JP2014165647A

JP2014165647A - 無線通信システム、無線通信システムの制御方法、基地局および移動局

Info

Publication number: JP2014165647A
Application number: JP2013034726A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Fujita; 博己藤田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: JP6204668B2

Abstract

【課題】所望のアンテナ指向性を実現するため、移動局が複数の基地局からの参照信号を確実に受信する。
【解決手段】本発明に係る無線通信システムは、アダプティブアレイアンテナを有する移動局１０と、複数の基地局とを備える無線通信システムであって、各基地局は、自基地局に２０隣接する他の基地局３０とは異なる周波数帯域を用いて、移動局１０がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システム、および、その制御方法、ならびに、該無線通信システムにおける基地局および移動局に関するものである。

無線通信システムにおいては、電波を有効に利用して通信容量を増大させるための様々な技術が提案されている。例えば、空間領域において電波を有効に利用するための技術として、アダプティブアレイアンテナを利用した技術が提案されている。

アダプティブアレイアンテナは、アンテナを複数使用してアレイを構成し、それぞれのアンテナの位相や振幅を適応的に制御することによって、アンテナの指向性を最適な状態に制御する技術である。

基地局および移動局のいずれもアダプティブアレイアンテナを備えることができる。例えば特許文献１において、アダプティブアレイアンテナを備える移動局の発明が紹介されている。

アダプティブアレイアンテナを備える移動局が所望のアンテナ指向性を得るためには、基地局から参照信号を受信する必要がある。

図７にＬＴＥ（Long Term Evolution）通信規格のダウンリンク（下りリンク）における、リソースブロック内の参照信号の配置例を示す。縦軸は周波数を示し、一目盛がサブキャリアに対応する。横軸は時間を示し、一目盛がシンボルに対応する。基地局は、斜線で示す周波数・時間において参照信号を送信する。

リソースブロック内のどの周波数・時間において参照信号を送信するか（以下、「参照信号の配置」と称する）は基地局によって異なり、基地局のセルＩＤ（識別番号）と参照信号の配置とが対応付けられている。図７（ａ）および（ｂ）に、参照信号の配置の２つの例を示す。

ＬＴＥ通信規格においては、移動局が基地局から報知信号を受信すると、移動局は、報知信号に含まれるセルＩＤから参照信号の配置を把握することができる。図８に報知信号の例を示す。図８に示すように、報知信号は、Ｐ−ＳＣＨ（Primary-Synchronization Channel）、Ｓ−ＳＣＨ（Secondary-Synchronization Channel）およびＰＢＣＨ（Primary Broadcast Channel）から構成される。報知信号は、基地局が送信に使用する周波数帯域（以下、「システム帯域」と称する）の中心周波数を中心とする６リソースブロック（７２サブキャリア）分の周波数帯域を用いて送信される。

特開２００２−１３５１９８号公報

アダプティブアレイアンテナの指向性としては、希望波の到来方向にメインビームを向け、かつ、干渉波の到来方向にヌルを向けることが好ましい。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備える移動局は、接続中の基地局に対してメインビームを向け、かつ、干渉波の送信源である隣接基地局に対してヌルを向けることが好ましい。

そのためには、移動局は、接続中の基地局、および、隣接基地局の両方から参照信号を受信できる必要がある。各基地局が送信している参照信号の配置を把握するためには、各基地局のセルＩＤを取得する必要があるため、移動局は、接続中の基地局、および、隣接基地局の両方から報知信号を受信する必要がある。

しかしながら、接続中の基地局と隣接基地局とのシステム帯域が同一の周波数帯域である場合、両方の基地局が同一の周波数を用いて報知信号を送信するため互いに干渉源となる。この場合、移動局は、どちらか一方の基地局の報知信号のみを受信できるか、または、どちらの基地局の報知信号も受信できない。

図９に、移動局が、接続中の基地局からの報知信号は受信できるが隣接基地局からの報知信号は受信できない場合における、アダプティブアレイアンテナのアンテナ指向性の例を示す。図９に示すように、この場合、移動局は、接続中の基地局に対してはメインビームを向けることができるが、隣接基地局に対してはヌルを向けることができない。すなわち、移動局は所望のアンテナ指向性を実現することができない。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、所望のアンテナ指向性を実現するため、移動局が複数の基地局からの参照信号を確実に受信することができる無線通信システム、および、その制御方法、ならびに、該無線通信システムにおける基地局および移動局を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムであって、前記各基地局は、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記移動局は、参照信号の配置を把握するための前記信号を前記複数の基地局から受信し、受信した該信号に基づいてアダプティブアレイアンテナの指向性を制御することが好ましい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記基地局は、アダプティブアレイアンテナを有する前記移動局に対して、自基地局が使用する周波数帯域と自基地局に隣接する他の基地局が使用する周波数帯域とで重複している部分の無線リソースを優先的に割り当てることが好ましい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、参照信号の配置を把握するための前記信号は、前記各基地局の識別番号を含む報知信号であることが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムの制御方法は、アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける無線通信システムの制御方法であって、前記各基地局が、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信するステップを含むことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信する通信部と、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための前記信号を送信するように前記通信部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る移動局は、アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける移動局であって、前記各基地局が、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて送信した参照信号の配置を把握するための信号を受信する通信部と、受信した参照信号の配置を把握するための前記信号に基づいてアダプティブアレイアンテナの指向性を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、所望のアンテナ指向性を実現するため、移動局が複数の基地局からの参照信号を確実に受信することができる。

本発明の第１実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。接続中の基地局のシステム帯域と隣接基地局のシステム帯域とを示す図である。本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。本発明の第１実施形態に係る無線通信システムにおける、アダプティブアレイアンテナのアンテナ指向性の一例を示す図である。基地局が、隣接基地局と重複する周波数帯域の無線リソースを、アダプティブアレイアンテナを備える移動局に優先的に割り当てる様子を示す概略図である。本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。リソースブロック内の参照信号の配置例を示す図である。報知信号の配置を示す図である。従来の無線通信システムにおける、アダプティブアレイアンテナのアンテナ指向性の一例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。本発明の第１実施形態に係る無線通信システムは、移動局１０、基地局２０および隣接基地局３０を備える。

図１に示す例においては、基地局２０が、移動局１０と接続中の基地局であるとする。また、隣接基地局３０は基地局２０に隣接する基地局であり、隣接基地局３０は、移動局１０に対する干渉波の送信源となっているものとする。

移動局１０は、アダプティブアレイアンテナ１１、通信部１２、制御部１３および記憶部１４を備える。

アダプティブアレイアンテナ１１は、複数のアンテナから構成される。図１は、アダプティブアレイアンテナ１１が２つのアンテナから構成される例を示しているが、これは一例であり、アダプティブアレイアンテナ１１は３つ以上のアンテナから構成されてもよい。

通信部１２は、アダプティブアレイアンテナ１１を介して、基地局２０と無線信号の送受信を行う。また、通信部１２は、アダプティブアレイアンテナ１１を介して、隣接基地局３０からの無線信号を受信する。

制御部１３は、アダプティブアレイアンテナ１１の各アンテナの位相や振幅を制御し、希望波の到来方向にメインビームを向け、かつ、干渉波の到来方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御する。

制御部１３は、通信部１２を介して基地局２０が送信する報知信号を受信し、該報知信号に含まれるセルＩＤから、基地局２０が送信する参照信号の配置を把握する。参照信号の配置を把握することにより、制御部１３は、通信部１２を介して基地局２０が送信する参照信号を受信することができる。

制御部１３は、通信部１２を介して隣接基地局３０が送信する報知信号を受信し、該報知信号に含まれるセルＩＤから、隣接基地局３０が送信する参照信号の配置を把握する。制御部１３は、通信部１２を介して隣接基地局３０が送信する参照信号を受信する。

制御部１３は、基地局２０および隣接基地局３０から受信した各基地局の参照信号に基づいてアンテナウェイトを算出する。そして、制御部１３は、算出したアンテナウェイトを用いて、基地局２０の方向にメインビームを向け、かつ、隣接基地局３０の方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御する。

記憶部１４は、移動局１０に関する各種データを記憶する。例えば、記憶部１４は、移動局１０が実行する各種プログラムを記憶する。

基地局２０は、アンテナ２１、通信部２２、制御部２３および記憶部２４を備える。

アンテナ２１は、図１に示すような単一のアンテナでもよいし、複数のアンテナから構成されるアンテナでもよい。

通信部２２は、アンテナ２１を介して、移動局１０と無線信号の送受信を行う。

制御部２３は、システム帯域の中心周波数を中心とする６リソースブロック分の周波数帯域を用いて送信される報知信号の周波数帯域が、隣接基地局３０が送信する報知信号の周波数帯域と重ならないように、システム帯域を設定する。

記憶部２４は、システム帯域の設定情報を記憶する。記憶するシステム帯域の設定情報としては、基地局２０、隣接基地局３０に関する情報が含まれる。システム帯域の設定情報は、基地局２０の設置時に記憶部２４に記憶させてもよいし、隣接基地局３０の設置状況に応じて、適宜変更した設定情報を記憶させてもよい。

図２に、基地局２０と隣接基地局３０とで、報知信号を送信する周波数帯域が重ならないように、基地局２０のシステム帯域が設定されている様子を示す。可読性の観点から、時間軸をずらして、基地局２０のシステム帯域を左側、隣接基地局３０のシステム帯域を右側に記載したが、実際には、基地局２０および隣接基地局３０が報知信号を送信するタイミングは同時である。

図３に示すシーケンス図を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの動作について説明する。

移動局１０は、基地局２０から報知信号を受信する（ステップＳ１０１）。移動局１０は、隣接基地局３０から報知信号を受信する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は、逆の順番であってもよいし同時でもよい。

移動局１０は、基地局２０から受信した報知信号、および、隣接基地局３０から受信した報知信号から各基地局のセルＩＤを取得し、基地局２０が送信する参照信号の配置、および、隣接基地局３０が送信する参照信号の配置を把握する（ステップＳ１０３）。

移動局１０は、基地局２０と無線接続を開始する（ステップＳ１０４）。移動局１０は、基地局２０から送信データを受信する（ステップＳ１０５）。

移動局１０は、隣接基地局３０から送信データを受信する（ステップＳ１０６）。隣接基地局３０から受信する送信データとしては、例えば、隣接基地局３０が通信中の他の移動局宛ての送信データや、報知信号がある。移動局１０は、ステップＳ１０３で配置を把握した、基地局２０、隣接基地局３０から受信した送信データに含まれる各参照信号に基づいてアンテナウェイトを算出し、基地局２０の方向にメインビームを向け、かつ、隣接基地局３０の方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御する（ステップＳ１０７）。

図４に、移動局１０が、基地局２０の方向にメインビームを向け、かつ、干渉波の送信源である隣接基地局３０の方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御している様子を示す。

図５は、基地局が、隣接基地局と重複する部分の周波数帯域の無線リソースを、アダプティブアレイアンテナを備える移動局に優先的に割り当てる様子を示す。

アダプティブアレイアンテナ１１を備える移動局１０は、基地局２０の方向にメインビームを向け、かつ、隣接基地局３０の方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御することができるため、重複している周波数帯域の無線リソースを割り当てられても、隣接基地局３０からの干渉波の影響を抑圧して基地局２０と無線通信を行うことができる。

また、アダプティブアレイアンテナを備えていない移動局は、重複している周波数帯域ではない周波数帯域の無線リソースを割り当てられることにより、アダプティブアレイアンテナを備えていなくても、隣接基地局３０からの干渉波の影響を受けるおそれがなくなる。

したがって、基地局２０は、例えば、移動局１０から送信される、アダプティブアレイアンテナ１１を備えることを示す情報や、アダプティブアレイアンテナ１１を備えることを示す移動局１０の識別番号が含められた制御情報を、無線接続を開始する際に移動局１０から受信することで、移動局がアダプティブアレイアンテナ１１を備えることを把握し、図５に示すように、アダプティブアレイアンテナ１１を備える移動局１０に、重複している周波数帯域の無線リソースを優先的に割り当てることにより、システム全体のスループットを向上させることができる。

このように、本実施形態によれば、基地局２０が、隣接基地局３０が報知信号を送信する周波数帯域と、自局が報知信号を送信する周波数帯域とが重ならないように、基地局２０のシステム帯域を設定することにより、移動局１０は、複数の基地局からの参照信号を確実に受信し、所望のアンテナ指向性を実現することができる。

また、基地局２０は、隣接基地局３０と重複する周波数帯域の無線リソースを、アダプティブアレイアンテナを備える移動局に優先的に割り当てることにより、システム全体のスループットを向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る無線通信システムの構成は、第１実施形態に係る無線通信システムの構成と同様であるため、図１に示すブロック図を参照し、主に第１実施形態と異なる機能について以下に説明する。

基地局２０の記憶部２４は、隣接基地局３０のセルＩＤ（識別番号）を記憶している。隣接基地局３０のセルＩＤは、基地局２０の通信部２２が隣接基地局３０と無線通信を行うことにより直接取得してもよいし、基地局２０と隣接基地局３０が図示しない有線インターフェースにより直接通信可能な場合は、セルＩＤを送受信することで取得してもよいし、通信部２２が上位装置と無線通信を行うことにより上位装置から取得してもよい。

基地局２０の制御部２３は、通信部２２を制御し、隣接基地局３０のセルＩＤを移動局１０に通知する。

移動局１０の制御部１３は、通信部１２を介して基地局２０が通知する隣接基地局３０のセルＩＤを受信し、該セルＩＤに基づいて隣接基地局３０が送信する参照信号の配置を把握する。参照信号の配置を把握することにより、制御部１３は、隣接基地局３０が送信する参照信号を受信することができる。

図６に示すシーケンス図を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの動作について説明する。

移動局１０は、基地局２０と無線接続を開始する（ステップＳ２０１）。なお、この無線接続の開始に伴い、移動局１０は、基地局２０が送信する参照信号の配置を把握している。移動局１０は、基地局２０が通知する隣接基地局３０のセルＩＤを受信する（ステップＳ２０２）。

移動局１０は、基地局２０から受信した隣接基地局３０のセルＩＤに基づいて、隣接基地局３０が送信する参照信号の配置を把握する（ステップＳ２０３）。

移動局１０は、基地局２０から送信データを受信する（ステップＳ２０４）。

移動局１０は、隣接基地局３０から送信データを受信する（ステップＳ２０５）。移動局１０は、基地局２０、隣接基地局３０から受信した送信データに含まれる各参照信号に基づいてアンテナウェイトを算出し、基地局２０の方向にメインビームを向け、かつ、隣接基地局３０の方向にヌルを向けるようにアダプティブアレイアンテナ１１の指向性を制御する（ステップＳ２０６）。

このように、本実施形態によれば、基地局２０が、隣接基地局３０のセルＩＤを移動局１０に通知することにより、移動局１０は、複数の基地局からの参照信号を確実に受信し、所望のアンテナ指向性を実現することができる。

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。

また、通信規格としてＬＴＥを例に挙げて説明したが、これは一例であり、同様の方式を採用している通信規格であれば本発明を適用可能である。

１０移動局
１１アダプティブアレイアンテナ
１２通信部
１３制御部
１４記憶部
２０基地局
２１アンテナ
２２通信部
２３制御部
２４記憶部
３０隣接基地局

Claims

アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムであって、
前記各基地局は、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記移動局は、参照信号の配置を把握するための前記信号を前記複数の基地局から受信し、受信した該信号に基づいてアダプティブアレイアンテナの指向性を制御する無線通信システム。
請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、前記基地局は、アダプティブアレイアンテナを有する前記移動局に対して、自基地局が使用する周波数帯域と自基地局に隣接する他の基地局が使用する周波数帯域とで重複している部分の無線リソースを優先的に割り当てる無線通信システム。
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、参照信号の配置を把握するための前記信号は、前記各基地局の識別番号を含む報知信号である無線通信システム。
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける無線通信システムの制御方法であって、
前記各基地局が、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信するステップを含むことを特徴とする方法。
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、
前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための信号を送信する通信部と、
自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて、前記移動局がアダプティブアレイアンテナの指向性を制御するために用いる参照信号の配置を把握するための前記信号を送信するように前記通信部を制御する制御部と
を備えることを特徴とする基地局。
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、複数の基地局とを備える無線通信システムにおける移動局であって、
前記各基地局が、自基地局に隣接する他の基地局とは異なる周波数帯域を用いて送信した参照信号の配置を把握するための信号を受信する通信部と、
受信した参照信号の配置を把握するための前記信号に基づいてアダプティブアレイアンテナの指向性を制御する制御部と
を備えることを特徴とする移動局。