JP2011182063A - 無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局間協調通信に最適な周波数を決定する。
【解決手段】移動端末１は各基地局からの周波数帯域ごとの受信信号の品質をモニタして、各基地局に関する周波数品質情報を制御装置１１に送信する。制御装置は、移動端末１が接続している協調元基地局Ａと協調先基地局Ｂから周波数空き情報を取得し、各基地局の周波数品質情報と周波数空き情報に基づいて、基地局間協調通信に最適な周波数を決定するともに、基地局Ａ及び基地局Ｂから移動端末１に電波を送信するタイミングも決定する。協調元基地局と協調先基地局は、決定された同一の周波数及び同一の送信タイミングで、移動端末１に同一の信号を送信する。協調元基地局に制御装置１１の機能を持たせ、隣接する基地局間で基地局間協調通信に最適な周波数を決定することもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の基地局から同一の移動端末に対して信号を送信する基地局間協調通信を行う無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法に関する。

無線通信システムにおいて、複数の基地局から同一の移動端末に対して信号を送信する基地局間協調通信が知られている。
図１２を参照して、基地局間協調通信について説明する。
この図に示す無線通信システムは、基地局と移動端末が時間と周波数で定められるチャネル（通信リソース）を用いて無線通信を行うシステム、例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式の無線通信システムであるものとする。
移動端末１が例えば基地局Ａ（２）のセルと基地局Ｂ（３）のセルの境界付近に位置しているとき、基地局Ａ（２）と基地局Ｂ（３）は移動端末１に対して基地局間協調通信を行う。このとき、ゲートウエイ装置４は移動端末１に送信するデータを基地局Ａと基地局Ｂの両方に転送し、基地局Ａと基地局Ｂは同じ周波数及び同じタイミングで前記データを含む電波を移動端末１に送信する。移動端末１は、基地局Ａ及び基地局Ｂの２つの基地局から同時に電波を受信することができるため、その通信品質が向上する。

基地局間協調通信を行うためには、そのときの状況にあった最適な電波を基地局Ａと基地局Ｂの両方から移動端末に送信しなければならない。しかしながら、基地局Ａと基地局Ｂは地理的に離れた場所に存在しているため、基本的には移動端末１に対して送信する周波数やタイミングの情報を共有することができない。そのために、種々の情報を集めて基地局Ａと基地局Ｂの間でどのような電波を出せば良いかをネゴシエーションすることが必要となる。

図１３は、前記基地局Ａ、Ｂと移動端末１の間の無線通信において使用される通信リソースについて示す図である。例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式を採用する場合には、図示するように、周波数（周波数帯域）と時間（タイムスロット）で定められる通信リソースを用いる。
図１３に示す例では、周波数領域は、５MHz〜10MHz、10MHZ〜15MHZ、15MHz〜20MHz、20MHz〜25MHzの４つの周波数帯域に分かれており、時間領域は１msごとに分割されている。そして、５MHz〜15MHzの帯域の１ms〜２msの時間がユーザ１に、20MHz〜25MHzの帯域の１ms〜２msの時間がユーザ２に割り当てられている。また、15MHz〜25MHzの帯域の２ms〜４msの時間がユーザ３に割り当てられており、５MHz〜10MHzの帯域の３ms〜４msの時間がユーザ４に割り当てられている。

このような無線通信システムにおいて基地局間協調通信を行うときは、複数の基地局から同一の移動端末に対して送信タイミングと周波数帯域を揃えて電波を送信することが重要である。そのために、どの周波数帯域を使用するか、どの送信タイミングで送信するのかをあらかじめ基地局間協調通信を行う基地局間でネゴシエーションしておくことが非常に重要な課題となる。

特許文献１（特開２００９−１７１３８２号公報）には、複数の基地局から同じ送信タイミングで電波を送信する方法が提案されている。
この提案されている方法について、図１４を参照して説明する。
移動端末１に対して、基地局Ａ（２）と基地局Ｂ（３）が基地局間協調通信を行うものとする。
コアネットワークから移動端末１宛のパケット２０がゲートウエイ装置４に送られてくる。パケット２０はヘッダ部２１とデータ部２２から構成されている。ゲートウエイ装置４は、ゲートウエイ装置４と基地局Ａ及び基地局Ｂ間の伝搬遅延時間を考慮してそのパケット２０を基地局Ａ及び基地局Ｂから移動端末１に対して送信する時刻を決定し、移動端末１宛のパケット２０にそのパケットの送信時刻を示す時刻情報であるタイムスタンプ２３を付加してパケット２５を生成する。そして、生成したパケット２５を複製して、基地局Ａと基地局Ｂに転送する

基地局Ａ及び基地局Ｂは、ゲートウエイ装置４からのパケット２５を受信すると、該パケット２５に含まれているタイムスタンプ２３を取り除いてパケット２０に戻すとともに、該タイムスタンプ２３で指定された時刻にパケット２０を含む電波を移動端末１に対して送信する。
この提案されている方法によれば、基地局Ａ及び基地局Ｂは移動端末１に対して全く同じタイミングで電波を送信することが可能となる。

図１５は、現在使用されているＷＣＤＭＡ方式におけるソフトハンドオーバーについて説明するための図である。
例えば、基地局Ａのセル内に位置していた移動端末１が基地局Ｂのセル内に移動したときは、移動端末１が接続する基地局を基地局Ａから基地局Ｂに切り替えなければならない。このときにソフトハンドオーバーが行われる。
ＷＣＤＭＡ方式の無線通信システムにおいては、ゲートウエイ装置４と複数の基地局Ａ（２）、基地局Ｂ（３）、基地局Ｃ、基地局Ｄとの間に、各基地局で使用されるコードや送信タイミングなどを制御するＲＮＣ（Radio Network Control：制御ノード）７が設けられている。

移動端末１が基地局Ａのセルから基地局Ｂのセルに移動するとき、ＲＮＣ７は基地局Ａと基地局Ｂを制御し、移動端末１に対して同一のデータを送信するように制御する。移動端末１は基地局Ａと基地局Ｂの両方から電波を受信し、その後、基地局Ａからの送信を停止し、移動先の基地局Ｂからの電波のみを受信する。このようにして、基地局Ａから基地局Ｂへの切り替えが行われる。
このように、ソフトハンドオーバー時においても、離れた複数の基地局からの同一の移動端末に対して同時に電波を送信することが行われている。

特開２００９−１７１３８２号公報

上述のように、複数の基地局が同じ周波数及びタイミングで同一の移動局に対する電波を送信する基地局間協調通信を行うことにより通信品質を向上させることができるが、地理的に離れた複数の基地局間で、協調に最適な周波数をどのように選択するかが重要な問題となる。
前記図１４に示した従来例によれば、複数の基地局から全く同じタイミングで同一の移動端末に電波を送信することができる。しかしながら、送信に用いる周波数をどのようにして決定するかについては示されていない。
また、前記図１５に示したＷＣＤＭＡ方式のソフトハンドオーバーにおいても、送信タイミングの制御は行われているが、送信周波数の制御は行われていない。さらに、実際の制御は、ＲＮＣ（制御ノード）７が、すべての基地局のタイミングやリソース（コード）を集中制御しており、制御ノードの情報処理量が大きいという問題があった。

そこで本発明は、ＯＦＤＭＡ方式のように、周波数と時間で定められる通信リソースを用いる無線通信システムにおいて、地理的に離れた場所に位置する複数の基地局間で協調通信を行うときに最適な送信周波数を決定し、協調元基地局と協調先基地局に通知することができる無線通信システムを提供することを目的としている。
また、最適な送信周波数を決定し、協調元基地局と協調先基地局に通知する処理を中央処理装置を設けることなく実行することができる無線通信システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、複数の基地局と移動端末の間で、周波数と時間により定められる通信リソースを用いて通信を行う無線通信システムであって、基地局間協調通信制御手段を有し、前記基地局間協調通信制御手段は、前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を前記移動端末から取得する第１の手段と、前記移動端末が現在接続されている協調元基地局及び該協調元基地局とともに基地局間協調通信を行う協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得する第２の手段と、前記第１の手段により取得した周波数品質情報及び前記第２の手段により取得した周波数空き情報に基づいて、基地局間協調通信に最適な周波数を決定する第３の手段と、前記協調元基地局及び前記協調先基地局に対し、前記第３の手段により決定された周波数を用いて前記移動端末に信号を送信させる第４の手段とを有するものである。
また、前記基地局間協調通信制御手段は前記基地局に備えられており、前記第１の手段は、自局に接続されている移動端末から前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を取得し、前記第２の手段は、自局に隣接する協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得するものである。

さらに、前記第３の手段は、前記協調元基地局及び協調先基地局に関する周波数品質情報と周波数空き情報から、周波数帯域ごとに使用中であるか否か、空きの場合には通信品質が良好であるか否かを示す協調元基地局及び協調先基地局の周波数情報を作成し、前記協調元基地局の周波数情報と前記協調先基地局の周波数情報から、双方の基地局とも使用中でない周波数帯域の中で、通信品質が双方の基地局とも良好なものを選択することで、前記基地局間協調通信に最適な周波数を決定するものである。
さらにまた、前記移動端末は、前記周波数品質情報として受信品質が良好な周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供し、前記基地局は、前記周波数空き情報として使用中でない周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供するものである。

さらにまた、本発明の基地局間協調通信制御方法は、複数の基地局と移動端末の間で、周波数と時間により定められる通信リソースを用いて通信を行う無線通信システムにおいて基地局間協調通信を制御する方法であって、前記無線通信システムには基地局間協調通信を制御する制御手段が設けられており、前記移動端末が前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を前記制御手段に送信する第１のステップと、前記制御手段が、前記移動端末が現在接続されている協調元基地局及び該協調元基地局とともに基地局間協調通信を行う協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得する第２のステップと、前記制御手段が、前記第１のステップで取得した周波数品質情報及び前記第２のステップで取得した周波数空き情報に基づいて、基地局間協調通信に最適な周波数を決定する第３のステップと、前記制御手段が、前記協調元基地局及び前記協調先基地局に対し、第３のステップで決定した周波数を用いて前記移動端末に信号を送信させる第４のステップとを含むものである。
さらにまた、前記制御手段は前記基地局に備えられており、前記第１のステップは、自局に接続されている移動端末から前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を取得するものであり、前記第２のステップは、自局に隣接する協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得するものである。

さらにまた、前記第３のステップは、前記協調元基地局及び協調先基地局に関する周波数品質情報と周波数空き情報から、周波数帯域ごとに使用中であるか否か、空きの場合には通信品質が良好であるか否かを示す協調元基地局及び協調先基地局の周波数情報を作成し、前記協調元基地局の周波数情報と前記協調先基地局の周波数情報から、双方の基地局とも使用中でない周波数帯域の中で、通信品質が双方の基地局とも良好なものを選択することで、前記基地局間協調通信に最適な周波数を決定するものである。
さらにまた、前記移動端末は、前記周波数品質情報として受信品質が良好な周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供し、前記基地局は、前記周波数空き情報として使用中でない周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供するものである。

このような本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法によれば、地理的に離れた２基地局間で最適な周波数を用いた基地局間協調通信が可能となる。
また、隣接する基地局間で最適な周波数を決定することができる本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法によれば、集中制御を行う制御装置を設ける必要がないので、システム構成をシンプルなものとすることができる。

本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法の第１の実施の形態における動作に説明するための図である。 図１に引き続いて実行される処理について説明するための図である。 基地局間協調通信に最適な周波数の決定方法の一例を説明するための図である 基地局間協調通信に最適な周波数の決定方法の他の例を説明するための図である。 図２に引き続いて実行される処理について説明するための図である。 本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法の第２の実施の形態の動作について説明するための図である。 図６に引き続いて実行される処理について説明するための図である。 基地局間協調通信に最適な周波数の決定方法の一例を説明するための図である。 基地局間協調通信に最適な周波数の決定方法の他の例を説明するための図である。 図７に引き続いて実行される処理について説明するための図である。 第２の実施の形態における基地局の構成例を示す図である。 基地局間協調通信について説明するための図である。 基地局と移動端末の間の無線通信で使用されるリソースについて説明するための図である。 提案されている複数の基地局で同じタイミングで電波を出す方法について説明するための図である。 ＷＣＤＭＡ方式におけるソフトハンドオーバーについて説明するための図である。

本発明の無線通信システムは、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式のように、基地局と移動端末が時間と周波数で定められるチャネル（通信リソース）を用いて無線通信を行うシステムであるものとする。
本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法の第１の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図示するように、コアネットワークに接続されたゲートウエイ装置４と各基地局（基地局Ａ（２）、基地局Ｂ（３）、基地局Ｃ（５）、基地局Ｄ（６）・・・）は有線リンクで接続されている。各基地局は時刻同期しているものとする。そして、ゲートウエイ装置４及び各基地局に有線リンクで接続された制御装置１１が設けられている。この実施の形態においては、この制御装置１１により基地局間協調通信が制御される。
ここで、移動端末１は基地局Ａ（２）に接続されているものとする。このとき、移動端末１宛のパケット２０がコアネットワークからゲートウエイ装置４を介して基地局Ａに転送され、基地局Ａから該パケット２０を含む電波が移動端末１に送信されている。

このような状態において、移動端末１が基地局Ａのセルと基地局Ｂのセルの境界付近に移動してきたとする。移動端末がセル端領域にあるときに基地局間協調通信が効果的である。移動端末１は、各基地局から受信する電波をモニタしてその受信レベルを比較している（１）。そして、現在接続している基地局Ａからの電波の受信レベルと他の基地局からの電波の受信レベルの差が所定値よりも少なくなったことなどを検出することによって基地局間協調通信が効果的な領域に移動してきたと判定されると、協調開始リクエストを送信する（２）。
移動端末１から送信された協調開始リクエストは基地局Ａで受信され、前記制御装置１１に転送される。
なお、協調開始時に接続されていた基地局（この場合は、基地局Ａ）を協調元基地局とよび、該協調元基地局とともに移動端末１に対し協調通信する基地局（この例では、基地局Ｂ）を協調先基地局とよぶ。協調先基地局の選択には各種の方法がある。例えば、移動端末１が複数の基地局からの信号の受信レベルを制御装置１１に送信し、その情報に基づいて制御装置１１が協調先基地局を選択するようにしてもよいし、あるいは、移動端末１の位置などの他の情報に基づいて選択するようにしてもよい。さらにまた、移動端末１が受信レベルや位置情報などに基づいて協調先基地局を決定するようにしてもよい。

次に、図２に進み、移動端末１は、各基地局から受信した電波の周波数帯域ごとの品質を示す周波数品質情報を基地局Ａを介して前記制御装置１１に送信する（３）。前述のように、移動端末１は各基地局からの電波をモニタしてその受信レベルを比較しており、各基地局から送信された信号の周波数帯域ごとの受信品質の情報を取得している。移動端末１は、この情報を周波数品質情報として前記制御装置１１に通知する。
前記制御装置１１は、各基地局から周波数空き情報を取得する（４）。複数の基地局から同一の移動端末に送信する基地局間協調通信を行うためには、該複数の基地局において空いている周波数帯域を用いる必要がある。そこで、各基地局から周波数空き情報（利用可能周波数情報）を取得する。

そして、前記制御装置１１は前記移動端末１から送られてきた周波数品質情報と各基地局から取得した周波数空き情報を用いて、基地局間協調通信に使用するのに最適な周波数を決定する（５）。この例では、基地局Ｂが協調元の基地局Ａとともに基地局間協調通信を行う協調先基地局に決定されたものとされており、基地局Ａ及び基地局Ｂにおいて使用する周波数を決定する。この決定方法の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。

また、制御装置１１は、基地局間協調通信において各基地局（この例においては、基地局Ａ及び基地局Ｂ）から前記移動端末１に対して電波を送信するタイミングを決定する。例えば、現在時刻に、制御装置１１と協調元基地局Ａ及び協調先基地局Ｂとの間の伝搬遅延時間のうちの長い方の時間を加算し、さらに処理に要する時間を加算することにより、基地局Ａ及び基地局Ｂから移動端末１に対して電波を送信する時刻を決定することができる。

図３に示す例を用いて、基地局間協調通信に最適な周波数の決定方法の一例について説明する。図３の各図において横軸は周波数を示しており、この例は周波数帯域の数が４である場合を示している。図中一番左の周波数帯域を１チャネル目とよび、以下順に、一番右の周波数帯域を４チャネル目とよぶこととする。
図３の（ａ）は、前記図２の（４）の処理により基地局Ａから取得した周波数空き情報の一例であり、この例では、基地局Ａでは１チャネル目〜３チャネル目は使用されていないが、４チャネル目は使用中である。
図３の（ｂ）は、前記図２の（３）により前記移動端末１から取得した基地局Ａに関する周波数品質情報の一例であり、この例では、１チャネル目と４チャネル目の品質が良、２チャネル目と３チャネル目の品質が悪である。なお、この例では、品質を良と悪の２段階で示すようにしているが、これに限られることはなく、５段階、１０段階などより多くの段階で表すようにしてもよい。
図３の（ａ）の情報と（ｂ）の情報を組み合わせることにより、図３の（ｃ）に示す基地局Ａに関する周波数情報を得ることができる。すなわち、周波数帯域ごとに基地局Ａにおいて使用中であるか空きであるか、空きの場合にはその品質はどうかを示す周波数情報が得られる。この図に示す例では、１チャネル目は空いていて品質が良い、２チャネル目と３チャネル目は空いていて品質が悪い、４チャネル目は使用中であるから使えないという基地局Ａに関する周波数情報が得られる。

基地局Ｂについても同様に基地局Ｂに関する周波数情報を得ることができる。
すなわち、図３の（ｄ）に示す基地局Ｂから取得した周波数空き情報（１チャネル目、３チャネル目及び４チャネル目が空き、２チャネル目が使用中）と、図３の（ｅ）に示す移動端末１から取得した基地局Ｂに関する周波数品質情報（１チャネル目と３チャネル目は品質良、２チャネル目と４チャネル目は品質悪）から、図３の（ｆ）に示す、１チャネル目と３チャネル目が空いていて品質が良、２チャネル目は使用中、４チャネル目は空いているが品質が悪という基地局Ｂに関する周波数情報を得ることができる。

そして、図３の（ｃ）の基地局Ａに関する周波数情報と、（ｆ）の基地局Ｂに関する周波数情報を組み合わせることにより、基地局Ａ（協調元基地局）と基地局Ｂ（協調先基地局）を総合した周波数情報が得られる。この例では、図３の（ｇ）に示すように、１チャネル目が空いていて品質が良、２チャネル目と４チャネル目が使用中、３チャネル目が空いているが品質が悪という基地局Ａと基地局Ｂを総合した周波数情報が得られる。この情報から最も条件が良い周波数帯域、この場合には１チャネル目が最適な周波数帯域であると決定される。３チャネル目がそれに次ぐ周波数帯域とされ、２チャネル目と４チャネル目は使用不可とされる。なお、空いていて品質が良という周波数帯域がないときは、空いているが品質が悪という周波数帯域が最適な周波数帯域とされる。空いている周波数帯域が無く、全周波数帯域が使用中の場合には、最適な周波数帯域がないものとされる。
このようにして、基地局間協調通信に最適な周波数を決定することができる。

前記図３に示した例では、移動端末１が送信する周波数品質情報は品質が良である場合も悪である場合もともにその情報を前記制御装置１１に送信するようにしていた。しかしながら、品質が悪いところについては基地局間協調通信に使用しないとすれば、通信品質が悪いという情報を制御装置１１に通知する必要はない。そこで、通信品質が悪いという情報を送信しないようにすることで、情報量を減少させることができる。
図４は、通信品質が悪いという情報を通知しないようにした場合における基地局間協調通信に最適な周波数を決定する方法について説明するための図であり、前記図３と同様の例を示している。

図４と図３とを比較すると、前記図３の（ｂ）及び（ｅ）においては周波数品質情報の中に「品質悪」という情報が含まれていたのに対し、図４の（ｂ）及び（ｅ）においては「品質悪」という情報が含まれておらず、図４の（ｃ）、（ｆ）及び（ｇ）においても「品質悪」という情報が含まれていない点で相違しているが、図３の場合と同様に、３チャネル目が最適な周波数帯域であるという結果が得られる。ただし、３チャネル目は周波数品質情報がないので次善の周波数であるとされることはなく、使用不可とされる。２チャネル目と４チャネル目は図３の場合と同様に使用不可とされる。このように、この実施の形態においても、前記図３の場合と同様に最適な周波数を決定することができる。

このように、品質が悪であるという情報を移動端末１から送信しない、すなわち、品質が良好なチャネル（周波数帯域）の情報（例えば、番号）のみを周波数品質情報として送信することで、データ通信量を削減することが可能となる。
なお、周波数空き情報についても、各チャネルについて空きか使用中かを示す情報を送信するのではなく、空きのチャネル（周波数帯域）の番号など、空いているチャネルの情報のみを送信することで、データ通信量を削減することができる。

さらに、実際のチャネル数は４チャネルではなく１００チャネル程度となる。１００チャネル全ての品質情報を送信することなく、品質が上位の数チャネル分の品質情報のみを送信するようにすることでも、通信する情報量を削減することができる。すなわち、チャネル（周波数帯域）の通信品質に対して優先順位を設け、優先順位の高い順に所定の数のチャネルの番号を送信すればよい。
このように送信する情報量を減らすことにより、効率よく通信を行うことができる。

以上のようにして基地局間協調通信に最適な周波数を決定した後、基地局間協調通信が開始される。
図５において、前記制御装置１１は、協調元の基地局Ａ及び協調先の基地局Ｂに対し、決定したリソース（周波数）の予約を行う（６）。すなわち、決定した周波数を使用する命令を基地局Ａと基地局Ｂに送る。これにより、その周波数が予約され、他のユーザのためにその周波数を使用することができなくなる。
そして、前記ゲートウエイ装置４に対し、移動端末１に対する基地局間協調通信の協調元基地局と協調先基地局の情報及び送信タイミングを通知する。これに応じて、ゲートウエイ装置４は、移動端末１宛のパケット２０に送信タイミングを指定するタイムスタンプ２３を付加したパケット２５を作成し、該パケット２５を複製して、協調元の基地局Ａと協調先の基地局Ｂに送信する（７）。

協調元の基地局Ａと協調先の基地局Ｂでは、ゲートウエイ装置４から受信したパケット２５からタイムスタンプ２３を取り除いてパケット２０に戻し、該パケット２０を、タイムスタンプ２３により指定された送信タイミングに予約された周波数を用いて移動端末１に送信する（８）。これにより、基地局Ａと基地局Ｂから移動端末１に同じ周波数かつ同じ送信タイミングでパケット２０が送信される。

このように、本発明の無線通信システム及び基地局間協調通信制御方法によれば、前述した従来技術と比較して、各基地局の周波数空き情報および周波数品質情報を収集することにより、協調通信に用いる最適な周波数を決定することができ、該決定した同じ周波数及び同じ送信タイミングで移動端末に対し電波を送信することができる。

上述した第１の実施の形態は、制御装置１１による集中制御を行っていた。次に、集中制御を行わないようにした本発明の第２の実施の形態について、図６〜図１１を参照して説明する。
基地局間協調通信は隣り合った２基地局間で行うことが非常に多い。したがって、隣り合った基地局間でネゴシエーションをするようにすれば、前記制御装置１１のような集中制御機構を設けなくてもよい。
３ＧＰＰで標準化されたＬＴＥ（Long Term Evolution：ロング・ターム・エボリューション）においては、基地局間を結ぶＸ２インターフェースが設けられている。この実施の形態においては、このＸ２インターフェースを用いて隣接した基地局間の通信を効率的に行い、基地局間の連携を行うようにしている。
この実施の形態においても、基本的には前述した第１の実施の形態と同じ内容の処理が行われるのであるが、制御装置１１により行われていた処理を協調元の基地局で行うようにした点が第１の実施の形態と相違している。

図６において、前述した第１の実施の形態と同様に、移動端末１は各基地局からの受信信号のレベルを比較し（１）、基地局間協調通信が効果的な領域に移動してきたと判定されると、協調開始リクエストを現在接続している基地局Ａ（協調元基地局）に送信する（２）。
次に、図７に進み、前記移動端末は、前述した第１の実施の形態と同様に、協調元基地局である基地局Ａと該協調元基地局に隣接する基地局Ｂからの受信信号の周波数帯域ごとの品質情報を基地局Ａに送信する（３）。前記移動端末１からの協調開始リクエストを受信した基地局Ａは、Ｘ２インターフェース１２を介して、協調先基地局となる隣接基地局Ｂに周波数空き情報を問い合せ、基地局Ｂの周波数空き情報を取得する（４）。なお、協調元基地局は自局でありその周波数空き情報は保持している。このようにして、基地局Ａは、協調元基地局と協調先基地局における周波数空き情報を取得する。

このようにして、基地局Ａは、協調元基地局（基地局Ａ）と協調先基地局（基地局Ｂ）の周波数空き情報と、移動端末１における基地局Ａと基地局Ｂに関する周波数品質情報を取得することができた。次に、基地局Ａは、取得した周波数空き情報と周波数品質情報に基づいて、基地局間協調通信に用いるのに最適な周波数を決定する（５）。
また、基地局Ａは、自局と基地局Ｂとの間の伝搬遅延時間を考慮して基地局Ａ及び基地局Ｂから移動端末１に対してパケットを送信するタイミングを決定する。例えば、現在時刻に基地局Ｂまでの伝搬遅延時間と処理に要する時間を加算することにより、基地局Ａ及び基地局Ｂから移動端末１にパケットを送信する時刻を決定することができる。

図８は、基地局Ａにおいて基地局間協調通信に最適な周波数を決定する方法の一例を示す図である。この図８と前記図３とを比較すると、（ａ）における基地局Ａの周波数空き情報を自局から取得している点が異なっているのみであり、他は一致している。したがって、詳細な説明は省略するが、基地局Ａは、前記図３に示した第１の実施の形態における制御装置１１と同様にして、基地局間協調通信に最適な周波数を決定する。
また、図１０は、前述した図４と同様の図であり、図１０と図４とを比較すると、図１０の（ａ）においては基地局Ａの周波数空き情報を自局から取得している点のみが異なっている。すなわち、この実施の形態においても、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、移動端末から送信する情報量を削減し、通信の負荷を少なくするようにすることもできる。

なお、この実施の形態においても、前述した第１の実施の形態と同様に、周波数品質情報を、品質が良好なチャネル（周波数帯域）の情報（例えば、番号）のみを送信することで、データ通信量を削減することができる。
また、周波数空き情報についても、同様に、空きのチャネル（周波数帯域）の番号など、空いているチャネルの情報のみを送信することで、データ通信量を削減することができる。
さらに、品質が上位の数チャネル分の周波数品質情報のみを送信するようにすること、すなわち、チャネル（周波数帯域）の通信品質に対して優先順位を設け、優先順位の高い順に所定の数のチャネルの番号を送信することで、データ通信量を削減することができる。

このようにして、基地局間協調通信に最適な周波数及び送信タイミングを決定した後、基地局間協調通信が実行される。
図１０において、協調元の基地局Ａは、自局において決定した周波数の予約を行うとともに、Ｘ２インターフェース１２を介して、協調先の基地局Ｂに対し決定した周波数の予約を行う（６）。そして、ゲートウエイ装置４から受信した移動端末１宛のパケット２０に送信タイミングを示すタイムスタンプ２３を付加してパケット２５を作成し、該パケット２５を複製して、一つを自局の同期送信モジュールに渡すとともに、他方を前記Ｘ２インターフェース１２を介して協調先の基地局Ｂに転送する（７）。
協調元の基地局Ａ及び協調先の基地局Ｂは、前記タイムスタンプ２３が付加されたパケット２５からタイムスタンプ２３を取り除いてパケット２０を作成するとともに、該タイムスタンプ２３により指定された時刻にパケット２０を予約された周波数で移動端末１に送信する（８）。

図１１は、前記基地局Ａ（２）及び基地局Ｂ（３）の要部構成を示す図である。
前記ゲートウエイ装置４からの移動端末１宛のパケット２０は、基地局Ａのタイムスタンプモジュール３１に入力される。タイムスタンプモジュール３１は、基地局Ａと基地局Ｂ間の伝搬遅延時間を考慮して送信時刻を決定し、該送信時刻を示す時刻情報を含むタイムスタンプ２３をパケット２０に付加してパケット２５を作成し、パケットコピーモジュール３２に入力する。パケットコピーモジュール３２はパケット２５を複製し、一方を、同期送信モジュール３３に入力し、他方を、前記Ｘ２インターフェース１２を介して基地局Ｂに転送して、基地局Ｂの同期送信モジュール３４に送る。同期送信モジュール３３及び３４では、パケット２５からタイムスタンプ２３を取り除いてパケット２０を生成し、該パケット２０を前記タイムスタンプ２３に含まれていた時刻情報により指定される時刻前記予約された周波数を用いて移動端末１に送信する。

このように、この実施の形態によれば、集中制御を行う制御装置１１を設けることなく、隣接する基地局間で処理を行うことにより、基地局間協調通信に用いるのに最適な周波数を決定し、基地局間協調通信を行うことができる。そのため、集中制御部を設ける必要がなく、シンプルな構成とすることができる。
また、隣り合った２基地局間だけでネゴシエーションをすませることができるため、他の基地局等に影響を与えることがない。
さらに、分散処理ができるため、負荷の高い集中処理は不要となり、通信量も削減することができる。

１：移動端末、２，３，５，６：基地局、４：ゲートウエイ装置、１１：制御装置、２０，２５：パケット、２１：ヘッダ部、２２：データ部、２３：タイムスタンプ、３１：タイムスタンプモジュール、３２：パケットコピーモジュール、３３，３４：同期送信モジュール

Claims (8)

1. 複数の基地局と移動端末の間で、周波数と時間により定められる通信リソースを用いて通信を行う無線通信システムであって、
   基地局間協調通信制御手段を有し、
   前記基地局間協調通信制御手段は、
   前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を前記移動端末から取得する第１の手段と、
   前記移動端末が現在接続されている協調元基地局及び該協調元基地局とともに基地局間協調通信を行う協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得する第２の手段と、
   前記第１の手段により取得した周波数品質情報及び前記第２の手段により取得した周波数空き情報に基づいて、基地局間協調通信に最適な周波数を決定する第３の手段と、
   前記協調元基地局と協調先基地局に対し、前記第３の手段により決定された周波数を用いて前記移動端末に信号を送信させる第４の手段と
   を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記基地局間協調通信制御手段は前記基地局に備えられており、
   前記第１の手段は、自局に接続されている移動端末から前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を取得し、
   前記第２の手段は、自局に隣接する協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記第３の手段は、前記協調元基地局及び協調先基地局に関する周波数品質情報と周波数空き情報から、周波数帯域ごとに使用中であるか否か、空きの場合には通信品質が良好であるか否かを示す協調元基地局及び協調先基地局の周波数情報を作成し、前記協調元基地局の周波数情報と前記協調先基地局の周波数情報から、双方の基地局とも使用中でない周波数帯域の中で、通信品質が双方の基地局とも良好なものを選択することで、前記基地局間協調通信に最適な周波数を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記移動端末は、前記周波数品質情報として受信品質が良好な周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供し、
   前記基地局は、前記周波数空き情報として使用中でない周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 複数の基地局と移動端末の間で、周波数と時間により定められる通信リソースを用いて通信を行う無線通信システムにおいて基地局間協調通信を制御する方法であって、
   前記無線通信システムには基地局間協調通信を制御する制御手段が設けられており、
   前記移動端末が前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を前記制御手段に送信する第１のステップと、
   前記制御手段が、前記移動端末が現在接続されている協調元基地局及び該協調元基地局とともに基地局間協調通信を行う協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得する第２のステップと、
   前記制御手段が、前記第１のステップで取得した周波数品質情報及び前記第２のステップで取得した周波数空き情報に基づいて、基地局間協調通信に最適な周波数を決定する第３のステップと、
   前記制御手段が、前記協調元基地局及び前記協調先基地局に対し、第３のステップで決定した周波数を用いて前記移動端末に信号を送信させる第４のステップと
   を含むことを特徴とする基地局間協調通信制御方法。
6. 前記制御手段は前記基地局に備えられており、
   前記第１のステップは、自局に接続されている移動端末から前記複数の基地局からの受信信号の周波数帯域ごとの受信品質を示す周波数品質情報を取得するものであり、
   前記第２のステップは、自局に隣接する協調先基地局から周波数帯域の空き状態を示す周波数空き情報を取得するものである
   ことを特徴とする請求項５記載の基地局間協調通信制御方法。
7. 前記第３のステップは、前記協調元基地局及び協調先基地局に関する周波数品質情報と周波数空き情報から、周波数帯域ごとに使用中であるか否か、空きの場合には通信品質が良好であるか否かを示す協調元基地局及び協調先基地局の周波数情報を作成し、前記協調元基地局の周波数情報と前記協調先基地局の周波数情報から、双方の基地局とも使用中でない周波数帯域の中で、通信品質が双方の基地局とも良好なものを選択することで、前記基地局間協調通信に最適な周波数を決定するものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の基地局間協調通信制御方法。
8. 前記移動端末は、前記周波数品質情報として受信品質が良好な周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供し、
   前記基地局は、前記周波数空き情報として使用中でない周波数帯域の情報のみを前記基地局間協調通信制御手段に提供することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の基地局間協調通信制御方法。

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