JP2012019348A - 無線基地局装置、ベースバンド装置及び無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】無線リソースの有効活用と通信品質の向上とを実現する。
【解決手段】無線制御部１は、無線部２毎に固有に設定される実無線識別子と、複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される仮想無線識別子とを生成する無線識別子生成部３０５と、実無線識別子と仮想無線識別子とに対して無線通信で利用可能な無線リソースを割り当てる無線リソース割当部３０６と、実無線識別子と仮想無線識別子とを含む制御データを無線部２に送信する制御データ送信部３０１とを具備し、無線部２は、有線により制御データを受信する有線データ受信部２０２と、有線データ受信部２０２で受信された制御データを無線により無線端末に送信する無線データ送信部２０４とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、例えばマイクロセル方式で通信エリアを形成する無線基地局装置、ベースバンド装置及び無線端末に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）システムでは、マイクロセルを利用しているため、セル半径（無線基地局が通信可能なエリア）はマクロセルに比べて小さく、移動を伴っての通信においてはハンドオーバが欠かせない。しかし、そのセル半径の小ささから高速に移動している端末は、高速にハンドオーバを実施できないと通信が切断されてしまう。この問題に対し、端末のハンドオーバ履歴（ハンドオーバ先無線基地局と当該無線基地局との通信時間）や、推定した端末の移動速度からハンドオーバ先を予測することで高速なハンドオーバを実施する提案がされているが、予測が誤れば高速なハンドオーバを実現することは出来ない。そこで、多重無線ゾーン環境において、端末の移動速度から割り当てる無線ゾーンの大きさを選択する手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平９−２６１７２３号公報

上述したように、端末のハンドオーバ履歴や端末の移動速度からハンドオーバ先を予測する手法では、予測が誤れば高速なハンドオーバを実現することができないという問題があった。一方、特許文献１に開示される手法では、多重無線ゾーン環境を構築するためにコスト面の負担が大きく、移動速度の大きい端末が多く存在する場合には、使用可能な無線リソースが減少するという問題がある。

本実施形態は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、無線リソースの有効活用と通信品質の向上とを実現する無線基地局装置、ベースバンド装置及び無線端末を提供することにある。

本実施形態に係る無線基地局装置は、無線端末との間で無線通信を行う無線セルを個別に形成する複数の無線部と、前記無線部と伝送路により接続される無線制御部とを備える無線基地局装置であって、前記無線制御部は、前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを生成する識別子生成部と、前記第１識別子と前記第２識別子とに対して前記無線通信で利用可能な無線リソースを割り当てる無線リソース割当部と、前記第１識別子と前記第２識別子とを含む前記制御データを前記無線部に送信する制御データ送信部とを具備し、前記無線部は、前記伝送路を介して前記制御データを受信する受信部と、前記制御データ受信部で受信された制御データを無線通信により前記無線端末に送信する送信部とを具備する。

また、本実施形態に係るベースバンド装置は、無線端末との間で無線通信を行う無線セルを個別に形成する複数の無線部と伝送路により接続されるベースバンド装置であって、前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを生成する識別子生成部と、前記第１識別子と前記第２識別子とに対して前記無線通信で利用可能な無線リソースを割り当てる無線リソース割当部と、前記第１識別子と前記第２識別子とを含む前記制御データを前記無線部に送信する制御データ送信部とを具備する。

また、本実施形態に係る無線端末は、無線セルを個別に形成する複数の無線部と、前記無線部と伝送路により接続される無線制御部とを備える無線基地局装置を介して無線通信する無線端末であって、前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを含む制御データを前記無線部を介して受信する制御データ受信部と、前記制御データに含まれる前記第１識別子及び前記第２識別子のうち前記無線通信に使用する識別子を選択する識別子選択部とを具備する。

本実施形態に係る無線システムの一実施形態を示す全体構成図。 この無線通信システムの構成を示す機能ブロック図。 無線部から無線端末へ実無線識別子が報知される動作を示す図。 無線部から無線端末へ仮想無線識別子が報知される動作を示す図。 無線端末が実無線識別子を認識する動作を示す図。 無線端末が仮想無線識別子を認識する動作を示す図。 無線基地局装置の動作を示す図。 実無線識別子及び仮想無線識別子の具体例を示す図。 無線リソース割り当て処理を示す図。 無線端末が無線識別子を検知する動作を示す図。 無線端末が実無線識別子を選択する動作を示す図。 無線端末が仮想無線識別子を選択する動作を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線基地局装置、ベースバンド装置及び無線端末を説明する。
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの一実施形態を示す全体構成図である。図１において、ゲートウェイ装置２００にはＩＰ（Internet Protocol）網３００及び公衆通信（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network）網４００が接続され、無線基地局装置Ｓが接続される。無線制御装置Ｓは、無線制御部（ＢＢＵ：Base Band Unit）１と複数の無線部（ＲＲＵ：Remote Radio Unit）２１〜２ｎとを備える。無線制御部１は、無線により送受信を行う無線セルを個別に形成する複数の無線部２１〜２ｎ（無線部２と総称する。）と有線により接続され、無線にかかる信号処理および、信号の分配を行う。複数の無線端末ＰＳ１〜ＰＳｍ（無線端末ＰＳと総称する。）は、無線部２１〜２ｎとの間で音声又はデータ通信を行う。

図２は、この無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線端末ＰＳは、無線部２との間で制御データの送受信を行うための制御データ送信部１０１および制御データ受信部１０２と、無線部２との間でユーザデータの送受信を行うためのユーザデータ送信部１０３およびユーザデータ受信部１０４とを備える。制御データとは、無線区間を制御するためのデータであり、ユーザは通常これらのデータを意識することはない。また、ユーザデータとは、ユーザが無線端末ＰＳを通じて送信、または受信するデータである。無線端末ＰＳはこれらの各部に加え、自身が検知している全ての無線識別子の中から任意に選択して通信先の無線部２を決定する無線識別子選択部１０５を備える。無線識別子の詳細については後述する。

無線部２は、無線制御部１との間で有線によりデータの送受信を行うための有線データ送信部２０１および有線データ受信部２０２と、無線端末ＰＳ１との間で無線によりデータの送受信を行うための無線データ送信部２０３および無線データ受信部２０４とを備える。また、無線制御部１から受信したデータを無線データに変換する変調部２０５と、無線端末ＰＳから受信したデータを有線データに変換する復調部２０６とを備える。

無線制御部１は、無線部２との間で制御データの送受信を行うための制御データ送信部３０１および制御データ受信部３０２と、ユーザデータの送受信を行うためのユーザデータ送信部３０３およびユーザデータ受信部３０４とを備える。また、無線制御部１は、上記無線識別子として用いられる実無線識別子及び仮想無線識別子を生成する無線識別子生成部３０５と、無線リソースの分配方法について決定する無線リソース割当部３０６とを備える。実無線識別子及び仮想無線識別子の詳細と、無線識別子生成部３０５及び無線リソース割当部３０６の動作の詳細については後述する。

次に、図３及び図４を用いて、この無線基地局装置Ｓで用いられる実無線識別子及び仮想無線識別子について詳細に説明する。

実無線識別子とは無線部２毎にシステムで一意に設定される識別子（ＩＤ）であり、通常運用上、複数の無線部２に同一の値が設定されることはない。無線端末ＰＳは、報知チャネルからこの実無線識別子を検知することにより無線部２を個別に認識する。図３は、実無線識別子を用いて無線端末ＰＳが無線部２を個別に検知する動作を示した図である。無線端末ＰＳ１は、無線部２１，２２の圏内にいるときは、無線部２１，２２からの報知チャネルを受信することで、自身が接続可能な無線部２１，２２を認識する。報知チャネルには各無線部２に対応する実無線識別子が含まれており、無線端末ＰＳ１はそれらの報知チャネルが別々の無線部２１，２２から送信されていることを区別することが可能である。

一方、仮想無線識別子は、実無線識別子とは異なり、複数の無線部２で共通して使用可能な識別子（ＩＤ）である。ただし、無線端末ＰＳからすると仮想無線識別子と実無線識別子との差異はなく、両者共に無線識別子として扱うため、実際には２つの無線部２から送信されたデータがあたかも一つの無線部２から送信されているように見せることができる。図４は、仮想無線識別子を用いて無線端末ＰＳが無線部２を検知する動作を示した図である。無線部２１，２２は、同一の仮想無線識別子を使用するため、無線端末ＰＳ１は、無線部２１，２２を区別することなく、１つの無線セルを検知したように認識する。

図５及び図６は、実無線識別子と仮想無線識別子を使用した場合の無線端末ＰＳによる無線部２の認識の違いを示している。

図５は、２つの無線部２１，２２から、互いに異なる実無線識別子が送信された場合を示している。図５において、無線端末ＰＳ１が矢印の方向に移動し、無線部２１の圏外に差し掛かった時に通信を継続させる場合は、無線部２２にハンドオーバをする必要があった。仮に無線端末ＰＳ１が高速で移動をしている場合、ハンドオーバの処理が間に合わず通信が切断するおそれがある。

図６は、２つの無線部２１，２２から、同一の仮想無線識別子が送信された場合を示している。これにより無線端末ＰＳ１からはあたかも一つの無線部２と通信していると認識させることが可能である。図６において、無線端末ＰＳ１が矢印の方向に移動し、無線部２１の圏外に差し掛かった時に通信を継続させる場合でも、ハンドオーバの必要はなく、無線部２２から受信するデータを使用すればよい。これは無線部２１，２２が共に同一の無線リソースエリアを使用して無線端末ＰＳ１と通信するからであり、このため、高速移動している端末に対して極めて有用な技術である。しかし、同一の無線リソースエリアを２つの無線部２１，２２で使用することから、無線リソースを有効に活用できないという課題がある。

ここで、本実施形態の無線基地局装置Ｓの動作について説明する。図７は、本実施形態の無線基地局装置の動作の一例を示すシーケンス図である。

［ステップＳ１：無線識別子の生成］
ステップＳ１において、無線制御部１の無線識別子生成部３０５は、実無線識別子及び仮想無線識別子を生成する。図８を参照して、この無線基地局装置Ｓで用いられる実無線識別子及び仮想無線識別子の具体例を各実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
図８（ａ）は、無線基地局装置全体で無線識別子の扱いとして実無線識別子と仮想無線識別子とを分けるものである。実施例１では、先頭の無線識別子が数字であれば実無線識別子であることを示し、アルファベットであれば仮想無線識別子であることを示している。この例では、先頭１文字の情報で判断しているが、区別する情報は任意の位置に設定することができ、また１文字だけでなく２文字以上で判断するようにしてもよい。これらはシステムで取り決めれば良いものである。

（実施例２）
図８（ｂ）は、無線基地局装置全体で制御データの中に、実無線識別子であるか仮想無線識別子であるかの情報を含めたケースを示している。実施例２の場合は、上記実施例１のように無線識別子自体に実無線識別子であるか仮想無線識別子であるかを分ける情報は含めない。無線端末ＰＳは受信した制御データ中の特定のデータから実無線識別子であるか仮想無線識別子であるかを見分ければよい。図８（ｂ）の例では、仮想フラグがＯＮの場合は仮想無線識別子を示し、ＯＦＦの場合は実無線識別子を示すものとする。実無線識別子であるか仮想無線識別子であるかを見分ける情報量に制限もない。

（実施例３）
図８（ｃ）は、無線基地局装置全体で制御データを送信するタイミングで、実無線識別子であるか仮想無線識別子であるかを識別するケースを示している。実施例３の場合、１周期の間に１２個の制御データを含めることが出来るものとして、前半６データを実無線識別子で使用する期間、後半６データを仮想無線識別子で使用する期間として区別する。なお、データの周期性は、設定する制御データの種別の並びから判別できるものとする。

ステップＳ１では、上記実施例１を採用し、無線識別子生成部３０５は、無線部２１に対して実無線識別子“０１２”を、無線部２２に対して実無線識別子“７８９”を生成し、無線部２１，２２に共通の仮想無線識別子“Ａ１２”を生成するものとする。

［ステップＳ２：無線リソースの割当］
ステップＳ２において、無線装制御装置Ｓの無線リソース割当部３０６は、上記無線識別子生成部３０５で生成された実無線識別子及び仮想無線識別子に対して無線リソースを割り当てる。図９は、実無線識別子、仮想無線識別子により使用される無線リソースエリアの割り当て方法について示している。

図９中では、無線リソースエリア中の最低周波数エリアに制御データ通信用のエリアを、それ以外をユーザデータ通信用エリアに割り当て、さらに時間領域において、先の期間を実無線識別子使用エリア、後の期間を仮想無線識別子使用エリアに分けたものである。このように、使用するリソースエリアを分けることで、実無線識別子と仮想無線識別子との混在が可能である。

なお、これらのリソース割り当ては常に半々である必要はない。無線制御部１は、カバーエリア内に移動速度の速い無線端末ＰＳが多数存在する場合は、仮想無線識別子のエリアを拡大してもよい。また、接続する無線端末ＰＳの数が増えた場合には、実無線識別子のエリアを拡大させることも可能である。実無線識別子及び仮想無線識別子のそれぞれが使用するリソースエリアの領域は、システムで任意に且つ動的に設定することが可能である。

［ステップＳ３：無線識別子の送信］
ステップＳ３において、無線制御部１の制御データ送信部３０１は、上記無線識別子生成部３０５で生成された実無線識別子及び仮想無線識別子を無線部２１，２２を介して無線端末ＰＳに送信する。制御データ送信部３０１は、無線部２１を介して実無線識別子“０１２”及び仮想無線識別子“Ａ１２”を無線端末ＰＳに送信し、無線部２２を介して実無線識別子“７８９”及び仮想無線識別子“Ａ１２”を無線端末ＰＳに送信する。

［ステップＳ４：無線識別子の受信］
ステップＳ４において、無線端末ＰＳの制御データ受信部１０２は、無線部２１を介して実無線識別子“０１２”及び仮想無線識別子“Ａ１２”を受信し、無線部２２を介して実無線識別子“７８９”及び仮想無線識別子“Ａ１２”を受信する。

図１０は、無線端末ＰＳが無線識別子を検知する時の様子を示している。

図１０（ａ）において、無線部２１は実無線識別子０１２の報知チャネル（制御データ）と仮想無線識別子Ａ１２の報知チャネル（制御データ）を送信し、無線部２２は実無線識別子７８９の報知チャネル（制御データ）と仮想無線識別子Ａ１２の報知チャネル（制御データ）を送信しているものとする。図１０（ｂ）は、この場合の報知チャネルの様子を示しており、無線部２１と無線部２２で実無線識別子を使用する場合は、別々のタイミングで送信しなければならないが、仮想無線識別子を使用する場合は、同一のタイミングで送信することになる。

図１０（ａ）において無線端末ＰＳは受信データから、３つの無線識別子を検知することができる。ここで、図８（ａ）の実施例１を適用すると、先頭の情報がアルファベットであるＡ１２が仮想無線識別子であり、広域をカバーする識別子であると認識することができる。無線端末ＰＳは自身がおかれている状況に応じて、使用する無線識別子（実無線識別子／仮想無線識別子）、つまりは無線セルを任意に選択することが可能である。

［ステップＳ５〜Ｓ７：無線識別子の選択］
ステップＳ５〜Ｓ７において、無線端末ＰＳの無線識別子選択部１０５は、制御データ受信部１０２で受信した実無線識別子及び仮想無線識別子の中からいずれかを選択する。例えば、無線端末ＰＳの移動速度を予め定めた閾値と比較（ステップＳ５）して、移動速度が閾値を超える場合は仮想無線識別子を選択（ステップＳ７）し、移動速度が閾値以下の場合は実無線識別子を選択（ステップＳ６）する。

ここで、図１１は、上記ステップＳ６において無線端末ＰＳが実無線識別子を選択する時の様子を示す。図１２は、上記ステップＳ７において無線端末ＰＳが仮想無線識別子選択する時の様子を示している。無線識別子の選択は、例えば、ハンドオーバ時や通信開始時などに行われる。なお、図１１及び図１２中の環境は、上記図１０と同様であるものとする。

図１１において、無線端末ＰＳ１が図１１中の矢印の方向に低速で移動しているものとする。この場合、無線部２１の圏外エリアに差し掛かった時にハンドオーバを行っても通信が途切れることはない。よって、無線端末ＰＳ１が低速で移動している場合には、無線部２１の通信エリアでは実無線識別子“０１２”により通信を行い（ステップＳ６−１）、無線部２２の通信エリアに差し掛かった時に実無線識別子“７８９”に切り替えて無線部２２を介して通信を行う（ステップＳ６−２）。

次に、図１２において、無線端末ＰＳ１が図９中の矢印の方向に高速で移動しているものとする。この場合、無線部２１の圏外エリアに差し掛かった時にハンドオーバを行うと通信が途切れる可能性が高い。よって、無線端末ＰＳ１が高速で移動している場合には、仮想無線識別子“Ａ１２”を使用して通信を行う（ステップＳ７−１）。例えば、無線端末ＰＳ１の移動速度については、端末自身でハンドオーバする時間間隔から推定することができる。なお、図７において、無線端末ＰＳ１は、通信中にステップＳ４〜Ｓ７を繰り返し行うようにすることで、通信中に速度が変化する場合にも対応することが可能となる。

図１０、図１１、及び図１２の例では、端末の移動速度の観点で使用する無線識別子を選択する手法であるが、無線リソースの観点からすると、仮想無線識別子を使用すると使用可能なリソース数は互いの無線部２１，２２が送信する電波の混信により減少する問題がある。よって、通信数が多い時間帯には可能な限り実無線識別子を使用し、深夜帯などの通信数が少ない時間帯には仮想識別子を使用するように、時間帯によって使用する無線識別子を選択させることも可能である。

また上記実施形態では、無線識別子生成部３０５において、実無線識別子及び仮想無線識別子の両方を生成する場合を示したが、無線制御部１に属する無線部２が形成するカバーエリア内に移動速度の速い無線端末ＰＳが存在しない場合には、仮想無線識別子を生成する必要がない。無線制御部１は、カバーエリア内の無線端末ＰＳの数、移動速度等の状況をもとに必要に応じて仮想無線識別子を生成することが可能である。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２００…ゲートウェイ装置、Ｓ…無線基地局装置、１…無線制御部、３００…ＩＰ網、４００…ＰＳＴＮ網、ＰＳ１〜ＰＳｍ…無線端末、２１〜２ｎ…無線部、１０１…制御データ送信部、１０２…制御データ受信部、１０３…ユーザデータ送信部、１０４…ユーザデータ受信部、１０５…無線識別子選択部、２０１…有線データ送信部、２０２…有線データ受信部、２０３…無線データ送信部、２０４…無線データ受信部、２０５…変調部、２０６…復調部、３０１…制御データ送信部、３０２…制御データ受信部、３０３…ユーザデータ送信部、３０４…ユーザデータ受信部、３０５…無線識別子生成部、３０６…無線リソース割当部。

Claims (13)

1. 無線端末との間で無線通信を行う無線セルを個別に形成する複数の無線部と、前記無線部と伝送路により接続される無線制御部とを備える無線基地局装置であって、
   前記無線制御部は、
   前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを生成する識別子生成部と、
   前記第１識別子と前記第２識別子とに対して前記無線通信で利用可能な無線リソースを割り当てる無線リソース割当部と、
   前記第１識別子と前記第２識別子とを含む前記制御データを前記無線部に送信する制御データ送信部と
   を具備し、
   前記無線部は、
   前記伝送路を介して前記制御データを受信する受信部と、
   前記制御データ受信部で受信された制御データを無線通信により前記無線端末に送信する送信部と
   を具備することを特徴とする無線基地局装置。
2. 前記第２識別子は、前記第１識別子と異なる識別子体系で構成されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
3. 前記第２識別子は、前記第１識別子と同一の識別子体系で構成され、前記制御データ送信部は、前記第２識別子を前記第２識別子であることを示す情報と共に前記制御データに含めて送信することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
4. 前記無線制御部は、前記無線部を介して前記第２識別子を含む制御データを前記第１識別子を含む制御データと異なる送信タイミングで前記無線端末に送信させることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
5. 無線端末との間で無線通信を行う無線セルを個別に形成する複数の無線部と伝送路により接続されるベースバンド装置であって、
   前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを生成する識別子生成部と、
   前記第１識別子と前記第２識別子とに対して前記無線通信で利用可能な無線リソースを割り当てる無線リソース割当部と、
   前記第１識別子と前記第２識別子とを含む前記制御データを前記無線部に送信する制御データ送信部と
   を具備することを特徴とするベースバンド装置。
6. 前記無線リソース割当部は、前記無線リソースに、前記第２識別子により使用されるエリアと前記第１識別子により使用されるエリアとを混在させることを特徴とする請求項５に記載のベースバンド装置。
7. 前記無線リソース割当部は、前記無線部と通信中の無線端末の移動速度に応じて、前記第２識別子により使用されるエリアと前記第１識別子により使用されるエリアとを動的に変更することを特徴とする請求項５に記載のベースバンド装置。
8. 前記第２識別子生成部は、前記無線部と通信中の無線端末のうち前記閾値を超える移動速度の無線端末が存在しない場合は、前記第２識別子を生成しないことを特徴とする請求項５に記載のベースバンド装置。
9. 前記無線リソース割当部は、前記無線部と通信中の無線端末の数に応じて、前記第２識別子が使用するエリアと前記第１識別子が使用するエリアとを動的に変更することを特徴とする請求項５に記載のベースバンド装置。
10. 無線セルを個別に形成する複数の無線部と、前記無線部と伝送路により接続される無線制御部とを備える無線基地局装置を介して無線通信する無線端末であって、
    前記無線部毎に固有に設定される第１識別子と、前記複数の無線部のうちの任意の組合せに共通に設定される第２識別子とを含む制御データを前記無線部を介して受信する制御データ受信部と、
    前記制御データに含まれる前記第１識別子及び前記第２識別子のうち前記無線通信に使用する識別子を選択する識別子選択部と
    を具備することを特徴とする無線端末。
11. 前記識別子選択部は、前記第２識別子及び前記第１識別子のうちから任意に１つ以上選択することを特徴とする請求項１０に記載の無線端末。
12. 前記識別子選択部は、移動速度が閾値以下の場合は前記第１識別子を選択し、前記移動速度が閾値を超える場合は前記第２識別子を選択することを特徴とする請求項１０に記載の無線端末。
13. 前記識別子選択部は、時間帯に応じて前記使用する識別子を選択することを特徴とする請求項１０に記載の無線端末。

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