JP2009239834A - 制御装置、無線基地局制御方法およびプログラム - Google Patents

制御装置、無線基地局制御方法およびプログラム Download PDF

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    • H04W72/541Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference

Abstract

【課題】無線信号の干渉を容易に回避する。
【解決手段】無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局101と接続された制御装置201において、当該無線周波数帯を用いる無線基地局301−1から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造に基づいて、第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定し、設定した開始タイミングを示す情報を無線基地局101へ送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信を行う無線基地局を制御する制御装置、無線基地局制御方法およびプログラムに関し、特に時分割複信(TDD)フレームを用いて無線通信を行う無線基地局を制御する制御装置、無線基地局制御方法およびプログラムに関する。
近年、無線技術を用いた無線通信が急速に普及されてきている。一方、無線通信に使用できる周波数帯域は有限なものである。そのため、無線通信を行う端末等が増えるに従い、周波数帯域の枯渇が予想される。
周波数帯域の枯渇が生じてしまうと、割り当て周波数が少ないシステム(例えば、WiMAX技術を用いたシステム)においては、無線基地局において当該無線基地局とは異なる無線基地局にて使用されている周波数と同一の周波数を使わざるを得ない状況となってしまう。特に、時分割複信手法であるTDD(Time Division Duplex)を用いて同期信号による送信タイミングが同期化されているシステムにおいて、互いに同一の周波数帯域を使用している複数の無線基地局が隣接している場合、互いの無線信号に干渉が生じてしまうおそれがある。これは、すでに配置されている無線基地局に対して、システム容量やカバレッジを増やすために新たに無線基地局を配置する場合にも同じ現象が生じてしまうおそれがある。
図8は、干渉が生じるおそれがある無線基地局と端末との配置の一例を示す図である。
図8に示すように、無線基地局1001−1と、無線基地局1001−2とが配置されており、無線基地局1001−1がカバーするセル1002−1内に端末1003−1が存在する。また、セル1002−1と無線基地局1001−2がカバーするセル1002−2とが重なる部分に端末1003−2が存在する。
このとき、端末1003−2は無線基地局1001−2と通信を行っている。しかしながら、セル1002−1内にも存在しているため、端末1003−2から無線基地局1001−2へ送信された上り信号(端末1003−2から無線基地局1001−2への実線)が、無線基地局1001−1にて干渉信号(端末1003−2から無線基地局1001−1への破線)として受信されてしまう。これにより、端末1003−1から送信され、無線基地局1001−1にて受信される上り信号に、当該干渉信号が影響を与えてしまうおそれがある。
図9は、図8に示した配置において干渉するTDDフレーム信号を示す図である。
図9に示すように、端末1003−2から送信される上り信号の送信タイミングと、無線基地局1001−1にて受信される上り信号の受信タイミングとが一致する。そのため、端末1003−2から送信される上り信号が、端末1003−1から送信されて無線基地局1001−1にて受信される上り信号に干渉してしまうおそれがある。
図10は、干渉が生じるおそれがある無線基地局と端末との配置の他の例を示す図である。
図10に示すように、無線基地局1001−1と、無線基地局1001−2とが配置されており、無線基地局1001−1がカバーするセル1002−1と無線基地局1001−2がカバーするセル1002−2とが重なる部分に端末1003−1が存在する。また、セル1002−2内に端末1003−2が存在する。
このとき、端末1003−1は無線基地局1001−1と通信を行っている。しかしながら、セル1002−2内にも存在しているため、無線基地局1001−2から端末1003−2へ送信された下り信号(無線基地局1001−2から端末1003−2への実線)が、端末1003−1にて干渉信号(無線基地局1001−2から端末1003−1への破線)として受信されてしまう。これにより、無線基地局1001−1から送信され、端末1003−1にて受信される下り信号に、当該干渉信号が影響を与えてしまうおそれがある。
図11は、図10に示した配置において干渉するTDDフレーム信号を示す図である。
図11に示すように、無線基地局1001−2から送信される下り信号の送信タイミングと、端末1003−1にて受信される下り信号の受信タイミングとが一致する。そのため、無線基地局1001−2から送信される下り信号が、無線基地局1001−1から送信されて端末1003−1にて受信される下り信号に干渉してしまうおそれがある。
そこで、無線信号の送受信に指向性を持ったBF(Beam Forming)の技術を用いて、上述したような無線信号を回避する技術が考えられている。
また、無線基地局と端末との間にて無線通信が行われており、当該無線通信が、他の無線基地局と他の端末との間にて行われている無線通信に干渉する場合、信号を送信する周期を互いに異なる周期に変更することにより、当該干渉を軽減する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−289576号公報
しかしながら、BFを用いた技術においては、無線基地局に設置するアンテナ素子数が増えてしまい、そのための設置コストが高くなってしまうという問題点がある。
また、特許文献1に記載された技術においては、一方の無線基地局と端末との間の信号送信周期を長く設定することにより、信号送信周期が長く設定された無線基地局と端末との間においては、通信速度が下がってしまうという問題点がある。
本発明は、上述した課題を解決する制御装置、無線基地局制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局と接続された制御装置であって、
前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該制御装置と接続された前記無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する無線基地局管理部と、
前記第2の時分割複信フレームのフレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定するタイミング設定部と、
前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する信号送信部とを有する。
また、無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局を制御する無線基地局制御方法であって、
前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する処理と、
前記フレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定する処理と、
前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する処理とを有する。
また、無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局と接続された制御装置に実行させるプログラムであって、
前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該制御装置と接続された前記無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する手順と、
前記フレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定する手順と、
前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する手順とを実行させる。
以上説明したように本発明においては、無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局と接続された制御装置において、第1の時分割複信フレームの送受信に用いる無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該制御装置と接続された第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造に基づいて、第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定し、設定した開始タイミングを示す情報を第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する構成としたため、無線信号の干渉を容易に回避することができる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の制御装置の実施の一形態を示す図である。
本形態は図1に示すように、セル302−1〜302−3をそれぞれ通信エリアとしてカバーする無線基地局301−1〜301−3と、無線基地局301−1〜301−3の上位装置であり、無線基地局301−1〜301−3を制御するための制御装置201とから構成されているシステムにおいて、セル102を通信エリアとしてカバーする無線基地局101が追加されている。無線基地局101もまた制御装置201と接続されている。また、無線基地局101がカバーするセル102と、無線基地局301−1〜301−3がそれぞれカバーするセル302−1〜302−3とは、重なった部分を有している。なお、図1に示した無線基地局101,301−1〜301−3は、一般的な無線通信機能を有する端末と無線通信を行うことにより接続される無線基地局である。
図2は、図1に示した制御装置201の構成の一例を示す図である。
図1に示した制御装置201には図2に示すように、信号受信部211と、無線基地局追加認識部212と、無線基地局管理部213と、記憶部214と、タイミング設定部215と、信号送信部216とが設けられている。
信号受信部211は、制御装置201と接続された無線基地局101,301−1〜301−3から送信された信号を受信する。
無線基地局追加認識部212は、制御装置201と接続される無線基地局に、新たに無線基地局が追加されたかどうかを認識する。
無線基地局管理部213は、無線基地局101,301−1〜301−3が、それぞれと接続された端末へ送信する信号である時分割複信フレーム(以下、TDDフレームと称する)を送信する送信タイミングや、端末から無線基地局101,301−1〜301−3へ送信される上り信号のトラフィックや、無線基地局101,301−1〜301−3から無線基地局101,301−1〜301−3それぞれと接続された端末へ送信される下り信号のトラフィックを管理する。これらの情報は記憶部214に記憶されており、記憶部214を管理することにより実現する。
記憶部214は、制御装置201と接続された無線基地局の様々な情報を記憶する。
図3は、図2に示した記憶部214の構成の一例を示す図である。
図2に示した記憶部214には図3に示すように、制御装置201と接続された無線基地局301−1〜301−3に予め付与された無線基地局識別情報と、それらの位置情報と、それらのサブフレーム比と、それらのMAP情報とが対応付けられて記憶されている。ここで、無線基地局識別情報とは、無線基地局301−1〜301−3を識別できる固有の情報であれば良い。また、位置情報は無線基地局301−1〜301−3が設置された位置が認識できる情報であれば良い。また、サブフレーム比とは、無線基地局301−1〜301−3と端末との間で送受信されるTDDフレームのうち上り信号が格納されるサブフレーム(以下、上り信号サブフレームと称する)と下り信号が格納されるサブフレーム(以下、下り信号サブフレームと称する)との比率を示す。また、MAP情報とは、それぞれのサブフレーム内の構造を示す情報である。例えば、下り信号サブフレーム内のどこまで下り信号が格納されているかを示す情報等である。MAP情報は、TDDフレーム内では下り信号サブフレームの先頭に格納されるものである。サブフレーム比とMAP情報とにより、それぞれの無線基地局301−1〜301−3が扱うTDDフレームのフレーム構造を認識することができる。また、他の情報についても無線基地局識別情報と対応付けて記憶するものであっても良い。
タイミング設定部215は、無線基地局管理部213にて管理されたタイミングに基づいて、無線基地局101,301−1〜301−3がそれぞれに接続される端末へ送信する信号の送信タイミングを設定する。
信号送信部216は、タイミング設定部215にて設定された送信タイミングを示す信号を無線基地局101,301−1〜301−3へ送信する。
なお、図2には、図1に示した制御装置201の構成要素のうち、本発明に関わる構成要素のみを示した。
以下に、図1に示した形態における図2に示した制御装置201にて行われる無線基地局制御方法について説明する。
図4は、図1に示した形態における図2に示した制御装置201にて行われる無線基地局制御方法を説明するためのフローチャートである。
まず、無線基地局101から制御装置201へ接続するための信号が信号受信部211にて受信されると(ステップS1)、当該信号に基づいて、無線基地局101が追加されたことが無線基地局追加認識部212にて認識される(ステップS2)。この無線基地局が追加されたことを制御装置201にて認識する方法は、一般的に用いられている方法で良い。新たに無線基地局が追加されたことが認識できれば良く、ここでは特に規定しない。例えば、制御装置201と接続されている無線基地局それぞれに固有に付与された無線基地局識別情報を記憶部214に記憶しておき、記憶部214に記憶されている無線基地局識別情報と異なる無線基地局識別情報を有する無線基地局から送信された信号を受信した場合、新たに無線基地局が追加されたと認識するものであっても良い。また、制御装置201から無線基地局を識別する48ビットの「Base Station ID」の情報の一部を用いるものであっても良い。
無線基地局追加認識部212にて、無線基地局101が追加されたことが認識されると、無線基地局101から無線基地局101と接続される端末へ第1の時分割複信フレームであるTDDフレームの送信を開始するタイミング(スタートタイミング)を設定する指示が無線基地局追加認識部212からタイミング設定部215へ出力される。
無線基地局追加認識部212からタイミング設定部215へスタートタイミングの設定が指示されると、タイミング設定部215にて当該スタートタイミングが設定される(ステップS3)。
このスタートタイミングの設定方法について、以下に説明する。
記憶部214に記憶されている無線基地局301−1〜301−3のサブフレーム比とMAP情報とに基づいて、無線基地局101から端末へ送信されるTDDフレームのスタートタイミングが設定される。具体的には、無線基地局管理部213によって、記憶部214からサブフレーム比とMAP情報とが読み出される。読み出されたサブフレーム比とMAP情報とが、無線基地局管理部213からタイミング設定部215へ出力される。無線基地局管理部213から出力されたサブフレーム比とMAP情報とに基づいて、無線基地局301から送信される第2の時分割複信フレームであるTDDフレームの構造が認識され、TDDフレームの下り信号サブフレーム内の下り信号(ユーザバースト信号)の位置が、タイミング設定部215にて認識される。そして、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの下り信号サブフレーム内のユーザバースト信号の送信開始時刻から送信完了時刻との間の時間と、無線基地局101から送信されるTDDフレームの下り信号サブフレーム内のユーザバースト信号の送信開始時刻から送信完了時刻との間の時間とが重ならないように、スタートタイミングが設定される。例えば、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの下り信号サブフレーム内のユーザバースト信号の送信完了時刻にスタートタイミングが設定される。
なお、第1の時分割複信フレームを送受信するために用いる無線周波数帯と、第2の時分割複信フレームを送受信するために用いる無線周波数帯とは、同じ無線周波数帯である。
図5は、無線基地局101,301−1から送信されるTDDフレームと、そのスタートタイミングとの一例を示す図である。ここでは、WiMAXシステムにおけるものを例に挙げて説明する。また、図5には、下り信号のトラフィックが多い場合を例に挙げて示す。
図5に示すように、無線基地局101,301−1から送信されるTDDフレームには、端末の初期同期、伝送路決定、無線基地局101,301−1の識別(無線基地局識別情報)に用いられるPilot信号であるPreamble信号が先頭に存在している。また、Preamble信号に続いて、無線基地局101,301−1から端末へ送信される情報である下り信号が格納される下り信号サブフレームが存在する。さらに、下り信号サブフレームに続いて、端末から無線基地局101,301−1へ送信される上り信号が格納される上り信号サブフレームが存在する。また、上り信号サブフレームと下り信号サブフレームとの間に、無線基地局101,301−1と端末との間の伝搬遅延を吸収するためのGap時間であるTTGが設けられている。また、同様のGap時間であるRTGが上り信号サブフレームに続いて設けられている。
無線基地局101から端末へTDDフレームの送信を開始するスタートタイミングは、図5に示すように、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの下り信号サブフレーム内の下り信号(ユーザバースト信号)の送信完了時刻に設定される。このとき、下り信号のトラフィックが多いため、無線基地局101から送信される下り信号が、無線基地局301−1から送信される下り信号に影響を及ぼすおそれがある。そのため、図5に示すように、無線基地局101から送信される下り信号サブフレームの残りの部分には、ユーザバースト信号を割り当てずに、緩衝領域とする。つまり、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームのPreamble(先頭)と無線基地局101から送信される下り信号サブフレームの残り部分とが重ならないように、割り当てるユーザバースト信号がシンボルレベルで制限され、シンボルを割り当てない緩衝領域とされる。
図6は、無線基地局101,301−1から送信されるTDDフレームと、そのスタートタイミングとの他の例を示す図である。また、図6には、下り信号のトラフィックが少ない場合を例に挙げて示す。無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの構成については、図5に示したものと同じである。
無線基地局101から端末へTDDフレームの送信を開始するスタートタイミングは、図6に示すように、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの下り信号サブフレーム内の下り信号(ユーザバースト信号)の送信完了時刻に設定される。このとき、下り信号のトラフィックが少ないため、図5に示したような無線基地局101から送信される下り信号が、無線基地局301−1から送信される下り信号に影響を及ぼす可能性は低い。そのため、無線基地局301−1から送信されるTDDフレームの各サブフレーム長と同じ長さで運用する。
そして、上述したようにタイミング設定部215にて設定されたスタートタイミングを示す情報が、信号送信部216から無線基地局101へ送信される(ステップS4)。
また、上述した形態は、カバレッジを増やすために無線基地局101が追加された形態である。一方、システム容量を増やすために無線基地局101が追加された形態も考えられる。その形態について、以下に説明する。
図7は、本発明の無線基地局の実施の他の形態を示す図である。
本形態は図7に示すように、セル302−1を通信エリアとしてカバーする無線基地局301−1と、無線基地局301−1を制御するための制御装置201とから構成されているシステムにおいて、セル102を通信エリアとしてカバーする無線基地局101が追加されている。無線基地局101もまた制御装置201と接続されている。また、無線基地局101がカバーするセル102と、無線基地局301−1カバーするセル302−1とは、ほぼ同一のエリアとなっている。
図7に示すような形態をとることにより、セル102(セル302−1)内のシステム容量を実質的に増やすことができる。
なお、上述した制御装置201は、無線基地局101,301−1〜301−3を管理および制御する無線基地局101,301−1〜301−3の上位装置として説明したが、無線基地局101,301−1〜301−3の上位ネットワークに位置するシステム(スケジューリングシステム)・機能であっても良い。
また、上述した制御装置201の処理は、目的に応じて作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を記述したプログラムを制御装置201にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置201に読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置201にて読取可能な記録媒体とは、フロッピーディスク(登録商標)、光磁気ディスク、DVD、CDなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置201に内蔵されたHDD等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、制御装置201内のCPU(不図示)にて読み込まれ、CPUの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、CPUは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
本発明の制御装置の実施の一形態を示す図である。 図1に示した制御装置の構成の一例を示す図である。 図2に示した記憶部の構成の一例を示す図である。 図1に示した形態における図2に示した制御装置にて行われる無線基地局制御方法を説明するためのフローチャートである。 無線基地局から送信されるTDDフレームと、そのスタートタイミングとの一例を示す図である。 無線基地局から送信されるTDDフレームと、そのスタートタイミングとの他の例を示す図である。 本発明の無線基地局の実施の他の形態を示す図である。 干渉が生じるおそれがある無線基地局と端末との配置の一例を示す図である。 図8に示した配置において干渉するTDDフレーム信号を示す図である。 干渉が生じるおそれがある無線基地局と端末との配置の他の例を示す図である。 図10に示した配置において干渉するTDDフレーム信号を示す図である。
符号の説明
101,301−1〜301−3 無線基地局
102,302−1〜302−3 セル
201 制御装置
211 信号受信部
212 無線基地局追加認識部
213 無線基地局管理部
214 記憶部
215 タイミング設定部
216 信号送信部

Claims (9)

  1. 無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局と接続された制御装置であって、
    前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該制御装置と接続された前記無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する無線基地局管理部と、
    前記第2の時分割複信フレームのフレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定するタイミング設定部と、
    前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する信号送信部とを有する制御装置。
  2. 請求項1に記載の制御装置において、
    前記タイミング設定部は、前記第2の時分割複信フレーム内の下り信号の送信完了時刻を前記開始タイミングに設定することを特徴とする制御装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の制御装置において、
    前記タイミング設定部は、前記第1の時分割複信フレーム内の下り信号を格納する下りサブフレームと前記第2の時分割複信フレームの先頭とが重なる部分に下り信号を割り当てない緩衝領域を設けることを特徴とする制御装置。
  4. 無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局を制御する無線基地局制御方法であって、
    前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する処理と、
    前記フレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定する処理と、
    前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する処理とを有する無線基地局制御方法。
  5. 請求項4に記載の無線基地局制御方法において、
    前記第2の時分割複信フレーム内の下り信号の送信完了時刻を前記開始タイミングに設定する処理を有することを特徴とする無線基地局制御方法。
  6. 請求項4または請求項5に記載の無線基地局制御方法において、
    前記第1の時分割複信フレーム内の下り信号を格納する下りサブフレームと前記第2の時分割複信フレームの先頭とが重なる部分に下り信号を割り当てない緩衝領域を設ける処理を有することを特徴とする無線基地局制御方法。
  7. 無線通信機能を有する端末との間で、所定の無線周波数帯を用いて、第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局と接続された制御装置に、
    前記無線周波数帯と同じ無線周波数帯を用いて、当該制御装置と接続された前記無線基地局以外の無線基地局から送信される第2の時分割複信フレームのフレーム構造を管理する手順と、
    前記フレーム構造に基づいて、前記第1の時分割複信フレームの送信の開始タイミングを、前記第2の時分割複信フレームに干渉しないタイミングに設定する手順と、
    前記開始タイミングを示す情報を前記第1の時分割複信フレームを送受信する無線基地局へ送信する手順とを実行させるプログラム。
  8. 請求項7に記載のプログラムにおいて、
    前記第2の時分割複信フレーム内の下り信号の送信完了時刻を前記開始タイミングに設定する手順を実行させることを特徴とするプログラム。
  9. 請求項7または請求項8に記載のプログラムにおいて、
    前記第1の時分割複信フレーム内の下り信号を格納する下りサブフレームと前記第2の時分割複信フレームの先頭とが重なる部分に下り信号を割り当てない緩衝領域を設ける手順を実行させることを特徴とするプログラム。
JP2008086275A 2008-03-28 2008-03-28 制御装置、無線基地局制御方法およびプログラム Pending JP2009239834A (ja)

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