JP4111707B2

JP4111707B2 - Wireless base station, program

Info

Publication number: JP4111707B2
Application number: JP2001380956A
Authority: JP
Inventors: 昌志岩見; 健雄宮田; 正悟中尾; 忠芳伊藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: JP2003188790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のＰＨＳ携帯端末、携帯電話機等の無線電話装置（以下、「移動局」という。）と空間多重接続を行う無線基地局に関し、特に無線基地局が各移動局に対して通信チャネルを割当てる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＨＳ、携帯電話等の移動局の増加に伴い、周波数資源の有効利用に対する社会的要請が高まっている。この要請に応えるマルチプルアクセス技術の１つに、空間多重接続（ＰＤＭＡ：ＰａｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式がある。
【０００３】
空間多重接続方式とは、無線基地局が、同一時刻、同一周波数において、異なる方向に存在する移動局に対し、アダプティブアレイ装置等を用いた指向性パターンの形成により、通信を行う接続方式である。
アダプティブアレイ装置は固定的に設置された複数のアンテナを備え、個々のアンテナに対する送受信信号の振幅と位相とを動的に調整することにより、アンテナ全体として、送信、受信のための指向性パターンを動的に形成するもので、所望の移動局の方向へ送信強度及び受信強度を高めるのみならず、空間多重している他の移動局の方向へ送信強度および受信強度を低下させることも行う。
【０００４】
現在この空間多重接続方式を、従来利用されている時分割多重接続（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ／ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式に併用した無線基地局が研究されている。例えば、時分割多重接続方式により周波数を一定時間毎に時分割したタイムスロットの、送信用のタイムスロットと受信用のタイムスロットの１組（以下、「送受信タイムスロット」と言う。）において、空間多重接続方式を用いて最大４つの移動局に双方向の通信チャネル（ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌ：ＴＣＨ）を割当てる無線基地局である。
【０００５】
この、いわゆるチャネル割当ては、ある移動局の新規接続時、またはチャネル割当済みのある移動局の通信品質低下等に基づくＴＣＨ切替必要時に、無線基地局によって行われるもので、ここでチャネル割当てを要求したある移動局を移動局Ｘとすると、まず、無線基地局は時分割された送受信タイムスロットを何らかの基準によって選択し、選択された送受信タイムスロットがまったく空いている状態であれば、そのまま当該タイムスロットをＴＣＨとして移動局Ｘに割当てる。
【０００６】
もし他の移動局により当該タイムスロットが利用されていて空間多重接続を行う必要がある場合は、当該タイムスロットを移動局Ｘに割当てる上での空間多重可否判定を行い、空間多重可能の判定が出れば当該タイムスロットを割当て、割当て不可の判定が出れば別のタイムスロットを検討する。
空間多重可否判定とは、ＴＣＨの割当候補である送受信タイムスロットにおいて、移動局Ｘ及び既に当該タイムスロットを利用している移動局が、ある程度の品質で通信することが可能か否かを判定するものである。その際、測定から得られる通信品質を示す指標と、予め固定的に定められた当該指標の閾値との比較を行い、この閾値を超えない値であれば割当可能と判定される。
【０００７】
ここで空間多重接続における通信品質を示す、代表的な指標である空間相関値と、ＤＤＲ（ＤｅｓｉｒｅｄｔｏＤｅｓｉｒｅｄＲａｔｉｏ）について述べる。
＜空間相関値＞
空間相関値とは、２つの移動局の信号到来方向の近さを示す指標のことで、２つの移動局の受信応答ベクトルから算出される。ここで受信応答ベクトルとは、移動局からの信号の到来方向に関する情報であり、後で詳しく述べる。
【０００８】
空間相関値が大きい場合、２つの移動局はほぼ同一方向に存在し、ある一定の閾値を超えると指向性パターンの差異によって両者の信号を分離することが不可能になる。
よって、無線基地局は空間相関値の閾値をもって割当可否判定を行うことができる。
＜ＤＤＲ＞
ＤＤＲとは、無線基地局が受信した、２つの移動局の、電力レベルの比を示す指標のことで、２つの移動局の受信応答ベクトルから算出される。
【０００９】
ＤＤＲがある一定の閾値を超える場合、指向性パターンを最善に形成しても２つの信号を適切に分離できない。
よって、無線基地局はＤＤＲの閾値をもって空間多重可否判定を行うことができる。
図８は空間相関値の空間多重度に応じた閾値のデータと、ＤＤＲの空間多重度に応じた閾値のデータである。
【００１０】
空間多重度とは、１の送受信タイムスロットにおいて空間多重対象とされている移動局の数のことである。空間多重度が高いと移動局相互間の干渉除去は技術的に難しくなるため、各指標における閾値は空間多重度に応じて空間多重可能とする条件を制限する値を取るようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように空間相関値、ＤＤＲ等の複数の指標それぞれについて個別の閾値を設けて空間多重可否判定を行うと、実際上問題があることがわかった。その問題とは、ＤＤＲ、空間相関値が共に閾値を超えない範囲の値であるにもかかわらず、それぞれの値が共に閾値に近い値が算出される場合は、混信が発生するという問題である。
【００１２】
これを解決する方法として、空間多重が可能な条件を狭めるように各々の指標における閾値を変更する方法が考えられるが、それに伴って、通信が可能なのにＴＣＨを割当てないといった、ＴＣＨ割当てにおける過度の制限を行うことになる。
上記の問題に鑑み、本発明は従来の空間多重可否判定に比して、混信の発生を抑えた空間多重可否判定を実施し、かつＴＣＨの割当てにおける過度の制限を行わない無線基地局の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、空間多重接続方式により複数の移動局と無線通信する無線基地局であって、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標の値を、測定を通じて取得する指標値取得手段と、判定式である関数ｆ（ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_n）の構造、係数及び定数を特定するための関数データを記憶している記憶手段と、前記指標値取得手段により取得されたｎ個の指標値を、それぞれ前記関数データで特定される関数ｆのｘ₁からｘ_nに当てはめて演算を行う演算手段と、前記演算手段による演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定手段とを備え、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をすることもない。
また、本発明のプログラムは、空間多重方式により複数の移動局と無線通信するＣＰＵを備える無線基地局に、移動局との通信可否を判定する通信可否判定処理を実行させるためのプログラムであって、前記通信可否判定処理は、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標値を、測定を通じて取得する指標値取得ステップと、前記指標値取得ステップにより取得したｎ個の指標値を、それぞれ演算データである関数ｆ（ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_n）の判定式のｘ₁からｘ_nに当てはめて演算を行う演算ステップと、前記演算ステップによる演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定ステップとを含み、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をすることもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施形態における無線基地局は、ＰＨＳ規格で定められた時分割多重接続（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ、ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ／ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式によりＰＨＳ移動局を無線接続する基地局として設置され、前記時分割多重接続に加えて空間多重接続をも行って移動局と通信する。
＜全体構成＞
図１は、実施の形態における無線基地局の構成を示すブロック図である。無線基地局１００は、アンテナ１１〜１４、無線部２１〜２４、信号処理部５０、モデム部６０、ベースバンド部７０、制御部８０、および記憶部９０から構成され、同一時刻に、同一周波数を用いて最大４つの信号を空間多重接続して通信する。
【００１７】
ベースバンド部７０は、図外の電話交換網を介して接続される複数の回線と信号処理部５０との間で複数の信号（音声またはデータのベースバンド信号）を授受する。本実施形態では、ＰＨＳ規格に従って１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内に３つの送信タイムスロット、３つの受信タイムスロット、２つの制御タイムスロットを時分割多重し、１つの送信タイムスロットと１つの受信タイムスロットからなる１組の送受信タイムスロットにつき最大４つの空間多重されたＴＣＨのベースバンド信号を並列に処理する。
【００１８】
モデム部６０は、信号処理部５０とベースバンド部７０との間で、デジタル化されたベースバンド信号に対してπ／４シフトＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）により、変調および復調を行う。この変調および復調は、１組の送受信タイムスロットにつき最大４つの空間多重されたＴＣＨのベースバンド信号に対して並列に行われる。
【００１９】
信号処理部５０は、信号調整部５１、受信応答ベクトル算出部５２、ＤＤＲ計算機５３、および空間相関値計算機５４から構成され、具体的には、プログラマブルなＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）により実現される。
信号処理部５０は、無線部１１〜１４の各送受信信号の振幅と位相とを調整することで、移動局ごとに指向性パターンを形成する。これにより、無線部２１〜２４から入力される空間多重された信号から移動局ごとの信号を分離してモデム部６０へ出力し、かつ、モデム部６０から入力された信号を所望の移動局のみへ送信されるよう空間多重して無線部２１〜２４へ出力する。
【００２０】
受信応答ベクトル算出部５２は、各ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内のタイムスロットごとに、無線部２１〜２４から入力された信号と信号調整部５１により調整された信号とに基づいて、当該タイムスロットにおいて通信している移動局の方向情報を含む受信応答ベクトルと呼ばれるパラメータを算出し、ＤＤＲ計算機５３及び空間相関値計算機５４へ出力する。なお、受信応答ベクトル算出方法については後ほど詳しく説明する。
【００２１】
ＤＤＲ計算機５３は、受信応答ベクトル算出部５２から送られてきた受信応答ベクトルより、２つの移動局間のＤＤＲを算出する機能を有し、算出した結果を制御部８０に送る。なお、ＤＤＲ計算機の詳細については後述する。
空間相関値計算機５４は、受信応答ベクトル算出部５２から送られてきた受信応答ベクトルより、２つの移動局間の空間相関値を算出する機能を有し、算出した結果を制御部８０に送る。なお、空間相関値計算機の詳細については後述する。
【００２２】
信号調整部５１は、モデム部６０で並列に処理される、１組の送受信タイムスロットにつき空間多重された最大４つのＴＣＨのベースバンド信号を最適に送受信するよう、無線部２１〜２４の各送受信信号の振幅と位相とを調整する機能を有する。なお、信号調整部の詳細については後述する。
無線部２１は、ハイパワーアンプ等を含む送信部１１１と、ローノイズアンプ等を含む受信部１１２とから構成される。
【００２３】
送信部１１１は、信号処理部５０から入力された低周波信号を高周波信号に変換し、送信出力レベルにまで増幅してアンテナ１１に出力する機能を有する。
送信部１１１はまた、制御部８０からの指示に応じて、ハイパワーアンプのゲインを制御する等して送信出力を調整する機能を有する。
受信部１１２は、アンテナ１１に受信された高周波信号を低周波信号に変換し、増幅して信号処理部５０に出力する機能を有する。
【００２４】
無線部はアンテナごとに設けられており、無線部２２、２３、２４は、無線部２１と同じ構成なので説明を省略する。
制御部８０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）およびメモリなどで構成され、ＣＰＵはメモリに格納されたプログラムに従って本無線基地局全体を制御する機能を有する。
【００２５】
制御部８０はまた、複数ある各移動局に対してＴＣＨを割当てるチャネル割当て機能を有し、割当てる送受信タイムスロットが既に他の移動局に割当てられていて、空間多重接続方式により当該送受信タイムスロットを割当てる必要がある場合、判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃを示す演算データを用いた空間多重可否判定を行う機能を有する。
【００２６】
判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃとは、ｙに算出された空間相関値を、ｘに算出されたＤＤＲを、ａ、ｂ、ｃにはそれぞれ所定の係数を当てはめて制御部８０のＣＰＵにより演算される演算データのことである。
更に制御部８０は、ある送受信タイムスロットにおいて移動局Ｘのチャネル割当てができないと判定した場合、他の送受信タイムスロットにおいてチャネル割当てを検討する機能を有し、これを割当てリトライと呼ぶ。そして、制御部８０は、この割当てリトライの回数をカウントしてメモリに記憶する。
【００２７】
記憶部９０は、判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃを示す演算データ及び空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）の値を記憶しており、空間多重度に応じて設定する。
＜信号調整部の詳細＞
図２は、信号調整部５１の構成を示すブロック図である。信号調整部５１は、送受信切替スイッチ５６１〜５６４、加算器５５１〜５５４、ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄから構成される。
【００２８】
ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内の各送受信タイムスロット毎に、当該送受信タイムスロットにおいて空間多重している各移動局の信号を最適に送受信するよう、無線部１１〜４１との間で入出力される各送受信信号の振幅と位相とを調整する。また、例えばユーザ処理部５１ａにおいて、移動局ａの信号Ｕａを分離抽出する。
【００２９】
加算器５５１〜５５４は、ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄによって調整された送信信号Ｓａ〜Ｓｄを無線部ごとに加算し、無線部１１〜１４へ出力する。
＜受信応答ベクトル算出部の詳細＞
受信応答ベクトル算出部５３は、受信応答ベクトルを次のように求める。
移動局ａ、移動局ｂ、移動局ｃ、移動局ｄの信号が空間多重され無線部１１〜４１に受信された信号をＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、移動局ａ、移動局ｂ、移動局ｃ、移動局ｄから理想的に受信されるべき信号をそれぞれＡ_a、Ａ_b、Ａ_c、Ａ_dとして、
［数１］Ｘ１＝ｈ_1aＡ_a＋ｈ_1bＡ_b＋ｈ_1cＡ_c＋ｈ_1dＡ_d
Ｘ２＝ｈ_2aＡ_a＋ｈ_2bＡ_b＋ｈ_2cＡ_c＋ｈ_2dＡ_d
Ｘ３＝ｈ_3aＡ_a＋ｈ_3bＡ_b＋ｈ_3cＡ_c＋ｈ_3dＡ_d
Ｘ４＝ｈ_4aＡ_a＋ｈ_4bＡ_b＋ｈ_4cＡ_c＋ｈ_4dＡ_d
と表わしたとき、
［数２］Ｒ_a＝（ｈ_1a、ｈ_2a、ｈ_3a、ｈ_4a）ＴＴは転置
を移動局ａの受信応答ベクトルと呼ぶ。
【００３０】
論理的には、無線部１１に受信された信号Ｘ１と、移動局ａから理想的に受信されるべき信号Ａ_aとの相関をとることで、他局の信号の項が除かれｈ_1aが求まるが、移動局で信号の全体にわたってＡ_aを知ることは不可能なため、信号調整部５１によって分離された移動局ａの信号Ｕａを代用してｈ_1aを漸近的に求めている。ｈ_2a、ｈ_3a、ｈ_4aについても各々の無線部に受信された信号と、分離された移動局ａの信号Ｕａとの相関をとることで求まる。
＜ＤＤＲ計算機の詳細＞
ＤＤＲ計算機５３は、例えば移動局ａ、移動局ｂのＤＤＲを求める場合、受信応答ベクトルＲ_a、Ｒ_bに基づいて、移動局ａと移動局ｂとのＤＤＲである｜Ｄ_ab｜を次の数１で算出する。
［数３］｜Ｄ_ab｜＝｜Ｒ_a ²／Ｒ_b｜²＝｜（ｈ_1a ²＋ｈ_2a ²＋ｈ_3a ²＋ｈ_4a ²）／（ｈ_1b ²＋ｈ_2b ²＋ｈ_3b ²＋ｈ_4b ²）｜
なお、｜Ｄ_ab｜は１より大きな値になるように、受信応答ベクトルＲ_a、Ｒ_bの分母分子を入れ替えて調整される。
【００３１】
こうして算出したＤＤＲを、ＤＤＲ計算機５１は制御部８０に伝える。
＜空間相関値計算機の詳細＞
空間相関値計算機５４は、例えば、移動局ａと移動局ｂの空間相関値を次の数２で算出する。
［数４］Ｃ＝｜（Ｒ_a・Ｒ_b）｜／（｜Ｒ_a｜・｜Ｒ_b｜）
ここで、（Ｘ・Ｙ）は，ベクトルＸ、Ｙの内積を表し、｜Ｘ｜はベクトルＸの大きさを表す。
【００３２】
こうして算出した空間相関値を、空間相関値計算機５１は制御部８０に伝える。
＜チャネル割当て処理＞
以下、制御部８０が行う、本発明に係るチャネル割当て処理について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明に係るチャネル割当て処理を示したフローチャートである。
【００３３】
図４は、記憶部９０に記憶している、空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数のデータである。
図３のフローチャートの流れについて説明すると、まず、制御部８０は、移動局Ｘから新規通信接続やＴＣＨの切替の要求があれば、移動局Ｘの割当てリトライ数のデータをメモリに作成し、初期値として０を格納する（Ｓ１０１）。
【００３４】
続いて、空間多重度の低い送受信タイムスロットを選択する（Ｓ１０２）。これは、空間多重度の低い送受信タイムスロットの方が空間多重可否判定で不可判定される条件が低いからである。
次に、選択された送受信タイムスロットが空間多重を行う必要があるかどうかを確認する（Ｓ１０３）。ここで、選択された送受信タイムスロットがまったくの空き状態であれば、空間多重を行う必要がないので、そのまま当該送受信タイムスロットをＴＣＨとして割当てる（Ｓ１１２）。
【００３５】
ステップＳ１０３において、空間多重を行う必要がある場合、当該送受信タイムスロットを使用している移動局の数と、移動局Ｘの数を加えた空間多重度を算出し、判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの空間多重度に応じて設定される係数を記憶部９０から取得する（Ｓ１０４）。
例えば、当該送受信タイムスロットを１つの移動局が既に使用している場合、これに移動局Ｘの数である１を加えた値、即ち２が空間多重度となるので、記憶部９０に記憶している図５の判定式の係数データから、空間多重度２の場合の係数値であるａ＝１００、ｂ＝０．７７７、ｃ＝６２．５を取得する。
【００３６】
続いて移動局Ｘと当該送受信タイムスロットを使用している移動局とのＤＤＲをＤＤＲ計算機５３において算出し、制御部８０はこの算出された値を判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃのｘとして取得する（Ｓ１０５）。
また、移動局Ｘと当該送受信タイムスロットを使用している移動局との空間相関値を空間相関値計算機５４において算出し、制御部８０はこの算出された値を判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃのｙとして取得する（Ｓ１０６）。
【００３７】
取得した、判定式の係数（ａ、ｂ、ｃ）と、ＤＤＲと、空間相関値とをあてはめることで、判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃで示される演算を実行する（Ｓ１０７）。演算結果が０より小さい場合（Ｓ１０８）、制御部８０により移動局Ｘの割当ては可能と判定され、当該送受信タイムスロットにおいてＴＣＨが割当てられる（Ｓ１１２）。
【００３８】
もし、ステップＳ１０８において、演算結果が０以上となる場合、制御部８０により移動局Ｘの割当ては不可と判定され、他の送受信タイムスロットを検討する（Ｓ１０９）。
続いて、メモリに格納されている移動局Ｘのチャネル割当てリトライ数を確認し（Ｓ１１０）、割当てリトライ数が４未満の場合、割当てリトライ数を１加算した値を格納し（Ｓ１１１）、ステップＳ１０２に戻る。
【００３９】
もし、ステップＳ１１０においてリトライ数が４である場合、ＴＣＨを割当てることができる送受信タイムスロットがなかったと判断され、制御部８０は移動局ＸにＴＣＨを割当てない。
ステップＳ１０４において、空間多重度が３もしくは４の場合、記憶部９０に記憶している図４の判定式の係数データから、それぞれの空間多重度に応じた係数値を取得し、３つもしくは４つの各移動局間のＤＤＲ、空間相関値を取得する（Ｓ１０５，Ｓ１０６）。
【００４０】
これは、新たに移動局Ｘが加わることで、空間多重度が２から３、或いは３から４になり、判定式の係数が変更され、既に空間多重している２つもしくは３つの移動局間におけるＤＤＲ、空間相関値では、所定基準以上の通信品質の通信ができなくなっている場合があるからである。空間多重度が３となる場合、組み合わせとして、各移動局間の３組のＤＤＲ，空間相関値を取得し、３組の値をそれぞれ用いた判定式の演算結果から判定する必要がある。
【００４１】
同様に空間多重度が４となる場合は、６組のＤＤＲ，空間相関値を取得し、６組の値をそれぞれ用いた判定式の演算結果から判定する必要がある。
＜考察＞
本発明に係る判定式を用いた空間多重可否判定を行うことで、従来の空間多重可否判定では考慮できなかった、指標間の相関を反映した空間多重可否判定を行うことができる。
【００４２】
また、空間相関値とＤＤＲの相関を検証したところ、２次曲線で近似できる相関関係があることが判明し、判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃを用いることで、課題で挙げた問題、即ち、共に閾値を超えない範囲の値であるにもかかわらず、それぞれの値が共に閾値に近い値が算出される場合は、混信が発生するという問題を解決することができる。
【００４３】
図５は、図３中に示される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃと、図４の空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数のデータとを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
更に、ＤＤＲが十分小さい値の場合、空間相関値は、従来示していた空間相関値の閾値を多少超えた大きさであっても所定基準以上の通信品質で通信することが可能であること、また同様に空間相関値が十分小さい値の場合、ＤＤＲは、従来示していたＤＤＲの閾値を多少超えた大きさであっても通信品質で通信することが可能であること、が新たにわかった。これにより従来に比して、ＴＣＨを割当てられる可能性が増加した。
＜補足＞
以上本発明に係る無線基地局について実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られないことは勿論である。即ち、
（１）実施の形態では通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いたが、その他のパラメータとして、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラー等を用いて、多次元的に空間多重可否判定を行うことも可能である。また、空間多重接続により通信する場合において、その通信品質を示す指標であればどれを用いてもよい。
【００４４】
フェージング速度とは、移動局の過去の受信応答ベクトルと現在の受信応答ベクトルとの相関で表される指標のことで、過去の移動局からの信号の到来方向と現在の移動局からの信号の到来方向との角度を示す。フェ−ジング速度が大きいほど、移動局に追従した指向性パターンを形成することが難しくなり、また他の移動局の信号に干渉の影響を与えるため、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
【００４５】
電力レベルとは、無線基地局が受信した移動局の電波信号の強さを数値化したものであり、他の移動局の電力レベルと比較してその差が大きい場合、電力レベルが大きい移動局の信号は他の移動局の信号に影響を及ぼすため、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
送信タイミング差とは、空間多重している無線基地局が行う、第１の移動局への送信タイミングと、第２の移動局への送信タイミングとの間の差のことであり、この差が小さい場合、つまり第１の移動局への信号と第２の移動局への信号とをほぼ同時に送信した場合、第１の移動局は第１の移動局宛の信号と第２の移動局宛の信号とを分離しにくくなり、第２移動局もまた同様である。よって、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
【００４６】
瞬時エラーとは、空間多重接続中に発生する転送誤り、データ欠落等のエラーを指し、このエラー回数が多い場合は、当該通信チャネルにおいて空間多重接続するのに適していないと考えられるため、通信品質を示す指標となる。
（２）実施の形態では、通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いた判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）を具体的に数字で示したが、本発明の意図する所においては当然これらの値に限られず、ある程度の通信品質で通信できることを示す判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）であればよい。
【００４７】
（３）実施の形態では、通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いた２元２次曲線を示す演算データに基づく演算の結果と、数値０を比較することで示したが、演算データは２元２次曲線に限らず、例えば、多元多次曲線、指数関数、三角関数であってもよく、比較する数値も任意の値でよい。
（４）本実施の形態に示した制御部８０によるチャネル割当てを、無線基地局内のＣＰＵに実行させるためのコンピュータプログラムを、記録媒体に記録し又は各種通信路等を介して、流通させ頒布することもできる。このような記録媒体には、ＩＣカード、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ等がある。流通、頒布されたコンピュータプログラムは無線基地局のメモリ等に記録されることにより利用に供され、無線基地局のＣＰＵは前記コンピュータプログラムを実行して本実施の形態で示したような新規チャネル割当処理又は切替チャネル割当処理を実現する。
【００４８】
（５）実施の形態では、２元２次曲線の判定式を用いたが、複数の２元１次直線の判定式を用いてもよい。例えば、ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄの３つで表される判定式が挙げられる。
ここで、ｙは算出された空間相関値、ｘは算出されたＤＤＲであり、ａ、ｂ、ｃ、ｄは記憶部９０に記憶している判定式の係数である。制御部８０は、空間多重可否判定を行う送受信タイムスロットの空間多重度に応じて、記憶部９０から係数を取得する。
【００４９】
図６は、記憶部９０に記憶している２元１次直線の判定式の空間多重度に応じて設定される係数のデータである。
また、図７は、判定式ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄと図６の空間多重度に応じて設定される係数のデータを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【００５０】
３つの判定式がすべて０以下である場合、所定基準以上の通信品質で通信が可能と判定される。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る無線基地局は、空間多重接続方式により複数の移動局と無線通信する無線基地局であって、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標の値を、測定を通じて取得する指標値取得手段と、判定式である関数ｆ（ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_n）の構造、係数及び定数を特定するための関数データを記憶している記憶手段と、前記指標値取得手段により取得されたｎ個の指標値を、それぞれ前記関数データで特定される関数ｆのｘ₁からｘ_nに当てはめて演算を行う演算手段と、前記演算手段による演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定手段とを備え、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００５２】
これにより、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらずＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をしないという効果が得られる。
また、前記空間多重接続方式は、時分割による各タイムスロットに複数の移動局を割当てて当該複数の移動局と多重通信する方式であり、前記記憶手段には、多重度別に前記関数ｆの係数が記憶されており、前記判定手段は、あるタイムスロットについて、当該タイムスロットに係る前記指標値を前記指標値取得手段に取得させて前記演算手段に前記演算を行わせて、当該タイムスロットを判定対象の移動局に割当てた場合における当該移動局との通信可否を判定し、前記演算手段は、演算に係るタイムスロットの多重度に応じて前記関数ｆの係数を選定して前記演算を行うこととしてもよい。
【００５３】
これにより、空間多重度に応じた各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、空間多重度が高いことによる移動局相互間の干渉除去の難易度が上がることに対応することができる。
また、前記無線基地局はさらに、前記判定手段により、判定対象の移動局と通信可能と判定されたところのタイムスロットを、当該移動局に割当てるタイムスロット割当手段と、前記判定手段により通信不可と判定された場合、他のタイムスロットについて前記判定手段に再び判定させる再判定手段と、前記判定手段により再び判定がなされた回数を記録する記録手段とを備え、前記再判定手段は、前記記録手段により記録された回数が一定数を超えている場合には前記判定手段に再び判定させることを中止することとしてもよい。
【００５４】
これにより各タイムスロットにおいて空間多重可否判定で否と判定された移動局にＴＣＨを割当てないことで、無駄な判定処理を減らす効果が得られる。
また、前記無線基地局は、複数のアンテナと、複数の移動局それぞれについて、移動局から送信された電波が前記アンテナに到達するまでの伝搬路と電波の電力の大きさとを示す受信応答ベクトルを算出する受信応答ベクトル算出手段とを備え、前記指標値取得手段は、該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの大きさを２乗した値の比であるＤＤＲを算出するＤＤＲ算出部と、該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの到来方向の近さを示す空間相関値を算出する空間相関値算出部とを有し、前記ｎは２であり、前記指標は、前記ＤＤＲと前記空間相関値とであり、前記関数ｆは、ｆ（ｘ₁、ｘ₂）であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値をそれぞれｘ₁、ｘ₂に当てはめて前記演算を行うこととしてもよい。
【００５５】
これにより、空間多重接続における通信品質を示す指標の中でも代表的な指標である、ＤＤＲと空間相関値の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができる。
また、前記関数データで特定される判定式は、ａｙ＋ｂｘ²−ｃであり、前記ｘ及びｙは変数であり、前記ａ、ｂ及びｃは前記係数であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値をそれぞれｘ、ｙに当てはめて前記演算を行うこととしてもよい。
【００５６】
これにより、実験的に得られる、ある程度の通信品質で通信ができるＤＤＲと空間相関値との相関関係を最も近似した２次曲線で表現することができ、実際の特性に則した空間多重可否判定を実施できる。
また、前記関数データで特定される判定式は３つ存在し、第１の判定式はｙ＋ａｘ−ｂであり、第２の判定式はｘ−ｃであり、第３の判定式はｙ−ｄであり、前記ｘ及びｙは変数であり、前記ａ、ｂ、ｃ及びｄは前記係数であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値を、それぞれ前記関数データで特定される第１から第３の判定式におけるｘ、ｙに当てはめて各判定式に従った演算を行い、前記判定手段は、前記演算手段による３つの演算結果それぞれを各別の所定閾値と比較することにより、前記判定を行うこととしてもよい。
【００５７】
これにより、判定式の構造が容易であるため、判定に用いる指標を増やした場合でも、容易に変数の拡張を行うことができる。
また、本発明のプログラムは、空間多重方式により複数の移動局と無線通信するＣＰＵを備える無線基地局に、移動局との通信可否を判定する通信可否判定処理を実行させるためのプログラムであって、前記通信可否判定処理は、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標値を、測定を通じて取得する指標値取得ステップと、前記指標値取得ステップにより取得したｎ個の指標値を、それぞれ演算データである関数ｆ（ｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ_n）の判定式のｘ₁からｘ_nに当てはめて演算を行う演算ステップと、前記演算ステップによる演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定ステップとを含み、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００５８】
これにより、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をしないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】信号調整部５１の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るチャネル割当て処理を示したフローチャートである。
【図４】記憶部９０に記憶している、空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃの係数のデータである。
【図５】図３中に示される判定式ａｙ＋ｂｘ²−ｃと、図４の空間多重度に応じた判定式の係数のデータとを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【図６】記憶部９０に記憶している２元１次直線の判定式の空間多重度に応じて設定される係数のデータである。
【図７】判定式ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄと図６の空間多重度に応じて設定される係数のデータを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【図８】空間相関値の空間多重度に応じた閾値のデータと、ＤＤＲの空間多重度に応じた閾値のデータである。
【符号の説明】
１１〜１４アンテナ
２１〜２４無線部
５０信号処理部
５１信号調整部
５２受信応答ベクトル算出部
５３ＤＤＲ計算機
５４空間相関値計算機
６０モデム部
７０ベースバンド部
８０制御部
９０記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio base station that performs spatial multiplexing connection with a plurality of PHS mobile terminals, mobile phone and other radio telephone devices (hereinafter referred to as “mobile stations”), and in particular, the radio base station communicates with each mobile station. The present invention relates to a technology for assigning channels.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with an increase in mobile stations such as PHS and mobile phones, social demands for effective use of frequency resources are increasing. One of multiple access technologies that meet this requirement is a spatial division multiple access (PDMA) system.
[0003]
The spatial multiple access method is a connection method in which a radio base station communicates with mobile stations that exist in different directions at the same time and at the same frequency by forming a directivity pattern using an adaptive array device or the like. .
The adaptive array device has a plurality of antennas fixedly installed, and by dynamically adjusting the amplitude and phase of transmission / reception signals for each antenna, a directivity pattern for transmission and reception is formed as a whole antenna. It is formed dynamically and not only increases the transmission strength and reception strength in the direction of the desired mobile station, but also reduces the transmission strength and reception strength in the direction of other spatially multiplexed mobile stations.
[0004]
Currently, wireless base stations that use this spatial multiple access method in combination with a time division multiple access (TDMA / TDD) method that has been used in the past have been studied. For example, in one set of transmission time slots and reception time slots (hereinafter referred to as “transmission / reception time slots”) of time slots in which the frequency is time-divided at regular intervals by the time division multiple access method, space is used. This is a radio base station that allocates a bidirectional communication channel (Traffic Channel: TCH) to a maximum of four mobile stations using a multiple access method.
[0005]
This so-called channel assignment is performed by the radio base station when a new mobile station is newly connected or when TCH switching is required due to a decrease in communication quality of a mobile station that has already been assigned a channel. Assuming that a certain mobile station is a mobile station X, first, the radio base station selects a time-division transmission / reception time slot according to some criteria, and if the selected transmission / reception time slot is completely vacant, the corresponding time The slot is assigned to the mobile station X as TCH.
[0006]
If the time slot is used by another mobile station and it is necessary to perform spatial multiplexing connection, it is determined whether or not spatial multiplexing is possible when allocating the time slot to the mobile station X. When it comes out, the time slot is assigned, and when it is judged that assignment is impossible, another time slot is considered.
Spatial multiplexing availability determination determines whether mobile station X and a mobile station already using the time slot can communicate with a certain quality in transmission / reception time slots that are TCH allocation candidates. Is. At that time, an index indicating the communication quality obtained from the measurement is compared with a threshold value of the index fixedly determined in advance, and it is determined that assignment is possible if the value does not exceed the threshold value.
[0007]
Here, a spatial correlation value and DDR (Desired to Desired Ratio), which are representative indexes indicating communication quality in spatial multiplexing connection, will be described.
<Spatial correlation value>
The spatial correlation value is an index indicating the proximity of the signal arrival directions of the two mobile stations, and is calculated from the reception response vectors of the two mobile stations. Here, the reception response vector is information regarding the arrival direction of the signal from the mobile station, and will be described in detail later.
[0008]
When the spatial correlation value is large, the two mobile stations exist in almost the same direction, and if a certain threshold value is exceeded, it becomes impossible to separate the two signals due to the difference in directivity pattern.
Therefore, the radio base station can determine whether or not to assign with the threshold value of the spatial correlation value.
<DDR>
DDR is an index indicating a ratio of power levels of two mobile stations received by the radio base station, and is calculated from reception response vectors of the two mobile stations.
[0009]
When the DDR exceeds a certain threshold value, the two signals cannot be properly separated even if the directivity pattern is optimally formed.
Therefore, the radio base station can determine whether spatial multiplexing is possible with a DDR threshold.
FIG. 8 shows threshold data according to the spatial multiplicity of the spatial correlation value and threshold data according to the DDR spatial multiplicity.
[0010]
Spatial multiplicity is the number of mobile stations targeted for spatial multiplexing in one transmission / reception time slot. When the spatial multiplicity is high, it becomes technically difficult to eliminate interference between mobile stations. Therefore, the threshold value for each index is set to a value that restricts the condition for enabling spatial multiplexing according to the spatial multiplicity.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that there is a practical problem when spatial multiplexing determination is performed by providing individual threshold values for each of a plurality of indices such as a spatial correlation value and DDR as in the prior art. The problem is that interference occurs when both the DDR and the spatial correlation value are values in a range that does not exceed the threshold value, but both values are close to the threshold value. .
[0012]
As a method of solving this, there is a method of changing the threshold value in each index so as to narrow the condition for enabling spatial multiplexing, but along with this, excessive communication in TCH allocation, such as communication is possible but TCH is not allocated. Limits will be made.
In view of the above problems, the present invention provides a radio base station that performs spatial multiplexing determination with reduced interference compared to conventional spatial multiplexing determination and that does not limit TCH allocation excessively. With the goal.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an index that is a radio base station that performs radio communication with a plurality of mobile stations by a spatial multiple access method, and that obtains n index values indicating communication quality in communication with the mobile station through measurement A value acquisition unit and a function f (x₁, X₂, ..., x_n) Of the function f specified by the function data, and the storage means for storing the function data for specifying the structure, the coefficient, and the constant, and the n index values acquired by the index value acquiring means. x₁To x_nAnd a calculation means for performing calculation according to the above, and a determination means for determining whether or not communication with a mobile station is possible by comparing a calculation result obtained by the calculation means with a predetermined threshold, wherein the index includes DDR, spatial correlation value , Fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error.
[0014]
With this configuration, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible by reflecting the correlation between indexes indicating the communication quality obtained through measurement, and accordingly, TCHs are allocated despite the occurrence of conventional interference. This can be suppressed, and there is no excessive restriction on TCH allocation.
Further, the program of the present invention is a program for causing a radio base station having a CPU that performs radio communication with a plurality of mobile stations by a spatial multiplexing method to execute a communication feasibility judgment process for judging whether or not communication with a mobile station is possible. In the communication availability determination process, n index values indicating communication quality in communication with a mobile station are acquired through an index value acquiring step through measurement, and the n index values acquired by the index value acquiring step are: Each function f (x₁, X₂, ..., x_nX)₁To x_nAnd a determination step for determining whether or not communication with a mobile station is possible by comparing a calculation result obtained by the calculation step and a predetermined threshold value, and the index includes a DDR and a spatial correlation value. , Fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error.
[0015]
With this configuration, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible by reflecting the correlation between indexes indicating the communication quality obtained through measurement, and accordingly, TCHs are allocated despite the occurrence of conventional interference. This can be suppressed, and there is no excessive restriction on TCH allocation.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The radio base station in this embodiment is installed as a base station that wirelessly connects a PHS mobile station using a time division multiple access (TDMA / TDD, Time Division Multiple Access / Time Division Duplex) system defined by the PHS standard. In addition to the divisional multiple connection, a spatial multiple connection is performed to communicate with the mobile station.
<Overall configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio base station in the embodiment. The radio base station 100 includes antennas 11 to 14, radio units 21 to 24, a signal processing unit 50, a modem unit 60, a baseband unit 70, a control unit 80, and a storage unit 90, and has the same frequency at the same time. It uses and communicates with a maximum of four signals by spatial multiplexing connection.
[0017]
The baseband unit 70 exchanges a plurality of signals (voice or data baseband signals) between a plurality of lines connected via a telephone exchange network (not shown) and the signal processing unit 50. In this embodiment, three transmission time slots, three reception time slots, and two control time slots are time-division multiplexed in one TDMA / TDD frame in accordance with the PHS standard, and one transmission time slot and one reception time slot. A maximum of four spatially multiplexed TCH baseband signals are processed in parallel for one set of transmission / reception time slots.
[0018]
The modem unit 60 modulates and demodulates the digitized baseband signal between the signal processing unit 50 and the baseband unit 70 by π / 4 shift QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). This modulation and demodulation is performed in parallel on a maximum of four spatially multiplexed TCH baseband signals per transmission / reception time slot.
[0019]
The signal processing unit 50 includes a signal adjustment unit 51, a reception response vector calculation unit 52, a DDR calculator 53, and a spatial correlation value calculator 54. Specifically, the signal processing unit 50 is realized by a programmable DSP (Digital Signal Processor).
The signal processing unit 50 adjusts the amplitude and phase of each transmission / reception signal of the radio units 11 to 14 to form a directivity pattern for each mobile station. As a result, the signal for each mobile station is separated from the spatially multiplexed signals input from the radio units 21 to 24 and output to the modem unit 60, and the signal input from the modem unit 60 is output only to the desired mobile station. Are multiplexed so as to be transmitted to the radio units 21 to 24.
[0020]
The reception response vector calculation unit 52 performs communication in the time slot based on the signal input from the radio units 21 to 24 and the signal adjusted by the signal adjustment unit 51 for each time slot in each TDMA / TDD frame. A parameter called a reception response vector including the direction information of the mobile station being operated is calculated and output to the DDR calculator 53 and the spatial correlation value calculator 54. The reception response vector calculation method will be described in detail later.
[0021]
The DDR computer 53 has a function of calculating a DDR between two mobile stations from the reception response vector sent from the reception response vector calculation unit 52, and sends the calculated result to the control unit 80. Details of the DDR computer will be described later.
The spatial correlation value calculator 54 has a function of calculating a spatial correlation value between two mobile stations from the reception response vector sent from the reception response vector calculation unit 52, and sends the calculated result to the control unit 80. Details of the spatial correlation value calculator will be described later.
[0022]
The signal adjustment unit 51 performs transmission / reception of each of the radio units 21 to 24 so as to optimally transmit and receive a maximum of four TCH baseband signals spatially multiplexed per set of transmission / reception time slots processed in parallel by the modem unit 60. It has a function of adjusting the amplitude and phase of the signal. Details of the signal adjustment unit will be described later.
The radio unit 21 includes a transmission unit 111 including a high power amplifier and a reception unit 112 including a low noise amplifier.
[0023]
The transmission unit 111 has a function of converting the low frequency signal input from the signal processing unit 50 into a high frequency signal, amplifying it to a transmission output level, and outputting the amplified signal to the antenna 11.
The transmission unit 111 also has a function of adjusting the transmission output by controlling the gain of the high power amplifier in accordance with an instruction from the control unit 80.
The receiving unit 112 has a function of converting a high frequency signal received by the antenna 11 into a low frequency signal, amplifying the signal, and outputting the amplified signal to the signal processing unit 50.
[0024]
A radio unit is provided for each antenna, and the radio units 22, 23, and 24 have the same configuration as the radio unit 21, and thus description thereof is omitted.
The control unit 80 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and the CPU has a function of controlling the entire radio base station according to a program stored in the memory.
[0025]
The control unit 80 also has a channel assignment function for assigning a TCH to each of a plurality of mobile stations, and the transmission / reception time slot to be assigned is already assigned to another mobile station, and the transmission / reception time slot is assigned by the spatial multiple access method. When it is necessary to assign, judgment formula ay + bx²It has a function of determining whether or not spatial multiplexing is possible using calculation data indicating −c.
[0026]
Determination formula ay + bx²-C is a calculation data calculated by the CPU of the control unit 80 by applying a spatial correlation value calculated for y, a DDR calculated for x, and a predetermined coefficient to a, b, and c. It is.
Further, when the control unit 80 determines that channel assignment of the mobile station X cannot be performed in a certain transmission / reception time slot, the control unit 80 has a function of examining channel assignment in another transmission / reception time slot, which is called an allocation retry. Then, the control unit 80 counts the number of allocation retries and stores it in the memory.
[0027]
The storage unit 90 stores the determination formula ay + bx²Determination formula ay + bx set in accordance with calculation data indicating −c and spatial multiplicity²The value of the coefficient (a, b, c) of −c is stored, and is set according to the spatial multiplicity.
<Details of signal adjustment unit>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the signal adjustment unit 51. The signal adjustment unit 51 includes transmission / reception changeover switches 561 to 564, adders 551 to 554, and user processing units 51a to 51d.
[0028]
For each transmission / reception time slot in the TDMA / TDD frame, the user processing units 51a to 51d communicate with the wireless units 11 to 41 so as to optimally transmit / receive the signals of the mobile stations spatially multiplexed in the transmission / reception time slot. The amplitude and phase of each transmission / reception signal input / output between them are adjusted. Further, for example, the user processing unit 51a separates and extracts the signal Ua from the mobile station a.
[0029]
Adders 551 to 554 add transmission signals Sa to Sd adjusted by user processing units 51 a to 51 d for each radio unit, and output the result to radio units 11 to 14.
<Details of reception response vector calculation unit>
The reception response vector calculation unit 53 obtains the reception response vector as follows.
Signals of mobile station a, mobile station b, mobile station c, and mobile station d are spatially multiplexed and received by radio units 11 to 41 are X1, X2, X3, X4, mobile station a, mobile station b, mobile station c, the signals to be ideally received from the mobile station d are respectively A_a, A_b, A_c, A_dAs
[Formula 1] X1 = h_1aA_a+ H_1bA_b+ H_1cA_c+ H_1dA_d
X2 = h_2aA_a+ H_2bA_b+ H_2cA_c+ H_2dA_d
X3 = h_3aA_a+ H_3bA_b+ H_3cA_c+ H_3dA_d
X4 = h_4aA_a+ H_4bA_b+ H_4cA_c+ H_4dA_d
When
[Formula 2] R_a= (H_1a, H_2a, H_3a, H_4a) T T is transposed
Is called the reception response vector of mobile station a.
[0030]
Logically, the signal X1 received by the radio unit 11 and the signal A to be ideally received from the mobile station a._aBy taking the correlation with_1aIs obtained by the mobile station over the entire signal._aSince it is impossible to know the signal Ua of the mobile station a separated by the signal adjustment unit 51, h_1aAsymptotically. h_2a, H_3a, H_4aIs obtained by correlating the signal received by each radio unit and the signal Ua of the separated mobile station a.
<Details of DDR computer>
For example, when the DDR computer 53 obtains the DDR of the mobile station a and the mobile station b, the reception response vector R_a, R_bIs the DDR between mobile station a and mobile station b | D_ab| Is calculated by the following equation (1).
[Equation 3] | D_ab| = | R_a ²/ R_b｜²= | (H_1a ²+ H_2a ²+ H_3a ²+ H_4a ²) / (H_1b ²+ H_2b ²+ H_3b ²+ H_4b ²) ｜
| D_abThe reception response vector R is set so that |_a, R_bIt is adjusted by exchanging the denominator numerator.
[0031]
The DDR computer 51 transmits the DDR calculated in this way to the control unit 80.
<Details of Spatial Correlation Value Calculator>
The spatial correlation value calculator 54 calculates, for example, the spatial correlation value between the mobile station a and the mobile station b by the following formula 2.
[Equation 4] C = | (R_a・ R_b) | / (| R_a｜・｜ R_b｜)
Here, (X · Y) represents the inner product of the vectors X and Y, and | X | represents the magnitude of the vector X.
[0032]
The spatial correlation value calculator 51 transmits the spatial correlation value calculated in this way to the control unit 80.
<Channel assignment processing>
Hereinafter, the channel allocation processing according to the present invention performed by the control unit 80 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing channel assignment processing according to the present invention.
[0033]
FIG. 4 shows a determination formula ay + bx set according to the spatial multiplicity stored in the storage unit 90.²-C coefficient data.
The flow of the flowchart of FIG. 3 will be described. First, when there is a request for a new communication connection or TCH switching from the mobile station X, the control unit 80 creates data on the number of retries assigned to the mobile station X in the memory. 0 is stored as a value (S101).
[0034]
Subsequently, a transmission / reception time slot having a low spatial multiplicity is selected (S102). This is because the transmission / reception time slot having a lower spatial multiplexing degree has a lower condition for determining whether or not spatial multiplexing is possible.
Next, it is confirmed whether or not the selected transmission / reception time slot needs to be spatially multiplexed (S103). Here, if the selected transmission / reception time slot is completely empty, since there is no need to perform spatial multiplexing, the transmission / reception time slot is directly assigned as a TCH (S112).
[0035]
In step S103, when it is necessary to perform spatial multiplexing, the spatial multiplicity obtained by adding the number of mobile stations using the transmission / reception time slot and the number of mobile stations X is calculated, and the determination formula ay + bx²A coefficient set according to the spatial multiplicity of −c is acquired from the storage unit 90 (S104).
For example, when one mobile station has already used the transmission / reception time slot, a value obtained by adding 1 which is the number of mobile stations X, that is, 2 is the spatial multiplicity. From the coefficient data of the determination formula of FIG. 5, a = 100, b = 0.777, and c = 62.5, which are coefficient values when the spatial multiplicity is 2, are acquired.
[0036]
Subsequently, the DDR calculator 53 calculates the DDR between the mobile station X and the mobile station using the transmission / reception time slot, and the control unit 80 determines the calculated value as a determination formula ay + bx.²Obtained as x of -c (S105).
Further, the spatial correlation value calculator 54 calculates a spatial correlation value between the mobile station X and the mobile station using the transmission / reception time slot, and the control unit 80 calculates the calculated value using the determination formula ay + bx.²Obtained as y of -c (S106).
[0037]
By applying the acquired coefficient (a, b, c), DDR, and spatial correlation value of the judgment formula, judgment formula ay + bx²The calculation indicated by −c is executed (S107). When the calculation result is smaller than 0 (S108), the control unit 80 determines that the mobile station X can be allocated, and the TCH is allocated in the transmission / reception time slot (S112).
[0038]
If the calculation result is 0 or more in step S108, the control unit 80 determines that the mobile station X cannot be allocated, and considers other transmission / reception time slots (S109).
Subsequently, the channel allocation retry number of the mobile station X stored in the memory is confirmed (S110). If the allocation retry number is less than 4, a value obtained by adding 1 to the allocation retry number is stored (S111), and step S102. Return to.
[0039]
If the number of retries is 4 in step S110, it is determined that there is no transmission / reception time slot to which a TCH can be allocated, and the control unit 80 does not allocate a TCH to the mobile station X.
In step S104, when the spatial multiplicity is 3 or 4, the coefficient value corresponding to each spatial multiplicity is obtained from the coefficient data of the determination formula of FIG. DDR and spatial correlation values between the two mobile stations are acquired (S105, S106).
[0040]
This is because the addition of a mobile station X changes the spatial multiplicity from 2 to 3, or from 3 to 4, the coefficient of the judgment formula is changed, and between two or three mobile stations that are already spatially multiplexed. This is because there is a case where communication with a communication quality exceeding a predetermined standard cannot be performed with the DDR and the spatial correlation value. When the spatial multiplicity is 3, it is necessary to acquire three sets of DDR and spatial correlation values between the mobile stations as a combination, and determine from the calculation result of the determination formula using each of the three sets of values.
[0041]
Similarly, when the spatial multiplicity is 4, it is necessary to acquire six sets of DDR and spatial correlation values and determine from the calculation results of the determination formulas using the six sets of values.
<Discussion>
By performing the spatial multiplexing determination using the determination formula according to the present invention, it is possible to perform the spatial multiplexing determination that reflects the correlation between indexes, which cannot be considered in the conventional spatial multiplexing determination.
[0042]
Further, when the correlation between the spatial correlation value and the DDR was verified, it was found that there is a correlation that can be approximated by a quadratic curve, and the determination formula ay + bx²-C is used, the problem mentioned in the problem, that is, when both values are within the range that does not exceed the threshold value, both values are close to the threshold value. Can be solved.
[0043]
FIG. 5 shows the judgment formula ay + bx shown in FIG.²-C and the determination formula ay + bx set according to the spatial multiplicity in FIG.²It is a graph which shows the area | region which can communicate by communication quality more than the predetermined standard represented using the data of the coefficient of -c.
Further, when the DDR is a sufficiently small value, the spatial correlation value can be communicated with a communication quality equal to or higher than a predetermined standard even if the spatial correlation value is slightly larger than the spatial correlation value threshold value shown previously. Similarly, it was newly found that when the spatial correlation value is sufficiently small, it is possible to communicate with the communication quality even if the DDR is slightly larger than the DDR threshold value shown previously. . As a result, the possibility of assigning a TCH increased compared to the conventional case.
<Supplement>
Although the radio base station according to the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments. That is,
(1) In the embodiment, the spatial correlation value and DDR are used as an index indicating the communication quality. However, as other parameters, fading speed, power level, transmission timing difference, instantaneous error, etc. are used, and spatial It is also possible to determine whether or not to allow multiplexing. Further, in the case of performing communication by spatial multiplexing connection, any index indicating the communication quality may be used.
[0044]
The fading speed is an index expressed by the correlation between the mobile station's past reception response vector and the current reception response vector, and the arrival direction of the signal from the past mobile station and the signal from the current mobile station. Indicates the angle with the direction of arrival. The higher the fading speed, the more difficult it is to form a directivity pattern that follows the mobile station, and the influence of interference on the signals of other mobile stations, indicating the communication quality for spatial multiplexing connection. It becomes an indicator.
[0045]
The power level is a numerical value of the radio signal strength of the mobile station received by the radio base station. If the difference is large compared to the power level of other mobile stations, the mobile station with the higher power level. Since this signal affects the signals of other mobile stations, it becomes an index indicating the communication quality in spatial multiplexing connection.
The transmission timing difference is the difference between the transmission timing to the first mobile station and the transmission timing to the second mobile station performed by the spatially multiplexed radio base station. If it is small, that is, if the signal to the first mobile station and the signal to the second mobile station are transmitted almost simultaneously, the first mobile station will send the signal to the first mobile station and the second mobile station. This is the same for the second mobile station. Therefore, it becomes an index indicating the communication quality in spatial multiplexing connection.
[0046]
Instantaneous error refers to errors such as transfer errors and data loss that occur during spatial multiplex connection. If this number of errors is large, it is considered that the communication channel is not suitable for spatial multiplex connection. It is an indicator of quality.
(2) In the embodiment, determination formula ay + bx using a spatial correlation value and DDR as an index indicating communication quality²Although the coefficient (a, b, c) of −c is specifically shown as a number, the present invention is not limited to these values as a matter of course, and a judgment formula ay + bx indicating that communication can be performed with a certain degree of communication quality.²It suffices if it is a coefficient (a, b, c) of −c.
[0047]
(3) In the embodiment, the result of the calculation based on the calculation data indicating the binary quadratic curve using the spatial correlation value and DDR as the index indicating the communication quality is shown by comparing the numerical value 0. The data is not limited to a binary quadratic curve, and may be, for example, a multi-dimensional multi-degree curve, an exponential function, or a trigonometric function, and the numerical values to be compared may be arbitrary values.
(4) A computer program for causing the CPU in the radio base station to execute channel assignment by the control unit 80 shown in the present embodiment is recorded on a recording medium or distributed and distributed via various communication paths. You can also Examples of such a recording medium include an IC card, an optical disk, a flexible disk, and a ROM. The computer program distributed and distributed is used by being recorded in the memory of the radio base station, etc., and the CPU of the radio base station executes the computer program and assigns a new channel as shown in the present embodiment. Processing or switching channel assignment processing is realized.
[0048]
(5) In the embodiment, the determination formula of the binary quadratic curve is used, but a plurality of determination formulas of the binary primary line may be used. For example, judgment formulas represented by three of y + ax−b, x−c, and y−d can be given.
Here, y is the calculated spatial correlation value, x is the calculated DDR, and a, b, c, and d are coefficients of the determination formula stored in the storage unit 90. The control unit 80 acquires a coefficient from the storage unit 90 according to the spatial multiplicity of the transmission / reception time slot for determining whether spatial multiplexing is possible.
[0049]
FIG. 6 shows coefficient data set in accordance with the spatial multiplicity of the determination formula of the binary primary line stored in the storage unit 90.
Also, FIG. 7 shows that communication is performed with a communication quality equal to or higher than a predetermined standard, which is expressed using the determination formulas y + ax−b, xc, yd and coefficient data set according to the spatial multiplicity in FIG. 6. It is a graph which shows the area | region which can be performed.
[0050]
When all the three determination formulas are 0 or less, it is determined that communication is possible with communication quality equal to or higher than a predetermined standard.
[0051]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the radio base station according to the present invention is a radio base station that performs radio communication with a plurality of mobile stations by the spatial multiple access method, and indicates n pieces of communication quality in communication with the mobile station. Index value acquisition means for acquiring the index value of the function through measurement, and a function f (x₁, X₂, ..., x_n) Of the function f specified by the function data, and the storage means for storing the function data for specifying the structure, the coefficient, and the constant, and the n index values acquired by the index value acquiring means. x₁To x_nAnd a calculation means for performing calculation according to the above, and a determination means for determining whether or not communication with a mobile station is possible by comparing a calculation result obtained by the calculation means with a predetermined threshold, wherein the index includes DDR, spatial correlation value , Fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error.
[0052]
As a result, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible by reflecting the correlation between the indexes indicating the communication quality obtained through the measurement, and accordingly, assigning TCHs despite the occurrence of conventional interference. Can be suppressed, and the effect of not excessively limiting the TCH allocation can be obtained.
The spatial multiple access scheme is a scheme in which a plurality of mobile stations are allocated to each time slot based on time division to perform multiplex communication with the plurality of mobile stations. Is stored, and the determination unit determines the time slot for a certain time slot by causing the index value acquisition unit to acquire the index value related to the time slot and causing the calculation unit to perform the calculation. When assigning to a target mobile station, it is determined whether or not communication with the mobile station is possible, and the calculation means performs the calculation by selecting a coefficient of the function f according to the multiplicity of time slots involved in the calculation. It is good.
[0053]
As a result, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible, reflecting the correlation between each index according to the spatial multiplicity, and it is possible to increase the difficulty of removing interference between mobile stations due to high spatial multiplicity. can do.
Further, the radio base station further includes a time slot allocating unit that allocates the time slot determined to be communicable with the mobile station to be determined by the determining unit to the mobile station, and the determination unit prohibits communication. A determination unit that causes the determination unit to determine again about another time slot; and a recording unit that records the number of determinations made again by the determination unit, the re-determination unit including the recording unit When the number of times recorded by (1) exceeds a certain number, the determination unit may stop the determination again.
[0054]
As a result, an effect of reducing useless determination processing can be obtained by not assigning a TCH to a mobile station that is determined to be negative in spatial multiplexing determination in each time slot.
Further, the radio base station has, for each of the plurality of antennas and the plurality of mobile stations, a reception response vector indicating a propagation path until the radio wave transmitted from the mobile station reaches the antenna and the magnitude of the radio wave power. A reception response vector calculation means for calculating, wherein the index value acquisition means is a ratio of a value obtained by squaring the magnitude of each of the reception response vectors of two or more mobile stations multiplexed in the corresponding time slot. A DDR calculation unit for calculating a certain DDR, and a spatial correlation value calculation unit for calculating a spatial correlation value indicating the proximity of the arrival directions of the reception response vectors of two or more mobile stations multiplexed in the corresponding time slot And n is 2, the index is the DDR and the spatial correlation value, and the function f is f (x₁, X₂), And the calculation means sets the DDR and the spatial correlation value to x₁, X₂It is good also as performing said calculation by applying to.
[0055]
As a result, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible, which reflects the correlation between the DDR and the spatial correlation value, which is a representative index among the indexes indicating the communication quality in the spatial multiplexing connection.
The determination formula specified by the function data is ay + bx²-C, x and y are variables, a, b and c are the coefficients, and the calculation means performs the calculation by applying the DDR and the spatial correlation value to x and y, respectively. It is good as well.
[0056]
As a result, the experimentally obtained correlation between the DDR that can communicate with a certain level of communication quality and the spatial correlation value can be expressed by a quadratic curve that most closely approximates, and spatial multiplexing determination based on actual characteristics is possible. Can be implemented.
Further, there are three determination formulas specified by the function data, the first determination formula is y + ax−b, the second determination formula is x−c, and the third determination formula is y−d. The x and y are variables, the a, b, c and d are the coefficients, and the computing means specifies the DDR and the spatial correlation value with the function data, respectively. To the x and y in the third determination formula, the calculation according to each determination formula is performed, and the determination means compares each of the three calculation results by the calculation means with different predetermined threshold values, It is good also as making determination.
[0057]
Thereby, since the structure of the judgment formula is easy, even when the index used for judgment is increased, the variable can be easily expanded.
Further, the program of the present invention is a program for causing a radio base station having a CPU that performs radio communication with a plurality of mobile stations by a spatial multiplexing method to execute a communication feasibility judgment process for judging whether or not communication with a mobile station is possible. In the communication availability determination process, n index values indicating communication quality in communication with a mobile station are acquired through an index value acquiring step through measurement, and the n index values acquired by the index value acquiring step are: Each function f (x₁, X₂, ..., x_nX)₁To x_nAnd a determination step for determining whether or not communication with a mobile station is possible by comparing a calculation result obtained by the calculation step and a predetermined threshold value, and the index includes a DDR and a spatial correlation value. , Fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error.
[0058]
As a result, it is possible to determine whether or not spatial multiplexing is possible by reflecting the correlation between the indexes indicating the communication quality obtained through the measurement, and accordingly, TCHs are allocated in spite of the occurrence of conventional interference. It is possible to suppress this, and the effect of not restricting excessively in TCH allocation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio base station in an embodiment.
2 is a block diagram showing a configuration of a signal adjustment unit 51. FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing channel assignment processing according to the present invention.
FIG. 4 is a determination formula ay + bx set according to the spatial multiplicity stored in the storage unit 90.²-C coefficient data.
5 is a determination formula ay + bx shown in FIG.²5 is a graph showing an area where communication can be performed with communication quality equal to or higher than a predetermined standard, expressed using −c and coefficient coefficient data according to the spatial multiplicity in FIG. 4.
FIG. 6 is data of coefficients set in accordance with the spatial multiplicity of the determination formula of the binary primary line stored in the storage unit 90.
7 is an area in which communication can be performed with communication quality equal to or higher than a predetermined standard expressed using determination formulas y + ax−b, xc, y−d and coefficient data set in accordance with the spatial multiplicity in FIG. It is a graph which shows.
FIG. 8 shows threshold data corresponding to the spatial multiplicity of the spatial correlation value and threshold data corresponding to the DDR spatial multiplicity.
[Explanation of symbols]
11-14 Antenna
21-24 Radio section
50 Signal processor
51 Signal adjustment unit
52 Reception response vector calculation unit
53 DDR calculator
54 Spatial correlation value calculator
60 Modem part
70 Baseband part
80 Control unit
90 storage unit

Claims

A wireless base station that wirelessly communicates with a plurality of mobile stations by a spatial multiple access method,
Index value acquisition means for acquiring values of n indices indicating communication quality in communication with a mobile station through measurement;
Storage means for storing function data for specifying the structure, coefficients, and constants of the function f (x ₁ , x ₂ ,..., X _n ) that is a determination formula;
A calculation means for performing calculation by applying the values of n indices acquired by the index value acquisition means to x ₁ to x _n of the function f specified by the function data;
A determination unit that determines whether communication with the mobile station is possible by comparing a calculation result obtained by the calculation unit and a predetermined threshold;
The n indices are n ≧ 2, and any one of DDR, spatial correlation value, fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error, and at least fading speed, transmission timing Any one of a difference and an instantaneous error is included, The radio base station characterized by the above-mentioned.

The spatial multiple access method is a method of multiplex communication with a plurality of mobile stations by assigning a plurality of mobile stations to each time slot by time division,
The storage means stores the coefficient of the function f for each multiplicity,
The determination unit assigns the time slot to a determination target mobile station by causing the calculation unit to perform the calculation by causing the index value acquisition unit to acquire the index value related to the time slot. In the case of communication with the mobile station,
The radio base station according to claim 1, wherein the calculation means selects the coefficient of the function f according to the multiplicity of time slots involved in the calculation.

The radio base station further includes
A time slot assigning means for assigning a time slot determined to be communicable with the mobile station to be judged by the judging means to the mobile station;
A re-determination unit that causes the determination unit to determine again about another time slot when the determination unit determines that communication is impossible;
Recording means for recording the number of times the determination is made again by the determination means,
The radio base station according to claim 2, wherein the re-determination unit stops making the determination unit determine again when the number of times of recording by the recording unit exceeds a certain number.

The radio base station is
Multiple antennas,
For each of a plurality of mobile stations, a reception response vector calculation means for calculating a reception response vector indicating a propagation path until the radio wave transmitted from the mobile station reaches the antenna and the magnitude of the power of the radio wave, and
The index value acquisition means
A DDR calculation unit that calculates a DDR that is a ratio of values obtained by squaring the magnitudes of the respective reception response vectors of two or more mobile stations multiplexed in a corresponding time slot;
A spatial correlation value calculation unit that calculates a spatial correlation value indicating the proximity of arrival directions of the reception response vectors of two or more mobile stations multiplexed in a corresponding time slot. 3. A radio base station according to 3.

A program for causing a radio base station having a CPU to perform radio communication with a plurality of mobile stations by a spatial multiplexing method to execute communication enable / disable determination processing for determining whether to communicate with a mobile station,
The communication availability determination process includes:
An index value acquisition step of acquiring n index values indicating communication quality in communication with a mobile station through measurement;
The calculation is performed by applying the _n index values acquired in the index value acquisition step to x ₁ to x _n in the determination formulas of the function f (x ₁ , x ₂ ,..., X _n ), which are calculation data. Computation steps to be performed;
A determination step of determining whether or not communication with a mobile station is possible by comparing the calculation result of the calculation step with a predetermined threshold value,
The n indices are n ≧ 2, and any one of DDR, spatial correlation value, fading speed, power level, transmission timing difference, and instantaneous error, and at least fading speed, transmission timing A program including any one of a difference and an instantaneous error.