JP2012074884A

JP2012074884A - 無線基地局および無線通信方法

Info

Publication number: JP2012074884A
Application number: JP2010217637A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Konishi; 友明小西
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】同一タイミングで送信される制御信号の干渉を低減する。
【解決手段】ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局は、他の無線基地局との間で、無線信号の送受信タイミングに関する同期を行い、他の無線基地局から受信した制御信号の送信タイミングと、受信レベルとに基づいて、自身が制御信号を送信する制御チャネルをタイムスロットに割り当て、制御信号を送信する際、制御部は、送信部に他の無線基地局と同一タイミングで制御信号を送信部に送信させる場合、当該他の無線基地局が送信する制御信号に基づくアンテナウェイトを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（時分割多元接続／時分割復信）方式により無線通信を行う無線基地局および無線通信方法に関する。

ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（時分割多元接続／時分割復信）方式を採用する無線通信システムとし、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）や、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）が知られている。

これらの無線通信システムでは、図９に示すように、所定周期（ここでは５ｍｓ）のＴＤＭＡフレームが上り回線用サブフレーム（２．５ｍｓ）と下り回線用サブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分されている。さらに、各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）に区分されている。なお、上りとは、無線端末から無線基地局への方向を、一方、下りとは、無線基地局から無線端末への方向を意味する。

そして、無線基地局は、２０ＴＤＭＡフレーム（１スーパーフレーム）ごとに（１００ｍｓ周期で）、予め無線基地局に割り当てられた下り回線用サブフレームに含まれるタイムスロットを使用し、周辺の無線端末に対して制御信号を送信している。

ところで、都市部といった、多くの無線端末が利用される地域では、無線端末が同時に無線通信できるよう、多くの基地局が集中して設置されている。そのため、ある無線基地局は、他のいずれかの無線基地局と同じタイミングで送信しなければならず、上述の制御信号の干渉が生じてしまうおそれがある。

例えば、ＰＨＳでは、周辺の無線基地局同士が制御信号の送信タイミングが重ならない制御チャネルの割り当ては、８０タイミング（１００ｍｓ／５ｍｓ×４）と限られている。そのため、周辺に８０を超える無線基地局が集中的に設置されてしまうと、制御信号の干渉を回避することができない。

また、都市部において、無線基地局は、無線伝搬環境を考慮し、一般的に、ビルの屋上等の高所に設置される。このため、周辺の無線基地局だけでなく、遠方に存在する無線基地局から送信される制御信号によって生じる干渉も回避することができない。

そのため、この問題への対策とし、例えば、無線基地局の立ち上げ時に、制御チャネルの送受信に利用する周波数帯の電界強度を一定期間計測し、隣接する他の無線基地局が送信していないタイミング、または、干渉の程度が低いタイミングで制御信号の送信を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平７−２６４６５９号公報

近年、従来の無線基地局内のエリア内に存在する無線環境が悪い場所を改善するため、フェムトセルといった、当該無線基地局のエリア内に、小型の無線基地局を新たに設置することが検討されている。

そのため、特許文献１に記載される技術を利用したとしても、隣接する他の無線基地局が増えることになるため、送信が行われていないタイミングを検出することも、干渉の程度が低いタイミングを検出することも困難となるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、制御チャネルで制御信号を送信する際に生じる干渉をより低減することができる無線基地局および無線通信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、本発明の代表的な構成は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であって、他の無線基地局との間で、無線信号の送受信タイミングに関する同期を行う同期処理部と、前記他の無線基地局から受信した制御信号の送信タイミングと、受信レベルとに基づいて、自身が制御信号を送信する制御チャネルをタイムスロットに割り当てる制御部と、前記制御信号を送信する送信部と、を備え、前記制御部は、前記送信部に他の無線基地局と同一タイミングで前記制御信号を前記送信部に送信させる場合、当該他の無線基地局が送信する制御信号に基づくアンテナウェイトを算出する、ことを特徴とする。

無線基地局は、他の無線基地局との間で送受信タイミングの同期を行った後、制御信号を送信するにあたり、タイムスロットに制御チャネルを割り当てる。このとき、他の無線基地局と同じタイムスロットで制御信号を送信しなければならない場合、当該他の無線基地局からの制御信号に基づく、アンテナウェイトを算出する。これにより、他の基地局との間で干渉が生じないように、制御信号を送信することが可能となる。

前記制御部は、前記制御チャネルを割り当てたタイムスロットと同一タイムスロットで送信される他の無線基地局に対し、ヌルが向くように前記アンテナウェイトを算出してもよい。

前記制御部は、前記制御チャネルの割り当ての際、前記制御チャネルを割り当て可能な全タイムスロットが前記他の無線基地局に利用されている場合、前記他の無線基地局から送信される制御信号の受信レベルが最も低いタイムスロットを自身が制御信号を送信する制御チャネルに割り当て、かつ、制御チャネルを割り当てたタイムスロットと同一タイムスロットで送信される他の無線基地局からの制御信号に基づいて、前記送信部に制御信号を送信させる際のアンテナウェイトを算出してもよい。

前記同期処理部は、予め設定される時間に前記他の無線基地局との間で前記同期を行っており、前記同期処理部は、前記予め設定される時間より前に同期処理が行われた他の無線基地局から送信される制御信号を利用して、前記同期を行ってもよい。

ＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信部と、をさらに備え、前記同期処理部は、予め設定される時間に、前記ＧＰＳ受信部を介して前記ＧＰＳ情報を取得して、前記他の無線基地局との間で前記同期を行ってもよい。

前記制御部は、前記同期後、前記送信部に無指向性で制御信号を所定期間送信させてもよい。

また、上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局の無線通信方法であって、他の無線基地局との間で、無線信号の送受信タイミングに関する同期を行う同期処理ステップと、前記他の無線基地局から受信した制御信号の送信タイミングと、受信レベルとに基づいて、自身が制御信号を送信する制御チャネルをタイムスロットに割り当てる制御ステップと、前記制御信号を送信する送信ステップと、を含み、前記制御ステップでは、前記送信部に他の無線基地局と同一タイミングで前記制御信号を前記送信部に送信させる場合、当該他の無線基地局が送信する制御信号に基づくアンテナウェイトを算出する、ことを特徴とする。

他の無線基地局と同じタイムスロットで制御信号を送信しなければならない場合、当該他の無線基地局からの制御信号に基づく、アンテナウェイトを算出し、制御信号を指向性制御により送信するので、送信する制御信号の干渉を低減することができる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る無線基地局の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線基地局の処理を示すフロー図である。本実施形態に係る無線端末の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線通信システムの無線端末および無線基地局の処理を示す図である。本実施形態に係る無線通信システムの無線端末および無線基地局の処理を示す図である。本実施形態に係る管理装置の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線通信システムの無線端末、無線基地局、および、管理装置の処理を示す図である。ＰＨＳにおける、タイムスロット、ＴＤＭＡフレームおよびスーパーフレームを示す模式図である。

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無線通信システム１０を示す図である。同図に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、無線端末３０と、管理装置４０と、を含んで構成される。

そして、無線通信システム１０における、無線基地局２０と無線端末３０は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する通信方式を利用してデータの送受信を行う。通信方式としては、例えば、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用するＰＨＳ方式と、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式およびＯＤＦＭＡ方式を採用するＸＧＰと、がある。

図２は、無線通信システム１０における、無線基地局２０の機能ブロック図である。

無線基地局２０は、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であり、図２に示すように、制御部２１０、記憶部２２０、Ｉ／Ｆ部２３０、無線通信部２４０、変調・復調部２５０、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｂ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｃ、アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄ、を含む。

制御部２１０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局２０が具備する各種機能を制御する。制御部２１０は、同期処理部２１２、判定部２１４、及び、アンテナウェイト算出部２１６を含む。

記憶部２２０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局２０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

Ｉ／Ｆ部２３０は、ネットワークを介して、管理装置４０と通信可能である。

無線通信部２４０は、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、無線端末３０から送信される上り無線信号及び他の無線基地局２０から送信される下り無線信号を受信する。さらに、無線通信部２４０は、受信した上り無線信号をベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）し、変調・復調部２５０へ出力する。

変調・復調部２５０は、入力されたベースバンド信号の復調及び復号処理を行う。これにより、無線端末３０から送信される上り無線信号及び他の無線基地局２０から送信される下り無線信号に含まれるデータが得られる。データは制御部２１０へ出力される。

また、変調・復調部２５０は、制御部２１０からのデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得る。無線通信部２４０は、ベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。更に、無線通信部２４０は、アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、下り無線信号を送信する。

制御部２１０内の同期処理部２１２は、他の無線基地局２０との間で、ＴＤＭＡフレーム（無線信号の送受信周期）の境界が所定時間内（たとえな、±１０μｓ内）に収まるよう、無線信号の送受信タイミングの同期を行う（フレーム同期を行う）。なお、送受信タイミングの同期処理は、無線基地局２０の構成、設置状況に応じて無線基地局２０ごとに予め設定されている時間に、自発的に、または、管理装置２０からの通知されることで開始され、その処理は、以下のいずれかで行われる。

（第１の処理）
ＧＰＳ受信機（図示しない）を備える無線基地局２０（例えば、図１の無線基地局２０Ａ）の場合、同期処理部２１２は、記憶部１３０に予め記憶される所定の時間、または、管理装置４０から通知される時間に、ＧＰＳ情報に含まれる時間情報を利用し、無線信号の送受信タイミングの同期処理を行う。同期処理を行い、送受信タイミングを設定した後、制御部２１０は、無線基地局２０に予め制御チャネル用に割り当てられたタイムスロット（制御信号の送信タイミング）で、同期制御用の符号を含めた制御信号を送信する。このとき、無線基地局２０は、アダプティブアレイアンテナを利用した指向性制御は行わず、全方向に制御信号を送信する。

（第２の処理）
ＧＰＳ受信機を備えていない無線基地局２０（例えば、図１の無線基地局２０Ｂ）の場合、同期処理部２１２は、記憶部１３０に予め記憶される所定の時間、または、管理装置４０から通知される時間に、ＧＰＳ受信機を備える他の無線基地局２０から送信されている制御信号を受信する。なお、制御信号を受信する時間は、ＧＰＳ受信機を備える他の無線基地局２０が上記（第１の処理）を行う時間より所定時間経過後、かつ、後述するＧＰＳを備えない他の無線基地局２０が（第３の処理）を行う時間より前に設定されている。そして、同期処理部２１２は、当該制御信号に含まれる同期制御用の符号を利用して、無線信号の送受信タイミングの同期を行う（フレーム同期を行う）。送受信タイミングを設定した後、制御部２１０は、無線基地局２０に制御チャネル用に割り当てられたタイムスロット（制御信号の送信タイミング）で、同期制御用の符号を含めた制御信号を送信する。

（第３の処理）
ＧＰＳ受信機を備えておらず、さらに、ＧＰＳ受信機を備える他の無線基地局２０から送信されている制御信号を受信できない無線基地局２０（例えば、図１の無線基地局２０Ｃ）の場合、同期処理部２１２は、記憶部１３０に予め記憶される所定の時間、または、管理装置４０から通知される時間に、ＧＰＳ受信機を備えていない他の無線基地局２０から送信されている制御信号を受信する。なお、制御信号を受信する時間は、ＧＰＳ受信機を備えない他の無線基地局２０が上記（第２の処理）を行う時間より所定時間経過後に設定されている。そして、同期処理部２１２は、当該制御信号に含まれる同期制御用の符号を利用して、無線信号の送受信タイミングの同期を行う（フレーム同期を行う）。送受信タイミングを設定した後、制御部２１０は、無線基地局２０に制御チャネル用に割り当てられたタイムスロット（制御信号の送信タイミング）で、同期制御用の符号を含めた制御信号を送信する。

同期処理部２１２により、他の無線基地局２０との間で、無線信号の送受信タイミングの同期（フレーム同期）が行われた後、各無線基地局２０における判定部２１４は、無線基地局２０自身が制御チャネルを割り当て可能なタイムスロット（制御信号の送信タイミング）において、他の無線基地局２０から送信される制御信号の有無を判定する。判定部２１４は、他の無線基地局２０が利用していない制御チャネルを割り当て可能なタイムスロットがある場合は、いずれかのタイムスロットを自身が制御信号を送信するための制御チャネルに割り当てる。一方、制御チャネルを割り当て可能なタイムスロットが他の無線基地局２０に既に利用され、制御信号が送信されている場合には、各制御信号の受信レベルを取得し、最も受信レベルの低い制御信号を送信されているタイムスロットを、自身が制御信号を送信するための制御チャネルに割り当てる。さらに、判定部２１４は、制御チャネルを割り当てたタイムスロットにおいて、他の無線基地局２０も制御信号を送信していること示す情報をアンテナウェイト算出部２１６に出力する。なお、判定部２４２の判定は、以下のいずれかの処理で行われる。

（第１の処理）
ＧＰＳ受信機を備える無線基地局２０の場合、判定部２１４は、全方向に制御信号を一定期間送信した後に、制御信号の送信を一旦停止し、制御信号の送信が再開されるまでに、上記判定を行う。

（第２の処理）
ＧＰＳ受信機を備えない無線基地局２０の場合、判定部２１４は、の無線基地局２０との間で、無線信号の送受信タイミングの同期（フレーム同期）が行われた後、制御信号の送信が開始されるまでに、上記判定を行う。

判定部２１４による判定の結果、他の無線基地局２０も制御信号を送信しているタイムスロットに制御チャネルを割り当てた場合、アンテナウェイト算出部２１６は、各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄについて、制御チャネルに割り当てられたタイムスロットを用いた制御信号の送信時のアンテナウェイト（送信ウェイト）を算出する。

具体的には、アンテナウェイト算出部２１６は、制御チャネルが割り当てられたタイムスロットで受信された他の無線基地局２０からの制御信号に基づいて、送信ウェイトを算出する。ここで、アンテナウェイト算出部２１６は、他の無線基地局２０からの制御信号ごとに、当該制御信号の受信時において信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が最小となるアンテナウェイト（受信ウェイト）を算出する。

更に、アンテナウェイト算出部２１６は、他の無線基地局２０からの制御信号に対応する受信ウェイトを、送信ウェイトとする。

算出された各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄ毎の受信ウェイトは、他の無線基地局２０からの制御信号の受信時においてＳＩＮＲが最小となるアンテナウェイトである。従って、当該受信ウェイトが送信ウェイトとして設定されることにより、当該送信ウェイトは、自身の制御信号の送信時にヌルの方向が他の無線基地局２０に向くアンテナウェイトとなる。

その後、制御部２１０は、予め制御チャネル用に割り当てられたタイムスロットを用いて、変調・復調部１０７、無線通信部１０６及びアダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、制御信号を送信する。なお、判定部２１４において、自身が制御信号を送信する制御チャネルを割り当てたタイムスロットを、他の無線基地局２０が利用していないと判定された場合は、無線基地局２０は、アダプティブアレイアンテナを利用した指向性制御は行わず、全方向に制御信号を送信するようにしてもよい。

図３は、無線通信システム１０における無線基地局２０の動作を示すフロー図である。図３に示すように、無線基地局２０は、自身に予め設定された処理を行う時間になった場合（ステップＳ３１Ｙｅｓに相当）、ＧＰＳ受信機を備える（ステップＳ３２Ｙｅｓに相当）無線基地局２０は、ＧＰＳ情報に含まれる時間情報を取得して送信タイミングの同期処理を行う（ステップＳ３３）。無線基地局２０は、同期処理後、予め制御チャネル用に割り当てられたタイムスロット（制御信号の送信タイミング）で、同期制御用の符号を含めた制御信号を、アダプティブアレイアンテナを利用した指向性制御は行わず、全方向に送信する（ステップＳ３４）。無線基地局２０は、制御信号を一定期間送信した後（ステップＳ３５Ｙｅｓ）、制御信号の送信を一旦停止する（ステップＳ３６）。

一方、ＧＰＳ受信機を備えていない（ステップＳ３２Ｙｅｓに相当）無線基地局２０は、他の無線基地局２０から送信される制御信号を受信し（ステップＳ３７）、当該制御信号に含まれる同期制御用の符号を利用して、無線信号の送受信タイミングの同期処理を行う（ステップＳ３８）。

ＧＰＳ受信機を備える無線基地局２０においてはステップＳ３６の後に、または、ＧＰＳ受信機を備えない無線基地局２０においてはステップＳ３８の後に、制御チャネルを割り当て可能なタイムスロット（制御信号の送信タイミング）において、他の無線基地局２０からの制御信号の受信を試みる（ステップＳ３９）。そして、制御チャネルを割り当て可能なタイムスロット（制御信号の送信タイミング）の全てで、他の無線基地局２０からの制御信号が受信されるか否か判定する。制御チャネルを割り当て可能なタイムスロット（制御信号の送信タイミング）の全てで、他の無線基地局２０からの制御信号が受信された場合（ステップＳ４０Ｙｅｓ）、各制御信号の受信レベルを取得し、最も受信レベルの低い制御信号を送信されているタイムスロットを、自身が制御信号を送信するための制御チャネルに割り当て（ステップＳ４１）、他の無線基地局２０の方向にヌルが向くような送信ウェイトを算出する（ステップＳ４２）。無線基地局２０は、算出した送信ウェイトを利用し、アダプティブアレイアンテナにより指向性制御された制御信号を送信する（ステップＳ４３）。一方、無線基地局２が制御チャネルを割り当て可能なタイムスロット（制御信号の送信タイミング）において、他の無線基地局２０に利用されていないタイムスロットがある場合（ステップＳ４０Ｎｏ）、無線基地局２０は、利用されていないタイムスロットのいずれかを、自身が制御信号を送信するための制御チャネルに割り当て（ステップＳ４４）、アダプティブアレイアンテナを利用した指向性制御は行わず、全方向に制御信号を送信する（ステップＳ４５）。

以上説明した無線通信システム１０によれば、事前に自身が送信する制御信号と、他の無線基地局２０から送信される制御信号との間に生じる干渉を考慮した上で制御信号の送信を行うことができる。これにより、制御チャネルで制御信号を送信する際に生じる干渉を低減することができる。

なお、ＧＰＳ受信機を有する無線基地局２０に関しては、ＧＰＳ情報に含まれる時間情報が、同期を行う際の絶対時間となるため、無線通信システム１０の円滑な運用を考慮し、当該無線基地局２０については、予め制御チャネルを割り当てるタイムスロットを固定し、さらに、上述のように、アダプティブアレイアンテナを利用した指向性制御することなく、全方向に制御信号を送信するようにしてもよい。

上記は、無線基地局２０自身が他の無線基地局２０から送信される制御信号を受信することで、自身が制御信号を送信する制御チャネルの割り当てを行った。しかしながら、無線通信システム１０においては、無線基地局２０が設置される位置だけでなく、無線端末３０が存在する位置でも、複数の無線基地局２０が同一タイミングで送信する制御信号が干渉している場合がある。そのため、以下、無線端末３０が存在する位置において、複数の無線基地局の間で生じている制御信号の干渉を低減する手法を記載する。

図４は、無線通信システム１０における、無線端末３０の機能ブロック図である。

無線端末３０は、図４に示すように、制御部３１０、記憶部３２０、無線通信部３４０、変調・復調部３５０、アンテナ３６０を含む。

制御部３１０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末３０が具備する各種機能を制御する。制御部３１０は、干渉判定部３１２を含む。

記憶部３２０は、例えばメモリによって構成され、無線端末３０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

無線通信部３４０は、無線基地局２０から送信される下り無線信号を受信する。さらに、無線通信部３４０は、受信した上り無線信号をベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）し、変調・復調部３５０へ出力する。

変調・復調部３５０は、入力されたベースバンド信号の復調及び復号処理を行う。これにより、無線基地局２０から送信される下り無線信号を含まれるデータが得られる。データは制御部３１０へ出力される。

また、変調・復調部３５０は、制御部３１０からのデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得る。無線通信部３４０は、ベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。更に、無線通信部３４０は、アレイアンテナ３６０を介して、上り無線信号を送信する。

無線端末３０は、無線通信を行うために、無線基地局２０と同期を確立する。この同期を確立するにあたり、無線端末３０は、無線基地局２０から送信される制御情報を受信する。このとき、無線端末３０が、図１に示すように、無線基地局２０Ｂのセル内に存在するものとする。この場合、無線端末３０は、無線基地局２０Ｂから送信される無線信号を受信する。そして、制御部３１０内の干渉判定部３１２は、受信した制御信号の受信品質を取得する。干渉判定部３１２は、受信した制御信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）と、ＦＥＲ（Frame Error Rate）とを取得する。そして、干渉判定部３１２は、ＲＳＳＩが予め設定されている閾値（第１の閾値）より大きく、かつ、ＦＥＲも予め設定される閾値（第２の閾値）よりも大きい場合、無線基地局２０Ｂから送信される制御信号に干渉が生じていると判定する（ここでは、無線基地局２０Ｂと、無線基地局２０Ｄとが同一タイミングで制御信号を送信し、かつ、互いの制御信号に干渉が生じているものとする。）。そして、この状態が所定期間継続する場合に、制御部３１０は、無線基地局２０Ｂが制御信号を送信する下りタイムスロットに対応する上りタイムスロットで、その旨を示す制御情報を無線基地局２０Ｂ宛てに送信する。

無線基地局２０は、無線端末３０から、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることを制御情報にて通知されると、干渉を低減するための処理を行う。

無線基地局２０Ｂは、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることを通知される。無線基地局２０Ｂにおける、制御部２１０の判定部１４２は、制御チャネルを割り当てたタイムスロットにおいて、他の無線基地局２０も制御信号を送信していること示す情報をアンテナウェイト算出部２１６に出力する。

アンテナウェイト算出部２１６は、各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄについて、制御チャネルに割り当てられたタイムスロットを用いた制御信号の送信時のアンテナウェイト（送信ウェイト）を算出する。

具体的には、アンテナウェイト算出部２１６は、無線端末３０からの制御信号に基づいて、送信ウェイトを算出する。ここで、アンテナウェイト算出部２１６は、当該制御信号の受信時において信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が最小となるアンテナウェイト（受信ウェイト）を算出する。更に、アンテナウェイト算出部２１６は、無線端末３０からの制御信号に対応する受信ウェイトを、送信ウェイトとする。

算出された各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄ毎の受信ウェイトは、無線端末３０からの制御信号の受信時においてＳＩＮＲが最小となるアンテナウェイトである。従って、当該受信ウェイトが送信ウェイトとして設定されることにより、当該送信ウェイトは、自身の制御信号の送信時にヌルの方向が無線端末３０に向くアンテナウェイトとなる。

その後、制御部２１０は、予め制御チャネル用に割り当てられたタイムスロットを用いて、変調・復調部１０７、無線通信部１０６及びアダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、制御信号を送信する。これにより、無線端末３０が存在する位置で、制御信号の干渉を低減することができる。なお、無線端末３０は、無線基地局２０Ｂからの制御信号を受信することが困難になるが、無線基地局２０Ｂが送信する制御信号に干渉を生じさせていた無線基地局２０Ｄからの制御信号を干渉なしに受信することができるので、当該無線基地局２０Ｄに無線接続することができる。

図５は、無線通信システム１０における無線基地局２０（２０Ｂおよび２０Ｄ）および無線端末３０の動作を示すフロー図である。図３に示すように、無線端末３０は、無線通信を開始するにあたり、無線基地局２０Ｂからの制御信号を受信し（ステップＳ５１）、受信した制御信号に干渉が所定期間、生じているか否かの判定を行う（ステップＳ５２）。無線端末３０は、干渉が生じていると判定すると（ステップＳ５３）、制御信号に無線基地局２０Ｂが制御信号を送信する下りタイムスロットに対応する上りタイムスロットで、その旨を示す制御情報を無線基地局２０Ｂ宛てに送信し、無線基地局２０Ｂは当該制御信号を受信する（ステップＳ５４）。無線端末３０から制御信号を受信した無線基地局２０Ｂは、当該制御信号を利用し、無線端末３０の方向にヌルが向くような送信ウェイトを算出する（ステップＳ５５）。無線基地局２０Ｂは、算出した送信ウェイトを利用し、アダプティブアレイアンテナにより指向性制御された制御信号を送信する（ステップＳ５６）。無線端末３０は、再度、制御信号を受信し（ステップＳ５６）、無線基地局２０Ｄに接続要求を行う（ステップＳ５７）。

上記処理では、無線端末３０が存在するセルを有する無線基地局２０Ｂに、制御信号を送信する際、当該無線端末３０にヌルが向くよう指向性制御を行わせた。しかしながら、無線端末３０が送信する制御信号は、無線基地局２０Ｂだけでなく、同一タイミングで制御信号を送信している無線基地局２０Ｄも受信できる場合がある。そのため、上記処理の代わりに以下の処理を無線基地局２０が行うようにしてもよい。

（その他の処理−その１）
無線基地局２０Ｂは、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることを無線端末３０からの制御信号により通知されても、干渉を低減する処理を行わない。一方、無線基地局２０Ｄは、無線端末３０から送信される、無線基地局２０Ｂ宛ての制御信号を受信することで、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることを通知される。無線基地局２０Ｄにおける、制御部２１０の判定部１４２は、制御チャネルを割り当てたタイムスロットにおいて、他の無線基地局２０も制御信号を送信していること示す情報をアンテナウェイト算出部２１６に出力する。

その後、制御部２１０は、予め制御チャネル用に割り当てられたタイムスロットを用いて、変調・復調部１０７、無線通信部１０６及びアダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄを介して、制御信号を送信する。これにより、無線端末３０が存在する位置で、制御信号の干渉を低減することができる。なお、無線端末３０は、無線基地局２０Ｂが送信する制御信号を、無線基地局２０Ｄからの制御信号を干渉なしに受信することができるので、当該無線基地局２０Ｂに無線接続することができる。

図６は、無線通信システム１０における無線基地局２０（２０Ｂおよび２０Ｄ）および無線端末３０の動作を示すフロー図である。図３に示すように、無線端末３０は、無線通信を開始するにあたり、無線基地局２０Ｂからの制御信号を受信し（ステップＳ６１）、受信した制御信号に干渉が所定期間、生じているか否かの判定を行う（ステップＳ６２）。無線端末３０は、干渉が生じていると判定すると（ステップＳ６３）、制御信号に無線基地局２０Ｂが制御信号を送信する下りタイムスロットに対応する上りタイムスロットで、その旨を示す制御情報を無線基地局２０Ｂ宛てに送信し、無線基地局２０Ｂおよび無線基地局２０Ｄは当該制御信号を受信する（ステップＳ６４）。無線端末３０から制御信号を受信した無線基地局２０Ｄは、当該制御信号を利用し、無線端末３０の方向にヌルが向くような送信ウェイトを算出する（ステップＳ６５）。無線基地局２０Ｄは、算出した送信ウェイトを利用し、アダプティブアレイアンテナにより指向性制御された制御信号を送信する（ステップＳ６６）。無線端末３０は、再度、制御信号を受信し（ステップＳ６６）、無線基地局２０Ｂに接続要求を行う（ステップＳ６７）。

上記（その他の処理−その１）では、無線端末３０が存在するセルを有する無線基地局２０Ｂが送信する制御信号と干渉していた制御信号を送信する無線基地局２０Ｄに、当該無線端末３０にヌルが向くよう指向性制御を行わせた。しかしながら、無線基地局２０Ｄが遠方に設置されている場合、無線端末３０が送信する制御信号を無線基地局２０Ｄは、受信できない。そのため、上記（その他の処理−その１）の代わりに以下の処理を無線通信システム１０が行うようにしてもよい。

（その他の処理−その２）
無線端末３０が、ＧＰＳ受信機（位置情報）といった、自身の位置を検出する構成を備えているものとする。無線端末３０の制御部３１０は、無線基地局２０Ｂからの制御信号に干渉が生じていると判定すると、無線基地局２０Ｂが制御信号を送信する下りタイムスロットに対応する上りタイムスロットで、その旨を示す制御情報を無線基地局２０Ｂ宛てに送信する。なお、制御信号には、無線端末３０が、干渉が生じていると判定した時点での位置情報を含むものとする。無線基地局２０Ｂは、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることを無線端末３０からの制御信号により通知さると、制御信号の送信を一旦停止し、制御部２１０の判定部２１４は、自身が制御信号を送信する同一タイミングで制御信号を送信している他の無線基地局２０（この場合、無線基地局２０Ｄとする。）を判定し、判定結果とし、無線端末３０の位置情報と、無線基地局２０Ｄを示す情報とを、管理装置４０に通知する。

管理装置４０は、無線基地局２０Ｂから、無線端末３０の位置情報と、無線基地局２０Ｄを示す情報とを受信すると、無線基地局２０Ｄに対し、無線端末３０の位置情報を通知し、無線基地局２０Ｄが制御信号を送信する際、無線端末３０にヌルが向くように指向性制御を行わせる。

図７は、無線通信システム１０における、管理装置４０の機能ブロック図である。

管理装置４０は、図７に示すように、制御部４１０、記憶部４２０、通信部４４０を含む。

制御部４１０は、例えばＣＰＵによって構成され、管理装置４０が具備する各種機能を制御する。そして、無線基地局２０から、無線端末３０の位置情報と、他の無線基地局２０を示す情報とを受信すると、制御信号に干渉が生じていると判断し、他の無線基地局２０に対し、無線端末３０の位置情報を通知し、他の無線基地局２０が制御信号を送信する際、無線端末３０にヌルが向くように指向性制御を行わせる。

記憶部４２０は、例えばメモリによって構成され、管理装置４０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。また、通信部４４０は、無線基地局２０とデータを送受信する。

一方、無線基地局２０Ｄは、管理装置４０から無線端末３０の位置情報を通知されると、制御部２１０の判定部２１４は、自身が送信した制御信号に干渉が生じていることと判定する。判定部１４２は、制御チャネルを割り当てたタイムスロットにおいて、他の無線基地局２０も制御信号を送信していること示す情報をアンテナウェイト算出部２１６に出力する。

アンテナウェイト算出部２１６は、各アダプティブアレイアンテナ２６０Ａ乃至アダプティブアレイアンテナ２６０Ｄについて、制御チャネルに割り当てられたタイムスロットを用いた制御信号の送信時のアンテナウェイト（送信ウェイト）を通知された位置情報を利用して算出する。

図８は、無線通信システム１０における無線基地局２０（２０Ｂおよび２０Ｄ）、無線端末３０、および、管理装置４０の動作を示すフロー図である。図８に示すように、無線端末３０は、無線通信を開始するにあたり、無線基地局２０Ｂからの制御信号を受信し（ステップＳ８１）、受信した制御信号に干渉が所定期間、生じているか否かの判定を行う（ステップＳ８２）。無線端末３０は、干渉が生じていると判定すると（ステップＳ８３）、制御信号に無線基地局２０Ｂが制御信号を送信する下りタイムスロットに対応する上りタイムスロットで、その旨を示す制御情報を位置情報を含めて無線基地局２０Ｂ宛てに送信し、無線基地局２０Ｂは当該制御信号を受信する（ステップＳ８４）。無線端末３０から制御信号を受信した無線基地局２０Ｂは、制御信号の送信を一旦停止し、自身が制御信号を送信する同一タイミングで制御信号を送信している他の無線基地局２０（この場合、無線基地局２０Ｄとする。）を判定する（ステップＳ８５）。そして、無線基地局２０Ｂは、制御信号の送信を再開するとともに、判定結果とし、無線端末３０の位置情報と、無線基地局２０Ｄを示す情報とを、管理装置４０に通知する（ステップＳ８６）。管理装置４０は、無線基地局２０Ｂから、無線端末３０の位置情報と、無線基地局２０Ｄを示す情報とを受信すると、無線基地局２０Ｄに対し、無線端末３０の位置情報を通知する（ステップＳ８７）。無線基地局２０Ｄは、管理装置４０から無線端末３０の位置情報を受信すると、無線端末３０の方向にヌルが向くような送信ウェイトを算出する（ステップＳ８８）。無線基地局２０Ｄは、算出した送信ウェイトを利用し、アダプティブアレイアンテナにより指向性制御された制御信号を送信する（ステップＳ８９）。無線端末３０は、再度、制御信号を受信し、無線基地局２０Ｂに接続要求を行う（ステップＳ８Ａ）。

なお、上述の（その他の処理−その２）では、管理装置４０を介して、無線基地局２０Ｄが送信する制御信号に干渉が生じていることを通知したが、無線基地局２０Ｂと無線基地局２０Ｄとの間で直接通信可能な場合は、管理装置４０を介さずに、無線基地局２０Ｂが無線基地局２０Ｄに無線端末３０の位置情報を通知してもよい。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることを留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１０無線通信システム、２０無線基地局、３０無線端末、２１０，３１０，４１０制御部、２１２同期処理部、２１４判定部、２１６アンテナウェイト算出部、２２０，３３０，４３０記憶部、２３０Ｉ／Ｆ部、２４０，３４０無線通信部、２５０，３５０変調・復調部、３１２干渉判定部、４４０通信部。

Claims

ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局であって、
他の無線基地局との間で、無線信号の送受信タイミングに関する同期を行う同期処理部と、
前記他の無線基地局から受信した制御信号の送信タイミングと、受信レベルとに基づいて、自身が制御信号を送信する制御チャネルをタイムスロットに割り当てる制御部と、
前記制御信号を送信する送信部と、を備え、
前記制御部は、前記送信部に他の無線基地局と同一タイミングで前記制御信号を前記送信部に送信させる場合、当該他の無線基地局が送信する制御信号に基づくアンテナウェイトを算出する、
ことを特徴とする無線基地局。
前記制御部は、前記制御チャネルを割り当てたタイムスロットと同一タイムスロットで送信される他の無線基地局に対し、ヌルが向くように前記アンテナウェイトを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記制御チャネルの割り当ての際、前記制御チャネルを割り当て可能な全タイムスロットが前記他の無線基地局に利用されている場合、前記他の無線基地局から送信される制御信号の受信レベルが最も低いタイムスロットを自身が制御信号を送信する制御チャネルに割り当て、かつ、制御チャネルを割り当てたタイムスロットと同一タイムスロットで送信される他の無線基地局からの制御信号に基づいて、前記送信部に制御信号を送信させる際のアンテナウェイトを算出する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
前記同期処理部は、予め設定される時間に前記他の無線基地局との間で前記同期を行っており、
前記同期処理部は、前記予め設定される時間より前に同期処理が行われた他の無線基地局から送信される制御信号を利用して、前記同期を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線基地局。
ＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信部と、をさらに備え、
前記同期処理部は、予め設定される時間に、前記ＧＰＳ受信部を介して前記ＧＰＳ情報を取得して、前記他の無線基地局との間で前記同期を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記同期後、前記送信部に無指向性で制御信号を所定期間送信させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線基地局。
ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、複数のアンテナにアンテナウェイトを適用するアダプティブアレイ方式の無線基地局の無線通信方法であって、
他の無線基地局との間で、無線信号の送受信タイミングに関する同期を行う同期処理ステップと、
前記他の無線基地局から受信した制御信号の送信タイミングと、受信レベルとに基づいて、自身が制御信号を送信する制御チャネルをタイムスロットに割り当てる制御ステップと、
前記制御信号を送信する送信ステップと、含み、
前記制御ステップでは、前記送信部に他の無線基地局と同一タイミングで前記制御信号を前記送信部に送信させる場合、当該他の無線基地局が送信する制御信号に基づくアンテナウェイトを算出する、
ことを特徴とする無線通信方法。