JP2017163188A - 基地局およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナから送信用のアンテナを選ぶ際、制御信号の無線通信品質が向上する基地局およびその制御方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる基地局の構成は、複数のアンテナ１４０と、複数のアンテナそれぞれに接続された複数の受信回路１２０と、複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行い送信ウエイトベクトルを計算するアダプティブアレイ処理回路１５０と、複数のアンテナすべてに接続された１つの送信回路１６０と、送信アンテナを共通制御チャネルに合わせて切り替えるアンテナ決定部１１２とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、無線端末と無線通信を行う基地局およびその制御方法に関する。

従来の基地局においてはアダプティブアレイ方式が利用されているものがある（例えば特許文献１）。アダプティブアレイ方式を用いる基地局では、複数のアンテナに対応した受信回路、およびそれに対応した複数の送信回路が搭載されている。その基地局のそれぞれのアンテナは送受信共用である。そして、その基地局は、無線端末から信号を受信した際に受信回路ごとの受信ウエイトを算出し、この受信ウエイトを送信ウエイトとして送信回路から信号の送信が行われる。

今後、次世代通信において基地局が密接して配置されるような通信環境になるため、干渉回避や基地局製造のコスト削減を図るために、無線信号を送信するアンテナを削減していくことが検討されている。例えば、受信回路は従来通り複数搭載し、送信回路（送信アンテナ）を１つのみとする基地局が検討されている。送信時のアンテナ選択方法としては、例えば特許文献２に開示されているように受信信号の電波強度が最も高いアンテナを選択する方法が一般的である。

特開２００８−０１１４９５号公報 特開平７−３１２５９０号公報

本発明は、制御信号の無線通信品質が向上する基地局およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、送信受信共に行うアンテナを複数備えた基地局において、前記アンテナそれぞれに対応した無線信号を受信する受信部と、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナに対応した無線信号を送信する送信部と、制御信号を送信する際には、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナから他のアンテナに切り替える制御部とを備え、前記切り替えたアンテナで信号を送信することを特徴とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、前記制御信号を構成する所定のフレーム毎に前記他のアンテナに切り替えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、制御チャネルの着信群毎に前記他のアンテナに切り替えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、前記制御信号を構成する所定のフレーム内の制御チャネルの着信群毎に前記他のアンテナに切り替えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、前記制御部は、前記アンテナで受信した要求の制御信号に基づいて最適なアンテナに切り替え、前記切り替えたアンテナで応答の制御信号を送信することを特徴とする。

本発明にかかる基地局の代表的な構成としては、前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、無線端末の待ち受け毎に前記他のアンテナに切り替えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局の制御方法の代表的な構成は、送信受信共に行うアンテナを複数有し、前記アンテナそれぞれに対応した無線信号を受信する受信部と、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナに対応した無線信号を送信する送信部とを備えた基地局の制御方法において、制御信号を送信する際には、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナから他のアンテナに切り替えるステップと、前記切り替えたアンテナで信号を送信するステップを有することを特徴とする。

本発明は、制御信号の無線通信品質が向上する基地局およびその制御方法を提供することができる。

本実施形態にかかる基地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が送受信するタイムスロットおよびスーパーフレームの一例を示したものである。 スーパーフレームと送信アンテナの関係を示した図である。 スーパーフレームと送信アンテナの他の関係を示した図である。 その他の実施形態についての処理を示すフローチャートである。

以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる基地局１００の構成を例示する機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態の基地局１００は、複数（本実施形態では４つを例示）のアンテナ１４０ａ・１４０ｂ・１４０ｃ・１４０ｄを備え、その複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄを用いて、無線端末１０２との信号の送受信（無線通信）を、時分割複信（ＴＤＤ: Time Division Duplex）で行う。

基地局１００は、制御部１１０を備える。制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により構成され、基地局１００全体を管理および制御する。また本実施形態では、制御部１１０は、後述するアンテナ決定部１１２としても機能する。

また基地局１００は、複数（本実施形態では４つを例示）の受信回路１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃ・１２０ｄを備える。複数の受信回路１２０ａ〜１２０ｄには切替スイッチ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃ・１３０ｄがそれぞれ接続されている。

複数の受信回路１２０ａ〜１２０ｄは、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを介して複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄにそれぞれ接続される。受信時にはすべての切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄの受信側（ＲＸ）がＯＮとなる。受信回路１２０は、ＯＮになっている切替スイッチ１３０に対応するアンテナ１４０から無線信号を受信することができる。

アダプティブアレイ処理回路１５０は、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行う際にウエイトを計算する。

基地局１００は更に、１つの送信回路１６０を有する。送信回路１６０は、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄに接続されている。

送信回路１６０は、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを介してアンテナ１４０ａ〜１４０ｄに接続される。送信時には切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄのすべての受信側（ＲＸ）はＯＦＦとなり、何れか１つの送信側（ＴＸ）がＯＮとなる。送信回路１６０は、ＯＮになっている切替スイッチ１３０に対応するアンテナ１４０の何れか１つに無線信号を送信することができる。

アンテナ決定部１１２は、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄから、送信回路１６０が信号の送信に用いるアンテナを決定するため、何れかの切替スイッチ１３０の送信側（ＴＸ）をＯＮにする。

図２は、本実施形態にかかる基地局が送受信するタイムスロットおよびスーパーフレームの一例を示したものである。

ＴＤＤの通信方式では、時分割されたタイムスロット（以下、単にスロットという）による無線通信が行われる。タイムスロットは、各無線端末との個別通信を行うトラフィックチャネル（情報用信号）、または共通制御チャネル（制御信号）として使われる。

基地局１００は、下りの第１スロットとなる共通制御チャネル（ＣＣＨ）を１００ｍｓ（５ｍｓ×２０）毎に送信し、それらを集めたものがスーパーフレームとなる。スーパーフレームは１秒（５ｍｓ×２０×１０）毎に構成されることとなる。共通制御チャネルとしては、ＢＣ（報知チャネル：ＢＣＣＨ）、呼接続を行うためのＳＣ（ＳＣＣＨ）、着信群に対応するＰ１、Ｐ２、Ｐ３（ページングチャネル：ＰＣＨ）がある。

例えば、無線端末１０２の電源を入れると、無線端末１０２がＢＣＣＨ（報知チャネル）にて基地局をサーチし、必要に応じ上りスロットにて位置登録を要求したり、発呼時にはリンクチャネル確立を要求する。

また、共通制御チャネルとは別に、相手端末と通信するためのトラフィックチャネル(ＴＣＨ)がある。基地局１００が、ＴＣＨで無線端末１０２と個別に通信する場合には、受信アンテナそれぞれが受信したときの受信状況に応じて最適な送信アンテナを選択すればよい。一方、共通制御チャネルの信号を送信する場合では、基本的に基地局１００と複数の無線端末１０２とが通信することになるため、最適な送信アンテナはない。

基地局１００の送信アンテナ数を２とした場合、アンテナ決定部１１２は、スーパーフレームに合わせて送信アンテナを１秒毎に切り替えるようにしてもよい。送信アンテナの切り替えに応じて無線端末１０２では受信レベルが変化する。例えば、送信アンテナ数を２とした場合、１つ目のアンテナでは受信レベルが悪くても、１秒後に切り替えられた２つ目のアンテナでは受信レベルが良好であれば、無線端末１０２は、スーパーフレームを受信できることになる。

また、送信アンテナの切り替えについては、種々の切り替え方がある。図３は、スーパーフレームと送信アンテナの関係を示した図である。

例えば、基地局１００の送信アンテナは、２つしか使用できないものとし、その送信アンテナは、アンテナ１４０ａ、１４０ｂだとする。このとき、送信アンテナ１４０ａをＡＮＴ１、送信アンテナ１４０ｂをＡＮＴ２とする。

図３に示すように、無線端末１０２は、相手端末と通信していない待機状態にあるときには、特定のページングチャネル（図３ではＰ１）のタイミングだけを見つけて、着信を待ち受ける（図３では受信ＯＮ）ことで、電力の消費量を節約している。

アンテナ決定部１１２は、送信アンテナを共通制御チャネルに合わせて切り替えることができる。例えば、図３に示すように、アンテナ決定部１１２は、スーパーフレーム内の最初のＰ１、Ｐ２、Ｐ３のグループと最後のＰ１、Ｐ２、Ｐ３のグループとを、ＡＮＴ１かＡＮＴ２の何れかに割り当てられるよう切り替える。

なお、アンテナ決定部１１２は、待ち受け毎または制御チャネルの着信群毎にＡＮＴ１かＡＮＴ２の何れかに割り当てられるよう切り替えてもよい。また、送信アンテナが、ＡＮＴ１、ＡＮＴ２、・・・ＡＮＴｎ（ｎは自然数）のｎ個あった場合、アンテナ決定部１１２は、スーパーフレーム毎、待ち受け毎、または制御チャネルの着信群毎などにＡＮＴ１からＡＮＴｎまで順次切り替えてもよい。

図３では、着呼がある場合、受信３ＯＮにてＡＮＴ２からの送信だと無線端末１０２の受信レベルが悪化してＣＲＣエラーになるが、受信４ＯＮにてＡＮＴ１からの送信だと無線端末１０２が良好に受信できることを示している。

すなわち、スーパーフレーム内の着信群で違う送信アンテナより制御チャネルが送信されるため、送信アンテナの切り替え周期が短くなる。そうすることで無線端末１０２の呼び出し時間を早めることができる。

以上説明したように、本実施形態では、基地局１００の通信エリアがマルチパス環境下とした場合、または無線端末１０２でフェージングにより受信レベルが低下し無線通信があまりできない場合など、基地局１００は、送信アンテナを共通制御チャネルに合わせて切り替えることによってダイバーシチ効果をもたらして無線通信品質を上げるとともに安定した通信を無線端末１０２に提供することができる。

１つの送信回路１６０を有する基地局１００において、送信アンテナを１つに固定すれば、制御信号における無線端末の受信レベルが悪化した場合に無線通信が良好に行うことができなくなる恐れがあるが、制御信号を送信する際にアンテナを他のアンテナに切り替えれば、無線通信品質を上げることができる。

また、無線端末が移動局でなくテレメータ等の固定局の場合、無線端末の受信レベルが固定されてしまう状況がある。また、基地局を置き替えた場合は微妙なアンテナ位置の変化によって今まで受信できていたものが悪化する状況もある。また、全ての固定局に合わせてアンテナ位置を調整することは設置コストアップとなる。基地局１００は、送信アンテナを共通制御チャネルに合わせて切り替えることによって、そのような状況を解消することができる。

次に、本発明のその他の実施形態について詳細に説明する。図４は、スーパーフレームと送信アンテナの他の関係を示したものである。図５は、その他の実施形態についての処理を示すフローチャートである。

例えば、基地局１００の送信アンテナは、２つしか使用できないものとし、その送信アンテナは、アンテナ１４０ａ、１４０ｂだとする。このとき、送信アンテナ１４０ａをＡＮＴ１、送信アンテナ１４０ｂをＡＮＴ２とする。

図４（Ａ）で示すように、アンテナ決定部１１２は、図３で説明したときと同様、スーパーフレーム内の最初のＰ１、Ｐ２、Ｐ３のグループと最後のＰ１、Ｐ２、Ｐ３のグループとを、ＡＮＴ１かＡＮＴ２の何れかに割り当てられるよう順次切り替えているものとする。

図５で示すように、基地局１００は、無線端末１０２からＳＣＣＨにてリンク確立要求を受信する（Ｓ１）。このとき、アンテナ決定部１１２は、複数のアンテナで受信した信号に基づいて、リンク確立要求に対するリンク割り当てを送信するため、最適な送信アンテナを決定する（Ｓ２）。なお、例えば、最適な送信アンテナは、受信レベルの最も強いアンテナである。ここでは、ＡＮＴ２が決定されたものとする。

アンテナ決定部１１２は、決定した送信アンテナに切り替えて（Ｓ３）、リンク割り当てを送信する（Ｓ４）。ここで、図４（Ｂ）を参照すれば、ＡＮＴ１からＡＮＴ２に切り替わり、ＳＣＣＨにてリンク割り当てが送信される。このように、基地局１００は、複数のアンテナで受信した要求の制御信号に基づいた最適な送信アンテナで応答の制御信号を送信することができる。

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、複数のアンテナ、複数の受信回路、および１つの送信回路を用いて信号の送受信を行う基地局、ならびにかかる基地局における送信アンテナ決定方法に利用可能である。

１００…基地局、１０２…無線端末、１１０…制御部、１１２…アンテナ決定部、１２０ａ…受信回路、１２０ｂ…受信回路、１２０ｃ…受信回路、１２０ｄ…受信回路、１３０ａ…切替スイッチ、１３０ｂ…切替スイッチ、１３０ｃ…切替スイッチ、１３０ｄ…切替スイッチ、１４０ａ…アンテナ、１４０ｂ…アンテナ、１４０ｃ…アンテナ、１４０ｄ…アンテナ、１５０…アダプティブアレイ処理回路、１６０…送信回路

Claims (7)

1. 送信受信共に行うアンテナを複数備えた基地局において、
   前記アンテナそれぞれに対応した無線信号を受信する受信部と、
   前記アンテナのうち何れか１つのアンテナに対応した無線信号を送信する送信部と、
   制御信号を送信する際には、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナから他のアンテナに切り替える制御部とを備え、
   前記切り替えたアンテナで信号を送信する基地局。
2. 請求項１の基地局において、
   前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、前記制御信号を構成する所定のフレーム毎に前記他のアンテナに切り替える基地局。
3. 請求項１の基地局において、
   前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、制御チャネルの着信群毎に前記他のアンテナに切り替える基地局。
4. 請求項１の基地局において、
   前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、前記制御信号を構成する所定のフレーム内の制御チャネルの着信群毎に前記他のアンテナに切り替える基地局。
5. 請求項１の基地局において、
   前記制御部は、前記アンテナで受信した要求の制御信号に基づいて最適なアンテナに切り替え、前記切り替えたアンテナで応答の制御信号を送信する基地局。
6. 請求項１の基地局において、
   前記制御部は、前記制御信号を送信する際には、無線端末の待ち受け毎に前記他のアンテナに切り替える基地局。
7. 送信受信共に行うアンテナを複数有し、
   前記アンテナそれぞれに対応した無線信号を受信する受信部と、
   前記アンテナのうち何れか１つのアンテナに対応した無線信号を送信する送信部とを備えた基地局の制御方法において、
   制御信号を送信する際には、前記アンテナのうち何れか１つのアンテナから他のアンテナに切り替えるステップと、
   前記切り替えたアンテナで信号を送信するステップを有する基地局の制御方法。