JP4137662B2

JP4137662B2 - 通信制御方法、無線装置、携帯端末

Info

Publication number: JP4137662B2
Application number: JP2003036234A
Authority: JP
Inventors: 忍藤本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004248001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間多重（ＳＤＭＡ；Spatial Division Multiple Access）方式の無線通信システムに用いて好適な通信制御方法、無線装置、携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＤＭＡ無線通信システムは、無線基地局にアダプティブアレーアンテナ（Adaptive Array Antenna）を備え、ユーザ端末（以下、端末という）毎に指向性の異なる放射パターンの送信ビームを形成して同じ時間に複数の端末向けの電波を送信している。無線基地局は、ある端末の放射パターンを形成する際に、アダプティブビームフォーミング（AdaptiveBeam Forming）により送信相手の端末の方向に指向性を持たせ、かつ、アダプティブヌルスティアリング（Adaptive Null Steering）によりそれ以外の端末の方向にヌルを形成する。これにより、端末のＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を一定値（例えば１５ｄＢ）以上に保って通信品質を確保しつつ、同じ通信チャネル（ＴＣＨ）を複数の端末に割当て、チャネルの利用効率を上げている。
【０００３】
無線基地局が既に第１の端末との通信に使用中のＴＣＨで第２の端末を空間多重により新たに収容する際、該第２の端末はキャリアセンス（Ｕ波測定）を実施する。このＵ波測定において第２の端末が第１の端末用のＵ波を検出すると、第２の端末は当該ＴＣＨの使用を拒否し、空間多重により第２の端末を収容することができない。このため、従来のＳＤＭＡ無線通信システムでは、無線基地局は第２の端末から接続要求信号を受けると、受信した接続要求信号から受信応答ベクトルを求め、この受信応答ベクトルに基づいて第１の端末のアンテナ指向性をヌル制御し、第１の端末の副方向の指向性が第２の端末の方向に向かないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５８０６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、第２の端末からの接続要求信号とＵ波測定で検出される信号の周波数は異なることがあるので、ヌル制御の精度が悪くなり、第２の端末が行うキャリアセンスがパスされないという問題がある。また、ヌル制御に加えて第１の端末への送信出力を一定期間低下させても、第２の端末のキャリアセンスがパスするには不十分な場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線基地局が既に第１の端末との通信に使用中の通信チャネル（ＴＣＨ）で第２の端末を空間多重により収容する場合に、該第２の端末のキャリアセンス（Ｕ波測定）を確実にパスさせることができる通信制御方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、その通信制御方法を適用した無線通信システムに使用される無線装置、携帯端末を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の通信制御方法は、空間多重により一つの通信チャネルを使用して複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、前記通信チャネルを使用して第１の端末と通信する第１の過程と、前記第１の端末との通信に使用中の前記通信チャネルを使用して第２の端末を空間多重により収容する場合に、前記第２の端末から端末種別の通知を受ける第２の過程と、前記第２の端末へ前記通信チャネルを指示する第３の過程と、この指示後に、前記第２の端末のキャリアセンスを実施するタイミングに基づき、前記第１の端末への送信を停止する第４の過程とを有し、前記第４の過程における前記第１の端末への送信制御に係る条件は、前記第２の端末の前記端末種別毎に予め設定される送信停止条件と送信停止期間、又は送信停止条件と送信開始条件のいずれかの組み合わせを含み、さらに、前記第１の端末への送信停止の開始を前記第２の端末への前記通信チャネルの指示後から所定期間遅延させることを前記送信停止条件とすることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の通信制御方法においては、前記第１の端末への送信を停止した後、所定期間経過後に前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の通信制御方法においては、前記第１の端末への送信を停止した後、前記第２の端末から前記通信チャネルの同期制御信号を所定の回数受信すると、前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の通信制御方法においては、前記第１の端末への送信を停止した後、前記第２の端末から前記通信チャネルの通信信号を所定の回数受信すると、前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の無線装置は、空間多重により一つの通信チャネルを使用して複数の端末と無線通信を行う無線装置において、送信制御情報を予め記憶する送信制御情報記憶手段と、第１の端末との通信に使用中の前記通信チャネルを使用して第２の端末を空間多重により収容する場合に、前記第２の端末へ前記通信チャネルを指示した後に前記第２の端末のキャリアセンスを実施するタイミングに基づき、前記第１の端末への送信を停止させる制御手段とを備え、前記送信制御情報は、前記第２の端末の端末種別毎に設定される送信停止条件と送信停止期間、又は送信停止条件と送信開始条件のいずれかの組み合わせを含むことを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の携帯端末は、請求項５に記載の無線装置と無線通信する携帯端末において、前記無線装置からの通信チャネル指示の受信により当該通信チャネルについてのキャリアセンスを行うキャリアセンス手段と、前記無線装置へ自己の端末種別情報を送信する端末種別通知手段と、前記無線装置へ自己のキャリアセンスタイミング情報を送信するキャリアセンスタイミング通知手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態による無線基地局（無線装置）と移動局（携帯端末）を有する無線通信システムの構成例を示すブロック図である。この例では本実施形態による無線通信システムとして、ＰＨＳ（登録商標）（Personal Handy-phone System）を挙げて説明する。
【００１９】
図１において、無線基地局１は、ＰＨＳ（登録商標）規格で定められた時分割多重方式（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ）方式に加え、更に空間多重方式を用いて、同一周波数で複数の信号を空間多重して、複数の端末との間でデジタル無線通信を行う。端末２−１，２−２はＰＨＳ（登録商標）端末である。端末２−１は、無線基地局１との間で既にＴＣＨを用いて通信中の第１の端末である。端末２−２は、無線基地局１との間で新たに通信しようとしている第２の端末である。
【００２０】
図２は無線基地局１の構成を示すブロック図である。無線基地局１は、アダプティブアレーアンテナ１１と無線部１２と信号処理部１３と回線インタフェース部１４と制御部１５と送信制御情報記憶部１６とを有する。
【００２１】
無線基地局１は、ＰＨＳ（登録商標）規格に従って１つのＴＤＭＡフレーム内に４つのチャネル（１つの制御チャネル（ＣＣＨ）と３つの通信チャネル（ＴＣＨ））を多重し、１チャネルにつき空間多重が可能な最大ｍ本（ｍは２以上の整数）の通信回線の信号を並列に処理する。１つのＴＤＭＡフレームは、５ミリ秒の周期を有し、各周期を８等分して得られる４つの送信タイムスロットと４つの受信タイムスロットとから構成される。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の組は時分割多重による１つの時分割チャネルを構成する。
【００２２】
図１において、アダプティブアレーアンテナ１１は、無線部１２に接続されている。無線部１２は、送信部と受信部を備え、アダプティブアレーアンテナ１１を時分割で制御して送信と受信との切り替えを行っている。無線部１２の送信部は、アッパコンバータ、電力増幅器等を備え、信号処理部１３から入力された信号を低周波から高周波に変換し、送信出力レベルにまで増幅してアダプティブアレーアンテナ１１に出力する。無線部１２の受信部は、ローノイズ増幅器、ダウンコンバータ等を備え、アダプティブアレーアンテナ１１で受信された信号を高周波から低周波に変換し、増幅して信号処理部１３に出力する。
【００２３】
信号処理部１３は、指向性パターンの形成に関する制御、即ち、無線部１２から入力される空間多重された各端末からの受信信号を分離抽出して回線インタフェース１４に出力する。また、回線インタフェース１４から入力された送信信号を所望の端末へ送信できるように空間多重用に重み付けした信号を生成して無線部１２に出力する制御を行う。信号処理部１３は、１つの時分割チャネルにおいて空間多重される最大ｍ個の信号を並列処理する。信号処理部１３は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）により実現される。
【００２４】
回線インタフェース１４は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理機能を有しており、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、複数の通信回線と信号処理部１３との間で複数の信号（音声又はデータのベースバンド信号）を授受する。
【００２５】
制御部１５は、無線基地局１全体の制御を行う。また、制御部１５は、無線部１２に端末への送信を停止及び再開させる送信制御処理を行う。制御部１５は、ＣＰＵ及びメモリ等から構成される。
送信制御情報記憶部１６は、制御部１５が行う送信制御処理で使用される送信制御情報を記憶する。送信制御情報記憶部１６は、例えば、制御部１５のメモリにより構成される。図３は、送信制御情報の構成例を示す図である。送信制御情報は、送信制御に係る条件を示す情報であり、図３に示すように、端末種別毎に、送信停止条件と送信停止期間と送信開始条件を有する。また、デフォルトの送信停止条件と送信停止期間と送信開始条件を有する。
【００２６】
端末種別は、空間多重により新たに収容する第２の端末の端末種別である。送信停止条件は、無線基地局１が既に第１の端末との通信に使用中のＴＣＨで第２の端末を空間多重により新たに収容する場合に、該第１の端末への送信を停止する際の条件である。送信停止期間は、該第１の端末への送信を停止する期間である。送信開始条件は、該第１の端末への送信を停止した後に、該送信を再開する条件である。これら送信停止条件及び送信停止期間及び送信開始条件は、第２の端末のキャリアセンス（Ｕ波測定）を確実にパスさせる内容として予め端末種別毎に設定される。
【００２７】
なお、デフォルトの送信停止条件及び送信停止期間及び送信開始条件は、全端末種別に対して有効な内容として予め設定される。このデフォルトの内容は、第２の端末が自己の端末種別を無線基地局に通知する機能を持っていない場合に使用されるものである。
【００２８】
次に、図４〜図７を参照して、図１の無線通信システムにおける通信制御に係る動作を説明する。図４は、第１の端末への送信を停止する処理の流れを示すシーケンスチャートである。図５〜７は、第１の端末への送信停止後に、該送信を再開する処理の流れを示す第１〜第３のシーケンスチャートである。
【００２９】
初めに、図４を参照して、第１の端末への送信を停止する動作を説明する。図１において、端末２−１（第１の端末）は、無線基地局１との間で既にＴＣＨを用いて通信中である。端末２−２（第２の端末）は、無線基地局１との間で新たに通信しようとしている。図４において、端末２−２は、自己の端末種別を無線基地局に通知する機能（端末種別通知手段）を有していれば、自己の端末種別を示す端末種別情報を無線基地局１に送信する（ステップＳ１）。
【００３０】
次いで、無線基地局１は、端末２−２を端末２−１と同じＴＣＨに空間多重により収容する要求を発生し、該ＴＣＨを端末２−２に指示する（ステップＳ２）。次いで、無線基地局１は、端末２−２から端末種別が通知された場合は送信制御情報記憶部１６から該当する送信制御情報を読み出す。一方、端末種別が通知されていない場合には送信制御情報記憶部１６からデフォルトの送信制御情報を読み出す（ステップＳ３）。
【００３１】
次いで、無線基地局１は、読み出した送信制御情報の送信停止条件に基づき、遅延の有無を判断する（ステップＳ４）。この判断の結果、遅延ありの場合には該送信停止条件の遅延処理を行った後に、端末２−１への送信を停止する。一方、遅延なしの場合には直ぐに端末２−１への送信を停止する（ステップＳ６）。
【００３２】
例えば、端末２−２が端末種別Ｂ，Ｃの場合には、端末２−２に対して空間多重用のＴＣＨを指示した後に、直ぐに端末２−１への送信を停止する。これは、端末種別Ｂ，Ｃの端末２−２が空間多重用のＴＣＨの指示を受信後、直ぐにＵ波測定を開始するためである。他方、端末２−２が端末種別Ａの場合には、端末２−２に対して空間多重用のＴＣＨを指示した後に、２フレーム経過してから端末２−１への送信を停止する。これは、端末種別Ａの端末２−２が空間多重用のＴＣＨの指示を受信後、最大２フレーム経過してからＵ波測定を開始するためである。このように、端末２−２（第２の端末）の端末種別に応じて端末２−１（第１の端末）への送信停止の開始時期を調整することにより、送信停止の適切な開始時期を得ることができ、端末２−１（第１の端末）への送信停止による悪影響を低減することができる。
【００３３】
次いで、端末２−２はＵ波測定を行う（ステップＳ７）。このＵ波測定時には、端末２−１への送信が停止されているので、端末２−２のＵ波測定は問題なくパスする。
【００３４】
なお、上記ステップＳ２の空間多重要求は、空間多重によらず既に通信中の第２の端末を、既に第１の端末との通信に使用中のＴＣＨで新たに空間多重する場合にも発生する。この場合にも、ステップＳ２以降の処理は同様である。
【００３５】
次に、図５を参照して、第１の端末（端末２−１）への送信停止後に該送信を再開する第１の実施例の動作を説明する。この第１の実施例は、第２の端末（端末２−２）についての送信制御情報の送信再開条件が停止時間満了の場合（例えば図３の端末種別が端末Ｂの場合）のものである。
図５において、無線基地局１は、端末２−２についての送信制御情報の送信再開条件が停止時間満了であった場合、端末２−１への送信停止後、該送信制御情報の送信停止期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、該送信停止期間が経過した時に端末２−１への送信を再開する（ステップＳ１２）。
【００３６】
送信制御情報の送信停止期間は、端末２−２のＵ波測定に要する期間の最大値以上に設定されるので、端末２−２のＵ波測定が完了するまで確実に端末２−１への送信が停止される。これにより、端末２−２（第２の端末）のキャリアセンス（Ｕ波測定）が確実にパスする。さらに、送信制御情報の送信停止期間は、端末種別毎に適切な値が設定可能であるので、端末２−１（第１の端末）への送信停止期間を可能な限り短くすることができ、端末２−１（第１の端末）への送信停止による悪影響を低減することができる。
【００３７】
次に、図６を参照して、第１の端末（端末２−１）への送信停止後に該送信を再開する第２の実施例の動作を説明する。この第２の実施例は、第２の端末（端末２−２）についての送信制御情報の送信再開条件が上りバースト受信の場合（例えば図３の端末種別が端末Ａ，Ｃの場合）のものである。
図６において、端末２−２は、Ｕ波測定がパスすると、無線基地局１から指示されたＴＣＨを使用して同期確立要求用の同期バースト信号（同期制御信号）を無線基地局１に送信する（ステップＳ２１）。無線基地局１は、端末２−２についての送信制御情報の送信再開条件が上りバースト受信であった場合、該同期バースト信号を受信すると、端末２−１への送信を再開する（ステップＳ２２）。ここで、同期バースト信号の受信回数は予め規定されている。例えば、１回の受信により端末２−１への送信を再開するようにしてもよく、あるいは複数回（例えば３回）の受信により端末２−１への送信を再開するようにしてもよい。
これにより、端末２−１（第１の端末）への送信停止期間が最適化される。
【００３８】
なお、図６に示す第２の実施例において、端末２−１への送信停止期間が送信制御情報の送信停止期間を超えないようにしてもよい。すなわち、無線基地局１は、端末２−２からの同期バースト信号を受信する前に、端末２−１への送信停止期間が送信制御情報の送信停止期間を超えた場合には、端末２−１への送信を再開するようにしてもよい。これにより、何らかの異常により端末２−２からの同期バースト信号が受信できなかった場合に、端末２−１への無用な送信停止を防ぐことが可能となる。
【００３９】
次に、図７を参照して、第１の端末（端末２−１）への送信停止後に該送信を再開する第３の実施例の動作を説明する。この第３の実施例は、第２の端末（端末２−２）についての送信制御情報の送信再開条件がＴＣＨ信号受信の場合（例えば図３の端末種別がデフォルトの場合）のものである。
図７において、端末２−２は、Ｕ波測定がパスすると、無線基地局１から指示されたＴＣＨを使用して同期確立要求用の同期バースト信号を無線基地局１に送信する（ステップＳ２１）。次いで、無線基地局１は、この同期確立要求への応答として同期バースト信号を端末２−２に送信する（ステップＳ３１）。次いで、端末２−２は、無線基地局１からの同期バースト信号の受信により同期確立と判断し、無線基地局１から指示されたＴＣＨを使用してＴＣＨ信号（通信信号）を無線基地局１へ送信する（ステップＳ３３）。このＴＣＨ信号（通信信号）は、アイドル信号であってもよく、あるいは音声やデータ等の有意な信号であってもよい。
【００４０】
次いで、無線基地局１は、端末２−２についての送信制御情報の送信再開条件がＴＣＨ信号受信であった場合に、該ＴＣＨ信号を受信すると、端末２−１への送信を再開する（ステップＳ３４）。ここで、ＴＣＨ信号の受信回数は予め規定されている。例えば、１回の受信により端末２−１への送信を再開するようにしてもよく、あるいは複数回（例えば３回）の受信により端末２−１への送信を再開するようにしてもよい。
これにより、端末２−２（第２の端末）の空間多重の確立が確実に行われる。
【００４１】
なお、図７に示す第３の実施例においても、上記第２の実施例と同様に、端末２−１への送信停止期間が送信制御情報の送信停止期間を超えないようにしてもよい。
【００４２】
なお、上述した実施形態は、空間多重方式の無線通信システムであれば、携帯電話等の各種の無線通信システムに同様に適用することができる。
【００４３】
また、上述した実施形態による携帯端末にキャリアセンスタイミング通知手段を備え、自己のキャリアセンスタイミング情報（キャリアセンス開始タイミング、キャリアセンスに要する期間等）を無線基地局に送信するようにしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、空間多重する通信チャネルにより既に通信中の第１の端末への送信が、該通信チャネルに空間多重により収容する第２の端末のキャリアセンスが終了する迄の期間、停止される。これにより、該第２の端末のキャリアセンス（Ｕ波測定）時に第１の端末用のＵ波が検出されることが防止されるので、第２の端末のキャリアセンスを確実にパスさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による無線基地局と移動局を有する無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】無線基地局１の構成を示すブロック図である。
【図３】送信制御情報の構成例を示す図である。
【図４】第１の端末への送信を停止する処理の流れを示すシーケンスチャートである。
【図５】第１の端末への送信停止後に、該送信を再開する処理の流れを示す第１のシーケンスチャートである。
【図６】第１の端末への送信停止後に、該送信を再開する処理の流れを示す第１のシーケンスチャートである。
【図７】第１の端末への送信停止後に、該送信を再開する処理の流れを示す第１のシーケンスチャートである。
【符号の説明】
１…無線基地局（無線装置）、２−１…携帯端末（第１の端末）、２−２…携帯端末（第２の端末）、１１…アダプティブアレーアンテナ、１２…無線部、１３…信号処理部、１４…回線インタフェース部、１５…制御部、１６…送信制御情報記憶部

Claims

空間多重により一つの通信チャネルを使用して複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、
前記通信チャネルを使用して第１の端末と通信する第１の過程と、
前記第１の端末との通信に使用中の前記通信チャネルを使用して第２の端末を空間多重により収容する場合に、前記第２の端末から端末種別の通知を受ける第２の過程と、
前記第２の端末へ前記通信チャネルを指示する第３の過程と、
この指示後に、前記第２の端末のキャリアセンスを実施するタイミングに基づき、前記第１の端末への送信を停止する第４の過程と、を有し、
前記第４の過程における前記第１の端末への送信制御に係る条件は、前記第２の端末の前記端末種別毎に予め設定される送信停止条件と送信停止期間、又は送信停止条件と送信開始条件のいずれかの組み合わせを含み、
さらに、前記第１の端末への送信停止の開始を前記第２の端末への前記通信チャネルの指示後から所定期間遅延させることを前記送信停止条件とすることを特徴とする通信制御方法。
前記第１の端末への送信を停止した後、所定期間経過後に前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
前記第１の端末への送信を停止した後、前記第２の端末から前記通信チャネルの同期制御信号を所定の回数受信すると、前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
前記第１の端末への送信を停止した後、前記第２の端末から前記通信チャネルの通信信号を所定の回数受信すると、前記第１の端末への送信を再開することを前記送信開始条件とすることを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
空間多重により一つの通信チャネルを使用して複数の端末と無線通信を行う無線装置において、
送信制御情報を予め記憶する送信制御情報記憶手段と、
第１の端末との通信に使用中の前記通信チャネルを使用して第２の端末を空間多重により収容する場合に、前記第２の端末へ前記通信チャネルを指示した後に前記第２の端末のキャリアセンスを実施するタイミングに基づき、前記第１の端末への送信を停止させる制御手段と、を備え、
前記送信制御情報は、前記第２の端末の端末種別毎に設定される送信停止条件と送信停止期間、又は送信停止条件と送信開始条件のいずれかの組み合わせを含むことを特徴とする無線装置。
請求項５に記載の無線装置と無線通信する携帯端末において、
前記無線装置からの通信チャネル指示の受信により当該通信チャネルについてのキャリアセンスを行うキャリアセンス手段と、前記無線装置へ自己の端末種別情報を送信する端末種別通知手段と、
前記無線装置へ自己のキャリアセンスタイミング情報を送信するキャリアセンスタイミング通知手段と、
を備えたことを特徴とする携帯端末。