JP2013038801A - 無線通信システム、基地局および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局が、全てのＰＲＵが割当て不可能であっても、その旨を周辺の基地局に通知することで、周辺の基地局からの干渉を抑えることが可能となる。
【解決手段】本発明の無線通信システム１００では、第１の基地局１２０Ａが、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を管理サーバ１６０を介して第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂに通知し、第２の基地局は、所定のＰＲＵを解放もしくは所定のＰＲＵの電力を下げることで、第１の基地局１２０Ａへの干渉を低減させ、第１の基地局は、所定のＰＲＵをＰＨＳ端末に割り当てることを特徴としている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＯＦＤＭＡ方式を用いた無線通信が可能な無線通信システム、基地局および無線通信方法に関する。

近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される通信端末が普
及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。

これらのような無線通信においては、送受信を行うために信号を二重化する必要がある。二重化の方式としては、時分割によって送受信を切り換えるＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）、周波数を異ならせて送受信を二重化するＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割復信）が代表的である。また同時に複数の通信端末と通信をする多元接続のための方式としては、時分割して複数の通信端末を切り換えるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）、周波数帯域を分割するＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割多元接続）、通信端末ごとに異なる符号を乗算するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多重接続）が代表的である。

かかる無線通信では、周辺の基地局と干渉を生じないように、各基地局には、所定の周波数帯域のチャネル（周波数チャネル）が割り当てられる。具体的には隣接する基地局と同一の周波数帯域が使用されないように、基地局に所定の周波数チャネルが割り当てられている。基地局への周波数チャネルの割当方法としては、動的周波数チャネル割当（ＤＣＡ：Dynamic Channel Assignment 以下、単にＤＣＡと称する。）が広く利用されている。

ＤＣＡは、各基地局に割り当てる周波数チャネルを、各基地局のトラヒックに応じて動的に決定する技術であり、所要の通信品質を満たす限り、無線通信システムが使用している全ての周波数チャネルが、全ての基地局において選択可能となる。

また、さらに柔軟に周波数チャネルを基地局に割り当てる技術として、様々な技術が提案されている。例えば特許文献１では、基地局間における干渉に基づいて各基地局の属するグループの数を決定し、同一グループに属する基地局間の最短距離が一定となるように各基地局の属するグループを決定し、決定されたグループに属する基地局に割り当てられる周波数帯域を当該グループ単位で決定し、グループごとに異なる周波数帯域を割り当てる。これにより、各基地局に対する周波数チャネルの割当制御の柔軟性を向上させることができるとしている。

特開２００５−２７１８９号公報

ところで、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses） ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）があり、このような通信規格では、OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System（次世代ＰＨＳシステム）を策定しつつある。

ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）において多元接続を行うものである。ＯＦＤＭはＦＤＭ（Frequency Division Multiple:周波数分割多重）を発展させた方式であり、周波数軸上でキャリア信号を多数のサブキャリアに分割し、隣接するサブキャリア間で信号波の位相を直交させることにより、サブキャリアの帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。ＯＦＤＭでは全てのサブキャリアを１つの通信端末が占有するが、ＯＦＤＭＡでは数個（例えば２４個）のサブキャリアをグループ化してサブチャネルを構成し、複数の通信端末で全てのサブチャネルを共有することにより多元接続を行う。サブチャネルは、例えば１８ＭＨｚの周波数帯域を２０個に分割することとなる。

さらに次世代ＰＨＳシステムでは、ＯＦＤＭＡに加えて、ＴＤＭＡによる多元接続を行う。ＴＤＭＡは、周波数を時間軸で複数のタイムスロットに分割し、複数の相手と通信を行う方式である。現状では、上り（Up Link：通信端末から基地局）と下り（Down Link：基地局から通信端末）をそれぞれ４つに分割することが想定されている。すなわち次世代ＰＨＳシステムでは、周波数軸と時間軸の両方で通信ブロックに細分化し、多数の通信端末に通信ブロックを動的に割り当てて効率的に通信を行う。１つのサブチャネルにおける１つのタイムスロットによって定まる通信ブロックをＰＲＵ（Physical Resource Unit以下単にＰＲＵと称する。）と称し、１つの基地局あたり３６個ないし４０個のＰＲＵを利用することが想定されている。

上述のように基地局は２０個のサブチャネルを利用できるが、そのうちの１つのサブチャネルは制御チャネル（ＣＣＨ）として利用し、ＤＣＡを利用して残りのサブチャネルを通信端末に対して動的に割り当てる。通信に利用されるサブチャネルに含まれるＰＲＵには、アンカーチャネルもしくはエクストラチャネルが割り当てられる。アンカーチャネルは通信端末ごとに１つ割り当てられ、その通信端末に対するエクストラチャネルが割り当てられたＰＲＵのマップを含んでいる。エクストラチャネルは実際にデータを内包するチャネルであって、データ量や通信状況に応じて１つの通信端末に複数のエクストラチャネルが割り当てられる。このようにアンカーチャネルに含まれるマップによってエクストラチャネルの割り当てを通知することをＦＭ−ｍｏｄｅ（Fast access channel based on Map-Mode）と称する。

アンカーチャネルは、全ＰＲＵに対してキャリアセンスを行うことにより求められた最も通信品質のよいＰＲＵに割り当てられる。エクストラチャネルは、基本的にはキャリアセンスが行われないが、通信が行われていないＰＲＵをその基地局が新たに使用する場合にはキャリアセンスを行ってから割り当てられる。このように、基地局はアンカーチャネルを介してエクストラチャネルの位置および数を動的に変更することができるため、大容量のデータを高速に送受信することが可能となる。

しかし、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ ＴＤＤシステムにおいては、通信端末ごとに通信状況や基地局からの距離が異なり、それに伴って変調方式や電力、遅延量が異なる場合があるため、隣接するＰＲＵ同士で干渉が生じる場合がある。遅延量についてはＴＤＭＡにおけるガードバンドによって有効に干渉を防止しうる。しかしＯＦＤＭＡではサブキャリアの周波数帯域を重複させているため、変調方式や電力が大きく異なると、周波数方向に隣接するＰＲＵの電波の影響を受けてしまう。

また、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ ＴＤＤシステムは、従来のＴＤＭＡ−ＴＤＤシステムとは異なりサブチャネルの数に限りがあるため、キャリアセンスを行った結果、全てのＰＲＵが割当て不可能となる場合がある。

上述した特許文献１の技術を用いてＰＲＵの割当制御を試みたところで、グループ内で使用可能な周波数帯域に制限があるため、仮に空いている周波数帯域のＰＲＵがあったとしてもその空いている周波数帯域が、基地局が属するグループに割り当てられていなければ利用することができない。したがって、基地局が属するグループに割り当てられている周波数帯域のＰＲＵが周辺の基地局からの干渉により使用できない場合は、通信を確立することはできない。

本発明は、このような問題に鑑み、基地局がキャリアセンスを行った結果、全てのＰＲＵが割当て不可能な場合、その旨を周辺の基地局に通知することで、周辺の基地局からの干渉を抑えることができ、確実に通信を確立することが可能な無線通信システム、基地局および無線通信方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う第１の基地局と、１または複数の第２の基地局と、当該第１および第２の基地局を管理する管理サーバとを備えた無線通信システムであって、第１の基地局は、通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定するキャリアセンス判定部と、キャリアセンス判定部が利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を管理サーバに通知するＮＧ通知部と、管理サーバから、第２の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、当該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを通信端末に割り当てるチャネル割当部と、を備え、管理サーバは、第１の基地局からキャリアセンス失敗情報が通知された場合、第２の基地局に所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求を通知する解放要求通知部と、第２の基地局から解放ＰＲＵ情報が通知された場合、第１の基地局に当該解放ＰＲＵ情報を通知するサーバ通知部と、を備え、第２の基地局は、管理サーバからチャネル解放要求が通知された場合、当該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定するＰＲＵ判定部と、所定のＰＲＵが解放可能である場合当該所定のＰＲＵを解放し、所定のＰＲＵが解放可能でない場合当該所定のＰＲＵの電力を下げるＰＲＵ解放部と、ＰＲＵ解放部が解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を管理サーバに通知するＰＲＵ通知部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成により、周辺の基地局（第２の基地局）からの干渉により、基地局（第１の基地局）が通信端末にＰＲＵを割り当てられない場合、管理サーバが第２の基地局に使用中のＰＲＵの解放要求を行うこととなる。さらに解放要求が通知された第２の基地局がＰＲＵを解放したり、ＰＲＵの電力を下げたりするため、第１の基地局のＰＲＵに対する第２の基地局からの干渉を低減させることができる。

したがって、周辺の基地局（第２の基地局）からの干渉によって全てのＰＲＵが割当て不可能であったとしても、他の基地局にハンドオーバをさせずに、確実に通信を確立することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う基地局であって、通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定するキャリアセンス判定部と、キャリアセンス判定部が利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を当該基地局を管理する管理サーバに通知するＮＧ通知部と、管理サーバから、他の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、当該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを通信端末に割り当てるチャネル割当部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う基地局であって、当該基地局を管理する管理サーバから他の基地局から所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求が通知された場合、当該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定するＰＲＵ判定部と、所定のＰＲＵが解放可能である場合当該所定のＰＲＵを解放し、所定のＰＲＵが解放可能でない場合当該所定のＰＲＵの電力を下げるＰＲＵ解放部と、ＰＲＵ解放部が解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を管理サーバに通知するＰＲＵ通知部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う第１の基地局と、第２の基地局と、当該第１および第２の基地局を管理する管理サーバとを用いた無線通信方法であって、第１の基地局は、通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定し、利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を管理サーバに通知し、管理サーバは、第１の基地局からキャリアセンス失敗情報が通知された場合、第２の基地局に所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求を通知し、第２の基地局は、管理サーバからチャネル解放要求が通知された場合、当該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定し、所定のＰＲＵが解放可能である場合当該所定のＰＲＵを解放し、所定のＰＲＵが解放可能でない場合当該所定のＰＲＵの電力を下げ、解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を管理サーバに通知し、管理サーバは、第２の基地局から解放ＰＲＵ情報が通知された場合、第１の基地局に当該解放ＰＲＵ情報を通知し、第１の基地局は、管理サーバから、第２の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、当該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを通信端末に割り当てることを特徴とする。

上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該基地局および無線通信方法にも適用可能である。

以上のように本発明の無線通信システムでは、基地局（第１の基地局）がキャリアセンスを行った結果、全てのＰＲＵが割当て不可能であっても、その旨を周辺の基地局（第２の基地局）に通知することで、周辺の基地局からの干渉を抑えることができ、確実に通信を確立することが可能となる。

無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 第１の基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態にかかるフレーム構成を説明するための説明図である。 第２の基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態にかかるチャネル構成を説明するための説明図である。 管理サーバの概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態にかかる無線通信方法の処理の流れを示したシーケンス図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される通信端末は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と、無線で通信を行う無線通信システムを構築する。ここでは、まず、無線通信システム全体を説明し、その後、基地局および管理サーバの具体的構成を説明する。また、本実施形態では、通信端末としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を通信端末として用いることもできる。
（無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。無線通信システム１００は、共通の構成を有するＰＨＳ端末１１０Ａ、１１０Ｂと、同様の構成を有する第１の基地局１２０Ａ、１２０Ｂと、同様の構成を有する第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂと、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１４０と、中継サーバ１５０と、管理サーバ１６０と、を含んで構成される。

上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある第１の基地局１２０Ａに通信確立要求（無線接続要求）を行う。通信確立要求を受信した第１の基地局１２０Ａは、通信網１４０を介して中継サーバ１５０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１５０は、ＰＨＳ端末１１０Ｂの位置登録情報を参照しＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある例えば第１の基地局１２０Ｂを選択して第１の基地局１２０Ａと第１の基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。

このような無線通信システム１００においては、ＰＨＳ端末１１０Ａと第１の基地局１２０ＡもしくはＰＨＳ端末１１０Ｂと第１の基地局１２０Ｂとの通信速度および通信品質を向上させるため様々な技術が採用されている。本実施形態では、例えば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵ等の次世代ＰＨＳ通信技術が採用され、ＰＨＳ端末と基地局との間ではＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式に基づいた無線通信が実行される。

本実施形態において、ＰＨＳ端末１１０Ａからの通信確立要求を受信した第１の基地局１２０Ａは、キャリアセンスを行い割当可能なＰＲＵがあるか否かを判定する。この際、ＰＨＳ端末１１０Ａと通信を確立する第１の基地局１２０Ａが、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂから干渉を受けている場合、キャリアセンスを行った結果、全てのＰＲＵが割当て不可能となる場合がある。そこで、第１の基地局１２０Ａが、管理サーバ１６０を介して、干渉により全てのＰＲＵが割当て不可能である旨を第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂに通知し、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂが所定の動作を行うことで、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂからの干渉を抑えることが可能となり、確実に通信を確立することが可能となる。

以下、無線通信システム１００における第１の基地局１２０Ａ、１２０Ｂと、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂ、および第１の基地局１２０Ａ、１２０Ｂと第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂを管理する管理サーバ１６０の具体的な構成と動作を説明する。なお、以下において、ＰＨＳ端末１１０ＡおよびＰＨＳ端末１１０Ｂは、同様の構成を有するため代表としてＰＨＳ端末１１０Ａを用いて説明する。

また以下の実施形態において、第１の基地局１２０Ａ、１２０Ｂは同様の構成を有するため、代表として第１の基地局１２０Ａの構成を説明し、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂは同様の構成を有するため、代表として第２の基地局１３０Ａの構成を説明する。

さらに本実施形態において、第１の基地局１３０Ａと、第２の基地局１３０Ａは、別体として説明するが、どちらも両者の機能および構成を備えることもできる。
（第１の基地局１２０Ａ）
図２は、第１の基地局１２０Ａの概略的な構成を示したブロック図である。第１の基地局１２０Ａは、第１基地局制御部２１０と、基地局メモリ２１２と、基地局無線通信部２１４と、基地局有線通信部２１６と、を含んで構成される。

第１基地局制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により第１の基地局１２０Ａ全体を管理および制御する。また、第１基地局制御部２１０は、基地局メモリ２１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０Ａの通信網１４０や他のＰＨＳ端末への通信接続を制御する。基地局メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、第１基地局制御部２１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。

基地局無線通信部２１４は、ＰＨＳ端末１１０Ａとの通信を確立し、データの送受信を行う。基地局有線通信部２１６は、通信網１４０を介して中継サーバ１５０および管理サーバ１６０を含む様々なサーバと接続することができる。

また、本実施形態において第１基地局制御部２１０は、キャリアセンス判定部２２０、ＮＧ通知部２２２、チャネル割当部２２４としても機能する。

キャリアセンス判定部２２０は、ＰＨＳ端末１１０Ａからの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定する。

図３は、本実施形態にかかるフレーム構成を説明するための説明図である。ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡでは、時間軸方向と周波数方向とに２次元化したマップを有している。周波数軸方向には均一のベースバンド距離をおいて複数のサブチャネルが配され、各サブチャネルには、タイムスロット（ＴＤＭＡスロット）毎にＰＲＵが配される。

キャリアセンス判定部２２０は、いまだ通信を行っていないＰＨＳ端末１１０Ａからの通信確立要求があった場合、全ＰＲＵの中で、現在使用中でないＰＲＵについてキャリアセンスを行う。

ＮＧ通知部２２２は、キャリアセンス判定部２２０がキャリアセンスを行った結果、利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、その旨と利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を、基地局有線通信部２１６を介して管理サーバ１６０に通知する。

本実施形態において利用可能でない所定のＰＲＵは、キャリアセンス判定部２２０がキャリアセンスを行った結果、閾値に最も近い(干渉が最も小さい)ＰＲＵであるが、これに限定されず、閾値に近い順の複数のＰＲＵとしてもよい。

チャネル割当部２２４は、管理サーバ１６０から通知される、干渉を与えている第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂにて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を、基地局有線通信部２１６を介して受信した場合、解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵをＰＨＳ端末１１０Ａに割り当てる。
（第２の基地局１３０Ａ）
図４は、第２の基地局１３０Ａの概略的な構成を示したブロック図である。なお、上述した第１の基地局１２０Ａと機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。第２の基地局１３０Ａは、第２基地局制御部３１０と、基地局メモリ２１２と、基地局無線通信部２１４と、基地局有線通信部２１６と、を含んで構成される。

第２基地局制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、第２基地局制御部３１０は、基地局メモリ２１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０Ａの通信網１４０や他のＰＨＳ端末への通信接続を制御する。

また本実施形態において、第２基地局制御部３１０は、ＰＲＵ判定部３２０、ＰＲＵ解放部３２２、ＰＲＵ通知部３２４、としても機能する。

ＰＲＵ判定部３２０は、自局である第２の基地局１３０Ａが第１の基地局１２０ＡのＰＲＵに干渉を与えており、管理サーバ１６０からチャネル解放要求が通知された場合、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵに含まれかつ自局である第２の基地局１３０Ａが利用しているＰＲＵが解放可能であるか否かを判定する。

本実施形態においてＰＲＵ判定部３２０は、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵに、アンカーチャネルが割り当てられている場合解放可能でないと判定し、エクストラチャネルが割り当てられている場合解放可能であると判定する。

図５は、本実施形態にかかるチャネル構成を説明するための説明図である。ＰＲＵの所定サブチャネルには、制御チャネル（ＣＣＨ）３５０が割り当てられており、第２の基地局１３０Ａとすでに通信中のＰＨＳ端末ごとに制御信号に関するアンカーチャネル（ANchor CHannel 以下ＡＮＣＨと称する。）３５２と、データを格納するエクストラチャネル（EXtra CHannel 以下ＥＸＣＨと称する。）３５４が割り当てられている。例えば、図３において、ＰＨＳ端末１１０Ａには、１個のＡＮＣＨ３５２と７個のＥＸＣＨ３５４（３５４ａ〜３５４ｇ）が割り当てられている。

ＡＮＣＨ３５２は、ＦＭ−Ｍｏｄｅの制御信号であり、例えばＥＸＣＨ３５４の割当情報を示すマップ、タイミング制御用ビット、送信出力制御用ビット、自動再送要求の１種であるＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）のデータ到達の可否を通知するＡＣＫビット等を含んで構成される。そして、ＡＮＣＨ３５２は、ＰＨＳ端末ごとに１つしか割り当てられていないため、仮にＡＮＣＨ３５２を解放してしまうとＰＨＳ端末１１０Ａとの通信自体が不可能となる。したがって、ＰＲＵ判定部３２０は、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵにＡＮＣＨ３５２が割り当てられている場合は、解放可能でないと判定する。

一方、ＥＸＣＨ３５４は、実際にデータを内包するチャネルであって、データ量や通信状況に応じて１つのＰＨＳ端末１１０Ａに複数のＥＸＣＨ３５４(本実施形態では３５４ａ〜３５４ｇ)が割り当てられる。したがって、チャネル解放要求に含まれるＰＲＵ（例えばＥＸＣＨ３５４ｅ)を解放したとしてもデータの通信速度がわずかに遅くなる程度である。したがって、ＰＲＵ判定部３２０は、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵにＥＸＣＨ３５４が割り当てられている場合は、解放可能であると判定する。

本実施形態では、ＰＲＵ判定部３２０はさらに、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵ以外にＰＨＳ端末１１０Ａに割り当てられたＥＸＣＨ３５４があるか否かを判定する。図５ではＰＨＳ端末１１０Ａに割り当てられたＥＸＣＨ３５４は、ＥＸＣＨ３５４ａ〜３５４ｇの７個あるが、仮にチャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵにのみＥＸＣＨ３５４が割り当てられていた場合は、ＰＲＵ判定部３２０は解放可能でないと判定することもできる。

本実施形態において、ＰＲＵ判定部３２０は、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵにＥＸＣＨ３５４が割り当てられており、さらにそれ以外のＰＲＵにもＰＨＳ端末１１０Ａが利用するＥＸＣＨ３５４が割り当てられている場合に、解放可能であると判定しているが、これに限定されず、仮にＰＨＳ端末１１０Ａに複数のＥＸＣＨ３５４が割り当てられている場合であっても解放可能でないと判定してもよい。

ＰＲＵ解放部３２２は、所定のＰＲＵが解放可能である場合当該所定のＰＲＵを解放し、所定のＰＲＵが解放可能でない場合当該所定のＰＲＵの電力を許容最小値まで下げる。これにより、干渉が与えられている第１の基地局１２０Ａへの干渉を最大限抑えることができる。

本実施形態においてＰＲＵ解放部３２２は、ＰＲＵ判定部３２０によって解放可能でないと判定されたＰＲＵの電力を許容最小値まで下げているが、これに限定されず、第１の基地局１２０Ａへの干渉の程度を測定し、第１の基地局１２０Ａにおいて干渉が通信に問題とならない程度、すなわちキャリアセンスを行った場合に割当て可能となる程度まで電力を下げてもよい。

ＰＲＵ通知部３２４は、ＰＲＵ解放部３２２が、解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を、基地局有線通信部２１６を介して管理サーバ１６０に通知する。
（管理サーバ１６０）
図６は、管理サーバ１６０の概略的な構成を示したブロック図である。管理サーバ１６０は、サーバ制御部４１０と、サーバメモリ４１２と、サーバ通信部４１４と、を含んで構成される。

サーバ制御部４１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により管理サーバ１６０全体を管理および制御する。また、サーバ制御部４１０は、サーバメモリ４１２のプログラムを用いて、通信網１４０を介して、第１の基地局１２０Ａおよび第２の基地局１３０Ａを管理したり、中継サーバ１５０との通信接続を制御したりする。

サーバメモリ４１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、サーバ制御部４１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。本実施形態において、サーバメモリ４１２は、当該管理サーバ１６０が管理する第１の基地局１２０Ａおよび第２の基地局１３０Ａが使用しているＰＲＵの位置を示すマップ４１６も格納している。

サーバ通信部４１４は、通信網１４０を介して第１の基地局１２０Ａおよび第２の基地局１３０Ａや、中継サーバ１５０を含む様々なサーバ等と接続することができる。

また、本実施形態においてサーバ制御部４１０は、解放要求通知部４２０、サーバ通知部４２２としても機能する。

解放要求通知部４２０は、第２の基地局１３０Ａから干渉を受けておりＰＨＳ端末１１０Ａと通信を確立できない第１の基地局１２０Ａからキャリアセンス失敗情報が通知された場合、マップ４１６を介して、第１の基地局１２０Ａからのキャリアセンス失敗情報に含まれる所定のＰＲＵを使用している第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂにチャネル解放要求を通知する。

これにより、解放要求通知部４２０は、第１の基地局１２０Ａからのキャリアセンス失敗情報に含まれる所定のＰＲＵを使用している第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂにのみチャネル解放要求を通知することとなる。したがって、チャネル解放要求に含まれるＰＲＵを使用していない第２の基地局に不必要にチャネル解放要求を送信することがなくなる。

本実施形態において、解放要求通知部４２０は、マップ４１６を介して、キャリアセンス失敗情報に含まれる所定のＰＲＵを使用している第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂにのみチャネル解放要求を通知しているが、これに限定されず、第１の基地局１２０Ａから所定範囲内にある第２の基地局にチャネル解放要求を通知してもよい。

これにより、第１の基地局１２０Ａに干渉を与えていると推測される所定範囲内にある第２の基地局にのみチャネル解放要求を通知することができる。ここで所定範囲内とは、ＰＨＳ端末１１０Ａが位置登録をする際に一意に決定される所定の位置登録エリアとしても、予め基地局間で通信品質値等を測定しておき所定値以上基地局がある範囲内としてもよい。

サーバ通知部４２２は、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂから解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、サーバ通知部４２２を介して、第１の基地局１２０Ａに解放ＰＲＵ情報を通知する。

以上説明した無線通信システム１００では、周辺の所定の第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂからの干渉により、第１の基地局１２０ＡがＰＨＳ端末１１０ＡにＰＲＵを割り当てられない場合、管理サーバ１６０が第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂに使用中のＰＲＵの解放要求を行うこととなる。さらに解放要求が通知された第２の基地局１３０Ａ、１３０ＢがＰＲＵを解放したり、ＰＲＵの電力を下げたりするため、第１の基地局１２０ＡのＰＲＵに対する第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂからの干渉を低減させることが可能となる。次に、上述した第１の基地局１２０Ａ、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂ、および管理サーバ１６０を用いて無線通信を行う無線通信方法を説明する。
（無線通信方法）
図７は、本実施形態にかかる無線通信方法の処理の流れを示したシーケンス図である。

まず、ＰＨＳ端末１１０Ａから送信された通信確立要求を第１の基地局１２０Ａが受信すると（確立要求ステップ：Ｓ５００）、第１の基地局１２０Ａのキャリアセンス判定部２２０は、現在利用していない全てのＰＲＵに対してキャリアセンスを行い、利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定する（キャリアセンス判定ステップ：Ｓ５０２）。

キャリアセンス判定ステップＳ５０２において、利用可能なＰＲＵがないと判定された場合、第１の基地局１２０ＡのＮＧ通知部２２２が、利用可能なＰＲＵがない旨と利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を管理サーバ１６０に通知する（ＮＧ通知ステップ：Ｓ５０４）。また、第１の基地局１２０Ａは、ＰＨＳ端末１１０Ａに通信確立待機要求を送信し（待機要求ステップ：Ｓ５０６）、通信確立待機要求を受信したＰＨＳ端末１１０Ａはタイマを起動させ待機状態に入る（確立待機ステップ：Ｓ５０８）。

第１の基地局１２０Ａからキャリアセンス失敗情報が通知された管理サーバ１６０は、マップ４１６を介してキャリアセンス失敗情報に含まれる所定のＰＲＵを使用している第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂにそれぞれチャネル解放要求を通知する（解放要求通知ステップ：Ｓ５１０）。

管理サーバ１６０からチャネル解放要求が通知された第２の基地局１３０Ａ、１３０ＢのＰＲＵ判定部３２０は、チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵのうち自局が利用しているＰＲＵが解放可能であるか否かを判定し、解放可能である場合当該ＰＲＵを解放し、解放可能でない場合所定のＰＲＵの電力を下げる（ＰＲＵ解放ステップ：Ｓ５１２）。

第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂは、ＰＲＵ解放ステップＳ５１２において、解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を管理サーバ１６０に通知する（解放通知ステップ：Ｓ５１４）。

第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂから解放ＰＲＵ情報が通知された管理サーバ１６０は、第１の基地局１２０Ａに解放ＰＲＵ情報を通知する（ＰＲＵ通知ステップ：Ｓ５１６）。

確立待機ステップＳ５０８において待機状態であったＰＨＳ端末１１０Ａのタイマがタイムアウト（タイムアウトステップ：Ｓ５１８）すると、ＰＨＳ端末１１０Ａは再び、通信確立要求を第１の基地局１２０Ａに送信する（確立再要求ステップ：Ｓ５２０）。

そして、第１の基地局１２０Ａは、再度キャリアセンスを行い、閾値以上であれば、所定のＰＲＵをＰＨＳ端末１１０Ａに割り当て（ＰＲＵ割当ステップ：Ｓ５２２）、通信を開始する（通信開始ステップ：Ｓ５２４）。

上述した如く、本実施形態にかかる無線通信方法では、第１の基地局１２０Ａが、第２の基地局１３０Ａ、１３０Ｂから干渉を受けており、新規にＰＨＳ端末１１０ＡにＰＲＵを割り当てられない場合であっても、管理サーバ１６０にその旨を通知することによって、干渉を与えている第２の基地局１３０Ａ、１３０ＢのＰＲＵを解放させることができる、これにより、第１の基地局１２０Ａは利用可能なＰＲＵを捻出することができ、ハンドオーバさせて他の基地局と通信をさせずとも、ＰＨＳ端末１１０Ａと確実に通信を確立することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、第１の基地局１２０Ａと第２の基地局１３０Ａが、管理サーバ１６０を介して、キャリアセンス失敗情報、チャネル解放要求、解放ＰＲＵ情報の送受信を行っているが、これに限定されず、第１の基地局１２０Ａと第２の基地局１３０Ａが上記のキャリアセンス失敗情報、チャネル解放要求、解放ＰＲＵ情報の送受信を直接行うこともできる。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、ＯＦＤＭＡ方式を用いた無線通信が可能な無線通信システム、基地局および無線通信方法に利用可能である。

１００ …無線通信システム
１１０Ａ、１１０Ｂ…ＰＨＳ端末
１２０Ａ、１２０Ｂ…第１の基地局
１３０Ａ、１３０Ｂ…第２の基地局
１４０…通信網
１５０…中継サーバ
１６０…管理サーバ
２１０…第１基地局制御部
２１２…基地局メモリ
２１４…基地局無線通信部
２１６…基地局有線通信部
２２０…キャリアセンス判定部
２２２…ＮＧ通知部
２２４…チャネル割当部
３１０…第２基地局制御部
３２０…ＰＲＵ判定部
３２２…ＰＲＵ解放部
３２４…ＰＲＵ通知部
３５０…制御チャネル（ＣＣＨ）
３５２…アンカーチャネル（ＡＮＣＨ）
３５４…エクストラチャネル（ＥＸＣＨ）
４１０…サーバ制御部
４１２…サーバメモリ
４１４…サーバ通信部
４１６…マップ
４２０…解放要求通知部
４２２…サーバ通知部

Claims (4)

1. ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う第１の基地局と、１または複数の第２の基地局と、該第１および第２の基地局を管理する管理サーバとを備えた無線通信システムであって、
   前記第１の基地局は、
   前記通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定するキャリアセンス判定部と、
   前記キャリアセンス判定部が利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を前記管理サーバに通知するＮＧ通知部と、
   前記管理サーバから、第２の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを前記通信端末に割り当てるチャネル割当部と、
   を備え、
   前記管理サーバは、
   前記第１の基地局からキャリアセンス失敗情報が通知された場合、第２の基地局に前記所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求を通知する解放要求通知部と、
   前記第２の基地局から前記解放ＰＲＵ情報が通知された場合、前記第１の基地局に該解放ＰＲＵ情報を通知するサーバ通知部と、
   を備え、
   前記第２の基地局は、
   前記管理サーバから前記チャネル解放要求が通知された場合、該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定するＰＲＵ判定部と、
   前記所定のＰＲＵが解放可能である場合該所定のＰＲＵを解放し、前記所定のＰＲＵが解放可能でない場合該所定のＰＲＵの電力を下げるＰＲＵ解放部と、
   前記ＰＲＵ解放部が解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を前記管理サーバに通知するＰＲＵ通知部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う基地局であって、
   前記通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定するキャリアセンス判定部と、
   前記キャリアセンス判定部が利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を当該基地局を管理する管理サーバに通知するＮＧ通知部と、
   前記管理サーバから、他の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを前記通信端末に割り当てるチャネル割当部と、
   を備えることを特徴とする基地局。
3. ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う基地局であって、
   当該基地局を管理する管理サーバから他の基地局から所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求が通知された場合、該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定するＰＲＵ判定部と、
   前記所定のＰＲＵが解放可能である場合該所定のＰＲＵを解放し、前記所定のＰＲＵが解放可能でない場合該所定のＰＲＵの電力を下げるＰＲＵ解放部と、
   前記ＰＲＵ解放部が解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を前記管理サーバに通知するＰＲＵ通知部と、
   を備えることを特徴とする基地局。
4. ＯＦＤＭＡ方式を用いて通信端末と無線通信を行う第１の基地局と、第２の基地局と、該第１および第２の基地局を管理する管理サーバとを用いた無線通信方法であって、
   前記第１の基地局は、
   前記通信端末からの通信確立要求に応じてキャリアセンスを行い利用可能なＰＲＵがあるか否かを判定し、
   前記利用可能なＰＲＵがないと判定した場合、利用可能でない所定のＰＲＵの情報を含むキャリアセンス失敗情報を前記管理サーバに通知し、
   前記管理サーバは、
   前記第１の基地局からキャリアセンス失敗情報が通知された場合、第２の基地局に前記所定のＰＲＵの解放を要求する旨の情報を含むチャネル解放要求を通知し、
   前記第２の基地局は、
   前記管理サーバから前記チャネル解放要求が通知された場合、該チャネル解放要求に含まれる所定のＰＲＵが解放可能であるか否かを判定し、
   前記所定のＰＲＵが解放可能である場合該所定のＰＲＵを解放し、前記所定のＰＲＵが解放可能でない場合該所定のＰＲＵの電力を下げ、
   解放した、もしくは電力を下げたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報を前記管理サーバに通知し、
   前記管理サーバは、
   前記第２の基地局から前記解放ＰＲＵ情報が通知された場合、前記第１の基地局に該解放ＰＲＵ情報を通知し、
   前記第１の基地局は、
   前記管理サーバから、第２の基地局にて解放された、もしくは電力が下げられたＰＲＵの情報を含む解放ＰＲＵ情報が通知された場合、該解放ＰＲＵ情報が示すＰＲＵを前記通信端末に割り当てることを特徴とする無線通信方法。
   

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