理として、送信部１０２からのベースバンド信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出し、アンテナ１００に出力する。

ここで、基地局装置１がマイクロセル基地局装置であるか、マクロセル基地局装置であるかに応じて、無線部１０１における送信電力が異なる。つまり、マクロセル基地局装置における無線部１０１の送信電力は、マイクロセル基地局装置における無線部１０１の送信電力よりも大きくなっている。なお、ベースバンド信号は、一般的に、同相成分と直交成分とによって形成されるので、ふたつの信号線が図示されるべきであるが、図を明瞭にするために、ここでは、ひとつの信号線のみを示すものとする。

送信部１０２は、変調部１０３から送られてきた周波数領域信号を時間領域信号に変換し、無線部１０１に出力する。なお、周波数領域信号から時間領域信号への変換にはＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅｄ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を利用する。変調部１０３は、ＩＦ部１０６からの入力に対して変調を行い、送信部１０２に出力する。変調方式としては、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなどが使用される。

受信部１０４は、無線部１０１から送られてきた時間領域信号を周波数領域信号に変換し、復調部１０５に出力する。なお、時間領域信号から周波数領域信号への変換にはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を利用する。復調部１０５は、受信部１０４からの入力を復調し、その結果をＩＦ部１０６に出力する。復調は、変調に対応するものとする。ＩＦ部１０６は、図示していないネットワーク５０に接続され、受信処理として、復調部１０５において復調した信号を図示していないネットワーク５０に出力する。また、ＩＦ部１０６は、送信処理として、ネットワーク５０からデータを入力し、これを変調部１０３に出力する。ＩＦ部１０６は、図示しないネットワーク５０を介して図示しない制御局５２から、着信通知を受けつける。ＩＦ部１０６は、受けつけた着信通知を制御部１０７に出力する。

制御部１０７は、基地局装置１全体のタイミングを制御する。また、制御部１０７は、図５、図６（ａ）−（ｂ）に示すＬＣＣＨを構成し、端末装置２に間欠送信する。レンジング処理部１１０は、変調部１０３、送信部１０２、無線部１０１、アンテナ１００からＢＣＣＨ等のＬＣＣＨを順次送信する際のタイミングを制御する。レンジング処理部１１０は、予め規定されたサブチャネル、つまり制御チャネルに、周期的に制御信号であるＬＣＣＨを割り当てる。ここで、基地局装置１がマイクロセル基地局装置である場合、レンジング処理部１１０は、制御チャネルとして第１サブチャネルを使用する。一方、基地局装置１がマクロセル基地局装置である場合、レンジング処理部１１０は、制御チャネルとして第２サブチャネルを使用する。

また、レンジング処理部１１０は、制御チャネルにおいて、周期的にタイムスロットを選択し、選択したタイムスロットにＬＣＣＨを割り当てる。ここで、タイムスロットの選択には公知の技術が使用されればよいが、例えば、受信部１０４において干渉電力量がタイムスロット単位に測定され、レンジング処理部１１０は、干渉電力量の小さいタイムスロットを選択する。なお、基地局装置１がマイクロセル基地局装置であるか、マクロセル基地局装置であるかに応じて、単位時間内でのＬＣＣＨの割当頻度が異なる。ここで、単位時間は、例えば、繰り返し単位や１９２フレームに相当する。また、基地局装置１がマイクロセル基地局装置である場合、図５、図６（ａ）のごとく、レンジング処理部１１０は、８フレームあたりにひと組のタイムスロットにＬＣＣＨを割り当てる。その際、レンジング処理部１１０は、ＬＣＣＨとして、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨ、ＩＲＣＨの順に使用する。

一方、例えば、基地局装置１がマクロセル基地局装置である場合、図６（ｂ）のごとく、レンジング処理部１１０は、４フレームあたりにひと組のタイムスロットにＬＣＣＨを割り当てる。つまり、マクロセル基地局装置のレンジング処理部１１０は、マイクロセル基地局装置１におけるＬＣＣＨの割当周期よりも短くなるように、ＬＣＣＨの割当周期を決定する。特に、マクロセル基地局装置のレンジング処理部１１０は、マイクロセル基地局装置１におけるＬＣＣＨの割当周期の整数分の１になるように、ＬＣＣＨの割当周期を決定する。ここでは、「１／２」のごとく、整数分の１は、「２のべき乗分の１」であることが好ましい。例えば、「１／４」、「１／８」である。

レンジング処理部１１０は、変調部１０３、送信部１０２、無線部１０１に、割り当てたＬＣＣＨを報知させる。その際、前述のごとく、基地局装置１がマイクロセル基地局装置であるか、マクロセル基地局装置であるかに応じて、ＬＣＣＨを割り当てるべきサブチャネルが異なる。これは、周波数が異なることに相当する。例えば、基地局装置１がマイクロセル基地局装置である場合、図３のごとく、レンジング処理部１１０は、第１サブチャネルにＬＣＣＨを割り当てる。一方、例えば、基地局装置１がマクロセル基地局装置である場合、図３のごとく、レンジング処理部１１０は、第２サブチャネルにＬＣＣＨを割り当てる。

また、基地局装置１がマイクロセル基地局装置であるか、マクロセル基地局装置であるかに応じて、ＬＣＣＨを報知する際の送信電力が異なる。マクロセル基地局装置の無線部１０１の送信電力は、マイクロセル基地局装置の無線部１０１の送信電力よりも大きいので、前者のＬＣＣＨは、後者のＬＣＣＨよりも大きい送信電力にて報知される。レンジング処理部１１０は、ＩＦ部１０６において受けつけた着信通知をもとに、着信信号としてのＰＣＨを生成する。レンジング処理部１１０は、変調部１０３、送信部１０２、無線部１０１、アンテナ１００を介して、ＰＣＨを報知する。

図８は、基地局装置１から送信されるＢＣＣＨのメッセージフォーマットを示す。ＢＣＣＨは、メッセージの種別を判別するメッセージ識別子と、論理制御チャネルの構造を規定するパラメータ、例えば、インターバル値、着信群分け、バッテリーセービング周期最大値などを表すＬＣＣＨ構造情報とを含む。図９は、基地局装置１から送信されるＰＣＨのメッセージフォーマットを示す。ＰＣＨは、メッセージの種別を判別するメッセージ識別子と、着信があった端末装置の番号とを含む。また、ＰＣＨには、ＴＣＣＨ ＩＤが含まれる。端末装置２は、ＰＣＨにより着信があった旨の通知を受理すると、そのＰＣＨを送信した基地局装置１に対して初期レンジングを要求する。図７に戻る。

レンジング処理部１１０は、端末装置２からのＴＣＣＨを受信すると、公知の技術によって、端末装置２の送信電力や送信タイミングを調節する。また、レンジング処理部１１０は、調節の結果が含まれたレンジング応答、例えば、ＩＲＣＨを送信するようなレンジング処理を複数回数繰り返し実行する。このような処理を詳しく説明するために、ここでは、図１０（ａ）−（ｂ）を使用する。図１０（ａ）−（ｂ）は、基地局装置１による段階的な初期レンジングのタイムチャートを示す。ここで、説明の便宜上、フレームに対して前から順に番号を付与しており、フレーム１からフレーム９が「Ｆ１」から「Ｆ９」と示される。また、図面を明瞭にするために、図２に示された各フレームのうち、上り回線と下り回線のそれぞれの最初のタイムスロットのみが示されている。

例えば、基地局装置１がマイクロセル基地局装置である場合、前述のごとく、レンジング処理部１１０は、各基地局装置１に対するＰＣＨ、ＢＣＣＨが周期的に割り当てられる周波数帯、つまり図３のＳＣ１において、ＴＣＣＨ初回に受信すべきタイミングおよびＩＲＣＨに送信すべきタイミングとを規定する。図１０（ａ）は、ＳＣ１での動作を示す。端末装置２は、図示しないＢＣＣＨを受信することによって、接続先となる基地局装置１を特定する。端末装置２は、Ｆ１においてＴＣＣＨを送信する。なお、端末装置２がＰＣＨを受信することもあるが、その場合、端末装置２は、ＰＣＨを受信した後に、ＢＣＣＨを受信する。

ＴＣＣＨは、波形パターンとして複数種類規定されている。つまり、複数のサブキャリアの中から、一部が選択されることによって波形パターンが規定され、選択されるサブキャリアが変わることによって、複数種類の波形パターンが規定される。そのため、レンジング処理部１１０は、複数の端末装置２から同時にＴＣＣＨを受信する場合であっても、それらの間の波形パターンが異なっていれば、複数の端末装置２を認識できる。つまり、ＴＣＣＨの衝突確率が低減される。ここで、図示しない端末装置２は、複数種類規定された波形パターンのうち、いずれかをランダムに選択する。

図１１は、基地局装置１から送信されるＩＲＣＨのメッセージフォーマットを示す。ＩＲＣＨは、メッセージの種別を判別するメッセージ識別子と、初期レンジング要求を行った送信元を識別するための情報と、送信元の識別情報を初回の初期レンジング要求と異なった値に変更するよう指示する送信元識別情報変更指示と、２回目のＴＣＣＨを送信すべきデータ転送用チャネル（以下、ＴＣＨ）を指定する情報（スロット番号およびサブチャネル番号）とを含む。ここで、ＴＣＨは、図３のＳＣ１、ＳＣ２以外のサブチャネルに割り当てられる。また、後段では、通信に使用する通信チャネルもＴＣＨと示すが、これらを区別せずに使用する。送信元識別情報は、複数の端末装置２から同時に初期レンジング要求があった場合でも、基地局装置１が送信元識別情報に所定の演算を施すことで、これら複数の端末装置２を識別できるよう、予め規定された値である。図１０（ｂ）に戻る。

レンジング処理部１１０は、端末装置２からのＴＣＣＨを２回目以降に受信すべきタイミングを前回のレンジング応答、例えば、ＩＲＣＨにて規定する。また、レンジング処理部１１０は、各基地局装置１に対してＴＣＨとが適応的に割り当てられる周波数帯、例えば図３のＳＣ３からＳＣ１６において、ＴＣＣＨを２回目以降に受信すべきタイミングおよびレンジング応答を２回目以降に送信すべきタイミングとを規定する。図１０（ｂ）は、ＩＲＣＨによって指定されたサブチャネルでのタイムチャートに相当し、レンジング処理部１１０は、Ｆ３においてＴＣＣＨを受信し、レンジング応答としてＲＣＨを送信する。

図１２は、基地局装置１から送信されるＲＣＨのメッセージフォーマットを示す。ＲＣＨは、メッセージの種別を判別するメッセージ識別子と、同期を合わせるための制御情報（タイミングアライメント制御と送信出力制御）と、無線リソース割当要求の開始時期を示すＳＣＣＨの送受信タイミングとを含む。端末装置２は、タイミングアライメント制御により時間のずれを、送信出力制御により送信電力を補正することにより、基地局装置１と同期を確立した後、無線リソース割当を要求する。図１０（ｂ）に戻る。

図１０（ｂ）に示されたように、ＲＣＨにおいてＦ５およびＦ６でのＳＣＣＨが指定されたとする。図７の割当部１１２は、レンジング処理部１１０におけるレンジング処理の終了後、図示しない端末装置２からのＳＣＣＨを受信すると、当該端末装置２に対して通信チャネルＴＣＨを割り当てる。割当部１１２は、図１０（ｂ）のＦ５において、割当の結果をＳＣＣＨに含めて送信する。このように割当部１１２は、レンジング処理部１１０においてＢＣＣＨ、ＰＣＨ等を配置している周波数帯とは異なった周波数帯にて、ＩＲＣＨを送信した端末装置２に対するチャネル割当の処理を実行する。

図１３は、基地局装置１から送信されるＳＣＣＨのメッセージフォーマットを示す。ＳＣＣＨは、メッセージの種別を判別するメッセージ識別子と、端末装置２に割り当てたＴＣＨを指定する情報（スロット番号およびサブチャネル番号）とを含む。このように、初期レンジング要求を段階的に処理することにし、初回の初期レンジング要求の応答までＬＣＣＨで応答し、それ以降の２回目の初期レンジング要求および無線リソース割当は、ＴＣＨで応答する。これにより、一度に複数の端末装置にチャネル割当を実施することができ、送信元識別情報を多数用意することがなくても、端末装置を的確に分離することができる。図１０（ｂ）に戻る。図１０（ｂ）に示されたように、ＳＣＣＨにおいてＦ８以降のＴＣＨが指定されたとする。制御部１０７は、割当部１１２におけるＴＣＨの割当後、端末装置２と通信する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による通信システム２０の動作を説明する。図１４は、通信システム２０におけるＴＣＨ同期確立手順を示すシーケンス図である。基地局装置１は、端末装置２の端末番号を格納し、ページングエリアに属する他の基地局装置と一斉にＰＣＨを送信する（Ｓ１００）。基地局装置１は、予め定められたタイミングにてＢＣＣＨを送信する（Ｓ１０２）。ＰＣＨを受信した端末装置２は、ＰＣＨに自己の端末番号が含まれていると、ＢＣＣＨをもとに基地局装置１を特定した後に、ＴＣＣＨに送信元識別情報を格納し、基地局装置ＣＳ１へ送信して、初回の初期レンジングを要求する（Ｓ１０４）。基地局装置ＣＳ１は、受信したＴＣＣＨより端末装置２の送信元識別情報ＵＩＤを分離し、端末装置２を空いているＴＣＨに割り当てる。

そして、割り当てたＴＣＨのスロット番号とサブチャネル番号をＩＲＣＨに格納して端末装置２へ送信し、２回目の初期レンジングを行うＴＣＨを端末装置２に通知する（Ｓ１０６）。端末装置２は、送信元識別情報をＴＣＣＨに格納し、割り当てられた初期レンジング用のＴＣＨを用いて、基地局装置１へ送信し、２回目の初期レンジングを要求する（Ｓ１０８）。基地局装置１は、端末装置２に割り当てたＴＣＨを用いてレンジング処理を実行し、タイムアライメント制御と送信出力制御とＳＣＣＨの送受信タイミングとをＲＣＨに格納して、端末装置２へ送信し、送信出力などの補正を要求する（Ｓ１１０）。端末装置２は、受信したＲＣＨより基地局装置１から要求された補正値を抽出し、送信出力などを補正する。

次に、割り当てられた初期レンジング用のＴＣＨを用いて基地局装置１に無線リソース割当を要求する（Ｓ１１２）。基地局装置１は、端末装置ＰＳ１からの無線リソース割当要求メッセージにＦＥＣ復号処理などを行ってから、端末装置２に空いているＴＣＨを割り当てる。そして、割り当てたＴＣＨのスロット番号とサブチャネル番号をＳＣＣＨに格納し、端末装置２へ送信する（Ｓ１１４）。ここまでのステップによりＴＣＨの同期が確立するため、これ以降、基地局装置１と端末装置２は同期を確立したＴＣＨを用いて、データを送受信する（Ｓ１１６）。

以下では、変形例を説明する。変形例も、実施例と同様に、マクロセル基地局装置における単位時間内でのＬＣＣＨの割当頻度が、マイクロセル基地局装置における単位時間内でのＬＣＣＨの割当頻度よりも高くなるように規定する。実施例では、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨ等の間の期間が、マイクロセル基地局装置よりもマクロセル基地局装置の方で短くなっている。しかしながら、変形例では、これらの期間は、マイクロセル基地局装置とマクロセル基地局装置とにおいて共通である。また、変形例では、ひとつの基地局装置１に対する複数のＬＣＣＨが多重されている。変形例に係る通信システム２０は、図１と同様のタイプであり、変形例に係る基地局装置１は、図７と同様のタイプである。ここでは、相違する部分を中心に説明する。

第１基地局装置１ａのレンジング処理部１１０は、第２基地局装置１ｂにおけるＬＣＣＨの割当頻度よりも小さくなるように、ＬＣＣＨの割当頻度を決定している。ここで、第１基地局装置１ａのレンジング処理部１１０は、ＬＣＣＨを多重化している。図１５は、本発明の変形例に係る論理制御チャネルの構成を示しており、これは、マクロセル基地局装置にて割り当てられるＬＣＣＨの構成に相当する。ＢＣＣＨは、ＢＣＣＨ１とＢＣＣＨ２とによって構成されており、ＩＲＣＨ、ＰＣＨも同様に構成されている。また、各ＢＣＣＨ１等は、４フレームによって形成されている。ここで、ＢＣＣＨ１、ＩＲＣＨ１、ＰＣＨ１、ＩＲＣＨ１、ＰＣＨ１、ＩＲＣＨ１等が前述の繰り返し単位に相当し、繰り返し単位が４回繰り返されることによって、ひとつの組合せ（以下、「第１の組合せ」という）が形成されている。なお、ＢＣＣＨ１と、次のＩＲＣＨ１とは、８フレーム離れている。

また、ＢＣＣＨ２、ＩＲＣＨ２、ＰＣＨ２、ＩＲＣＨ２、ＰＣＨ２、ＩＲＣＨ２等も前述の繰り返し単位に相当し、繰り返し単位が４回繰り返されることによって、別の組合せ（以下、「第２の組合せ」という）が形成されている。さらに、ＬＣＣＨは、第１の組合せと第２の組合せによって構成されている。つまり、第１の組合せと第２の組合せとの時間多重によって、ＬＣＣＨが構成されており、ＬＣＣＨ全体の周期「１９２フレーム」は、マイクロセル基地局装置にて割り当てられるＬＣＣＨの周期と同一になっている。ここで、第１の組合せと第２の組合せに含まれる情報、特に下り回線の制御信号に含まれる情報は、同一であるとする。つまり、ＬＣＣＨに対して時間ダイバーシチがなされている。なお、図１５とは異なり、レンジング処理部１１０は、第１の組合せと第２の組合せとをフレーム単位に多重化してもよい。図７に戻る。レンジング処理部１１０は、図１５に示したＬＣＣＨの割当を実行する。

本発明の実施例によれば、マクロセル基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度が、マイクロセル基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なるので、周波数利用効率を調節できる。また、マイクロセル基地局装置における制御信号の割当周期よりも短くなるように、マクロセル基地局装置における制御チャネルの割当周期を決定するので、マクロセル基地局装置における制御チャネルの利用効率を向上できる。また、マクロセル基地局装置における制御チャネルの利用効率が向上されるので、複数種類の基地局装置のそれぞれにおける制御チャネルの利用効率を近くできる。また、マイクロセル基地局装置における制御信号の割当周期の整数分の１になるように、マクロセル基地局装置における制御チャネルの割当周期を決定するので、制御を簡易にできる。

また、マイクロセル基地局装置における制御信号の割当周期の２のべき乗分の１になるように、マクロセル基地局装置における制御チャネルの割当周期を決定するので、制御をさらに簡易にできる。また、マクロセル基地局装置における制御信号を多重化するので、マクロセル基地局装置における制御チャネルの利用効率を向上できる。また、マクロセル基地局装置における制御信号を多重化するので、時間ダイバーシチの効果を得ることができる。また、時間ダイバーシチの効果を得られるので、通信品質を向上できる。また、マクロセル基地局装置の制御チャネルとマイクロセル基地局装置の制御チャネルとを別のサブチャネルに設けるので、端末装置の処理を簡易にできる。

また、ＢＣＣＨ、ＰＣＨのような周期的な信号を割り当てる周波数帯であって、複数の基地局装置を時分割多重するような周波数帯に、初回のＴＣＣＨおよびＩＲＣＨを配置するので、ＴＣＣＨの衝突および他の基地局装置のＴＣＨとの衝突を回避できる。また、以上の配置によって、初期レンジング用専用サブチャネルを省略できる。また、初期レンジング用専用サブチャネルを省略するので、伝送効率を向上できる。また、複数のレンジング処理を段階的に実行するので、ＴＣＣＨの多重処理に対応できる。また、複数のレンジング処理を段階的に実行するので、複数の端末装置にチャネルを割り当てることができる。また、チャネル割当処理を時分割多重にてスケジューリングするので、複数の端末装置にチャネルを割り当てることができる。

また、チャネル割当処理を時分割多重にてスケジューリングするので、アダプティブアレイ送信を実行できる。また、ＢＣＣＨやＰＣＨといった報知信号の間に初回のＴＣＣＨやＩＲＣＨを配置するので、初回のＴＣＣＨやＩＲＣＨの送受信間隔を短縮できる。また、初回のＴＣＣＨやＩＲＣＨの送受信間隔が短縮されるので、ＰＣＨにて着信を認識してから、通信を介するまでの期間を短縮できる。また、ＰＣＨにて着信を認識してから、通信を介するまでの期間が短縮されるので、着信に対するレスポンス性を向上できる。また、初回のＴＣＣＨやＩＲＣＨの送受信間隔が短縮されるので、チャネル割当の高速化を実現できる。また、ＢＣＣＨ、ＩＲＣＨ、ＰＣＨのそれぞれに対応づけるようにＴＣＣＨを配置するので、端末装置によるＴＣＣＨ送信の機会を増加できる。また、端末装置によるＴＣＣＨ送信の機会が増加されるので、チャネル割当処理の期間を短縮できる。

以上、実施例をもとに本発明を説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、マクロセル基地局装置とマイクロセル基地局装置という２種類の基地局装置１が通信システム２０に含まれている。しかしながらこれに限らず例えば、３種類以上の基地局装置１が通信システム２０に含まれていてもよい。３種類の場合、送信電力が「大」、「中」、「小」である基地局装置１というような識別がなされる。また、送信電力が大きくなるほど、単位時間内での制御信号の割当頻度が高くされる。本変形例によれば、さまざまなタイプの通信システム２０にも本発明を適用できる。

本発明の実施例において、マクロセル基地局装置用の制御チャネルと、マイクロセル基地局装置用の制御チャネルとは、異なったサブチャネルに配置されている。しかしながらこれに限らず例えば、両者の制御チャネルは、同一のサブチャネルに配置されていてもよい。この場合、ＢＣＣＨやＰＣＨ等には、基地局装置１の種別を通知するための情報が含まれている。端末装置２は、当該情報をもとに、基地局装置１がマクロセル基地局装置であるか、マイクロセル基地局装置であるかを判別する。本変形例によれば、制御チャネルとして使用されるサブキャリア数を減少できるので、データのためにすべき帯域を増加できる。

本発明の実施例において、レンジング処理部１１０は、第１の組合せと第２の組合せとに対して、同一の情報が含まれている。しかしながらこれに限らず例えば、第１の組合せと第２の組合せとに対して、異なった情報が含まれていてもよい。前述のごとく、ひとつのＬＣＣＨは、４つの繰り返し単位によって形成されている。ここでは、４つの繰り返し単位を前から順に、「第１繰り返し単位」、「第２繰り返し単位」、「第３繰り返し単位」、「第４繰り返し単位」と呼ぶ。レンジング処理部１１０は、第１の組合せに「第１繰り返し単位」を含ませた場合、第２の組合せに「第２繰り返し単位」を含ませてもよい。また、レンジング処理部１１０は、次の第１の組合せに「第３繰り返し単位」を含ませた場合、第２の組合せに「第４繰り返し単位」を含ませる。本変形例によれば、ＬＣＣＨの期間を短縮できる。また、端末装置２は、短期間にＬＣＣＨの内容を把握できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるＴＤＭＡフレームの構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるＯＦＤＭＡサブチャネルの構成を示す図である。 図１の通信システムにおけるサブチャネルブロックの構成を示す図である。 図１の通信システムにおける論理制御チャネルの構成を示す図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システムにおける論理制御チャネルの構成を示す別の図である。 図１の基地局装置の構成を示す図である。 図７の基地局装置から送信されるＢＣＣＨのメッセージフォーマットを示す図である。 図７の基地局装置から送信されるＰＣＨのメッセージフォーマットを示す図である。 図１０（ａ）−（ｂ）は、図７の基地局装置による段階的な初期レンジングのタイムチャートを示す図である。 図７の基地局装置から送信されるＩＲＣＨのメッセージフォーマットを示す図である。 図７の基地局装置から送信されるＲＣＨのメッセージフォーマットを示す図である。 図７の基地局装置から送信されるＳＣＣＨのメッセージフォーマットを示す図である。 図１の通信システムにおけるＴＣＨ同期確立手順を示すシーケンス図である。 本発明の変形例に係る論理制御チャネルの構成を示す図である。

符号の説明

１ 基地局装置、 ２ 端末装置、 １０ セル、 ２０ 通信システム、 ５０ ネットワーク、 ５２ 制御局、 １００ アンテナ、 １０１ 無線部、 １０２ 送信部、 １０３ 変調部、 １０４ 受信部、 １０５ 復調部、 １０６ ＩＦ部、 １０７ 制御部、 １１０ レンジング処理部、 １１２ 割当部。

Claims (8)

1. 所定の通信システムにおいて、少なくとも２種類規定された基地局装置のうち、いずれかの基地局装置であって、
   周期的に制御信号を割り当てる割当部と、
   前記割当部において割り当てた制御信号を報知する報知部と、
   前記報知部において報知した制御信号を受信した端末装置との通信を実行する通信部とを備え、
   前記割当部における単位時間内での制御信号の割当頻度が、別の種類の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なることを特徴とする基地局装置。
2. 前記割当部は、別の種類の基地局装置における制御信号の割当周期よりも短くなるように、制御信号の割当周期を決定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記割当部は、別の種類の基地局装置における制御信号の割当周期の整数分の１になるように、制御信号の割当周期を決定することを特徴とする請求項２に記載の基地局装置。
4. 前記割当部は、別の種類の基地局装置における制御信号の割当頻度よりも小さくなるように、制御信号の割当頻度を決定しており、かつ制御信号を多重化していることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
5. 前記報知部は、別の種類の基地局装置から報知される制御信号とは異なった周波数にて、制御信号を報知することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基地局装置。
6. 前記報知部は、別の種類の基地局装置から報知される制御信号とは異なった送信電力にて、制御信号を報知することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基地局装置。
7. 所定の通信システムにおいて規定された第１の基地局装置と、
   前記第１の基地局装置と同一の通信システムにおいて規定された第２の基地局装置とを備え、
   前記第１の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度が、前記第２の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なることを特徴とする通信システム。
8. 所定の通信システムにおいて、少なくとも２種類規定された基地局装置のうちのいずれかにおいて、周期的に制御信号を割り当てるステップと、
   割り当てた制御信号を報知するステップと、
   報知した制御信号を受信した端末装置との通信を実行するステップとを備え、
   前記割り当てるステップにおける単位時間内での制御信号の割当頻度が、別の種類の基地局装置における単位時間内での制御信号の割当頻度と異なることを特徴とする通信方法。

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