JP4787218B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置に関し、特に、空間多重を用い大容量伝送を可能にする無線通信技術に関する。

例えば、基地局と端末局とで構成されて無線通信システムにおける簡単な構成例としては、基地局アンテナとして平面方向に無指向性のアンテナを用い、半径１０００ｍ程度のサービスエリアを確保し、基地局と端末局とで通信を行うシステムである。このような例を図１７に示す。図１７に示す例では、基地局１０１ａ・１１１ｂと、それぞれの通信エリアＣ・Ｄ内で通信を行う端末局１１０ａ〜１１０ｄまでを含んでおり、領域Ｃと領域Ｄとの境界近傍で端末局１１０ａ、１１０ｂが干渉を受けている様子を示している（特許文献１参照）。

図１７に示すようなセル構成を組んだシステムであって、より一層周波数利用効率を上げる方法として、指向性アンテナを用いてセクタ化する方法がある。図１８は、この構成例を示す図である。

図１８に示すシステムでは、基地局（ＡＰ）１２０のアンテナに指向性を持たせ、３セクタ化した例である。３つのセクタからなるセルは、模式的に６角形の形状で画定されており、それを１２０度で３つのセクタに分けている。その他に、ポピュラーなものとしては６セクタのセルがある。

図１９は、アンテナの指向性の例を示す図である。フロント側の信号ＹＦに対してバック側の信号ＹＢは非常に小さくなっている。

これは、１２０度の指向性を持つアンテナパターンの一例を示す図である。図１９において、ＦＢ比が１８ｄＢ以上取れている（数１に示す式に基づいて計算）。つまり、サービス領域であるセクタに対しては利得があるが、サービス外のエリアに対しては利得を下げるようにアンテナを設計している。その結果、基地局１２０から端末１２１に向けて送信された電波は、端末１２４には非常に弱い電波となる。そこで、端末１２４に対して同一周波数で別の信号を送信しても、干渉の発生が少ないため通信が可能となる。

このように電波の到達エリアを限定することで、干渉の影響を下げて、同一面積での周波数利用効率を上げることが可能となる。

図２０は、上記システムにおける基地局１２０の一構成例を示す図である。図２０に示す基地局は、３セクタに対応する基地局であり、基地局制御装置１３３は、３つのセクタを制御している。各々のセクタ用ＡＰ１３１ａ・１３１ｂ・１３１ｃでは、セクタ制御装置１５５が、送信モデム部１３７、受信モデム部１５１、ＲＦ部１４１・１４７等を制御し、セクタ内の複数の端末局と通信を行う。この場合、各セクタは、独立に各端末への通信の割り当て、変調方式の選択等のスケジューリングを行い、複数の端末と通信する。

図２１は、各セクタのスケジューリング例を示す図である。図２１に示す例では、スケジューリングは時分割によって端末毎に割り当てられており、例えば、セクタＣでは、いくつかの端末と時分割で通信しており、端末１とはＱＰＳＫで、端末２とは16ＱＡＭで、端末３とは16ＱＡＭの変調方式で通信している。

特開２００２−３４５０４８号公報 「アンテナ技研株式会社」のホームページhttp://www.antenna-giken.co.jp/contents/03seihin/s02kotsu/index.html

近年、伝送速度の高速化のためにMIMO(Multi Input Multi Output)技術が提案されている。MIMO技術は、複数の送受信アンテナを用いて送受信し、伝搬路特性の違いを利用して信号分離する技術である。図２２は、４×４のＭＩＭＯ通信システムの簡単な概略図である。図２２では、送信機１５１側の４本の送信アンテナ１５３ａからｄまでと、受信機１５５側の４本の受信アンテナ１５７ａからｄまでと、が用意されている。
無線の伝搬路は、アンテナが異なると無線空間の状況が異なり、伝搬路特性も各アンテナで異なってくる。その結果、アンテナの伝搬特性の違いを利用して信号を分離することが可能である。理想的には、伝搬路の違いの分だけ多重化通信が可能であり４×４のＭＩＭＯでは、最大４倍の伝送が可能になる。近年の実験例では、１２本のアンテナを用いて、１２多重し、５０bit/Hzもの大きな周波数利用効率を達成した旨の発表が行われている。このときの特性例を図２３に示す実線が実測値であり、破線がシミュレーション値である。（２００７年電子情報通信学会 総合大会 Ｂ−５−５１参照）

しかしながら、図２３に示す実験結果からもわかるように、高速な伝送速度を得るには、必要なＳＩＮＲは増加していき、５Ｇｂｐｓのスループットを得るためには２８ｄＢ以上のＳＩＮＲが必要なことがわかる。つまり、ＭＩＭＯ技術は、非常に高速な通信が可能な反面、高いＳＩＮＲの確保が必要となる。

このようなＭＩＭＯ技術をセクタ化構成されたセルラーシステムに導入した場合に、あるセクタでＭＩＭＯ送信を行い、残りの２つのセクタでは、別の送信を行う場合に、従来の通信では問題にならなかった非希望方向の放射(アンテナのバックローブ放射)の影響で、必要なＳＩＮＲが確保できない場合が生じるという問題が懸念される。つまり、他のセクタ向けの通信が干渉となる。

バックローブ成分は、例えば上記アンテナ特性を有する場合には、メインローブとバックローブとの比が−１８ｄＢ程度であるため、同一周波数を用いた場合に、ＭＩＭＯセクタでの最高のＳＩＮＲは、それによって制限され、ＭＩＭＯそのものが有するスループットが確保できないという問題がある。
本発明の目的は、セクタ化した通信方式において、スループットを確保する技術を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、１セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して通信を行う無線通信システムの基地局装置において、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が干渉となる前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては、送信を停止する制御を行う協調制御部を有することを特徴にする基地局装置が提供される。

また、１セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して通信を行う無線通信システムの基地局装置において、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が干渉となる前記第１のセクタとは異なる他のセクタでは、前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで送信出力値を下げる制御を行う協調制御部を有することを特徴にする基地局装置が提供される。これにより、他のセクタ局への干渉を抑制することができる。

前記協調制御部が、セクタ毎又はセル毎に設けられ、協調制御信号のやり取りを行うことが好ましい。

また、１セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して通信を行う無線通信システムであって時分割されタイムスロット毎に送信可能な無線通信システムの基地局装置であって、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が干渉となる前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては、送信を停止する制御をタイムスロット単位で行う協調制御部を有することを特徴とする基地局装置が提供される。

さらに、１セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して通信を行う無線通信システムであって時分割されタイムスロット毎に送信可能な無線通信システムの基地局装置において、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が干渉となる前記第１のセクタとは異なる他のセクタでは、前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで送信出力値を下げる制御をタイムスロット単位で行う協調制御部を有することを特徴とする基地局装置が提供される。これにより、他のセクタへの干渉をタイムスロット単位で抑制することができる。

前記協調制御部が、セクタ毎又はセル毎に設けられ、協調制御信号のやり取りを行うことが好ましい。また、前記協調制御部が、セクタごとに優先度のあるタイムスロットを設定し、該タイムスロット中において高いＳＩＮＲを必要とするタイムスロットに基づいて、他セクタに使用可能なスロット又は使用できないスロットを通知することが好ましい。

前記協調制御部が、独立に自立して送信できるタイムスロットと、セクタごとに優先度のあるタイムスロットと、を設定しておき、優先タイムスロット内で高ＳＩＮＲを使うタイムスロットを決定して他セクタに通知することが好ましい。さらに、前記協調制御部は、優先タイムスロットのうち、高ＳＩＮＲを使わない通知されなかったタイムスロットについては、他セクタに使用できる旨を通知することが好ましい。
尚、時間と周波数とで最小単位のスロットが構成される場合に、最小の制御単位は前記最小単位のスロットとし、所要ＳＩＮＲが高い通信の設定と、他のセルの送信に関する制御を行うことができる。

本発明の他の観点によれば、１セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して通信を行う無線通信システムの基地局装置における制御方法であって、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が干渉となる前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては、送信を停止する制御を行うステップを有することを特徴にする制御方法が提供される。本発明は、上記のステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、このプログラムを記録する記録媒体でも良く、プログラムは伝送媒体から取得しても良い。

本発明によれば、セクタ化した場合に他セクタ用のアンテナ部のバックローブ特性に起因する高ＳＩＮＲが確保できない問題を解決でき、高ＳＩＮＲを必要とする通信、例えば高多重ＭＩＭＯ等の通信が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。

＜第1の実施例＞
図１は、本発明の第１実施例による通信装置の位置構成例を示す機能ブロック図であり、図２０に対応する図であり、基地局の構成例を示す図である。この例では、図２０と同様に基地局が３セクタで構成されている例を示す。

図１に示す通信装置Ａにおける各セクタ用ＡＰ３ａ・３ｂ・３ｃでは、自セクタにかかわる各端末との通信のスケジューリング等の制御を行う。本実施の形態による基地局は、各セクタにセクタ協調装置を設けることを特徴とする。図１を参照しながら、基本的な信号の流れについて説明する。図１において、送信するデータは、データバッファ部７に蓄積される。次いで、無線モデム部１１では、スケジューリングに従って通信相手となる無線端末のデータがデータバッファ７から入力され、無線通信に必要な付加情報等を付し、その後、端末に応じた変調・符号化方式で信号が変調される。また、図１では、ＲＦ部１５に４本のアンテナ１７が記載されているが、これは送信４アンテナのときの例であり、ＭＩＭＯ通信で４つのアンテナから異なる信号を送信する場合には、４つのアンテナに各々対応する送信信号が形成される。
ＲＦ部１５では、送信周波数帯に周波数変換された後、アンテナ１７を介して信号の送信が行われる。

一方、受信系では、アンテナ２７を介したＲＦ部２５のあとで、受信モデム２３で復調するとともに、伝搬路の情報や端末の情報等をセクタ制御装置３１に送る。

一方、本実施の形態における特徴の１つである各セクタ協調装置３５では、通信スケジューリングを行った際に、他セクタでの送信停止を要請したい場合には、その旨の情報を他セクタに通知する。その送信停止要請通知により、他セクタではそのタイムスロットを送信しないタイムスロット（時分割の割り当て単位で）になるように、セクタでのスケジューリングを制御する。

例えば、高多重数のＭＩＭＯ等を使用するスケジューリングを行い、他セクタの送信が干渉になり問題となる場合、１つのセクタのみ送信し、他の２つのセクタでは送信しないような協調制御を行うことが好ましい。

また、３セクタの要求が衝突する場合や、空きスロットを用意できない場合もあるため、そのような場合には、停止不可の返信を行い、相互に協調を図る。

図２は、セクタ協調装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、セクタ協調装置３５は、セクタ制御装置３１からのタイムスロット割り当て信号を受け取り、スロットの属性を判定するスロット属性判定部３７、未使用・使用スロット情報記憶部３９、高ＳＩＮＲスロット情報記憶部４１と、未使用・使用スロット情報記憶部３９からの使用・未使用の情報と、セクタＢ、Ｃ用ＡＰの協調装置からの回避要求と、を受けて、回避可否の通知を返信する回避判定部であって、回避可否の通知を受けた協調結果記憶部４５に判定結果を伝える回避判定部４３と、高ＳＩＮＲスロット情報記憶部４１からの情報に基づいてセクタＢ、Ｃ用ＡＰの協調装置へ高ＳＩＮＲ情報を通知する高ＳＩＮＲスロット情報通知部４７と、を有し、協調結果記憶部４５は、セクタ制御装置３１に対して協調結果を通知する。

図３は、協調制御に基づくスケジューリング結果をセクタ毎に時間軸（タイムスロット毎に）示した例である。各セクタのスケジューリングで、濃色のところは（例えばＴＡ−１）、所要ＳＩＮＲが高いタイムスロットである。第３タイムスロットＴＡ−１では、セクタＡから所要ＳＩＮＲが高い送信を行うために、セクタＢ、Ｃは、対応するタイムスロットは送信しないタイムスロットとするように協調制御する。

一方、第６タイムスロットでは、セクタＢから所要ＳＩＮＲが高い送信を行うために、セクタＡ、Ｃは、送信しないタイムスロット（例えばセクタＡのＴＡ−２）とするように協調制御する。

第９、１０タイムスロットでは、セクタＣから所要ＳＩＮＲが高い送信を行われるために、セクタＡ、Ｂでは、信号を送信しないタイムスロットにするように協調制御している。この場合、セクタＣとの通信相手とは、別々の端末であっても良く、２タイムスロット続く高・所要ＳＩＮＲスロットということである。

なお、以上のモデル図では、1タイムスロットをＭＩＭＯ技術を使って3倍のデータを送っても、２タイムスロットを空ける必要があるので、平均的なスループット向上に効果がないように感じられるが、実際のセルラーでは、この図に示すように全タイムスロットが埋まっていることは少なく、平均的なトラヒック量としては、最大量の１０〜２０パーセント程度である。従って、空きタイムスロットを作ることは十分に可能である。また、多重数が前述のように１２倍もあるときに、一層の効果があることは、いうまでもない。

図４は、本実施例によるセクタＡの協調装置における協調処理の流れを示すフローチャート図である。図４に示すように、ステップＳ１においてセクタ制御装置は、タイムスロット割り当てを決定し、ステップＳ２において、セクタ協調装置は、セクタ制御装置からタイムスロット割り当てを受け取りし、記憶部に格納する。ステップＳ３において、セクタＢ，Ｃに高ＳＩＮＲの使用スロットを通知する。次に、セクタＢ協調装置の処理ステップＳ４とこれと同様なセクタＣ協調装置の処理ステップＳ４’とが行われ、次いで、ステップＳ５において、セクタ協調装置は、セクタＢ，Ｃの返信から、高ＳＩＮＲの使えるスロット、使えないスロット、をセクタ制御装置に通知する。そして、ステップＳ６において、セクタ制御装置は、最終スケジューリングを決定し、タイムスロットに送信信号を割り当てる（ＭＩＭＯ多重モード、ＭＩＭＯ多重数を下げたモード、多重なし(通常)モード）。

このように、本実施の形態による通信技術を用いることで、従来例で示したような一般的なアンテナの特性に起因するセクタ化時の高ＳＩＮＲの確保できないという問題が解決でき、多重ＭＩＭＯ伝送が可能となり、高速通信が可能になる。

尚、ここでは、残りのセクタでは完全に電波を送信しない協調制御の例について説明したが、実際の干渉電力は、送信電力×アンテナ利得(ＥＩＲＰと呼ばれる。)で決まるため、所要のＳＩＮＲが得られるのであれば、残りのセクタの送信電力を下げることによる同等の効果を得るような制御を行っても良く、一般性を失わない。

＜第２の実施例＞
次に、上記とは異なる制御例（第２実施例）として、送信信号がブロック単位で行われ、その中を優先ブロックに分かれて制御する例について図５を参照しながら説明する。図５に示すように、全体は１５タイムスロットで１つのブロックとなっており、その１５のタイムスロットを３つのセクタで５タイムスロットずつ優先スロットとして予め割り当てられており、そこでは、高所要ＳＩＮＲの信号が送信できるように構成されている。

各セクタＡ〜Ｃまででは、まず自己の優先スロット内で自己のセクタに属する端末のスケジューリングを行い、そのうち高ＳＩＮＲが必要であり、他セクタで使用不可のタイムスロット番号を、セクタ協調装置が他のセクタに知らせる。他のセクタでは、自己のセクタに優先的に割り当てられたタイムスロットのみで通信量が足りている場合には、その優先スロットへの割り当てのみを行う。自己のセクタに優先的に割り当てられたタイムスロットのみで通信量が足りない場合には、セクタ協調装置が知らせてきた使用不可のタイムスロット番号以外でのタイムスロットにおいて通常(高ＳＩＮＲを必要としない)通信を行うように制御する。例えば、図５の左図では、１ブロック単位のうちＴＡ−１１〜ＴＡ−１５までがセクタＡ用のタイムスロットとして割り当てられており、ＴＢ１１〜ＴＢ１５までがセクタＢ用のタイムスロットとして割り当てられており、ＴＣ１１〜ＴＣ１５までがセクタＣ用のタイムスロットとして割り当てられている。すなわち、第１ステップでは、左図のように、各セクタに対して優先ブロックを割り当てる。第２ステップでは、右図のように、優先ブロックではあっても、通知のあったタイムスロットを避けて、上記優先的に割り当てたブロックに対して他のセクタの通信にタイムスロットを割り当てる。

図６は、上記の協調制御を行うことができる協調装置の一構成例を示す機能ブロック図であり、図２に対応する図である。図６に示すセクタ協調装置３５は、図２に示すセクタ協調装置における回避判定部４３を設けず、また、協調結果記憶部４５がセクタＢ、Ｃ用ＡＰの協調装置から高ＳＩＮＲスロットの通知を受け、未使用・使用スロット情報記憶部３９からの使用・未使用スロット情報に基づいて、高ＳＩＮＲスロット以外を他のセクタにも割り当てる協調制御の結果をセクタ制御装置３１に通知する点に特徴がある。

図７は、図６に示す協調装置における協調制御の流れを示すフローチャート図である。図７に示すように、まず、ステップＳ１１において、セクタ制御装置は、セクタＡ用優先スロットの割り当てを決定する。次いで、ステップＳ１２において、セクタ協調装置は、セクタ制御装置からタイムスロット割り当てを受け取り、記憶部に格納する。ステップＳ１３において、セクタＢ、Ｃに高ＳＩＮＲの使用スロット情報を通知する。ステップＳ１４において、セクタＢ、Ｃから、高ＳＩＮＲ使用スロット情報を受取る。次いで、ステップＳ１５において、セクタ協調装置は、セクタＢ、Ｃの優先スロットで使用可能スロット、使用不可のスロットをセクタ制御装置に通知する。ステップＳ１６において、セクタ制御装置は、最終スケジューリングを決定し、タイムスロットに送信信号を割り当てる。この際、ＭＩＭＯ多重モード・ＭＩＭＯ多重数を下げたモード・多重なし(通常)モードの中から選択されるモードを指定することができる。
このように、本実施例では、優先スロットが予め決められているため、スケジューリングが容易になり、協調制御の処理が簡単になる。さらに、優先スロットであっても、優先セクタが高ＳＩＮＲスロットとして使っていない場合には、他セクタにも割り当て可能とすることで柔軟な割り当てが可能となり、タイムスロットの効率的な利用に基づく通信が可能となる。

＜第３の実施例＞
次に、さらに異なる制御例（第３実施例）について図８を参照しながら説明を行う図８に示す構成例は、時間軸上における前半部分は３つのセクタＡ・Ｂ・Ｃで共用する自律制御エリアＡＲ１であり、時間軸上の後半部分は３つのセクタのいずれかに優先タイムスロットが割り当てられている例である。具体的には、最初の７つのタイムスロットは、高所要ＳＩＮＲの信号は送らずに、３つのセクタで自由に、自立/独立した制御ができる自律制御エリアである。後半の部分ＡＲ２は、３タイムスロットずつ、各々の優先スロットが決められており、そこでは、高所要ＳＩＮＲの信号を送ることができるようになっている。

本実施例では、前の実施例に比べて、さらにタイムスロットの性格が１つ増えている。このように、自立制御エリアと優先エリアとを組み合わせることもできる。また、優先エリアの使い方は、前の実施例と同じであり、使うスロットを通知することで、それ以外は自由に使うことも可能である。このように、本実施例では、予め、使用エリア、優先スロットを設定することにより、スケジューリングしやすくなるという利点がある。また、優先スロットであっても、優先セクタが使わない場合には、他セクタに使わせることができるようにすることにより、タイムスロットの使用に関する無駄を提言することもできる。尚、いずれの場合も、セクタ協調装置がそれらの通知、協調を担っている。

＜第４の実施例＞
さらに別の構成例（第４実施例）として、セクタ協調装置が基地局全体を制御する構成例について説明する。図９に示す通信装置では、セクタ協調装置３５ａは、セクタＡ〜Ｃの内部ではなく基地局制御装置５のそばに１つの構成要素として設けられている点に特徴がある。３つのセクタＡ〜Ｃまでをあわせて協調制御する構成を有する。図１０は、上記セクタ協調装置３５ａの一構成例を示す機能ブロック図である。図２に示す構成と比較すると、図１０に示す構成では、スロット属性判定部、高ＳＩＮＲスロット情報記憶部、使用・未使用スロット情報記憶部が、セクタＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれの制御装置３１ａ・３１ｂ・３１ｃに対応して設けられ、高ＳＩＮＲスロット情報記憶部４１ａ・４１ｂ・４１ｃからの高ＳＩＮＲスロット情報が高ＳＩＮＲスロット重なり検出部５１に入力され、そこから出力される高ＳＩＮＲスロット重なり情報が、高ＳＩＮＲタイムスロット／各使用スロット割り当て調整部５３において最終的なスロットの割り当て調整が行われ、各セクタの制御装置に調整情報が出力される。

図１１は、本実施例の制御処理の流れを示すフローチャート図である。図１１に示すように、ステップＳ２１において、セクタ制御装置Ａ〜Ｃまでは、タイムスロット割り当てを決定し、ステップＳ２２において、セクタ協調装置は、セクタ制御装置からタイムスロット割り当てを受取り、記憶部に格納する。ステップＳ２３において、高ＳＩＮＲスロットの重なりがあるか否かを判定し、重なりがある場合には（Ｙ）、ステップＳ２４において、高ＳＩＮＲスロット数はタイムスロット数より少ないか否かを判定する。少ない場合（Ｙ）には、要求されている分だけ割り当てることができるので、ステップＳ２５に進み、３つのセクタの高ＳＩＮＲのスロット配置を決定する。少なくない場合（Ｎ）には、要求されている分だけ割り当てることができないので、ステップＳ２６に進み、３つのセクタに割り当てる高ＳＩＮＲのスロット数を決定し（高ＳＩＮＲスロットの配分）、各々のセクタの高ＳＩＮＲの使うスロットを決定する。

尚、このフローにおいて、３つのセクタが要求する高ＳＩＮＲのスロット数が、全体の用意できるスロット数より多いか少ないかで処理が異なる。

全体のスロット数より、要求されている高ＳＩＮＲスロット数が少ないときには、全体の中でどのタイムスロットにどのセクタの高ＳＩＮＲスロットを割り当てるかを決めればよい。(これが高ＳＩＮＲ配置である)。

一方、全体のタイムスロットより、要求されているタイムスロット数のほうが多いとき、例えばタイムスロットが１５個しかないにもかかわらず、各々のセクタが５,７,８個のような要求してきたときは、要求通り割り当てることができないため、各々に許可する配分を、例えば、［4,5,6］とか［5,5,5］とか決める必要がある(これを高SINR配分と称する）。

いずれの場合も、ステップＳ２７において、変更後の割り当てを各セクタ制御装置に通知し、ステップＳ２８において、セクタ制御装置は、最終スケジューリングを決定し、タイムスロットに送信信号を割り当てる（MIMO多重モード・MIMO多重数を下げたモード・多重なし(通常)モード。）

一方、ステップＳ２３でＮの場合には、ステップＳ２９に進み、割り当て変更不要を各セクタ制御装置に通知し、ステップＳ２８に進む。

基本的な動作は、上記の実施例と同様であるが、セル全体のスループットを総合的に考えて空きスロットの設定をできる点に特徴がある。また、３セクタ全体のスケジューリングをセクタ協調装置３５ａで行うことも可能であり、例えば、セクタＡ３ａのトラヒックが多い場合には、セクタＢ３ｂ、セクタＣ３ｃに多くの空きスロットを作るような制御もしやすくなる。

また、第２、３の実施例のような場合でも、優先スロット数や自立/独立スロット数をフレキシブルに変更させることも可能である。

尚、以上の説明では、基地局制御装置、セクタ制御装置、セクタ協調装置に関しては、機能の明確化のため明示的に個別のブロックとして示しているが、実際のシステムではソフトウェア化されている場合も多く、その場合には同一化して組まれることもあるが、同等の制御を行うものであれば、基本的な発明の構成は損なわれることはない。

＜第５の実施例＞
さらに、異なる例（第５実施例）としてＯＦＤＭＡを用いた通信装置における制御の例を示す。図１２は、ＯＦＤＭＡの原理を示す図である。図１２に示すように、ＯＦＤＭＡでは、１つのタイムスロットを１端末で占有して使うのではなく、ＯＦＤＭのマルチキャリア特性を生かして、１タイムスロットの全サブキャリアをグループ（図中ではチャンネル（ｃｈ）と表記する。）に分けて、より高い自由度で各端末にスケジューリングできるという特徴をもつ。（Ａ）は、周波数（ｆ）軸上におけるサブキャリアの配置の様子を示す図であり、（Ｂ）は、セクタＡに関して、時間軸と周波数軸とにより画定されるチャンネルの集合を示している。

本発明の概念をこのＯＦＤＭＡに用いたときの配置例について図１２を参照しながら説明を行う。上記の各実施例では、各タイムスロットについて、一括で協調制御を行う例を示したが、本実施例では、同一タイムスロットであっても、周波数チャネルによって高ＳＩＮＲで送っている部分はサブキャリアを送出しないことように制御することにより干渉を回避することが可能になる。つまり、２次元の自由度をもつＯＦＤＭＡにおいても、本発明の概念を適用することができることがわかる。

尚、本実施例では、第１の実施例の概念を２次元に拡張したことを特徴とするものであるのため、第１の実施例で説明した以下の方法を利用可能である。

図１３は、ＯＦＤＭＡを利用した場合のタイムスロットの割り当て例を示す図である。セクタＡ〜Ｃまでの、時間軸と周波数軸で画定されるチャンネルの使用状況が示されている。セクタＡでは、ＡＲ１１ａで示す２つのチャンネルが高ＳＩＮＲであり、ＡＲ１２ａで示す４つのチャンネルと、ＡＲ１３ａで示す４つのチャンネルとが使用されていない。一方、セクタＢ、Ｃでは、セクタＡで高ＳＩＮＲであるＡＲ１１ａに対応するＡＲ１１ｂ、ＡＲ１１ｃの領域は使用されていない。セクタＢで高ＳＩＮＲである領域１２ｂに対応するセクタＡのＡＲ１２ａとセクタＣのＡＲ１２ｃとは使用されない。セクタＣで高ＳＩＮＲであるＡＲ１３ｃに対応するセクタＡのＡＲ１３ａとセクタＢのＡＲ１３ｂとは使用されないように制御される。このようにして、あるセクタで高ＳＩＮＲであるチャンネルは、その他のセクタでは使用しないようにする。
１）他セクタの電力を許容値まで下げる方法。
２）予め、自立制御部分や優先部分を用意する方法。
３）優先セクタが通信に使わない場合には、他セクタが使用する方法。

＜第６の実施例＞
次に、第６実施例について説明を行う。
上記の各実施例では、まずＭＩＭＯ等の高ＳＩＮＲが必要なスロットを各セクタで決定し、その後に、各セクタでの協調を、協調装置による行う例について説明した。しかしながら、本実施例では、まず、各セクタで、スロットを割り当てて、その後、他セクタの使用状況により、ＭＩＭＯ多重数を制御することを特徴とする。
図１４は、本実施例による基地局の一構成例を示す図である。また、図１４は、本実施例による割り当ての様子を例示して示す図である。図１４に示すように、本実施例によるセクタ制御装置３１は、各セクタＡ〜ｃまでの割り当てタイムスロットを決定し、他スロットに通知する。その後、その情報を受け取った多重コントロール装置６１は、他セクタのスロット使用状況により、先ほど割り当てた自セクタのスロットにおける最高多重数を決定する。

図１５に示すように、第１ステップとして、各セクタが使用するタイムスロットを他セクタに通知する。
図１５では、セクタＡでは、ＴＡ３１からＴＡ３７までが使用され、ＴＡ３８からＴＡ４５までが使用されていない。セクタＢ、Ｃでもそれぞれ、使用・不使用のスロットが存在する。ここで、セクタＣにのみ注釈を付しているが、他セクタとの干渉がないタイムスロットと、他のセクタと１波干渉しているタイムスロットと、２波干渉しているタイムスロットとが形成される。
他のセクタと干渉しないタイムスロットでは、ＳＩＮＲが他セクタのバックローブにより干渉を受けないので、自由に高ＳＩＮＲの信号を送信することが可能である。１波干渉のスロットは、干渉レベルが他のセクタのパックローブに制限されるため、例えば使用可能な最高ＳＩＮＲは、１８ｄＢとなる。そのため、ＭＩＭＯ通信を行わないか、高いＳＩＮＲの不要な (＜１８ｄＢ)通信にするために、ＭＩＭＯの多重数を低くして送信する。

２つ衝突しているスロットでは、２つのセクタからの干渉の影響を受けるため、使用可能なＳＩＮＲはさらに低くなり、例えば１５ｄＢ程度となる。そこで、ＭＩＭＯ通信を行わないか、前記の例よりもさらに低いＳＩＮＲでも大丈夫なようにＭＩＭＯ多重数を下げて信号を送る。

このように、第１の実施例との違いは、高ＳＩＮＲが必要なタイムスロットを決めてセクタ協調を行っているのみ対して、第２の実施例は、使用するタイムスロットを独立に決め、その中で使用可能なＳＩＮＲを判断して多重数を決定するところである。このような処理の流れについて図１６のフローチャート図を参照しながら説明を行う。図１６に示すように、まず、ステップＳ３１において、各セクタで使用するタイムスロットを決定し、ステップＳ３２において、他セクタに使用スロットを通知する。次いで、ステップＳ３３において、衝突数（干渉波数）を計算する。ステップＳ３４において、衝突数（干渉波数）に応じて他重度を決定する。ステップＳ３５において、各セクタの最終スケジューリングを決定し、送信を行う。第１の実施例では、分岐が必要であったのに対して、本実施例では、1つのセクタ毎に独立してスケジュールを決定することができるメリットがある。

尚、本実施例では、各セクタは自由にタイムスロットを決めることもできるし、可能か限り衝突しにくいように、例えば
１）セクタＡは前のスロットから使用していく
２）セクタＢは後のスロットから使用していく
３）セクタＣは真ん中のスロットから使用していく
等に決めることもでき、タイムスロットの有効利用を図ることもできる。

また、ここでは、ＴＤＭＡの実施例に関する変形例を示したが、同様にＯＦＤＭＡの実施例についても、同様に適用できることは言うまでもない。

尚、上記の各実施例においては３セクタを例にして説明したが、例えば６セクタなどであっても同様に利用することができる。但し、バックローブが残りの５つのセクタから入ってくることから、より干渉量は大きくなることもある。

本発明は、通信装置に利用可能である。

本発明の第１実施例による通信装置の位置構成例を示す機能ブロック図であり、基地局の構成例を示す図である。 セクタ協調装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 協調制御に基づくスケジューリング結果をセクタ毎に時間軸（タイムスロット毎に）示した例である。 本実施例によるセクタＡの協調装置における協調処理の流れを示すフローチャート図である。 ブロック割り当ての一例を示す図である。 図５に示す協調制御を行うことができる協調装置の一構成例を示す機能ブロック図であり、図２に対応する図である。 図６に示す協調装置における協調制御の流れを示すフローチャート図である。 セクタ毎の割り当て例を示す図である。 セクタ協調装置が、セクタＡ〜Ｃの内部ではなく基地局制御装置のそばに１つの構成要素として設けられて例を示す機能ブロック図である。 図９に示すセクタ協調装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第４実施例の制御処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第５実施例によるＯＦＤＭＡを用いた通信装置の原理を示す図である。 ＯＦＤＭＡを利用した場合のタイムスロットの割り当て例を示す図である。 本発明の第６実施例によるブロック割り当ての原理を示す図である。 図１４に示す装置の処理の流れを示すフローチャート図である。 ぜくたにおけるスケじゅーロングの処理の流れを示す図である。 基地局と端末局とで通信を行う無線通信システムの一般的な例を示す図である。 指向性アンテナを用いてセクタ化した無線通信システムの一般的な例を示す図である。 アンテナの指向性の例を示す図である。 図１８に示すシステムにおける基地局の一構成例を示す図である。 各セクタのスケジューリング例を示す図である。 ４×４のＭＩＭＯ通信システムの簡単な概略図である。 図２２に関する特性例を示す図である。

符号の説明

Ａ…通信装置、３ａ・３ｂ・３ｃ…各セクタ用ＡＰ、７…データバッファ部、１１…無線モデム部、１５…ＲＦ部、１７…アンテナ、２３…受信モデム、２５…ＲＦ部、２７…アンテナ、３１…セクタ制御装置。

Claims (12)

1. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムの基地局装置において、
   第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、前記第１のセクタとは異なる他のセクタに向けて放射する他のセクタ用アンテナのバックローブ特性が前記第１のセクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲを確保できない場合には、前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては、送信を停止する制御を行う協調制御部をセクタ毎又はセル毎に設けたことを特徴とする基地局装置。
2. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムの基地局装置において、
   第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が前記第１のセクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲを確保できない場合には、前記第１のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、前記第１のセクタとは異なる他のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、送信出力値を下げる制御を行う協調制御部をセクタ毎又はセル毎に設けたことを特徴とする基地局装置。
3. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムであって時分割されタイムスロット毎に送信制御可能な無線通信システムの基地局装置であって、
   第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、第１のセクタとは異なる他のセクタに向けて放射する他のセクタ用アンテナのバックローブ特性が第１のセクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲを確保できない場合には、前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては、送信を停止する制御をタイムスロット単位で行う協調制御部をセクタ毎又はセル毎に設けたことを特徴とする基地局装置。
4. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムであって時分割されタイムスロット毎に送信制御可能な無線通信システムの基地局装置において、
   第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、アンテナのバックローブ特性が前記第１のセクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲを確保できない場合には、前記第１のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、前記第１のセクタとは異なる他のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、送信出力値を下げる制御をタイムスロット単位で行う協調制御部をセクタ毎又はセル毎に設けたことを特徴とする基地局装置。
5. 前記協調制御部が、セクタごとに優先度のあるタイムスロットを設定し、該タイムスロット中において高いＳＩＮＲを必要とするタイムスロットに基づいて、他セクタに使用可能なスロット又は使用できないスロットを通知することを特徴とする請求項３又は４に記載の基地局装置。
6. 前記協調制御部が、独立に自立して送信できるタイムスロットと、セクタごとに優先度のあるタイムスロットと、を設定しておき、優先タイムスロット内で高ＳＩＮＲを使うタイムスロットを決定して他セクタに通知することを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項に記載の基地局装置。
7. 前記協調制御部は、優先タイムスロットのうち、高ＳＩＮＲを使う通知がされなかったタイムスロットについては、他セクタに使用できる旨を通知することを特徴とする請求項３から６までのいずれか１項に記載の基地局装置。
8. 時間と周波数とで最小単位のスロットが構成される場合に、最小の制御単位は前記最小単位のスロットとし、所要ＳＩＮＲが高い通信の設定と、他のセルの送信に関する制御を行うことを特徴とする請求項３から７までのいずれか１項に記載の基地局装置。
9. 請求項１から８までに記載の基地局装置と、
   移動局装置と
   を有する無線通信システム。
10. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムの基地局装置における制御方法であって、
    セクタ毎又はセル毎に設けた協調制御部により、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、前記第１のセクタとは異なる他のセクタに向けて放射する他のセクタ用アンテナのバックローブ特性が前記第１セクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲが確保できない場合には、前記第１のセクタとは異なる他のセクタにおいては送信を停止する制御を行うステップを有することを特徴とする制御方法。
11. １セルを複数セクタに分割し、セクタ毎のアンテナを介して別々のセクタに存在する複数の端末に向けて同時に複数の送信を行う無線通信システムの基地局装置における制御方法であって、
    セクタ毎又はセル毎に設けた協調制御部により、第１のセクタにおいて所要ＳＩＮＲが高い通信を行う場合に、前記第１のセクタとは異なる他のセクタに向けて放射する他のセクタ用アンテナのバックローブ特性が前記第１のセクタの干渉となり、前記所要ＳＩＮＲを確保できない場合には、前記第１のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、前記第１のセクタとは異なる他のセクタでは前記所要ＳＩＮＲが確保できる値まで、送信出力値を下げる制御を行うステップを有することを特徴とする制御方法。
12. 請求項１０又は１１に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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