JP4739259B2 - 無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信方法に係り、特に、セルラ通信を行う通信方式に関し、及び、基地局において複数のアンテナを具備するアレイアンテナ型の無線装置において、時分割にビームを形成しパケット送信を行う無線通信方法に関する。

セルラーシステム基地局において使用するアンテナは、セクタを構成するための指向性アンテナであり、セクタを更に細分化するアレイアンテナは付加されていないものもある。各基地局は同一の周波数チャネルを使用していて、互いの通信が干渉を引き起こしていることがある。基地局はパイロット信号を送信し、無線端末ではこれらの信号を受信して、それぞれの信号レベルを測定する。無線端末では測定した信号レベルからＣ／Ｉ（搬送波電力対干渉波電力比）が計算できる。計算したＣ／Ｉから下り回線の送信データレートを計算する。計算した送信データレートは無線を介して最寄りの基地局に送信される。基地局では、この情報を基に複数用意された変調器のうち、無線端末によって選択されたデータレートを指定してネットワークから送られてくるユーザ情報を変調する。変調された信号は、無線信号として、パイロット信号と同様の放射パターンを使用して基地局のアンテナから送信される。

セルラーシステムの例として、ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯのシステムを取り上げる。本システムの詳細な仕様は、例えば非特許文献１で得られる。本システムにおいて基地局から送信するパイロットチャネルとデータチャネルは時分割により多重される。無線端末ではこの時分割多重されたパイロット信号のＣ／Ｉより下り回線の送信データレートを逐次計算し、基地局に対してそのデータレート値を逐次要求する。基地局は、無線端末より要求されたデータレートに従ってデータを変調して送信するが、Ｒｅｖ．Ａの規格（例えば、非特許文献１：７２０ページ １０．７ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）から、送信データ長が短い場合には、送信データ量を減らしたショートパケットフォーマットに変換し、伝送速度を落として変調することにより、誤り率を低減したパケットで送信可能となっている。この規格は、ＶｏＩＰパケット等のデータ量の小さいパケットの送信を想定して規格化されている。なお、アンテナによる放射パターン形成、及びそれを用いたシステムでの下り回線データレート決定方法については非特許文献１、及び他の文献においても仕様化はなされていない。

ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいて、アレイアンテナを用いた基地局システムでの下り回線データレートを決定する方式の一例が、特許文献１に開示されている。開示された方式では、アレイアンテナを用いて狭ビームパターンでセクタを分割し、かつその複数のビームパターンによって送信されたパイロット信号から干渉電力を測定してＣ／Ｉを推定し、下りデータレートを求める。なお、特許文献２の出願は、特許文献１の分割出願であり、同様の技術が開示されている。

また、固定無線においてＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ：希望信号対干渉信号比）情報を基地局間で共有することで干渉を回避する方式の一例が特許文献３に開示されている。開示された方式では、通信開始時、もしくは周期的な動作によって、各通信機（基地局及び端末）の受信側で干渉を推定する。あるいは、信号対総干渉信号比を推定する。それら相互干渉を示すデータを有するデータベースを設置し、各通信機はそのデータベースに干渉情報を格納する。基地局からそのデータベースにアクセスすることによって該当時間スロットにおける干渉を判断し、干渉が充分に低いスロットを選択し通信を行う。もし全てのスロットにおいて強い干渉が推定される場合、スロットを割り当てない。

他の方法が特許文献４に開示されている。開示された方式では、複数の基地局が、アレイアンテナを用いて狭ビームパターン化したパイロット信号を送出する。無線端末は、複数の基地局それぞれから送出されたパイロット信号を受信し、それらの伝搬路を推定し、伝搬路情報として基地局に送信する。基地局は、無線端末より受信した伝搬路情報と、周辺基地局と共有するスケジューリング情報を用いて下り回線信号品質を推定し、無線端末への下り回線送信レートを決定する。そして、その下り回線送信レートを用いて、該無線端末の方向へ向けた狭ビームパターンでデータパケットを送出する。

Ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２ （３ＧＰＰ２） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｃ．Ｓ００２４−Ａｖ２．０ ｃｄｍａ２０００Ｈｉｇｈ ＲａｔｅＰａｃｋｅｔ ＤａｔａＡｉｒ ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、［平成１８年９月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ２．ｏｒｇ／Ｐｕｂｌｉｃ＿ｈｔｍｌ／ｓｐｅｃｓ／ｔｓｇｃ．ｃｆｍ＞、７２０ページ 特開２００３−３３８８０３号公報 特開２００５−１４３１４８号公報 特開平１０−１５５１８１号公報 特開２００３−３０４５７７号公報

ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯにおいては、パイロット信号及びユーザデータ信号が同じ固定のアンテナパターン（例えば、オムニパターンやセクタパターン）によって送信されていた。そのため、無線端末側において、そのパイロット信号からユーザデータ送信時の伝搬路を推定し、推定した伝搬路に適切な下りデータレートを１つ選択して、その値を基地局側に要求することで適切な下りデータレートでの通信をすることができた。しかし、アレイアンテナを有する基地局においては、ユーザデータ信号は、その無線端末の方向へ向けた個別のアンテナパターン（例えば、ビームパターン）によって送信される為、セル境界に位置する無線端末にとって見ると、スロット毎に隣接セルからのビームパターンの有無により干渉が発生したりしなかったりすることとなる。それゆえ、ユーザデータの信号品質は干渉有無によって大きく異なることとなるが、無線端末より要求する下りデータレートは共通のパイロット信号から推定した１つの値であり、干渉有無によらない値である。その為に、隣接セルからの干渉が発生した場合にはそのスロットの信号を受信できない可能性が出てくる。

例えば、基地局は、パイロット信号を無線端末にオムニパターンとして常時（例えば、周期的に）送信し伝搬路を推定する。一方、基地局は、ユーザデータ信号をアレイアンテナにより無線端末の方向に、例えば、セクタパターンやビームパターンなどの指向性でスロット毎に切り替えて送信する。この為、隣接セルからの干渉量が、パイロット信号を送信した場合とユーザデータ信号を送信した場合では違う場合がある。セクタパターンやビームパターンにより干渉が発生しているスロットの場合、オムニパターンで送信したパイロット信号の受信品質に基づいてデータ信号を受信する際の受信品質を正確に予測することは困難である。そのため、干渉が発生しているスロットにおいてパケットロスが発生することがあり、従ってスループットが低下する場合がある。

特許文献１で開示されている第１の実施の形態の方式においては、隣接基地局間が連携し、該無線端末において隣接セルの干渉が少なくなるように時空間パケットスケジューリングを行っている。無線端末はそれを前提として、接続する基地局の最も大きいパイロット信号レベルと、干渉する基地局の最も小さいパイロット信号レベルに基づいて、すなわち隣接セルからの干渉が最も少ない場合のＣ／Ｉを推定し、その値を基に下りデータレートを選択する方法を取っている。しかし、この方式では、無線端末の分布によっては例えば次の課題が発生する。

第一に、例えば、隣接セルの第２基地局配下の複数の第２無線端末全てが、所望の第１基地局に接続する第１無線端末方向に分布する場合においては、隣接セルの第２基地局が放射するユーザデータ信号は全スロットにおいて該第１無線端末方向にビームパターンが向くこととなる。それゆえ、所望の第１基地局は第１無線端末が常に干渉が大きいと判断するため、スロットを割り当てない。従って、第１無線端末が全く通信できなくなり、スループットが低下する場合がある。

第二に、所望の第１基地局配下の複数の第１無線端末全てが、隣接セルの第２基地局配下のある一台の第２無線端末の方向に分布する場合を考える。その隣接セルの第２基地局が該第２無線端末へ指向性を向けてユーザデータを送出するスロットにおいては、所望の第１基地局配下の複数の第１無線端末全てにとって干渉が大きいと判断するため、全ての第１無線端末に該スロットを割り当てず、無駄な空きスロットが発生する。従ってセルスループットが低下する場合がある。なお、例えば、以上の課題２点は、特許文献３で開示されている方式を移動通信に適用する場合においても全く同様の課題となる。

また、特許文献１で開示されている第２の実施の形態の方式は、第１の実施の形態の基地局間連携を行わない方式であり、無線端末側でのＣ／Ｉの推定方法を変えた方式である。隣接セルから受ける干渉が大きい場合と小さい場合の干渉電力を平均した値でＣ／Ｉを推定し、下り回線送信レートを選択している。そのため、該無線端末に割り当てられたスロットにおいて、干渉が小さい場合においては、受信品質が良好なのにもかかわらず低いレートを送信する可能性があり、一方、干渉が大きい場合においては、受信品質が劣化するためにパケットロスが発生する可能性がある。従って該無線端末のスループットが低下する場合がある。また、無線リソースが有効に使用されない場合がある。

特許文献４で開示されている方式においては、基地局間でどの方向にビームを向けるかのビームスケジューリング情報を共有する。無線端末側では、隣接セルが放射する各ビームパターンからの干渉量を推定し、その干渉量を基地局に全て報告する。基地局のスケジューラは、それらの情報を基に干渉の有無とその場合における下り回線受信品質を推定し、基地局側において、下り回線送信レートを決定することで、干渉有無に即したデータレートを選択することが可能となる。しかし、例えば次の課題がある。

第一に、無線端末側より報告する隣接セルの干渉量は、下りデータを送出するスロットにおいてどのビームが干渉となるか分からないために、全ての干渉情報を報告する。それゆえ上りフィードバック情報量が多く、上りデータ回線容量を低くしてしまう可能性がある。第二に、下りデータレートを基地局側において選択するために、無線端末側はあらゆる送信レートの復調が可能となるように、複数の復調回路を持つ必要があり、回路規模が大きくなる場合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、基地局間連携方式適用下において、干渉の回避の結果スループットが低下することを防ぎ、干渉発生スロットにおいても適切な下り送信レートでの通信が可能な無線通信方法を提供することを目的とする。また、本発明は、基地局間連携方式適用下において、干渉発生スロットで適切な下り送信レートで通信する場合においても、上りフィードバック情報量の増加を抑え、なおかつ無線端末の復調回路規模が小さく収まるような無線通信方法、及び無線通信システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、スロット毎の干渉状況変動が発生しても、干渉状況に応じたデータレートを用いて通信を行うことを目的のひとつとする。さらに、本発明は、これを原因としたスループットの低下を改善することを目的のひとつとする。

本発明が提供する無線通信方法・システムの一つの構成は、例えば、１つ以上の無線端末と基地局装置を備え、上記基地局装置は、
ビームエリア毎に指向性パターンを用いて個別パイロット信号を多重して送信するステップ１と、
無線端末において、所望する基地局の各々のビームエリア毎の個別パイロット信号を受信し、最も高い受信電力のビームエリアを希望波ビームエリアとし、所望ビームエリアとして基地局に要求するステップ２と、
同じく無線端末において、同一基地局の隣接セクタの各々のビームエリア毎の個別パイロット信号、及び隣接セルの基地局の各々のビームエリア毎の個別パイロット信号を受信し、最も低い受信電力のビームエリアを干渉成分とした場合における、前記希望波ビームエリアの個別パイロット信号をＳとおき、前記干渉成分をＩとおいたときのＳ／Ｉ（希望信号対干渉信号電力比）を基に下りデータレート要求値（ＤＲＣ）を選択するステップ３と、
基地局は、他セクタのスケジューラ及び隣接セルの基地局のスケジューラとで互いの送信をどのビームパターンで送信するかというビームスケジューリング情報を共有することで、前記複数の各無線端末における干渉が発生しないようにビームスケジュールを調整するステップ４と、
前記調整にもかかわらず、特異な無線端末の配置により干渉の発生しないビームスケジュールが無い場合において、該干渉の発生する可能性のある無線端末のスループット低減を回避するため、干渉の発生する無線端末へユーザデータをスケジューリングするステップ５と、
前記基地局において、干渉が発生しないようなスケジューリングをした場合においては、干渉が発生しないことを前提として無線端末より要求された下りデータレートを選択し、干渉が発生するようなスケジューリングをした場合においては、干渉が発生しないことを前提として無線端末より要求された下りデータレートを基に、送信データ量を減らしたショートパケットフォーマットに変換し、誤り率を低減したデータレートを選択するステップ６と、
前記選択したデータレートに従い基地局より下りデータを変調し送信するステップ７
を含むことを特徴の一つとする。

本発明の解決手段によると、
複数のビームエリアを有する第１及び第２の基地局を備え、該第１及び第２の基地局がビームエリア毎のビームパターンを用いて無線端末と通信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
第１の基地局は、無線端末により選択された希望波ビームエリアの識別子と、第１の干渉ビームエリアの識別子と、該無線端末が要求するデータレートとを無線端末から受信するステップと、
第１の基地局は、各スロットにビームパターンを割り当てて、該ビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第１のビームスケジューリング情報を作成するステップと、
第１の基地局は、第２の基地局が各スロットで用いるビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第２のビームスケジューリング情報を取得するステップと、
第１の基地局は、所望のスロットについて、前記第２のビームスケジューリング情報の該スロットに対応するビームパターンの第１識別子と、受信された第１の干渉ビームエリアの第２識別子とが一致しない無線端末を選択し、又は、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致する無線端末を選択するステップと、
第１の基地局は、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致しない無線端末を選択したスロットにおいては、受信されたデータレートに対応する第１のパケットフォーマットを選択し、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致する無線端末を選択した場合においては、受信された該データレートに対して該スロットで送信するデータ量を減らした第２のパケットフォーマットを選択するステップと、
第１の基地局は、選択された第１及び第２のパケットフォーマットに従いデータを変調し、選択された無線端末の希望波ビームエリアのビームパターンを用いて、変調されたデータを該無線端末に送信するステップと
を含む無線通信方法が提供される。

本発明によると、基地局間連携方式適用下において、干渉の回避の結果スループットが低下することを防ぎ、干渉発生スロットにおいても適切な下り送信レートでの通信が可能な無線通信方法を提供することができる。また、本発明によると、基地局間連携方式適用下において、干渉発生スロットで適切な下り送信レートで通信する場合においても、上りフィードバック情報量の増加を抑え、なおかつ無線端末の復調回路規模が小さく収まるような無線通信方法・システムを提供することができる。
本発明によると、スロット毎の干渉状況変動が発生しても、干渉状況に応じたデータレートを用いて通信を行うことができる。よってこれを原因としたスループットの低下を改善できる。

以下、本実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されない。
図２は、本実施の形態における無線通信システムの構成図である。
無線通信システムは、例えば、少なくとも２台の基地局（２０１−１、２０１−２）と、複数の無線端末（２１１−１、２１１−２、２１１−３）を備える。なお、図では基地局を２台、無線端末を３台としているが、それぞれそれ以上又は以下の複数備えても構わない。基地局が３台以上の場合は、各複数の基地局同士が２台ずつ対となって構成すると考えればよい。図２の例において、無線端末２１１−１、２１１−２は、第１の基地局２０１−１（以下、ＡＰ１と記す）に接続するものとし、無線端末２１１−３は第２の基地局２０１−２（以下、ＡＰ２と記す）に接続するものとする。それぞれの基地局２０１は複数のビームエリア２２１〜２２４、２３１〜２３４を形成し、無線端末２１１に対して時分割にユーザデータを送信するときは、それぞれ無線端末のいる方向に適したビームエリアの放射ビームパターンでユーザデータを送信する。なお、ビームエリアは図示以外にも、例えば基地局から全方位に向けてそれぞれ形成されることができる。また、例えば、それぞれが複数のビームパターンを有するセクタを備えてもよい。複数のビームパターンを含む放射パターンにより、同一スロットで基地局から複数のビームパターンを送信してもよい。

それぞれの基地局ＡＰ１（２０１−１）、ＡＰ２（２０１−２）は、該ユーザデータをスケジューリングするときのビームスケジュール情報、すなわち、どのスロットにおいてどの放射ビームパターンを使用するかを記した情報を、ネットワーク回線（２４１）を介して共有する。なお、ビームスケジュール情報を格納するデータベースは、それぞれの基地局内にあってもよいし、ネットワーク上に共有データベースを配置し、そのデータベースで管理してもよいし、他の適宜の手法でもよい。

ＡＰ１（２０１−１）は、例えば、ビームエリア１（２２１）、２（２２２）、３（２２３）、４（２２４）を形成する。また、ＡＰ２（２０１−２）は、例えば、ビームエリア１（２３１）、２（２３２）、３（２３３）、４（２３４）を形成する。また、無線端末２１１−１は、ＡＰ１（２０１−１）のビームエリア３（２２３）の範囲に位置し、ＡＰ２（２０１−２）のビーム３（２３３）の干渉を受ける。無線端末２１１−２は、ＡＰ１（２０１−１）のビームエリア２（２２２）の範囲に位置し、ＡＰ２（２０１−２）のビーム２（２３２）の干渉を受ける。無線端末２１１−３は、ＡＰ２（２０１−２）のビームエリア３（２３３）の範囲に位置し、ＡＰ１（２０１−１）のビーム３（２２３）の干渉を受ける。なお、各ビームエリアは上述のビーム以外からも少なからず干渉を受ける場合があるが、本実施の形態では説明の便宜上、干渉が発生しない、干渉なし等と記すことがある。

図１は、本実施の形態のシーケンス図である。
図は、上から下に向かって時間の経過を示す。図及び以下の説明においては、ＡＰ１（２０１−１）、ＡＰ２（２０１−２）、無線端末２１１−１（以下、ＡＴ１と記す）について注目して説明する。しかし、当然ながら本発明の効果は基地局の数には依存しない。また、無線端末２１１−２、２１１−３においても、接続する基地局あるいはビームエリアがＡＴ１と異なるだけであり、シーケンスは同様である。

各基地局（ＡＰ１、ＡＰ２）はそれぞれビームエリア毎にユニークな個別パイロット信号を送信している（１０１、１０２）。例えば、個別のパイロット信号は、基地局及びビームエリアを識別するための識別情報（例えば、Wａｌｓｈ直交符号）を含む。

ＡＴ１（２１１−１）は、エリアを選択し、通信レートを求める（１０３）。例えば、ＡＴ１（２１１−１）は、自己の接続するＡＰ１（２０１−１）より送出される各個別パイロット信号の受信レベルを測定し、その中から最も受信レベルの高い（大きい）ものを自己のビームエリア（希望波ビームエリア）と認識する。なお、受信レベルが予め定められた閾値以上のものを希望波ビームエリアとしてもよい。図１のＡＴ１（２１１−１）の場合においてはＡＰ１（２０１−１）のビームエリア３（２２３）が該当する。次に、ＡＰ１（２０１−１）と隣接するＡＰ２（２０１−２）より送出される各個別パイロット信号の受信レベルを測定する。ここで、隣接するＡＰ２からのビームの最も受信レベルの高いものを第１の干渉ビームエリアとする。図１のＡＴ１（２１１−１）の場合においては、隣接基地局ＡＰ２（２０１−２）のビームエリア３（２３３）が該当する。なお、予め定められた閾値以上の受信レベルのものをひとつ選び、第１の干渉ビームエリアとしてもよい。

なお、ＡＴ１（２１１−１）は、自己の接続する基地局（２０１−１）を意識せずに、受信された各パイロット信号の受信電力が最も大きいものを希望波ビームエリアとしてもよい。また、隣接する基地局を意識せずに、希望波ビームエリアの基地局（２０１−１）のビームエリア以外で、受信電力が最も大きい又は予め定められた閾値以上のものを第１の干渉ビームエリアとしてもよい。

ここで、ビーム形成を行わない従来の無線通信技術においては、干渉電力は隣接基地局が出力する単一の電力であったため、希望波電力をＣ、干渉波電力をＩとおいたときのＣ／ＩからＤＲＣを推定していた。

一方、本実施の形態では、隣接するＡＰ２（２０１−２）のビームエリアのうち、第１の干渉ビームエリア以外から第２の干渉ビームエリアを選択し、選択した第２の干渉ビームエリアの電力を干渉波電力Ｉとして、希望波電力をＣ、干渉波電力をＩとおいたときのＣ／ＩからＤＲＣを推定する。例えば、ＡＴ１（２１１−１）は、希望波ビームエリアの基地局（２０１−１）のビームエリア（２２１〜２２４）以外で、個別パイロット信号の受信電力が、第１の干渉ビームエリアの個別パイロット信号の受信電力の次に大きい（すなわち２番目に大きい）ビームエリアを第２の干渉ビームエリアとする。なお、ＡＴ１（２１１−１）は、希望波ビームエリアの基地局のビームエリア以外で、個別パイロット信号の受信電力が、予め定められた閾値以上の中で、最小の又は該当するうちのひとつのビームエリアを第２の干渉ビームエリアとしてもよい。また、ＡＴ１（２１１−１）は、第１の干渉ビームエリアの基地局（２０１−２）のビームエリア（２３１〜２３４）であって、かつ、ビームの指向方向が第１の干渉ビームエリア（例えば図１のビームエリア２３３）の指向方向から所定角度以内の複数のビームエリア（例えば図１のビームエリア２３２〜２３４）の中で、個別パイロット信号の受信電力が最小のビームエリアを第２の干渉ビームエリアとしてもよい。

そして、自己の接続する基地局ＡＰ１のビームエリア３（２２３）配下に位置するという情報（自局エリア番号、希望波ビームエリアの識別子）と、ＡＰ２のビームエリア３（２３３）が干渉電力であるという情報（干渉エリア番号、第１の干渉ビームエリアの識別子）を報告するとともに、そのＤＲＣ値を所望基地局ＡＰ１（２０１−１）に要求する（１０４）。

一方、ＡＰ１はネットワークから該ＡＴ向け下りパケットデータを受信する（１０５）と、一旦データをバッファリングする（１０６）。次に、どのビームエリアに対してビームを送信するかのビームスケジューリングを行い、隣接基地局とビームスケジューリング情報を共有する（１０８）。例えば、ＡＰ１は、各スロットにビームパターンを割り当てて、該ビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第１のビームスケジューリング情報を作成する。また、ＡＰ１は、ＡＰ２とビームスケジューリング情報を共有することで、ＡＰ２が各スロットで用いるビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第２のビームスケジューリング情報を取得する。

隣接基地局のビームスケジューリング情報から、スケジューリングした無線端末が隣接基地局から干渉を受けるか判定し、干渉を受ける場合には、ショートパケットフォーマットへ変換を行う（１０９）。具体的には、図２のような配置の場合、ＡＰ１（２０１−１）は、ＡＴ１（２１１−１）がビームエリア３（２２３）配下に位置し、隣接ＡＰ２（２０１−２）のビームエリア３（２３３）が干渉となっていることを、処理１０４におけるＡＴ１（２１１−１）からの報告により知っている。従って、ＡＴ１（２１１−１）を、ＡＰ２（２０１−２）が、ビームエリア３（２３３）をスケジューリングしないスロットでスケジューリングしようとする。ここで、基地局間でビームスケジュール情報を共有する従来の無線通信技術においては、全スロットが干渉となるような条件下においては、干渉が発生しないスロットが存在しないため、該ＡＴへの割当を行うことが出来なかった。全スロットが干渉となるような条件下においても該ＡＴへスケジューリングを割り当てることにすると、干渉によりパケットロスが発生してしまうが、本実施の形態では干渉ありの場合には、送信データ量を減らしたショートパケットフォーマットに変換して送信することにより、パケットロス率を改善させることが可能である。

すなわち、所望基地局ＡＰ１（２０１−１）は、隣接基地局ＡＰ２（２０１−２）とスケジューリング情報を共有し（１０８）、該ＡＴ１（２１１−１）が干渉を受けるビーム３（２３３）がＡＰ２（２０１−２）から送出されるスロットにおいてはショートパケットフォーマットに変換して送信を行い、ビーム３（２３３）が送出されない場合にはデータレート要求値（ＤＲＣ）のままの通常のフォーマットで送信を行う。そして、選択した送信フォーマットに従ってパケットデータを変調し、下りパケットを送信する（１１０）。ＡＴ１（２１１−１）は、復調が成功したデータパケットを利用する（１１１）。これにより、干渉が発生する場合においてスケジューリング率が著しく低下することを回避し、なおかつ妥当なレートを選択することでパケットロス率を改善し、適切なスループットを得ることが可能となる。

図３は、本実施の形態において、隣接する基地局が共有するビームスケジュール情報のイメージを示した図である。
すなわち、図１のシーケンス図におけるステップ１０８において、隣接する基地局同士が共有しあう情報のイメージを示した図である。図は左から右に向かって時間の経過を示す。スロット時間（３２１）は左から右に向かって１スロット毎に＋１されるスロット番号（３２２）である。例えばＣＤＭＡ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯにおいては、非特許文献１の規格において、１９８０年１月６日０時０分０秒をスロット０とおいた時の累計スロット時間をＣＤＭＡシステム時間としている。あるいは、これをあらかじめ規定したスロット数、例えば６００スロットで巡回する相対スロット番号とおいてもよい。いずれにしても隣接する基地局同士で同期可能な時間単位とする。１スロットは例えば、約１．６６６ｍｓに相当する。

共有するビームスケジュール情報は、各基地局が割当を行うビームエリアの識別情報をスロット時間に対応して格納する。図３の例では、ＡＰ１（２０１−１）が割り当てるスロット毎の第１のビームスケジューリング情報（３１１−１）は、時間（Ｎ−２）から（Ｎ＋２）に渡って１スロットおきにビームエリア２（２２２）をスケジューリングし、時間（Ｎ−１）から（Ｎ＋３）に渡って１スロットおきにビームエリア３（２２３）をスケジューリングしている例を示す。また、ＡＰ２（２０１−２）が割り当てるスロット毎の第２のビームスケジューリング情報（３１１−２）は、時間（Ｎ−２）から（Ｎ＋３）に渡ってビームエリア３（２３３）をスケジューリングしている例を示す。

ここで、（Ｎ＋１）のスロットについて考える。（Ｎ＋１）のスロットはＡＰ２（２０１−２）においてはビームエリア３（２３３）をスケジュールする。なぜなら、図２の例においてＡＰ２（２０１−２）に接続する無線端末はビームエリア３（２３３）配下のＡＴ３（２１１−３）のみしかいないためである。ＡＰ１（２０１−１）においては、ＡＴ１（２１１−１）が位置するビームエリア３（２２３）、もしくはＡＴ２（２１１−２）が位置するビームエリア２（２２２）のいずれかを選択可能である。この条件下において、スケジュール情報を共有して無線端末のスケジューリングを行う従来の無線通信技術では、ＡＴ２（２１１−２）、すなわちビームエリア２（２２２）を選択した。なぜなら、ＡＴ１（２１１−１）を選択するとＡＰ１（２０１−１）のビーム３（２２３）と、ＡＰ２（２０１−２）のビーム３（２３３）が干渉しあうので、ＡＴ１（２１１−１）を選択しないようにしているためである。そうすると、例えばこのような状況の例ではいつまでもＡＴ１（２１１−１）の割当が発生せず、スループットが著しく低下するという課題があった。

しかし、本実施の形態においては異なる。本実施の形態では、干渉が発生する（Ｎ＋１）のスロットにおいてもＡＴ１（２１１−１）を割り当てることができる。なぜなら、干渉が発生する（Ｎ＋１）のスロットにおいてはショートパケットに変換して送信することによりパケットロス率を改善し、干渉下においても著しいスループット低下を回避し、適切な下り送信レートでの通信が可能となるためである。なお、干渉する他基地局のビームエリアは、共有されるビームスケジュール情報と、端末から送信される干渉エリア番号とを比較することにより判別できる。

図４は、本実施の形態において、無線端末が基地局に報告・要求するフィードバック情報の要素を示した図である。
すなわち、図１のシーケンス図におけるステップ１０４において無線端末が基地局に送信する情報である。情報は、例えば３つの要素を含む。すなわち、自己の接続する基地局のエリア番号（希望波ビームエリアの識別子）（４０１−１）と、隣接する基地局の干渉エリア番号（第１の干渉ビームエリアの識別子）（４０１−２）と、干渉無しを前提とした下り送信レート要求値（４０１−３）を含む。図２に示すＡＴ１（２１１−１）がＡＰ１（２０１−１）に報告する例においては、自己の接続する基地局のエリア番号（４０１−１）は、ＡＰ１（２０１−１）のビームエリア３（２２３）、隣接する基地局の干渉エリア番号（４０１−２）はビームエリア３（２３３）を示す。なお、番号以外にも適宜の識別子を用いてもよい。

図５は、本実施の形態の基地局（２０１−１）の構成図である。
基地局（２０１−１）は、例えば、アレーアンテナ（５２０）と、高周波部（５２１）と、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（５０４）と、復調器（ＤＥＭ）（５０５）と、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）と、変調器（ＭＯＤ）（５０９）と、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）と、ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（５１１）とを備える。また、アレーアンテナ（５２０）は、複数のアンテナ素子（５０１）を有する。高周波部（５２１）は、デュプレクサ（ＤＵＰ）（５０２）と、受信側高周波回路（ＲＸ）（５０３）と、送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）を有する。

まず、基地局（２０１−１）における上り回線について説明する。無線端末（２１１）からの上り信号は、アレーアンテナ（５２０）のアンテナ素子（５０１）によって受信され、高周波部（５２１）のデュプレクサ（ＤＵＰ）（５０２）を通り、受信側高周波回路（ＲＸ）（５０３）に入力される。デュプレクサ（ＤＵＰ）（５０２）は、上り受信信号と下り送信信号の分離を行うもので、例えば、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）（５０３）は、アンテナ素子（５０１）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。

アレーアンテナ（５２０）は複数のアンテナ素子（５０１）を備える。例えば、１２素子アレーアンテナを用いる場合、アレーアンテナ（５２０）は１２個のアンテナ素子（５０１）を備える。また、１２素子アレーアンテナを用いる場合は、高周波部（５２１）のデュプレクサ（ＤＵＰ）（５０２）、受信側高周波回路（ＲＸ）（５０３）及び送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）も各アレーアンテナに対応してそれぞれ１２個備える。従って、この場合、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（５０４）は、１２個の受信側高周波回路（ＲＸ）（５０３）より各アンテナ素子（５０１）からの上り信号を入力する。また、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）は、１２個の送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）に対して下り信号を出力する。

上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（５０４）は、１２個の受信側高周波回路（ＲＸ）（５０３）より上り信号を入力し、複数の無線端末（２１１）に対して個別に上りビーム係数を生成し、ベクトル的に１２個の上り信号を合成することで、それぞれの無線端末（２１１）に適した方向で受信を行う。あるいは、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（５０４）は、複数の無線端末（２１１）に対して全て同じビーム係数によって、１２個の上り信号をオムニパターンとして合成し受信を行う。上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（５０４）は、上記いずれかの方法により合成された上り信号を、復調器（ＤＥＭ）（５０５）に出力する。

復調器（ＤＥＭ）（５０５）は、内蔵される逆拡散器、ＲＡＫＥ合成器、復号器などによって無線端末（２１１）毎に上り信号を復調する。さらに、この上りデータ信号は、ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（５１１）に入力され、ネットワーク網に送出される。また、復調器（ＤＥＭ）（５０５）は、復調された上り信号の中に含まれる自局エリア選択番号（４０１−１）、干渉エリア番号（４０１−２）、データレート要求値ＤＲＣ（４０１−３）、すなわち無線端末フィードバック情報（４０１）の一式を、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）に出力する。スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）に入力されたこれらの無線端末フィードバック情報（４０１）は、後述する下りスケジューリング動作に使用される。以上が上り回線についての説明である。

次に、基地局（２０１−１）における下り回線について説明する。
図７に、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）の詳細ブロック図を示す。また、図９にスケジューラのフローチャートを示す。なお、図９のフローは、図１のシーケンスの処理１０７〜１０９に相当する。

スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）は、例えば、ビームスケジューラ部（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ）７０１と、端末スケジューラ部（ＡＴ＿ＳＣＨＥＤ）７０２と、端末管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）７０３と、干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）７０４と、データバッファ（ＤＡＴＡ＿ＢＵＦ）７０５と、ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）７０６と、データセレクタ７０７と、隣接局ビームスケジューリング情報テーブル（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ＿ＴＢＬ）７０８とを有する。

ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（５１１）がネットワーク網より入力した下りデータ信号は、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）に入力され、データバッファ（ＤＡＴＡ＿ＢＵＦ）（７０５）に保持される。復調器（ＤＥＭ）（５０５）より入力されたフィードバック情報（４０１）のうち、自局エリア選択番号（４０１−１）は、端末管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）（７０３）に登録し、干渉エリア番号（４０１−２）は、干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）（７０４）に登録し、データレート要求値ＤＲＣ（４０１−３）は、ビームスケジューラ部（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ）（７０１）と、端末スケジューラ部（ＡＴ＿ＳＣＨＥＤ）（７０２）に入力される。

ビームスケジューラ部（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ）（７０１）では、今後割当てる予定の端末を数スロットに渡って推定し、端末が物理的に存在するビーム方向（ビームパターン）をスロット毎にあらかじめ予約する（Ｓ１０１）。例えば、ビームスケジューラ部（７０１）では、まず、復調器（ＤＥＭ）（５０５）より入力されたＤＲＣの値を基に、各無線端末（２１１）のスケジューリング評価値を算出する。例えば、各無線端末（２１１）毎の下り平均レートＲを求め、ＤＲＣとＲに基づき、ＤＲＣ／Ｒを評価値として求める。なお、下り平均レートＲは、例えば過去の一定時間内に送信したデータ量に基づき求めることができる。この評価値が、各無線端末（２１１）において均等となるようにスケジューリングを行う。例えば、現時点で評価値が最大となる無線端末（２１１）を優先してスロットに割り当てるなどによりスケジューリングする。また、ビームスケジューラ部（７０１）は、端末管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）（７０３）を参照し、選択した無線端末（２１１）が存在するビームエリア（自局エリア）を求め、下りデータ信号を送信する際の放射ビームパターンとする。なお、放射ビームパターンは、例えば、図２のようにあらかじめ定められた複数のビームパターンの中から選択することが出来る。この放射ビームパターン番号を各スロット毎に対応付けて管理する情報を、ビームスケジューリング情報（３１１−１）として記憶する。

次に、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）は、ネットワーク回線（２４１）を介して隣接の基地局（２０１−２）とビームスケジュール情報（３１１−１、３１１−２）を共有する（Ｓ１０２）。なお、このネットワーク回線（２４１）は、ビームスケジュール情報（３１１−１、３１１−２）を共有することを目的とした専用回線でもよいし、あるいは上り・下りデータ信号を通信するためのネットワーク網と共用してもよい。隣接基地局（２０１−２）から受け取ったビームスケジュール情報（３１１−２）は、隣接局ビームスケジューリング情報テーブル（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ＿ＴＢＬ）（７０８）に格納する。また、自基地局のビームスケジュール情報は、ビームスケジューラ部（７０１）から他の基地局又は適宜のサーバ、データベース等に出力される。

端末スケジューラ部（ＡＴ＿ＳＣＨＥＤ）（７０２）では、再度、復調器（ＤＥＭ）（５０５）より入力されたＤＲＣの値を基に、各無線端末（２１１）のスケジューリング評価値を算出し（Ｓ１０３）、現時点で評価値が最大となる無線端末（２１１）を選択する（Ｓ１０５）。次に、選択した無線端末（２１１）の干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）（７０４）を参照し、干渉エリア番号を取得する。次に、隣接局ビームスケジューリング情報テーブル（７０８）から、隣接基地局のビームスケジュール情報（３１１−２）を参照し、ビームスケジュール情報内の所望スロットでのスケジュールエリア番号と干渉エリア番号が一致するか判定する（Ｓ１０６）。エリア番号が一致する場合には、隣接基地局と干渉するため、選択した無線端末を割当対象から外し（候補から削除し）（Ｓ１０７）、次にスケジューリング評価値の大きい無線端末を選択し、同様に隣接基地局と干渉するかを判定していく（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）。干渉しない場合には無線端末の選択を終了して、ステップＳ１１１に移る。すなわち、干渉しない無線端末が最終的に選択される。一方、全ての無線端末が隣接基地局のビームエリアと干渉する場合には、再び評価値が一番大きい無線端末を最終的に選択する（Ｓ１０９）。

なお、上述の例は、干渉しない無線端末を優先的に選択しているが、干渉しない無線端末があっても、干渉する端末を選択してもよい。例えば、干渉しない無線端末を優先的に選択することにより、特定の無線端末に所定時間以上スロットが割当てられなくなる場合には、干渉があってもその無線端末を選択するようにしてもよい。例えば、無線端末に割り当てられるスロット間隔を監視してもよい。また、スロットが割り当てられないとその無線端末の平均レートＲが低下するため、求められたスケジューリング評価値（ＤＲＣ／Ｒ）が予め定められた閾値以上の無線端末を選択するようにしてもよい

ここで、最終的に選択した無線端末が、隣接基地局からの干渉を受けない場合には、復調部（ＤＥＭ）（５０５）より入力したデータレート要求値（ＤＲＣ）（４０１−３）をそのまま使用して下り送信レートを決定する（Ｓ１１１）。一方、隣接基地局からの干渉を受ける場合には、ショートパケットフォーマットに変換して下り送信レートを落として送信する（Ｓ１１０）。ショートパケットフォーマットへの変換には、ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）（７０６）を参照する。

図８に、ショートパケット変換テーブルの例を示す。
ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）（７０６）は、例えば、ＤＲＣの値又は識別子に対応して、該データレートでデータを送信するための通常のフォーマット情報（第１のフォーマット情報）と、該データレートより低いデータレートでデータを送信するためのショートパケットフォーマット情報（第２のフォーマット情報）とが記憶される。第１及び第２のフォーマット情報はそれぞれ、パケットサイズ及びスパンを含む。

各データレート要求値（ＤＲＣ）に対応して送信可能なショートパケットフォーマットは、ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ．Ａの規格の中で仕様化されており、ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）（７０６）には、この送信可能なフォーマットの中から選択して、干渉が発生した場合にも受信可能なレートを選択して予め登録しておく。送信フォーマットは（パケットサイズ、スパン）で表される。パケットサイズは物理パケットのビット数、スパンは送信スロット数を表す。１スロットは約１．６６６ｍｓである。ここで、データレート要求値ＤＲＣが３８．４ｋｂｐｓの場合には、（１０２４、１６）が標準フォーマットとなるが、ショートパケットに変換して、（１２８、１６）、（２５６、１６）、（５１２、１０２４）で送信可能となっている。このフォーマットの中から隣接基地局からの干渉を受けた場合にも、誤り率を低減出来るようなフォーマット、例えば（２５６、１６）を予め選択し、ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）（７０６）に登録しておく。または、パケットエラー率から干渉の強さを判定し、選択するショートパケットフォーマットを動的に変更しても良い。また、ビームエリア毎にテーブルを用意して、エリア毎に干渉の強さに応じたテーブルを設定しても良い。図８に示すショートパケット変換テーブルの例では、無線端末（２１１）からのデータレート要求値ＤＲＣが３８．４ｋｂｐｓの場合、干渉なしと判定した場合には、通常の送信フォーマット（１０２４、１６）の３８．４ｋｂｐｓの送信レートで送信し、干渉ありと判定した場合には、送信フォーマット（２５６、１６）の９．６ｋｂｐｓの送信レートで送信するように登録している。

次に、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）は、上記決定した放射ビームパターンに対応するビームパターン番号を下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）に出力する。なお、ビームパターン番号は、番号に限らず文字、角度などのビーム又はビームの方向を識別するための適宜の情報を用いることができる。また、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）は、スケジューリングした無線端末（２１１）の識別情報と、上記決定した下り送信データレートに応じた送信フォーマット情報と、データセレクタ（７０７）により選択された該無線端末（２１１）向け下りデータ信号を、変調器（ＭＯＤ）（５０９）に出力する。なお、データセレクタ（７０７）では、データ信号を送信フォーマットに応じたデータサイズにして、変調器（ＭＯＤ）に出力する。

なお、変調器（ＭＯＤ）（５０９）及び下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）は、下りデータパケット送信とは独立に、個別パイロット信号を各ビームパターンに向けて送信する。また、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）は、個別パイロット信号をビーム形成する際、放射ビームパターン番号に従い、Ｗａｌｓｈ直交符号を個別パイロット信号系列に対して掛ける。これは、無線端末（２１１）がどのビームパターン配下にいるかを識別するためである。なお、個別パイロット信号の送出について、本実施の形態においてはその送出方法は問わない。例えば、各ビームパターンを定期的に巡回して送出する方法でもよいし、同時に送出する方法でもよい。

変調器（ＭＯＤ）（５０９）は、入力した下り送信データレートを用いて、内蔵する符号器、拡散器などによって、下りデータ信号を変調し、個別パイロット信号、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号などを時分割多重して、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）に出力する。

下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）は、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（５１０）より入力された放射ビームパターン番号を用いて、変調器（ＭＯＤ）（５０９）により時分割多重された下りデータ信号をビーム形成する。下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）にてビーム形成したそれらの信号は、１２個の下り信号となり、それぞれ１２個の送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）に対して出力される。それぞれの送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）は、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（５０８）より入力した下り信号をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換後、増幅、周波数変換等を行う。また、送信側高周波回路（ＴＸ）（５０７）は、変換された下り信号を、デュプレクサ（ＤＵＰ）（５０２）を介して、アレーアンテナ（５２０）を構成するアンテナ素子（５０１）に出力し、下り信号がアンテナ素子（５０１）より放射される。以上が下り回線についての説明である。

図６に、無線端末（２１１）の構成図を示す。
無線端末（２１１）は、例えば、アンテナ部（６０１）と、デュプレクサ（ＤＵＰ）（６０２）と、受信側高周波回路（ＲＸ）（６０３）と、復調器（ＤＥＭ）（６０４）と、受信品質測定部（６０７）と、ＤＲＣ推定部（６０８）と、エリア測定部（６０９）と、送信側高周波回路（ＴＸ）（６１０）と、変調器（ＭＯＤ）（６１１）と、ＰＣインタフェース部（６２０）とを備える。

まず、無線端末（２１１）における下り回線について説明する。基地局（２０１−１）からの下り信号は、アンテナ部（６０１）によって受信され、デュプレクサ（ＤＵＰ）（６０２）を通り、受信側高周波回路（ＲＸ）（６０３）に入力される。受信側高周波回路（ＲＸ）（６０３）は、入力した下り信号を増幅、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し、復調器（ＤＥＭ）（６０４）に出力する。復調器（ＤＥＭ）（６０４）は、内蔵される逆拡散器、ＲＡＫＥ合成器などによって下り信号を復調し、時分割多重化された復号前の下りデータ信号、個別パイロット信号、ＭＡＣ信号などに分離する。下りデータ信号は、要求データレートフォーマット（ＤＲＣ）と、ショートパケットフォーマットの両方で復号し、正常に復号できた下りデータ信号を、ＰＣインタフェース部（ＰＣ）（６０２）に出力し、上位レイヤへと送信する。なお、正常に復号できたかどうかは、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）、すなわち巡回冗長検査の方法にて判別することができる。この判別方法については一般的な方法であるためにここでは説明を省略する。なお、他の方法によって正常に復号できたかを判別してもよい。また、復調器（ＤＥＭ）（６０４）は、分離された個別パイロット信号を、エリア測定部（６０９）と、受信品質測定部（６０７）とにそれぞれ出力する。

エリア測定部（６０９）は、入力された各個別パイロット信号、具体的には自己の接続する基地局ＡＰ１（２０１−１）が送出する各個別パイロット信号のＷａｌｓｈ直交符号及び受信電力レベルに基づき、自己が接続する基地局ＡＰ１（２０１−１）のどのビームエリアに存在するかを判定し、自局エリア選択番号（４０１−１）として変調器（ＭＯＤ）（６１１）に出力する。また、エリア測定部（６０９）は、入力された各個別パイロット信号、具体的には隣接する基地局ＡＰ２（２０１−２）が送出する各個別パイロット信号のＷａｌｓｈ直交符号及び受信電力レベルに基づき、隣接する基地局ＡＰ２（２０１−２）のどのビームエリアから干渉を受けているかを判定し、干渉エリア番号（４０１−２）として変調器（ＭＯＤ）（６１１）に出力する。例えば、どの基地局のどのビームエリアで送出された個別パイロット信号であるかは、Ｗａｌｓｈ直交符号により判別できる。

また、受信品質測定部（６０７）は、入力された各個別パイロット信号、具体的には自己の接続する基地局ＡＰ１（２０１−１）と、隣接する基地局ＡＰ２（２０１−２）のそれぞれが送出する各個別パイロットの各受信品質（例えば、Ｃ／Ｉ）を測定する。隣接する基地局ＡＰ２（２０１−２）より受ける干渉のうち、最も影響の大きな干渉を示すビームエリアの個別パイロット信号電力をＩ成分（干渉成分）に含めず、他の個別パイロット信号電力をＩ成分としてＣ／Ｉを測定し、ＤＲＣ推定部（６０８）に出力する。ＤＲＣ推定部（６０８）は、入力した受信品質（Ｃ／Ｉ）を基に、Ｃ／Ｉを想定した時の下り回線に最も適したデータレート要求値（ＤＲＣ）を推定し、変調器（ＭＯＤ）（６１１）に出力する。

次に、無線端末（２１１）における上り回線について説明する。上位レイヤからの上りデータ信号は、ＰＣインタフェース部（６２０）を通して変調器（ＭＯＤ）（６１１）に入力される。変調器（ＭＯＤ）（６１１）は、その上りデータ信号と、ＤＲＣ推定部（６０８）より出力される下りデータレート要求値ＤＲＣ（４０１−３）と、エリア測定部（６０９）より出力される自局エリア選択番号（４０１−１）と、干渉エリア番号（４０１−２）とを符号多重し、さらに、符号化・拡散し、変調して上り信号を生成する。送信側高周波回路（ＴＸ）（６１０）は、変調器（ＭＯＤ）（６１１）により生成された上り信号を入力し、内蔵するＤ／Ａ変換機によりアナログ信号に変換後、増幅、周波数変換等を行う。変換された信号は、デュプレクサ（ＤＵＰ）（６０２）を通り、アンテナ部（６０１）より放射される。

本実施の形態によると、例えば、隣接セルの第２基地局配下の複数の第２無線端末全てが、所望の第１基地局に接続する第１無線端末方向に分布する場合においても、第１基地局は第１無線端末にスロットを割り当てることができる。従って、第１無線端末が全く通信できない状態を防ぐことができ、スループットの極端な低下を防ぐことができる。

また、所望の第１基地局配下の複数の第１無線端末全てが、隣接セルの第２基地局配下のある一台の第２無線端末の方向に分布する場合を考える。その隣接セルの第２基地局が該第２無線端末へ指向性を向けてユーザデータを送出するスロットにおいても、第１無線端末にスロットを割り当てることができ、無駄な空きスロットを少なくすることができる。従ってセルスループットの極端な低下を防ぐことができる。

さらに、無線端末側より報告する隣接セルの干渉量は、全ての干渉情報を報告しないで済み、それゆえ上りフィードバック情報量の増加を抑えることができる。また、無線端末側はあらゆる送信レートの復調が可能とするために複数の復調回路を持つ必要はなく、回路規模が大きくなるのを防ぐことができる。

本発明は、例えば、セルラ通信を行う基地局、複数のアンテナを具備するアレイアンテナ型の無線装置、時分割にビームを形成しパケット送信する基地局及び、無線通信システムに関する産業に利用可能である。

実施の形態の流れ図。 実施の形態のシステム構成図。 実施の形態のスケジューリング情報共有イメージ図。 実施の形態の無線端末フィードバック情報要素図。 実施の形態の基地局装置の構成図。 実施の形態の無線端末の構成図。 実施の形態のスケジューラ部の構成図。 実施の形態のショートパケット変換テーブル例。 実施の形態のスケジューリングフローチャート。

符号の説明

１０１ ＡＰ２が送出する複数ビームエリアの個別パイロット信号
１０２ ＡＰ１が送出する複数ビームエリアの個別パイロット信号
１０３ ＡＴにて行うエリア選択及び通信レート選択
１０４ ＡＴからの自エリア選択・干渉エリア報告及び通信レート要求
１０５ ＮＷからの下りパケットデータ転送
１０６ ＡＰでのデータキューイング
１０８ ビームスケジューリング情報共有動作
１０９ 干渉判定及び、ショートパケット変換
１１０ 下りパケット送信
１１１ データ復調
２０１−１ 所望基地局ＡＰ１
２０１−２ 干渉基地局ＡＰ２
２１１−１、２ ＡＰ１配下の無線端末ＡＴ１、２
２１１−３ ＡＰ２配下の無線端末ＡＴ３
２２１〜２２４ ＡＰ１のビームエリア１〜４
２３１〜２３４ ＡＰ２のビームエリア１〜４
２４１ スケジュール情報共有用ネットワーク回線
３１１−１ ＡＰ１のスロット毎ビームスケジューリング情報
３１１−２ ＡＰ２のスロット毎ビームスケジューリング情報
３２１ スロット時間
３２２ スロット毎に付与されたユニークなスロット時間
４０１ 無線端末フィードバック情報
４０１−１ 自局エリア番号
４０１−２ 他局干渉エリア番号
４０１−３ 干渉無しと仮定したときの下りデータレート値（ＤＲＣ）
５０１ アンテナ素子
５０２ デュプレクサ（ＤＵＰ）
５０３ 受信側高周波回路（ＲＸ）
５０４ 上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）
５０５ 復調器（ＤＥＭ）
５０７ 送信側高周波回路（ＴＸ）
５０８ 下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）
５０９ 変調器（ＭＯＤ）
５１０ スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）
５１１ ネットワークインタフェース部（ＮＷ）
５２０ アレーアンテナ
５２１ 高周波部
６０１ アンテナ部
６０２ デュプレクサ（ＤＵＰ）
６０３ 受信側高周波回路（ＲＸ）
６０４ 復調器（ＤＥＭ）
６０７ 受信品質測定部
６０８ ＤＲＣ推定部
６０９ エリア測定部
６１０ 送信側高周波回路（ＴＸ）
６１１ 変調器（ＭＯＤ）
６２０ ＰＣインタフェース部（ＰＣ）
７０１ ビームスケジューラ部（ＢＭ＿ＳＣＨＥＤ）
７０２ 端末スケジューラ部（ＡＴ＿ＳＣＨＥＤ）
７０３ 端末管理テーブル（ＡＴ＿ＴＢＬ）
７０４ 干渉判定テーブル（Ｉ＿ＴＢＬ）
７０５ データバッファ（ＤＡＴＡ＿ＢＵＦ）
７０６ ショートパケット変換テーブル（ＳＨ＿ＴＢＬ）
７０７ データセレクタ
７０８ 隣接局ビームスケジューリング情報テーブル

Claims (9)

1. 複数のビームエリアを有する第１及び第２の基地局を備え、該第１及び第２の基地局がビームエリア毎のビームパターンを用いて無線端末と通信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   第１の基地局は、無線端末により選択された希望波ビームエリアの識別子と、第１の干渉ビームエリアの識別子と、該無線端末が要求するデータレートとを無線端末から受信するステップと、
   第１の基地局は、各スロットにビームパターンを割り当てて、該ビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第１のビームスケジューリング情報を作成するステップと、
   第１の基地局は、第２の基地局が各スロットで用いるビームパターンの識別子をスロット毎に対応づけた第２のビームスケジューリング情報を取得するステップと、
   第１の基地局は、所望のスロットについて、前記第２のビームスケジューリング情報の該スロットに対応するビームパターンの第１識別子と、受信された第１の干渉ビームエリアの第２識別子とが一致しない無線端末を選択し、又は、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致する無線端末を選択するステップと、
   第１の基地局は、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致しない無線端末を選択したスロットにおいては、受信されたデータレートに対応する第１のパケットフォーマットを選択し、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致する無線端末を選択した場合においては、受信された該データレートに対して該スロットで送信するデータ量を減らした第２のパケットフォーマットを選択するステップと、
   第１の基地局は、選択された第１及び第２のパケットフォーマットに従いデータを変調し、選択された無線端末の希望波ビームエリアのビームパターンを用いて、変調されたデータを該無線端末に送信するステップと
   を含む無線通信方法。
2. 第１及び第２の基地局はそれぞれ、ビームエリア毎に、ビームパターンを用いてパイロット信号を送信するステップと、
   無線端末は、第１の基地局からのビームエリア毎のパイロット信号をそれぞれ受信し、該パイロット信号の受信電力が最も大きいビームエリア、又は、該受信電力が予め定められた閾値以上のビームエリアのひとつを希望波ビームエリアとするステップと、
   無線端末は、第２の基地局からのビームエリア毎のパイロット信号をそれぞれ受信し、該パイロット信号の受信電力が最も大きいビームエリア又は該受信電力が予め定められた閾値以上のビームエリアのひとつを第１の干渉ビームエリアとし、及び、第１の干渉ビームエリア以外のビームエリアのひとつを第２の干渉ビームエリアとするステップと、
   無線端末は、前記希望波ビームエリアのパイロット信号の受信電力と、前記第２の干渉ビームエリアのパイロット信号の受信電力との比に基づき、基地局に要求するデータレートを求めるステップと、
   無線端末は、希望波ビームエリアの識別子と、第１の干渉ビームエリアの識別子と、求められたデータレートとを第１の基地局に送信するステップと
   をさらに含む請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記無線端末を選択するステップは、
   第１の基地局が、所望のスロットについて、前記第２のビームスケジューリング情報の該スロットに対応するビームパターンの第１識別子と、受信された第１の干渉ビームエリアの第２識別子とが一致しない無線端末がある場合、該無線端末を選択し、及び、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致するものしかない場合、若しくは、前記第１識別子と前記第２識別子とが一致しない無線端末を選択することにより特定の無線端末が所定スロットの間選択されない場合、該識別子が一致する該無線端末を選択する請求項１に記載の無線通信方法。
4. 前記第２のパケットフォーマットは、該データレートに対応して予め定められたショートパケットフォーマットである請求項１に記載の無線通信方法。
5. 前記パケットフォーマットを選択するステップは、
   第１の基地局が、データレートの値又は識別子に対応して、該データレートでデータを送信するための第１のパケットサイズ及び第１のスパンを含む第１のパケットフォーマット情報と、該データレートより低いデータレートでデータを送信するための第２のパケットサイズ及び第２のスパンを含むショートパケット情報とが記憶された変換テーブルを参照して、前記第２のビームパターンの識別子と前記第１の干渉ビームエリアの識別子の一致及び不一致に応じて、受信されたデータレートに対応する第１のパケットフォーマット情報又はショートパケットフォーマット情報を取得することを含み、
   前記無線端末に送信するステップは、
   取得された第１のパケットフォーマット情報又はショートパケットフォーマット情報に従い、データを変調することを含む請求項１に記載の無線通信方法。
6. 前記無線端末を選択するステップは、
   第１の基地局が、
   各無線端末について、該無線端末へ既に送信したデータ量に基づき、該無線端末のデータレートを求めることと、
   各無線端末について、該無線端末が要求するデータレートを、求められたデータレートで割ることにより、スケジューリングのための評価値を求めることと、
   評価値が大きい無線端末順に前記第１及び第２識別子の一致及び不一致を判断し、不一致の無線端末があれば該無線端末を選択し、不一致の端末がなければ、評価値が最も大きい又は予め定められた閾値より大きい無線端末のひとつを選択すること
   を含む請求項１に記載の無線通信方法。
7. 前記無線端末を選択するステップは、
   第１の基地局が、
   各無線端末について、該無線端末へ既に送信したデータ量に基づき、該無線端末のデータレートを求めることと、
   各無線端末について、該無線端末が要求するデータレートを、求められたデータレートで割ることにより、スケジューリングのための評価値を求めることと、
   評価値が予め定められた閾値以上の前記特定の無線端末を選択し、かつ、ショートパケットフォーマットでデータを送信すること
   を含む請求項１に記載の無線通信方法。
8. 第１及び第２の基地局は、それぞれが複数のビームエリアを有するセクタを備え、
   無線端末は、第１及び第２の基地局の各セクタのうち、希望波ビームエリアのセクタ以外のセクタから、第１の干渉ビームエリア及び第２の干渉ビームエリアを求める請求項２に記載の無線通信方法。
9. 前記第２の干渉ビームエリアとするステップは、
   （ａ）希望波ビームエリアの基地局のビームエリア以外で、パイロット信号の受信電力が、第１の干渉ビームエリアのパイロット信号の受信電力の次に大きいビームエリア、又は、
   （ｂ）希望波ビームエリアの基地局のビームエリア以外で、パイロット信号の受信電力が予め定められた閾値以上のビームエリアのうち、該受信電力が最小のビームエリア又は該当するうちのひとつのビームエリア、又は、
   （ｃ）第１の干渉ビームエリアの第２の基地局のビームエリアであって、かつ、ビームの指向方向が、第１の干渉ビームエリアの指向方向から所定角度以内の複数のビームエリアのうち、パイロット信号の受信電力が最小の該ビームエリア
   のいずれかを第２の干渉ビームエリアとすることを含む請求項２に記載の無線通信方法。

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