JP5096058B2 - 無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信端末と通信する無線基地局、及び当該無線基地局に用いられる無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムにおいて通信速度を向上させる技術の１つとして、適応変調が知られている。適応変調では、伝搬路の状態が良い時には通信レートが高い変調方式が適用され、伝送路の状態が悪い時には通信レートが低い変調方式が適用される。

このため、適応変調を使用する無線通信システムでは、無線通信端末は、無線基地局との無線通信の通信品質を測定し、測定した通信品質を無線基地局に通知する。無線基地局は、無線通信端末によって通知された通信品質に応じて変調方式を選択する。

また、多数のサブキャリアを使用するマルチキャリア通信方式の１つとして、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）方式が知られている。ＯＦＤＭＡ方式では、複数のサブキャリアからなるサブチャネル（以下、「通信チャネル」）が無線通信端末に動的に割り当てられる。

ＯＦＤＭＡ方式及び適応変調を使用する無線通信システムにおいては、通信チャネル毎に異なる変調方式を適用可能である。したがって、無線基地局は、無線通信端末に割り当て可能な通信チャネルの中から、通信品質が良好な通信チャネルを当該無線通信端末に割り当てることが望ましい。

また、通信品質が良好な通信チャネルを無線通信端末に割り当て可能な技術として、次のような手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、無線通信端末は、無線基地局によって送信された無線信号の通信品質をサブキャリア毎に測定し、測定した通信品質を無線基地局に通知する。無線基地局は、通信品質が良好なサブチャネルからなる通信チャネルを無線通信端末に割り当てる。
特開２００５−１５１５６７号公報（第１８−１９頁、第７図）

ところで、無線基地局によって構成されるセルにおいて、干渉源（例えば、他の無線基地局）からの干渉を受けるエリアや、無線基地局との間に障害物が存在するエリアでは、特定の通信チャネルの通信品質が劣化することがある。また、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアの周辺に位置する無線通信端末は、当該エリア内に移動して通信品質が劣化する恐れがある。

上述したチャネル割り当て手法では、無線基地局は、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアの周辺に位置する無線通信端末に対して、当該特定の通信チャネルを割り当てる可能性がある。

このため、上述したチャネル割り当て手法では、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアがセル内に存在する場合において、無線通信端末に通信チャネルが割り当てられた後に通信品質の劣化が生じやすい問題があった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアがセル内に存在する場合において、通信品質の劣化を抑制することができる無線基地局、及び当該無線基地局に用いられる無線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、無線通信端末（無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄ）と通信する無線基地局（無線基地局１０）であって、前記無線通信端末に割り当て可能な通信チャネル（サブチャネル又はサブキャリア）における通信品質を検出する通信品質検出部（通信品質検出部１８３）と、前記通信品質検出部によって前記通信品質が検出された時点の前記無線通信端末の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部（位置情報取得部１８２）と、前記通信チャネルを識別する通信チャネル識別子（サブキャリア番号）と、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを対応付けたチャネル情報（サブキャリア情報テーブル）を記憶するチャネル情報記憶部（サブキャリア情報テーブル記憶部１８５）と、前記無線通信端末の現在位置を示す現在位置情報を取得する現在位置情報取得部（現在位置情報取得部１８０）と、前記チャネル情報記憶部によって記憶された前記チャネル情報と、前記現在位置情報取得部によって取得された前記現在位置情報とに基づいて、前記無線通信端末に前記通信チャネルを割り当てる通信チャネル割り当て部（割り当て部１８９）とを備え、前記通信チャネル割り当て部は、前記チャネル情報において所定の通信品質に対応する前記位置情報と、前記現在位置情報との差分（隣接度合いＡ_ＳＣｘｘ）を前記通信チャネル毎に算出する差分算出部（差分算出部１８６）と、前記差分算出部によって算出された前記差分に応じて、前記通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てる割り当て制御部（合計値算出部１８６、優先順位設定部１８８、割り当て部１８９）とを備えることを要旨とする。

このような特徴によれば、差分算出部は、所定の通信品質に対応する位置情報と、現在位置情報との差分を通信チャネル毎に算出する。これにより、通信品質が所定の通信品質となる位置と、無線通信端末の現在位置との間の距離が通信チャネル毎に特定される。

また、割り当て制御部は、差分算出部によって算出された差分（距離）に応じて、無線通信端末の現在位置に適した通信チャネルを無線通信端末に割り当てる。したがって、通信品質が所定の通信品質となる位置と、無線通信端末の現在位置との間の距離に応じた通信チャネルの割り当てが可能となるので、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアがセル内に存在する場合において、通信品質の劣化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、前記差分算出部は、閾値未満の通信品質を前記所定の通信品質として、前記差分を算出し、前記割り当て制御部は、前記差分が最大となる通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記通信チャネル割り当て部は、複数の前記無線通信端末に対して前記通信チャネルを割り当てる優先順位を設定する優先順位設定部（優先順位設定部１８８）をさらに備え、前記差分算出部は、複数の前記通信チャネルにおける前記差分の合計値（合計値Ａ_ＰＳ０１）を前記無線通信端末毎に算出し、前記優先順位設定部は、前記合計値が最小となる無線通信端末に対して、前記優先順位を最も高く設定することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記無線通信端末とマルチキャリア通信方式（ＯＦＤＭＡ方式）に従って通信する無線通信部（受信部１３、復調・復号部１４、送信部１５、変調・符号化部１６、送受信制御部１７）をさらに備え、前記通信チャネル割り当て部は、複数のサブキャリアを前記通信チャネルとして前記無線通信端末に割り当てており、前記チャネル情報記憶部は、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを前記サブキャリア毎に記憶し、前記差分算出部は、前記差分を前記サブキャリア毎に算出し、前記割り当て制御部は、前記差分が最大となるサブキャリアから所定数までのサブキャリアを前記無線通信端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記通信チャネル割り当て部は、周波数が連続する複数のサブキャリアを前記通信チャネルとして前記無線通信端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記無線通信端末と無線信号を送信及び受信する無線通信部（受信部１３、復調・復号部１４、送信部１５、変調・符号化部１６、送受信制御部１７）と、前記無線信号に基づき、前記無線通信端末が位置する方向と、前記無線通信端末との間の距離とを測定する測定部（測定部１８１）とをさらに備え、前記位置情報取得部は、前記測定部によって測定された前記方向及び前記距離に基づいて前記位置情報を取得し、前記現在位置情報取得部は、前記測定部によって測定された前記方向及び前記距離に基づいて前記現在位置情報を取得することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、複数のアンテナ素子（アンテナ素子１１）を有するアレイアンテナ（アレイアンテナＡＮＴ）と、前記無線通信端末が位置する方向に前記アレイアンテナの指向性を向ける指向性制御部（送受信制御部１７）とをさらに備え、前記測定部は、前記指向性に基づいて前記無線通信端末が位置する方向を測定することを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記無線通信部によって送信される前記無線信号の送信電力を制御する送信電力制御部（送受信制御部１７）と、前記無線通信部によって前記無線信号が送信されるタイミングと、前記無線通信端末によって無線信号が送信されるタイミングとを調整するタイミング調整部（送受信制御部１７）とをさらに備え、前記測定部は、前記送信電力、又は前記タイミングの調整量に基づいて、前記無線通信端末との間の距離を測定することを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、無線通信端末と通信する無線基地局に用いられる無線通信方法であって、前記無線通信端末に割り当て可能な通信チャネルにおける通信品質を検出するステップ（ステップＳ１２）と、前記検出するステップによって前記通信品質が検出された時点の前記無線通信端末の位置を示す位置情報を取得するステップ（ステップＳ１３）と、前記通信チャネルを識別する通信チャネル識別子と、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを対応付けたチャネル情報を記憶するステップ（ステップＳ１４）と、前記無線通信端末の現在位置を示す現在位置情報を取得するステップ（ステップＳ１０１）と、記憶された前記チャネル情報と、取得された前記現在位置情報とに基づいて、前記無線通信端末に前記通信チャネルを割り当てるステップ（ステップＳ１０３）とを備え、前記割り当てるステップは、前記チャネル情報において所定の通信品質に対応する前記位置情報と、前記現在位置情報との差分を前記通信チャネル毎に算出するステップ（ステップＳ１０３）と、前記算出するステップにおいて算出された前記差分に応じて、前記通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てるステップ（ステップＳ１０３）とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、特定の通信チャネルの通信品質が劣化するエリアがセル内に存在する場合において、通信品質の劣化を抑制することができる無線基地局、及び当該無線基地局に用いられる無線通信方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）全体概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）無線基地局の動作、（４）作用・効果について説明する。なお、以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）全体概略構成
まず、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。

（１．１）無線通信システムの構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１０及び無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄを含む。

本実施形態では、無線基地局１０及び無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ（ＷｉＭＡＸ；登録商標）に基づく構成を有している。具体的には、無線基地局１０及び無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄは、ＯＦＤＭＡ方式及び適応変調・符号化（ＡＭＣ）をサポートしている。

無線基地局１０は、アレイアンテナＡＮＴ（図３参照）を備え、アレイアンテナＡＮＴを用いたアダプティブアレイ制御を行う。具体的には、無線基地局１０は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの方向にアレイアンテナＡＮＴの指向性を向けて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄと通信する。

無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄは、無線基地局１０によって送信された無線信号の品質をサブチャネル毎に測定する。例えば、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄは、無線基地局１０によって送信された無線信号のＣＮＲ、ＳＮＲ又はＦＥＲを測定する。

無線基地局１０は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄから通知される通信品質に応じて、変調方式及び符号化方式を選択する。

無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄは、無線基地局１０との通信に使用されているサブチャネルの通信品質が無線基地局１０との通信が継続不可能な値まで低下すると、当該サブチャネルの劣化を示すエラー情報を無線基地局１０に通知する。

無線基地局１０は、エラー情報が通知されると、エラー情報が通知されたサブチャネルを構成するサブキャリアと、エラー情報を通知した無線通信端末の位置とを検出する。

無線基地局１０は、検出した位置を示す位置情報と、エラー情報が通知されたサブチャネルを構成するサブキャリアのサブキャリア番号とを対応付けたサブキャリア情報テーブルＴ１（図５参照）を記憶する。

図１の例では、無線基地局１０によって構成されるセル（サービスエリア）Ｃ１において、特定のサブキャリアの通信品質が劣化するエリアＡ１，Ａ２が存在する。

一例として、エリアＡ１は、無線基地局１０との間に障害物が存在し、総サブキャリア数１０２４のうち、サブキャリア番号１〜３００のサブキャリアの通信品質が劣化する。また、エリアＡ２は、セルＣ１の隣接セルからの干渉により、サブキャリア番号２００〜５００のサブキャリアの通信品質が劣化する。

（１．２）通信フレームの構成
図２は、ＷｉＭＡＸにおいてＡＭＣを使用する場合の通信フレームの構成例を示す図である。

図２に示すように、通信フレームＦは、下りリンク（ＤＬ）の通信に用いられるＤＬサブフレームと、上りリンク（ＵＬ）の通信に用いられるＵＬサブフレームとを有する。

ＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームは、１フレーム期間内に時分割で設けられる。すなわち、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式が適用されており、ＤＬ及びＵＬの通信が互いに異なる時間帯で行われる。

さらに、ＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームのそれぞれは、ＡＭＣを使用する期間（以下、「ＡＭＣ期間」）を有する。図２の例では、ＡＭＣ期間は、一定の周波数帯毎に分割された１２個のサブチャネルを有する。

すなわち、ＷｉＭＡＸにおいてＡＭＣを使用する場合、サブチャネルは、周波数が連続する複数のサブキャリアによって構成される。なお、ＷｉＭＡＸにおいてＡＭＣが適用されるサブチャネルは、“バンド”と呼ばれる。

ＤＬサブフレームのサブチャネル１とＵＬサブフレームのサブチャネル１とは対になり、１つの無線通信端末に割り当てられる。サブチャネル２〜サブチャネル１２についても同様である。

なお、ＤＬサブフレームは、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに報知される報知情報であるＤＬ−ＭＡＰを有する。ＤＬ−ＭＡＰは、サブチャネルの割り当て情報を含む。

（２）無線基地局の構成
次に、図３〜図５を用いて、無線基地局１０の構成について説明する。

（２．１）無線基地局の概略構成
図３は、無線基地局１０の概略構成図である。図３に示すように、無線基地局１０は、アレイアンテナＡＮＴ、送受信切替部１２、受信部１３、復調・復号部１４、送信部１５、変調・符号化部１６、送受信制御部１７、及び制御部１８を含む。

アレイアンテナＡＮＴは、複数のアンテナ素子１１を含む。送受信切替部１２は、無線基地局１０における送信タイミングと受信タイミングとを切り替える。すなわち、送受信切替部１２は、送信タイミングにおいて、送信部１５からの無線信号をアレイアンテナＡＮＴに伝達する。一方、受信タイミングにおいて、送受信切替部１２は、アレイアンテナＡＮＴからの無線信号を受信部１３に伝達する。

受信部１３は、送受信切替部１２によって伝達される無線信号の受信処理を行い、受信信号を出力する。具体的には、受信部１３は、無線信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）や、無線信号の周波数を低下させるダウンコンバータを含む。

復調・復号部１４は、受信部１３から出力される受信信号に対してＯＦＤＭＡ復調及び復号を行う。復調及び復号後の受信信号は、制御部１８に入力される。

一方、変調・符号化部１６は、制御部１８からの送信信号に対して符号化及びＯＦＤＭＡ変調を行う。

送信部１５は、符号化及び変調後の送信信号の送信処理を行い、無線信号を出力する。具体的には、送信部１５は、送信信号の周波数を上昇させるアップコンバータや、無線信号を増幅するパワーアンプを含む。

送受信制御部１７は、受信部１３及び送信部１５を制御する。本実施形態において、送受信制御部１７は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが位置する方向にアレイアンテナＡＮＴの指向性を向ける指向性制御部を構成する。すなわち、送受信制御部１７は、各アンテナ素子１１において送信又は受信される無線信号に対してウェイトを乗算することによって、無線信号の位相や振幅を制御する。

また、本実施形態において、送受信制御部１７は、無線信号の送信電力を制御する送信電力制御部を構成する。すなわち、送受信制御部１７は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄにおける受信レベルを所定値に維持するために送信電力制御を行う。

さらに、本実施形態において、送受信制御部１７は、送信部１５によって無線信号が送信されるタイミングと、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄによって無線信号が送信されるタイミングとを調整するタイミング調整部を構成する。

無線信号の伝送遅延は、無線基地局１０と無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離に応じて変化する。このため、送受信制御部１７は、伝送遅延によるタイミング誤差を補正するためにタイミング調整処理（レンジング処理）を実行する。

制御部１８は、復調・復号部１４、変調・符号化部１６、及び送受信制御部１７を制御する。以下、制御部１８の詳細な構成について説明する。

（２．２）無線基地局の詳細構成
図４は、無線基地局１０の詳細構成、具体的には、制御部１８の機能ブロック構成図である。なお、以下においては、本発明に関連する点について主に説明する。

図４に示すように、制御部１８は、現在位置情報取得部１８０、測定部１８１、位置情報取得部１８２、通信品質検出部１８３、サブキャリア情報管理部１８４、サブキャリア情報テーブル記憶部１８５、差分算出部１８６、合計値算出部１８７、優先順位設定部１８８、及び割り当て部１８９を含む。

測定部１８１は、送受信制御部１７から取得した情報に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが位置する方向と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離とを測定する。具体的には、測定部１８１は、アレイアンテナＡＮＴの指向性（例えば、位相合成パターン）に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが位置する方向を測定する。

また、測定部１８１は、送信電力値又はタイミング調整量に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離を測定する。すなわち、送信電力値又はタイミング調整量が大きいほど、無線基地局１０と無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離が大きいことになる。

通信品質検出部１８３は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄから受信したエラー情報に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てたサブチャネルにおける通信品質の劣化を検出する。

位置情報取得部１８２は、通信品質検出部１８３によって通信品質の劣化が検出された時点の無線通信端末の位置を示す位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得部１８２は、測定部１８１によって測定された方向データ及び距離データに基づいて位置情報を取得する。

サブキャリア情報テーブル記憶部１８５は、通信品質の劣化が検出されたサブチャネルを構成する各サブキャリアのサブキャリア番号と、通信品質の劣化が検出された位置（以下、適宜「品質劣化位置」という）の位置情報とを対応付けたサブキャリア情報テーブルＴ１を記憶する。

サブキャリア情報管理部１８４は、位置情報取得部１８２によって取得された位置情報、及び通信品質検出部１８３によって検出されたサブキャリア毎の通信品質劣化情報に基づいて、サブキャリア情報テーブルＴ１を蓄積及び更新する。

割り当て部１８９は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの少なくとも１つにサブチャネル割り当てる場合、サブチャネルが割り当てられる無線通信端末の現在位置を示す現在位置情報を取得するよう、現在位置情報取得部１８０に指示する。

なお、サブチャネルの割り当ては、新規に通信を開始する無線通信端末がサブチャネルの割り当てを要求する場合に限らず、既にサブチャネルが割り当てられている無線通信端末に再割り当てが行われてもよい。

現在位置情報取得部１８０は、現在位置情報の取得指示を割り当て部１８９から受けると、測定部１８１によって測定された方向データ及び距離データに基づいて、サブチャネルが割り当てられる無線通信端末の現在位置情報を取得する。

ここで、無線基地局１０を原点としたｘｙ平面を定義する。サブチャネルが割り当てられる無線通信端末の方向をφ_ＰＳ１とし、当該無線通信端末と無線基地局１０との間の距離をＬ_ＰＳ１とすると、当該無線通信端末の位置（現在位置）は、次のように表すことができる。

（Ｌ_ＰＳ１ｃｏｓφ_ＰＳ１ ， Ｌ_ＰＳ１ｓｉｎφ_ＰＳ１） ・・・（１）
また、サブキャリア情報管理部１８４は、サブキャリア情報テーブルＴ１をサブキャリア情報テーブル記憶部１８５から読み出し、読み出したサブキャリア情報テーブルＴ１を差分算出部１８６に伝達する。

差分算出部１８６は、サブキャリア情報テーブルＴ１に含まれる各位置情報と、現在位置情報との差分をサブキャリア毎に算出する。

ここで、過去に通信品質の劣化が検出された時点の無線通信端末の方向をφ_ＮＧ１とし、当該無線通信端末と無線基地局１０との間の距離をＬ_ＮＧ１とすると、品質劣化位置は、次のように表すことができる。

（Ｌ_ＮＧ１ｃｏｓφ_ＮＧ１ ， Ｌ_ＮＧ１ｓｉｎφ_ＮＧ１） ・・・（２）
そして、差分算出部１８６は、サブチャネルが割り当てられる無線通信端末の現在位置と、品質劣化位置との隣接度合いＡを算出する。あるサブキャリアについての隣接度合いＡ_ＳＣｘｘは、次の式に従って算出される。

隣接度合いＡ_ＳＣｘｘが小さいほど、サブチャネルが割り当てられる無線通信端末の現在位置と、品質劣化位置とが近いことになる。

なお、差分算出部１８６は、通信品質の劣化が検出されていないサブキャリアについては、所定の最大値(例えば、セル直径の２乗値)を割り当てる。また、１つのサブキャリアに複数の品質劣化位置が存在する場合、差分算出部１８６は、それぞれの隣接度合いを算出し、算出された隣接度合いのうちの最小値を選択する。

合計値算出部１８７は、差分算出部１８６によってサブキャリア毎に算出された隣接度合いＡを取得し、すべてのサブキャリアについての隣接度合いの合計値Ａ_ＰＳ０１を次の式に従って算出する。

サブチャネルが割り当てられる無線通信端末が複数存在する場合、合計値算出部１８７は、各無線通信端末について隣接度合いの合計値を算出する。算出された合計値が小さい無線通信端末ほど多くの品質劣化位置が周辺に存在することになる。

優先順位設定部１８８は、合計値算出部１８７によって算出された合計値が小さい無線通信端末に対して、サブチャネルを割り当てる優先順位を高く設定する。

割り当て部１８９は、差分算出部１８６によって算出された隣接度合いと、優先順位設定部１８８によって設定された優先順位とに基づいて、サブチャネルを構成する。具体的には、割り当て部１８９は、サブキャリア毎に算出された隣接度合いを比較して、隣接度合いが最大となるサブキャリアから所定数までのサブキャリアによってサブチャネルを構成する。

割り当て部１８９は、構成したサブチャネルを無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てる。これにより、セルＣ１において品質劣化位置が存在しないサブキャリア、又は品質劣化位置が無線通信端末から遠いサブキャリアが、当該無線通信端末に割り当てられる。

（２．３）テーブル構成例
図５は、サブキャリア情報テーブル記憶部１８５に記憶されるサブキャリア情報テーブルＴ１の構成例を示す図である。

ここでは、無線通信端末の方向データ及び距離データが位置情報としてサブキャリア情報テーブルＴ１に記憶される例を示している。方向データとしては、アレイアンテナＡＮＴの位相合成パターンが記憶される。距離データとしては、送信電力値（パワーアンプのゲインコントロール値）又はタイミング調整値（レンジング値）が記憶される。

（３）無線基地局の動作
次に、図６及び図７を用いて、無線基地局１０の動作について説明する。

（３．１）無線通信システムの概略動作
図６は、無線基地局１０を含む無線通信システム１の全体概略動作例を示すシーケンス図である。ここでは、無線通信端末２０Ｂがエラー情報を無線基地局１０に送信した後に、無線通信端末２０Ａがサブチャネルの割り当て要求を無線基地局１０に送信する場合の動作について説明する。

ステップＳ１１において、無線通信端末２０Ｂは、エリアＡ１（サブキャリア番号１〜３００のサブキャリアの通信品質が劣化するエリア）に移動し、エラー情報を無線基地局１０に送信する。

ステップＳ１２において、無線基地局１０は、無線通信端末２０Ｂに割り当てていたサブチャネルを構成する各サブキャリアの通信品質劣化を検出する。

ステップＳ１３において、無線基地局１０は、無線通信端末２０Ｂの位置情報を取得する。

ステップＳ１４において、無線基地局１０は、ステップＳ１２において通信品質劣化が検出された各サブキャリアのサブキャリア番号と、ステップＳ１３において取得された位置情報とを用いて、サブキャリア情報テーブルＴ１を更新する。

ステップＳ１５において、無線通信端末２０Ａは、サブチャネルの割り当て要求を無線基地局１０に送信する。

ステップＳ１６において、無線基地局１０は、無線通信端末２０Ａ，２０Ｂに対してサブチャネルを割り当てる。具体的には、無線基地局１０は、エリアＡ１内に位置する無線通信端末２０Ｂと、エリアＡ１の周辺に位置する無線通信端末２０Ａとに対して、サブキャリア番号１〜３００のサブキャリア以外のサブキャリアからなるサブチャネルを割り当てる。

ステップＳ１７において、無線基地局１０は、ステップＳ１６において割り当てたサブチャネルを無線通信端末２０Ａ，２０Ｂに通知する。

（３．２）サブチャネル割り当て動作
図７は、無線基地局１０によって実行されるサブチャネル割り当て動作の動作手順例、具体的には、図６のステップＳ１６の詳細を示すフローチャートである。

ここでは、無線基地局１０が、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれに対してサブチャネルを割り当てる（又は割り当て直す）場合の動作について説明する。

ステップＳ１０１において、現在位置情報取得部１８０は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置情報を取得する。差分算出部１８６及び合計値算出部１８７は、式（３）及び式（４）に従って、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれについて、サブキャリア毎の隣接度合いＡ_ＳＣｘｘの合計値Ａ_ＰＳ０１、Ａ_ＰＳ０２、Ａ_ＰＳ０３及びＡ_ＰＳ０４を算出する。

ステップＳ１０２において、優先順位設定部１８８は、ステップＳ１０１において算出された合計値Ａ_ＰＳ０１、Ａ_ＰＳ０２、Ａ_ＰＳ０３及びＡ_ＰＳ０４に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄにサブチャネルを割り当てる優先順位を設定する。

図１においては、例えば、エリアＡ１内に位置する無線通信端末２０Ａの優先順位が最も高く設定され、次いで、エリアＡ１及びエリアＡ２の周辺に位置する無線通信端末２０Ｂの優先順位が高く設定される。エリアＡ２の周辺に位置する無線通信端末２０Ｃの優先順位は、無線通信端末２０Ｂの次に高く設定される。この結果、無線通信端末２０Ｄの優先順位が最も低く設定される。

ステップＳ１０３において、割り当て部１８９は、ステップＳ１０２において設定された優先順位に従って、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄにサブチャネルを割り当てる。また、割り当て部１８９は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれの現在位置と、各サブチャネルの品質劣化位置との間の距離が遠い順にサブチャネルを割り当てる。

具体的には、割り当て部１８９は、エリアＡ１（サブキャリア番号１００〜３００のサブキャリアの通信品質が劣化するエリア）内に位置する無線通信端末２０Ａに対して、サブキャリア番号１〜３００のサブキャリア以外のサブキャリアからなるサブチャネルを優先して割り当てる。

また、割り当て部１８９は、エリアＡ１、及びサブキャリア番号２００〜５００のサブキャリアの通信品質が劣化するエリアＡ２（サブキャリア番号２００〜５００のサブキャリアの通信品質が劣化するエリア）の周辺に位置する無線通信端末２０Ｂに対して、サブキャリア番号１〜５００のサブキャリア以外のサブキャリアからなるサブチャネルを優先して割り当てる。

割り当て部１８９は、エリアＡ２の周辺に位置する無線通信端末２０Ｃに対して、サブキャリア番号２００〜５００のサブキャリア以外のサブキャリアからなるサブチャネルを優先して割り当てる。

ステップＳ１０４において、割り当て部１８９は、すべてのユーザ（無線通信端末）に対して割り当てが完了したか否かを判定する。すべての無線通信端末に対して割り当てが完了していない場合、ステップＳ１０３に処理が戻る。一方、すべての無線通信端末に対して割り当てが完了している場合、ステップＳ１０５に処理が進む。

ステップＳ１０５において、割り当て部１８９は、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てるサブキャリア数が不足しているか否かを判定する。無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てるサブキャリア数が不足している場合、ステップＳ１０６において、割り当て部１８９は、各サブチャネルのサブキャリア数を減少させる。

無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てるサブキャリア数が不足していない場合、ステップＳ１０７に処理が進む。ステップＳ１０７において、割り当て部１８９は、未割り当てのサブキャリアが有るか否かを判定する。未割り当てのサブキャリアが有る場合、ステップＳ１０８に処理が進む。

ステップＳ１０８において、割り当て部１８９は、各サブチャネルのサブキャリア数を増加させる。

（４）作用・効果
以上説明したように、本実施形態によれば、差分算出部１８６は、サブキャリア毎に、品質劣化位置と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置との間の距離を算出する。割り当て部１８９は、算出された距離が遠いサブキャリアを優先して無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てる。

したがって、特定のサブキャリア（又はサブチャネル）の通信品質が劣化するエリアＡ１，Ａ２がセルＣ１内に存在する場合において、通信品質の劣化を抑制することができる。

本実施形態によれば、割り当て部１８９は、品質劣化位置と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置との間の距離が最大となるサブキャリアから所定数までのサブキャリアからなるサブチャネルを当該無線通信端末に割り当てる。

したがって、サブチャネルの割り当て後において、当該サブチャネルの通信品質が劣化する可能性をさらに低くすることができる。

本実施形態によれば、合計値算出部１８７は、品質劣化位置と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置との間の距離を、すべてのサブキャリアについて合計する。優先順位設定部１８８は、当該合計値が最小となる無線通信端末に対して、割り当て優先順位を最も高く設定する。

したがって、多くの品質劣化位置が周辺に存在する無線通信端末に対して優先的にサブチャネルを割り当てることができる。特に、周波数が連続するサブキャリアからなるサブチャネルを割り当てる場合において、割り当て可能なサブキャリアが少ない無線通信端末であっても、周波数が連続するサブキャリアを容易に確保可能となる。

本実施形態によれば、測定部１８１は、受信部１３によって受信される無線信号、及び送信部１５によって送信される無線信号に基づき、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが位置する方向と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離とを測定する。

したがって、無線通信端末にＧＰＳなどの位置検出装置を設けることなく、無線基地局１０が位置情報を取得することができる。

本実施形態によれば、測定部１８１は、アレイアンテナＡＮＴの指向性に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが位置する方向を測定する。したがって、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの方向が高精度に検出可能となる。

本実施形態によれば、測定部１８１は、送信電力値（パワーアンプのゲインコントロール値）、又はタイミングの調整量（レンジング値）に基づいて、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離を測定する。したがって、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄとの間の距離が高精度に検出可能となる。

[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの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形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、差分算出部１８６が、サブキャリア毎に、品質劣化位置と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置との間の距離を算出し、割り当て部１８９が、算出された距離が遠いサブキャリアを優先して無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当てていた。

しかしながら、差分算出部１８６が、サブキャリア毎に、品質が良好である位置と、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの現在位置との間の距離を算出し、割り当て部１８９が、算出された距離が短いサブキャリアを優先して無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄに割り当ててもよい。

上述した実施形態では、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄがエラー情報を無線基地局１０に通知していた。しかしながら、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄが通信品質を無線基地局１０に通知し、無線基地局１０が当該通信品質と閾値とを比較してエラー情報を生成してもよい。

また、上述した実施形態では、サブキャリア情報テーブルＴ１に品質劣化位置が登録されていたが、図８に示すように、無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの位置情報と、通信品質とを登録する構成であってもよい。

さらに、サブキャリア毎に通信品質及び位置情報が管理される構成に限らず、サブチャネル毎に通信品質及び位置情報が管理される構成でもよい。この場合、無線基地局１０が記憶する通信品質及び位置情報のそれぞれの情報量を削減することができる。

上述した実施形態では、無線基地局１０において無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄの位置を検出していたが、無線通信端末２０Ａ〜２０ＤがＧＰＳを備える場合には、ＧＰＳを用いて検出された位置情報を無線通信端末２０Ａ〜２０Ｄから無線基地局１０に通知してもよい。

上述した実施形態では、ＯＦＤＭＡ方式が適用される無線通信システム１を説明したが、ＯＦＤＭＡ方式に限らず、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）やＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access）などが適用されてもよい。

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形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 ＷｉＭＡＸにおいてＡＭＣを使用する場合の通信フレームの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の詳細構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局が記憶するサブキャリア情報テーブルの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略動作例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局によって実行されるサブチャネル割り当て動作の動作手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線基地局が記憶するサブキャリア情報テーブルの他の構成例を示す図である。

符号の説明

ＡＮＴ…アレイアンテナ、Ｃ１…セル、Ｆ…通信フレーム、Ｔ１，Ｔ２…サブキャリア情報テーブル、１…無線通信システム、１０…無線基地局、１１…アンテナ素子、１２…送受信切替部、１３…受信部、１４…復調・復号部、１５…送信部、１６…変調・符号化部、１７…送受信制御部、１８…制御部、２０Ａ〜２０Ｄ…無線通信端末、１８０…現在位置情報取得部、１８１…測定部、１８２…位置情報取得部、１８３…通信品質検出部、１８４…サブキャリア情報管理部、１８５…サブキャリア情報テーブル記憶部、１８６…差分算出部、１８７…合計値算出部、１８８…優先順位設定部、１８９…割り当て部

Claims (9)

1. 無線通信端末と通信する無線基地局であって、
   前記無線通信端末に割り当て可能な通信チャネルにおける通信品質を検出する通信品質検出部と、
   前記通信品質検出部によって前記通信品質が検出された時点の前記無線通信端末の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記通信チャネルを識別する通信チャネル識別子と、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを対応付けたチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部と、
   前記無線通信端末の現在位置を示す現在位置情報を取得する現在位置情報取得部と、
   前記チャネル情報記憶部によって記憶された前記チャネル情報と、前記現在位置情報取得部によって取得された前記現在位置情報とに基づいて、前記無線通信端末に前記通信チャネルを割り当てる通信チャネル割り当て部と
   を備え、
   前記通信チャネル割り当て部は、
   前記チャネル情報において所定の通信品質に対応する前記位置情報と、前記現在位置情報との差分を前記通信チャネル毎に算出する差分算出部と、
   前記差分算出部によって算出された前記差分に応じて、前記通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てる割り当て制御部と
   を備える無線基地局。
2. 前記差分算出部は、閾値未満の通信品質を前記所定の通信品質として、前記差分を算出し、
   前記割り当て制御部は、前記差分が最大となる通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てる請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記通信チャネル割り当て部は、複数の前記無線通信端末に対して前記通信チャネルを割り当てる優先順位を設定する優先順位設定部をさらに備え、
   前記差分算出部は、複数の前記通信チャネルにおける前記差分の合計値を前記無線通信端末毎に算出し、
   前記優先順位設定部は、前記合計値が最小となる無線通信端末に対して、前記優先順位を最も高く設定する請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記無線通信端末とマルチキャリア通信方式に従って通信する無線通信部をさらに備え、
   前記通信チャネル割り当て部は、複数のサブキャリアを前記通信チャネルとして前記無線通信端末に割り当てており、
   前記チャネル情報記憶部は、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを前記サブキャリア毎に記憶し、
   前記差分算出部は、前記差分を前記サブキャリア毎に算出し、
   前記割り当て制御部は、前記差分が最大となるサブキャリアから所定数までのサブキャリアを前記無線通信端末に割り当てる請求項２に記載の無線基地局。
5. 前記通信チャネル割り当て部は、周波数が連続する複数のサブキャリアを前記通信チャネルとして前記無線通信端末に割り当てる請求項４に記載の無線基地局。
6. 前記無線通信端末と無線信号を送信及び受信する無線通信部と、
   前記無線信号に基づき、前記無線通信端末が位置する方向と、前記無線通信端末との間の距離とを測定する測定部と
   をさらに備え、
   前記位置情報取得部は、前記測定部によって測定された前記方向及び前記距離に基づいて前記位置情報を取得し、
   前記現在位置情報取得部は、前記測定部によって測定された前記方向及び前記距離に基づいて前記現在位置情報を取得する請求項１に記載の無線基地局。
7. 複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
   前記無線通信端末が位置する方向に前記アレイアンテナの指向性を向ける指向性制御部と
   をさらに備え、
   前記測定部は、前記指向性に基づいて前記無線通信端末が位置する方向を測定する請求項６に記載の無線基地局。
8. 前記無線通信部によって送信される前記無線信号の送信電力を制御する送信電力制御部と、
   前記無線通信部によって前記無線信号が送信されるタイミングと、前記無線通信端末によって無線信号が送信されるタイミングとを調整するタイミング調整部と
   をさらに備え、
   前記測定部は、前記送信電力、又は前記タイミングの調整量に基づいて、前記無線通信端末との間の距離を測定する請求項６に記載の無線基地局。
9. 無線通信端末と通信する無線基地局に用いられる無線通信方法であって、
   前記無線通信端末に割り当て可能な通信チャネルにおける通信品質を検出するステップと、
   前記検出するステップによって前記通信品質が検出された時点の前記無線通信端末の位置を示す位置情報を取得するステップと、
   前記通信チャネルを識別する通信チャネル識別子と、前記通信品質検出部によって検出された前記通信品質と、前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを対応付けたチャネル情報を記憶するステップと、
   前記無線通信端末の現在位置を示す現在位置情報を取得するステップと、
   記憶された前記チャネル情報と、取得された前記現在位置情報とに基づいて、前記無線通信端末に前記通信チャネルを割り当てるステップと
   を備え、
   前記割り当てるステップは、
   前記チャネル情報において所定の通信品質に対応する前記位置情報と、前記現在位置情報との差分を前記通信チャネル毎に算出するステップと、
   前記算出するステップにおいて算出された前記差分に応じて、前記通信チャネルを前記無線通信端末に割り当てるステップと
   を備える無線通信方法。