JP2013038551A - 無線通信システムおよび基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局が非同期状態になっても干渉の発生を抑制する。
【解決手段】無線通信システムはネットワークを介して互いに接続されている複数の基地局２０を有する。基地局２０は制御部２２、ネットワークＩ／Ｆ２４、および無線リソース割当部２３を有する。制御部２２は隣接局と同期が取れているか否かを監視する。ネットワークＩ／Ｆ２４は自局が同期状態から外れている場合に隣接局に同期外れを通知する。無線リソース割当部２３は自局のセル内の無線端末に自局と隣接局との間で共通する第１、第２の共通帯域を少なくとも含む周波数帯域の中から無線リソースを割当て可能である。制御部２２は自局が同期状態から外れている場合に第１の共通帯域の中から無線リソースを割当てさせる。制御部２２は隣接局が同期状態から外れている場合に第２の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースを割当させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信システムおよび基地局に関するものである。

ＷｉＭＡＸ、ＡＸＧＰ、およびＴＤ−ＬＴＥのような近年のＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）方式の通信システムにおいては、周波数リユース１が適用されており、全セルで同じ周波数帯域が利用されている。このような周波数リユース１の適用下において、セル間の境界に位置する無線端末が基地局から受信する信号は、当該基地局に隣接する隣接基地局からの信号により干渉を受ける。

そこで、ＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）などの干渉回避方法が提案されている（特許文献１参照）。図６、７を用いて、周波数軸方向のＦＦＲの適用による干渉回避方法の一例を説明する。図６は、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃのセル配置の例を示す図である。図７は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式におけるＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）サブフレームの無線リソースの分割方法を示す。

特開２０１０−０７４４６９号公報

図６に示すように、基地局２０ａ〜２０ｃの中心領域ｃａにおいては、どの基地局２０ａ〜２０ｃでも同じ周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）が無線リソースに用いられる。一方、セルｃが相互に重なる周辺領域ｓａにおいては、基地局２０ａ〜２０ｃ毎に異なる周波数帯域が用いられる。例えば、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃでは、それぞれ３分割した第１〜第３の周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が無線リソースに用いられる。

図７に示すように、中央領域ｃａ内に位置する無線端末に対しては、共通ゾーンにおいて全基地局に共通する周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）の中から無線リソースが割当てられる。また、周辺領域ｓａに位置する無線端末に対しては、分割ゾーンにおいて基地局毎に異なる周波数帯域（Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３のいずれか）の中から無線リソースが割当てられる。

このような無線リソースの分割方法を適用することにより、周辺領域ｓａに位置する無線端末において干渉の発生を抑えることが可能である。また、中心領域ｃａでは、第１〜第３の基地局すべてにおいて共通する周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）を無線リソースに用いることが出来るので、周波数ダイバーシティを最大限活用することも可能であり、受信性能が改善される。

しかし、上述の無線リソースの分割方法を実行するためには、共通ゾーンおよび分割ゾーンの期間を他の基地局と合わせる必要がある。したがって、複数の基地局を同期させることが必要である。

複数の基地局を同期させるために、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの基準信号が用いられている。各基地局において、基準信号に基づいて同期が行われている。

しかし、基準信号の受信に失敗するなどの理由により、同期を維持できないことが生じ得る。同期していない基地局と正常な基地局との間では共通ゾーンと分割ゾーンの期間がずれるため干渉が発生し得る。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、基地局間での同期が崩れた場合においても干渉の発生を抑制可能な無線通信システムおよび基地局を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本発明による無線通信システムは、
ネットワークを介して互いに接続された複数の基地局を有して構成される無線通信システムであって、
前記基地局は、それぞれ
自局が相互にセルの一部が重なる隣接局と同期状態にあるか否かを監視する同期監視部と、
自局が同期状態から外れていると同期監視部に判別された場合に相互にセルの一部が重なる隣接局に同期外れを通知する通知部と、
自局のセル内の無線端末に、自局と隣接局との間で共通する第１、第２の共通帯域を少なくとも含む周波数帯域の中から無線リソースを割当て可能な割当部と、
自局が同期状態から外れている場合には割当部に第１の共通帯域の中から無線リソースを割当てさせ、隣接局が同期状態から外れていることを通知された場合には割当部に第２の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースを割当させる制御部とを有する
ことを特徴とするものである。

また、本発明による基地局はは、
ネットワークを介して互いに接続され得る基地局であって、
自局が相互にセルの一部が重なる隣接局と同期状態にあるか否かを監視する同期監視部と、
自局が同期状態から外れていると同期監視部に判別された場合に相互にセルの一部が重なる隣接局に同期外れを通知する通知部と、
自局のセル内の無線端末に、自局と隣接局との間で共通する第１、第２の共通帯域を少なくとも含む周波数帯域の中から無線リソースを割当て可能な割当部と、
自局が同期状態から外れている場合には割当部に第１の共通帯域の中から無線リソースを割当てさせ、隣接局が同期状態から外れていることを通知された場合には割当部に第２の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースを割当させる制御部とを備える
ことを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明に係る無線通信システムによれば、同期から外れた基地局は第１の共通帯域の中から無線リソースを割当て、当該基地局の隣接局は第１の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースの割当てを行うので、干渉の発生を抑制することが可能である。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおける各基地局のセルの範囲を示す基地局の配置図である。 図１の無線通信システムにおいて第３の基地局が非同期状態である場合における各基地局で用いる周波数帯域を示す図である。 図１の無線通信システムにおいて、第３の基地局が非同期状態である場合における無線リソースの分割方法を示す図である。 図１の基地局の内部構成を概略的に示すブロック図である。 図１の基地局の制御部によって実行される割当方法決定処理を示すフローチャートである。 図１の無線通信システムにおいて全基地局が同期状態である場合における各基地局で用いる周波数帯域を示す図である。 図１の無線通信システムにおいて、全基地局が同期状態である場合における無線リソースの分割方法を示す図である。

以下、本発明を適用した無線通信システムの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略的な通信ネットワーク図である。無線通信システムは、複数の基地局２０を有して構成される。基地局２０からはセルｃの範囲内に電波が届く。任意の基地局２０のセルｃに対し隣接する基地局２０のセルｃの一部が重なり合うように、基地局２０は配置される。このようなセルｃが重なり合う領域では、対応する何れの基地局２０とも無線端末（図示せず）は通信可能である。

以下、任意の基地局２０に対して、セルｃの一部が重なり合う他のセルｃを隣接局とする。互いに隣接局となる第１〜第３の基地局２０を用いて、各基地局２０で実行される無線リソースの割当て方法について説明する。

図２に示すように、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃのセルｃ１〜ｃ３は、中心領域ｃａと周辺領域ｓａとに分けられる。中心領域ｃａは基地局２０を含み、他の何れの隣接局のセルｃと重なり合いを有さない領域である。また、周辺領域ｓａは、中心領域ｃａとセルｃの外縁との間の領域である。

後述するように、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃは、自局および隣接局が同期状態であるか否かに応じて、通信方法を切替える。なお、同期状態であるとは、他の基地局２０とＤＬサブフレームおよびＵＬサブフレームの期間や、後に説明するＤＬサブフレームにおける共通ゾーンおよび分割ゾーンの期間が一致した状態を言う。

自局および隣接局が同期状態である場合の通信方法について説明する。図６に示すように、自局および隣接局が同期状態である場合には、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃのいずれにおいても、中心領域ｃａ内の無線端末に対して第１〜第３の周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）の中から無線リソースが割当てられる。また、第１の基地局２０ａにおいて、周辺領域ｓａ内の無線端末に対して第１の周波数帯域Ｆ１の中から無線リソースが割当てられる。また、第２の基地局２０ｂにおいて、周辺領域ｓａ内の無線端末に対して第２の周波数帯域Ｆ２の中から無線リソースが割当てられる。また、第３の基地局２０ｃにおいて、周辺領域ｓａ内の無線端末に対しては第３の周波数帯域Ｆ３の中から無線リソースが割当てられる。

自局および隣接局が同期状態である場合における無線リソースの割当てについて、詳細に説明する。図７に示すように、共通ゾーンの期間中に各基地局２０において中心領域ｃａ内の無線端末と第１〜第３の周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）を用いて無線通信が行われる。全基地局２０で同じ周波数帯域を用いるものの、中心領域ｃａ内の無線端末には他の基地局２０からの電波が到達しないので、干渉の生じる可能性は比較的低い。

一方、分割ゾーンの期間中には、第１の基地局２０ａにおいて周辺領域ｓａ内の無線端末と第１の周波数帯域Ｆ１を用いて無線通信が行われる。また、第２の基地局２０ｂにおいて周辺領域ｓａ内の無線端末と第２の周波数帯域Ｆ２を用いて無線通信が行われる。また、第３の基地局２０ｃにおいて周辺領域ｓａ内の無線端末と第３の周波数帯域Ｆ３を用いて無線通信が行われる。周辺領域ｓａ内の無線端末は複数の基地局２０と無線通信が可能であるが、用いられる周波数帯域が異なるので、干渉の生じる可能性は低い。

次に、一部の基地局２０が同期状態から外れた場合の通信方法について説明する。図２に示すように、同期状態から外れた基地局（図２においては、第３の基地局２０ｃとする）においては、中心領域ｃａおよび周囲領域ｓａ内の無線端末に対して第３の周波数帯域Ｆ３（第１の共通帯域）の中から無線リソースが割当てられる。一方、自局は同期状態でありながら隣接局が同期状態でない基地局２０（図２においては、第１、第２の基地局２０ａ、２０ｂ）においては、中心領域ｃａ内の無線端末に対して第１、第２の周波数帯域Ｆ１、Ｆ２の中から無線リソースが割当てられる。

なお、隣接局が同期状態から外れた場合であっても自局の同期が保たれている場合には、周辺領域ｓａ内の無線端末に対して割当て可能な周波数帯域は、自局およびすべての隣接局が同期状態である場合の周波数帯域と同じである。すなわち、第１の基地局２０ａの周辺領域ｓａ内の無線端末に対して第１の周波数帯域Ｆ１の中から無線リソースが割当てられ、第２の基地局２０ｂの周辺領域ｓａ内の無線端末に対して第２の周波数帯域Ｆ２の中から無線リソースが割当てられる。

自局および隣接局のいずれかが同期状態でない場合における無線リソースの割当てについて、詳細に説明する。図３に示すように、共通ゾーンの期間中には、同期状態である第１、第２の基地局２０ａ、２０ｂにおいて中心領域ｃａの無線端末と第１、第２の周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２）を用いて無線通信が行われる。第３の基地局２０ｃは共通ゾーンと分割ゾーンとを区別することなく、中心領域ｃａの無線端末と第３の周波数帯域Ｆ３を用いて無線通信が行われる。

第１、第２の基地局２０ａ、２０ｂ間においては、自局および隣接局が同期状態である場合と同様に、干渉の生じる可能性は比較的低い。また、第１、第２の基地局２０ａ、２０ｂの少なくとも一方と第３の基地局２０ｃ間では、用いる周波数の帯域が異なるので干渉の生じる可能性は低い。

一方、分割ゾーンの期間中には、自局および隣接局が同期状態である場合と同様に、第１の基地局２０ａにおいて周辺領域ｓａ内の無線端末と第１の周波数帯域Ｆ１を用いて無線通信が行われる。また、第２の基地局２０ｂにおいて周辺領域ｓａ内の無線端末と第２の周波数帯域Ｆ２を用いて無線通信が行われる。前述のように、第３の基地局２０ｃは共通ゾーンと分割ゾーンとを区別することなく、周辺領域ｓａの無線端末と第３の周波数帯域Ｆ３を用いて無線通信が行われる。前述のように、周辺領域ｓａ内の無線端末は複数の基地局２０と無線通信が可能であるが、用いられる周波数帯域が異なるので、干渉の生じる可能性は低い。

次に、基地局２０の内部構成について説明する。図４に示すように、基地局２０は、無線通信部２１、制御部２２（同期監視部、制御部）、無線リソース割当部２３、およびネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）２４（通知部）などによって構成される。

無線通信部２１は、基地局アンテナ２６を介して、セルｃ内の無線端末と音声データなどの様々なデータなどを無線信号として送受信する。また、ＧＰＳ衛星（図示せず）から発せられる基準信号や無線端末から発せられる位置信号を受信する。

制御部２２は、自局の各部位の動作を制御する。例えば、制御部２２は無線通信部２１およびネットワークＩ／Ｆ２４を制御して、無線通信部２１が受信した無線信号をネットワークＩ／Ｆ２４および通信ネットワーク１１を介して他局に送信させる。また、他局から受信した信号を、無線通信部２１を介して無線端末に送信させることが可能である。

図３に示したように、無線通信には第１〜第３の周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）が無線リソースに用いられる。無線リソース割当部２３によって、無線端末毎に無線リソースが割当てられる。

無線リソースの割当は、制御部２２によって制御される。制御部２２は、自局および隣接局が同期状態であるか否か、同期状態においては共通ゾーンまたは分割ゾーンのいずれの期間であるか、および通信を行う無線端末が中心領域ｃａおよび周辺領域ｓａに位置するかに応じて無線リソースの割当を制御する。

自局が同期状態であるか否かは、制御部２２によって判別される。制御部２２は、無線通信部２１から送信される基準信号の有無に基づいて判別する。基準信号が受信された場合には、自局が同期状態であると判別される。基準信号が受信されない場合には、非同期状態にあると判別される。

同期状態であることを認識すると、制御部２２は同期状態に対応した割当方法で無線リソースの割当を実行させる。一方、非同期状態であることを認識すると、制御部２２は非同期状態であることに対応した割当方法で無線リソースの割当を実行させる。

また、非同期状態であることを認識すると、制御部２２はネットワークＩ／Ｆ２４を制御して、隣接局の制御部２２に送信する。したがって、隣接局が非同期状態である場合には、非同期状態であることが隣接局から通知されることにより、各基地局２０の制御部２２は隣接局が非同期状態であることを認識可能である。さらに、非同期状態から同期状態に回復したことを認識すると、制御部２２は隣接局の制御部２２に同期状態が回復したことを通知する。

制御部２２は、受信した基準信号により自局の同期状態を維持させる。維持された同期状態においてサブクレームにおける共通ゾーンおよび分割ゾーンの期間が認識され、それぞれの期間に応じた無線リソースの割当を、制御部２２は無線リソース割当部２３に実行させる。

また、制御部２２には無線通信部２１が受信する無線端末の位置が通知される。自局のセルｃ内の無線端末の位置に応じて、共通ゾーンおよび分割ゾーンのいずれかに割当てられる。

続いて、各基地局２０の制御部２２によって実行される割当方法決定処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１０１において、制御部２２は無線リソースに用いる周波数帯域を第１〜第３の周波数帯域（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）に決定する。周波数帯域の決定後、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、制御部２２は自局が同期状態であるか否かを判別する。なお、前述のように、制御部２２は基準信号の受信の有無に基づいて同期状態であるかを判別する。同期状態である場合には、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、制御部２２は何れかの隣接局が同期状態であるか否かを判別する。なお、前述のように、制御部２２は隣接局からの通知に基づいて、隣接局が同期状態であるかを判別する。すべての隣接局が同期状態である場合には、ステップＳ１０１に戻る。何れか一つでも隣接局が非同期状態である場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、制御部２２は無線リソースに用いる周波数帯域から、非同期状態である隣接局専用に定められた周波数帯域を除外する。すなわち、隣接局用の周波数帯域以外の帯域を無線リソースに用いることを決定する。周波数帯域の決定後、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、制御部２２は隣接局における非同期状態が回復したか否かを判別する。なお、前述のように、制御部２２は隣接局からの通知に基づいて、同期状態に回復したか否かを判別する。隣接局が非同期状態のままである場合には、同期状態になるまでステップＳ１０５を繰返し、待ち状態となる。一方、同期状態に回復した場合には、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２において自局が非同期状態であると判別された場合には、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、制御部２２は自局が非同期状態であることを隣接局に通知する。隣接局への通知後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、制御部２２は自局専用に定められた周波数帯域を無線リソースに用いることを決定する。周波数帯域の決定後、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、制御部２２は自局の非同期状態が回復したか否かを判別する。非同期状態が維持されている場合には、同期状態になるまでステップＳ１０８を繰返し、待ち状態となる。一方、同期状態に回復した場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、制御部２２は自局が同期状態に回復したことを隣接局に通知する。隣接局への通知後、ステップＳ１０１に戻る。

以上のような構成の本実施形態の無線通信システムによれば、基地局２０の同期が外れた場合には、外れた基地局２０専用の周波数帯域を無線リソースに用い、隣接局では当該基地局２０専用の周波数帯域以外の帯域を無線リソースに用いるので、干渉の発生を抑制することが可能である。

また、非同期状態の基地局２０および隣接局それぞれが無線リソースに使用可能な周波数帯域は、全基地局２０が同期状態であるときに比べて狭小化する。しかし、本実施形態では、同期状態の回復時に使用する周波数帯域を戻すので、狭小化による周波数ダイバーシティが不十分となるなどの不利益の発生を限定的に抑えることが可能である。

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。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、上記実施の形態では、第１〜第３の基地局２０ａ〜２０ｃが相互に隣接する基地局２０であると仮定して無線リソースの割当を説明したが、任意の基地局２０に隣接する基地局２０は２つに限定されない。１または３以上の基地局２０が隣接局となり得る。

また、本実施形態では、ＧＰＳ衛星から受信する基準信号に基づいて、基地局２０の同期状態を維持する構成であるが、従来公知の他の手段によって基地局２０の同期状態を維持する構成であってもよい。

また、本実施形態では、相互に隣接局となる基地局２０すべてが同期状態である場合に、無線リソースに用いる周波数帯域は全基地局２０で同じ（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）である構成だが、共通する帯域を含めば基地局２０毎に異なっていてもよい。

例えば、第１の基地局における無線リソースに用いる周波数帯域が（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）であって、第２の基地局における無線リソースに用いる周波数帯域が（Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）であってもよい。このような構成において第１の基地局が同期状態から外れた場合には、第１の基地局ではＦ２の帯域から無線リソースを割当て、第２の基地局ではＦ２以外の帯域から無線リソースを割当てれば、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

１０ 無線通信システム
２０ 基地局
２０ａ〜２０ｃ 第１〜第３の基地局
２２ 制御部
２３ 無線リソース割当部
２４ 同期監視部
２４ ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）
ｃ セル

Claims (2)

1. ネットワークを介して互いに接続された複数の基地局を有して構成される無線通信システムであって、
   前記基地局は、それぞれ
   自局が相互にセルの一部が重なる隣接局と同期状態にあるか否かを監視する同期監視部と、
   前記自局が同期状態から外れていると前記同期監視部に判別された場合に前記相互にセルの一部が重なる隣接局に同期外れを通知する通知部と、
   前記自局のセル内の無線端末に、前記自局と前記隣接局との間で共通する第１、第２の共通帯域を少なくとも含む周波数帯域の中から無線リソースを割当て可能な割当部と、
   前記自局が同期状態から外れている場合には前記割当部に前記第１の共通帯域の中から無線リソースを割当てさせ、前記隣接局が同期状態から外れていることを通知された場合には前記割当部に前記第２の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースを割当させる制御部とを有する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. ネットワークに接続され得る基地局であって、
   自局が相互にセルの一部が重なる隣接局と同期状態にあるか否かを監視する同期監視部と、
   前記自局が同期状態から外れていると前記同期監視部に判別された場合に前記相互にセルの一部が重なる隣接局に同期外れを通知する通知部と、
   前記自局のセル内の無線端末に、前記自局と前記隣接局との間で共通する第１、第２の共通帯域を少なくとも含む周波数帯域の中から無線リソースを割当て可能な割当部と、
   前記自局が同期状態から外れている場合には前記割当部に前記第１の共通帯域の中から無線リソースを割当てさせ、前記隣接局が同期状態から外れていることを通知された場合には前記割当部に前記第２の共通帯域以外の帯域の中から無線リソースを割当させる制御部とを備える
   ことを特徴とする基地局。

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