JP2013175981A

JP2013175981A - 無線基地局及び下り制御チャネル送信方法

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Publication number: JP2013175981A
Application number: JP2012040015A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Konishi; 友明小西
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】無線端末機からの上り制御チャネル信号をもとに下り制御チャネル信号で下りリンクを確立する際に、制御チャネルの干渉を抑制することを可能にする。
【解決手段】アダプティブアレイアンテナ３１を介して無線端末機１０と無線通信を行う無線部３２と、無線端末機１０から送信されて無線部３２で受信された通信リンク確立のための上りＣＣＨ信号ＵＳが、他無線基地局４０宛であることを検出時に、無線端末機１０の方向に対して、通信リンク確立のための下りＣＣＨ信号ＤＳの送信電波の発信を抑制するアダプティブアレイヌルステアリング送信の制御を行う制御部３４と、で構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、上りと下りで同一周波数を使用するＴＤＤ(Time Division Duplex)を用いたＰＨＳ(Personal Handy-phone System)や携帯電話機等の移動通信システムにおいて、無線基地局が無線端末機から受信した上り制御チャネル信号を利用して下り制御チャネルの干渉を抑制する、無線基地局及び下り制御チャネル送信方法に関する。

携帯電話機の高速データ通信の規格の一つであるＴＤ−ＬＴＥ(Time division Duplex Long Term Evolution)やＰＨＳに代表されるＴＤＤを用いた移動通信システムにおいて、干渉波及び符号間干渉による信号劣化を抑制するアダプティブアレイ通信方式がある。この方式として、特許文献１に記載の無線通信システムがある。

このシステムは、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)／ＴＤＤを用いたＰＨＳシステムにおいて、無線基地局から無線端末機への下りリンク割り当てのための下り制御チャネル信号を、アダプティブアレイ送信することにより無線端末機の受信電界強度を高め、リンク確立の成功率を向上させるようになっている。なお、アダプティブアレイ送信は、上り制御チャネル信号方向に指向性を向けて送信する方式である。この種のアダプティブアレイ通信を行う技術として更に特許文献２，３に記載のものがある。

更に、特許文献１のシステムでは、アダプティブアレイ送信を行う際に、上り制御チャネル信号に加え、下り制御チャネル信号を送信する０．５ｍｓｅｃ前に２回目の上り制御チャネル信号を送信することにより、より精度の高いアダプティブアレイ送信で、下り制御チャネル信号を送信することが可能となっている。

特開２００９−２１９７６号公報特開２０００−１３１２８号公報ＷＯ９８／５６１２１号公報

ところで、上述した特許文献１のように、無線基地局から対象の無線端末機へ向けてアダプティブアレイ送信を行うが、この際、その無線基地局が受信した上り制御チャネル信号を周辺の他無線基地局が受信する場合がある。この場合、他無線基地局からも下り制御チャネル信号の送信が行われるので、制御チャネルの干渉が生じ、対象の無線端末機への下りリンク割り当てが失敗するという問題がある。

この他、下りリンク確立の成功率を高めるために、無線基地局からの送信電力を単に高めた場合、例えば５００ｍＷから１ｋＷに高めた場合、無線端末機へは届き易くなるが、高出力なので制御チャネルの干渉が大きくなるという問題がある。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、無線端末機からの上り制御チャネル信号をもとに下り制御チャネル信号で下りリンクを確立する際に、制御チャネルの干渉を抑制することができる、無線基地局及び下り制御チャネル送信方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、アダプティブアレイアンテナを介して無線端末機と無線通信を行う無線部と、前記無線端末機から送信されて前記無線部で受信された通信リンク確立のための上り制御チャネル信号が、他無線基地局宛であることを検出時に、無線端末機の方向に対して、下り制御チャネル信号の送信電波の発信を抑制するアダプティブアレイヌルステアリング送信の制御を行う制御部とを有することを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記上り制御チャネル信号に含まれるウェイト情報を用いたウェイト演算により前記アダプティブアレイヌルステアリング送信を行うことを特徴とする。

本発明において、前記制御部は、前記他無線基地局と前記無線端末機とが前記上り及び下り制御チャネル信号の遣り取りで通信リンクが確立されるまでの間、前記アダプティブアレイヌルステアリング送信を行うことを特徴とする。

また、本発明は、アダプティブアレイアンテナを介して無線端末機と無線通信を行う第１ステップと、前記第１ステップで、前記無線端末機から送信された通信リンク確立のための上り制御チャネル信号が受信された際に、当該上り制御チャネル信号が自無線基地局又は他無線基地局宛であるかを判断する第２ステップと、前記第２ステップにおいて前記他無線基地局宛であると判断された際に、無線端末機の方向に対して、下り制御チャネル信号の送信電波の発信を抑制する第３ステップとを実行することを特徴とする。

本発明によれば、無線端末機からの上り制御チャネル信号をもとに下り制御チャネル信号で下りリンクを確立する際に、制御チャネルの干渉を抑制することができる無線基地局及び下り制御チャネル送信方法を提供することができる。

本実施形態に係る移動通信システムの無線基地局並びに無線基地局の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る無線基地局から無線端末機へのアダプティブアレイビームフォーミング送信と、アダプティブアレイヌルステアリング送信との態様を示す図である。本実施形態に係る無線基地局による下りリンク制御チャネル送信制御の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態（以下、単に本実施形態という）について詳細に説明する。
（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る移動通信システムの無線端末機１０並びに無線基地局３０，４０の構成を示すブロック図である。但し、移動通信システムは、ＰＨＳシステムや携帯電話システム等である。

無線端末機１０は、図示せぬ相手先の無線端末機と通信を開始する際に、例えば無線基地局４０へ上りリンクを確立するための上り制御チャネル（上りＣＣＨ）信号ＵＳを送信し、これに応じて無線基地局４０から返信されてくる下りリンクを確立するための下りＣＣＨ信号ＤＳを受信して相手先無線端末機と通信を行う。

無線基地局３０，４０は同構成であり、無線基地局３０を代表して示すように、アダプティブアレイアンテナ３１としてのアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが接続されたＲＦ（無線）部３２と、変復調部３３と、制御部３４と、メモリ部３５とを備えて構成されている。

無線基地局３０において、ＲＦ部３２は、４本のアンテナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄによって指向性を電波環境の変化に合わせて動的に変更可能なアダプティブアレイアンテナ３１が接続されており、このアダプティブアレイアンテナ３１の電波の送受信動作に応じて図示せぬＰＨＳ端末機又は携帯電話機等の無線端末機と、制御チャネル（ＣＣＨ）及び通信チャネル（ＴＣＨ）で無線通信を行う。なお、アダプティブアレイアンテナ３１は、８本の場合も有る。

アダプティブアレイアンテナ３１によるアダプティブアレイ送信は、図２に示すように、例えば無線基地局４０から、無線端末機１０が送信した上り制御チャネル信号方向に指向性を向けて電波（下りＣＣＨ信号）ＤＳを絞って送信する方式である。この送信方式をアダプティブアレイビームフォーミング送信ともいう。

変復調部３３は、ＲＦ部３２で受信される高調波信号に対して、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調)やＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying：二位相偏移変調)の変調方式よる復調及び復号処理を行いデジタル信号に変換する。また、制御部３４から入力されたデジタル信号にＱＰＳＫやＢＰＳＫの変調方式よる符号化及び変調処理を行い高周波信号に変換してアダプティブアレイアンテナ３１から送信する。

メモリ部３５は、無線基地局３０の各種機能を制御するプログラム等を記憶する。

制御部３４は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及びＤＳＰ(Digital Signal Processor)などで構成され、メモリ部３５に記憶されたプログラムの実行等により、無線端末機間や、無線端末機と固定電話機間の通信を中継する制御を行う。

また、制御部３４は、本実施形態の特徴である下りリンク制御チャネル送信制御を次のように行う。即ち、制御部３４は、図１に示すように、無線端末機１０から送信された他の無線基地局（他無線基地局）４０宛のリンク確立要求を行う上りＣＣＨ信号ＵＳを検出時に、この上りＣＣＨ信号ＵＳに基づき、アダプティブアレイヌルステアリング送信（以降、単にヌルステアリング送信ともいう）を行うように制御する。

ヌルステアリング送信は、無線基地局３０が自体から周囲方向に広がる下りＣＣＨ信号ＤＳ１を送信する際に、矢印Ｙ１で示す無線端末機１０が存在する方向に電波が飛ばないように制御する送信方式である。

そのヌルステアリング送信に当っては、当該ヌルステアリング送信を行う方向及びタイミングをウェイト演算により推定する。ヌルステアリング送信の方向は無線端末機１０からの上りＣＣＨ信号ＵＳの受信方向から予測可能である。一方、ヌルステアリング送信の送信タイミングは、上りＣＣＨ信号ＵＳの９７．５ｍｓｅｃ後と推定でき、このタイミングで下りＣＣＨ信号ＤＳでヌルステアリング送信を行う。

従って、制御部３４は、上りＣＣＨ信号ＵＳに含まれるウェイト情報をもとに、後述のウェイト演算を行ってヌルステアリング送信を行うタイミングを推定し、この推定タイミングでヌルステアリング送信を行うように制御する。

ウェイト演算は、アダプティブアレイアンテナ３１の指向性を制御するためのウェイトと呼ばれる重み付け係数を算出するものであり、まず、受信された上り制御チャネル信号と所定の参照信号とに基づいて、送信信号である下りＣＣＨ信号の重み付けに使用する送信ウェイトを算出する。この送信ウェイトを下りＣＣＨ信号に乗算し、この結果得られた下りＣＣＨ信号ＤＳを送信するタイミングを調整する。この送信タイミングは、上述したように上りＣＣＨ信号ＵＳを受信後、次に下りＣＣＨ信号ＤＳを送信する最も早いタイミング（９７．５ｍｓｅｃ後）となる。
（実施形態の動作）
以下、図１に示す本実施形態に係る移動通信システムの無線基地局３０の下りリンク制御チャネル送信制御の動作について、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

まず、無線基地局３０で、無線端末機１０から上りリンクを確立するための上りＣＣＨ信号ＵＳが受信されたとする（ステップＳ１）。この無線基地局３０では、制御部３４により、その上りＣＣＨ信号ＵＳが自局宛であるか否かが判断される（ステップＳ２）。

自局宛であると判断された場合、制御部３４の制御により、該当無線端末機１０へ下りリンクを確立するための下りＣＣＨ信号ＤＳが、アダプティブアレイビームフォーミング送信により送信される（ステップＳ３）。

一方、自局宛でないと判断された場合、制御部３４の制御により、該当無線端末機１０へヌルが向くように下りＣＣＨ信号ＤＳがアダプティブアレイヌルステアリング送信で送信される（ステップＳ４）。これは言い換えれば、図２に符号ＤＳ１で示したように、無線基地局３０から矢印Ｙ１で示す上りＣＣＨ信号ＵＳを受信した無線端末機１０への方向には、ヌルステアリング送信により下りＣＣＨ信号が送信されない状態となる。
（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る無線基地局３０は、アダプティブアレイアンテナ３１を介して無線端末機１０と無線通信を行う無線部３２と、無線端末機１０から送信されて無線部３２で受信された通信リンク確立のための上りＣＣＨ信号ＵＳが、他無線基地局４０宛であることを検出時に、無線端末機１０の方向に対して、下りＣＣＨ信号ＤＳの送信電波の発信を抑制するアダプティブアレイヌルステアリング送信の制御を行う制御部３４とを備えて構成されている。

この構成によれば、無線端末機１０から送信された上りＣＣＨ信号ＵＳを受信した際に、その上りＣＣＨ信号ＵＳが他無線基地局４０宛であれば、無線端末機１０方向へは、当該上りＣＣＨ信号ＵＳに応答する下りＣＣＨ信号ＤＳを送信しないようにした。従って、他無線基地局４０が上りＣＣＨ信号ＵＳに応答する下りＣＣＨ信号ＤＳを無線端末機１０へ送信する際に、この送信方向へは無線基地局３０からは下りＣＣＨ信号ＤＳの送信電波の発信が抑制されるので、従来のように、２つ以上の無線基地局３０，４０が、１つの無線端末機１０へ下りＣＣＨ信号ＤＳを送信して干渉が生じるといったことが抑制又は無くなる。

また、制御部３４が、上り制御チャネル信号に含まれるウェイト情報を用いたウェイト演算によりアダプティブアレイヌルステアリング送信を行うようにした。これによって、無線基地局３０は、他無線基地局４０が上りＣＣＨ信号ＵＳに応答する下りＣＣＨ信号ＤＳを無線端末機１０へ送信するタイミングで、他無線基地局４０方向への下りＣＣＨ信号ＤＳの送信電波の発信抑制を行うので、下りＣＣＨ信号ＤＳの干渉を抑制又は無くすことができる。

また、制御部３４は、他無線基地局３０と無線端末機１０とが上り及び下り制御チャネル信号の遣り取りで通信リンクが確立されるまでの間、アダプティブアレイヌルステアリング送信を行うようにした。これによって、他無線基地局３０と無線端末機１０との通信リンクが確立されるまでの間は、無線基地局３０がヌルステアリング送信によって下りＣＣＨ信号ＤＳの送信電波の発信抑制を行うので、より確実に、下りＣＣＨ信号ＤＳの干渉を抑制又は無くすことができる。

これらの効果を奏する無線基地局３０は、次の下り制御チャネル送信方法としても実現可能である。即ち、アダプティブアレイアンテナ３１を介して無線端末機１０と無線通信を行う第１ステップと、第１ステップで、無線端末機１０から送信された通信リンク確立のための上り制御チャネル信号が受信された際に、上り制御チャネル信号が自無線基地局３０又は他無線基地局４０宛であるかを判断する第２ステップと、第２ステップにおいて他無線基地局４０宛であると判断された際に、無線端末機１０の方向に対して、下り制御チャネル信号の送信電波を抑制する第３ステップとを実行する方法が実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲予測は上記実施形態に記載の範囲予測には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲予測に含まれ得ることが、特許請求の範囲予測の記載から明らかである。

１０・・無線端末機、３０，４０・・無線基地局、３１・・アダプティブアレイアンテナ、３２・・ＲＦ部、３３・・復調部、３４・・制御部、３５・・メモリ部。

Claims

アダプティブアレイアンテナを介して無線端末機と無線通信を行う無線部と、
前記無線端末機から送信されて前記無線部で受信された通信リンク確立のための上り制御チャネル信号が、他無線基地局宛であることを検出時に、無線端末機の方向に対して、下り制御チャネル信号の送信電波の発信を抑制するアダプティブアレイヌルステアリング送信の制御を行う制御部と
を有することを特徴とする無線基地局。
前記制御部は、前記上り制御チャネル信号に含まれるウェイト情報を用いたウェイト演算によりアダプティブアレイヌルステアリング送信を行うことを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
前記制御部は、前記他無線基地局と前記無線端末機とが前記上り及び下り制御チャネル信号の遣り取りで通信リンクが確立されるまでの間、前記アダプティブアレイヌルステアリング送信を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の無線基地局。
アダプティブアレイアンテナを介して無線端末機と無線通信を行う第１ステップと、
前記第１ステップで、前記無線端末機から送信された通信リンク確立のための上り制御チャネル信号が受信された際に、当該上り制御チャネル信号が自無線基地局又は他無線基地局宛であるかを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて前記他無線基地局宛であると判断された際に、前記無線端末機の方向に対して、下り制御チャネル信号の送信電波の発信を抑制する第３ステップと
を実行することを特徴とする制御チャネル送信方法。