JP5174520B2 - 移動通信システム、およびチャネル割り当て方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システム、基地局装置、およびチャネル割り当て方法に関し、特に、移動局装置が２以上の基地局装置と同時に通信を行うための技術に関する。

次世代ＰＨＳ（Next Generation Personal Handy-phone System）は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割双方向通信）方式およびＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式により高速通信を実現する移動通信システムである。この次世代ＰＨＳの無線通信インターフェースは、非特許文献１に規定されている。

図９は、次世代ＰＨＳの発呼シーケンスを示す図である。同図に示すように、基地局は、自局の基地局ＩＤや送信電力制御情報（実際の送信電力と基地局最大送信電力との差を示す負の値）などを含む報知制御チャネル（ＢＣＣＨ：Broadcast Control Channel）を定期的に送信している（Ｓ２００）。移動局は、この報知制御チャネルに基づいて下り方向（基地局から移動局に向かう方向）のフレーム同期を確立した後（Ｓ２０２）、上り同期バースト信号に対応するタイミング補正チャネル（ＴＣＣＨ：Timing Correct Channel）を基地局に送信する（Ｓ２０４）。

移動局からのタイミング補正チャネルを受信した基地局は、まず、タイミング補正チャネルの受信タイミングと所望受信タイミングとのずれをタイミング補正量として算出する（Ｓ２０６）。次に、移動局に割り当てるＡＮＣＨ（Anchor Channel）用の１つの通信チャネルを決定する（Ｓ２０８）。次世代ＰＨＳにおける各通信チャネルは、ＴＤＭＡによるタイムスロット（たとえば、タイムスロット長６２５μｓ）のいずれかとＯＦＤＭＡによるサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなり、ＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれる。

さらに、基地局は、タイミング補正チャネルの受信電力と所望受信電力とのずれを移動局送信電力の補正量を算出し（Ｓ２１０）、Ｓ２０６で算出したタイミング補正量とＳ２０８で決定したＡＮＣＨ用ＰＲＵとＳ２１０で算出した移動局送信電力の補正量とを含む信号制御チャネル（下りＳＣＣＨ：Signaling Control Channel）を移動局に送信する（Ｓ２１２）。

移動局は、基地局からの信号制御チャネルを受信すると、その信号制御チャネルからＡＮＣＨ用ＰＲＵを取得する（Ｓ２１４）。次に、移動局は、信号制御チャネルに含まれる送信電力補正量に基づいてＡＮＣＨの送信電力を補正するとともに（Ｓ２１６）、信号制御チャネルに含まれるタイミング補正量に基づいて送信タイミングを補正することにより、上り方向（移動局から基地局に向かう方向）のフレーム同期を確立する（Ｓ２１８）。そして、移動局は、Ｓ２１４で取得したＡＮＣＨ用ＰＲＵを使用して、Ｓ２１６で補正した送信電力およびＳ２１８で補正した送信タイミングで、ＥＸＣＨ（Extra Channel）用ＰＲＵの割り当てを要求する上りＡＮＣＨを基地局に送信する（Ｓ２２０）。

移動局からの上りＡＮＣＨを受信した基地局は、１以上のＰＲＵからなるＥＸＣＨ用ＰＲＵを決定し（Ｓ２２２）、決定したＥＸＣＨ用ＰＲＵを含む下りＡＮＣＨを移動局に送信する（Ｓ２２４）。

ＯＦＤＭＡ方式を採用する次世代ＰＨＳでは、各移動局から送信される上り信号の受信タイミングずれおよび受信電力ずれを基地局側で個別に補正することができない。このため、上記のように、移動局側で上り信号の送信タイミングを補正することにより、シンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter-Symbol Interference）を防ぐようにしている。また、移動局の送信電力を適正化することにより、隣接セルへの干渉を防ぐようにしている。
"ARIB STD-T95「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System (Next Generation PHS）ARIB STANDARD」1.0版"、平成１９年１２月１２日、社団法人電波産業会

次世代ＰＨＳでは、移動局が通信中の基地局から他の基地局にソフトハンドオーバを行う場合（図１０参照）、通信中の基地局に対する上り信号の送信タイミングとハンドオーバ先の基地局に対する上りＡＮＣＨの送信タイミングをそれぞれ個別に制御する必要がある。

このため、ハンドオーバ先の基地局が移動局に割り当てるＡＮＣＨのタイムスロットが、通信中の基地局が移動局に割り当てているＡＮＣＨおよびＥＸＣＨのタイムスロットのいずれかと重複してしまうと、移動局は上記２つ送信タイミングのいずれかを制御することができなくなり、他のサブキャリアに干渉を与えてしまうという問題があった。

なお、この問題は、次世代ＰＨＳに限らず、移動局がＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を採用する２以上の基地局と同時に通信を行う移動通信システム全般に共通する問題である。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、他のサブキャリアに干渉を与えることなく、ＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を採用する２以上の基地局装置と同時に通信を行うことができる移動通信システム、基地局装置、およびチャネル割り当て方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る移動通信システムは、第１および第２の基地局装置と、前記第１および第２の基地局装置と同時に通信を行う移動局装置と、を含み、時分割多元接続によるタイムスロットのいずれかと直交周波数分割多元接続によるサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つが前記通信に使用される、移動通信システムであって、前記第１の基地局装置は、前記移動局装置との通信に使用しているタイムスロットを前記第２の基地局装置に通知する手段を含み、前記第２の基地局装置は、前記第１の基地局装置から通知されたタイムスロットとは異なるタイムスロットに含まれる少なくとも１つの空き通信チャネルを前記移動局装置に割り当てる手段を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、移動局装置は、他のサブキャリアに干渉を与えることなく、ＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を採用する２以上の基地局装置と同時に通信を行うことができる。

また、本発明の一態様では、前記移動局装置は、前記第１の基地局装置から前記第２の基地局装置にソフトハンドオーバを行う際に、前記第１および第２の基地局装置と同時に通信を行う。

この態様によれば、移動局装置は、他のサブキャリアに干渉を与えることなく、ソフトハンドオーバを行うことができる。

また、本発明の一態様では、前記通信には、１つの通信チャネルからなる単一チャネルが使用される。

また、本発明の一態様では、前記通信には、１つ以上の通信チャネルからなる複合チャネルが使用される。この態様では、前記第１の基地局装置は、前記移動局装置に割り当てている通信チャネルが複数のタイムスロットからなる場合に、該通信チャネルを構成するタイムスロットの一部の使用を制限する手段をさらに含んでもよい。

また、本発明に係る基地局装置は、時分割多元接続によるタイムスロットのいずれかと直交周波数分割多元接続によるサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つを使用して移動局装置と通信を行う基地局装置であって、他の基地局装置から、該他の基地局装置が前記移動局装置との通信に使用しているタイムスロットの通知を受ける手段と、前記他の基地局装置から通知されたタイムスロットを除くタイムスロットに含まれる少なくとも１つの空き通信チャネルを前記移動局装置に割り当てる手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るチャネル割り当て方法は、時分割多元接続によるタイムスロットのいずれかと直交周波数分割多元接続によるサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つを使用して移動局装置と通信を行う基地局装置のチャネル割り当て方法であって、他の基地局装置から、該他の基地局装置が前記移動局装置との通信に使用しているタイムスロットの通知を受けるステップと、前記他の基地局装置から通知されたタイムスロットを除くタイムスロットに含まれる少なくとも１つの空き通信チャネルを前記移動局装置に割り当てるステップと、を含むことを特徴とする。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動通信システム１０の全体構成図である。同図に示すように、移動通信システム１０は、複数の移動局１２（ここでは１つのみを示す）と、複数の基地局１４（ここでは、移動局１２と通信をしている基地局（Serving Base Station）１４−１と移動局１２のハンドオーバ先である基地局（Target Base Station）１４−２のみを示す）と、ＡＳＮゲートウェイ１８（ＡＳＮ−ＧＷ：Access Service Network Gateway）と、を含んで構成されている。基地局１４−１，１４−２とＡＳＮゲートウェイ１８は、ＩＰ網１６を介して相互に接続されている。

基地局１４は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式およびＯＦＤＭＡ方式を採用しており、ＴＤＭＡによるタイムスロットのいずれかとＯＦＤＭＡによるサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つを使用して移動局１２と通信を行う。

ＡＳＮゲートウェイ１８は、基地局間通信の中継、認証管理、無線リソース管理、ハンドオーバ制御などを行う公知のサーバコンピュータである。

移動通信システム１０では、図１０に示したハンドオーバシーケンスから、移動局によるタイミング補正チャネル（ＴＣＣＨ）の送信（Ｓ３１８）と、ハンドオーバ先の基地局による信号制御チャネル（下りＳＣＣＨ）の送信（Ｓ３２６）と、を省略することができるため、高速なハンドオーバを実現することができる。

以下では、上記ハンドオーバの高速化を実現するために移動局１２および基地局１４が備える構成について説明する。

図２は、移動局１２の機能ブロック図である。同図に示すように、移動局１２は、アンテナ２０、無線通信部２２、下りフレーム同期部２４、復調部２６、データ検出部２８、記憶部３０、伝搬損失演算部３２、送信電力制御部３４、タイミング補正量演算部３６、データ生成部３８、変調部４０、および上りフレーム同期部４２を含んで構成される。これらのうち一部は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成される。

アンテナ２０は、無線信号を受信し、受信された無線信号を無線通信部２２に出力する。また、アンテナ２０は、無線通信部２２から供給される無線信号を基地局１４に対して送信する。無線信号の受信と送信は、無線通信部２２の指示に従って時分割で切り替えられる。

無線通信部２２は、ローノイズアンプ、パワーアンプ、局部発振器、ミキサ、およびフィルタを含んで構成される。無線通信部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号をローノイズアンプで増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、下りフレーム同期部２４に出力する。また、無線通信部２２は、上りフレーム同期部４２から入力される変調信号を無線信号にアップコンバートし、パワーアンプで送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。

下りフレーム同期部２４は、無線通信部２２から入力される信号と既知信号との相関を検出し、所定値以上の相関が検出されたタイミングを基地局１４から送信された下り信号の受信タイミングとして検出する。そして、検出された下り信号の受信タイミングに基づいて、下りフレーム同期部２４は、基地局１４との間で下り方向のフレーム同期を確立する。また、下りフレーム同期部２４は、基地局１４から送信された下り信号の受信電力を測定する。

復調部２６は、Ａ／Ｄ変換器、直並列変換器、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）演算部、および並直列変換器を含んで構成される。復調部２６は、下りフレーム同期部２４から入力される信号に、ガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）の除去、Ａ／Ｄ変換、直並列変換、離散フーリエ変換、並直列変換などを施し、連続する複素シンボル列を取得する。こうして取得された複素シンボル列は、データ検出部２８に出力される。

データ検出部２８は、復調部２６から入力される複素シンボル列からシンボルの変調方式に応じたデータビット列（受信データ）を検出し、検出された受信データを図示しない上位層に出力する。

記憶部３０は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、下りフレーム同期部２４で検出された下り信号の受信タイミングや下りフレーム同期部２４で測定された下り信号の受信電力などを記憶する。

伝搬損失演算部３２は、基地局１４から送信される下り信号（下り共通チャネル（ＣＣＨ：Common Channel）または下り個別チャネル（ＩＣＨ：Individual Channel））の伝搬損失を算出する。報知制御チャネル（ＢＣＣＨ）は、下り共通チャネル（ＣＣＨ）の１つである。

ここでは、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信される報知制御チャネルの伝搬損失の算出方法を図３に基づいて説明する。同図に示すように、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信される報知制御チャネルの伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２は、報知制御チャネルの送信電力Ｐｔ＿ＢＳ２と移動局１２における報知制御チャネルの受信電力ＲＳＳＩ＿ＢＳ２との差であるから、ＬＯＳＳ＿ＢＳ２＝Ｐｔ＿ＢＳ２−ＲＳＳＩ＿ＢＳ２と表される。また、既知の基地局最大送信電力をＰｔＭＡＸ＿ＢＳ、報知制御チャネルの送信電力制御情報（報知制御チャネルに含まれる負の値）をΔＰｔ＿ＢＳ２とすると、報知制御チャネルの送信電力Ｐｔ＿ＢＳ２は、Ｐｔ＿ＢＳ２＝ＰｔＭＡＸ＿ＢＳ＋ΔＰｔ＿ＢＳ２と表される。したがって、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信される報知制御チャネルの伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２は、ＬＯＳＳ＿ＢＳ２＝（ＰｔＭＡＸ＿ＢＳ＋ΔＰｔ＿ＢＳ２）−ＲＳＳＩ＿ＢＳ２により算出される。こうして算出される伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２は、移動局１２〜基地局１４−２間の伝搬損失とみなすことができる。

このように、伝搬損失演算部３２は、既知の基地局最大送信電力ＰｔＭＡＸ＿ＢＳと、報知制御チャネルに含まれる送信電力制御情報ΔＰｔ＿ＢＳ２と、記憶部３０に記憶された報知制御チャネルの受信電力ＲＳＳＩ＿ＢＳ２と、に基づいて、報知制御チャネルの伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２を算出する。

送信電力制御部３４は、基地局１４に対する上り信号の送信電力を制御する。特に、移動局１２が基地局１４−１から基地局１４−２にハンドオーバを行う際、送信電力制御部３４は、ハンドオーバ先の基地局１４−２におけるＡＮＣＨの受信電力が基地局所望受信電力Ｚと等しくなるよう、ＡＮＣＨの送信電力を制御する。ハンドオーバ先の基地局１４−２との通信に使用するＡＮＣＨ用ＰＲＵ（１つの通信チャネルからなる単一チャネル）は、後述するように、通信中の基地局１４−１から送信されるハンドオーバ応答を介してハンドオーバ先の基地局１４−２から通知される。

ここで、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力の算出方法を図３に基づいて説明する。同図に示すように、ハンドオーバ先の基地局１４−２におけるＡＮＣＨの受信電力が既知の基地局所望受信電力Ｚと等しくなるようにするためには、基地局所望受信電力Ｚに上述した移動局１２〜基地局１４−２間の伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２を上乗せした電力をＡＮＣＨの送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２とすればよい。すなわち、Ｐｔ＿ＭＳ２＝Ｚ＋ＬＯＳＳ＿ＢＳ２とすればよい。

このように、送信電力制御部３４は、既知の基地局所望受信電力Ｚと伝搬損失演算部３２により算出された伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２とに基づいて、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２を算出する。算出された送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２は変調部４０に供給される。

なお、送信電力制御部３４は、他の方法によりＡＮＣＨの送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２を制御してもよい。図４は、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力の他の算出方法を示す図である。この算出方法は、通信中の基地局１４−１における上り信号（上りＣＣＨまたは上りＩＣＨ）の受信電力が基地局所望受信電力Ｚと等しくなるよう予め基地局１４−１に対する上り信号の送信電力が制御されていることを前提とした方法である。

図４に示すように、通信中の基地局１４−１から送信される下り信号（下りＣＣＨまたは下りＩＣＨ）の伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ１は、下り信号の送信電力Ｐｔ＿ＢＳ１と移動局１２における下り信号の受信電力ＲＳＳＩ＿ＢＳ１との差であるから、ＬＯＳＳ＿ＢＳ１＝Ｐｔ＿ＢＳ１−ＲＳＳＩ＿ＢＳ１と表される。また、下り信号の送信電力制御情報（下り信号に含まれる負の値）をΔＰｔ＿ＢＳ１とすると、下り信号の送信電力Ｐｔ＿ＢＳ１は、Ｐｔ＿ＢＳ１＝ＰｔＭＡＸ＿ＢＳ＋ΔＰｔ＿ＢＳ１と表される。したがって、通信中の基地局１４−１から送信される下り信号の伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ１は、ＬＯＳＳ＿ＢＳ１＝（ＰｔＭＡＸ＿ＢＳ＋ΔＰｔ＿ＢＳ１）−ＲＳＳＩ＿ＢＳ１により算出される。こうして算出される伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ１は、移動局１２〜基地局１４−１間の伝搬損失とみなすことができる。

また、通信中の基地局１４−１に対する上り信号の送信電力Ｐｔ＿ＭＳ１は、基地局１４−１における上り信号の受信電力が基地局所望受信電力Ｚに等しくなるように決定されたものであるため、上り信号の送信電力Ｐｔ＿ＭＳ１から移動局１２〜基地局１４−１間の伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ１を差し引けば基地局所望受信電力Ｚが得られる。すなわち、基地局所望受信電力Ｚは、Ｚ＝Ｐｔ＿ＭＳ１−ＬＯＳＳ＿ＢＳ１により算出される。

上述したように、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２は、Ｐｔ＿ＭＳ２＝Ｚ＋ＬＯＳＳ＿ＢＳ２と表されるから、これにＺ＝Ｐｔ＿ＭＳ１−ＬＯＳＳ＿ＢＳ１を代入すると、Ｐｔ＿ＭＳ２＝Ｐｔ＿ＭＳ１＋（ＬＯＳＳ＿ＢＳ２−ＬＯＳＳ＿ＢＳ１）となる。

このように、送信電力制御部３４は、通信中の基地局１４−１に対する上り信号の送信電力Ｐｔ＿ＭＳ１と、通信中の基地局１４−１から送信される下り信号の伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ１とハンドオーバ先の基地局１４−２から送信される報知制御チャネルの伝搬損失ＬＯＳＳ＿ＢＳ２との差と、に基づいて、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力Ｐｔ＿ＭＳ２を算出してもよい。

タイミング補正量演算部３６は、移動局１２が基地局１４−１から基地局１４−２にハンドオーバを行う際、図５に示すように、通信中の基地局１４−１から送信される下り信号（下りＣＣＨまたは下りＩＣＨ）の受信タイミングと、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信される報知制御チャネル（ＢＣＣＨ）の受信タイミングと、のタイミング差をタイミング補正量Δｔとして算出し、算出されたタイミング補正量Δｔを上りフレーム同期部４２に供給する。タイミング補正量Δｔの算出に用いられる上記２つの受信タイミングは、記憶部３０から読み出される。

ただし、移動通信システム１０では、通信中の基地局１４−１が下り信号を送信するタイムスロットと、ハンドオーバ先の基地局１４−２が報知制御チャネルを送信するタイムスロットと、が異なる場合がある。この場合、タイミング補正量演算部３６は、それらタイムスロット間の間隔（タイムスロット長の倍数）を上記タイミング差からさらに差し引いた値をタイミング補正量Δｔとする。

こうして算出されたタイミング補正量Δｔは、図６に示すように、移動局１２〜基地局１４−１間の距離ｄ１と、移動局１２〜基地局１４−２間の距離ｄ２と、の差に対応する。すなわち、光速をｃとすると、Δｔ＝（ｄ１−ｄ２）／ｃとなる。

データ生成部３８は、図示しない上位層から入力されるデータビット列に、送信チャネルのフォーマットに応じたヘッダ情報などを付加して、送信データを生成する。生成された送信データは、変調部４０に出力される。

変調部４０は、直並列変換器、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）演算部、並直列変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。変調部４０は、データ生成部３８から入力される送信データに対して変調方式に応じたシンボルマッピング（振幅および位相の割り当て）を行い、複素シンボル列を得る。

また、変調部４０は、得られた複素シンボル列を各サブキャリア成分に分割し、上り信号（上りＡＮＣＨなど）の送信電力が送信電力制御部３４で算出された送信電力になるよう基地局１４から割り当てられたＰＲＵに対応するサブキャリア成分を調整する。そして、変調部４０は、調整された複素シンボル列の各キャリア成分に、直並列変換、逆離散フーリエ変換、並直列変換、Ｄ／Ａ変換などを施し、ベースバンドＯＦＤＭ信号を取得する。こうして取得されたベースバンドＯＦＤＭ信号は、ガードインターバルが付加された後に、上りフレーム同期部４２に出力される。

上りフレーム同期部４２は、移動局１２が上り方向のフレーム同期が確立された通信中の基地局１４−１から基地局１４−２にハンドオーバを行う際、タイミング補正量演算部３６により算出されたタイミング補正量Δｔに基づいて、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信タイミングを補正する。

すなわち、図５に示すように、上りフレーム同期部４２は、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信されたＢＣＣＨが通信中の基地局１４−１から送信された下り信号（下りＣＣＨまたは下りＩＣＨ）より｜Δｔ｜だけ遅れて受信された場合には、基地局１４−１に対する上り信号（上りＣＣＨまたは上りＩＣＨ）の送信タイミングより｜Δｔ｜だけ早くＡＮＣＨ用の信号を無線通信部２２に出力する。逆に、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信されたＢＣＣＨが通信中の基地局１４−１から送信された下り信号（下りＣＣＨまたは下りＩＣＨ）よりΔｔだけ早く受信された場合には、上りフレーム同期部４２は、基地局１４−１に対する上り信号（上りＣＣＨまたは上りＩＣＨ）の送信タイミングよりΔｔだけ遅くＡＮＣＨ用の信号を無線通信部２２に出力する。

なお、通信中の基地局１４−１に対して上り信号を送信するタイムスロットと、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対してＡＮＣＨを送信するタイムスロットと、が異なる場合、上りフレーム同期部４２は、それらタイムスロット間の間隔（タイムスロット長の倍数）をさらに考慮してＡＮＣＨの送信タイミングを補正するものとする。

図７は、基地局１４の機能ブロック図である。同図に示すように、基地局１４は、アンテナ５０、無線通信部５２、復調部５４、データ検出部５６、ＩＰインターフェース部５８、通信チャネル制御部６０、ハンドオーバ制御部６２、データ生成部６４、および変調部６６を含んで構成される。これらのうち一部は、たとえばＣＰＵまたはＤＳＰで構成される。

アンテナ５０は、無線信号を受信し、受信された無線信号を無線通信部５２に出力する。また、アンテナ５０は、無線通信部５２から供給される無線信号を移動局１２に対して送信する。なお、無線信号の受信と送信は、無線通信部５２の指示に従って時分割で切り替えられる。

無線通信部５２は、ローノイズアンプ、パワーアンプ、局部発振器、ミキサ、およびフィルタを含んで構成される。無線通信部５２は、アンテナ２０から入力される無線信号をローノイズアンプで増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、復調部５４に出力する。また、無線通信部５２は、変調部６６から入力される変調信号を無線信号にアップコンバートし、パワーアンプで送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ５０に供給する。

復調部５４は、Ａ／Ｄ変換器、直並列変換器、ＦＦＴ演算部、および並直列変換器を含んで構成される。復調部５４は、無線通信部５２から入力される信号に、ガードインターバルの除去、Ａ／Ｄ変換、直並列変換、離散フーリエ変換、並直列変換などを施し、連続する複素シンボル列を取得する。こうして取得された複素シンボル列は、データ検出部５６に出力される。

データ検出部５６は、復調部５４から入力される複素シンボル列からシンボルの変調方式に応じたデータビット列（受信データ）を検出し、検出された受信データをＩＰインターフェース部５８やハンドオーバ制御部６２などに出力する。

ＩＰインターフェース部５８は、ハンドオーバ制御部６２やデータ生成部６４から入力されるデータに所定のＩＰヘッダを付加してＩＰパケットを生成し、そのＩＰパケットをＩＰ網１６を介して他の基地局１４やＡＳＮゲートウェイ１８に送信する。また、ＩＰインターフェース部５８は、他の基地局１４やＡＳＮゲートウェイ１８から送信されるＩＰパケットをＩＰ網１６を介して受信し、受信したＩＰパケットに含まれるペイロードデータをハンドオーバ制御部６２やデータ生成部６４などに供給する。

通信チャネル制御部６０は、移動局１２からの要求に応じて、移動局１２に割り当てるＡＮＣＨ用ＰＲＵ（１つの通信チャネルからなる単一チャネル）やＥＸＣＨ用ＰＲＵ（１つ以上の通信チャネルからなる複合チャネル）などを決定し、決定したＰＲＵを移動局に通知する。

ハンドオーバ制御部６２は、データ検出部５６で検出された受信データが通信中の移動局１２からのハンドオーバ要求（Switching Request）である場合、通信チャネル制御部６０が移動局１２に割り当てているＡＮＣＨ用ＰＲＵを含むハンドオーバ要求を生成し、そのハンドオーバ要求をＡＳＮゲートウェイ１８を介してハンドオーバ先の基地局１４−２に送信する。その後、ハンドオーバ制御部６２は、ハンドオーバ先の基地局１４−２から返信されるハンドオーバ応答（Switching Response）に含まれる新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵを通信チャネル制御部６０に通知するとともに、そのハンドオーバ応答を移動局１２に送信するようデータ生成部６４に指示する。

この場合、通信チャネル制御部６０は、ハンドオーバ制御部６２から通知された新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットと、移動局１２に割り当てているＥＸＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットと、が重複しないよう、必要に応じてＥＸＣＨ用ＰＲＵの割り当てを変更する。すなわち、通信チャネル制御部６０は、移動局１２に割り当てるＥＸＣＨ用ＰＲＵを、ハンドオーバ制御部６２から通知された新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットを除くタイムスロットに制限する。

一方、ハンドオーバ制御部６２は、ＩＰインターフェース部５８から入力されるデータが移動局１２と通信をしている基地局１４−１からのハンドオーバ要求である場合、そのハンドオーバ要求に含まれるＡＮＣＨ用ＰＲＵを通信チャネル制御部６０に通知する。この場合、通信チャネル制御部６０は、ハンドオーバ制御部６２から通知されたＡＮＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットとは異なるタイムスロットに含まれる１つの空きＰＲＵを新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵとして決定する。そして、ハンドオーバ制御部６２は、通信チャネル制御部６０が決定した新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵを含むハンドオーバ応答を生成し、そのハンドオーバ応答をＡＳＮゲートウェイ１８を介して基地局１４−１に返信する。

データ生成部６４は、ＩＰインターフェース部５８やハンドオーバ制御部６２からデータビット列に、送信チャネルのフォーマットに応じたヘッダ情報などを付加して、送信データを生成する。生成された送信データは、変調部６６に出力される。

変調部６６は、直並列変換器、ＩＦＦＴ演算部、並直列変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。変調部６６は、データ生成部６４から入力される送信データに対して、シンボルマッピング、直並列変換、逆離散フーリエ変換、並直列変換、Ｄ／Ａ変換などを施し、ベースバンドＯＦＤＭ信号を取得する。こうして取得されたベースバンドＯＦＤＭ信号は、ガードインターバルが付加された後に、無線通信部５２に出力される。

次に、移動局１２が通信中の基地局１４−１から基地局１４−２にハンドオーバを行う場合のハンドオーバシーケンスを図８に基づいて説明する。このハンドオーバは、移動局１２が通信中の基地局１４−１およびハンドオーバ先の基地局１４−２と同時に通信を行うソフトハンドオーバである。なお、移動局１２は、通信中の基地局１４−１との間で上り方向のフレーム同期を確立済みであるものとする。また、基地局１４−１に対する上り信号（上りＣＣＨまたは上りＩＣＨ）の送信電力Ｐｔ＿ＭＳ１は、基地局１４−１における上り信号の受信電力が基地局所望受信電力Ｚと等しくなるよう制御済みであるものする。

同図に示すように、基地局１４は、自局の基地局ＩＤおよび送信電力制御情報を含む報知制御チャネル（ＢＣＣＨ）を定期的に送信している（Ｓ１００）。移動局１２は、各基地局１４から送信される報知制御チャネルのうち最も受信電力の高い報知制御チャネル（ここでは基地局１４−２から送信された報知制御チャネル）に基づいて、基地局１４−２との間で下り方向のフレーム同期を確立する（Ｓ１０２）。このとき、移動局１２は、基地局１４−２から送信された報知制御チャネルの受信タイミングと受信電力を記憶部３０に保存する。

次に、移動局１２は、通信中の基地局１４−１に対して基地局１４−２へのハンドオーバ要求を送信する（Ｓ１０４）。移動局１２からのハンドオーバ要求を受信した基地局１４−１は、基地局１４−１が移動局１２に割り当てているＡＮＣＨ用ＰＲＵを含むハンドオーバ要求を生成し、そのハンドオーバ要求をＡＳＮゲートウェイ１８経由でハンドオーバ先の基地局１４−２に送信する（Ｓ１０６，Ｓ１０８）。

基地局１４−１からのハンドオーバ要求を受信した基地局１４−２は、ＡＳＮゲートウェイ１８との間でパス登録要求、パス登録応答、認証情報などの交換を行った後（Ｓ１１０）、ハンドオーバ要求に含まれるＡＮＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットとは異なるタイムスロットに含まれる１つの空きＰＲＵを新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵとして決定する（Ｓ１１２）。そして、決定された新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵを含むハンドオーバ応答をＡＳＮゲートウェイ１８経由で基地局１４−１に送信する（Ｓ１１４，Ｓ１１６）。

基地局１４−２からのハンドオーバ応答を受信した基地局１４−１は、基地局１４−２により決定された新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵを含むハンドオーバ応答を移動局１２に送信する（Ｓ１１８）。ここで、基地局１４−１は、基地局１４−２により決定された新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットと、基地局１４−１が移動局１２に割り当てているＥＸＣＨ用ＰＲＵのタイムスロットと、が重複しないよう、必要に応じてＥＸＣＨ用ＰＲＵの割り当てを変更する。

移動局１２は、通信中の基地局１４−１からハンドオーバ要求を受信すると、そのハンドオーバ応答から新たなＡＮＣＨ用ＰＲＵを取得する（Ｓ１２０）。次に、移動局１２は、既知の基地局最大送信電力と、Ｓ１００で受信された報知制御チャネルに含まれる送信電力制御情報と、記憶部３０に記憶された報知制御チャネルの受信電力と、に基づいて、報知制御チャネルの伝搬損失、すなわち移動局１２〜基地局１４−２間の伝搬損失を算出する。そして、既知の基地局所望受信電力と算出した移動局１２〜基地局１４−２間の伝搬損失とに基づいて、ハンドオーバ先の基地局１４−２に対するＡＮＣＨの送信電力を算出し、補正する（Ｓ１２２，Ｓ１２４）。

さらに、移動局１２は、通信中の基地局１４−１から送信された下り信号（下りＣＣＨまたは下りＩＣＨ）の受信タイミングと、ハンドオーバ先の基地局１４−２から送信された報知制御チャネルの受信タイミングと、を記憶部３０から読み出し、それらのタイミング差をタイミング補正量として算出する（Ｓ１２６）。そして、算出されたタイミング補正量に基づいてＡＮＣＨの送信タイミングを補正することにより、ハンドオーバ先の基地局１４−２との間で上り方向のフレーム同期を確立する（Ｓ１２８）。

その後、移動局１２は、Ｓ１２０で取得したＡＮＣＨ用ＰＲＵを使用して、Ｓ１２４で補正した送信電力およびＳ１２８で補正した送信タイミングで、ＥＸＣＨ用ＰＲＵの割り当てを要求する上りＡＮＣＨをハンドオーバ先の基地局１４−２に送信する（Ｓ１３０）。

移動局１２からの上りＡＮＣＨを受信した基地局１４−２は、移動局１２に割り当てる１以上のＰＲＵからなるＥＸＣＨ用ＰＲＵを決定し（Ｓ１３２）、決定したＥＸＣＨ用ＰＲＵを含む下りＡＮＣＨを移動局１２に送信する（Ｓ１３４）。このようにして、移動局１２はハンドオーバ先の基地局１４−２からＡＮＣＨ用ＰＲＵとＥＸＣＨ用ＰＲＵの割り当てを受ける。

その後、移動局１２がハンドオーバ先の基地局１４−２に接続要求を送信すると（Ｓ１３６）、接続要求を受信した基地局１４−２は、ＡＳＮゲートウェイ１８との間でハンドオーバの実行確認を行ってから（Ｓ１３８）、移動局１２に接続応答を返信する（Ｓ１４０）。このとき、ＡＳＮゲートウェイ１８は、基地局１４−１に対してパス抹消要求を送信し（Ｓ１４２）、移動局１２と基地局１４−１との接続を解除する（Ｓ１４４）。

以上説明した移動通信システム１０によれば、移動局１２によるタイミング補正チャネル（上り同期バーストに対応）の送信と、ハンドオーバ先の基地局１４−２による信号制御チャネル（タイミング補正量、新たなＡＳＣＨ用ＰＲＵ、および送信電力補正量を含む情報）の送信と、がハンドオーバシーケンスに含まれないため、ハンドオーバの高速化と無線リソースの利用効率向上を実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

すなわち、本発明は、次世代ＰＨＳに限らず、移動局がＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を採用する２以上の基地局と同時に通信を行う移動通信システム全般に広く適用可能である。たとえば、本発明は、移動局が２以上の基地局と同時にマルチリンク通信を行う移動通信システムにも適用することができる。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの全体構成図である。 本発明の実施形態に係る移動局の機能ブロック図である。 ＡＮＣＨ送信電力の算出方法を示す図である。 ＡＮＣＨ送信電力の他の算出方法を示す図である。 ＡＮＣＨの送信タイミングを示す図である。 ハンドオーバ時の移動局と基地局の位置関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るハンドオーバシーケンスを示す図である。 次世代ＰＨＳの発呼シーケンスを示す図である。 次世代ＰＨＳのハンドオーバシーケンスを示す図である。

符号の説明

１０ 移動通信システム、１２ 移動局、１４ 基地局、１６ ＩＰ網、１８ ＡＳＮゲートウェイ（ＡＳＮ−ＧＷ）、２０，５０ アンテナ、２２，５２ 無線通信部、２４ 下りフレーム同期部、２６，５４ 復調部、２８，５６ データ検出部、３０ 記憶部、３２ 伝搬損失演算部、３４ 送信電力制御部、３６ タイミング補正量演算部、３８，６４ データ生成部、４０，６６ 変調部、４２ 上りフレーム同期部、５８ ＩＰインターフェース部、６０ 通信チャネル制御部、６２ ハンドオーバ制御部。

Claims (5)

1. 第１および第２の基地局装置と、前記第１および第２の基地局装置と同時に通信を行う移動局装置と、を含み、時分割多元接続によるタイムスロットのいずれかとサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つが前記通信に使用され、前記通信チャネルには、前記移動局装置と前記第１または第２の基地局装置との通信に用いられる第１のチャネルと第２のチャネルとが割り当てられ、前記第２のチャネルは前記第１のチャネルに含まれる要求に基づいて割り当てられる移動通信システムであって、
   前記第１の基地局装置は、前記移動局装置との通信に使用している前記第１のチャネルが含まれるタイムスロットを前記第２の基地局装置に通知する手段を含み、
   前記第２の基地局装置は、前記第１の基地局装置から通知されたタイムスロットとは異なるタイムスロットに含まれる少なくとも１つの空き通信チャネルを前記第１のチャネルとして前記移動局装置に割り当てる手段を含み、
   前記第１の基地局装置は、前記第１の基地局装置と前記移動局装置との通信に用いられる前記第２のチャネルを含むタイムスロットが、前記第２の基地局装置が割り当てた第１のチャネルを含むタイムスロットと重複しないように、当該第２のチャネルの割当を決定する手段をさらに含む、
   ことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記第２のチャネルの割当を決定する前記手段は、前記第２の基地局装置が割り当てた第１のチャネルが通知された後に当該割当を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記第２の基地局装置は、前記第１のチャネルを前記移動局装置に割り当てた後に前記第２のチャネルを前記移動局装置に割り当てる手段を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
4. 前記移動局装置は、前記第１の基地局装置から前記割り当てられた第１のチャネルが通知される際に、既知の基地局所望受信電力および前記移動局装置と前記第２の基地局装置との間の伝搬損失に基づいて、前記割り当てられた第１のチャネルの送信電力を算出する手段をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
5. 時分割多元接続によるタイムスロットのいずれかとサブチャネルのいずれかとの組み合わせからなる通信チャネルの少なくとも１つを使用して移動局装置と通信を行い、前記通信チャネルに前記移動局装置と前記第１または第２の基地局装置との通信に用いられる第１のチャネルと第２のチャネルとを割り当て、前記第２のチャネルを前記第１のチャネルに含まれる要求に基づいて割り当てる、基地局装置のチャネル割り当て方法であって、
   前記第１の基地局装置が、前記移動局装置との通信に使用している前記第１のチャネルが含まれるタイムスロットを前記第２の基地局装置に通知するステップと、
   前記第２の基地局装置が、前記第１の基地局装置から通知されたタイムスロットとは異なるタイムスロットに含まれる少なくとも１つの空き通信チャネルを前記第１のチャネルとして前記移動局装置に割り当てるステップと、
   前記第１の基地局装置が、前記第１の基地局装置と前記移動局装置との通信に用いられる前記第２のチャネルを含むタイムスロットが、前記第２の基地局装置が割り当てた第１のチャネルを含むタイムスロットと重複しないように、当該第２のチャネルの割当を決定するステップと、
   を含むことを特徴とするチャネル割り当て方法。

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