JP4559270B2

JP4559270B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP4559270B2
Application number: JP2005081930A
Authority: JP
Inventors: 幸樹上野; 正憲平良; 堅三郎藤嶋; 幹夫桑原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: US20060217158A1; US20100046462A1; JP2006270216A; CN101860875A; CN1838565A; US7639984B2; CN1838565B; CN101860875B

Description

本発明は、無線通信システムに係り、特に、複数セルから構成される無線通信システムにおいて、特に隣接する基地局からの電波干渉を抑えるのに好適な無線通信システムに関する。

ＣＤＭＡ方式によるセルラーシステムは、近接するセルの基地局同士が同一周波数帯の電波を使用するシステムである。よって、セル間では電波干渉が発生するという課題が生ずる場合がある。この干渉の度合いは伝搬環境や基地局の位置関係によって異なるが、干渉が発生すると十分なＳ／Ｉ（信号対雑音電力比）が得られなくなり、また、高速にデータ伝送を行うことができなくなってしまう場合がある。そのため、安定した通信を行うには、例えば、処理利得を大きくする、あるいはＢＰＳＫ等の耐雑音性能が高い変調方式によって変調するなどの方法をとる必要がある。他方、Ｓ／Ｉが十分高いと処理利得を下げることができ、あるいは耐雑音性能の低い１６ＱＡＭ等の多値変調方式を利用できるため、高速なデータ伝送が可能となる。すなわち、ＣＤＭＡシステムでは他セルからの干渉が、伝送可能なデータレートに大きく影響する。

ＣＤＭＡシステムの例として、以下に、ｃｄｍａ２０００１ｘＥＶ−ＤＯのシステムを取り上げる。本システムの詳細な仕様は、非特許文献１で得られるが、本システムはベストエフォート型の制御を行っている。ベストエフォートシステムとは、例えば、全ての移動局に対して均一なサービスを行うことは止めて、回線状態の良い移動局を優先し無線回線効率を向上させるシステムである。各移動局は観測される干渉雑音の程度を考慮して通信チャネルの変調及び符号化方式のパラメータを決定し基地局に通知する。それを受け取った基地局では、条件の良い移動局に優先的に無線回線を割当てるように、時分割でパケットのスケジューリングを行う。よって、干渉雑音量が低ければ、より高いデータレートでの通信を行うことが可能となるため、干渉雑音を可能な限り減少させることはシステム性能の向上に有効となる。

ｃｄｍａ２０００１ｘＥＶ−ＤＯシステム（旧ＨＤＲシステム）において基地局間の干渉問題を回避する方式として、特開２００２−２３２３５０（特許文献１）のような方式が提案されている。提案された方式では、可変指向性アンテナを用いて各基地局が送信する電波を狭開口角ビーム化し、互いに強い干渉を及ぼさない方向に向けて送信することで解決している。

図１に、従来技術における電波送信パターン図を示す。
この図は、３セクタ化された基地局１−１〜１−７から同一周波数帯ｆ１のビーム化した電波を送信させた場合の状況を示している。網掛けの部分がビーム化された電波を示し、互いに干渉しない方向に電波が送信されている。ビームの送信方向を時刻毎に切り替えることにより全方位をカバーする。
特開２００２−２３２３５０ＴｈｅＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ２（３ＧＰＰ２）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｔｈｅ３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ２、［平成１６年１１月９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.3gpp2.org/public_html/specs/index.cfm/＞

図１を使って説明したように基地局装置に可変指向性アンテナを具備することにより、干渉を低減することができる。この場合、指向性ビームを向けた方向に移動局が存在することが前提となるが、各基地局で無線通信を行う移動局を選択するためのパケットスケジューリングは、各基地局装置が個別に行う操作であるため、他セルのビーム方位を考慮して行うことは難しい。また、各セルのビーム方位を決定するために、複数の基地局間で電波を送信する方位を決定するための情報を共有しようとした場合、装置間でデータ転送を行うための遅延時間やデータ量により、リアルタイムに処理を行うことは難しかった。
本発明の目的は、以上の点に鑑み、各基地局から送信するビームの方位を各移動局の状態をリアルタイムに把握しながら高精度に決定し、基地局間の電波干渉の影響を抑えることのできる無線システムを提供することにある。

これまでの無線通信システムの基地局装置は、各セル毎にサイト設置する必要があったが、統合基地局と局地基地局間を光ファイバで結ぶ、光ファイバ無線が注目されている。光ファイバ無線は光ファイバの低損失性と広帯域性を活用した技術であり、統合基地局に変復調機能のほか呼処理に該当するブロックを集中配置し、アンテナを備える局地基地局との間を光ファイバで伝送するものである。局地基地局を簡素化することにより、設置コストの低減が可能となり、また、統合基地局に保守対象の設備を集中させることにより、基地局のメンテナンスを容易にすることが可能となっている。このシステムを用いて、統合基地局にて配下の局地基地局と無線通信している全ての移動局の状態を把握することにより、ビーム方位の決定を高精度に行うことが可能となる。

上記課題は、統合基地局と、複数の局地基地局が光ファイバ等の通信媒体で結ばれ、前記局地基地局と複数の移動局が無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記局地基地局は、複数のアンテナ素子に給電する電気信号によって指向性が変化する可変指向性アンテナを具備し、前記統合基地局にて、前記各局地基地局から前記各移動局へ送信する電波の相互干渉が抑えられるように前記移動局のパケットスケジューリングを行うことを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記統合基地局は、前記可変指向性アンテナに給電する電気信号を複数のビームパターンとして保持し、前記移動局の位置に応じて選択したビームパターンに切り替えることで、指向性が変化することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記各移動局は前記局地基地局から放射される全ビームパターンの電波を受信し、受信状態の良いビームを前記統合基地局に通知し、前記統合基地局にて、前記移動局に送信するビームパターンを決定することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記統合基地局は、前記移動局から放射された電波の到来方向を推定することにより、前記移動局の位置を推定し、前記移動局に送信するビームパターンを決定することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記統合基地局は、全移動局に放射するビームパターンを集中管理することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記統合基地局は、各局地基地局間でお互い干渉となるビームパターンの組み合わせ情報を保持し、各局地基地局が送信する電波が互いに干渉しないように移動局の組み合わせを決定することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記各移動局は前記各局地基地局から放射される電波を測定し、干渉となるビームパターンの判定を行い前記統合基地局に通知し、前記統合基地局は、各局地基地局が送信する電波が互いに干渉しないように移動局の組み合わせを決定することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

上記課題は、上記の無線通信システムにおいて、前記各移動局の電波測定において、各移動局が通信を行っている位置に応じて干渉測定対象とする電波のビームパターンを選択することを特徴とする無線通信システムにより解決することができる。

本発明により、基地局間の電波干渉を抑え、下り無線回線の効率を向上させる無線通信システムが実現できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されない。

（１）第一の実施の形態
図２に、本発明の一実施形態の構成図を示す。図２において、ネットワーク網７に接続された統合基地局６は、複数の局地基地局４と光ファイバ５により接続される。局地基地局４は、複数の移動局（２−１〜２−２）の中から選択した移動局（２−１）に対して、可変指向性アンテナ３によりビーム形成した電波を使用し無線通信を行う。

図３に、局地基地局４をセル状に配置した場合の配置図を示す。統合基地局６は、複数の局地基地局（４−１〜４−７）が送信する同一周波数帯f1の狭開口角ビーム化した電波を、互いに干渉しない方向に送信するように制御する。ビームの送信方向は時刻毎に切り替え可能とし、全方位の移動局との通信を可能とする。

図４に、局地基地局４のブロック図を示す。局地基地局４には従来の基地局機能のうち無線制御機能を具備しており、アンテナモジュール３、デュプレクサ（ＤＵＰ）８、受信側高周波回路（ＲＸ）９、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０、電気−光変換素子（Ｅ／Ｏ）１１、光ファイバ５、光−電気変換素子（Ｏ／Ｅ）１２、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１３、下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬＦＢＦ）１４、送信側高周波回路（ＴＸ）１５を含む。

まず上り回線について説明する。アンテナモジュール３は、例えば、１２ビーム等の指向性の鋭いビームパタンを形成することが可能なアンテナアレーによって構成される。デュプレクサ（ＤＵＰ）８は、送信信号と受信信号の分離を行うもので、通常の移動通信システムではそれぞれの信号を選択する帯域選択型フィルタで構成される。受信側高周波回路（ＲＸ）９は、それぞれのアレーを構成しているアンテナエレメントからの信号を増幅、周波数変換等を行って所定の感度にした後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号へ変換する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０は各アンテナエレメントから受信した信号を時分割多重化し、シリアルデータに変換する。電気−光変換素子（Ｅ／Ｏ）１１は統合基地局６に対して上り信号を光ファイバ伝送するために電気信号から光信号への変換を行う。

次に下り回線について説明する。光−電気変換素子（Ｏ／Ｅ）１２は統合基地局６から受信した光信号を電気信号へ変換する。デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１３は受信した信号を主信号とアレイ重み信号とに分離する。下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬＦＢＦ）１４は、電波を発射する方向への指向性を持つビームパターンに主信号をベクトル合成する。

図５に、下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬＦＢＦ）１４の詳細ブロック図を示す。下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬＦＢＦ）１４は、統合基地局６で生成された重みベクトル係数Ｗ１〜Ｗｎにより送信信号を重み付けし各アンテナに供給する信号を生成する。重み係数Ｗ１〜Ｗｎは振幅、位相を同時に変化させるため、ベクトル係数を用いる。
送信側高周波回路（ＴＸ）１５は、増幅、周波数変換等の処理を行い、デュプレクサ（ＤＵＰ）８を介して、アンテナモジュール３より下り回線信号を送信する。

図６に、統合基地局６のブロック図を示す。統合基地局６には従来の基地局機能のうち変復調機能を具備しており、光−電気変換素子（Ｏ／Ｅ）１２、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１３、上り回線固定ビーム形成回路（ＵＬＦＢＦ）１６、復調器（ＤＥＭ）１７、復号器（ＤＥＣ）１８、アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９、スケジューリング制御器（ＳＣＨ）２０、符号器（ＣＯＤ）２１、変調器（ＭＯＤ）２２、重み制御回路（ＷＣ）２３、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０、電気−光変換素子（Ｅ／Ｏ）１１を含む。

まず上り回線について説明する。光−電気変換素子（Ｏ／Ｅ）１２は局地基地局４から受信した光信号を電気信号に変換する。デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１３は受信した信号をアンテナエレメント毎に分離する。上り回線固定ビーム形成回路（ＵＬＦＢＦ）１６は、各アンテナエレメントから受信した信号をベクトル的に合成して、例えば周回方向に対して１２ビームの放射パターンを持つ信号に合成する。

図７に、上り回線固定ビーム形成回路（ＵＬＦＢＦ）１６の詳細ブロック図を示す。各アレイアンテナ毎の信号を乗算器２４により適宜重み付けし、加算器２５で合成加算することにより、狭開口角ビームに変換する。重み係数Ｗ１１〜Ｗｎｎは振幅、位相を同時に変化させるため、ベクトル係数を用いる。
復調器（ＤＥＭ）１７は、受信信号の復調処理を行う。

図８に復調器（ＤＥＭ）１７の詳細ブロック図を示す。受信した各ビーム信号は、逆拡散回路等のチャネル分離回路（ＤＥＳ）２６により、希望移動局からの信号を分離する。その後、比較器（ＣＯＭＰ）２７により各ビームの信号を比較し、最適なビームを選択する。セレクタ２８により選択されたビームの信号はレイク合成回路（ＲＡＫＥ）２９によりマルチパス分加算され、復調回路（ＤＥＴ）３０により復調される。
復号器（ＤＥＣ）１８は誤り訂正復号を行い、アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９を介して有線ネットワーク通信網に信号を送信する。

次に下り回線について説明する。アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９は有線ネットワーク通信網より信号を受信する。スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０は、無線通信を行う移動局の選択を行う。

図９に、スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０の詳細ブロック図を示す。スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０の演算部３８は、復調器（ＤＥＭ）１７から受け取った各移動局のビーム情報、要求データレート等の情報（ＳｃｈｅｄｕｌｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を基に、移動局毎の基地局ＩＤ、エリアＩＤ、送信優先順位を算出し、移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１に登録する。基地局ＩＤ、エリアＩＤは移動局の現在の位置を示し、無線通信時に狭開口角ビームを送信するエリアに相当する。送信優先順位は、例えば要求データレート、送信スループット等からベストエフォートとなるように算出される。干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２には、各局地基地局のどのエリアのビームが他の局地基地局のビームと強く干渉するかの情報を登録する。本テーブルは送信するビーム形状を考慮して事前に設定する。移動局選択回路（ＡＴ＿ＳＥＬ）３３は、移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１と干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２を参照し、互いに強い干渉を及ぼさないビームが送信されるように移動局の選択を行う。データバッファ（ＢＵＦ）３４は、各移動局へ送信するデータを保持しておく。セレクタ２８により選択された移動局のデータが符号器（ＣＯＤ）２１に送信される。また、選択した移動局の送信エリア情報は重み制御回路（ＷＣ）２３に送信される。

符号器（ＣＯＤ）２１は誤り訂正符号化を行う。変調器（ＭＯＤ）２２は所定の変調方式による変調を行う。重み制御回路（ＷＣ）２３は選択した移動局２に対して送信するビームを形成するためにアンテナアレイ毎に乗算する重み係数を選択する。各エリアの重みパターンはテーブルに事前に設定しておき、スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０から通知される送信エリア情報により選択を行う。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１０は変調された信号とアレイ重み信号の多重化を行う。電気−光変換素子（Ｅ／Ｏ）１１は下り信号を局地基地局４に対して光ファイバ伝送するために電気信号から光信号への変換を行う。

図１０に、移動局のスケジューリングを行うアルゴリズムを示す。本アルゴリズムは、例えば、スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０内の適宜の処理部又は移動局選択回路（ＡＴ＿ＳＥＬ）３３等が、上記の２つのテーブルを使用して実行するものである。まず最初に移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１を使用し、移動局の割当優先順位が高い順にテーブルをソートする（Ｓ１０１）。次に優先順位が一番高い移動局を１つ選択する（Ｓ１０５）。次に選択した移動局が通信を行う局地基地局に既定数の移動局が割当済みかどうか判定する（Ｓ１０７）。既定数割当済みの場合には、当該移動局を追加で割当てることが出来ないため割当対象から外し（Ｓ１０９）、次の移動局の選択（Ｓ１０５）に移る。既定数まで達していない場合には、割当候補継続となり、干渉判定（Ｓ１１１）へと移る。干渉判定（Ｓ１１１）では、割当候補となった移動局へ送信するビームと、既に割当られた移動局への送信ビームが強い干渉となるか干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２を使用して判定する。干渉すると判定された場合には、既に割当済みの端末を優先するため、割当候補となっていた移動局は割当対象から外し（Ｓ１１３）、次の移動局の選択（Ｓ１０５）に移る。一方、干渉なしと判定された場合には、割当候補となっていた移動局を割当決定する（Ｓ１１５）。全ての局地基地局への移動局の割当が既定数に達しているかどうか判定し（Ｓ１１７）、既定数に達していない場合には、次の移動局を選択し、スケジューリング処理を継続する（ループＳ１０３〜Ｓ１１９）。一方、既定数分割当済みの場合には、スケジューリング処理を完了する。すべての移動局の判定が完了しても、移動局の割当が既定数に達しない場合には、そのままスケジューリング処理を終了する。

図１１に、ビーム送信パターンの一例を示す図を示す。
次に、移動局のスケジューリング動作について図１１の移動局の配置図を例にして、詳細に説明していく。

図１２に、この時のスケジューリング結果の例を示す。図１２中のＴ０〜Ｔ３はデータ送信を行うスロット時刻を表しており、網掛けされたスロットの移動局が選択されていることを示す。時刻毎に移動局の優先順位や干渉状況が変化することにより、選択する移動局の切り替えが発生する。

図１３に、時刻Ｔ０の時の移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１の例を、また、図１４に、干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２の例を示す。移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１には、移動局２−１〜２−６が存在するエリアと優先順位が登録される。干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２には、各局地基地局のエリア毎に、ビーム送信した場合に干渉するエリアが登録される。基地局ＩＤが４−１、エリアＩＤが（６）のエリアを例にとると、基地局ＩＤが４−２のエリア（１１）、（１２）、基地局ＩＤが４−３のエリア（２）が強い干渉となると考えられることからこれらのエリアを干渉テーブルに登録しておく。（なお、明細書中のエリア番号を示すかっこ内の数字は、図面中のエリア番号を示す丸数字と対応する。）

図１５に、この時の干渉状況を示す。網掛けで示すビームが強い干渉になると考えられる。
以下、時刻Ｔ０でのスケジューリング動作を、図１０に示したアルゴリズムを使用し順に説明していく。ここでは、一例として、各局地基地局の割当て既定数を１とする。最初にスケジュール対象となる移動局を優先順位の高い順にソートするため、移動局は２−２、２−５、２−６、２−１、２−３、２−４の順にソートされる。次に、有線順位の高い順に割当候補を選択するため、最初は移動局２−２を選択する。他の移動局はまだ割り当たっていないため、条件判定により割当対象から外されることなく、局地基地局４−１のスケジュールに割当てられる。次に移動局２−５を選択する。局地基地局４−３にはまだ移動局が割当たっていないが、局地基地局４−３のエリア（２）は、割当済みの移動局２−２がいる基地局４−１のエリア（７）と干渉するため割当対象から外される。次に移動局２−６を選択する。局地基地局４−３にはまだ移動局が割り当たっておらず、局地基地局４−３のエリア（４）は、割当済みの移動局２−２がいる基地局４−１のエリア（６）と干渉しないため、移動局２−６は局地基地局４−３のスケジュールに割当てられる。次に移動局２−１を選択する。局地基地局４−１には、移動局２−２が割当済みのため割当対象から外される。次に２−３を選択する。局地基地局４−２にはまだ移動局が割り当たっていないが、局地基地局４−２のエリア（９）は、割当済みの移動局２−６がいる基地局４−３のエリア（４）と干渉するため割当対象から外される。次に２−４を選択する。局地基地局４−２にはまだ移動局が割りあたっておらず、局地基地局４−２のエリア（１２）は、割当済みの移動局２−２、２−６がいるエリアと干渉しないため、移動局２−４は局地基地局４−２のスケジュールに割当てられる。全ての基地局に移動局が割当たったため、スケジューリング処理を完了にする。以上のスケジューリングの結果、局地基地局間の送信ビームがお互い強い干渉とならないように、移動局へのパケットスケジューリングを決定することが出来る。

次に、移動局がエリア間を移動した場合の、移動局管理テーブルの更新手順について説明する。
図１６に、本実施の形態において移動局が移動した状態を示す図を示す。図１５中で局地基地局４−１のエリア（６）にいた移動局２−１が、図１６に示すように局地基地局４−１のエリア（７）に移動した場合、統合基地局３の復調器１７で復調した移動局２−１からの信号は、エリア（７）の指向性で受信した信号強度が一番強くなるため、復調器１７は、移動局２−１のビーム情報として局地基地局４−１のエリア（７）であることをスケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０に通知する。スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０は移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）の位置情報を更新し、以降このテーブルに従いスケジューリング処理を行う。上記のように、本方式ではリアルタイムに移動局の位置を把握しながら、各局地基地局から送信されるビームが互いに強い干渉を与えないように制御することが可能である。

（２）第二の実施の形態
次に、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、第一の実施形態で示した統合基地局のスケジューリング処理を移動局にて算出した情報を基に行うことを特徴とする。具体的には、移動局管理テーブルのエリア情報の生成、干渉判定情報の生成を移動局側で行う。これにより、実際に移動局が受信した電波状態に基づいたテーブルの作成が可能となり、干渉回避のスケジューリング精度を高めることが出来る。移動局での上記情報の算出は、局地基地局から各エリアに周期的に送信されるパイロット信号を使用して行う。

図１７に、本実施形態における移動局のブロック図を示す。移動局には、アンテナモジュール３、デュプレクサ（ＤＵＰ）８、受信側高周波回路（ＲＸ）９、復調器（ＤＥＭ）１７、復号器（ＤＥＣ）１８、符号器（ＣＯＤ）２１、変調器（ＭＯＤ）２２、送信側高周波回路（ＴＸ）１５、エリア測定回路（ＡＲＥＡ）３５、干渉測定回路（Ｉ＿ＭＳＲ）３６、データ処理部（ＤＡＴＡ）３７を含む。

最初に下り回線について説明する。アンテナモジュール３は、例えば、オムニアンテナのように全方位からの信号を受信可能なアンテナによって構成される。デュプレクサ（ＤＵＰ）８は、受信信号と送信信号の分離を行う。受信側高周波回路（ＲＸ）９は、受信信号を増幅、周波数変換等を行って所定の感度にした後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号へ変換する。復調器（ＤＥＭ）１７は、受信信号の復調処理を行う。また、各局地基地局の各エリアに向けて送信されているパイロット信号のＳ／Ｉを算出し、エリア測定回路（ＡＲＥＡ）３５、干渉測定回路（Ｉ＿ＭＳＲ）３６へ通知する。復調された信号は、復号器（ＤＥＣ）１８により誤り訂正復号を行った後、データ処理部（ＤＡＴＡ）３７へ送られる。エリア測定回路（ＡＲＥＡ）３５は、復調器（ＤＥＭ）１７より受け取った各エリアに対応したパイロット信号のＳ／Ｉ情報を基に、一番受信状態の良いエリアを選択してエリア情報として変調部（ＭＯＤ）２２へ通知する。干渉測定回路（Ｉ＿ＭＳＲ）３６は、復調器（ＤＥＭ）１７より受け取った各エリアに対応したパイロット信号のＳ／Ｉが、ある閾値以上かどうかを判定し、閾値以上であれば干渉エリアとして判定し、変調部（ＭＯＤ）へ通知する。

次に上り回線について説明する。ＤＡＴＡ処理部（ＤＡＴＡ）３７から送信された信号は、符号器（ＣＯＤ）２１により誤り訂正符号化を行う。変調器（ＭＯＤ）２２は、ＤＡＴＡ処理部３７からの送信信号と、エリア測定回路（ＡＲＥＡ）３５より受け取ったエリア情報、干渉判定回路３６より受け取った干渉情報を、所定の変調方式により変調する。送信側高周波回路（ＴＸ）１５は、増幅、周波数変換等の処理を行い、デュプレクサ（ＤＵＰ）８を介して、アンテナモジュール３より上り回線信号を送信する。

統合基地局６の復調部（ＤＥＭ）１７では、移動局から送信されたエリア情報と干渉情報を復調し、その後、スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０に送る。スケジューリング制御回路（ＳＣＨ）２０は、テーブル設定のための設定部等の手段をさらに備え（図示せず）、これらエリア情報と干渉情報に基づき、移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１にエリア情報の登録を行い、干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２に、干渉情報の登録を行う。

図１８に、本実施形態における干渉テーブル例を示す。本実施形態では、移動局毎に、どの局地基地局のどのエリアへのビームが干渉するかの情報を登録する。ここでは、移動局２−１は、基地局ＩＤが４−２のエリア（１１）のみが強い干渉を受けるものとして登録されている。統合基地局６は、設定された移動局管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）３１及び干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）３２に基づき、第一の実施形態と同様にスケジューリング処理を行う。

図１１に示すように移動局が配置されている時のスケジューリング動作を、第一の実施形態と比べてみると、第一の実施形態では、図１４に示すように、基地局ＩＤが４−１、エリアＩＤが（６）のエリアにいる移動局２−１は、基地局ＩＤが４−２のエリア（１１）、（１２）、基地局ＩＤが４−３のエリア（２）を強い干渉エリアと見なしていた。但し、本実施形態では、移動局２−１にとって、基地局ＩＤが４−２のエリア（１１）に向けて送信される電波のみが強い干渉となると判定している。第一の実施形態では、実際には強い干渉を受けていないにも関わらず、移動局２−１は、基地局ＩＤが４−２のエリア（１２）、基地局ＩＤが４−３のエリア（２）の移動局と同時にスケジューリングすることは出来なかったが、本実施形態により、基地局ＩＤが４−２のエリア（１２）、基地局ＩＤが４−３のエリア（２）にいる移動局と同時にスケジューリング可能となっている。これは、移動局側で干渉状況を測定した結果を用いることにより判定情報の精度が高くなっていることを意味している。以上のように、本実施形態では、リアルタイムに移動局の干渉状況を把握しながら、各局地基地局から送信されるビームを制御することが可能である。

本発明により、基地局間の電波干渉を押さえ、下り無線回線の効率を向上させる無線通信システムが実現できる。

従来技術における電波送信パターン図。本発明の実施形態を示す構成図。本発明の実施形態において局地基地局をセル状に配置した配置図。局地基地局のブロック図。局地基地局内の下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬＦＢＦ）のブロック図。統合基地局のブロック図。統合基地局内の上り回線固定ビーム形成回路（ＵＬＦＢＦ）のブロック図。統合基地局内の復調器（ＤＥＭ）のブロック図。統合基地局内のスケジューリング制御回路（ＳＣＨ）のブロック図。スケジューリングアルゴリズムのフロー図。ビーム送信パターンの一例を示す図。各移動局のパケットスケジューリングの一例を示す図。移動局管理テーブルの一例。本発明の第一の実施形態における干渉テーブルの一例。干渉エリアの一例を示す図。本実施の形態において移動局が移動した状態を示す図。本発明の第二の実施形態における移動局のブロック図。本発明の第二の実施形態における干渉テーブルの一例。

符号の説明

１従来の基地局
２移動局
３アンテナモジュール
４局地基地局
５光ファイバ
６統合基地局
７ネットワーク網
８デュプレクサ
９受信側高周波回路
１０マルチプレクサ
１１電気−光変換素子
１２光−電気変換素子
１３デマルチプレクサ
１４下り回線固定ビーム形成回路
１５送信側高周波回路
１６上り回線用固定ビーム形成回路
１７復調器
１８復号器
１９アクセス回線インタフェース
２０スケジューリング制御回路
２１符号器
２２変調器
２３重み制御回路
２４乗算器
２５加算器
２６チャネル分離回路
２７比較器
２８セレクタ
２９レイク合成回路
３０復調回路
３１移動局管理テーブル
３２干渉判定テーブル
３３移動局選択回路
３４データバッファ
３５エリア測定回路
３６干渉測定回路
３７ＤＡＴＡ処理部
３８演算部

Claims

複数の移動局と無線信号の送受信を行なう複数の局地基地局と、
該複数の局地基地局と接続され、前記複数の局地基地局を経由して送られてきた前記移動局からの信号をネットワーク側に送信するとともにネットワーク側から前記移動局に対する信号を受信し、前記移動局に対する信号についてベストエフォート型の送信スケジューリングを行なう統合基地局と
を有する無線通信システムであって、
前記局地基地局は、
複数のアンテナ素子に給電する電気信号によって指向性が変化する可変指向性アンテナを備え、
前記統合基地局は、該統合基地局に接続されている全局地基地局について、
各移動局のＩＤに対する、スケジューリングの優先順位を表す割当優先情報と各移動局が位置する局地基地局のＩＤと該局地基地局内のエリア情報とを有する移動局管理テーブルと、
各局地基地局のエリア毎に、該エリアに干渉する複数のエリアの情報を保持する干渉判定テーブルと、
前記移動局管理テーブルに記憶された前記移動局の割当優先情報に従いスケジューリング対象の移動局を選択後、前記干渉判定テーブルを参照して、前記各局地基地局から前記各移動局へ送信する電波の相互干渉が抑えられるように前記移動局への送信信号のスケジューリングを行うスケジューリング制御部と、
前記スケジューリング制御部から通知されるスケジューリングのための情報に基いて、該当の局地基地局がスケジューリング結果に従ったビームを形成するために前記局地基地局の可変指向性アンテナに付与すべき重み係数を選択する重み制御部と、
を備え、
前記統合基地局は、前記重み制御部が選択した前記重み係数をそれぞれの前記複数の局地基地局へ送信し、それぞれの前記複数の局地基地局は、前記重み係数を受信して、該重み係数に基づき前記可変指向性アンテナの指向性を制御することを特徴とする無線通信システム。
前記統合基地局は、前記可変指向性アンテナに給電する電気信号を複数のビームパターンとして保持し、前記移動局の位置に応じて選択したビームパターンに切り替えることで、指向性が変化することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記統合基地局は、前記移動局から放射された電波の到来方向を推定することにより、前記移動局の位置を推定し、前記移動局に送信するビームパターンを決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
前記各移動局は前記局地基地局から放射される全ビームパターンの電波を受信し、受信状態の良いビームを前記統合基地局に通知し、前記統合基地局にて、前記移動局に送信するビームパターンを決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
前記統合基地局は、全移動局に放射するビームパターンを集中管理することを特徴とする請求項３又は４記載の無線通信システム。
前記統合基地局のスケジューリング制御部は、
前記移動局管理テーブルから得られた移動局の優先順位に従い、前記干渉判定テーブルを参照して互いに強い干渉が及ぼさないビームが送信されるように移動局の選択を行うことにより、
各局地基地局が送信する電波が互いに干渉しないように移動局の組み合わせを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記各移動局は、前記各局地基地局から放射される電波を測定し、干渉となるビームパターンの判定を行い干渉エリア情報を前記統合基地局に通知し、
前記統合基地局は、通知された干渉エリア情報に基づき、前記干渉判定テーブルを設定し、設定された組み合わせ情報に基づき、各局地基地局が送信する電波が互いに干渉しないように移動局の組み合わせを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
請求項７記載の前記各移動局の電波測定において、各移動局が通信を行っている位置に応じて干渉測定対象とする電波のビームパターンを選択することを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
前記複数の局地基地局および前記統合基地局のそれぞれに、光−電気変換部および電気−光変換部を備え、前記複数の局地基地局および前記統合基地局を光ファイバで接続し、前記移動局からの信号および前記統合基地局から前記複数の局地基地局へ送信する前記重み係数を、光ファイバ経由で送受信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。