JP2010200002A - 基地局装置およびチャネル割当方法 - Google Patents

基地局装置およびチャネル割当方法 Download PDF

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【課題】無線リソースを有効に活用することができる基地局装置およびチャネル割当方法を提供する。
【解決手段】複数の無線チャネルのいずれかを移動局に割り当てるために、基地局12は、複数の無線チャネルそれぞれの干渉レベルを検出するキャリアセンスを行うために無線モジュール30および受信部40を制御するキャリアセンス制御部62と、キャリアセンスにより所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて、移動局に対するその無線チャネルの割り当て可否を判定するチャネル割当部64と、を含む。
【選択図】図4

Description

本発明は、複数の無線チャネルのいずれかを移動局装置に割り当てる基地局装置およびチャネル割当方法に関する。
複数の無線チャネルについてキャリアセンス(干渉波測定)を行い、その結果に基づいて極力干渉の少ない無線チャネルを移動局に割り当てる基地局が知られている(たとえば特許文献1参照)。具体的には、基地局で検出される干渉レベル(干渉波の受信レベル)が所定の閾値未満である無線チャネルのいずれかが移動局に割り当てられる。
特開2008−72285号公報
移動通信システムの中には、基地局と移動局との間の通信品質を維持するために、基地局が電波状態やトラフィックなどに応じて移動局に割り当てる無線チャネルを通信中に適宜変更するものがある。しかしながら、かかる移動通信システムにおいて、基地局が上記キャリアセンス結果に基づく無線チャネルの割り当てを行うと、どの周辺基地局にも使用されていない干渉の少ない無線チャネルが移動局に割り当てられないことがある。
たとえば、XGP(eXtended Global Platform:次世代PHS)では、主に帯域保証型または低遅延型の通信に利用されるQS−MODE(high Quality channel based on carrier Sensing -Mode)と、主に高速パケット通信に利用されるFM−MODE(Fast access channel based on MAP -Mode)と、が規定されている。QS−MODEでは、複数のPRU(Physical Resource Unit)と呼ばれる無線チャネルの1つが通信終了まで原則PRU固定のCSCH(Circuit Switching Channel、制御または通信用)として移動局に割り当てられる。一方、FM−MODEでは、1つのPRUが通信終了まで原則PRU固定のANCH(Anchor Channel、制御用)として、1以上のPRUが通信途中にPRU可変のEXCH(Extra Channel、制御または通信用)として、それぞれ移動局に割り当てられる。なお、CSCHやANCHと異なりEXCHはPRU可変であるため、前フレームでEXCHとして移動局に割り当てられていたPRUは、その次のフレームで解放され、どの基地局にも使用されていない空きPRUとなることもある。
このXGPでも、基地局は上記キャリアセンス結果に基づくPRUの割り当てを行うことになっている。各PRUで検出される干渉レベルに基づいてそのPRUが周辺基地局によって使用されているか否かを推定し、使用されていないと推定されるPRUだけを移動局に割り当てるようにすれば、基地局が周辺基地局に対する干渉源となることが防止されるからである。
しかしながら、従来のキャリアセンスでは、前フレームであるPRUが周辺基地局に使用されているか否かを推定することはできても、そのPRUがQS−MODEのCSCH(固定チャネル)、FM−MODEのANCH(固定チャネル)、およびFM−MODEのEXCH(可変チャネル)のいずれとして使用されているのかを判別することはできない。このため、基地局は、そのPRUが次のフレームでも周辺基地局に使用されるPRUであると一律に判定せざるを得ない。そうすると、たとえそのPRUがEXCHとして使用されており割り当て変更によりその次のフレームで解放されるPRUであったとしても、そのPRUは移動局への割り当て対象から除外されてしまう。
このように、上記従来の移動通信システムでは、どの周辺基地局にも使用されていない干渉の少ない無線チャネルが移動局に割り当てられないことがあり、無線リソースが有効に活用されているとは言い難い。
本発明は、無線リソースを有効に活用することができる基地局装置およびチャネル割当方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る基地局装置は、複数の無線チャネルのいずれかを移動局装置に割り当てる基地局装置であって、前記複数の無線チャネルそれぞれの干渉レベルを検出するキャリアセンス手段と、前記キャリアセンス手段により所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて、前記移動局装置に対する該無線チャネルの割り当て可否を判定するチャネル割当手段と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、基地局装置は、キャリアセンスにより所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルを移動局装置に対して一律に割り当て不可と判定するのではなく、その無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて移動局装置に対する割り当て可否を判定する。このため、使用可能にもかかわらず従来割り当てられていなかった無線チャネルが移動局装置に割り当てられるようになり、無線リソースを有効に活用することができる。
また、本発明の一態様では、前記干渉波が可変チャネルに係る信号であるか否かを判別する可変チャネル判別手段をさらに含み、前記チャネル割当手段は、前記キャリアセンス手段により前記閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波が前記可変チャネルに係る信号である場合に、該無線チャネルを前記移動局装置に対して割り当て可能と判定する。
この態様によれば、閾値以上の干渉波が検出された無線チャネルであっても、その干渉波が可変チャネルに係る信号(通信中にチャネルの割り当てが適宜変更されうる信号)であれば移動局装置に割り当てることが可能となる。
なお、この態様では、前記可変チャネル判別手段は、前記干渉波に前記可変チャネルに係る信号であることを示す可変チャネル識別情報が含まれる場合に、該干渉波が前記可変チャネルに係る信号であると判別してもよい。
また、前記可変チャネル識別情報が所定のトレーニングシンボルパターンを含む場合に、前記可変チャネル判別手段は、前記干渉波と前記トレーニングシンボルパターンとの相関を算出し、該算出の結果に基づいて前記干渉波が前記可変チャネルに係る信号であるか否かを判別してもよい。
また、本発明の一態様では、前記チャネル割当手段は、前記干渉レベルが前記閾値未満である無線チャネルを前記移動局装置に割り当てることができない場合に、前記判定において割り当て可能と判定された無線チャネルのいずれかを前記移動局装置に割り当てる。
この態様によれば、干渉レベルが閾値未満である無線チャネルが、干渉レベルが閾値以上である無線チャネルよりも優先的に移動局装置に割り当てられるようになる。
また、本発明に係るチャネル割当方法は、複数の無線チャネルそれぞれの干渉レベルを検出するステップと、所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて、移動局装置に対する該無線チャネルの割り当て可否を判定するステップと、前記判定において割り当て可能と判定された無線チャネルのいずれかを前記移動局装置に割り当てるステップと、を含むことを特徴とする。
本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るチャネル構成の一例を示す図である。 チャネル割り当ての一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。 記憶部に記憶されるキャリアセンス結果の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るキャリアセンス処理を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係るチャネル割り当て処理を示すフロー図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る移動通信システム10の構成を示す図である。同図に示すように、移動通信システム10は、複数の基地局12(ここでは基地局12−1,12−2のみを示す)と、複数の移動局14(ここでは移動局14−1〜14−5のみを示す)と、を含んで構成されている。
基地局12は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式およびTDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex:時分割多元接続/時分割複信)方式により、カバーエリア16内に所在する複数の移動局14と多重通信を行う。
移動通信システム10では、図2に示すように、時間方向に規定された1TDMAフレーム(5ms)の半分がアップリンクおよびダウンリンクのそれぞれに割り当てられており、そのTDMAフレームの半分がさらに4つのタイムスロットに均等に区分されている。また、周波数方向には、OFDMAによる18のサブチャネルが規定されている。無線チャネルの最小単位はPRUと呼ばれ、タイムスロット(Slot1〜Slot4)のいずれかと、サブチャネル(Sch1〜Sch18)のいずれかと、に属している。そして、全72のPRUそれぞれは、1から始まる連続するPRU番号(PRU1,PRU2,PRU3,・・・,PRU72)のいずれかで識別されるよう定められている。
また、図2に示すように、これら72のPRUのうち、サブチャネルSch1に属する4つのPRU(PRU1〜PRU4)については、1以上の移動局14に共用されるCCH(Common Channel:共通チャネル)として用いられる。一方、残る68のPRU(PRU5〜PRU72)については、各移動局14に個別に割り当てられるICH(Individual Channel:個別チャネル)として用いられる。
基地局12は、移動局14との通信開始から1TDMAフレームごとに、それまでに取得されたキャリアセンス結果に基づいて、68のPRU(ICH)の中から移動局14に割り当てる少なくとも1つのPRUを決定し、そのPRUを介して移動局14と通信を行う。
なお、移動通信システム10では、前述したXGP(次世代PHS)と同様、主に帯域保証型または低遅延型の通信に利用されるQS−MODEと、主に高速パケット通信に利用されるFM−MODEと、が規定されている。QS−MODEでは、68のPRU(ICH)の1つが通信終了まで原則PRU固定のCSCHとして移動局14に割り当てられる。一方、FM−MODEでは、1つのPRU(ICH)が通信終了まで原則PRU固定のANCH(制御用)として、1以上のPRU(ICH)がPRU可変のEXCH(制御または通信用)として、それぞれ移動局14に割り当てられる。
図3は、基地局12−2による移動局14−3〜14−5へのチャネル割り当ての一例を示す図である。この例では、QS−MODEで通信を行う移動局14−3に、1つのPRUがCSCH(CSCH3)として割り当てられている。一方、FM−MODEで通信を行う移動局14−4には、1つのPRUがANCH(ANCH4)として、5つのPRUがEXCH(EXCH4)として、それぞれ割り当てられている。また、FM−MODEで通信を行う移動局14−5には、1つのPRUがANCH(ANCH5)として、3つのPRUがEXCH(EXCH5)がとして、それぞれ割り当てられている。
上記のとおり、CSCHやANCHと異なりEXCHは通信中にチャネル割り当てが変更される可能性があるため、前フレームでEXCHとして移動局14に割り当てられていたPRUは、その次のフレームで解放され空きPRUとなることもある。このため、図3に示す例では、移動局14−3〜14−5が基地局12−2との通信を終了するまで、CSCH3,ANCH4,ANCH5のPRU割り当ては原則変わらないが、EXCH4,EXCH5のPRU割り当ては電波状態やトラフィックなどに応じて適宜変更される可能性がある。
そこで、本実施形態に係る基地局12は、キャリアセンスにより所定の閾値以上の干渉レベルが検出されたPRUを移動局14に対して一律に割り当て不可と判定するのではなく、そのPRUにおける干渉波の種別に応じて移動局14に対する割り当て可否を判定するようにしている。
たとえば、基地局12−2の周辺に配置された基地局12−1(図1参照)は、移動局14−1に割り当てるPRUを決定する際、あるPRUにおいて基地局12−2またはその基地局12−2と通信を行う移動局14−3〜14−5などから送信される無線信号を干渉波として検出したとしても、検出された干渉波がPRU可変のEXCH(可変チャネル)に係る信号であれば、そのPRUを移動局14−1に対して割り当て可能と判定する。
このため、移動通信システム10では、使用可能にもかかわらず従来割り当てられていなかったPRUが移動局14に割り当てられるようになり、無線リソースを有効に活用することができる。
以下では、上記処理を実現するために基地局12が備える構成について説明する。
図4は、基地局12の機能ブロック図である。同図に示すように、基地局12は、アンテナ20、無線モジュール30(無線通信部32、ベースバンド部34)、受信部40(受信レベル算出部42、相関算出部44)、送信部50、無線制御部60(キャリアセンス制御部62、チャネル割当部64)、およびたとえば半導体メモリ素子からなる記憶部70を含んで構成される。
アンテナ20は、無線信号を受信し、受信された無線信号を無線モジュール30に出力する。また、アンテナ20は、無線モジュール30から供給される無線信号を移動局14に対して送信する。
無線モジュール30は、無線通信部32およびベースバンド部34を含み、アンテナ20により送受される無線信号に係る各種変換を行う。
無線通信部32は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、A/D変換器、およびD/A変換器を含んで構成される。無線通信部32は、アンテナ20から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、ディジタルに変換された信号をベースバンド部34に出力する。また、無線通信部32は、ベースバンド部34から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ20に供給する。
ベースバンド部34は、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)部、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)部、直並列変換器、および並直列変換器を含んで構成される。ベースバンド部34は、無線通信部32から入力されるディジタル信号に、GI(Guard Interval)の除去、直並列変換、離散フーリエ変換などを施し、得られた複素シンボル列の各サブキャリア成分をサブチャネルごとに連結した後、サブチャネルごとに連結された複素シンボル列を受信部40に出力する。また、ベースバンド部34は、送信部50から入力される移動局14ごとに区分された複素シンボル列に、直並列変換、逆離散フーリエ変換、並直列変換、GIの付加などを施し、得られたディジタル信号を無線通信部32に出力する。
受信部40は、無線モジュール30から入力されるサブチャネルごとに連結された複素シンボル列をさらに移動局14ごとに連結し、移動局14ごとに連結された複素シンボル列からシンボルの変調方式に応じた受信データを復号した後、復号された受信データを無線制御部60に出力する。また、受信部40は、受信レベル算出部42および相関算出部44を含み、キャリアセンス制御部62の指示に従ってキャリアセンスに係る処理を行う。
受信レベル算出部42は、無線モジュール30から入力されるサブチャネルごとに連結された複素シンボル列に基づいて、各PRUの受信レベルを算出する。ここで、自局(基地局12)がいずれの移動局14にも割り当てていないPRUの受信レベルは、干渉レベル(干渉波の受信レベル)としてそのPRU番号に関連づけて記憶部70に保存される(図5参照)。なお、CCHとして用いられるPRU1〜PRU4については、受信レベルの算出対象から除外してもよい。
相関算出部44は、無線モジュール30から入力されるサブチャネルごとに連結された複素シンボル列に基づいて、自局がいずれの移動局14にも割り当てていないPRUで検出された無線信号(干渉波)がEXCH(可変チャネル)に係る信号であるか否かを判別する。移動通信システム10では、EXCHに係る信号にはそれを示す所定のトレーニングシンボルパターンを含めるよう規定されている。そこで、相関算出部44は、干渉波とそのレーニングシンボルパターンとの相関を算出し、その算出の結果に基づいて干渉波がEXCHに係る信号であるか否かを判別する。具体的には、得られた相関が所定値以上であれば、その干渉波はEXCHに係る信号である、すなわちその干渉波が検出されたPRUは周辺基地局にEXCHとして使用されている、と判別される。なお、検出された干渉波の種別の判別には、トレーニングシンボルパターンによる相関算出とは異なる判別方法を採用してもよい。
相関算出部44による判別の結果は、記憶部70に保存される。具体的には、図5に示すように、干渉波が検出されたPRUのPRU番号に関連づけて、そのPRUが周辺基地局にEXCHとして使用されているか否かを示すフラグ情報(たとえば、0:不明、1:EXCHとして使用)が記憶部70に保存される。
送信部50は、無線制御部60から入力される各移動局14への送信データに対して、無線制御部60から指定される変調方式に応じたシンボルマッピング(振幅と位相の割り当て)を行い、移動局14ごとに区分された複素シンボル列を無線モジュール30に出力する。
無線制御部60は、たとえばCPUおよびCPUの動作を制御するプログラムで構成され、基地局12の各部を制御する。特に、無線制御部60は、キャリアセンス制御部62およびチャネル割当部64を機能的に含み、キャリアセンスの制御、移動局14に対するPRUの割り当てなどを行う。
キャリアセンス制御部62は、キャリアセンスを行うために、無線モジュール30および受信部40(受信レベル算出部42、相関算出部44)を制御する。
図6は、キャリアセンス制御部62の指示により開始されるキャリアセンス処理を示す図である。同図に示すように、受信レベル算出部42は、自局がいずれの移動局14にも割り当てていないPRUそれぞれの干渉レベルを検出する(S100)。
次に、キャリアセンス制御部62は、各PRUごとにその干渉レベルが所定の閾値未満であるか否かを判定し(S102)、干渉レベルが閾値未満であるPRUについては(S102:Y)、そのPRU番号に関連づけて干渉レベルとフラグ情報「0」とを記憶部70に保存する(S104)。
一方、干渉レベルが閾値以上であるPRUについては(S102:N)、キャリアセンス制御部62が、そのPRUで検出された干渉波とEXCH用のトレーニングシンボルパターンとの相関を相関算出部44に算出させ(S106)、得られた相関が所定値以上であるか否かを判定する(S108)。ここで、相関が所定値未満であるPRUについては(S108:N)、周辺基地局がEXCHとして使用していないPRUであると推定されるため、キャリアセンス制御部62は、そのPRU番号に関連づけて干渉レベルとフラグ情報「0」とを記憶部70に保存する(S104)。これに対し、相関が所定値以上であるPRUについては(S108:Y)、周辺基地局がEXCHとして使用しているPRUであると推定されるため、キャリアセンス制御部62は、そのPRU番号に関連づけて干渉レベルとフラグ情報「1(EXCHとして使用)」とを記憶部70に保存する(S110)。
このように、基地局12では、従来のキャリアセンス結果に加えて、干渉波の検出されたPRUが周辺基地局にEXCHとして使用されているPRUであるか否かを示すフラグ情報が記録されている(図5参照)。
チャネル割当部64は、移動局14との通信開始から1フレームごとに、上記のように取得されたキャリアセンス結果に基づいて、68のPRU(ICH)の少なくとも1つを移動局14に割り当てる。
図7は、チャネル割当部64によるチャネル割り当て処理を示すフロー図である。同図に示すように、チャネル割当部64は、記憶部70に記憶されるキャリアセンス結果を参照して、自局で割り当てておらず(チャネル割当部64が割り当てておらず)かつ干渉レベルが所定の閾値未満であるPRUがあるか否か判定する(S200)。ここで、この条件に該当するPRUがあれば(S200:Y)、チャネル割当部64は、当該PRUのいずれかを移動局14に割り当てる(S202)。
一方、この条件に該当するPRUがなければ(S200:N)、チャネル割当部64は、記憶部70に記憶されるキャリアセンス結果を参照して、自局で割り当てておらずかつEXCHとして干渉レベルが保存されている(フラグ情報が「1」である)PRUがあるか否か判定する(S204)。ここで、この条件に該当するPRUがあれば(S204:Y)、チャネル割当部64は、当該PRUのいずれかを移動局14に割り当てる(S206)。これに対し、この条件に該当するPRUがなければ(S204:N)、チャネル割当部64は、その移動局14に対して割り当て可能なPRUが存在しない判定し、PRUの割り当てを行わない。
このように、チャネル割当部64は、干渉レベルが閾値未満であるPRUが存在しない場合に限り、干渉レベルが閾値以上であり周辺基地局にEXCHとして使用されているPRUを移動局14に割り当てるようにしている。
以上説明した実施形態によれば、基地局12は、キャリアセンスにより所定の閾値以上の干渉レベルが検出されたPRUを移動局14に対して一律に割り当て不可と判定するのではなく、そのPRUが周辺基地局にEXCH(可変チャネル)として使用されているか否かに応じて移動局14に対する割り当て可否を判定する。このため、使用可能にもかかわらず従来割り当てられていなかったPRUが移動局14に割り当てられるようになり、無線リソースを有効に活用することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば、上記実施形態では、OFDMA方式およびTDMA/TDD方式により複数の移動局14と多重通信を行う基地局12に本発明を適用する例を示したが、本発明は、FDMA(Frequency Division Multiple Access:周波数分割多元接続)方式を採用する基地局のように、複数の無線チャネルのいずれかを移動局装置に割り当てる基地局全般に広く適用可能である。
10 移動通信システム、12 基地局、14 移動局、16 カバーエリア、20 アンテナ、30 無線モジュール、32 無線通信部、34 ベースバンド部、40 受信部、42 受信レベル算出部、44 相関算出部、50 送信部、60 無線制御部、62 キャリアセンス制御部、64 チャネル割当部、70 記憶部。

Claims (6)

  1. 複数の無線チャネルのいずれかを移動局装置に割り当てる基地局装置であって、
    前記複数の無線チャネルそれぞれの干渉レベルを検出するキャリアセンス手段と、
    前記キャリアセンス手段により所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて、前記移動局装置に対する該無線チャネルの割り当て可否を判定するチャネル割当手段と、
    を含むことを特徴とする基地局装置。
  2. 請求項1に記載の基地局装置において、
    前記干渉波が可変チャネルに係る信号であるか否かを判別する可変チャネル判別手段をさらに含み、
    前記チャネル割当手段は、前記キャリアセンス手段により前記閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波が前記可変チャネルに係る信号である場合に、該無線チャネルを前記移動局装置に対して割り当て可能と判定する、
    ことを特徴とする基地局装置。
  3. 請求項2に記載の基地局装置において、
    前記可変チャネル判別手段は、前記干渉波に前記可変チャネルに係る信号であることを示す可変チャネル識別情報が含まれる場合に、該干渉波が前記可変チャネルに係る信号であると判別する、
    ことを特徴とする基地局装置。
  4. 請求項3に記載の基地局装置において、
    前記可変チャネル識別情報は、所定のトレーニングシンボルパターンを含み、
    前記可変チャネル判別手段は、前記干渉波と前記トレーニングシンボルパターンとの相関を算出し、該算出の結果に基づいて前記干渉波が前記可変チャネルに係る信号であるか否かを判別する、
    ことを特徴とする基地局装置。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の基地局装置において、
    前記チャネル割当手段は、前記干渉レベルが前記閾値未満である無線チャネルを前記移動局装置に割り当てることができない場合に、前記判定において割り当て可能と判定された無線チャネルのいずれかを前記移動局装置に割り当てる、
    ことを特徴とする基地局装置。
  6. 複数の無線チャネルそれぞれの干渉レベルを検出するステップと、
    所定の閾値以上の干渉レベルが検出された無線チャネルにおける干渉波の種別に応じて、移動局装置に対する該無線チャネルの割り当て可否を判定するステップと、
    前記判定において割り当て可能と判定された無線チャネルのいずれかを前記移動局装置に割り当てるステップと、
    を含むことを特徴とするチャネル割当方法。
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