JP3842666B2 - 基地局及び通信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムにおいて使用され、複数の端末装置と回線を設定して通信を行う基地局及び通信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ある周波数帯域の電波を使用する通信システムと、その通信システムと近接した周波数帯域の電波を使用する通信システムとの間には、相手の周波数帯域に対して干渉波を発生してしまう通信システム間の干渉が発生する。例えば、一方の通信システムからの漏洩電力やスプリアス電力等の不要波が干渉波として、他方の通信システムに影響を与えてしまう。従来、このような通信システム間の干渉を回避する方法として、各通信システムが使用する周波数帯域の間に、ガードバンドと呼ばれる干渉を回避するための周波数帯域を設ける方法が用いられている。
【0003】
又、その他にも通信システム間の干渉を回避する方法として、予め使用しようとする周波数の雑音成分を測定し、雑音成分が大きい周波数は、他の通信システムからの干渉を受けていると判断して、雑音電力が小さい周波数を使用する方法、いわゆるキャリアセンスによるランダムアサインが用いられている。又、スプリアス電力のように特定の周波数に発生する干渉波については、タイムスロットを切り替えて、送受信のタイミングを変更することや、周波数を切り替えることによって回避する方法が用いられている。又、拡散符号により信号を広帯域に拡散して伝送し、その拡散された信号を受信し、復調する際に逆拡散を行うことにより、干渉波成分を除去する方法等も用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガードバンドを設ける方法では、通信システムが使用する周波数帯域以外の帯域が広い場合、通信システム間の周波数帯域に設けるガードバンドを広くする必要があった。そのため、通信システムを構成する基地局や端末装置の配置等に応じて変化し、常に発生する訳ではないシステム間の干渉に対して、広い周波数帯域を使用したガードバンドを設けてしまうと、周波数の利用効率を低下させてしまうという問題点があった。又、キャリアセンスによるランダムアサインの場合にも、雑音電力の測定時に雑音電力が大きく、干渉を受けていると判断された周波数は使用されないため、周波数の利用効率を低下させてしまうという問題点があった。このように周波数の利用効率が低下してしまうと、通信システムを構成する基地局と回線を設定する端末装置の数、即ち、その通信システムを利用するその通信システムに収容可能なユーザ数(以下、「ユーザ容量」という)を十分確保できず、通信品質を一定に保持できないという問題点があった。
【0005】
又、タイムスロットの切り替えや周波数の切り替えは、スプリアス電力のように特定の周波数に発生する干渉波については有効であるが、漏洩電力のように周波数全体にわたる干渉波には対応することができない。又、使用する周波数帯が少ないCDMA−TDDシステム等では、周波数の切り替えを行うことができないため、周波数の切り替えによる干渉波の回避方法が適用できない。そのため、これらの方法によっても、他の通信システムからの干渉による影響を回避することができず、ユーザ容量が低下して十分確保できなくなり、通信品質を一定に保持できないという問題点があった。
【0006】
これらに対し、逆拡散により干渉波成分を除去する方法は、使用する周波数帯域全体にわたる干渉や、時間が連続する干渉に対しても有効であり、ある程度の干渉を回避することができるというメリットがある。しかし、それでも一定量以上の干渉が発生してしまうと、ユーザ容量が低下して十分確保できなくなり、通信品質を一定に保持できないという問題点があった。
【0007】
更に、干渉が増加し、ユーザ容量が低下しても、基地局の近傍に位置する端末装置は送信電力に余裕があるため接続しやすいが、無線エリアの端に位置する端末装置は送信電力に余裕がなく、干渉が増加してユーザ容量が低下するに従い接続が困難になる。即ち、干渉が増加し、ユーザ容量が低下すると、基地局の近傍に位置する端末装置の方が、その基地局がカバーする無線エリアの端に位置する端末装置よりも、基地局に接続して回線を設定しやすくなる。よって、基地局との間に回線を設定し、通信を行っている端末装置が基地局近傍に集中し、その基地局がカバーする無線エリアの端における実質的なユーザ容量が低下してしまう。即ち、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布が、基地局近傍ほど多く、無線エリアの端ほど少なくなり、通信を行っている端末装置の密度分布を均一に保つことができなくなる。そのため、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができなくなるという問題点があった。その結果、通信システムが通信サービスを行うエリア内において、エリア端に位置する端末装置にとって不利な状況となり、端末装置に通信サービスを均等に、公平に提供することが困難になるという問題点があった。
【0008】
そこで、本発明は、通信システムにおけるユーザ容量を確保し、通信品質一定に保持することができる基地局及び通信方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基地局は、所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて使用され、複数の端末装置と回線を設定して通信を行う基地局であって、所定の周波数帯域に対する干渉量を測定する干渉量測定手段と、予め設定された回線を設定する端末装置の数を確保するために許容される所定の周波数帯域に対する干渉量(以下、「許容干渉量」という)を計算する許容干渉量計算手段と、端末装置が送信した回線設定の要求を受信する受信手段と、干渉量測定手段が測定した干渉量と許容干渉量計算手段が計算した許容干渉量とを比較し、受信手段が受信した回線設定の要求の受付を制御する受付制御手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
このような本発明に係る基地局によれば、干渉量測定手段が、通信システムが使用する所定の周波数帯域に対する干渉量を測定し、許容干渉量計算手段が、予め設定された目標とする回線を設定する端末装置の数(以下、「目標ユーザ容量」という)を確保するために許容される所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算する。そして、受付制御手段が、干渉量測定手段が測定した実際の干渉量と許容干渉量計算手段が計算した許容干渉量とを比較し、受信手段が受信した端末装置が送信した回線設定の要求を受付けるか、拒否して制限するかを判断して制御する。
【0011】
そのため、基地局は、予め設定された目標ユーザ容量を確保するために許容される許容干渉量と、実際の干渉量とを比較した結果に応じて、端末装置からの新たな回線設定の要求(以下、「呼」という)を受付けたり、拒否して、その受付を制限したりすることができる。その結果、基地局は、ユーザ容量を確保し、通信品質を一定に保持することができる。
【0012】
許容干渉量計算手段は、例えば、干渉量測定手段が測定した干渉量及び予め設定された回線を設定する端末装置の数に基づいて、許容干渉量を計算することが好ましい。これによれば、実際に測定した干渉量と目標ユーザ容量を用いて、実際の干渉の状況に応じた許容干渉量を求めることができる。そのため、目標ユーザ容量を正確に保持することができる。
【0013】
更に、受付制御手段は、干渉量が許容干渉量を超えた場合に、受信手段が受信した回線設定の要求の受信電力、即ち、呼の受信電力に基づいて、回線設定の要求の受付を制御することが好ましい。これによれば、端末装置が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信して発呼を行い、受信手段が受信する呼の受信電力が端末装置によって異なる場合に、受付制御手段は、呼の受信電力が大きく、基地局の近傍に位置すると考えられる端末装置からの呼を拒否して制限したり、呼の受信電力が小さく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置からの呼を受付けたりすることができる。即ち、受付制御手段は、回線の設定しやすい基地局近傍に位置する端末装置からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置からの呼を受付けることができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、通信システムは通信サービスを行うエリア内において、端末装置に通信サービスを均等に提供することができる。
【0014】
例えば、基地局は、端末装置からの回線設定の要求を拒否するための受信電力の閾値を計算する受信電力閾値計算手段を備え、受付制御手段は、受信手段が受信した回線設定の要求の受信電力と、受信電力閾値計算手段が計算した受信電力の閾値とを比較し、回線設定の要求の受付を制御することができる。これによれば、受付制御手段は、受信電力閾値計算手段が計算した受信電力の閾値と、受信手段が受信した実際の回線設定の要求の受信電力とを比較し、実際の呼の受信電力が受信電力の閾値未満の場合には、端末装置は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を受付けることができる。一方、受付制御手段は、実際の呼の受信電力が受信電力の閾値を超える場合には、端末装置は基地局の近傍に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を拒否して制限することができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。
【0015】
又、受付制御手段は、干渉量が許容干渉量を超えた場合に、端末装置が回線設定の要求を送信した送信電力、即ち、呼の送信電力に基づいて、回線設定の要求の受付を制御することが好ましい。これによれば、端末装置が送信電力制御を行い、基地局の受信手段が受信する呼の受信電力がどの端末装置についても等しい場合に、受付制御手段は、呼の送信電力が小さく、基地局の近傍に位置すると考えられる端末装置からの呼を拒否して制限したり、呼の送信電力が大きく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置からの呼を受付けたりすることができる。即ち、受付制御手段は、回線の設定しやすい基地局近傍に位置する端末装置からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置からの呼を受付けることができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、通信システムは通信サービスを行うエリア内において、端末装置に通信サービスを均等に提供することができる。
【0016】
例えば、基地局は、端末装置からの回線設定の要求を拒否するための送信電力の閾値を計算する送信電力閾値計算手段を備え、受付制御手段は、端末装置が回線設定の要求を送信した送信電力と、送信電力閾値計算手段が計算した送信電力の閾値とを比較し、回線設定の要求の受付を制御することができる。これによれば、受付制御手段は、送信電力閾値計算手段が計算した送信電力の閾値と、端末装置が実際に回線設定の要求を送信した送信電力とを比較し、実際の呼の送信電力が送信電力の閾値を超える場合には、端末装置は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を受付けることができる。一方、受付制御手段は、実際の呼の送信電力が送信電力の閾値未満の場合には、端末装置は基地局の近傍に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を拒否して制限することができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。
【0017】
又、受信手段が受信した回線設定の要求を送信した端末装置と基地局との距離を測定する距離測定手段を備え、受付制御手段は、干渉量が許容干渉量を超えた場合に、距離測定手段が測定した端末装置と基地局との距離に基づいて、回線設定の要求の受付を制御するようにしてもよい。これによれば、距離測定手段が端末装置と基地局との距離を測定し、受付制御手段は、その距離測定手段が測定した距離が小さく、基地局の近傍に位置する端末装置からの呼を拒否して制限したり、その距離が大きく、無線エリアの端に位置する端末装置からの呼を受付けたりすることができる。即ち、受付制御手段は、回線の設定しやすい基地局近傍に位置する端末装置からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置からの呼を受付けることができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、通信システムは通信サービスを行うエリア内において、端末装置に通信サービスを均等に提供することができる。
【0018】
例えば、基地局は、端末装置からの回線設定の要求を拒否するための回線設定の要求を送信した端末装置と基地局との距離の閾値を計算する距離閾値計算手段を備え、受付制御手段は、距離測定手段が測定した端末装置と基地局との距離と、距離閾値計算手段が計算した端末装置と基地局との距離の閾値とを比較し、回線設定の要求の受付を制御することができる。これによれば、受付制御手段は、距離閾値計算手段が計算した距離の閾値と、距離測定手段が測定した実際の端末装置と基地局との距離とを比較し、実際の距離が距離の閾値を超える場合には、端末装置は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を受付けることができる。一方、受信制御手段は、実際の距離が距離の閾値未満の場合には、端末装置は基地局の近傍に位置すると判断し、その端末装置からの新たな呼を拒否して制限することができる。その結果、基地局は、基地局と回線を設定する端末装置の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
次に、図面を参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システム1の構成を示す説明図である。図1に示すように、無線通信システム1は、基地局10と、端末装置20とから構成される。図1においては基地局10、端末装置20は共に一つずつしか図示されていないが、実際は、無線通信システム1は、複数の基地局10と、複数の端末装置20とから構成される。
【0020】
基地局10は、無線通信システム1において使用され、無線通信システム1が提供する通信サービスを、端末装置20に対して提供する。具体的には、基地局10は、端末装置20と回線を設定して通信を行い、通信サービスを提供する。そして、端末装置20は、基地局10によって提供される通信サービスを利用する。具体的には、端末装置20は、基地局10回線を設定して通信を行い、通信サービスを利用する。無線通信システム1は、無線通信システム1が使用する周波数帯域に対して干渉波を発生する無線通信システム2が存在する環境下に存在する。図1に示すように、無線通信システム2は、無線通信システム1と同様に、基地局30と端末装置40とから構成される。無線通信システム2は、無線通信システム1が使用する周波数帯域と近接した周波数帯域の電波を使用する。
【0021】
具体的には、無線通信システム1は、例えば、欧州においてCDMA―FDD(Code Division Multiple Access―Frequency Division Duplex)帯域と近接した周波数帯域である1.9GHz帯域の電波を使用するCDMA―TDD(Code Division Multiple Access―Time Division Duplex)通信システムとすることができる。CDMA―TDD通信システムは、複数チャネルの通信を行うためにCDMA方式とTDD方式を用いているため、送受信タイミングを可変とすることができる。図2は、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システム1,2間の周波数帯域の関係を説明する説明図である。図2に示すように、無線通信システム1は、無線通信システム1の周波数帯域110の周波数101を使用する。
【0022】
一方、無線通信システム2は、例えば、アップリンクの周波数帯域が1.92〜1.98GHz帯域であり、ダウンリンクの周波数帯域が2.11〜2.17GHz帯域である2GHz帯域の電波を使用するIMT−2000(International Mobile Telecommunication―2000)方式の携帯電話システムとすることができる。図2に示すように、無線通信システム2が使用する無線通信システム2の周波数帯域120は、無線通信システム1の周波数帯域110と近接した周波数帯域である。
【0023】
このように、無線通信システム1は、無線通信システム1の周波数帯域110と近接した周波数帯域120を使用する無線通信システム2が存在する環境下で使用される。そして、図2に示すように、無線通信システム2が無線通信システム1の周波数帯域110に近い周波数102を使用すると、無線通信システム1が使用する周波数帯域110に対して無線通信システム2は干渉波を発生する可能性がある。干渉波電力には、スプリアス電力や漏洩電力等がある。
【0024】
基地局10は、送受信部11と、アンテナ11aと、分離部12と、計算部13と、比較部14と、記憶部15と、判定部16と、制御部17と、推定部18とから構成される。送受信部11は、端末装置20から送信されたデータや回線設定の要求、即ち、呼等を含む電波を、アンテナ11aを介して受信する受信手段である。その際、送受信部11は、無線通信チャネルにおいて、端末装置20からの希望波と、干渉波とからなる電波を受信する。
【0025】
干渉波は、無線通信システム2からの干渉波と、無線通信システム1内の干渉波と、熱雑音とからなる。以下、送受信部11が受信する無線通信システム2からの干渉波の電力、即ち、無線通信システム2からの干渉量を外部干渉量といい、送受信部11が受信する無線通信システム1内の干渉波の電力、即ち、無線通信システム1内の干渉量をシステム内干渉量という。よって、無線通信システム1が使用する周波数帯域に対する干渉量とは、外部干渉量とシステム内干渉量と熱雑音との総和をいう。送受信部11は、無線通信システム2からの干渉波と、無線通信システム1内の干渉波とからなる干渉波を受信するため、その受信電力は干渉量となる。
【0026】
又、送受信部11は、アンテナ11aを介して端末装置20に、回線の設定等に必要な制御情報やデータ等を送信する送信手段としても機能する。送受信部11は、送受信部11と接続して回線を設定している端末装置20の数を把握しておく。そして、送受信部11は、受信した電波や回線を設定している端末装置20の数等を分離部12に入力する。又、送受信部11は、端末装置20が基地局10からの無線信号を受信したり、基地局10に無線信号を送信したりするタイミング(以下、「端末装置の無線タイミング」という)を端末装置20から取得する。そして、送受信部11は、基地局10の送受信部11が端末装置20に無線信号を送信したり、端末装置20からの無線信号を受信したりするタイミング(以下、「基地局の無線タイミング」という)と、取得した端末装置の無線タイミングとを、推定部18に入力する。
【0027】
分離部12は、送受信部11が受信した電波を送受信部11から取得し、端末装置20からの希望波と干渉波とに分離する分離手段である。希望波は、端末装置20が送信した電波である。希望波には、端末装置20が電波を送信した送信電力の値を示す送信出力情報等が含まれる。尚、予め無線通信システム1や各基地局10において、端末装置20が電波を送信する送信電力を設定している場合には、希望波には送信出力情報が含まれなくてもよい。分離部12は、希望波と干渉波とに分離することにより、干渉波の受信電力、即ち、干渉量や、端末装置20から送信された電波を送受信部11が受信した受信電力を測定する。そして、分離部12は、測定した干渉量や、送受信部11から取得した送受信部11と接続して回線を設定している端末装置20の数を記憶部15に格納し、計算部13に入力する。又、分離部12は、端末装置20から送信された電波の受信電力や送信出力情報等を、計算部13や比較部14、推定部18に入力する。
【0028】
記憶部15は、データを保持する記憶手段である。記憶部15は、例えば、分離部12が測定した干渉量や、予め設定された目標ユーザ容量や無線通信システム1において予め設定されたケーブルロス等を含む基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計、送受信部11と接続して回線を設定している端末装置20の数、外部干渉量等の計算部13が計算により求めた値を保持する。目標ユーザ容量は、上述したように、目標とする回線を設定する端末装置の数である。目標ユーザ容量は、基地局10からの距離、詳細には、送受信部11からの距離に応じて設定されている。又、予め無線通信システム1や各基地局10において、端末装置20が電波を送信する送信電力を設定している場合には、記憶部15がその送信電力に関する送信出力情報を保持する。
【0029】
推定部18は、端末装置20と基地局10との距離、より詳細には、端末装置20と送受信部11との距離を測定する距離測定手段である。具体的には、推定部18は、端末装置20から送信された電波を基地局10の送受信部11が受信した受信電力や、端末装置20が電波を送信した送信電力の値を示す送信出力情報を分離部12から取得する。又、ケーブルロス等を含む基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計を記憶部15から取得する。そして、推定部18は、これらに基づいて端末装置20と基地局10との距離を計算により推定し、端末装置20と基地局10との距離を測定する。
【0030】
推定部18は、まず、基地局10と端末装置20との間の伝搬損失Lを、以下に示す(1)式により計算する。(1)式において、Prは端末装置20から送信された電波を基地局10の送受信部11が受信した受信電力、Piは端末装置20が電波を送信した送信電力、Gは基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計である。
【0031】
L=Pi/Pr×G (1)
次に、推定部18は、伝搬状況によって伝搬損失を求めるために使い分けられる自由空間式や秦式等の伝搬損失式の中から適用した伝搬損失式を用いて、端末装置20と基地局10との実際の距離rを計算する。例えば伝搬損失式として自由空間式を用いた場合には、以下に示す(2)式により、端末装置20と基地局10との距離rを計算する。尚、(2)式において、L(dB)は、伝搬損失Lの対数表示である。
【0032】
L(dB)=38+20logr (2)
又、無線通信システム1がTDD方式を用いる場合には、推定部18は、端末装置の無線タイミングと、基地局の無線タイミングとを、送受信部11から取得する。そして、推定部18は、端末装置の無線タイミングと基地局の無線タイミングとの時間差を測定し、その時間差に基づいて端末装置20と基地局10との距離を計算により推定して、端末装置20と基地局10との距離を測定してもよい。図3は、基地局10の無線タイミング3と端末装置20の無線タイミング4との関係を説明する説明図である。図3において(a)は、基地局10の無線タイミング3を表し、(b)は、端末装置20の無線タイミング4を表す。
【0033】
図3に示すように、基地局10が無線信号を端末装置20に送信する基地局10の無線タイミング3と、端末装置20がその無線信号を受信する端末装置20の無線タイミング4との時間差をτ(秒)とする。τは、より詳細には、基地局10と端末装置20との間の伝搬路長に起因する無線信号の送信時間と到着時間との差である。推定部18は、基地局10が無線信号を端末装置20に送信してから、基地局10が端末装置20からの無線信号を受信するまでの時間と、端末装置20が基地局10からの無線信号を受信してから、端末装置20が無線信号を基地局10に送信するまでの時間との時間差、即ち、無線信号が基地局10と端末装置20との間を往復する往復分の時間差2τ(秒)を測定する。推定部18は、測定した時間差2τを2で除算してτを求め、以下に示す(3)式により、端末装置20と基地局10との距離rを計算する。
【0034】
r=τ×光速 (3)
ここで、光速は、3×108(m/秒)である。推定部18は、このようにして測定した端末装置20と基地局10との実際の距離rを、計算部13に入力する。
【0035】
計算部13は、目標ユーザ容量を確保するために許容される無線通信システム1の周波数帯域110に対する許容干渉量を計算する許容干渉量計算手段である。具体的には、計算部13は、測定した干渉量を用いて計算される外部干渉量及び目標ユーザ容量に基づいて、許容干渉量を計算する。計算部13は、外部干渉量は測定した干渉量を用いた計算により求め、目標ユーザ容量は記憶部15から取得する。そのため、まず、計算部13が、外部干渉量を計算する外部干渉量計算手段として機能する場合について説明する。計算部13は、送受信部11が干渉波を受信した時点で、送受信部11と接続して基地局10と回線を設定している端末装置20の数、一つの端末装置20からの電波を基地局10が受信した受信電力とから、その時点でのシステム内干渉量を計算する。
【0036】
計算部13は、基地局10と接続し、回線を設定している端末装置20の数、端末装置20からの電波の受信電力を、分離部12から取得する。そして、計算部13は、以下の(4)、(5)式を用いて、システム内干渉量を計算する。尚、(4)、(5)式において、Prは一つの端末装置20からの受信電力、Rはデータレート、Ebは1ビット当たりの信号エネルギー、Cは送受信部11と接続して基地局10と回線を設定している端末装置20の数、pgは拡散率である。
【0037】
Pr=Eb×R (4)
システム内干渉量=(C/pg)×Eb (5)
データレートは、例えば64kbpsの場合、64000bpsとして(4)式に代入する。又、拡散率pgは、無線通信システム1において予め定められている一定値である。計算部13は、まず、(4)式に、データレートRと一つの端末装置20からの受信電力Prを代入して、1ビット当たりの信号エネルギーEbを求める。次に、計算部13は、(5)式に、分離部12から取得した基地局10と接続し、回線を設定している端末装置20の数C、予め定められた拡散率pg、(4)式から算出した1ビット当たりの信号エネルギーEbを代入して、システム内干渉量を計算する。
【0038】
ここで、干渉量は、以下の(6)式により表される。尚、(6)式において、N0は熱雑音、Isは外部干渉量である。
【0039】
干渉量=N0+(C/pg)×Eb+Is (6)
(6)式において熱雑音N0は一定値である。よって、計算部13は、分離部12から取得した干渉量の測定値から、計算により求めた送受信部11が干渉波を受信した時点でのシステム内干渉量(C/pg)×Ebと、熱雑音N0とを減算して、干渉量とシステム内干渉量及び熱雑音N0との差を求めることにより、外部干渉量Isを計算する。計算部13は、計算した外部干渉量を許容干渉量の計算に用いる。又、計算部13は、計算した外部干渉量を、記憶部15に格納する。
【0040】
次に、計算により求めた外部干渉量及び目標ユーザ容量に基づいて、計算部13が行う許容干渉量の計算について説明する。尚、計算部13は、端末装置20からの呼を拒否するための端末装置20と基地局10との距離の閾値(以下、「距離閾値」という)を計算する距離閾値計算手段としても機能する。そして、計算部13は、許容干渉量と、距離閾値とを、以下に示す手順で行うシミュレーショにより、計算する。ここで、距離閾値は、外部干渉量が許容干渉量を超えてしまい、基地局10が目標ユーザ容量が確保できなくなった場合に、基地局10が、基地局10の近傍に位置する端末装置20からの呼を拒否して制限し、無線エリアの端に位置する端末装置20からの呼を受付けるための基準となる値である。そのため、距離閾値は、それ以下になると基地局10の近傍に位置すると判断して、呼の受付を拒否することによって、基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる値を設定する必要がある。
【0041】
図4は、計算部13が行うシミュレーションに用いる無線エリア5を説明する説明図である。図4に示すように、基地局10は、無線エリア5をカバーし、無線エリア5内に存在する端末装置20と通信を行う。基地局10から無線エリア5の端までの距離で、最も長い距離を最大エリア長r2とする。又、距離閾値をr1とする。計算部13は、まず、すでに基地局10と接続して回線を設定しており、無線エリア5に存在する端末装置20の基地局10からの距離を、推定部18から取得する。そして、計算部13は、推定部18から取得した端末装置20の基地局10からの距離に基づいて、無線エリア5に、すでに無線エリア5内に存在する端末装置20を配置する。
【0042】
次に、計算部13は、これから基地局10と接続する端末装置20を、無線エリア5内に均一に分布させる。このとき、すでに無線エリア5内に存在する端末装置20に加えて、一つずつ端末装置20を無線エリア5内に配置させていき、その度に端末装置20の送信電力を計算する。端末装置20が一つ増える毎に、システム内干渉量である(C/pg)×Ebが増加し、すでに無線エリア5内に存在する端末装置20の送信電力も増加していく。又、計算部13は、まず、無線エリア5のうち最大エリア長r2から距離閾値r1の範囲に、基地局10からの距離に応じて設定されている目標ユーザ容量まで、均一に端末装置20を配置する。このときに、すでに配置されている端末装置20の数を考慮して、最大エリア長r2から距離閾値r1までの範囲が、基地局10からの距離に応じて設定されている目標ユーザ容量を満たす範囲となるように距離閾値r1を求める。このように、計算部13は、これからユーザ容量が目標ユーザ容量となるように基地局10と接続されていく端末装置20の数によって、距離閾値r1を求めていく。計算部13は、求めた距離閾値r1を、記憶部15に格納する。
【0043】
その後、計算部13は、無線エリア5の距離閾値r1から基地局10までの範囲に、均一に端末装置20を配置する。そして、無線エリア5内に配置したいずれかの端末装置20の送信電力が、予め定められた最大送信電力を超えた時点で、計算部13は、端末装置20の配置を終了する。尚、端末装置20の最大送信電力は、基地局20が端末装置20から受信可能な最大の電力に等しい。
【0044】
次に、計算部13は、以下の(7)、(8)式から、1ビット当たりの信号エネルギーEbを計算する。(8)式において、Ptは、端末装置20の送信電力である。
【0045】
Pr=Pt×G/L (7)
Eb=Pr/R (8)
計算部13は、(7)式のPtに、上記した最大送信電力を超える直前の端末装置20の送信電力を代入する。又、伝搬損失Lは(1)式を用いて計算し、基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計Gは、記憶部15から取得する。次に、計算部13は、(7)式により求めたPrと、データレートRを(8)式に代入して、1ビット当たりの信号エネルギーEbを計算する。
【0046】
計算部13は、以下の(9)式により、最大エリア長r2から距離閾値r1までの範囲に存在できる最大ユーザ容量Cmax、即ち、基地局10からの距離に応じて求められる最大ユーザ容量を計算する。尚、(9)式において、(Eb/I0)reqは、所要Eb/I0といい、予め無線通信システム1において定められている一定値である。I0は、無線通信システム1が使用する周波数帯域110に対する干渉量である。
【0047】
【数1】
計算部13は、(9)式に、計算により求めた1ビット当たりの信号エネルギーEb、一定値である所要Eb/I0、熱雑音N0、拡散率pg、計算により求めた外部干渉量Isを代入して、最大エリア長r2から距離閾値r1までの範囲に存在できる最大ユーザ容量Cmaxを計算する。最後に、計算部13は、以下の(10)式により許容干渉量を計算する。
【0048】
許容干渉量=N0+(Cmax/pg)×Eb+Is (10)
計算部13は、計算により求めた最大ユーザ容量Cmax、1ビット当たりの信号エネルギーEb、外部干渉量Is、一定値である熱雑音N0、拡散率pgを(10)式に代入して、許容干渉量を算出する。計算部13は、計算した許容干渉量を比較部14に入力する。このように計算部13は、測定した干渉量から求めた外部干渉量や、目標ユーザ容量等を用いて、基地局10からの距離に応じて求められる最大ユーザ容量Cmaxを計算することにより、許容干渉量を計算する。
【0049】
又、上記したように、計算部13は、無線エリア5のうち最大エリア長r2から距離閾値r1の範囲に、基地局10からの距離に応じて設定されている目標ユーザ容量まで、均一に端末装置20を配置した後、無線エリア5の距離閾値r1から基地局10までの範囲に、均一に端末装置20を配置して、無線エリア5内に配置したいずれかの端末装置20の送信電力が、予め定められた最大送信電力を超えるまで配置を行い、(7)式のPtに、最大送信電力を超える直前の端末装置20の送信電力を代入する。そのため、最大エリア長r2から距離閾値r1までの範囲に存在できる最大ユーザ容量Cmaxを計算して許容干渉量を求めることができる。その結果、基地局10は、最大限のユーザ容量を確保することができるため、好ましい。但し、計算部13は、目標ユーザ容量まで、均一に端末装置20を配置した時点で配置を終了し、目標ユーザ容量を配置した時点での端末装置20の送信電力を、(7)式のPtに代入して、許容干渉量を求めてもよい。
【0050】
又、計算部13は、目標ユーザ容量の設定を行う目標ユーザ容量設定手段としても機能する。具体的には、計算部13は、予め外部干渉量に対応した基地局10からの距離に応じたユーザ容量を、計算やシミュレーションにより求めておく。即ち、計算部13は、外部干渉量と、基地局10がカバーする無線エリア内における端末装置20の密度分布との関係を求めておく。そして、計算部13は、求めた外部干渉量と、基地局10がカバーする無線エリア内における端末装置20の密度分布との関係に基づいて、基地局10からの距離に応じた目標ユーザ容量を設定する。計算部13は、設定した目標ユーザ容量を記憶部15に格納する。尚、目標ユーザ容量は、干渉の影響の大きい無線エリアの端の領域についてだけ、設定してもよい。そして、計算部13は、許容干渉量や距離閾値を求める際に、無線エリアの端の領域について設定された目標ユーザ容量を用いて、計算を行ってもよい。
【0051】
又、計算部13は、端末装置20からの呼を拒否するための受信電力の閾値(以下「受信レベル閾値」という)を計算する受信電力閾値計算手段としても機能する。受信レベル閾値は、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信して発呼を行い、基地局10の送受信部11が受信する呼の受信電力が端末装置20によって異なる場合に、端末装置20からの呼の受信電力が大きく、基地局10の近傍に位置すると考えられる端末装置20からの呼を拒否して制限し、呼の受信電力が小さく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置20からの呼を受付けるための基準となる値である。そのため、受信レベル閾値は、それ以上になると基地局10の近傍に位置すると判断して、呼の受付を拒否することによって、基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる値を設定する。
【0052】
又、計算部13は、端末装置20からの呼を拒否するための送信電力の閾値(以下「送信レベル閾値」という)を計算する送信電力閾値計算手段としても機能する。送信レベル閾値は、端末装置20が送信電力制御を行い、基地局10の送受信部11が受信する呼の受信電力がどの端末装置20についても等しい場合に、端末装置20からの呼の送信電力が小さく、基地局10の近傍に位置すると考えられる端末装置20からの呼を拒否して制限し、呼の送信電力が大きく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置20からの呼を受付けるための基準となる値である。そのため、送信レベル閾値は、それ以下になると基地局10の近傍に位置すると判断して、呼の受付を拒否することによって、基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる値を設定する。尚、送信電力制御とは、無線エリアの端に位置する端末装置20から送信された電波が、基地局10の近傍に位置する端末装置20から送信される電波に埋もれて、送受信部11が受信できなくなる遠近問題を解消するために、送受信部11が全ての端末装置20から電波を受信する受信電力が一定となるように、端末装置20の送信電力を制御することをいう。
【0053】
具体的には、計算部13は、外部干渉量が許容干渉量を超えてしまい、目標ユーザ容量が確保できなくなった場合に、上記したようにして求めた距離閾値r1に基づいて、受信レベル閾値や送信レベル閾値を計算する。計算部13は、判定部16の指示に従い、受信レベル閾値や送信レベル閾値を計算する。計算部13は、記憶部15から距離閾値r1を取得し、適用した伝搬損失式を用いて、距離閾値r1から伝搬損失Lを計算する。例えば、伝搬損失式として自由空間式を用いた場合には、計算部13は、上記した(2)式の端末装置20と基地局10との距離rに、距離閾値r1を代入して伝搬損失Lを計算する。
【0054】
次に、計算部13は、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で電波を送信し、基地局10の送受信部11が受信する電波の受信電力が端末装置20によって異なり、受信レベル閾値を求める場合、上記した(1)式のPiに、端末装置20が電波を送信した送信電力を代入する。尚、送信電力は、端末装置20から送信された送信出力情報を受信している場合には、分離部12から取得し、予め設定されている場合には、記憶部15から取得する。更に、計算部13は、(1)式に計算した伝搬損失Lと、記憶部15から取得した基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計Gとを代入して、端末装置20が送信した電波を基地局10が受信した受信電力Prを計算する。そして、計算部13は、この距離閾値r1に基づいて求めた受信電力Prを受信レベル閾値とする。計算部13は、計算した受信レベル閾値を記憶部15に入力する。
【0055】
一方、計算部13は、端末装置20が送信電力制御を行い、基地局10の送受信部11が受信する電波の受信電力がどの端末装置20についても等しく、送信レベル閾値を求める場合、上記した(1)式のPrに、基地局10の送受信部11が端末装置20から送信された電波を受信した受信電力を代入する。更に、計算部13は、(1)式に計算した伝搬損失Lと、記憶部15から取得した基地局10と端末装置20とのアンテナ利得合計Gとを代入して、距離閾値r1に相当する端末装置20が電波を送信した送信電力Piを計算する。そして、計算部13は、この距離閾値r1に基づいて求めた送信電力Piを送信レベル閾値とする。計算部13は、計算した送信レベル閾値を記憶部15に入力する。
【0056】
比較部14は、分離部12が測定した干渉量と、計算部13が計算した許容干渉量とを比較する。比較部14は、記憶部15から分離部12が測定した干渉量を取得し、計算部13から計算部13が計算した許容干渉量を取得する。比較部14は、干渉量と許容干渉量とを比較し、干渉量が許容干渉量以内か、許容干渉量を超えてしまっているかを、比較結果として判定部16に入力する。
【0057】
更に、比較部14は、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信し、基地局10の送受信部11が受信する呼の受信電力が端末装置20によって異なる場合、端末装置20から新たに受信した呼の受信電力と、受信レベル閾値との比較も行う。比較部14は、判定部16の指示に従い、分離部12から、分離部12が測定した端末装置20からの呼の受信電力を取得し、記憶部15から受信レベル閾値を取得する。比較部14は、呼の実際の受信電力と受信レベル閾値とを比較し、呼の受信電力が受信レベル閾値以上か、受信レベル閾値未満かを、比較結果として判定部16に入力する。又、比較部14は、端末装置20が送信電力制御を行い、基地局10の送受信部11が受信する電波の受信電力がどの端末装置20についても等しい場合、端末装置20が新たに送信した呼の送信電力と、送信レベル閾値との比較も行う。比較部14は、判定部16の指示に従い、分離部12から端末装置20からの呼の送信電力の値を示す送信出力情報を取得し、記憶部15から送信レベル閾値を取得する。比較部14は、呼の実際の送信電力と送信レベル閾値とを比較し、呼の送信電力が受信レベル閾値以下か、送信レベル閾値を超えているかを、比較結果として判定部16に入力する。
【0058】
判定部16は、比較部14が干渉量と許容干渉量を比較した比較結果を、比較部14から取得する。判定部16は、比較部14から取得した干渉量と許容干渉量との比較結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かを判定する。判定部16は、干渉量が許容干渉量以内であるという比較結果の場合、目標ユーザ容量を満たすと判断し、呼の受付の制限を実行しないと判定する。一方、判定部16は、干渉量が許容干渉量を超えてしまっているという比較結果の場合、呼の受付の制限を実行すると判定する。判定部16は、呼の受付の制限を実行すると判定した場合には、計算部13に受信レベル閾値や送信レベル閾値の計算を行うよう指示し、比較部14に端末装置20から新たに受信した呼の受信電力と、受信レベル閾値の比較や、端末装置20が新たに送信した呼の送信電力と、送信レベル閾値の比較を行うよう指示する。
【0059】
又、判定部16は、比較部14が呼の実際の受信電力と受信レベル閾値とを比較した比較結果や比較部14が呼の実際の送信電力と送信レベル閾値とを比較した比較結果を、比較部14から取得する。判定部16は、比較部14から取得した呼の受信電力と受信レベル閾値との比較結果や呼の送信電力と送信レベル閾値との比較結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かを判定する。
【0060】
判定部16は、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信し、基地局10の送受信部11が受信する呼の受信電力が端末装置20によって異なる場合において、実際の呼の受信電力が受信レベル閾値未満という比較結果の場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行しないと判定する。判定部16は、実際の呼の受信電力が受信レベル閾値以上という比較結果の場合には、端末装置20は基地局10の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行すると判定する。
【0061】
一方、判定部16は、端末装置20が送信電力制御を行い、基地局10の送受信部11が受信する電波の受信電力がどの端末装置20についても等しい場合において、実際の呼の送信電力が送信レベル閾値を超えているという比較結果の場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行しないと判定する。判定部16は、実際の呼の送信電力が送信レベル閾値以下という比較結果の場合には、端末装置20は基地局10の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行すると判定する。判定部16は、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かの判定結果を制御部17に入力する。
【0062】
制御部17は、判定部16から端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かの判定結果を取得する。制御部17は、判定部16から取得した判定結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制御を実行する。具体的には、制御部17は、新たな呼の受付の制限を実行しないと判定された端末装置20からの呼を、通常通り受付け、その端末装置20と接続して回線を設定するように、送受信部11を制御する。一方、制御部17は、新たな呼の受付の制限を実行すると判定された端末装置20からの呼の受付を拒否し、制限して、その端末装置20と接続して回線を設定しないように送受信部11を制御する。
【0063】
このように、比較部14が干渉量と許容干渉量とを比較したり、呼の受信電力と受信レベル閾値とを比較したり、呼の送信電力と送信レベル閾値と比較したりし、判定部16がその干渉量と許容干渉量との比較結果や、呼の受信電力と受信レベル閾値との比較結果、呼の送信電力と送信レベル閾値との比較結果に基づいて、呼の受付の制限を実行するか否かを判定し、制御部17がその判定結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制御を実行することにより、干渉量と許容干渉量とを比較し、呼の受信電力や送信電力に基づいて、送受信部11が受信した端末装置20からの呼の受付を制御する受付制御手段を実現する。
【0064】
次に、無線通信システム1を用いて行う通信方法について説明する。図5は、本発明の第1の実施の形態に係る通信方法の手順を示すフロー図である。図5に示すように、まず、計算部13が、外部干渉量に対応した基地局10からの距離に応じたユーザ容量を計算する(S101)。即ち、計算部13は、外部干渉量と、基地局10がカバーする無線エリア内における端末装置20の密度分布との関係を求める。計算部13は、求めた外部干渉量と、基地局10がカバーする無線エリア内における端末装置20の密度分布との関係に基づいて、基地局10からの距離に応じた目標ユーザ容量を設定する(S102)。
【0065】
送受信部11が、端末装置20からの希望波と、干渉波とからなる電波を受信し、分離部12が、送受信部11が受信した電波を、端末装置20からの希望波と干渉波とに分離して、干渉量を測定する(S103)。次に、計算部13が、送受信部11と接続して回線を設定している端末装置20の数等を用いてシステム内干渉量を計算し、干渉量と、システム内干渉量及び熱雑音との差を求めることにより、外部干渉量を計算する(S104)。計算部13は、求めた外部干渉量や目標ユーザ容量等を用いて、基地局10からの距離に応じて求められる最大ユーザ容量Cmaxを計算することにより、許容干渉量を計算する。又、この際、計算部13は、基地局10からの距離に応じて設定されている目標ユーザ容量や、すでに配置されている端末装置20の数を考慮して、これからユーザ容量が目標ユーザ容量となるように基地局10と接続されていく端末装置20の数によって、距離閾値r1を求める(S105)。
【0066】
比較部14は、分離部12が測定した干渉量と、計算部13が計算した許容干渉量とを比較し、比較結果を判定部16に入力する(S106)。ステップ(S106)において、比較部14による比較結果が、干渉量が許容干渉量以内であるという比較結果の場合、判定部16は、目標ユーザ容量を満たすと判断し、呼の受付の制限を実行しないと判定する。そして、判定部16は、判定結果を制御部17に入力する。制御部17は、判定部16から端末装置20からの呼の受付の制限を実行しないという判定結果を取得すると、端末装置20からの呼を通常通り受付けるように送受信部11を制御する。そして、送受信部11は、通常の呼の受付を行い、その端末装置20と回線を設定する(S107)。
【0067】
一方、ステップ(S106)において、比較部14による比較結果が、干渉量が許容干渉量を超えてしまっているという比較結果の場合、判定部16は、呼の受付の制限を実行すると判定し、計算部13に受信レベル閾値又は送信レベル閾値の計算を行うよう指示し、比較部14に、端末装置20から新たに受信した呼の受信電力と受信レベル閾値の比較、又は、端末装置20が新たに送信した呼の送信電力と送信レベル閾値の比較を行うよう指示する。そして、計算部13が、距離閾値r1に基づいて、受信レベル閾値又は送信レベル閾値の計算を行う(S108)。比較部14は、分離部12から、分離部12が測定した端末装置20からの呼の希望波の受信電力を取得し、端末装置20から新たに受信した呼の受信電力と、受信レベル閾値とを比較し、比較結果を判定部16に入力する。又は、比較部14は、分離部12から呼の送信電力の値を示す送信出力情報を取得し、端末装置20が新たに送信した呼の送信電力と、送信レベル閾値とを比較し、比較結果を判定部16に入力する(S109)。尚、ステップ(S108)及びステップ(S109)において、受信レベル閾値を計算して、呼の受信電力と受信レベル閾値との比較を行うか、送信レベル閾値を計算して、呼の送信電力と送信レベル閾値の比較を行うかは、端末装置20が送信電力制御を行っているか否かによって決まる。無線通信システム1において、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信する場合には、呼の受信電力と受信レベル閾値との比較を行う。一方、無線通信システム1において、端末装置20が送信電力制御を行っている場合には、呼の送信電力と送信レベル閾値との比較を行う。
【0068】
ステップ(S109)において、比較部14による比較結果が、呼の受信電力が受信レベル閾値以上という比較結果や、呼の送信電力が送信レベル閾値以下という比較結果の場合には、判定部16は、端末装置20は基地局10の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行すると判定する。そして、判断部16は判定結果を制御部17に入力する。制御部17は、新たな呼の受付の制限を実行するという判定結果を取得すると、受付の制限を実行すると判定された端末装置20からの呼を拒否し、制限して、その端末装置20と接続して回線を設定しないように送受信部11を制御する(S110)。その後、再度ステップ(S103)に戻り、基地局10は、干渉量を測定して、呼の受付の制御を行っていく。
【0069】
一方、ステップ(S109)において、比較部14による比較結果が、実際の呼の受信電力が受信レベル閾値未満という比較結果や、実際の呼の送信電力が送信レベル閾値を超えるという比較結果の場合には、判定部16は、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行しないと判定する。そして、判断部16は判定結果を制御部17に入力する。制御部17は、判定部16から端末装置20からの呼の受付の制限を実行しないという判定結果を取得すると、端末装置20からの呼を通常通り受付けるように送受信部11を制御する(S107)。
【0070】
このような本発明の第1の実施の形態に係る基地局10及び通信方法によれば、送受信部11が無線通信システム1が使用する周波数帯域110に対する干渉波を受信し、分離部12がその干渉量を測定し、計算部13が、目標ユーザ容量を確保するために許容される無線通信システム1が使用する周波数帯域110に対する許容干渉量を計算する。そして、比較部14が、分離部12が測定した干渉量と計算部13が計算した許容干渉量とを比較し、その比較結果を基に、判定部16及び制御部17が、送受信部11が受信した端末装置20からの呼を受付けるか制限するかを判断して制御する。
【0071】
そのため、基地局10は、予め設定された目標ユーザ容量を確保するために許容される許容干渉量と、実際の干渉量とを比較した結果に応じて、端末装置20からの呼を受付けたり、拒否して、その受付を制限したりすることができる。その結果、基地局10は、ユーザ容量を確保し、通信品質を一定に保持することができる。
【0072】
特に、計算部13は、分離部12が実際に測定した干渉量から求めた外部干渉量及び目標ユーザ容量に基づいて、実際の干渉の状況に応じた許容干渉量を求めることができる。そのため、目標ユーザ容量を正確に保持することができる。又、計算部13は、許容干渉量を求める過程において、基地局10からの距離に応じた目標ユーザ容量と、現在、基地局10と接続している端末装置20の数を、基地局10からの距離に応じて把握し、目標ユーザ容量に達することができるように、許容干渉量を求める。そして、比較部14や判定部16、制御部17がその許容干渉量と干渉量を比較しながら、呼の受付の制御を行うことにより、基地局10に接続する端末装置20の数を、可能な限り目標ユーザ容量に近づけることができる。
【0073】
更に、端末装置20が送信電力制御を行わずに、その時の最大送信電力等で呼を送信して発呼を行い、送受信部11が受信する呼の受信電力が端末装置20によって異なる場合において、比較部14、判定部16及び制御部17は、干渉量が許容干渉量を超えた場合に、送受信部11が受信した呼の受信電力に基づいて、呼の受付を制御する。そのため、制御部17は、呼の受信電力が大きく、基地局10の近傍に位置すると考えられる端末装置20からの呼を拒否して制限したり、呼の受信電力が小さく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置20からの呼を受付けたりすることができる。即ち、制御部17は、回線の設定しやすい基地局10近傍に位置する端末装置20からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置20からの呼を受付けることができる。その結果、基地局10は、干渉の増加により、基地局10との間に回線を設定し、通信を行っている端末装置20が基地局10近傍に集中し、その基地局10がカバーする無線エリアの端における実質的なユーザ容量が低下してしまうことを防止して、無線エリアの端におけるユーザ容量を確保することができる。よって、無線通信システム2からの干渉波の影響で不均一となってしまう基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、無線通信システム1は通信サービスを行うエリア内において、端末装置20に通信サービスを均等に提供することができる。
【0074】
特に、比較部14は、計算部13が計算した受信レベル閾値と、送受信部11が受信した実際の呼の受信電力とを比較し、判定部16及び制御部17は、実際の呼の受信電力が受信レベル閾値未満の場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を受付けることができる。一方、判定部16及び制御部17は、呼の受信電力が受信レベル閾値を超える場合には、端末装置20は基地局10の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を拒否して制限することができる。その結果、基地局10は、その基地局10がカバーする無線エリアの端におけるユーザ容量を確保することができる。よって、基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。
【0075】
一方、端末装置20が送信電力制御を行い、基地局10の送受信部11が受信する呼の受信電力がどの端末装置20についても等しい場合において、比較部14、判定部16及び制御部17は、干渉量が許容干渉量を超えた場合に、端末装置20が送信した呼の送信電力に基づいて、呼の受付を制御する。そのため、制御部17は、呼の送信電力が小さく、基地局10の近傍に位置すると考えられる端末装置20からの呼を拒否して制限したり、呼の送信電力が大きく、無線エリアの端に位置すると考えられる端末装置20からの呼を受付けたりすることができる。即ち、制御部17は、回線の設定しやすい基地局10近傍に位置する端末装置20からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置20からの呼を受付けることができる。その結果、基地局10は、干渉の増加により、基地局10との間に回線を設定し、通信を行っている端末装置20が基地局10近傍に集中し、その基地局10がカバーする無線エリアの端に置ける実質的なユーザ容量が低下してしまうことを防止して、無線エリアの端におけるユーザ容量を確保することができる。よって、無線通信システム2からの干渉波の影響で不均一となってしまう基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、無線通信システム1は通信サービスを行うエリア内において、端末装置20に通信サービスを均等に提供することができる。
【0076】
特に、比較部14は、計算部13が計算した送信レベル閾値と、端末装置20が送信した実際の呼の送信電力とを比較し、判定部16及び制御部17は、実際の呼の送信電力が送信レベル閾値を超える場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を受付けることができる。一方、判定部16及び制御部17は、実際の呼の送信電力が送信レベル閾値未満の場合には、端末装置20は基地局10の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を拒否して制限することができる。その結果、基地局10は、基地局10がカバーする無線エリアの端におけるユーザ容量を確保することができる。よって、基地局10と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。
【0077】
(第2の実施の形態)
次に、図面を参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システム201の構成を示す説明図である。図6に示すように、無線通信システム201は、基地局210と、端末装置20とから構成される。図6において、端末装置20や、基地局30と端末装置40とから構成される無線通信システム2は、第1の実施の形態と同様であるため、ここでは、同一の符号を付して説明を省略する。又、基地局210は、送受信部211と、アンテナ211aと、分離部212と、計算部213と、比較部214と、記憶部215と、判定部216と、制御部217と、推定部218とから構成される。送受信部211、アンテナ211a、分離部212、記憶部215、制御部217は、実質的に第1の実施の形態に係る送受信部11、アンテナ11a、分離部12、記憶部15、制御部17と同様であるため、ここでは説明を省略する。又、計算部213は、受信レベル閾値や送信レベル閾値の計算を行わない以外は、第1の実施の形態に係る計算部13と実質的に同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0078】
推定部218は、送受信部211が端末装置20から新たな呼を受信した際に、判定部216の指示に従って、その端末装置20と基地局210との距離を推定し、測定する。推定部218は、呼を送信した端末装置20と基地局210との距離の測定値を、比較部214に入力する。推定部218は、端末装置20から送信された呼を送受信部211が受信した受信電力、端末装置20がその電波を送信した送信電力の値を示す送信出力情報、基地局210と端末装置20とのアンテナ利得合計を分離部212から取得する。そして、推定部218は、これらに基づいて、上記したように(1)式、(2)式を用いて、新たな呼を送信した端末装置20と、基地局210との距離を計算し、測定する。
【0079】
又、無線通信システム201がTDD方式を用いる場合には、推定部218は、新たな呼を送信した端末装置20の無線タイミングと、基地局210の無線タイミングとを、送受信部211から取得する。そして、上記したように、推定部218は、端末装置20の無線タイミングと基地局210の無線タイミングとの時間差を測定し、その時間差に基づいて端末装置20と基地局210との距離を(3)式を用いた計算により推定して、端末装置20と基地局10との距離を測定してもよい。
【0080】
比較部214は、第1の実施の形態と同様に、分離部212が測定した干渉量と、計算部213が計算した許容干渉量とを比較する。又、比較部214は、送受信部211が受信した新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値との比較も行う。比較部214は、判定部216の指示に従い、推定部218から、推定部218が測定した新たな呼を送信した端末装置20と、基地局210との距離を取得し、記憶部215から距離閾値を取得する。比較部214は、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値とを比較し、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値以下か、距離閾値を超えているかを、比較結果として判定部216に入力する。
【0081】
判定部216は、第1の実施の形態と同様に、比較部214が干渉量と許容干渉量を比較した比較結果を、比較部214から取得し、その比較結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かを判定する。そして、判定部216は、干渉量が許容干渉量を超えてしまっており、呼の受付の制限を実行すると判定した場合には、推定部218に、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離を測定するよう指示し、比較部214に新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値との比較を行うよう指示する。
【0082】
又、判定部16は、比較部214が新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値とを比較した比較結果を、比較部214から取得する。判定部216は、比較部214から取得した新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値との比較結果に基づいて、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かを判定する。判定部216は、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値を超えているという比較結果の場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行しないと判定する。判定部216は、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値以下という比較結果の場合には、端末装置20は基地局210の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行すると判定する。判定部216は、端末装置20からの呼の受付の制限を実行するか否かの判定結果を制御部217に入力する。
【0083】
次に、無線通信システム201を用いて行う通信方法について説明する。図7は、本発明の第2の実施の形態に係る通信方法の手順を示すフロー図である。ここで、ステップ(S201)〜ステップ(S207)までは、第1の実施の形態におけるステップ(S101)〜ステップ(S107)までと、実質的に同様であるため、ここでは、説明を省略する。
【0084】
ステップ(S206)において、比較部214による比較結果が、干渉量が許容干渉量を超えてしまっているという比較結果の場合、判定部216は、呼の受付の制限を実行すると判定し、推定部218に、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離を測定するよう指示し、比較部214に新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値との比較を行うよう指示する。そして、推定部218が、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離を推定して、測定する(S208)。比較部214は、推定部218から、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離を取得し、記憶部215から距離閾値を取得し、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離と、距離閾値とを比較し、比較結果を判定部216に入力する(S209)。
【0085】
ステップ(S209)において、比較部214による比較結果が、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値以下という比較結果の場合には、判定部216は、端末装置20は基地局210の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行すると判定し、判定結果を制御部217に入力する。制御部217は、新たな呼の受付の制限を実行するという判定結果を取得すると、受付の制限を実行すると判定された端末装置20からの呼を拒否し、制限して、その端末装置20と接続して回線を設定しないように送受信部211を制御する(S210)。その後、再度ステップ(S203)に戻り、基地局210は、干渉量を測定して、呼の受付の制御を行っていく。
【0086】
一方、ステップ(S209)において、比較部214による比較結果が、新たな呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値を超えているという比較結果の場合には、判定部16は、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼の受付の制限を実行しないと判定し、判定結果を制御部217に入力する。制御部217は、判定部216から端末装置20からの呼の受付の制限を実行しないという判定結果を取得すると、端末装置20からの呼を通常通り受付けるように送受信部211を制御する(S207)。
【0087】
このような第2の実施の形態に係る基地局210及び通信方法によれば、比較部214が、計算部213が計算した距離閾値と、推定部218が測定した呼を送信した端末装置20と基地局210との距離とを比較し、判定部216及び制御部217は、呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値を超える場合には、端末装置20は無線エリアの端に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を受付けることができる。一方、呼を送信した端末装置20と基地局210との距離が距離閾値未満の場合には、判定部216及び制御部217は、端末装置20は基地局210の近傍に位置すると判断し、その端末装置20からの新たな呼を拒否して制限することができる。
【0088】
即ち、比較部214、判定部216、制御部217は、回線の設定しやすい基地局210近傍に位置する端末装置20からの呼を拒否して制限し、回線の設定しにくい無線エリアの端に位置する端末装置20からの呼を受付けることができる。その結果、基地局210は、干渉の増加により、基地局210との間に回線を設定し、通信を行っている端末装置20が基地局210近傍に集中し、その基地局210がカバーする無線エリアの端における実質的なユーザ容量が低下してしまうことを防止して、無線エリアの端におけるユーザ容量を確保することができる。よって、基地局210と回線を設定する端末装置20の密度分布を均一にでき、ユーザ容量を無線エリア内において均一に確保することができる。そして、無線通信システム201は通信サービスを行うエリア内において、端末装置20に通信サービスを均等に提供することができる。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信システムにおけるユーザ容量を確保し、通信品質一定に保持することができる基地局及び通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システム間の周波数帯域の関係を説明する説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る基地局の無線タイミングと端末装置の無線タイミングとの関係を説明する説明図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るシミュレーションに用いる無線エリアを説明する説明図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係る通信方法の手順を示すフロー図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す説明図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態に係る通信方法の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
1,2,201 無線通信システム
5 無線エリア
10,30,210 基地局
11,211 送受信部
11a,211a アンテナ
12,212 分離部
13,213 計算部
14,214 比較部
15,215 記憶部
16,216 判定部
17,217 制御部
18,218 推定部
20,40 端末装置
Claims (9)
- 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて使用され、複数の端末装置と回線を設定して通信を行う基地局であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定する干渉量測定手段と、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算する許容干渉量計算手段と、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信する受信手段と、
前記干渉量測定手段が測定した干渉量と前記許容干渉量計算手段が計算した許容干渉量とを比較し、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受付を制御する受付制御手段とを備え、
前記許容干渉量計算手段は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして、前記許容干渉量を計算し、
前記受付制御手段は、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受信電力及び前記距離閾値に基づいて、前記回線設定の要求の受付を制御することを特徴とする基地局。 - 前記許容干渉量計算手段は、前記干渉量測定手段が測定した干渉量及び前記予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数に基づいて、前記許容干渉量を計算することを特徴とする請求項1に記載の基地局。
- 前記距離閾値に基づいて、前記端末装置からの前記回線設定の要求を拒否するための前記回線設定の要求の受信電力の閾値を計算する受信電力閾値計算手段を備え、
前記受付制御手段は、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受信電力と、前記受信電力閾値計算手段が計算した前記受信電力の閾値とを比較し、前記回線設定の要求の受付を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。 - 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて使用され、複数の端末装置と回線を設定して通信を行う基地局であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定する干渉量測定手段と、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算する許容干渉量計算手段と、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信する受信手段と、
前記干渉量測定手段が測定した干渉量と前記許容干渉量計算手段が計算した許容干渉量とを比較し、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受付を制御する受付制御手段とを備え、
前記許容干渉量計算手段は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして、前記許容干渉量を計算し、
前記受付制御手段は、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記端末装置が前記回線設定の要求を送信した送信電力及び前記距離閾値に基づいて、前記回線設定の要求の受付を制御することを特徴とする基地局。 - 前記距離閾値に基づいて、前記端末装置からの前記回線設定の要求を拒否するための前記端末装置が前記回線設定の要求を送信した送信電力の閾値を計算する送信電力閾値計算手段を備え、
前記受付制御手段は、前記端末装置が前記回線設定の要求を送信した送信電力と、前記送信電力閾値計算手段が計算した前記送信電力の閾値とを比較し、前記回線設定の要求の受付を制御することを特徴とする請求項4に記載の基地局。 - 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて使用され、複数の端末装置と回線を設定して通信を行う基地局であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定する干渉量測定手段と、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算する許容干渉量計算手段と、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信する受信手段と、
前記干渉量測定手段が測定した干渉量と前記許容干渉量計算手段が計算した許容干渉量とを比較し、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受付を制御する受付制御手段と、
前記受信手段が受信した前記回線設定の要求を送信した前記端末装置と前記基地局との距離を測定する距離測定手段とを備え、
前記許容干渉量計算手段は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして、前記許容干渉量を計算し、
前記受付制御手段は、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記距離測定手段が測定した端末装置と前記基地局との距離及び前記距離閾値に基づいて、前記回線設定の要求の受付を制御することを特徴とする基地局。 - 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて、基地局と複数の端末装置とが回線を設定して行う通信方法であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定するステップと、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算するステップと、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信するステップと、
前記測定した干渉量と前記計算した許容干渉量とを比較し、前記受信した前記回線設定の要求の受付を制御するステップとを有し、
前記許容干渉量は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして計算され、
前記回線設定の要求の受付を制御するステップは、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記受信手段が受信した前記回線設定の要求の受信電力及び前記距離閾値に基づいて行われることを特徴とする通信方法。 - 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて、基地局と複数の端末装置とが回線を設定して行う通信方法であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定するステップと、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算するステップと、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信するステップと、
前記測定した干渉量と前記計算した許容干渉量とを比較し、前記受信した前記回線設定の要求の受付を制御するステップとを有し、
前記許容干渉量は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして計算され、
前記回線設定の要求の受付を制御するステップは、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記端末装置が前記回線設定の要求を送信した送信電力及び前記距離閾値に基づいて行われることを特徴とする通信方法。 - 所定の周波数帯域を使用する通信システムにおいて、基地局と複数の端末装置とが回線を設定して行う通信方法であって、
前記所定の周波数帯域に対する干渉量を測定するステップと、
予め設定された前記回線を設定する端末装置の目標数を確保するために許容される前記所定の周波数帯域に対する許容干渉量を計算するステップと、
前記端末装置が送信した前記回線設定の要求を受信するステップと、
前記測定した干渉量と前記計算した許容干渉量とを比較し、前記受信した前記回線設定の要求の受付を制御するステップとを有し、
前記許容干渉量は、前記基地局によりカバーされている無線エリア内で、前記基地局から距離閾値に対応する距離だけ離れた地点と前記無線エリアの端との間の範囲内に配置されている前記端末装置の数が、前記端末装置の目標数を満たすものとして計算され、
前記回線設定の要求の受付を制御するステップは、前記干渉量が前記許容干渉量を超えた場合に、前記受信した前記回線設定の要求を送信した前記端末装置と前記基地局との距離を測定し、該測定した端末装置と前記基地局との距離及び前記距離閾値に基づいて行われることを特徴とする通信方法。
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