JP5229905B2

JP5229905B2 - 無線通信システム、移動局装置、基地局装置、およびチャネル割当方法

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Publication number: JP5229905B2
Application number: JP2009128294A
Authority: JP
Inventors: 正光錦戸; 龍男水上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: JP2010278683A

Description

本発明は、無線通信システム、移動局装置、基地局装置、およびチャネル割当方法に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス/衝突回避）方式により無線チャネルの割り当て制御を行う無線通信システム、その無線通信システムを構成する移動局装置と基地局装置、およびその無線通信システムにおけるチャネル割当方法に関する。

無線通信システムの中には、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により無線チャネルの割り当て制御を行うものがある。

たとえば無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）システム、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＸＧＰ（eXtended Global Platform：次世代ＰＨＳ）では、電波干渉による通信品質の低下やシステムスループットの低下を回避するために、基地局が、キャリアセンスによる空きチャネル判定を行い、干渉レベル（干渉波の受信レベル）が所定の閾値（以下「チャネル割当閾値」という）以下である無線チャネルを移動局に割り当てるようにしている。

なお、特許文献１には、ハンドオーバ中かどうかを示す移動局単位のハンドオーバ情報に基づいて、セル内の移動局の全部または一部に対して無線リソースを割り当てる基地局が開示されている。

国際公開第２００５／０８４０６６号パンフレット

しかしながら、隣接セル間で同一の周波数帯域を使用するマルチセル環境下でＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線チャネルの割り当て制御を行うと、各セルに対する無線リソースの配分に偏りが生じやすい。その理由を、図７に示す無線通信システム７０を例に挙げて説明する。

無線通信システム７０は、複数の移動局７２（ここでは移動局７２−１〜７２−３のみを示す）と複数の基地局７４（ここでは基地局７４−１〜７４−３のみを示す）とを含んで構成され、マルチセル環境を提供する。各基地局７４は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式を採用しており、無線通信システム７０に割り当てられた周波数帯域には、８つのサブチャネル（サブチャネル０〜７）が規定されているものとする。

ここで、セル７６−２内に位置する移動局７２−２がサブチャネル０，１，３〜５，７を介して基地局７４−２と通信中であり、セル７６−３内に位置する移動局７２−３がサブチャネル２，６を介して基地局７４−３と通信中であるものとすると、基地局７４−１で得られるキャリアセンス結果はたとえば図８のようになる。すなわち、セル７６−１の隣接セル７６−２，７６−３内にそれぞれ位置する移動局７２−２，７２−３から送信される無線信号が干渉波となって基地局７４−１に到来し、サブチャネル０〜７の受信レベルすべてがチャネル割当閾値を超過している。

この場合、セル７６−１内に位置する移動局７２−１が最寄りの基地局７４−１と新たに通信を開始しようとしても、サブチャネル０〜７の中に干渉レベルがチャネル割当閾値以下の空きチャネルがないため、基地局７４−１は移動局７２−１に対して無線チャネルを割り当てることができない。

このように、無線通信システム７０では、先に通信を開始したセルが無線リソースを占有できるという、いわゆる「早い者勝ち」の仕組みにより、各セルに対する無線リソースの配分に偏りが生じやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、各セルに対する無線リソースの配分の偏りを低減することができる無線通信システム、移動局装置、基地局装置、およびチャネル割当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、本発明に係る無線通信システムは、移動局装置と、第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置と、を含み、前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する、無線通信システムであって、前記移動局装置は、前記第１の基地局装置に対して無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するチャネル割当要求手段と、前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記第２の基地局装置に対して無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するチャネル開放要求手段と、を含み、前記第２の基地局装置は、前記移動局装置から送信される前記第２の制御信号に基づいて、当該第２の基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するチャネル開放手段、を含み、前記チャネル割当要求手段は、前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信することを特徴とする。

本発明では、第１の基地局装置に無線チャネルの割り当てを拒否された移動局装置が、第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置に対して無線チャネルの開放を直接要求する。そして、第２の基地局装置は、移動局装置からの要求に基づいて、自局が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放する。そうすると、その開放された無線チャネルの第１の基地局装置における干渉レベルが所定の閾値以下になる確率が高くなる。すなわち、第２の基地局装置により開放された無線チャネルが空きチャネルであると判定され、移動局装置に割り当てられる確率が高くなる。このため、本発明によれば、各セルに対する無線リソースの配分の偏りを低減することができる。

また、本発明の一態様では、前記第２の制御信号は、前記移動局装置が行う通信の優先度を示す優先度情報を含み、前記チャネル開放手段は、前記第２の制御信号に含まれる前記優先度情報が示す優先度に応じた数の無線チャネルを開放する。

この態様によれば、通信の優先度に応じた数の無線チャネルが移動局装置に割り当てられやすくなる。

また、本発明の一態様では、前記チャネル開放手段は、前記第２の基地局装置が使用している無線チャネルの数が所定数未満である場合に、前記無線チャネルの開放を制限する。

この態様によれば、各セルに対する無線リソースの配分の偏りをより好適に低減することができる。

また、本発明の一態様では、前記第２の制御信号の到達距離は、前記第１の制御信号の到達距離より長い。

この態様によれば、移動局装置から送信される第２の制御信号が、第１の基地局装置よりも移動局装置から離れた位置に配置された第２の基地局装置に到達しやすくなる。

なお、この態様では、前記第２の制御信号の帯域幅は、前記第１の制御信号の帯域幅より狭くてもよい。こうすれば、移動局装置の送信電力を上昇させることなく（雑音電力を増やすことなく）、第２の制御信号の到達距離を第１の制御信号の到達距離より伸ばすことができる。

また、本発明の一態様では、前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置には、所定の周期で繰り返される互いに異なる第１の制御信号受信タイミングおよび第２の制御信号受信タイミングがそれぞれ割り当てられており、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号は、前記第１の制御信号受信タイミングのいずれかでそれぞれ送信され、前記第２の基地局装置は、前記第２の制御信号受信タイミングとは異なるタイミングで受信される制御信号を前記第２の制御信号として認識する。

この態様によれば、制御信号に第１の制御信号と第２の制御信号とを区別するための識別する識別情報を含めることなく、第１の制御信号と第２の制御信号とを区別することができるようになる。

また、本発明に係る移動局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する複数の基地局装置のうち第１の基地局装置に対して、無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するチャネル割当要求手段と、前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置に対して、無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するチャネル開放要求手段と、を含み、前記チャネル割当要求手段は、前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信することを特徴とする。

また、本発明に係る基地局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する基地局装置であって、当該基地局装置の周辺に配置された他の基地局装置に無線チャネルの割り当てを拒否された移動局装置から当該基地局装置に対して送信される無線チャネルの開放要求に基づいて、当該基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するチャネル開放手段を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るチャネル割当方法は、移動局装置と、第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置と、を含み、前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する、無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、前記移動局装置が、前記第１の基地局装置に対して無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するステップと、前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記移動局装置が、前記第２の基地局装置に対して無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するステップと、前記第２の基地局装置が、前記移動局装置から送信される前記第２の制御信号に基づいて、当該第２の基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するステップと、前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記移動局装置が、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるチャネル構成を示す図である。本発明の実施形態に係る無線チャネル（ＰＲＵ）の割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）の送信を示す図である。本発明の実施形態に係る移動局および基地局の機能ブロック図である。狭帯域レンジングチャネルに含まれるシンボルパターンと通信優先度との対応関係の一例を示す図である。マルチセル環境を提供する従来の無線通信システムの構成を示す図である。従来の基地局で得られるキャリアセンス結果の一例を示す図である。

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、本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示す図である。同図に示すように、無線通信システム１０は、複数の移動局１２（ここでは移動局１２−１〜１２−３のみを示す）と複数の基地局１４（ここでは基地局１４−１〜１４−３のみを示す）とを含んで構成され、マルチセル環境を提供する。たとえば、基地局１４−１は、そのセル１６−１が基地局１４−２のセル１６−２と基地局１４−３のセル１６−３に隣接するよう、基地局１４−２，１４−３の周辺に配置されている。

また、各基地局１４は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割複信）方式を採用しており、自局のセル１６内に位置する移動局１２と無線通信を行う。

図２は、無線通信システム１０におけるチャネル構成を示す図である。同図に示すように、無線通信システム１０では、ＴＤＭＡフレーム（５ｍｓ）が上りサブフレーム（２．５ｍｓ）と下りサブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分され、さらに各サブフレームがそれぞれ４つのタイムスロット（スロット１〜スロット４）に均等に区分されている。また、所定の周波数帯域に複数（たとえば１８）のＯＦＤＭＡサブチャネルが規定されている。なお、移動局１２と基地局１４との通信に割り当てられる無線チャネルの最小単位はＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれ、８つのタイムスロットのいずれかと複数のサブチャネルのいずれかとに属する。

なお、無線通信システム１０では、各基地局１４に対して、所定の周期で繰り返される互いに異なる共通チャネル（Common Channel：ＣＣＨ）の送受信タイミング（以下単に「ＣＣＨタイミング」という）が割り当てられている。具体的には、連続する２０のＴＤＭＡフレームに含まれる８０のタイムスロット対（４対の上下タイムスロット×２０フレーム）のいずれか１つがＣＣＨタイミングとして各基地局１４に割り当てられている。さらに、無線通信システム１０では、特定のサブチャネル（たとえば図２に示すサブチャネル０）が、共通チャネル専用のサブチャネルとして規定されている。

すなわち、各基地局１４は、２０フレーム周期で繰り返される自局のＣＣＨタイミングで、共通チャネル専用のサブチャネルを介して共通チャネルを送受信する。なお、後述するように、共通チャネルには、報知チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）、レンジングチャネル（「タイミング補正チャネル（Timing Correct Channel：ＴＣＣＨ）」ともいう、第１の制御信号）、シグナリング制御チャネル（Signaling Control Channel：ＳＣＣＨ）、狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ、第２の制御信号）、およびチャネル割当（ＳＣＣＨ）などが含まれる。

図３は、無線通信システム１０における無線チャネル（ＰＲＵ）の割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。ここでは、基地局１４−２がセル１６−２内に位置する１以上の移動局１２（移動局１２−２など）と所定数以上のサブチャネルを介して通信しており、基地局１４−３がセル１６−３内に位置する１以上の移動局１２（移動局１２−３など）と所定数以上のサブチャネルを介して通信しているものとする（図１参照）。

基地局１４−１〜１４−３はそれぞれ、自局のＣＣＨタイミングで、自局のセル１６内に位置する移動局１２に対して、基地局ＩＤ（Base Statoin ID：ＢＳＩＤ）などのシステム情報を含む報知チャネル（ＢＣＣＨ）を送信している。

たとえば、基地局１４−１のセル１６−１内に位置する移動局１２−１は、基地局１４−１から周期的に送信される報知チャネルを受信する（Ｓ１００）。ここで、移動局１２−１が基地局１４−１との通信を開始する場合、移動局１２−１はまず、基地局１４−１に対してＰＲＵの割り当てを要求するレンジングチャネル（ＴＣＣＨ）を基地局１４−１のＣＣＨタイミングで送信する（Ｓ１０２）。

基地局１４−１は、移動局１２−１からのレンジングチャネルを受信すると、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により移動局１２−１に対するＰＲＵの割り当て制御を行う。すなわち、基地局１４−１は、キャリアセンスによる空きチャネル判定を行い（Ｓ１０４）、干渉レベルがチャネル割当閾値以下のＰＲＵ（空きＰＲＵ）が存在するか否かを確認する。ここで、空きＰＲＵが存在すれば、基地局１４−１は、移動局１２−１にその空きＰＲＵを割り当てるが、隣接セル１６−２，１６−３からの干渉波などによって空きＰＲＵが存在しなければ、移動局１２−１に対してＰＲＵの割り当てを拒否するシグナリング制御チャネル（ＳＣＣＨ）を返信する（Ｓ１０６）。

本実施形態では、基地局１４−１によりＰＲＵの割り当てが拒否された場合、図４に示すように、移動局１２−１は、基地局１４−１の周辺に配置された基地局１４（基地局１４−２，１４−３など）に対してＰＲＵの開放を要求する狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）を基地局１４−１のＣＣＨタイミングで送信する（Ｓ１０８）。

基地局１４−２，１４−３は、他局のＣＣＨタイミング（自局のＣＣＨタイミングとは異なるＣＣＨタイミング）で移動局１２（ここでは移動局１２−１）から共通チャネルを受信すると、その共通チャネルをＰＲＵの開放を要求する狭帯域レンジングチャネルとして認識する。そして、基地局１４−２，１４−３は、受信された狭帯域レンジングチャネルに基づいて、自局が通信チャネルとして使用しているＰＲＵの少なくとも１つを開放する（Ｓ１１０）。その後、基地局１４−２，１４−３は、開放されたＰＲＵが割り当てられていた移動局１２（ここでは移動局１２−２，１２−３とする）に対して、ＰＲＵの割り当て変更（削減）を通知する個別制御チャネル（Individual Control Channel：ＩＣＣＨ）をそれぞれ送信する（Ｓ１１２）。

一方、Ｓ１０６で基地局１４−１にＰＲＵの割り当てを拒否された移動局１２−１は、Ｓ１０８で狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）を送信してから所定時間τだけ待機した後に（Ｓ１１４）、基地局１４−１に対してＰＲＵの割り当てを要求するレンジングチャネル（ＴＣＣＨ）を再送信する（Ｓ１１６）。

基地局１４−１は、移動局１２−１からのレンジングチャネル（ＴＣＣＨ）を受信すると、Ｓ１０４と同様、キャリアセンスによる空きチャネル判定を行う（Ｓ１１８）。ただし、Ｓ１１０では基地局１４−２，１４−３によって少なくとも１つのＰＲＵがそれぞれ開放されているため、開放されたＰＲＵの基地局１４−１における干渉レベルがチャネル割当閾値以下になっている確率は高い。すなわち、Ｓ１１８において空きＰＲＵが存在すると判定される可能性はＳ１０４におけるそれより高い。ここで、空きチャネルが存在すれば、基地局１４−１は、移動局１２−１に対してＰＲＵを割り当てるためのチャネル割当（ＳＣＣＨ）を返信する（Ｓ１２０）。

このように、無線通信システム１０では、空きＰＲＵの不足によってある基地局１４にＰＲＵの割り当てを拒否された移動局１２が、その基地局１４の周辺に配置された基地局１４に対してＰＲＵの開放を要求する狭帯域レンジングチャネルを送信する。そして、その狭帯域レンジングチャネルを受信した基地局１４は、自局が通信チャネルとして使用しているＰＲＵの少なくとも１つを開放する。このため、いわゆる「早い者勝ち」の仕組みによる各セルに対する無線リソースの配分の偏りを低減することができる。

以下では、上記処理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５は、移動局１２および基地局１４の機能ブロック図である。

図５（左側）に示すように、移動局１２は、アンテナ２０、受信ＲＦ部２２、受信ベースバンド部２４、通信優先度決定部２６、狭帯域レンジングチャネル決定部２８、送信ベースバンド部３０、および送信ＲＦ部３２を含んで構成される。このうち、通信優先度決定部２６および狭帯域レンジングチャネル決定部２８は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成される。

アンテナ２０は、無線信号を受信し、受信された無線信号を受信ＲＦ部２２に出力する。また、アンテナ２０は、送信ＲＦ部３２から供給される無線信号を基地局１４に対して送信する。

受信ＲＦ部２２は、低雑音増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。受信ＲＦ部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、ディジタルに変換された信号を受信ベースバンド部２４に出力する。

受信ベースバンド部２４は、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、受信ＲＦ部２２から入力されるディジタル信号（ＯＦＤＭ信号）に対して１次復調（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）や２次復調（シンボルデマッピング）などを行い、基地局１４からの受信データを取得する。そして、受信ベースバンド部２４は、取得された受信データを上位層（図示せず）や狭帯域レンジングチャネル決定部２８などに出力する。

通信優先度決定部２６は、移動局１２が基地局１４との通信を開始する前（または基地局１４との通信中）に、その通信の優先度を決定する。本実施形態では、通信優先度決定部２６は、通信の種別（音声通信、データ通信など）、通信に求められるＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）、送信ベースバンド部３０に入力される送信データの量などに基づいて、通信の優先度（１：高、２：中、３：低）を決定する。

狭帯域レンジングチャネル決定部２８は、移動局１２が基地局１４にＰＲＵの割り当てを拒否された場合（受信ベースバンド部２４からＰＲＵの割り当てを拒否するシグナリング制御チャネル（ＳＣＣＨ）の受信データが入力された場合）に、通信優先度決定部２６により決定される通信の優先度に基づいて、狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）に含めるシンボルパターンを決定する。

無線通信システム１０では、図６に示すように、通信の優先度（１，２，３）ごとに、互いに連続波形が異なり相互相関の低いシンボルパターン（シンボルパターン１，２，３）が予め規定されている。そこで、狭帯域レンジングチャネル決定部２８は、同図に示す対応関係に基づいて、通信の優先度に対応するシンボルパターンを狭帯域レンジングチャネルに含めるシンボルパターンとして決定する。なお、ここではシンボルパターンを通信の優先度を示す優先度情報として用いているが、移動局１２が必要とするＰＲＵの数など、シンボルパターン以外の情報を優先度情報として用いてもよい。

送信ベースバンド部３０は、たとえばＤＳＰで構成され、上位レイヤ（図示せず）から入力される基地局１４宛ての送信データに対して１次変調（シンボルマッピング）や２次変調（ＩＦＦＴ）などを行い、得られたディジタル信号（ＯＦＤＭ信号）を送信ＲＦ部３２に出力する。

特に、移動局１２が基地局１４にＰＲＵの割り当てを拒否された場合、送信ベースバンド部３０は、狭帯域レンジングチャネル決定部２８で決定されるシンボルパターンを含む狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）を生成する。なお、レンジングチャネルが接続先として選択された基地局１４（主に最寄りの基地局１４）に対して送信される共通チャネル（ＣＣＨ）であるのに対し、狭帯域レンジングチャネルは接続先として選択された基地局１４の周辺に配置された基地局１４（最寄りの基地局１４よりも移動局１２から離れた位置に配置された基地局１４）に対して送信される共通チャネルである。このため、送信ベースバンド部３０で生成される狭帯域レンジングチャネルの帯域幅（ここではサブキャリアの数）は、レンジングチャネル（ＴＣＣＨ）の帯域幅よりも狭い方が望ましい。そうすれば、移動局１２の送信電力を上昇させることなく（雑音電力を増やすことなく）、狭帯域レンジングチャネルの到達距離をレンジングチャネルの到達距離より伸ばすことができるからである。

送信ＲＦ部３２は、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送信ＲＦ部３２は、送信ベースバンド部３０から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器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。

一方、図５（右側）に示すように、基地局１４は、アンテナ４０、受信ＲＦ部４２、受信ベースバンド部４４、狭帯域レンジングチャネル処理部４６、キャリアセンス処理部４８、チャネル割当制御部５０、送信ベースバンド部５２、および送信ＲＦ部５４を含んで構成される。このうち、狭帯域レンジングチャネル処理部４６、キャリアセンス処理部４８、およびチャネル割当制御部５０は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成される。

アンテナ４０は、無線信号を受信し、受信された無線信号を受信ＲＦ部４２に出力する。また、アンテナ４０は、送信ＲＦ部５４から供給される無線信号を移動局１２に対して送信する。

受信ＲＦ部４２は、低雑音増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。受信ＲＦ部４２は、アンテナ４０から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、ディジタルに変換された信号を受信ベースバンド部４４に出力する。

受信ベースバンド部４４は、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、受信ＲＦ部４２から入力されるディジタル信号（ＯＦＤＭ信号）に対して１次復調（ＦＦＴ）や２次復調（シンボルデマッピング）などを行い、各移動局１２からの受信データを取得する。そして、受信ベースバンド部４４は、取得された受信データを上位層（図示せず）などに出力する。

なお、移動局１２からの共通チャネル（ＣＣＨ）が受信された場合、受信ベースバンド部４４は、自局のＣＣＨタイミングで受信された共通チャネルをレンジングチャネル（ＴＣＣＨ）として認識し、他局のＣＣＨタイミングで受信された共通チャネルを狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）として認識する。そして、受信ベースバンド部４４は、狭帯域レンジングチャネルとして認識された共通チャネルのシンボルデータを狭帯域レンジングチャネル処理部４６に出力する。

一方、共通チャネル専用のサブチャネル（たとえばサブチャネル０）を除く各サブチャネルのシンボルデータについては、キャリアセンス処理部４８に出力される。

狭帯域レンジングチャネル処理部４６は、移動局１２からの狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）が受信された場合（受信ベースバンド部４４から狭帯域レンジングチャネルのシンボルデータが入力された場合）に、受信された狭帯域レンジングチャネルに含まれるシンボルパターンに基づいて、移動局１２の通信の優先度を特定する。

具体的には、狭帯域レンジングチャネル処理部４６は、受信ベースバンド部４４から入力される狭帯域レンジングチャネルのシンボルデータと、予め保持している３つのシンボルパターン１〜３（図６参照）のそれぞれと、の相関をとり、その相関に基づいて狭帯域レンジングチャネルに含まれるシンボルパターンを検出する。そして、狭帯域レンジングチャネル処理部４６は、検出されたシンボルパターンに基づいて、移動局１２が行う通信の優先度（ここでは、高、中、低のいずれか）を特定する。

キャリアセンス処理部４８は、キャリアセンスによる空きチャネル判定を行う。たとえば、キャリアセンス処理部４８は、受信ベースバンド部４４から入力される各サブチャネルのシンボルデータに基づいて各サブチャネルの受信レベルを算出し、算出された受信レベルが所定フレーム（たとえば４フレーム）の間連続してチャネル割当閾値以下であるサブチャネルを空きチャネルであると判定する。なお、キャリアセンス処理部４８は、所定フレームにわたる受信レベルの平均値がチャネル割当閾値以下であるサブチャネルを空きチャネルであると判定してもよいし、その他の判定基準に基づいて空きチャネル判定を行ってもよい。

チャネル割当制御部５０は、キャリアセンス処理部４８による空きチャネルの判定結果（キャリアセンス結果）に基づいて、移動局１２に対するＰＲＵの割り当てを制御する。たとえば、チャネル割当制御部５０は、ＰＲＵの割り当てを要求するレンジングチャネル（ＴＣＣＨ）を送信した移動局１２に対して、キャリアセンス処理部４８により空きチャネルであると判定されたＰＲＵ（空きＰＲＵ）の少なくとも１つを割り当てる。

一方、移動局１２からの狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）が受信された場合、チャネル割当制御部５０は、基地局１４が通信チャネルとして使用しているＰＲＵの少なくとも１つを開放する。このとき、チャネル割当制御部５０は、狭帯域レンジングチャネル処理部４６により特定される通信の優先度（ここでは、高、中、低のいずれか）に応じた数のＰＲＵを開放する。たとえば、通信の優先度が「高」であれば３つのＰＲＵが開放され、通信の優先度が「低」であれば１つのＰＲＵが開放される。なお、移動局１２からの狭帯域レンジングチャネル（拡張ＴＣＣＨ）が受信された場合であっても、基地局１４が通信チャネルとして使用しているＰＲＵの数が所定数未満である場合には、チャネル割当制御部５０は、ＰＲＵの開放を制限してもよい。こうすれば、ＰＲＵの使用数が少ない基地局１４が必要以上にＰＲＵを開放することを防ぐことができる。

送信ベースバンド部５２は、たとえばＤＳＰで構成され、チャネル割当制御部５０により決定されたＰＲＵの割り当て結果に従って、上位層（図示せず）から入力される移動局１２宛ての送信データに対して１次変調（シンボルマッピング）や２次変調（ＩＦＦＴ）などを行い、得られたディジタル信号（ＯＦＤＭ信号）を送信ＲＦ部５４に出力する。

送信ＲＦ部５４は、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送信ＲＦ部５４は、送信ベースバンド部５２から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ４０に供給する。

以上説明した無線通信システム１０によれば、空きＰＲＵの不足によってある基地局１４にＰＲＵの割り当てを拒否された移動局１２が、その基地局１４の周辺に配置された基地局１４に対してＰＲＵの開放を要求する狭帯域レンジングチャネルを直接送信する。そして、その狭帯域レンジングチャネルを受信した基地局１４は、自局が通信チャネルとして使用しているＰＲＵの少なくとも１つを開放する。このため、いわゆる「早い者勝ち」の仕組みによる各セルに対する無線リソースの配分の偏りを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば、上記実施形態では、移動局が基地局との通信を開始する場面を例に挙げて説明をしたが、基地局と通信中の移動局が、空きＰＲＵの不足を理由にその基地局からＰＲＵのさらなる割り当てを拒否された場合に狭帯域レンジングチャネルを送信するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する基地局を含む無線通信システムに本発明を適用した例を示したが、本発明は、隣接セル間で同一の周波数帯域を使用するマルチセル環境下でＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線チャネルの割り当て制御を行う無線通信システム全般に広く適用可能である。

１０，７０無線通信システム、１２，７２移動局、１４，７４基地局、１６，７６セル、２０，４０アンテナ、２２，４２受信ＲＦ部、２４，４４受信ベースバンド部、２６通信優先度決定部、２８狭帯域レンジングチャネル決定部、３０，５２送信ベースバンド部、３２，５４送信ＲＦ部、４６狭帯域レンジングチャネル処理部、４８キャリアセンス処理部、５０チャネル割当制御部。

Claims

移動局装置と、第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置と、を含み、前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する、無線通信システムであって、
前記移動局装置は、
前記第１の基地局装置に対して無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するチャネル割当要求手段と、
前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記第２の基地局装置に対して無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するチャネル開放要求手段と、
を含み、
前記第２の基地局装置は、
前記移動局装置から送信される前記第２の制御信号に基づいて、当該第２の基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するチャネル開放手段、
を含み、
前記チャネル割当要求手段は、前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の制御信号は、前記移動局装置が行う通信の優先度を示す優先度情報を含み、
前記チャネル開放手段は、前記第２の制御信号に含まれる前記優先度情報が示す優先度に応じた数の無線チャネルを開放する、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、
前記チャネル開放手段は、前記第２の基地局装置が使用している無線チャネルの数が所定数未満である場合に、前記無線チャネルの開放を制限する、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の制御信号の到達距離は、前記第１の制御信号の到達距離より長い、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項４に記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の制御信号の帯域幅は、前記第１の制御信号の帯域幅より狭い、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置には、所定の周期で繰り返される互いに異なる第１の制御信号受信タイミングおよび第２の制御信号受信タイミングがそれぞれ割り当てられており、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号は、前記第１の制御信号受信タイミングのいずれかでそれぞれ送信され、
前記第２の基地局装置は、前記第２の制御信号受信タイミングとは異なるタイミングで受信される制御信号を前記第２の制御信号として認識する、
ことを特徴とする無線通信システム。
所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する複数の基地局装置のうち第１の基地局装置に対して、無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するチャネル割当要求手段と、
前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置に対して、無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するチャネル開放要求手段と、
を含み、
前記チャネル割当要求手段は、前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信する、
ことを特徴とする移動局装置。
所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する基地局装置であって、
当該基地局装置の周辺に配置された他の基地局装置に無線チャネルの割り当てを拒否された移動局装置から当該基地局装置に対して送信される無線チャネルの開放要求に基づいて、当該基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するチャネル開放手段を含む、
ことを特徴とする基地局装置。
移動局装置と、第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置の周辺に配置された第２の基地局装置と、を含み、前記第１の基地局装置および前記第２の基地局装置は、所定の周波数帯域に属する複数の無線チャネルのうち干渉レベルが所定の閾値以下である無線チャネルを使用する、無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、
前記移動局装置が、前記第１の基地局装置に対して無線チャネルの割り当てを要求する第１の制御信号を送信するステップと、
前記第１の基地局装置により前記無線チャネルの割り当てが拒否された場合に、前記移動局装置が、前記第２の基地局装置に対して無線チャネルの開放を要求する第２の制御信号を送信するステップと、
前記第２の基地局装置が、前記移動局装置から送信される前記第２の制御信号に基づいて、当該第２の基地局装置が使用している無線チャネルの少なくとも１つを開放するステップと、
前記第１の制御信号を送信してから所定時間後に、前記移動局装置が、前記第１の基地局装置に対して前記第１の制御信号を再送信するステップと、
を含むことを特徴とするチャネル割当方法。