JP2014241535A - 無線通信システム、基地局、移動局および周波数帯域決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの利便性の確保しつつ、複数の周波数帯域を有効活用することが可能な無線通信システム、基地局、移動局および周波数帯域決定方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかる無線通信システムの構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において無線通信が可能な基地局と、基地局と無線通信を行う移動局とを含み、移動局は、基地局との無線通信を開始時に第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を基地局に送信し、基地局は、移動局からの第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、基地局の周囲の領域を、近距離領域と中距離領域に区分し、受信した無線信号から基地局と移動局との距離を求め、距離が中距離領域内にある場合には第１周波数帯域で、距離が近距離領域内にある場合には第２周波数帯域で無線通信を行うことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において無線通信が可能な基地局、その基地局と無線通信を行う移動局、それらの基地局および移動局を含む無線通信システム、ならびにそれらの無線通信時の周波数帯域決定方法に関する。

近年、８００ＭＨｚ前後の低周波数帯域と、２ＧＨｚ前後の高周波数帯域とからなる２つの周波数帯域（周波数帯域）において無線通信を行うことが可能な基地局が普及している（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の移動体通信システムでは、無線基地局（基地局）は、新規に発着信を受付する移動端末局（移動局）に対しては伝搬損失の大きい周波数帯域、すなわち２ＧＨｚの高周波数帯域を優先的に割り当てている。これにより、特定の周波数帯域における通話（呼接続）の集中を防ぐことができるとしている。

特開２００６−１５７６１８号公報

上述したように特許文献１では、基地局に新規に発着信しようとした移動局は、優先的に２ＧＨｚの高周波数帯域に割り当てられる。しかしながら、移動局は、必ずしも２ＧＨｚの周波数帯域において高い通信品質を有しているとは限らない。このため、特許文献１の構成であると、８００ＭＨｚ前後の低周波数帯域への呼接続の集中を防ぎ、その低周波数帯の有効活用は図れるものの、ユーザの利便性の低下を招くおそれがあった。

本発明は、このような課題に鑑み、ユーザの利便性の確保しつつ、複数の周波数帯域を有効活用することが可能な無線通信システム、基地局、移動局および周波数帯域決定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、本発明にかかる無線通信システムの代表的な構成は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において無線通信が可能な基地局と、基地局と無線通信を行う移動局とを含む無線通信システムであって、移動局は、基地局との無線通信を開始する際に、第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を基地局に送信し、基地局は、移動局からの第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、基地局の周囲の領域を、基地局近傍の近距離領域と、近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、受信した無線信号から基地局と移動局との距離を求め、距離が中距離領域内にある場合には第１周波数帯域で、距離が近距離領域内にある場合には第２周波数帯域で無線通信を行うことを特徴とする。

上記基地局と移動局との距離は、基地局のフレームタイミングに対する無線信号の遅延から算出するとよい。

上記課題を解決するために、本発明にかかる基地局の代表的な構成は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において移動局との無線通信が可能な基地局であって、第１周波数帯域で無線通信を行う第１無線通信部と、第２周波数帯域で無線通信を行う第２無線通信部と、第１無線通信部および第２無線通信部の無線通信を制御する通信制御部と、を備え、第１無線通信部および第２無線通信部が、移動局が通信を開始する際に送信した第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、通信制御部は、基地局の周囲の領域を、基地局近傍の近距離領域と、近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、受信した無線信号から基地局と移動局との距離を求め、距離が中距離領域内にある場合には第１無線通信部で、距離が近距離領域内にある場合には第２無線通信部で無線通信を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる移動局の代表的な構成は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において基地局との無線通信が可能な移動局であって、第１周波数帯域で無線通信を行う第１無線通信部と、第２周波数帯域で無線通信を行う第２無線通信部と、を備え、第１無線通信部および第２無線通信部は、基地局との無線通信を開始する際に、第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を基地局に送信し、基地局において当該移動局が送信した無線信号によって求められた基地局と当該移動局との距離に応じて決定された周波数帯域に該当するいずれかの無線通信部において基地局との無線通信を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる周波数帯域決定方法の代表的な構成は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において移動局との無線通信が可能な基地局における周波数帯域決定方法であって、移動局が当該基地局との無線通信を開始する際に送信する第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、当該基地局の周囲の領域を、基地局近傍の近距離領域と、近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、受信した無線信号から当該基地局と移動局との距離を求め、移動局との無線通信を行う周波数帯を、距離が中距離領域内にある場合には第１周波数帯域とし、距離が近距離領域内にある場合には第２周波数帯域と決定することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの利便性の確保しつつ、複数の周波数帯域を有効活用することが可能な無線通信システム、基地局、移動局および周波数帯域決定方法を提供することができる。

本実施形態にかかる無線通信システム１００を説明する図である。 基地局および移動局の構成を例示する機能ブロック図である。 本実施形態にかかる基地局および移動局の通信時の周波数帯域決定方法を説明するフローチャートである。 本実施形態の周波数帯域決定方法によって決定された無線通信時の周波数帯域の結果を示す図である。

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、本明細書および図面において、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。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１００を説明する図である。図１に示すように、無線通信システム１００では、建造物１００ａの上部に、本実施形態にかかる基地局１１０が設置されている。本実施形態の基地局１１０は、第１周波数帯域（例えば８００ＭＨｚ）、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域（例えば２ＧＨｚ）からなる複数の周波数帯域において移動局１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃとの無線通信が可能な基地局である。

図２は、基地局１１０および移動局１２０の構成を例示する機能ブロック図であり、図２（ａ）は基地局１１０の構成を例示する機能ブロック図であり、図２（ｂ）は移動局１２０の構成を例示する機能ブロック図である。なお、本実施形態では、移動局１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃはすべて同一の構成を有するため、以下、特にことわらない限り、すべての移動局をさす際には移動局１２０と称する。

図２（ａ）に示すように、基地局１１０は基地局制御部１１２を備える。基地局制御部１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１１０全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では基地局制御部１１２は、無線通信部（基地局第１無線通信部１１６および基地局第２無線通信部１１８）の無線通信を制御する通信制御部１１４としても機能する。

本実施形態では、基地局１１０は、第１無線通信部および第２無線通信部として、基地局第１無線通信部１１６および基地局第２無線通信部１１８を備える。基地局第１無線通信部は、通信アンテナ１１６ａを介して第１周波数帯域で携帯端末等の移動局１１０との無線通信を行う。基地局第２無線通信部は、通信アンテナ１１８ａを介して第２周波数帯域で携帯端末等の移動局１１０との無線通信を行う。すなわち、本実施形態の基地局１１０は２系統の無線通信部を備えている。

図２（ｂ）に示すように、移動局１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により移動局１２０全体を管理および制御する移動局制御部１２２を備える。また本実施形態では、移動局１２０は、第１無線通信部および第２無線通信部として、移動局第１無線通信部１２６および移動局第２無線通信部１２８を備える。移動局第１無線通信部１２６は、通信アンテナ１２６ａを介して第１周波数帯域で基地局との無線通信を行う。移動局第２無線通信部１２８は、通信アンテナ１２８ａを介して第２周波数帯域で基地局１１０との無線通信を行う。すなわち本実施形態の移動局１２０は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において基地局１１０との無線通信が可能である。

図３は、本実施形態にかかる基地局１１０および移動局１２０の通信時の周波数帯域決定方法を説明するフローチャートである。図４は、本実施形態の周波数帯域決定方法によって決定された無線通信時の周波数帯域の結果を示す図である。以下、図３に示す周波数帯域決定方法について詳述しながら、併せて本実施形態にかかる無線通信システム１００について説明する。なお、図３は、特に基地局１１０の動作を示すフローチャートである。

本実施形態にかかる周波数帯決定方法および無線通信システム１００では、まず移動局１２０は接続要求を基地局１１０に送信し、図３に示すように、基地局１１０は、かかる接続要求を受信する（ステップＳ２０２）。次に移動局１２０は、基地局１１０との無線通信を開始する際に、第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を基地局１１０に送信し、基地局１１０はその無線信号を受信する（ステップＳ２０４）。

上述したように、本実施形態にかかる無線通信システム１００では、基地局１１０と移動局１２０とは、第１周波数帯域および第２周波数帯域で無線通信を行うことが可能である。ここで、第１周波数帯域および第２周波数帯域では、周波数が低い第１周波数帯域の方が伝搬距離が大きい（カバーエリアが広い）。このため、第１周波数帯域の電波は、基地局１１０近傍の近距離領域１０２ａ、近距離領域１０２ａより基地局１１０から遠方となる中距離領域１０２ｂ、中距離領域１０２ｂよりも更に基地局１１０から遠ざかる遠距離領域１０２ｃのすべてのエリアに届く。したがって、中距離領域１０２ｂに位置する移動局１２０ｂ、近距離領域１０２ａに位置する移動局１２０ａ、および遠距離領域１０２ｃに位置する移動局１２０ｃのすべてが、第１周波数帯域において基地局１１０との無線通信が可能であり、基地局１１０は、ステップＳ２０４において、それらの移動局１２０が送信した第１周波数帯域での無線信号を受信することができる。

一方、周波数が高い第２周波数帯域の電波は、第１周波数帯域よりも伝搬距離が小さい（カバーエリアが狭い）。このため、第２周波数帯域の電波は、近距離領域１０２ａおよび中距離領域１０２ｂまでしか届かない。したがって、中距離領域１０２ｂに位置する移動局１２０ｂおよび近距離領域１０２ａに位置する移動局１２０ａは、第１周波数帯域に加え第２周波数帯域での基地局１１０との無線通信が可能であるが、遠距離領域１０２ｃに位置する移動局１２０ｃは、第２周波数帯域での無線通信を行うことができず、基地局１１０においても移動局１２０ｃの無線信号を受信することができない。

そこで本実施形態では、図３に示すように、基地局１１０の通信制御部１１４は、移動局１２０から送信された第１周波数帯域の無線信号、および第２周波数帯域の無線信号の両方を受信できたか否かを判断する（ステップＳ２０６）。そして、両方を受信できなかった場合、すなわち第１周波数帯域の無線信号しか受信できなかった場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、通信制御部１１４は、移動局１２０との無線通信の周波数帯域を第１周波数帯域に決定し、第１周波数帯域において移動局１２０（例えば移動局１２０ｃ）との無線通信を行う（ステップＳ２０８）。

移動局１２０からの第１周波数帯域および第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できた場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、通信制御部１１４は、当該基地局１１０の周囲の領域を、基地局１１０基地局１１０の近傍の近距離領域１０２ａと、これより遠方の中距離領域１０２ｂに区分し、受信した無線信号から基地局１１０と移動局１２０との距離を算出する（ステップＳ２１０）。このステップＳ２１０では、基地局１１０のフレームタイミングに対する無線信号の遅延時間によって基地局１１０と移動局１２０との距離を算出するとよい。これにより、かかる距離を容易且つ正確に算出することが可能となる。

ステップＳ２１０において基地局１１０と移動局１２０間の距離を算出したら、通信制御部１１４は、その距離が中距離領域１０２ｂ内であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。そして、距離が中距離領域１０２ｂ内であったら（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、通信制御部１１４は、移動局１２０との無線通信の周波数帯域を第１周波数帯域に決定し、第１周波数帯域において移動局１２０（例えば移動局１２０ｂ）との無線通信を行う（ステップＳ２０８）。

一方、基地局１１０と移動局１２０との距離が中距離領域１０２ｂ内ではなかった場合、すなわちかかる距離が近距離領域１０２ａ内であった場合（ステップＳ２１２のＮＯ）、通信制御部１１４は、移動局１２０との無線通信の周波数帯域を第２周波数帯域に決定し、第２周波数帯域において移動局１２０（例えば移動局１２０ａ）との無線通信を行う（ステップＳ２１４）。そして、制御部は、移動局１２０との無線通信が終了するまで（ステップＳ２１６のＮＯ）、上述したステップＳ２０４〜ステップＳ２１４までを繰り返す。

上記説明したように、本実施形態にかかる無線通信システム１００、基地局１１０、移動局１２０および周波数帯域決定方法によれば、移動局１２０が送信した第１周波数帯域および第２周波数帯域の両方の無線信号を基地局において受信可能な場合に、その移動局１２０との距離に応じて無線通信に用いられる周波数帯域が決定される。このとき基地局１１０との距離が、かかる基地局１１０から遠方の中距離領域１０２ｂ内であった場合、すなわち移動局１２０が基地局１１０から離れている場合、図４に示すように無線通信の周波数帯域を、伝搬距離が長い第１周波数帯域とすることにより、伝搬距離が短く高い通信品質が確保できないおそれがある第２周波数帯域での無線通信が避けられるため、ユーザの利便性を好適に確保することができる。

一方、基地局１１０との距離が、かかる基地局１１０近傍の近距離領域１０２ａ内であった場合、すなわち移動局１２０が基地局１１０近傍に位置する場合、伝搬距離が短い第２周波数帯域であっても十分な通信品質を確保することができる。したがって、図４に示すように近距離領域１０２ａに位置する移動局１２０ａにおいては第２周波数帯域で無線通信を行うことにより、基地局１１０近傍の移動局１２０への第１周波数帯域の割り当てを減らすことができる。したがって、第１周波数帯域のリソースを解放することができ、中距離領域１０２ｂや遠距離領域１０２ｃに位置する移動局１２０をより多く接続することが可能となる。故に、ユーザの利便性の確保しつつ、複数の周波数帯域を有効活用することができる。

上述したように、基地局１１０近傍のエリアに位置する移動局１２０ａは第２周波数帯域で無線通信を行い、基地局１１０から遠方のエリアに位置する移動局１２０ｂ・１２０ｃは第１周波数帯域で無線通信を行う構成とすることで、各周波数帯域のエリア形成を明確にすることができる。また伝搬特性に優れた第１周波数帯域を遠方のエリア用とすることで、１サイト（１基地局）あたりのカバーエリアを拡大することができ、基地局１１０の設置数、ひいては設置コストの削減を図ることが可能となる。更に、基地局１１０近傍のエリアを第２周波数帯域でカバーすることにより、他の基地局からの干渉が抑制される。これにより、干渉による伝送速度の劣化が改善され、快適な高速通信を実現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、本発明はかか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。

本発明は、第１周波数帯域、および第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において無線通信が可能な基地局、その基地局と無線通信を行う移動局、それらの基地局および移動局を含む無線通信システム、ならびにそれらの無線通信時の周波数帯域決定方法として利用可能である。

１００…無線通信システム、１００ａ…建造物、１０２ａ…近距離領域、１０２ｂ…中距離領域、１０２ｃ…遠距離領域、１１０…基地局、１１２…基地局制御部、１１４…通信制御部、１１６…基地局第１無線通信部、１１６ａ…通信アンテナ、１１８…基地局第２無線通信部、１１８ａ…通信アンテナ、１２０・１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃ…移動局、１２２…移動局制御部、１２６…移動局第１無線通信部、１２８…移動局第２無線通信部

Claims (5)

1. 第１周波数帯域、および該第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において無線通信が可能な基地局と、該基地局と無線通信を行う移動局とを含む無線通信システムであって、
   前記移動局は、前記基地局との無線通信を開始する際に、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域それぞれでの無線信号を該基地局に送信し、
   前記基地局は、
   前記移動局からの前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、
   前記基地局の周囲の領域を、該基地局近傍の近距離領域と、該近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、
   前記受信した無線信号から前記基地局と前記移動局との距離を求め、
   前記距離が中距離領域内にある場合には第１周波数帯域で、前記距離が近距離領域内にある場合には第２周波数帯域で無線通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記基地局と前記移動局との距離は、前記基地局のフレームタイミングに対する前記無線信号の遅延から算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 第１周波数帯域、および該第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において移動局との無線通信が可能な基地局であって、
   前記第１周波数帯域で無線通信を行う第１無線通信部と、
   前記第２周波数帯域で無線通信を行う第２無線通信部と、
   前記第１無線通信部および前記第２無線通信部の無線通信を制御する通信制御部と、
   を備え、
   前記第１無線通信部および前記第２無線通信部が、前記移動局が通信を開始する際に送信した前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、
   前記通信制御部は、
   前記基地局の周囲の領域を、該基地局近傍の近距離領域と、該近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、
   前記受信した無線信号から前記基地局と前記移動局との距離を求め、
   前記距離が中距離領域内にある場合には前記第１無線通信部で、前記距離が近距離領域内にある場合には前記第２無線通信部で無線通信を行うことを特徴とする基地局。
4. 第１周波数帯域、および該第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において基地局との無線通信が可能な移動局であって、
   前記第１周波数帯域で無線通信を行う第１無線通信部と、
   前記第２周波数帯域で無線通信を行う第２無線通信部と、
   を備え、
   前記第１無線通信部および前記第２無線通信部は、
   前記基地局との無線通信を開始する際に、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域それぞれでの無線信号を該基地局に送信し、
   前記基地局において当該移動局が送信した無線信号によって求められた該基地局と当該移動局との距離に応じて決定された周波数帯域に該当するいずれかの無線通信部において該基地局との無線通信を行うことを特徴とする移動局。
5. 第１周波数帯域、および該第１周波数帯域よりも周波数が高い第２周波数帯域からなる複数の周波数帯域において移動局との無線通信が可能な基地局における周波数帯域決定方法であって、
   前記移動局が当該基地局との無線通信を開始する際に送信する前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域それぞれでの無線信号を受信できる場合に、
   当該基地局の周囲の領域を、該基地局近傍の近距離領域と、該近距離領域より遠方の中距離領域に区分し、
   前記受信した無線信号から当該基地局と前記移動局との距離を求め、
   前記移動局との無線通信を行う周波数帯を、前記距離が中距離領域内にある場合には前記第１周波数帯域とし、前記距離が近距離領域内にある場合には前記第２周波数帯域と決定することを特徴とする周波数帯域決定方法。

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