JP2011155398A - 基地局及び基地局での基準タイミングの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局の通信品質を向上することが可能な技術を提供する。
【解決手段】ＦＦＴ処理部１６は、受信部１２で受信されたＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ処理を行う。干渉波レベル取得部１９４は、基地局１での基準タイミングについての複数の候補タイミングのそれぞれについて、基地局１で未使用の単位無線リソースでの干渉波の信号レベルを、ＦＦＴ処理部１６の出力信号に基づいて求める。基準タイミング調整部１９０は、干渉波レベル取得部１９４で求められた干渉波の信号レベルに基づいて、複数の候補タイミングから基準タイミングの新たなタイミングを決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の通信端末と通信を行う基地局での基準タイミングの調整技術に関する。

従来から無線通信技術に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、受信装置でのシンボル間干渉及びキャリア間干渉を低減する技術が開示されている。また非特許文献１には、次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）についての規格が記載されている。この規格はＸＧＰ（eXtended Global Platform）と呼ばれている。

特開２００４−２０８２５４号公報

"OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System(Next Generation PHS) ARIB STANDARD"、ARIB STD-T95 Version1.1、平成２０年６月６日、社団法人電波産業会

次世代ＰＨＳでは、直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用いたＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式によって、基地局は複数の通信端末と周波数領域で多元接続通信を行っている。基地局は、自装置内で規定された基準タイミングに基づいて各通信端末と通信を行うことから、基地局と通信端末との間で同期が取れておらず、通信端末が独自のタイミングで信号を送信すると、基地局では、通信端末からの信号に対して適切なＦＦＴ（Fast Fourier Transform）窓位置でＦＦＴ処理を行うことができないことがある。その結果、基地局は、通信端末からの受信信号に含まれるデータを正確に取得できないことがある。さらに、基地局ではＯＦＤＭＡ方式が採用されているため、基地局が複数の通信端末と通信する際には、当該複数の通信端末からの信号で１つのＯＦＤＭ信号が構成される。そのため、基地局において、複数の通信端末からの信号に対する受信タイミングが一致していない場合には、複数の通信端末からの受信信号の間の直交性が崩れてしまい、基地局では当該受信信号に含まれるデータを正確に取得できなくなる。

このような問題を解決するために、基地局と通信端末とが通信を開始する際には、両者の間でレンジング処理が行われる。このレンジング処理では、基地局は、通信端末から送信される既知信号に基づいて、通信端末からの信号の受信タイミングについての、自装置で規定されている基準タイミングからの遅延量を求める。そして、基地局は、求めた遅延量に基づいて通信端末の送信タイミングを制御する。これにより、基地局は、複数の通信端末からの信号をすべて基準タイミングで受信することができる。その結果、基地局では、各通信端末からの信号に対して適切なＦＦＴ窓位置でＦＦＴ処理を行うことができるとともに、複数の通信端末からの信号の間の直交性を確保することができる。よって、基地局は、各通信端末からの信号に含まれるデータを正確に取得することができる。

また次世代ＰＨＳでは、複数の基地局は互いに同期して通信端末と通信を行っている。そして、各基地局は、受信信号に対してＦＦＴ処理を行った結果に基づいて干渉波の信号レベルを求めて、その干渉波の信号レベルに基づいて、周辺基地局が使用していない無線リソースを特定している。各基地局が、周辺基地局が使用していない無線リソースを使用して通信端末との通信を行うことにより、複数の基地局間での信号干渉を抑制することができる。

上述のように、各基地局は、自装置での基準タイミングで通信端末からの信号を受信するように通信端末の送信タイミングを制御している。したがって、ある基地局に注目すると、その注目基地局が、それと同期している周辺基地局と通信している通信端末であって、当該周辺基地局よりも自装置に近い位置に存在する通信端末からの信号を干渉波として受信する場合には、注目基地局では、その基準タイミングよりも早いタイミングで当該通信端末からの信号を受信するようになる。基地局が、基準タイミングよりも早いタイミングで通信端末からの信号を受信する場合には、その受信信号に対するＦＦＴ窓位置がずれることから、注目基地局では、周辺基地局が使用している周波数帯域以外の周波数帯域においても干渉波が検出されることになる。つまり、ＦＦＴ窓位置のずれに起因したキャリア間干渉が生じることになる。その結果、注目基地局の通信品質が低下する。

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、基地局の通信品質を向上することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数の基地局が互いに同期して通信端末と通信を行う無線通信システムの一の基地局であって、前記複数の基地局のそれぞれは、時間−周波数平面上で特定される複数の単位無線リソースを複数の通信端末の間で共用して、基準タイミングに基づいて複数の通信端末と通信を行い、前記一の基地局は、互いに直交する複数の搬送波が合成されたマルチキャリア信号を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記マルチキャリア信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行うＦＦＴ処理部と、前記基準タイミングについての複数の候補タイミングのそれぞれについて、前記一の基地局で未使用の単位無線リソースでの干渉波の信号レベルを、前記ＦＦＴ処理部の出力信号に基づいて求める干渉波レベル取得部と、前記干渉波レベル取得部で求められた干渉波の信号レベルに基づいて、前記複数の候補タイミングから前記基準タイミングの新たなタイミングを決定する基準タイミング調整部とを備える。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記基準タイミング調整部は、前記複数の候補タイミングのうち、前記干渉波の信号レベルがしきい値以下となる単位無線リソースの数が最も大きくなるようなタイミングを、前記基準タイミングの新たなタイミングとする。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記基準タイミング調整部において前記基準タイミングが変更されると、前記基準タイミングの変更量に応じて前記一の基地局と通信中の通信端末での送信タイミングを調整するための制御信号を生成する送信タイミング制御部と、前記制御信号を前記通信中の通信端末に送信する送信部とがさらに設けられている。

また、本発明に係る基地局での基準タイミングの調整方法は、複数の基地局が互いに同期して通信端末と通信を行う無線通信システムの一の基地局での基準タイミングの調整方法であって、前記複数の基地局のそれぞれは、時間−周波数平面上で特定される複数の単位無線リソースを複数の通信端末の間で共用して、基準タイミングに基づいて複数の通信端末と通信を行い、（ａ）前記基準タイミングについての複数の候補タイミングの一の候補タイミングで通信動作する前記一の基地局において、当該一の基地局で受信される、互いに直交する複数の搬送波が合成されたマルチキャリア信号に対してＦＦＴ処理を行う工程と、（ｂ）前記一の候補タイミングで通信動作する前記一の基地局において、前記工程（ａ）でのＦＦＴ処理の結果に基づいて、当該一の基地局で未使用の単位無線リソースでの干渉波の信号レベルを求める工程とを備え、前記工程（ａ）及び（ｂ）は、前記複数の候補タイミングのそれぞれについて実行され、（ｃ）前記複数の候補タイミングにおいて前記工程（ｂ）で求められた干渉波の信号レベルに基づいて、前記複数の候補タイミングから前記基準タイミングの新たなタイミングを決定する工程をさらに備える。

本発明によれば、基地局の通信品質を向上することができる。

本発明の実施の形態に係る基地局を含む無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基地局の配置例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームの構成を示す図である。 ＯＦＤＭシンボルに対してＦＦＴ窓位置がずれている様子を示す図である。 干渉波に対するＦＦＴ窓位置のずれによって、当該干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域で信号劣化が生じている様子を示す図である。 干渉波に対するＦＦＴ窓位置のずれによって、当該干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域でも干渉波が検出されている様子を示す図である。 基準タイミングが調整されることにより、干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域での信号劣化が抑制されている様子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基地局での基準タイミングの調整動作を示すフローチャートである。 ＯＦＤＭシンボルと複数の候補タイミングでのＦＦＴ窓との位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基地局の変形例での基準タイミングの調整動作を示すフローチャートである。 基地局において干渉波が複数のスロットで受信される様子を示す図である。 通信端末に対するＰＲＵの割り当て例を示す図である。 通信端末に対するＰＲＵの割り当て例を示す図である。

図１は本発明の実施の形態に係る基地局１を含む無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、例えば次世代ＰＨＳであって、互いに同期して通信端末２と通信を行う複数の基地局１を備えている。各基地局１は、自装置で規定された基準タイミングに基づいて通信端末２との通信を行う。また、各基地局１は、光ファイバ等でネットワーク３に接続されている。各基地局１は、通信端末２から受信するデータをネットワーク３に送信し、ネットワーク３から受信するデータを通信端末２に送信する。

無線通信システム１００では、各基地局１が、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）で複数の通信端末２と無線通信を行う。このＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式では、４つのスロットで構成された受信期間と４つのスロットで構成された送信期間とが交互に現れるようになっている。また、無線通信システム１００では、多元接続方式としてＯＦＤＭＡ方式も採用されている。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数の搬送波が合成されたマルチキャリア信号であるＯＦＤＭ信号が使用される。各基地局１は、時間−周波数平面上で特定される複数の単位無線リソース（この単位無線リソースは「ＰＲＵ（Physical Resourse Unit）」と呼ばれている）を複数の通信端末２の間で共用して、時間領域及び周波数領域で複数の通信端末２と多元接続通信を行う。

図２は基地局１の配置例を示している。図２では、無線通信システム１００が備える複数の基地局１のうちの２つの基地局１Ａ，１Ｂが示されており、基地局１Ａのサービスエリアが「サービスエリア１０Ａ」、基地局１Ｂのサービスエリアが「サービスエリア１０Ｂ」としてそれぞれ示されている。図２の例では、基地局１Ａは２つの通信端末２（通信端末２Ａ，２Ｂ）と通信しており、基地局１Ｂは１つの通信端末２（通信端末２Ｃ）と通信している。

図２に示されるように、各基地局１は、そのサービスエリアが、隣接する基地局１のサービスエリアと部分的に重なるように配置される。図２の例では、基地局１Ａと通信中の通信端末２Ｂは、基地局１Ｂのサービスエリア１０Ｂにも存在していることから、破線矢印で示されるように、通信端末２Ｂが送信する信号は干渉波として基地局１Ｂで受信される。

図３は各基地局１の構成を示す図である。図３に示されるように、基地局１は、受信部１２及び送信部１３を有する無線通信部１１と、Ａ／Ｄ変換部１５と、ＦＦＴ処理部１６と、ＩＦＦＴ処理部１７と、Ｄ／Ａ変換部１８と、制御部１９と、ネットワーク接続部２０とを備えている。受信部１２及び送信部１３は送受信アンテナ１４を共有している。

受信部１２は、送受信アンテナ１４で受信されるＯＦＤＭ信号に対して増幅処理やダウンコンバートを行って、当該ＯＦＤＭ信号をベースバンド信号に変換して出力する。

Ａ／Ｄ変換部１５は、受信部１２から出力されるアナログ形式のベースバンド信号をデジタル形式のベースバンド信号に変換する。

ＦＦＴ処理部１６は、Ａ／Ｄ変換部１５から出力されるベースバンド信号に対してＦＦＴ処理を行って、当該ベースバンド信号に含まれる複数のサブキャリアを分離して出力する。具体的には、ＦＦＴ処理部１６からは、ベースバンド信号に含まれる複数のサブキャリアのそれぞれについて、当該サブキャリアを変調する複素シンボルが出力される。

制御部１９は、例えばＣＰＵ及びメモリなどで構成されており、基地局１全体の動作を統括的に管理する。制御部１９は、ＦＦＴ処理部１６から出力される複素シンボルに対してデスクランブル処理やビタビ復号処理等を行って、通信端末２から送信されたビットデータを再生する。制御部１９は、再生したデータうちネットワーク３に送信すべきデータをネットワーク接続部２０に入力する。

また、制御部１９は、ネットワーク接続部２０から入力されるデータ等に基づいて、通信端末２に向けての送信データを生成し、生成した送信データに対応する複数の複素シンボルを生成する。そして、制御部１９は、生成した複数の複素シンボルに対して畳み込み符号化処理やスクランブル処理等を行ってＩＦＦＴ処理部１７に入力する。

ＩＦＦＴ処理部１７は、入力された複数の複素シンボルに対してＩＦＦＴ（Inverse FFT）処理を行って、当該複数の複素シンボルで変調された複数のサブキャリアが合成されたベースバンド信号を出力する。

Ｄ／Ａ変換部１８は、ＩＦＦＴ処理部１７から出力されるデジタル形式のベースバンド信号をアナログ形式のベースバンド信号に変換する。

送信部１３は、Ｄ／Ａ変換部１８から出力されるベースバンド信号を、アップコンバート及び増幅処理を行った後、送受信アンテナ１４に入力する。これにより、送受信アンテナ１４からは、通信端末２に向かって搬送波帯域のＯＦＤＭ信号が無線送信される。

ネットワーク接続部２０は、制御部１９から入力されるデータをネットワーク３に送信し、ネットワーク３から入力されるデータを制御部１９に出力する。

本実施の形態に係る制御部１９は、上述の機能以外にも様々な機能を有している。図３に示されるように、制御部１９は、機能ブロックとして、基準タイミング調整部１９０、窓位置設定部１９１、遅延量取得部１９２、送信タイミング制御部１９３及び干渉波レベル取得部１９４を備えている。

基準タイミング調整部１９０は、基地局１での基準タイミングを調整する。窓位置設定部１９１は、ＦＦＴ処理部１６で実行されるＦＦＴ処理でのＦＦＴ窓位置を設定する。干渉波レベル取得部１９４は、受信部１２で受信される干渉波の信号レベルを求める。以後、干渉波の信号レベルを「干渉波レベル」と呼ぶことがある。

遅延量取得部１９２は、基地局１と同期が取れていない通信端末２からの既知信号に基づいて、当該通信端末２からの信号の受信タイミングについての基準タイミングからの遅延量を求める。送信タイミング制御部１９３は、遅延量取得部１９２で取得された遅延量に基づいて、通信端末２の送信タイミングを調整するための送信タイミング制御信号を生成する。この送信タイミング制御信号は、送信用のＯＦＤＭ信号に含められて送信部１３から通信端末２に向けて送信される。通信端末２は、基地局１から受信した送信タイミング制御信号に基づいて、自装置の送信タイミングを調整する。これにより、基地局１では、各通信端末２からの信号を基準タイミングで受信できるようになる。その結果、基地局１では、ＦＦＴ処理部１６において各通信端末２からの信号を適切なＦＦＴ窓位置でＦＦＴ処理を行うことができるとともに、複数の通信端末２からの信号の間の直交性を確保することができる。よって、基地局１では、各通信端末２からの信号に含まれるデータを正確に取得することができる。

次に基地局１が通信端末２との通信に使用するＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００の構成について説明する。図４はＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００の構成を示す図である。図４に示されるように、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００は、横軸及び縦軸に時間及び周波数をそれぞれ示す時間−周波数平面上で特定される。１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００は、基地局１が通信端末２からの信号を受信するための受信フレーム２００ｒと、基地局１から通信端末２へ信号を送信するための送信フレーム２００ｓとで構成されている。受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれは、時間方向に第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４、周波数方向に第１サブチャネルＳＣＨ１〜第ｉサブチャネルＳＣＨｉ（ｉ≧２）を含んでいる。本実施の形態では、例えばｉ＝９であって、図４に示されるように、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれは、周波数方向に第１サブチャネルＳＣＨ１〜第９サブチャネルＳＣＨ９を含んでいる。以後、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４を特に区別する必要がない場合には、それぞれを単に「スロットＳＬ」と呼ぶことがある。また、第１サブチャネルＳＣＬ１〜第９サブチャネルＳＣＨ９を特に区別する必要が無い場合には、それぞれを単に「サブチャネルＳＣＨ」と呼ぶことがある。また、ＴＤＤ／ＴＤＭＡフレーム２００を単に「フレーム」と呼ぶことがある。

ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００では、１つのスロットＳＬの時間幅は６２５μｓに設定されている。したがって、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれの時間長は２．５ｍｓとなり、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００の時間長は５ｍｓとなる。また、１つのサブチャネルＳＣＨの帯域幅は９００ｋＨｚであって、１つのサブチャネルＳＣＨは２４本のサブキャリアで構成されている。

１つのスロットＳＬと１つのサブチャネルＳＣＨとで、単位無線リソースであるＰＲＵ（Physical Resourse Unit）２１０が構成されている。基地局１と通信端末２との通信はこのＰＲＵ２１０単位で行われる。例えば、基地局１では、通信端末２に対する無線リソースの割り当てはＰＲＵ２１０単位で行われる。受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれには、時間方向に沿って４つのＰＲＵ２１０が並び、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００全体では、時間方向に沿って８つのＰＲＵ２１０が並んでいる。またＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００では、周波数方向には、サブチャネルの数と同数の９個のＰＲＵ２１０が並んでいる。

基地局１は、複数の通信端末２からの信号を受信する際には、受信フレーム２００ｒにおける３２個のＰＲＵ２１０を当該複数の通信端末２の間で共用し、複数の通信端末２に信号を送信する際には、送信フレーム２００ｓにおける３２個のＰＲＵ２１０を当該複数の通信端末２の間で共用する。基地局１の制御部１９は、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれについて、通信対象の複数の通信端末２のそれぞれに対して３２個のＰＲＵ２１０のうちの少なくとも１つのＰＲＵ２１０を、当該複数の通信端末２の間で重複しないように割り当てる。次世代ＰＨＳに準拠した本実施の形態に係る基地局１では、同一の通信端末２に対しては、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓにおいて同じ場所のＰＲＵ２１０が割り当てられる。例えば、受信フレーム２００ｒにおいて、第２スロットＳＬ２及び第６サブチャネルＳＣＨ６を含むＰＲＵ２１０と、第３スロットＳＬ３及び第６サブチャネルＳＣＨ６を含むＰＲＵ２１０とが、ある通信端末２に割り当てられる際には、当該通信端末２に対して、送信フレーム２００ｓにおいて、第２スロットＳＬ２及び第６サブチャネルＳＣＨ６を含むＰＲＵ２１０と、第３スロットＳＬ３及び第６サブチャネルＳＣＨ６を含むＰＲＵ２１０とが割り当てられる。

また、制御部１９は、通信端末２に対してＰＲＵ２１０を割り当てる際には、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓのそれぞれにおいて、自装置及び周辺基地局１で使用されていないＰＲＵ２１０（以後、「空きＰＲＵ２１０」と呼ぶ）を通信端末２に割り当てる。具体的には、制御部１９は、干渉波レベル取得部１９４において、ＦＦＴ処理部１６から出力される信号に基づいて、受信フレーム２００ｒにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを求める。制御部１９は、干渉波レベル取得部１９４で求められた干渉波レベルがしきい値以下であるＰＲＵ２１０を空きＰＲＵ２１０とする。そして、制御部１９は、空きＰＲＵ２１０のうちの少なくとも１つを受信用として通信端末２に割り当てる。上述のように、各基地局１においては、同一の通信端末２に対しては、受信フレーム２００ｒ及び送信フレーム２００ｓにおいて同じ場所のＰＲＵ２１０が割り当てられるため、送信フレーム２００ｓにおいては、受信フレーム２００ｒでの空きＰＲＵ２１０と同じ場所のＰＲＵ２１０が空きＰＲＵ２１０となる。よって、送信フレーム２００ｓについても、空きＰＲＵ２１０が通信端末２に割り当てられる。

このようにして通信対象の各通信端末２に対してＰＲＵ２１０が割り当てられると、無線通信部１１は、通信対象の各通信端末２と、割り当てられたＰＲＵ２１０を使用して通信を行う。

以上のような無線通信システム１００においては、基地局１が新たに設置されて当該基地局１の電源が投入されると、この新たに設置された基地局１の制御部１９は、自装置と通信可能な周辺基地局１からの制御信号に基づいて、当該周辺基地局１での基準タイミングを特定する。そして、制御部１９は、特定した周辺基地局１での基準タイミングを自装置での基準タイミングとして通信端末２との通信を行う。これにより、新たに設置された基地局１は周辺基地局１と同期して動作するようになる。

無線通信システム１００においては、上述の図２の例に示されるように、基地局１Ａと通信を行う通信端末２Ｂが、基地局１Ａよりも、その周辺の基地局１Ｂに近い場所に存在することがある。一方で、基地局１Ａは、通信端末２Ｂからの信号が基準タイミングで受信されるように通信端末２Ｂの送信タイミングを調整している。互いに同期している基地局１Ａ，１Ｂにおいて、それらの基準タイミングが一致しているため、基地局１Ａでは、通信端末２Ｂからの信号は基準タイミングで受信されるものの、通信端末２Ｂに対して基地局１Ａよりも近い場所に存在する基地局１Ｂにおいては、通信端末２Ｂからの信号は基準タイミングよりも早いタイミングで受信されることになる。したがって、基地局１Ｂでは、通信端末２Ｂからの受信信号に対してＦＦＴ処理を行う際には、基準タイミングに基づいて設定されるＦＦＴ窓位置が当該受信信号に対してずれることになる。

図５は、基地局１Ｂにおいて干渉波として受信される通信端末２ＢからのＯＦＤＭ信号と、基地局１ＢにおいてそのＯＦＤＭ信号に設定されるＦＦＴ窓位置との関係を示す図である。図５に示されるように、１シンボル分のＯＦＤＭ信号であるＯＦＤＭシンボル３００は、本来の１シンボル分の信号である有効シンボル３０１と、その先頭に付加されたガードインターバル３０２とで構成されている。ガードインターバル３０２は、有効シンボル３０１の後半部分をコピーしたものである。

ＦＦＴ窓が、処理対象のＯＦＤＭシンボル３００内に収まるように設定される場合には、その対象のＯＦＤＭシンボル３００を正確に復調することができる。

一方で、図５に示されるように、ＦＦＴ窓が、処理対象のＯＦＤＭシンボル３００と、その後に続くＯＦＤＭシンボル３００とにまたがるように設定される場合には、その処理対象のＯＦＤＭシンボル３００を正確に復調することができない。したがって、基地局１Ｂにおいて、通信端末２Ｂからの受信信号が基準タイミングよりも早く受信されて、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル３００に対してＦＦＴ窓が図５のようにずれて設定された場合には、当該受信信号の周波数帯域以外の周波数帯域においても干渉波が検出される。その結果、当該受信信号の周波数帯域以外の周波数帯域での受信信号が劣化する。

例えば、基地局１Ａと通信端末２Ｂとが、第１スロットＳＬ１及び第２サブチャネルＳＣＨ２を含むＰＲＵ２１０を用いて通信している際には、基地局１Ｂでは、第１スロットＳＬ１及び第２サブチャネルＳＣＨ２を有するＰＲＵ２１０だけではなく、当該ＰＲＵ２１０に周波数方向で隣接する２つのＰＲＵ２１０、つまり、第１スロットＳＬ１及び第１サブチャネルＳＣＨ１を含むＰＲＵ２１０及び第１スロットＳＬ１及び第３サブチャネルＳＣＨ３を含むＰＲＵ２１０においても干渉波が検出される。よって、図６に示されるように、当該２つのＰＲＵ２１０で受信される信号が劣化する。図７は基地局１Ｂにおいて通信端末２Ｂからの信号をＦＦＴ処理した結果を示す図である。図７の波線丸印で囲まれた部分に示されるように、通信端末２Ｂからの受信信号の周波数帯域ＢＷ１に隣接する周波数帯域ＢＷ２，ＢＷ３においては、信号電力が大きくなっている。これは、当該隣接する周波数帯域ＢＷ２，ＢＷ３において干渉波が検出されたためである。

以上のように、基地局１Ｂにおいては、通信端末２Ｂからの干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域においても干渉波が検出されることから、通信端末２Ｂからの干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域を使用して、通信対象の通信端末２からの信号を受信すると、その受信信号が劣化する。

そこで、本実施の形態に係る基地局１では、周辺基地局１と通信を行っている通信端末２からの干渉波に対して適切なＦＦＴ窓位置を設定できるように基準タイミングを調整する。これにより、通信端末２からの干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域で干渉波が検出されることを抑制できる。例えば、図２の例において、基地局１Ａと通信端末２Ｂとが、第１スロットＳＬ１及び第２サブチャネルＳＣＨ２を含むＰＲＵ２１０を用いて通信している際には、基地局１Ｂでは、図８に示されるように、第１スロットＳＬ１及び第２サブチャネルＳＣＨ２を有するＰＲＵ２１０だけで干渉波が検出されるようになる。以下に、基地局１での基準タイミングの調整方法について詳細に説明する。

図９は基地局１での基準タイミングの調整動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、基準タイミングの新たなタイミングは複数の候補タイミングから決定される。この複数の候補タイミングは、例えば、基準タイミングの現在のタイミングと、当該現在のタイミングよりも数μｓ程度前方の第１前方タイミングと、当該第１前方タイミングよりも数μｓ程度前方の第２前方タイミングとで構成されている。したがって、図１０に示されるように、基地局１が基準タイミングとして第２前方タイミングで動作する際のＦＦＴ窓４００は、基地局１が基準タイミングとして第１前方タイミングで動作する際のＦＦＴ窓４０１よりも数μｓ程度前方に位置する。そして、基地局１が基準タイミングとして第１前方タイミングで動作する際のＦＦＴ窓４０１は、基地局１が現在の基準タイミングで動作する際のＦＦＴ窓４０２よりも数μｓ程度前方に位置する。なお次世代ＰＨＳでは、ＯＦＤＭシンボル長、つまりシンボル期間は、３０μｓあるいは３３．３３μｓに設定される。

図９に示されるように、ステップｓ１において、基準タイミング調整部１９０は、現在の基準タイミングを維持して、基地局１を現在の基準タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ２において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを、ＦＦＴ処理部１６からの出力信号に基づいて求める。

次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００になると、ステップｓ３において、基準タイミング調整部１９０は、基準タイミングを第１前方タイミングに変更して、基地局１を第１前方タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ４において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを、ＦＦＴ処理部１６からの出力信号に基づいて求める。

次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００になると、ステップｓ５において、基準タイミング調整部１９０は、基準タイミングを第２前方タイミングに変更して、基地局１を第２前方タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ６において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを、ＦＦＴ処理部１６からの出力信号に基づいて求める。

次のＴＤＤ／ＴＤＭＡフレーム２００になると、ステップｓ７において、基準タイミング調整部１９０は、複数の候補タイミング、つまり現在の基準タイミング、第１前方タイミング及び第２前方タイミングのうち、干渉波レベル取得部１９４で求められた干渉波レベルがしきい値以下のＰＲＵ２１０（空きＰＲＵ２１０）の数が最も多い候補タイミングを特定する。つまり、基準タイミング調整部１９０は、複数の候補タイミングのうち、基地局１において最も干渉波の影響を受けない候補タイミングを特定する。そして、ステップｓ８において、基準タイミング調整部１９０は、特定した候補タイミングを基準タイミングの新たなタイミングとする。

制御部１９は、以上のステップｓ１〜ｓ８までの一連の処理を、定期的に、例えば数十フレームごとに行う。

制御部１９は、基地局１が通信端末２と通信している状態において、基準タイミング調整部１９０において基準タイミングが変更されると、基準タイミングの変更量に応じて、基地局１が通信中の通信端末２の送信タイミングを制御する。具体的には、送信タイミング制御部１９３が、基準タイミングの変更量に応じて基地局１と通信中の通信端末２での送信タイミングを調整するための送信タイミング制御信号を生成する。この送信タイミング制御信号は、送信用のＯＦＤＭ信号に含められて送信部１３から基地局１と通信中の通信端末２に送信される。基地局１と通信中の通信端末２は、受信した送信タイミング制御信号に基づいて送信タイミングを調整する。これにより、基地局１では、基準タイミングを変更した後であっても、通信中の通信端末２からのＯＦＤＭ信号を基準タイミングで受信することができる。よって、基地局１では、基準タイミングを変更した後も、通信中の通信端末２からのデータを正確に取得することができる。

以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、基準タイミングについての複数の候補タイミングのそれぞれについて、当該候補タイミングで基地局１が通信動作した際の、当該基地局１で未使用のＰＲＵ２１０での干渉波の信号レベルを、ＦＦＴ処理部１６の出力信号に基づいて求めている。そして、基地局１では、求めた干渉波の信号レベルに基づいて、複数の候補タイミングから基準タイミングの新たなタイミングを決定している。したがって、基地局１では、周辺基地局１と通信を行う通信端末２からの干渉波に対して適切なＦＦＴ窓位置を設定することができる。図１０の例においては、第２前方タイミングにおけるＦＦＴ窓４００が、１つのＯＦＤＭシンボル３００内に収まっているため、ＦＦＴ窓４００が、通信端末２からの干渉波に対しては適切な位置となっている。よって、基地局１において、周辺基地局１と通信する通信端末２からの干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域で干渉波が検出されることを抑制できるため、当該周波数帯域での受信信号が劣化することを防止できる。その結果、基地局１の通信品質を向上することができる。

なお、上記の例では、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において１つの候補タイミングでの干渉波レベルを求めていたが、各ＰＲＵ２１０では時間軸方向において１９個のシンボル期間が並んでいることから、この１９個のシンボル期間を３つ以上のグループに分けることによって、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において、３つの候補タイミングのそれぞれでの干渉波レベルを求めてもよい。例えば、基地局１は、受信フレーム２００ｒにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０について、１９個のシンボル期間のうち、最初の５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して現在の基準タイミングでの干渉波レベルを求める。その後の５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して、第１前方タイミングでの干渉波レベルを求める。さらにその後の５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して第２前方タイミングでの干渉波レベルを求める。

また、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において、複数の候補タイミングでの干渉レベルを並列的に求めても良い。例えば、ＦＦＴ処理部１６及び干渉波レベル取得部１９４を３組設けて、この３つのＦＦＴ処理部１６に対して互いに異なった候補タイミングに基づくＦＦＴ窓位置を設定する。そして、３組のＦＦＴ処理部１６及び干渉波レベル取得部１９４を用いて、複数の候補タイミングでの干渉波レベルを１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において並列的に求める。これにより、基地局１は、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００から、新たな基準タイミングに基づいて動作することができる。

＜変形例＞
上記の例では、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれにおいて個別に基準タイミングを調整することはできないが、それができるようにしても良い。図１１はこの場合の基地局１での基準タイミングの調整動作を示すフローチャートである。

図１１に示されるように、ステップｓ１１において、基準タイミング調整部１９０は、現在の基準タイミングを維持して、基地局１を現在の基準タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ１２において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒの第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれについて、当該スロットＳＬにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを求める。

次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００になると、ステップｓ１３において、基準タイミング調整部１９０は、基準タイミングを第１前方タイミングに変更して、基地局１を第１前方タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ１４において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒの第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれについて、当該スロットＳＬにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを求める。

次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００になると、ステップｓ１５において、基準タイミング調整部１９０は、基準タイミングを第２前方タイミングに変更して、基地局１を第２前方タイミングで通信動作させる。そしてステップｓ１６において、干渉波レベル取得部１９４は、受信フレーム２００ｒの第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれについて、当該スロットＳＬにおいて自装置が使用していない各ＰＲＵ２１０での干渉波レベルを求める。

次のＴＤＤ／ＴＤＭＡフレーム２００になると、ステップｓ１７において、基準タイミング調整部１９０は、ステップｓ１２，ｓ１４，ｓ１６で求めた干渉波レベルを用いて、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれについて、複数の候補タイミングのうち空きＰＲＵ２１０の数が最も多い候補タイミングを特定する。そして、ステップｓ１８において、基準タイミング調整部１９０は、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれについて、特定した候補タイミングを、当該スロットＳＬでの基準タイミングの新たなタイミングとする。

制御部１９は、以上のステップｓ１１〜ｓ１８までの一連の処理を、定期的に、例えば数十フレームごとに行う。

なお本変形例では、基地局１はスロットＳＬ単位で基準タイミングを調整することから、当該基地局１と通信を行う通信端末２は、当該基地局１によってスロットＳＬ単位で送信タイミングが調整されることになる。

このように、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれにおいて個別に基準タイミングを調整できるようにすることによって、基地局１が複数のスロットＳＬで受信する干渉波のそれぞれに対して個別に適切なＦＦＴ窓位置を設定することができる。例えば、図１２に示されるように、基地局１が、第１スロットＳＬ１及び第３スロットＳＬ３において、周辺基地局１と通信する１つの通信端末２あるいは複数の通信端末２からの干渉波を受信する場合には、第１スロットＳＬ１で受信する干渉波と、第３スロットＳＬ１で受信する干渉波とに対して、個別に適切なＦＦＴ窓位置を設定することができる。

これに対して、上述の実施の形態のように、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４において共通の基準タイミングが使用される場合には、図１２のように第１スロットＳＬ１及び第３スロットＳＬ３で受信される干渉波に対して、共通の基準タイミングに基づいてＦＦＴ窓位置が設定される。第１スロットＳＬ１及び第３スロットＳＬ３で受信される干渉波が同一の通信端末２から送信される場合には、基地局１では、それらの干渉波の受信タイミングと基準タイミングとの関係はほぼ同一となる。したがって、基地局１においては、それらの干渉波に対して、共通の基準タイミングに基づいてＦＦＴ窓位置が設定されたとしても、特に問題が生じることはない。

しかしながら、第１スロットＳＬ１及び第３スロットＳＬ３で受信される干渉波が異なる通信端末２から送信される場合には、基地局１では、それらの干渉波の受信タイミングと基準タイミングとの関係が異なることが通常である。したがって、それらの干渉波に対して、共通の基準タイミングに基づいてＦＦＴ窓位置が設定されると、各干渉波に対してある程度は適切な位置にＦＦＴ窓を設定できるものの、それらの干渉波の両方に対して最も良い位置にＦＦＴ窓を設定することは困難である。

上記の変形例では、複数のスロットＳＬで受信される干渉波に対して個別にＦＦＴ窓位置を設定することができるため、各干渉波に対してより適切な位置にＦＦＴ窓を設定することはできる。よって、基地局１において、周辺基地局１と通信する通信端末２からの干渉波の周波数帯域以外の周波数帯域で干渉波が検出されることをさらに抑制でき、基地局１の通信品質をさらに向上することができる。

なお、上記の例では、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において１つの候補タイミングでの干渉波レベルを求めていたが、各スロットＳＬは１９個のシンボル期間を含んでいることから、この１９個のシンボル期間を３つ以上のグループに分けることによって、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において３つの候補タイミングのそれぞれでの干渉波レベルを求めてもよい。例えば、基地局１は、受信フレーム２００ｒの各スロットＳＬについて、当該スロットＳＬに含まれる１９個のシンボル期間のうち、５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して現在の基準タイミングでの干渉波レベルを求める。その後の５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して、第１前方タイミングでの干渉波レベルを求める。さらにその後の５個のシンボル期間でのＯＦＤＭシンボル３００を使用して、第２前方タイミングでの干渉波レベルを求める。

また、１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００において、複数の候補タイミングでの干渉レベルを並列的に求めても良い。例えば、上述のように、ＦＦＴ処理部１６及び干渉波レベル取得部１９４を３組設けて、この３つのＦＦＴ処理部１６に対して互いに異なった候補タイミングに基づくＦＦＴ窓位置を設定する。そして、３組のＦＦＴ処理部１６及び干渉波レベル取得部１９４を用いて、複数の候補タイミングでの干渉波レベルを１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００においてスロットＳＬごとに並列的に求める。これにより、基地局１は、次のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム２００から、新たな基準タイミングに基づいて動作することができる。

また、基地局１は、自装置での動作状態に応じて、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４で共通の基準タイミングを使用するか、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のそれぞれにおいて個別の基準タイミングを使用するかを自動的に選択しても良い。つまり、基地局１が、図９の調整動作を行うか、図１１の調整動作を行うかを選択できるようにしても良い。

例えば、基地局１は、自装置での通信端末２に対する無線リソースの割り当て状況に応じて、図９の調整動作を行うか、図１１の調整動作を行うかを選択する。具体的には、基地局１が、１つの通信端末２Ｃと通信を行う場合に（図２参照）、当該１つの通信端末２Ｃに対して、受信フレーム２００ｒの複数のスロットＳＬに属する複数のＰＲＵ２１０を割り当てる際には、図９の調整動作を行う。図１３は、通信端末２Ｃに対して、複数のスロットＳＬに属する複数のＰＲＵ２１０が割り当てられている様子の一例を示す図である。図１３の例では、通信端末２Ｃに対して、第１スロットＳＬ１及び第３スロットＳＬ３に属する複数のＰＲＵ２１０が割り当てられている。

また、基地局１が、複数の通信端末２と通信を行う場合に、当該複数の通信端末２に対して、互いに異なるスロットＳＬに属するＰＲＵ２１０を割り当てる際には、図１１の調整動作を行う。図１４は、基地局１が通信端末２Ｃ〜２Ｅと通信する場合に、当該通信端末２Ｃ〜２Ｅに対して互いに異なるスロットＳＬに属するＰＲＵ２１０が割り当てられている様子の一例を示す図である。図１４の例では、通信端末２Ｃに対しては第１スロットＳＬ１に属するＰＲＵ２１０が割り当てられ、通信端末２Ｄに対しては第２スロットＳＬ２に属するＰＲＵ２１０が割り当てられ、通信端末２Ｅに対しては第４スロットＳＬ４に属するＰＲＵ２１０が割り当てられている。

また、上記の実施の形態及び変形例では、複数の候補タイミングのうち、干渉波レベルがしきい値以下のＰＲＵ２１０の数が最も多い候補タイミングを、基準タイミングの新たなタイミングとしていたが、複数の候補タイミングのうち、基地局１での未使用の複数のＰＲＵ２１０での干渉波レベルの総和が最も小さい候補タイミングを、基準タイミングの新たなタイミングとしても良い。また、複数の候補タイミングのうち、基地局１での未使用の複数のＰＲＵ２１０での干渉波レベルの平均値が最も小さい候補タイミングを、基準タイミングの新たなタイミングとしても良い。

また、上記の実施の形態及びその変形例では、本発明を次世代ＰＨＳで使用する場合について説明したが、本願発明は、ＯＦＤＭＡ方式が採用された通信システムであれば、他の通信システムにも当然に適用できる。例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）やＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）にも本発明を適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 基地局
２，２Ａ〜２Ｃ 通信端末
１２ 受信部
１３ 送信部
１６ ＦＦＴ処理部
１９０ 基準タイミング調整部
１９３ 送信タイミング制御部
１９４ 干渉波レベル取得部

Claims (4)

1. 複数の基地局が互いに同期して通信端末と通信を行う無線通信システムの一の基地局であって、
   前記複数の基地局のそれぞれは、時間−周波数平面上で特定される複数の単位無線リソースを複数の通信端末の間で共用して、基準タイミングに基づいて複数の通信端末と通信を行い、
   前記一の基地局は、
   互いに直交する複数の搬送波が合成されたマルチキャリア信号を受信する受信部と、
   前記受信部で受信された前記マルチキャリア信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行うＦＦＴ処理部と、
   前記基準タイミングについての複数の候補タイミングのそれぞれについて、前記一の基地局で未使用の単位無線リソースでの干渉波の信号レベルを、前記ＦＦＴ処理部の出力信号に基づいて求める干渉波レベル取得部と、
   前記干渉波レベル取得部で求められた干渉波の信号レベルに基づいて、前記複数の候補タイミングから前記基準タイミングの新たなタイミングを決定する基準タイミング調整部と
   を備える、基地局。
2. 請求項１に記載の基地局であって、
   前記基準タイミング調整部は、前記複数の候補タイミングのうち、前記干渉波の信号レベルがしきい値以下となる単位無線リソースの数が最も大きくなるようなタイミングを、前記基準タイミングの新たなタイミングとする、基地局。
3. 請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の基地局であって、
   前記基準タイミング調整部において前記基準タイミングが変更されると、前記基準タイミングの変更量に応じて前記一の基地局と通信中の通信端末での送信タイミングを調整するための制御信号を生成する送信タイミング制御部と、
   前記制御信号を前記通信中の通信端末に送信する送信部と
   をさらに備える、基地局。
4. 複数の基地局が互いに同期して通信端末と通信を行う無線通信システムの一の基地局での基準タイミングの調整方法であって、
   前記複数の基地局のそれぞれは、時間−周波数平面上で特定される複数の単位無線リソースを複数の通信端末の間で共用して、基準タイミングに基づいて複数の通信端末と通信を行い、
   （ａ）前記基準タイミングについての複数の候補タイミングの一の候補タイミングで通信動作する前記一の基地局において、当該一の基地局で受信される、互いに直交する複数の搬送波が合成されたマルチキャリア信号に対してＦＦＴ処理を行う工程と、
   （ｂ）前記一の候補タイミングで通信動作する前記一の基地局において、前記工程（ａ）でのＦＦＴ処理の結果に基づいて、当該一の基地局で未使用の単位無線リソースでの干渉波の信号レベルを求める工程と
   を備え、
   前記工程（ａ）及び（ｂ）は、前記複数の候補タイミングのそれぞれについて実行され、
   （ｃ）前記複数の候補タイミングにおいて前記工程（ｂ）で求められた干渉波の信号レベルに基づいて、前記複数の候補タイミングから前記基準タイミングの新たなタイミングを決定する工程
   をさらに備える、基地局での基準タイミングの調整方法。

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