以下、図面を参照して、実施形態について説明する。尚、各実施形態において、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付し、重複する説明を基本的に省略する。また、各実施形態は説明の具体化のために主にLTEを前提として述べられるが、各実施形態は他の方式の無線通信システムにも適宜応用することができる。
(第1の実施形態)
一実施形態に係る通信制御装置は、少なくとも1つの通信装置を制御する。図1の例では、通信制御装置300は、2つのアクセスポイント(AP)100,200を夫々制御する。以降の説明では、各実施形態において、通信制御装置300によるアクセスポイント200のセルIDの制御について主に述べられる。各実施形態に係る通信制御装置は、2以上の通信装置を同一または類似の手法で制御しても勿論よい。
アクスポイント100は、インタフェース(I/F)101、L2(レイヤ2)処理部102、L1(レイヤ1)処理部103、無線部104及びアンテナ105を含む。アクセスポイント100は、通信制御装置300に比べて下位レイヤの処理を行う。インタフェース101は、アクセスポイント100と通信制御装置300との間のインタフェースとして機能する。
L2処理部102は、いわゆるレイヤ2(例えば、メディアアクセス制御(MAC;Media Access Control)レイヤ、無線リンク制御(RLC;Radio Link Control)レイヤ)の処理を行う。
L1処理部103は、いわゆるレイヤ1(物理(PHY;Physical)レイヤ)の処理を行う。無線部104は、無線信号処理(例えば無線信号の送信のためのアップコンバート、フィルタリング、電力増幅など、無線信号の受信のためのダウンコンバート、フィルタリング、低雑音増幅など)を行う。
アンテナ105は、無線信号の送受信を行う。アンテナ105は、アクセスポイント100の要素の一部とみなされてもよいし、そうでなくてもよい。換言すれば、アンテナ105は、アクセスポイント100に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。また、アンテナ105の本数は、複数であってもよい。
尚、アクセスポイント100及び通信制御装置300は、図1とは異なる観点で機能分割することができる。例えば、インタフェース101をL2処理部102及びL1処理部103の間に配置し、L2処理部102を通信制御装置300に含めることもできる。また、インタフェース101をL1処理部103と無線部104との間に配置し、L2処理部102及びL1処理部103を通信制御装置300に含めることもできる。更に、インタフェース101を無線部104とアンテナ105との間に配置し、L2処理部102、L1処理部103及び無線部104を通信制御装置300に含めることもできる。即ち、アクセスポイント100は、無線信号の送受信ポイント(例えば、RRU(Remote Radio Unit)も含まれる)であればよい。
アクセスポイント200は、アクセスポイント100と同一または類似のものであって、I/F201、L2処理部202、L1処理部203、無線部204及びアンテナ205を含む。アクセスポイント200の各部の説明は、アクセスポイント100の各部の説明と重複するので省略される。
通信制御装置300は、インタフェース301,302、RRC(Radio Resource Control)部303,304、通信制御部305及び切り替え部306を含む。
インタフェース301は、通信制御装置300とアクセスポイント100との間のインタフェースとして機能する。インタフェース302は、通信制御装置300とアクセスポイント200との間のインタフェースとして機能する。
RRC部303,304は、後述する通信制御部305によって夫々制御される。RRC部303,304は例えばLTEにおけるRRC処理を行う。RRC部303は、第1のセルID(以降の説明では、Cell−ID1とも称される)のための無線リソースを割り当てる。RRC部304は、第2のセルID(以降の説明では、Cell−ID2とも称される)のための無線リソースを割り当てる。また、LTEに従うならば、RRC部303,304は、S1インタフェースを通じて外部のネットワーク装置などと接続される。尚、Cell−ID1及びCell−ID2は、同一の周波数帯でサービスを提供することとする。
通信制御部305は、RRC部303,304を制御すると共に、切り替え器306を制御する。切り替え器306は、通信制御部305からの命令に従って、RRC部303をインタフェース301,302の一方または両方に接続させたり、いずれにも接続させなかったりする。更に、切り替え器306は、通信制御部305からの命令に従って、RRC部304をインタフェース301,302の一方または両方に接続させたり、いずれにも接続させなかったりする。
例えば、通信制御部305は、RRC部303をインタフェース301,302の両方に接続させることで、アクセスポイント100,200の両方にCell−ID1を使用させることができる。即ち、図2Aに示されるように、アクセスポイント100,200は同一周波数送信を実施できる。一方、通信制御部305は、RRC部303をインタフェース301に接続させ、RRC部304をインタフェース302に接続させることで、アクセスポイント100,200にCell−ID1,Cell−ID2を夫々使用させることができる。即ち、図2Cに示されるように、アクセスポイント100,200は相異なるセルを提供できる。
ここで、通信制御装置300が、アクセスポイント200の使用するセルIDをCell−ID1からCell−ID2に変更させる場合(即ち、図2Aのフェーズから図2Cのフェーズへと移行する場合)を想定する。前述のように、図2Aに示されるセルID割り当てから図2Cに示されるセルID割り当てへと直ちに変更させると、例えばCell−ID1によって収容されているユーザ端末402,403,404の通信が切断されてしまう。
そこで、通信制御装置300は、図2Aのフェーズから図2Cのフェーズへと直ちに変更させるのでなく、両者の間に図2Bに示されるフェーズを組み入れる。図2Bのフェーズにおいて、アクセスポイント200はCell−ID1,Cell−ID2の両方を使用する。故に、ユーザ端末402,403,404の通信が維持された状態でユーザ端末402,403,404のCell−ID2へのハンドオーバを促すことができる。
しかしながら、図2Bに示されるセルID割り当ては、アクセスポイント200に2つのセルIDによって定義される無線信号を送信させることを意味する。従って、両者の間で干渉が生じ、アクセスポイント200とユーザ端末402,403,404との通信が困難となる可能性がある。
ところで、LTEの無線リソースは、図3に例示されるように、サブキャリアとOFDMAシンボルとによって規定されるリソースエレメントによって構成される。t軸は時間軸であって、各グリッドがシンボル(t0,・・・,t13)を表す。f軸は周波数軸であって、各グリッドがサブキャリア(f0,・・・,f23)を表す。LTEでは、14シンボル×12サブキャリアによって基本的なリソースブロックが構成される。図3の例では、第1のリソースブロックがサブキャリアf0,・・・,f11×シンボルt0,・・・,t13によって構成され、第2のリソースブロックがサブキャリアf12,・・・,f23×シンボルt0,・・・,t13によって構成されている。尚、厳密にはLTEにおいて使用されるリソースブロックは少なくとも6個であるが、簡単化のために図3は2個のリソースブロックを例示している。
個別チャネル領域は、リソースブロック毎に設けられる。図3の例では、シンボルt3,・・・,t13におけるサブキャリアf0,・・・,f11は第1のリソースブロックの個別チャネル領域であり、シンボルt3,・・・,t13におけるサブキャリアf12,・・・,f23は第2のリソースブロックの個別チャネル領域である。各リソースブロックの個別チャネル領域は、同一のユーザに割り当てられることもあれば、相異なるユーザに割り当てられることもある。一方、制御チャネル領域は、周波数ダイバーシチ効果を得るために多数のサブキャリアに亘って設けられる。具体的には、制御チャネル領域は、複数のリソースブロックに跨って設けられる。図3の例では、シンボルt0,・・・,t2における全サブキャリアf0,・・・,f23が制御チャネル領域である。制御チャネル領域は、全てのユーザ端末が受信する。制御チャネル領域において、各ユーザ端末に割り当てられた無線リソース(リソースブロック)の位置などを指示する情報が送信される。
図3の斜線付きのリソースエレメントにおいて、リファレンスシグナルが送信される。リファレンスシグナルは、既知のデータを搬送する。例えば、ユーザ端末は、リファレンスシグナルによって搬送される既知のデータと、受信データとを比較することによって、伝搬路推定を行ったり、セルの受信品質を測定したりすることができる。
以上のような無線リソース構成を考慮すると、複数のセルIDを使用する場合の干渉は少なくとも個別チャネル領域において回避することが可能である。例えば、通信制御装置300が、第1のリソースブロックの個別チャネル領域にCell−ID1の信号を割り当て、第2のリソースブロックの個別チャネル領域にCell−ID2の信号を割り当てれば、両者の送信周波数帯が異なるので干渉を回避できる。しかしながら、制御チャネル領域は前述のように複数のリソースブロックに跨って設けられるので、上記手法による干渉回避は困難である。そこで、本実施形態に係る通信制御装置300は、後述されるように、相異なるセルIDを時分割で割り当てることによって干渉回避を試みる。
図4は、時分割複信(TDD;Time Division Duplex)方式のLTEの無線フレーム構成を例示している。TDDによれば、アップリンク(UL)伝送とダウンリンク(DL)伝送とが時分割で実施される。図4の無線フレームは、10個のサブフレームからなり、各サブフレームには1msecの時間長が与えられる。即ち、1個の無線フレームには、10msecの時間長が与えられる。サブフレーム番号は、サブフレームの論理番号を表す。サブフレーム#0,#3,#4,#5,#8,#9において、ダウンリンク伝送が実施される。サブフレーム#2,#7において、アップリンク伝送が実施される。サブフレーム#1,#6は、ダウンリンク伝送からアップリンク伝送への切り替えのために用意されており、ガード期間(GP;Guard Period)を含む。
図4の無線フレーム構成に対して、通信制御装置300は例えば図5に示されるようなセルID割り当てを実施する。図5のセルID割り当てによれば、アクセスポイント200は、サブフレーム#0においてCell−ID2の無線信号を送信し、サブフレーム#3においてCell−ID1の無線信号を送信し、サブフレーム#4においてCell−ID2の無線信号を送信する。即ち、アクセスポイント200が使用するセルIDがサブフレーム単位で切り替えられる。Cell−ID1の無線信号及びCell−ID2の無線信号は、送信されるサブフレームが異なる。故に、両者の干渉は生じない。
例えば図2Bに示されるように、アクセスポイント200はCell−ID1,Cell−ID2の両方を干渉回避しながら使用することができる。従って、アクセスポイント200付近のユーザ端末402,403,404の通信(Cell−ID1を使用)が維持されたまま、これらユーザ端末402,403,404に対してCell−ID2へのハンドオーバが促される。これらのユーザ端末402,403,404がCell−ID2へハンドオーバしてから、通信制御装置300は例えば図2Cに示されるようにアクセスポイント200にCell−ID1の使用を停止させ、かつ、Cell−ID2の使用を継続させる。係る一連の制御によって、ユーザ端末402,403,404の通信が切断されることなく、アクセスポイント200の使用するセルIDを変更(Cell−ID1からCell−ID2へ)することが可能となる。
尚、図2Bに示されるような、アクセスポイント200がCell−ID1,Cell−ID2の両方を使用するフェーズにおいて、アクセスポイント200付近のユーザ端末402,403,404に対してCell−ID2へのハンドオーバを効果的に促すために、通信制御装置300は下記の追加的な制御を実施してもよい。例えば、通信制御装置300は、1個の無線フレーム内でアクセスポイント200がCell−ID1を使用するサブフレームの数とCell−ID2を使用するサブフレームの数との割合を時間変化させてもよい。具体的には、通信制御装置300は、時間の経過に伴ってアクセスポイント200にCell−ID2を使用させるサブフレームの数が相対的に多くなるような制御を実施してもよい。また、通信制御装置300は、アクセスポイント200が各セルIDを使用するときの送信電力を時間変化させてもよい。具体的には、通信制御装置300は、時間の経過に伴ってアクセスポイント200がCell−ID1を使用するときの送信電力が相対的に小さくなるような制御を実施したり、Cell−ID2を使用するときの送信電力が相対的に大きくなるような制御を実施したりしてもよい。
以上説明したように、第1の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントの使用するセルIDを変更させるときに、このアクセスポイントが変更前のセルIDと変更後のセルIDとの両方を使用するフェーズを設ける。係るフェーズにおいて、通信制御装置は、アクセスポイントが使用するセルIDをサブフレーム単位で切り替える。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、変更前のセルIDの無線信号と変更後のセルIDの無線信号とが送信されるサブフレームが異なるのでアクセスポイントは両者の干渉を回避しつつ両方のセルIDを使用することができる。即ち、変更前のセルIDによって収容されるユーザ端末の通信は切断されず、かつ、これらのユーザ端末には変更後のセルIDへのハンドオーバが促される。故に、セルIDをフレキシブルに変更することが可能となる。例えば、通信制御装置は、日中などのトラフィックの多い時間帯であっても、アクセスポイントのセルIDを容易に変更することができる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントが使用するセルIDをサブフレーム単位で切り替える。即ち、各サブフレームにおいてセルIDが排他的に使用される。
ところで、前述のように、LTEの仕様によれば特定のリソースエレメントにおいてリファレンスシグナルが送信される。そして、ユーザ端末は、リファレンスシグナルの信号強度(即ち、リファレンスシグナル受信電力(RSRP;Reference Signal Received Power))を例えばハンドオーバの決定のための指標として利用する。
各サブフレームにおいてセルIDが排他的に使用されると、不使用のセルIDによって定義されるリファレンスシグナルは送信されない。即ち、例えば、図5に示されるセルIDの割り当てパタンを仮定すると、サブフレーム#3においてCell−ID2によって定義されるリファレンスシグナルは送信されない。従って、仮にユーザ端末がサブフレーム#0によってCell−ID2へのハンドオーバを決定したとしても、後続のサブフレーム#3によって当該ユーザ端末のCell−ID2に対するRSRPが低下する。故に、当該ユーザ端末は再びCell−ID1へのハンドオーバを決定する可能性がある。係る無駄なハンドオーバによって無線リソースが浪費されるかもしれない。
そこで、本実施形態に係る通信制御装置300は、各サブフレームにおいて不使用のセルIDによって定義されるリファレンスシグナルをアクセスポイント200に送信させる。例えば、サブフレーム#3においてアクセスポイント200は、基本的にはCell−ID1を使用するが、Cell−ID2によって定義される特定のリソースエレメントにおいてCell−ID2のリファレンスシグナルを送信する。係る制御によれば、ユーザ端末は、いずれのサブフレームにおいてもCell−ID2のリファレンスシグナルを受信できるのでそのRSRPが低下しない。即ち、前述の無駄なハンドオーバ要求を回避することができる。尚、通信制御装置300は、不使用のセルIDのリファレンスシグナルを送信するリソースエレメントにおいて、使用中のセルIDの無線信号の送信を有効にしてもよいし無効にしてもよい。
ここで、不使用のセルIDのリファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントと、使用中のセルIDのリファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントとの衝突は、回避されることが望ましい。リファレンスシグナルのリソースエレメントが衝突すると、ユーザ端末における伝搬路推定、RSRPの測定などに悪影響を及ぼす可能性がある。
例えばLTEの仕様によれば、リファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントはセルIDを6で除算した剰余によって決まる。具体的には、この剰余によってリファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントが周波数方向でオフセットされる。例えば、剰余が「0」であればシンボルt0において、サブキャリアf0,f6,f12,f18でリファレンスシグナルが送信される。一方、剰余が「1」であればシンボルt0において、サブキャリアf1,f7,f13,f19でリファレンスシグナルが送信される。尚、無線通信システムの仕様によっては、リファレンスシグナルのリソースエレメントが時間方向でオフセットされることも想定される。係る場合にも同様に、セルIDの設定によって、衝突を回避することが可能である。即ち、通信制御装置300は、セルIDによって決まるリファレンスシグナルのリソースエレメントの周波数方向または時間方向のオフセットを利用すれば、衝突を回避することができる。
以上説明したように、第2の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントが使用するセルIDをサブフレーム単位で切り替える場合に、各サブフレームにおいて不使用のセルIDのリファレンスシグナルを更に送信させる。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、RSRPの低下による無駄なハンドオーバ要求を回避することができる。
尚、本実施形態において、両方のセルIDを区別せずに、各サブフレームにおいて不使用のセルIDのリファレンスシグナルを送信することについて述べた。しかしながら、使用セルIDの変更のために一時的に使用される変更前のセルID(例えば、図2BにおけるCell−ID1)について、係る制御を省略してもよい。この場合には、変更前のセルIDのRSRPが低下するので、無駄なハンドオーバ要求を回避しやすくなる。更に、変更前のセルIDを用いるユーザ端末に変更後のセルIDへのハンドオーバを促すことができる。
(第3の実施形態)
第1の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントが使用するセルIDをサブフレーム単位で切り替える。即ち、特定のサブフレームにおいて同一のセルIDが繰り返し使用される可能性がある。
ところで、LTEの仕様によれば、40msec(即ち、無線フレーム×4)に1度、アクセスポイントが備えているアンテナの本数、送信信号の帯域幅などの基本的な情報を含むMIB(Master Information Block)が生成される。MIBは、ブロードキャストチャネル(BCH;Broadcast Channel)としてレイヤ2からレイヤ1へと渡される。レイヤ1では、このBCHに4種類の初期値を用いたスクランブル処理を施して4種類の物理ブロードキャストチャネル(PBCH;Physical Broadcast Channel)が生成される。これらPBCHは、各無線フレームの先頭サブフレーム(即ち、サブフレーム#0)において4度に亘って送信される。
従って、例えば、通信制御装置300が図5のセルID割り当てを一貫して使用すると、アクセスポイント200からCell−ID1のPBCHが一切送信されない。故に、アクセスポイント200付近でCell−ID1によって通信しているユーザ端末が誤動作するかもしれない。一方、例えば、通信制御装置300が図6のセルID割り当てを一貫して使用すると、アクセスポイント200からCell−ID2のPBCHが一切送信されない。故に、アクセスポイント200付近でCell−ID1によって通信しているユーザ端末はCell−ID2へハンドオーバすることができない。
そこで、本実施形態に係る通信制御装置300は、複数のセルID割り当てパタンを無線フレーム単位で切り替える。例えば、通信制御装置300は図5のセルID割り当てパタンと図6のセルID割り当てパタンとを無線フレーム単位で切り替える。
尚、前述のように、LTEの仕様によればBCHはPBCHの形式で4度に亘って繰り返し送信される。BCHを4度送信することによって、セル半径が大きい場合にもパスロスに耐えることが可能となる。換言すれば、セル半径が小さい場合には、ユーザ端末は、BCHを1度ないし2度受信すれば、BCHを正しく復調できる。従って、40msecの間に少なくとも1度はセルID割り当てパタンを切り替えるようにすれば、ユーザ端末が両方のセルIDのBCHを正しく受信できる可能性がある。
以上説明したように、第3の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントが使用するセルIDをサブフレーム単位で切り替える場合に、セルID割り当てパタンを無線フレーム単位で切り替える。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、ユーザ端末は複数のセルIDのBCHを正しく受信することができる。
尚、前述の各実施形態では、アクセスポイント100の使用するセルIDについて特に述べていない。例えばアクセスポイント100に一貫してCell−ID1を使用させれば、アクセスポイント100付近のユーザ端末のスループットを向上させることができる。一方、通信制御装置300は、アクセスポイント100もアクセスポイント200と同様にセルIDをフレキシブルに変更させてもよい。
(第4の実施形態)
前述の第1乃至第3の実施形態は、TDD方式を想定している。第4の実施形態は、周波数分割複信(FDD;Frequency Division Duplex)方式を想定する。FDDによれば、アップリンク伝送とダウンリンク伝送とが周波数分割で実施される。従って、アップリンク伝送とダウンリンク伝送との間で干渉が生じる可能性は非常に低い。FDDの場合にも、第3の実施形態と同様に複数のセルIDのBCHをユーザ端末に正しく受信させる必要がある。
例えば、本実施形態に係る通信制御装置300は、図7に示されるように、偶数番目のサブフレーム#0,#2,・・・,#8においてCell−ID1の無線信号をアクセスポイント200に送信させる。故に、前述の通り、サブフレーム#0においてCell−ID1のPBCHが送信される。更に、通信制御装置300は、偶数番目のサブフレーム#0,#2,・・・,#8においてCell−ID2の無線信号をアクセスポイント200に送信させる。故に、前述の通り、サブフレーム#0においてCell−ID2のPBCHが送信される。但し、図7から明らかなように、Cell−ID2のためのサブフレーム番号は、Cell−ID1のためのサブフレーム番号に比べて1サブフレーム(1msec)分ずれている(サイクリックシフトされている)。即ち、Cell−ID2のためのサブフレーム#0,#2,・・・,#8はCell−ID1のためのサブフレーム#1,#3,・・・,#7と時間的に対応している。即ち、アクセスポイント200はCell−ID1及びCell−ID2を時分割で使用するので、両者の干渉は生じない。
概括すると、FDDに関して、無線信号を送信するサブフレーム番号に制限(例えば、偶数番目或いは奇数番目のサブフレームに限って無線信号を送信する)を加えたうえでセルID毎に異なるオフセットをサブフレーム番号に与えることによって、アクセスポイント200は複数のセルIDを時分割で使用することができる。係る制御によれば、前述のPBCHの問題も回避できる。更に、上記制限を無線フレーム単位で切り替えてもよい。即ち、通信制御装置300は、ある無線フレームでは偶数番目のサブフレームに限って無線信号を送信させ、別の無線フレームでは奇数番目のサブフレームに限って無線信号を送信させるようにしてもよい。
或いは、通信制御装置300は、サブフレーム番号のオフセットを用いることなく、アクセスポイント200に複数のセルIDを時分割で使用させることもできる。例えば、通信制御装置300は、偶数番目のサブフレームではアクセスポイント200にCell−ID1を使用させ、奇数番目のサブフレームではアクセスポイント200にCell−ID2を使用させてもよい。セルIDの割り当てパタンを無線フレーム単位で切り替えれば前述のPBCHの問題も回避できる。
以上説明したように、第4の実施形態に係る通信制御装置は、アクセスポイントに複数のセルIDを時分割で使用させる。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、FDD方式の無線通信システムにおいても、セルIDをフレキシブルに変更することが可能となる。
尚、本実施形態に係る通信制御装置300は、アクセスポイント200に複数のセルIDを時分割で使用させる。従って、アクセスポイント100,200が同一周波数送信を実現するためには、アクセスポイント100がCell−ID1の無線信号を送信するタイミングをアクセスポイント200と揃える必要がある。
(第5の実施形態)
LTEの仕様によれば、前述のMIBの他に、SIB(System Information Block)と呼ばれる報知情報が送信される。SIBは、SIB1からSIB9まで規定されている。このうち、SIB1はオペレータ識別子、他のSIBが送信されるサイクルなどを示す基本的な情報であって、固定サイクルで送信される。具体的には、SIB1は、SFN(System Frame Number)が偶数の無線フレームのサブフレーム#5において送信される。ここで、SFNは、無線フレームに付与される論理番号を意味する。
前述の第3の実施形態係る通信制御装置300は、セルID割り当てパタンを無線フレーム単位で切り替える。しかしながら、例えば2種類のセルID割り当てパタンを交互に切り替えるとすれば、偶数番目の無線フレームにおいて同じセルID割り当てパタンが一貫して適用される。即ち、一方のセルIDのSIB1が一切送信されない。
そこで、第5の実施形態に係る通信制御装置300は、図8に示されるように、セルID毎に異なるオフセットをSFNに与える。係る制御によれば、通信制御装置300は、Cell−ID1の偶数番目の無線フレームのサブフレーム#5において、Cell−ID1のSIB1をアクセスポイント200に送信させることができる。一方、通信制御装置300は、Cell−ID2の偶数番目の無線フレームのサブフレーム#5において、Cell−ID2のSIB1をアクセスポイント200に送信させることができる。図8から明らかなように、SFNのオフセットによって、Cell−ID2の偶数番目の無線フレームはCell−ID1の奇数番目の無線フレームに時間的に対応しているので、アクセスポイント200は複数のセルIDのSIB1を時分割で送信できる。
ところで、LTEの仕様によれば、SIBの内容が変更されるサイクルを表すModification periodが設定されている。即ち、各ユーザ端末は、このModification periodによって指定されるSFNにおいてSIBを一斉に受信する。従って、セルID毎に異なるオフセットをSFNに与える場合に、Modification periodの値を考慮する必要がある。例えば、アクセスポイント200が3種類のセルIDを使用するならば、各セルIDのSFNのオフセット量は例えば「0」,「1」,「2」と夫々設定される。仮に、Modification periodが「2」であれば、ユーザ端末は各セルIDについて2無線フレーム毎にSIBを受信する必要がある。ところが、オフセット量が「0」のセルIDのSIBと、オフセット量が「2」のセルIDのSIBとの送信タイミングが重なってしまう。故に、SFNの最大オフセット量は、Modification periodの値よりも小さく設定する必要がある。
以上説明したように、第5の実施形態に係る通信制御装置は、セルID毎に異なるオフセットをSFNに与えている。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、アクセスポイントに複数のセルIDのSIB1を時分割で送信させることができる。
尚、本実施形態に係る通信制御装置300は、セルID毎に異なるオフセットをSFNに与えている。従って、アクセスポイント100,200が同一周波数送信を実現するためには、Cell−ID1のためのSFNをアクセスポイント100,200の間で揃える必要がある。
(第6の実施形態)
前述の第1乃至第5の実施形態に係る通信制御装置300は、アクセスポイント200に複数のセルIDを時分割で使用させている。即ち、アクセスポイント200は、所与の時刻において基本的に1つのセルIDを使用する(尚、厳密には、第2の実施形態のようにアクセスポイント200は所与の時刻において不使用のセルIDのリファレンスシグナルを送信することもある)。複数のセルIDの時分割使用は、干渉回避の観点で優れているが、無線リソースの利用効率に改善の余地がある。そこで、第6の実施形態に係る通信制御装置300は、所与の時刻においてアクセスポイント200に複数のセルIDを使用させる。但し、前述のように、複数のセルIDを一緒に使用すると、特に制御チャネル領域間の干渉が問題となる。通信制御装置300は、係る干渉を緩和する制御を実施する。
具体的には、通信制御装置300は、図9に示されるように、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与える。図9の例では、Cell−ID1の無線リソースに比べてCell−ID2の無線リソースは3シンボル分遅れている。係る制御によれば、Cell−ID2の制御チャネル領域の占める時間位置は、Cell−ID1の個別チャネル領域の占める時間位置と重複する。即ち、Cell−ID1の制御チャネル領域(シンボルt0,t1,t2)とCell−ID2の制御チャネル領域(シンボルt0,t1,t2)とは、異なる時間位置を占める。故に、両者の干渉が回避される。一方、Cell−ID2の制御チャネル領域は、Cell−ID1の個別チャネル領域(シンボルt3,t4,t5)と同じ時間位置を占める。故に、両者の干渉が生じる。
通信制御装置300は、例えばCell−ID1の第2のリソースブロック(即ち、高周波側のリソースブロック)の割り当てを省略する(Cell−ID1の無線信号の送信を許可しない)。尚、通信制御装置300は、割り当てを省略するリソースブロックであっても、Cell−ID1のリファレンスシグナルの送信を許可してもよい。
係る制御によれば、Cell−ID2の制御チャネル領域のうち高周波側(サブキャリアf12,・・・,f23)ではCell−ID1の無線信号が送信されないので干渉が生じない。一方、Cell−ID2の制御チャネルのうち低周波側(サブキャリアf0,・・・,f11)ではCell−ID1の無線信号との干渉が生じる。ここで、制御チャネルは、誤り訂正符号化及び繰り返し符号化によって誤り耐性が強化されると共に、広い周波数帯に亘って配置されるので周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。従って、ユーザ端末は制御チャネル領域の一部を干渉なく受信できれば、制御チャネル領域の全体を正しく復号できるかもしれない。図9の例では、Cell−ID1の個別チャネル領域の半分に無線リソース(リソースブロック)が割り当てられない。よって、ユーザ端末はCell−ID2の制御チャネル領域の半分を干渉なく受信できる。尚、割り当てを省略する無線リソースの量は、調整の余地がある。例えば、ユーザ端末の受信環境に応じて、係る無線リソースの量を増減させることも有効である。ユーザ端末が制御チャネル領域の全体を正しく復号することができるように、係る無線リソースの量を調整することが望ましい。
以上説明したように、第6の実施形態に係る通信制御装置は、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与える。更に、通信制御装置は、セルIDの個別チャネル領域の少なくとも一部のリソースブロックの割り当てを省略する。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、所与の時刻においてアクセスポイントに複数のセルIDを使用させることができる。尚、各セルIDの制御チャネル領域は、少なくとも一部において他のセルIDの個別チャネル領域と干渉しないので、ユーザ端末は制御チャネル領域の全体を正しく復号することができる。
尚、上記説明では、Cell−ID2の制御チャネル領域とCell−ID1の個別チャネル領域との干渉緩和について述べている。同様に、Cell−ID1の制御チャネル領域とCell−ID2の個別チャネル領域との干渉緩和を実現することも可能である。
上記説明では、時間オフセット量として3シンボルを例示したが、異なる時間オフセット量が用いられてもよい。例えば、通信制御装置300は、3シンボル未満の時間オフセットを用いてもよい。時間オフセット量が小さくなると、Cell−ID2の制御チャネル領域とCell−ID1の個別チャネル領域との干渉が問題となるが、前述の無線リソースの割り当てを省略する個別チャネル領域を増大させることで、ユーザ端末は各セルIDの制御チャネル領域の全体を正しく復号することができる。また、時間オフセット量は、シンボル長の整数倍であってもよいし、そうでなくてもよい。
尚、TDDの場合、時間オフセット量を大きくすると、アップリンク伝送とダウンリンク伝送との間で干渉が生じる可能性がある。前述のように、LTEの仕様によれば、ダウンリンク伝送からアップリンク伝送への切り替えのためにGPを含むサブフレームが用意されている(図4を参照)。GPは、アクセスポイントから送信した無線信号が様々な位置にあるユーザ端末に届くまでの到来時間差を吸収し、かつ、ユーザ端末が受信モードから送信モードに遷移する際の電力増幅器(PA;Power Amplifier)の過渡応答時間を吸収するために設定される。しかしながら、上記到来時間差は、セル半径の大小によって増減する。例えば、セル半径が小さい場合には、上記到来時間差は短くなる。従って、TDDの場合には、GPの長さ、セル半径などを考慮して、アップリンク用のサブフレームとダウンリンク用のサブフレームとが衝突しないように時間オフセット量を設定する必要がある。
前述の第1乃至第5の実施形態と異なり、本実施形態に係る通信制御装置300は所与の時刻においてアクセスポイント200に複数のセルIDを使用させる。故に、アクセスポイント200は、Cell−ID1の無線信号の送信処理とCell−ID2の無線信号の送信処理とを並行して実施するため負荷が大きい。例えば、L1処理部203には、前述の第1乃至第5の実施形態に比べて2倍程度の速度で処理を行うことが求められる。
係る問題の解決策を以下に述べる。第1の策は、アクセスポイント100,200と通信制御装置300とを図1とは異なる観点で機能分割することである。具体的には、インタフェース101,201をL1処理部103,203と無線部104,204との間に配置し、L2処理部102,202及びL1処理部103,203を通信制御装置300に含めることが有効である。係る機能分割によれば、L1処理部103が生成した無線信号を無線部104,204に分配できるので、L1処理部203の処理負荷を軽減できる。第2の策は、係る機能分割を行わずに、アクセスポイント100,200間にインタフェースを追加することである。このインタフェースを介して、L1処理部103が生成した無線信号を無線部204にも分配すれば、L1処理部203の処理負荷を軽減できる。
尚、本実施形態に係る通信制御装置300は、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与えている。従って、アクセスポイント100,200が同一周波数送信を実現するためには、Cell−ID1の無線信号の送信タイミングをアクセスポイント100,200の間で揃える必要がある。具体的には、両者の送信タイミング差をCyclic Prefix以内に抑える必要がある。
(第7の実施形態)
前述の第6の実施形態に係る通信制御装置300は、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与え、かつ、個別チャネル領域の少なくとも一部の無線リソースの割り当てを省略する。割り当てを省略する無線リソースの量(即ち、個別チャネル領域の無線信号を送信しない無線リソースの量)は、ユーザ端末が制御チャネル領域の全体を正しく復号できるように調整されてよい。
ところで、LTEの仕様によれば、制御チャネル領域の信号は受信環境に応じて冗長性を増減させて誤り耐性の強度を調整することが可能である。従って、制御チャネル領域の信号の誤り耐性を強化し、割り当てを省略する無線リソースの量を少なく抑えることで周波数利用効率を向上させることが想定できる。
しかしながら、制御チャネル領域の信号の誤り耐性を強化するとしても、この信号の伝搬路推定の精度が悪いと良好な受信特性を得ることは困難である。即ち、伝搬路推定に必要とされるリファレンスシグナルは、ユーザ端末に正しく受信される必要がある。
そこで、第7の実施形態に係る通信制御装置300は、図10に示されるように、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与える。図10の例では、Cell−ID1の無線リソースに比べてCell−ID2の無線リソースは3シンボル分遅れている。係る制御によれば、Cell−ID2の制御チャネル領域の占める時間位置は、Cell−ID1の個別チャネル領域の占める時間位置と重複する。即ち、Cell−ID1の制御チャネル領域(シンボルt0,t1,t2)とCell−ID2の制御チャネル領域(シンボルt0,t1,t2)とは、異なる時間位置を占める。故に、両者の干渉が回避される。一方、Cell−ID2の制御チャネル領域は、Cell−ID1の個別チャネル領域(シンボルt3,t4,t5)と同じ時間位置を占める。故に、両者の干渉が生じる。
通信制御装置300は、個別チャネル領域の無線リソースの割り当てを基本的に制限しない。但し、通信制御装置300は、Cell−ID2の制御チャネル領域においてリファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントと重複するCell−ID1のリソースエレメントにはヌルシンボルを割り当てる。即ち、アクセスポイント200は、Cell−ID2の制御チャネル領域においてリファレンスシグナルを送信するリソースエレメントにおいて、Cell−ID1の無線信号を送信しない。
リソースブロックの制御チャネル領域におけるリファレンスシグナルの総数は、個別チャネル領域のリソースエレメントの総数に対して1%程度である。従って、個別チャネル領域の1%がヌルシンボルに置き換わったとしても、個別チャネル領域の信号の誤り率には大きな影響を与えない。即ち、ユーザ端末は、個別チャネル領域の信号を正しく復号できる。
尚、両方のセルIDの個別チャネル領域の無線信号を送信するときに、通信制御装置300はアダプティブアレイアンテナ技術(例えば、ヌルステアリング)を利用して干渉回避を試みてもよい。また、個別チャネル領域の無線信号の送信において、ユーザ端末が正確に受信できるように、通信制御装置300は必要に応じて伝送レートを下げ、誤り耐性を強化してもよい。
以上説明したように、第7の実施形態に係る通信制御装置は、セルID毎に異なる時間オフセットを無線リソースに与える。更に、通信制御装置は、一方のセルIDの制御チャネル領域のうちリファレンスシグナルが送信されるリソースエレメントと重複する他方のセルIDのリソースエレメントにヌルシンボルを割り当てる。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、所与の時刻においてアクセスポイントに複数のセルIDを使用させることができる。更に、各セルIDの制御チャネル領域のリファレンスシグナルは、他のセルIDの無線信号と干渉しないので、ユーザ端末は制御チャネル領域の全体を正しく復号することができる。
尚、前述の第1乃至第7の実施形態は、図2A、図2B及び図2Cに示されるように、アクセスポイント200の使用セルIDをCell−ID1からCell−ID2に変更すること想定して述べられている。しかしながら、各実施形態は、これに限らず通信装置の使用セルIDをフレキシブルに変更するために一般化して適用することができる。
(第8の実施形態)
前述の第1乃至第7の実施形態によれば、通信制御装置300はアクセスポイント200が複数のセルIDを使用するフェーズを実現できる。係るフェーズを利用すれば、ユーザ端末のハンドオーバ回数を少なく抑え、ひいてはハンドオーバによるユーザ端末の通信切断を回避することも可能となる。
例えば図11Aに示されるように、Cell−ID1によって通信しているユーザ端末401がアクセスポイント100から離れてアクセスポイント200に近づくように移動することが想定される。このとき、アクセスポイント200は、Cell−ID2を使用している。移動に伴って、ユーザ端末401においてCell−ID1の受信信号レベルが低くなり、Cell−ID2の受信信号レベルが高くなる。故に、通常であればユーザ端末401はこのCell−ID2へのハンドオーバを要求することになる。
しかしながら、ハンドオーバを実現する際には、専用の制御信号がアクセスポイント100,200間でやり取りされ、更に上位レイヤにおいてもハンドオーバのための制御信号がやり取りされるので、トラフィックが増大する。また、ハンドオーバによる制御信号のやり取りが規定時間に終了しなければ、ユーザ端末401の通信が切断される可能性がある。係る状況は、ユーザ端末401が高速で移動している場合に生じやすい。
そこで、第8の実施形態に係る通信制御装置300は、例えばユーザ端末401がアクセスポイント200付近に移動していることを検知すると、図11Bに示されるようにアクセスポイント200の使用セルIDを変更する。具体的には、通信制御装置300は、アクセスポイント200にCell−ID1及びCell−ID2の両方を使用させる。尚、通信制御装置300は、アクセスポイント200にCell−ID1及びCell−ID2の両方を使用させるときに、前述の第1乃至第7の実施形態を利用して干渉を回避することが可能である。尚、ユーザ端末401がアクセスポイント200付近に移動していることを検知するための様々な方法が想定可能であるが、本実施形態は任意の方法を利用してよい。或いは、通信制御装置300は、アクセスポイント200にCell−ID1,Cell−ID2の両方を一貫して使用させてもよい。また、通信制御装置300は、他の何らかの条件下でアクセスポイント200にCell−ID1及びCell−ID2の両方を使用させてもよい
係る制御によれば、ユーザ端末401はアクセスポイント200付近においてもCell−ID1による通信を維持できるので、Cell−ID2へのハンドオーバ要求が発生しない。即ち、不要なトラフィックが抑制されると共に、ハンドオーバが失敗した場合の通信切断を回避できる。
また、通信制御装置300は、アクセスポイント200がCell−ID1及びCell−ID2の両方を使用しているときに、ユーザ端末401がアイドル状態になったことを検知すると、図11Aに示されるようにアクセスポイント200にCell−ID1の使用を停止させてもよい。係る制御によれば、ユーザ端末401はCell−ID2へハンドオーバすることになる。しかしながら、ユーザ端末401がアイドル状態であれば、ハンドオーバによる通信の切断の問題が生じないので、通信品質を損なわない。
以上説明したように、第8の実施形態に係る通信制御装置は、ユーザ端末のハンドオーバを回避するためにアクセスポイントに複数のセルIDを使用させる。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、ユーザ端末にハンドオーバレスの通信サービスを提供できる。
(第9の実施形態)
前述の第1乃至第8の実施形態に従って、アクセスポイント200に複数のセルIDを使用させる場合に望ましくないハンドオーバが要求される可能性がある。
例えば、前述の第8の実施形態において、通信制御装置300はユーザ端末401の通信を維持するためにアクセスポイント200に一時的にCell−ID1を使用させる。係る状況において、他のユーザ端末(例えば、ユーザ端末404)がCell−ID1へハンドオーバすることは望ましくない。係るハンドオーバを許容すると、不要なハンドオーバが発生するだけでなく、ユーザ端末401がアクセスポイント200のサービスエリアから離脱した場合にアクセスポイント200の使用セルIDをCell−ID2に復帰させることが困難となる。
また、アクセスポイント200の使用セルIDをCell−ID1からCell−ID2へ変更するために両方のセルIDを使用させているとき(例えば図2Bを参照)に、Cell−ID1へユーザ端末がハンドオーバすることは望ましくない。係るハンドオーバを許容すると、アクセスポイント200の使用セルIDの変更が完了するまでに長時間を要する。
従って、第9の実施形態に係る通信制御装置300は、ハンドオーバレスサービスの提供のために一時的に使用されるセルID(例えば、図11BにおけるCell−ID1)、使用セルIDの変更のために一時的に使用される変更前のセルID(例えば、図2BにおけるCell−ID1)などへのハンドオーバを拒否する。例えば、RRC部304または通信制御部305は、アクセスポイント200によって受信されるCell−ID1へのハンドオーバ要求を拒否し、Cell−ID2へ留まらせる制御を行う。
以上説明したように、第9の実施形態に係る通信制御装置は、望ましくないセルIDへのハンドオーバを拒否する。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、使用セルIDの変更または復帰を円滑に実施することができる。
(第10の実施形態)
前述の第9の実施形態に係る通信制御装置300は、望ましくないセルIDへのハンドオーバを拒否することによって、セルIDの変更または復帰を円滑に実施する。
ところで、LTEの仕様によれば、ユーザ端末は電源が投入されたとき、或いは、ハンドオーバ先のセルを探索するときに、同期チャネルを受信する。具体的には、ユーザ端末は、図4のサブフレーム#0及びサブフレーム#5において送信されるPSS(Primary Synchronization Signal)及びSSS(Secondary Synchronization Signal)を受信する。ユーザ端末は、受信したPSS及びSSSと所定の系列との相関を計算することによって、セル内で使用されている系列を同定する。この系列はセルIDと対応しており、ユーザ端末は同定した系列を用いて前述のPBCHを受信する。換言すれば、ユーザ端末はPSS及びSSSを受信し、セルIDに対応する系列を同定しなければ、PBCHを受信することができない。即ち、ユーザ端末はPSS及びSSSを受信しなければ、セルIDを見つけることができない。
従って、通信制御装置300は、ハンドオーバレスサービスの提供のために一時的に使用されるセルID(例えば、図11BにおけるCell−ID1)、使用セルIDの変更のために一時的に使用される変更前のセルID(例えば、図2BにおけるCell−ID1)などについて、アクセスポイント200からのPSS及びSSSの送信を敢えて省略する。係る制御によれば、アクセスポイント200は、Cell−ID1によって通信していないユーザ端末(例えば、ユーザ端末404)からCell−ID1を隠蔽した状態で、Cell−ID1を使用することができる。即ち、Cell−ID1によって通信しているユーザ端末(例えばユーザ端末401)はアクセスポイント200付近でもCell−ID1による通信を維持できると共に、Cell−ID1によって通信していないユーザ端末(例えば、ユーザ端末404)はCell−ID1を見つけることができないので不要なハンドオーバが生じない。
以上説明したように、第10の実施形態に係る通信制御装置は、望ましくないセルIDへのハンドオーバを回避するために、係るセルIDについて同期チャネルの送信を省略させる。従って、本実施形態に係る通信制御装置によれば、使用セルIDの変更または復帰を円滑に実施することができる。
尚、各実施形態は、LTEに限られず様々な無線通信システムに適用可能である。例えば、全てのユーザ端末宛ての制御チャネル領域を持つWiMAX、MobileWiMAX、または他の無線通信システムについて各実施形態が適用されてもよい。係る無線通信システムに各実施形態を適用した場合にも、アクセスポイントは複数のセルIDを使用できる。
上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク(CD−ROM、CD−R、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、何れの形態であってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ(サーバ)上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ(クライアント)にダウンロードさせてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。