JP4917390B2 - 無線通信装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して端末と通信を行う無線通信装置及び通信方法に関する。

近年、例えば、標準規格IEEE802.16eで採用されている直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiplex Access）方式等のマルチキャリア方式を用いた通信システムでは、複数のアンテナ素子を使用するアダプティブアレイ制御が適用されている（例えば、特許文献１参照）。

基地局が、上述したアダプティブアレイ制御を適用することにより、端末との間で送受信する無線信号のビームフォーミングを実行し、セルエッジ付近に存在する端末とも安定した無線通信を行えると共に、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を実行し、多数の端末と無線通信を行う際の周波数利用効率を向上することができる。

ところで、標準規格IEEE802.16eでは、基地局と端末との無線通信で用いるサブキャリアの配置方法として、サブキャリアを周波数軸方向に連続して配置する配置方式（連続配置方式：IEEE802.16ｅにおいて「ＡＭＣ」と呼ばれる方式である）と、サブキャリアを不連続的に分散させて配置する配置方式（不連続配置方式：IEEE802.16eにおいて「ＰＵＳＣ」と呼ばれる方式である）とが定義されている。これらの配置方式は、モビリティやスループットなどのバランスから最適に選択され、通信開始前に予め決定されている。

ここで、上述したＰＵＳＣ方式は、端末との無線通信で用いるサブキャリアを分散して配置するので、マルチパス等の影響によって特定の周波数帯域の通信品質が低下する場合であっても、端末との全体的な通信品質の低下を抑制することができる。

一方、上述したＡＭＣ方式は、アダプティブアレイ制御を実行する場合、サブキャリアを連続して配置することから、ＰＵＳＣ方式と比べ、アレイ重みを算出するためのパイロット信号を少なくできると共に、当該アレイ重みの演算処理負荷を低減することができる。従って、標準規格ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに準拠する基地局では、アダプティブアレイ制御を用いる際、上述したＡＭＣ方式が用いられる場合が多い。
特開２００２−１８５３７５号公報

しかしながら、基地局では、配下の端末の移動に伴い、無線通信する端末数が少なくなったり、無線通信する端末との距離が近くなったりする。このように、ビームフォーミングや空間分割多重接続等のアダプティブアレイ制御を実行する必要性がない場合であっても、上述した基地局は、備えられている全てのアンテナを用いて無線信号を送受信するため、必要以上の電力を消費するという問題があった。

さらに、かかる基地局は、アダプティブアレイ制御を実行する必要性がない場合であっても、ＡＭＣ方式でサブキャリアを連続して配置し続けていたので、マルチパス等の影響によって複数のサブキャリアの通信品質が低下する場合に、全体的な通信品質が大きく低下するという別の問題も生じていた。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア方式を用いた無線通信システムにおいて、消費電力を低減しつつ、通信品質の低下を抑制する無線通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、それぞれアンテナ素子を備える複数の無線通信部と、前記複数の無線通信部を制御する制御手段と、を備える無線通信装置であって、前記制御手段は、周波数軸方向に連続する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第１の方式を使用している場合で、前記複数の無線通信部を用いてアダプティブアレイ制御を実行している場合に、通信を行っている一つ又は複数の端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、周波数軸方向に分散する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第２の方式に切り替えるとともに、前記アダプティブアレイ制御を中止して、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するよう制御することを要旨とする。

このような特徴によれば、通信を行っている端末の距離値又は端末数の判定結果に応じて、例えば、距離値が小さい場合や端末数が少ない場合、無線信号に含まれるサブキャリアの配置を不連続配置方式に設定するので、特定の周波数帯域でマルチパス等の影響によりサブキャリアの通信品質が低下する場合であっても、端末との全体的な通信品質が低下することを抑制する。また、不連続配置方式が用いられる場合、連続配置方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するので、無線通信装置における消費電力を低減する。

したがって、かかる特徴によれば、マルチキャリア方式を用いた無線通信システムにおいて、無線通信装置が、消費電力を低減しつつ、通信品質の低下を抑制することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記制御手段は、前記第２の方式が使用される場合、用いていない前記無線通信部の前記無線信号の送受信を停止するよう制御することを要旨とする。

このような特徴によれば、不連続配置方式が使用される場合、用いていない無線通信部の送受信を停止するので、消費電力を低減できる。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記制御手段は、前記第１の方式を使用している場合で、前記アダプティブアレイ制御を実行している場合に、前記端末数が所定の端末数未満になると、前記第１の方式から前記第２の方式に切り替えるとともに、前記アダプティブアレイ制御を中止して、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するよう制御することを要旨とする。

このような特徴によれば、端末数が所定の端末数以上である場合、連続配置方式に設定されるので、アダプティブアレイ制御によって空間分割多重接続を容易に実行でき、複数の端末との通信における周波数利用効率を容易に向上できる。

本発明の第４の特徴は、アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して端末と通信を行う無線通信装置であって、通信を行っている一つ又は複数の前記端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、前記無線信号に含まれる複数の前記サブキャリアの配置を、周波数軸方向に連続して配置する第１の方式と周波数軸方向に分散して配置する第２の方式とのいずれかの方式に設定する設定部と、前記第２の方式が使用される場合、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて前記無線信号を送受信する無線制御部と、を備え、前記設定部は、前記端末との距離が所定の距離値以上である場合、前記第１の方式に設定することを要旨とする。

このような特徴によれば、距離値が所定の距離値以上である場合、連続配置方式に設定されるので、アダプティブアレイ制御によってビームフォーミングを容易に実行できると共に、セルエッジ付近の端末とも安定した通信を実行できる。

本発明の第５の特徴は、アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して端末と通信を行う無線通信装置における通信方法であって、通信を行っている一つ又は複数の前記端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、前記無線信号に含まれる複数の前記サブキャリアの配置を、周波数軸方向に連続して配置する第１の方式と周波数軸方向に分散して配置する第２の方式とのいずれかの方式に設定する設定ステップと、前記第２の方式が使用される場合、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて前記無線信号を送受信するステップとを備え、前記設定ステップは、前記端末との距離が所定の距離値以上である場合、前記第１の方式に設定することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、マルチキャリア方式を用いた無線通信システムにおいて、消費電力を低減しつつ、通信品質の低下を抑制する無線通信装置及び通信方法を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

（通信システムの全体概略構成）
本実施形態に係る通信システムは、マルチキャリア変調方式によって通信を行うシステムであり、例えば、標準規格IEEE802.16eに基づいたＯＦＤＭＡ方式が採用される。本実施形態に係る通信システムは、図１に示すように、基地局１０（無線通信装置）と、複数の端末２０_１乃至２０_ｎと、通信ネットワーク３０とを備える。

基地局１０は、アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して複数の端末２０_１乃至２０_ｎと通信を行う。また、基地局１０は、複数の端末２０_１乃至２０_ｎと通信を行い、端末２０_１乃至２０_ｎとの間の通話回線、制御回線の制御を行う。

端末２０_１乃至２０_ｎは、基地局１０と無線通信を行う機能を有する端末であり、例えば、携帯電話やＰＨＳ、ノートＰＣなどが挙げられる。

通信ネットワーク３０は、移動体通信システムにおける交換機ネットワークでもよく、ＩＰ電話による通信システムである場合などにはＴＣＰ／ＩＰ網であってもよい。

（基地局の構成）
次に、図２を参照し、基地局１０の構成について具体的に説明する。また、以下、本発明との関連がある部分について主に説明する。したがって、基地局１０は、基地局１０としての機能を実現する上で必須な、図示しない或いは説明を省略した機能ブロック（電源部など）を備える場合があることに留意されたい。

基地局１０は、図２に示すように、制御部（ＭＡＣ部）１００と、記憶部１０１と、ネットワーク部１０２と、モデム部１０３と、無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄとを備える。

制御部１００は、複数のＣＰＵから構成され、アダプティブアレイ基地局全体の制御を行う。具体的には、制御部１００は、データ処理部１１０と、サブキャリア配置設定部（配置設定部）１１１と、判定部１１２と、無線制御部１１３と、端末カウント部１１４と、端末距離算出部１１５とを備える。

データ処理部１１０は、モデム部１０３に対して必要なパラメータ及びタイミングを指示し、モデム部１０３が受信したデータを処理する。又、データ処理部１１０は、空中に輻射すべきデータを作成してモデム部１０３に送信する。

サブキャリア配置設定部１１１は、後述する判定部１１２の判定結果に基づいて、無線信号に含まれる複数の前記サブキャリアの配置を、周波数軸方向に連続して配置する連続配置方式（以下、ＡＭＣ方式）と周波数軸方向に分散して配置する不連続配置方式（以下、ＰＵＳＣ方式）とのいずれかの方式に設定する。

具体的に、サブキャリア配置設定部１１１は、判定部１１２によって端末２０_１乃至２０_ｎとの距離値が距離閾値（所定の距離値）以上であると判定された場合、ＡＭＣ方式に設定する。また、サブキャリア配置設定部１１１は、判定部１１２によって端末数が端末数閾値（所定の端末数）以上であると判定された場合、ＡＭＣ方式に設定する。

また、サブキャリア配置設定部１１１は、判定部１１２によって、距離閾値未満であると判定され、かつ端末数閾値未満であると判定された場合、ＰＵＳＣ方式に設定する。

このように、サブキャリア配置設定部１１１は、判定部１１２による端末状態の判定結果に基づいて、例えば、現在ＡＭＣ方式を使用していた場合には、ＰＵＳＣ方式に切り替える。

判定部１１２は、通信を行っている一つ又は複数の端末２０_１乃至２０_ｎとの距離値又は端末数の少なくとも一方を判定する。判定部１１２は、端末２０_１乃至２０_ｎとの距離値が所定の距離値以上であるか否かを判定する。判定部１１２は、端末数が所定の端末数以上であるか否かを判定する。

具体的に、判定部１１２は、閾値記憶部１１６に予め記憶されている距離閾値（所定の距離値）と、距離値記憶部１１７に記憶されている端末２０_１乃至２０_ｎの距離値とを読み出すと共に、当該距離値が、距離閾値以上であるか否かを判定する。

また、判定部１１２は、閾値記憶部１１６に予め記憶されている端末数閾値（所定の端末数）と、端末数記憶部１１８に記憶されている端末数とを読み出すと共に、当該端末数が端末数閾値以上であるか否かを判定する。判定部１１２は、上述した端末数が端末数閾値以上であると判定した場合と、距離値が距離閾値以上であると判定した場合に、判定部１１２は、端末数閾値以上であること、又は、距離値閾値以上であることを判定結果としてサブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。

また、判定部１１２は、上述した端末数が端末数閾値未満であり、かつ距離値が距離閾値未満である場合、判定部１１２は、端末数閾値未満であり、かつ距離値閾値未満であることを判定結果としてサブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。

なお、判定部１１２は、所定の期間毎に、上述した距離値又は端末数とを判定し、サブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。かかる所定の期間は、１フレーム毎でもよいし、１秒毎でもよい。

無線制御部１１３は、ウエイト演算処理部１０５ｂと無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄと接続する。また、無線制御部１１３は、判定部１１２から判定結果の通知を受けると、当該判定結果に応じて、ウエイト演算処理部１０５ｂと無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄとにおける動作の稼動又は停止を実行する。

具体的に、無線制御部１１３は、判定部１１２によって、端末２０_１乃至２０_ｎとの距離が距離閾値以上であることを判定結果として通知された場合と、端末数が端末数閾値以上であることを判定結果として通知された場合とにおいて、ウエイト演算処理部１０５ｂと、無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄとを稼動させる。

また、無線制御部１１３は、判定部１１２によって、端末２０_１乃至２０_ｎとの距離値が距離閾値未満であり、かつ端末数が端末数閾値未満であることを判定結果として通知された場合、ウエイト演算処理部１０５ｂと無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄに対して稼動を停止させる。ここで、無線制御部１１３は、稼動を停止するために、無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄへの電源の供給を停止するように構成されていてもよいし、回路のクロックを停止するように構成されていてもよい。

このようにして、無線制御部１１３は、判定部１１２の判定結果に応じて、サブキャリア配置設定部１１１と連動し、ＰＵＳＣ方式が使用される場合、ＡＭＣ方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部１０４ａ乃至１０４ｂを用いて無線信号を送受信する。また、無線制御部１１３は、サブキャリア配置設定部１１１と連動し、ＰＵＳＣ方式が使用される場合、用いていない無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄの無線信号の送受信を停止する。

なお、本実施形態では、無線制御部１１３が、無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄの２つの無線通信部における動作の稼動又は停止を制御するように構成されているが、上述した数はこれに限定されるものではない。

端末カウント部１１４は、所定の期間毎に、通信している端末２０_１乃至２０_ｎの数である端末数「Ｎ」をカウントする。当該所定の期間は、１フレーム毎でもよいし、１秒毎でもよい。また、端末カウント部１１４は、カウントした端末数「Ｎ」を記憶部１０１の端末数記憶部１１８に記憶する。

端末距離算出部１１５は、無線通信している端末２０_１乃至２０_ｎとの距離値を算出する。具体的に、端末距離算出部１１５は、通信を行っている端末２０_１乃至２０_ｎに対して受信品質情報であるＣＩＮＲ（搬送波電力対干渉雑音電力比：Carrier to Interfere plus Noise power Ratio）の通知を要求すると共に、通知されたＣＩＮＲから距離値「Ｌ」を算出することで、端末２０_１乃至２０_ｎとの距離を推定する。

ここで、端末距離算出部１１５は、下記に示す（１）式によって端末との距離値「Ｌ」を算出する。（１）式において、「Ｑａ」は、端末から通知されたＣＩＮＲの値であり、「Ｑmin」は、基地局１０の無線範囲のセルエッジ付近における端末で受信される無線信号のＣＩＮＲの値である。また、「Ｌs」は、基地局１０からセルエッジまでの距離値を示す値であると共に、距離閾値「Ｌs」でもある。また、上述した「Ｑmin」と「Ｌs」は、予め端末距離算出部１１５に記憶されている。

Ｌ＝（Ｑmin／Ｑa）×Ｌs ・・・・ （１）
また、端末距離算出部１１５は、算出した端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」を、記憶部１０１の距離値記憶部１１７に記憶する。

なお、本実施形態では、受信品質情報としてＣＩＮＲを用いて算出する場合を例に説明するが、かかる受信品質情報は、例えば、ＲＳＳＩ（受信強度：Received Signal Strength Indicator）等の受信品質を示す他の情報でも良い。

また、端末距離算出部１１５は、所定の期間毎に、端末２０_１乃至２０_ｎに対して上述したＣＩＮＲの通知を要求し、通知されたＣＩＮＲから端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」を算出する。当該所定の期間は、１フレーム毎でもよいし、１秒毎でもよい。

記憶部１０１は、制御部１００及びネットワーク部１０２に接続され、閾値記憶部１１６と、距離値記憶部１１７と、端末数記憶部１１８とを備える。

閾値記憶部１１６は、判定部１１２が使用する閾値を記憶する。具体的に、閾値記憶部１１６は、端末数閾値と、距離閾値とを記憶する。なお、上述した端末数閾値と距離閾値とは、基地局１０に備えられた入力部（図示せず）から記憶されてもよいし、通信ネットワーク３０を介して記憶されてもよい。

距離値記憶部１１７は、端末距離算出部１１５で実行された端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」の算出結果を記憶する。

端末数記憶部１１８は、端末カウント部１１４で実行された端末数「Ｎ」のカウント結果を記憶する。

ネットワーク部１０２は、通信ネットワーク３０に接続し、インタフェース処理を実行する。

モデム部１０３は、制御部１００と無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄとに接続される。また、モデム部１０３は、複数の演算処理部（ＣＰＵ）から構成され、送受信データの変復調及びデジタル信号処理による位相制御を行う。また、モデム部１０３は、ウエイト演算処理部１０５ａ乃至１０５ｂとを備える。ウエイト演算処理部１０５ａ乃至１０５ｂは、例えば、以下の５つの通信制御を行う。

１．無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄの最終段で変換されたデジタル信号を、例えばＤ／Ｕ（希望波／妨害波）が最大となるように合成し、復調する。

２．無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄに備えられているアンテナ素子１０８ａ乃至１０８ｄでの受信の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行う端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。

３．干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作る（ヌルステアリング）ことによって抑圧する。

４．無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄに備えられているアンテナ素子１０８ａ乃至１０８ｄに供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って（ビームフォーミング）送信することを可能とする。

５．周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。

なお、本実施形態では、ウエイト演算処理部１０５ａが、無線通信部１０４ａ乃至１０４ｂの通信制御を行うように構成されており、ウエイト演算処理部１０５ｂが、無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄの通信制御を行うように構成されている。

無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄは、モデム部１０３に接続されると共に、端末２０_１乃至２０_ｎとの間で無線信号を送受信する。ここで、無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄは、同様の構成であるため、無線通信部１０４ａの構成について具体的に説明する。

無線通信部１０４ａは、Ｔｘ／Ｒｘ制御部１０６ａと、送受信部１０７ａと、アンテナ素子１０８ａとを備える。

Ｔｘ／Ｒｘ制御部１０６ａは、送信系モジュールと受信系モジュールとから構成され、モデム部１０３と送受信部１０７ａとに接続される。送信系モジュールは、Ｄ／Ａ変換、逆フーリエ変換等のＯＦＤＭＡ変調を実行するように構成され、モデム部１０３からの信号を送受信部１０７ａへ送信する。受信系モジュールは、フーリエ変換等のＯＦＤＭＡ復調、Ａ／Ｄ変換を実行するように構成され、送受信部１０７ａからの信号をモデム部１０３へ送信する。

送受信部１０７ａは、受信系モジュールと送信系モジュールとから構成され、Ｔｘ／Ｒｘ制御部１０６ａとアンテナ素子１０８ａとに接続される。送信系モジュールは、アッパコンバータ、電力増幅器により構成され、この順序で、信号経路であるＴｘ制御部／Ｒｘ制御部１０６ａからアンテナ素子１０８ａに向かって接続される。また、受信系モジュールは、ローノイズ増幅器、ダウンコンバータにより構成され、この順序で、信号経路であるアンテナ素子１０８ａから、Ｔｘ／Ｒｘ制御部１０６ａに向かって接続される。

このように、送受信部１０７ａは、送受信する無線信号を時分割で制御して送信と受信の切り替え制御を実行すると共に、送受信する無線信号のアップコンバージョンやダウンコンバージョン等の処理を行う。

なお、本実施形態に係る基地局１０では、無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄの４つを具備する場合を例に示しているが、特にこの数に限定されないことは勿論である。

（通信システムの動作）
次に、上述した通信システムの動作について図３を用いて説明する。ここでは、標準規格IEEE802.16eに基づいた無線通信が行われる場合について説明する。

まず、ステップＳ１１において、基地局１０を起動すると、閾値記憶部１１６に、基地局１０動作として、端末数閾値と距離閾値とを記憶させる。

ステップＳ１２において、基地局１０では、サブキャリア配置設定部１１１が、端末２０_１乃至２０_ｎとの無線信号に含まれるサブキャリアの配置を、ＡＭＣ方式に設定する。

ステップＳ１３ａにおいて、基地局１０では、無線制御部１１３は、ウエイト演算処理部１０５ａ乃至１０５ｂと、全ての無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄとを稼動させる。そして、基地局１０は、初期値設定を完了し、通信可能な状態となる。データ処理部１１０は、サブキャリア配置設定部１１１が配置したデータをモデム部１０３と送受信し、モデム部１０３は、アダプティブアレイ制御を実行して、端末２０_１乃至２０_ｎとの通信を行う（通常モード）。なお、この時、通信開始にあたり、データ処理部１１０は、端末２０_１乃至２０_ｎのそれぞれに対して、ＡＭＣ方式を用いたサブチャネルの配置を通知するものとする（ステップＳ１３ｂ：通信開始ステップ）。

この時、端末カウント部１１４は、通信している端末２０_１乃至２０_ｎの数である端末数「Ｎ」をカウントし、端末数記憶部１１８に記憶する。また、端末距離算出部１１５は、算出した端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」を、距離値記憶部１１７に記憶する。

ステップＳ１４において、基地局１０では、判定部１１２が、端末数閾値「Ｎs」と、端末数「Ｎ」とを読み出す。

ステップＳ１５において、判定部１１２は、読み出した端末数「Ｎ」が、端末数閾値「Ｎs」以上であるか否かを判定する。また、判定部１１２は、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」以上であると判定した場合、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」以上であることを、サブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。

ステップＳ１６において、判定部１１２が、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」未満であると判定した場合、判定部１１２は、距離閾値「Ｌs」と、端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」とを読み出す。

ステップＳ１７において、判定部１１２は、読み出した端末２０_１乃至２０_ｎ毎の距離値「Ｌ」の中で、距離閾値「Ｌs」以上の距離値「Ｌ」があるか否かを判定する。また、判定部１１２は、距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」以上であると判定した場合、距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」以上であることを、サブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。

ステップＳ１８において、判定部１１２は、全ての距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」未満であると判定した場合、判定部１１２は、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」未満であり、かつ距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」未満であることを、サブキャリア配置設定部１１１と無線制御部１１３とに通知する。

また、この通知を受けたサブキャリア配置設定部１１１は、各端末２０_１乃至２０_ｎと送受信する無線信号に配置される複数のサブキャリアの配置を、ＰＵＳＣ方式に設定する。ＰＵＳＣ方式は、図４（ａ）に示すように、不連続的に分散させてサブキャリアを配置する方式であり、このような周波数のサブキャリアを使用することにより、周波数フェージングを抑制すると共に、特定の周波数帯域の通信品質が低下する場合であっても、全体的な通信品質の低下を抑制する。なお、この時、既にＰＵＳＣ方式が設定されている場合、サブキャリア配置設定部１１１は、特に動作しない。

ステップＳ１９において、判定部１１２から通知を受けた無線制御部１１３は、ウエイト演算処理部１０５ｂと無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄとの動作を停止する（低電力モード）。

ステップＳ２０において、基地局１０では、サブキャリア配置設定部１１１が、判定部１１２から、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」以上である旨の通知を受けた場合と、距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」以上である旨の通知を受けた場合、サブキャリア配置設定部１１１は、各端末２０_１乃至２０_ｎと送受信する無線信号に配置される複数のサブキャリアの配置を、ＡＭＣ方式に設定する。ＡＭＣ方式は、図４（ｂ）に示すように、連続したサブキャリアを配置する方式であり、空間分割多重接続を容易に利用することができる。なお、この時、既にＡＭＣ方式が設定されている場合、サブキャリア配置設定部１１１は、特に動作しない。

ステップＳ２１において、無線制御部１１３は、判定部１１２から、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」以上である旨の通知を受けた場合と、距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」以上である旨の通知を受けた場合、ウエイト演算処理部１０５ｂと無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄとを稼働する（通常電力モード）。

このようにして、基地局１０は、通信を行う端末２０_１乃至２０_ｎの距離値と端末数とに応じて、ＡＭＣ方式とＰＵＭＣ方式とを切り替えて設定するとともに、通信で使用する無線通信部の数を変更する。

なお、上述したステップＳ１４乃至Ｓ２１の動作は、例えば、毎フレーム等、所定の期間毎に実行される。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る基地局１０によれば、通信を行っている端末２０_１乃至２０_ｎの距離値「Ｌ」又は端末数「Ｎ」の判定結果に応じて、距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」未満であり、かつ端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」未満である場合、図５（ｂ）に示すように無線信号Ｃ１０ｂを形成し、当該無線信号Ｃ１０ｂに含まれるサブキャリアの配置をＰＵＳＣ方式（不連続配置方式）に設定する。また、この時、基地局１０は、無線通信部１０４ｃ乃至１０４ｄの送受信を停止させて、アダプティブアレイ制御を実行しない。つまり、基地局１０は、アダプティブアレイ制御を実行する必要がない場合、ＰＵＳＣ方式を用いて、特定の周波数帯域でマルチパス等の影響により端末との全体的な通信品質が低下することを抑制し、基地局１０における消費電力を低減する。よって、かかる基地局１０によれば、マルチキャリア方式を用いた通信システムにおいて、基地局１０は、消費電力を低減しつつ、通信品質の低下を抑制する。

また、基地局１０は、端末との距離値「Ｌ」が距離閾値「Ｌs」以上である場合、図５（ａ）に示すように、無線信号に含まれるサブキャリアの配置を、ＡＭＣ方式（連続配置方式）に設定すると共に、全ての無線通信部１０４ａ乃至１０４ｄを用いて、アダプティブアレイ制御により無線信号Ｃ１０ａを送受信するので、指向性の高いビームフォーミングを実行してセルエッジ付近に存在する端末とも安定した通信を行える。さらに、端末数「Ｎ」が端末数閾値「Ｎs」以上である場合においても、基地局１０は、上述したアダプティブアレイ制御により無線信号Ｃ１０ｃを送受信するので、図５（ｃ）に示すように、空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）を実行して周波数利用効率を向上できる。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、基地局１０の端末距離算出部１１５は、端末２０_１乃至２０_ｎから通知されたＣＩＮＲに基づいて、距離値「Ｌ」を算出するように構成されていたが、端末２０_１乃至２０_ｎにＧＰＳ機能等の位置検出機能が備えられている場合、端末距離算出部１１５は、端末２０_１乃至２０_ｎに対して位置情報の通知を要求し、通知された当該位置情報に基づいて、距離値「Ｌ」を算出しても良い。

また、基地局１０に備えられているサブキャリア配置設定部１１１と、判定部１１２と、無線制御部１１３と、端末カウント部１１４と、端末距離算出部１１５との各種機能は、通信システムにおける基地局１０以外の他の装置に備えられていてもよい。例えば、通信ネットワーク３０に含まれるサーバ（図示せず）に具備してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＡＭＣ方式とＰＵＳＣ方式のサブキャリアの配置を示すイメージ図である。 本発明の実施形態に係る通信システムにおいて、ＡＭＣ方式とＰＵＳＣ方式とにおける基地局の無線範囲を示すイメージ図である。

符号の説明

１０…基地局、２０_１乃至２０_ｎ…端末、３０…通信ネットワーク、１００…制御部、１０１…記憶部、１０２…ネットワーク部、１０３…モデム部、１０４ａ乃至１０４ｄ…無線通信部、１０５ａ乃至１０５ｂ…ウエイト演算処理部、１０６ａ乃至１０６ｄ…Ｔｘ／Ｒｘ制御部、１０７ａ乃至１０７ｄ…送受信部、１０８ａ乃至１０８ｄ…アンテナ素子、１１０…データ処理部、１１１…サブキャリア配置設定部、１１２…判定部、１１３…無線制御部、１１４…端末カウント部、１１５…端末距離算出部、１１６…閾値記憶部、１１７…距離値記憶部、１１８…端末数記憶部、Ｃ１０ａ乃至Ｃ１０ｃ…無線信号、Ｓ１１乃至Ｓ２１…ステップ

Claims (6)

1. それぞれアンテナ素子を備える複数の無線通信部と、
   前記複数の無線通信部を制御する制御手段と、を備える無線通信装置であって、
   前記制御手段は、
   周波数軸方向に連続する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第１の方式を使用している場合で、前記複数の無線通信部を用いてアダプティブアレイ制御を実行している場合に、通信を行っている一つ又は複数の端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、周波数軸方向に分散する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第２の方式に切り替えるとともに、前記アダプティブアレイ制御を中止して、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するよう制御することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第２の方式が使用される場合、用いていない前記無線通信部の前記無線信号の送受信を停止するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御手段は、
   前記第１の方式を使用している場合で、前記アダプティブアレイ制御を実行している場合に、前記端末数が所定の端末数未満になると、前記第１の方式から前記第２の方式に切り替えるとともに、前記アダプティブアレイ制御を中止して、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して端末と通信を行う無線通信装置であって、
   通信を行っている一つ又は複数の前記端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、前記無線信号に含まれる複数の前記サブキャリアの配置を、周波数軸方向に連続して配置する第１の方式と周波数軸方向に分散して配置する第２の方式とのいずれかの方式に設定する設定部と、
   前記第２の方式が使用される場合、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて前記無線信号を送受信する無線制御部と、を備え、
   前記設定部は、前記端末との距離が所定の距離値以上である場合、前記第１の方式に設定することを特徴とする無線通信装置。
5. それぞれアンテナ素子を備える複数の無線通信部を制御するステップを備える通信方法であって、
   前記制御するステップは、
   周波数軸方向に連続する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第１の方式を使用している場合で、前記複数の無線通信部を用いてアダプティブアレイ制御を実行している場合に、通信を行っている一つ又は複数の端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、周波数軸方向に分散する複数のサブキャリアにより端末との通信を行う第２の方式に切り替えるとともに、前記アダプティブアレイ制御を中止して、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて無線信号を送受信するよう制御することを特徴とする通信方法。
6. アンテナ素子を備える無線通信部を複数用いてアダプティブアレイ制御を実行し、複数のサブキャリアを含む無線信号を送受信して端末と通信を行う通信方法であって、
   通信を行っている一つ又は複数の前記端末との距離値又は端末数の少なくとも一方に基づいて、前記無線信号に含まれる複数の前記サブキャリアの配置を、周波数軸方向に連続して配置する第１の方式と周波数軸方向に分散して配置する第２の方式とのいずれかの方式に設定するステップと、
   前記第２の方式が使用される場合、前記第１の方式が使用される場合よりも少ない数の無線通信部を用いて前記無線信号を送受信するステップと、を備え、
   前記設定するステップは、前記端末との距離が所定の距離値以上である場合、前記第１の方式に設定することを特徴とする通信方法。

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