JP5437698B2 - 無線通信システム、無線基地局、無線端末、及び無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、CDMA方式及びOFDM方式を併用する無線通信システム、無線基地局、無線端末、及び無線通信方法に関する。
現在、CDMA(Code Division Multiple Access)方式が用いられる第3世代(あるいは3.5世代)携帯電話システムが広く普及している。
近年では、新たな通信方式として、互いに直交する複数のサブキャリアを用いてデータを並列的に伝送するOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が注目されている。OFDM方式は、CDMA方式よりも高い通信性能を発揮できるため、第4世代(あるいは3.9世代)携帯電話システムなどにおいて採用されている。
携帯電話システムなどの無線通信システムでは、新たな通信方式に対応した無線基地局が徐々に設置されていくことから、第3世代から第4世代への移行期において、CDMA方式とOFDM方式の両方式に対応した無線端末が普及することが予想される。
従来では、2つの通信方式に対応した無線端末(いわゆる、デュアル端末)は、次のような方法を用いて、無線基地局との無線通信に使用される通信方式(以下、使用通信方式)を切り替えている。例えば、デュアル端末は、各通信方式において測定した受信レベルを比較し、受信レベルが低い方の通信方式から高い方の通信方式へ使用通信方式を切り替える(特許文献1参照)。
特開2009−500956号公報
ところで、無線通信システムにおける受信側は、経路の異なる複数の電波(マルチパス波)の合成波を送信側から受信する。このため、OFDM方式において、送信側は、先行波と遅延波との時間差を吸収するためのガードインターバルをOFDMシンボル毎に付加している。
しかし、ガードインターバルの時間長を超える遅延波が発生すると、受信側における受信信号において、時間的に前後のOFDMシンボル間で干渉(いわゆる、符号間干渉)が発生し、通信性能が低下する。
ここで、従来のデュアル端末は、単に受信レベルが高い方の通信方式を選択しているため、CDMA方式よりもOFDM方式の受信レベルが高ければOFDM方式が使用されることになる。しかしながら、OFDM方式において符号間干渉が発生している場合、OFDM方式本来の通信性能を発揮できないだけでなく、CDMA方式よりも通信性能が低下するといった問題がある。
そこで、本発明は、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応する無線端末が用いられる場合において、符号間干渉による通信性能の低下を防止できる無線通信システム、無線基地局、無線端末、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の無線通信システムの第1の特徴は、OFDM方式に対応した第1無線基地局(無線基地局200)と、CDMA方式に対応した第2無線基地局(無線基地局300)と、前記CDMA方式及び前記OFDM方式の両方式に対応し、前記第1無線基地局に接続している無線端末(無線端末100)とを有する無線通信システム(無線通信システム10)であって、前記無線端末は、前記CDMA方式及び前記OFDM方式のそれぞれの信号を受信する端末側受信部(受信部124)と、前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータを測定する第1の測定部(OFDM測定部141)と、前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質を測定する第2の測定部(CDMA測定部142)と、前記第1の測定部によって測定された前記受信パラメータと、前記第2の測定部によって測定された前記CDMA受信品質とを前記第1無線基地局に送信する端末側送信部(送信部122)とを備え、前記第1無線基地局は、前記無線端末から前記受信パラメータ及び前記CDMA受信品質を受信する基地局側受信部(受信部224)と、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記第2無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記第2無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記無線端末に送信する基地局側送信部(送信部222)とを備え、前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信することを要旨とする。
このような特徴によれば、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応する無線端末が用いられる場合において、OFDM方式を活用しつつ、符号間干渉による通信性能の低下を防止できる。
本発明の無線通信システムの第2の特徴は、本発明の無線通信システムの第1の特徴に係り、前記端末側受信部は、前記基地局側送信部から送信される前記測定指示を受信し、前記第1の測定部は、前記端末側受信部が前記測定指示を受信した場合に、前記受信パラメータを測定することを要旨とする。
本発明の無線通信システムの第3の特徴は、本発明の無線通信システムの第1の特徴に係り、前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が前記閾値を超えている場合に、前記測定指示を前記無線端末に送信し、前記端末側受信部は、前記基地局側送信部から送信された前記測定指示を受信し、前記第2の測定部は、前記端末側受信部が前記測定指示を受信したとき、前記CDMA受信品質を測定することを要旨とする。
本発明の無線通信システムの第4の特徴は、本発明の無線通信システムの第1〜第3の何れかの特徴に係り、前記受信パラメータとは、前記OFDM方式の受信信号に含まれるOFDMシンボルと、前記OFDMシンボルの基準点との間の振幅誤差及び位相誤差であり、前記受信パラメータに対応する値とは、前記振幅誤差及び前記位相誤差から計算されるエラーベクトルの実効値であることを要旨とする。
本発明の無線通信システムの第5の特徴は、本発明の無線通信システムの第1〜第4の何れかの特徴に係り、前記閾値は、前記OFDM方式の信号に適用されている変調方式に基づいて設定されることを要旨とする。
本発明の無線通信システムの第6の特徴は、本発明の無線通信システムの第1〜第5の何れかの特徴に係り、前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が前記閾値を超えており、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好であり、且つ、前記無線端末が前記第2無線基地局に接続することが許可された場合に、前記第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信することを要旨とする。
本発明の無線基地局の特徴は、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応した無線端末(無線端末100)が接続しており、前記OFDM方式に対応した無線基地局(無線基地局200)であって、前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータと、前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質とを前記無線端末から受信する基地局側受信部(受信部224)と、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記CDMA方式に対応した無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記CDMA方式に対応した無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記無線端末に送信する基地局側送信部(送信部222)とを備え、前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該CDMA方式に対応した無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信することを要旨とする。
本発明の無線通信方法の特徴は、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応した無線端末が用いられる無線通信方法であって、前記OFDM方式に対応した第1無線基地局(無線基地局200)に接続している前記無線端末が、前記CDMA方式及び前記OFDM方式のそれぞれの信号を受信するステップと、前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータを前記無線端末が測定するステップと、前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質を前記無線端末が測定するステップと、前記測定された受信パラメータと前記測定されたCDMA受信品質とを前記無線端末から前記第1無線基地局に送信するステップと、前記第1無線基地局が前記無線端末から前記受信パラメータ及び前記CDMA受信品質を受信するステップと、前記無線端末から受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記CDMA方式に対応した第2無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記第2無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記第1無線基地局から前記無線端末に送信するステップと、前記第1無線基地局が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記第1無線基地局から前記無線端末に送信するステップとを備えることを要旨とする。
本発明によれば、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応する無線端末が用いられる場合において、符号間干渉による通信性能の低下を防止できる無線通信システム、無線基地局、無線端末、及び無線通信方法を提供できる。
本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略図である。 本発明の実施形態に係る無線端末が受信するOFDM信号を説明するための図である。 OFDM方式におけるガードインターバルを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るEVM及びEVM閾値を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作パターン1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通信システムの動作パターン2を示すシーケンス図である。 その他の実施形態に係る波形測定処理を説明するための図である。
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)無線通信システムの概要、(2)無線端末の構成、(3)無線基地局の構成、(4)無線通信システムの動作、(5)実施形態の効果、(6)その他の実施形態について説明する。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)無線通信システムの概要
図1は、本実施形態に係る無線通信システム10の全体概略図である。
図1に示すように、無線通信システム10は、無線端末100、無線基地局200(第1無線基地局)、及び無線基地局300(第2無線基地局)を有する。
無線端末100は、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応したデュアル端末である。無線基地局200はOFDM方式に対応し、無線基地局300はCDMA方式に対応している。なお、本明細書において、OFDM方式には、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)方式が含まれるものとする。
本実施形態では、OFDM方式の通信規格は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)において標準化されているLTE(Long Term Evolution)である。LTEでは、ダウンリンクにOFDM方式が用いられる。以下においては、主にダウンリンクについて説明する。また、本実施形態では、CDMA方式の通信規格は、3GPP2において標準化されているcdma2000である。cdma2000では、アップリンク(リバースリンク)・ダウンリンク(フォワードリンク)共にCDMA方式が用いられる。
無線基地局200は、LTEネットワーク(“E-UTRAN”と呼ばれる)20の一部を構成する。無線基地局300は、cdma2000ネットワーク30の一部を構成する。LTEネットワーク20は、無線端末100の移動性を管理する管理装置であるMME(Mobility Management Entity)25を有する。
無線端末100は、無線基地局200に接続している状態(以下、“アクティブモード”)である。具体的には、無線端末100は、無線基地局200に接続し、無線基地局200を介して通信先装置(例えば、サーバ又は通信端末等)との通信を行っている。無線端末100は、無線基地局200の通信可能エリア内に位置するとともに、無線基地局300の通信可能エリア内に位置する。
OFDM方式は、互いに直交する複数のサブキャリアにデータを分散して各サブキャリアを変調する方式である。送信側は、各サブキャリアを多相PSK変調又は多値QAM変調した後、各サブキャリアを逆高速フーリエ変換(IFFT)することで、OFDM信号を生成する。受信側は、OFDM信号を高速フーリエ変換(FFT)することで復調を行う。
無線端末100と無線基地局200とが直接見通せない環境などで無線通信を行う場合、無線端末100のアンテナ101(図4参照)は、図2(a)に示すように、経路の異なる複数の電波(マルチパス波)を受信する。図2(a)の例では、無線基地局200のアンテナ201(図5参照)と無線端末100のアンテナ101との間において、無線端末100のアンテナ101に直接到達する経路P1と、ビル又は大地などによる反射後に無線端末100のアンテナ101に到達する経路P2,P3とが形成されている。
無線端末100のアンテナ101が経路P1を介して受信した電波は先行波(直接波)である。無線端末100のアンテナ101が経路P2,P3を介して受信した電波は、先行波よりも遅延した遅延波である。
図2(b)に示すように、各経路の電波は、互いに遅延時間が異なる。図2(b)の例では、無線端末100のアンテナ101は、経路P1の電波(直接波)を遅延時間τ1で受信し、経路P2の電波(反射波)を遅延時間τ2で受信し、経路P3の電波(反射波)を遅延時間τ3で受信する。無線端末100のアンテナ101は、これらの電波を合成波として受信する。
OFDM方式では、このようなマルチパスに起因する遅延時間差を吸収するために、送信側は、各シンボルにガードインターバルと呼ばれる冗長信号区間を付加する。
図3(a)は、OFDM方式におけるシンボル構成を示す図である。図3(a)に示すように、OFDM方式におけるシンボル(以下、OFDMシンボル)は、IFFTによって生成された有限時間の有効シンボル区間と、当該有効シンボル区間の一部をコピーして得られたガードインターバルとによって構成される。
ガードインターバルを用いることで、図3(b)に示すように、先行波が受信された時間と、最も遅い遅延波が受信された時間との時間差(以下、「遅延時間差」と称する)Tdmaxが、ガードインターバルTg内に収まる場合には、受信側でのFFTが正常に機能し、符号間干渉の発生を回避することができる。
一方で、ガードインターバル長Tgを超える遅延波が発生すると、符号間干渉が発生し、受信側でのFFTが正常に機能せず、大きな歪が発生して通信性能が低下する。そこで、本実施形態に係る無線基地局200は、無線端末100において符号間干渉が発生していると推定される場合には、無線基地局200から無線基地局300へのハンドオーバを無線端末100に実行させる。
(2)無線端末の構成
図4は、無線端末100の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、無線端末100は、アンテナ101、変調部121、送信部122(端末側送信部)、デュプレクサ123、受信部124(端末側受信部)、復調部125、OFDM測定部141(第1の測定部)、CDMA測定部142(第2の測定部)、制御部160、及び記憶部180を有する。送信部122は、スイッチSW1、CDMA送信部122A及びOFDM送信部122Bを有する。受信部124は、スイッチSW2、CDMA受信部124A及びOFDM受信部124Bを有する。
変調部121は、制御部160からの送信データを変調及び符号化する。変調部121は、適応変調に対応した構成を有している。適応変調においては、変調多値数と符号化率との組み合わせによって複数の変調方式が予め定められている。当該変調方式は、変調クラスまたはMCS(Modulation and Coding Scheme)レベルとも呼ばれる。変調部121は、複数の変調方式の中から選択された何れかの変調方式で送信データを変調及び符号化する。
スイッチSW1は、制御部160による制御に従って、変調部121から出力された送信データをCDMA送信部122A又はOFDM送信部122Bの何れかに入力する。スイッチSW1は、使用通信方式がCDMA方式である場合には、送信データをCDMA送信部122Aに入力し、使用通信方式がOFDM方式である場合には、送信データをOFDM送信部122Bに入力する。
CDMA送信部122Aは、入力された送信データをCDMA方式に従ってスペクトラム拡散するとともに、無線周波数帯への変換や増幅処理を行うことによって、無線周波数帯のCDMA信号を生成する。生成されたCDMA信号は、デュプレクサ123及びアンテナ101を介して送信される。
OFDM送信部122Bは、入力された送信データをOFDM方式に従ってマルチキャリア変調するとともに、無線周波数帯への変換や増幅処理を行うことによって、無線周波数帯のOFDM信号を生成する。生成されたOFDM信号は、デュプレクサ123及びアンテナ101を介して送信される。
デュプレクサ123は、無線信号(CDMA信号又はOFDM信号)をアンテナ101に入力する。一方、受信時において、デュプレクサ123は、アンテナ101が受信した無線信号(CDMA信号又はOFDM信号)をスイッチSW2に入力する。
スイッチSW2は、制御部160による制御に従って、デュプレクサ123からの無線信号をCDMA受信部124A又はOFDM受信部124Bの何れかに入力する。スイッチSW2は、使用通信方式がCDMA方式である場合には、デュプレクサ123からの無線信号をCDMA受信部124Aに入力し、使用通信方式がOFDM方式である場合には、デュプレクサ123からの無線信号をOFDM受信部124Bに入力する。
CDMA受信部124Aは、入力された無線信号(CDMA信号)に対し、ベースバンド帯への変換や増幅処理を行うとともに、CDMA方式に従って逆拡散を行う。また、CDMA受信部124Aは、受信CDMA信号に含まれる先行波と遅延波とを合成する処理であるRAKE受信を行う。RAKE受信では、先行波と遅延波とを位相を揃えて合成することで受信品質が改善する。このようにして得られた受信データは、復調部125に入力される。
OFDM受信部124Bは、入力された無線信号(OFDM信号)に対し、ベースバンド帯への変換や増幅処理を行うとともに、OFDM方式に従ってマルチキャリア復調を行う。また、OFDM受信部124Bは、受信OFDM信号に含まれるガードインターバルを除去する。その結果得られた受信データは、復調部125に入力される。
復調部125は、入力された受信データを復調及び復号する。復調部125は、複数の変調方式の中から選択された何れかの変調方式に対応する方法で受信データを復調及び復号する。また、復調部125は、入力された受信データに対してシンボル判定を行う。
OFDM測定部141は、受信OFDM信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータを測定する。本実施形態において受信パラメータとは、図6(a)に示すように、受信OFDM信号に含まれるOFDMシンボルSと、OFDMシンボルの基準点Srefとの間の振幅誤差(振幅エラー)及び位相誤差(位相エラー)である。遅延時間差TdmaxがガードインターバルTgを超える度合いが大きいほど、受信パラメータ(振幅誤差及び位相誤差)の値が大きくなる。OFDM測定部141によって測定された受信パラメータは、制御部160に入力される。
CDMA測定部142は、CDMA信号の受信品質を測定する。本実施形態では、CDMA信号の受信品質として受信電界強度(RSSI)を用いるものとするが、RSSIに限らず、受信SNR(Signal to Noise ratio)等でもよい。CDMA測定部142によって測定されたRSSIは、制御部160に入力される。
制御部160は、例えばCPUを用いて構成され、無線端末100が具備する各種機能を制御する。記憶部180は、例えばメモリを用いて構成され、制御部160における制御に用いられる各種情報を記憶する。
制御部160は、スイッチSW1,2を制御する。制御部160は、使用通信方式をOFDM方式とCDMA方式との間で切り替える際にスイッチSW1,2を切り換える他、OFDM通信中にCDMA信号のRSSIを測定する際に一時的にスイッチSW1,2を切り換えてもよい。
制御部160は、OFDM測定部141によって測定された受信パラメータと、OFDM測定部141によって測定されたRSSIとを変調部121に入力する。OFDM送信部122Bは、変調後の受信パラメータ及びRSSIを無線基地局200に送信する。このような測定結果の報告は、“Measurement Report”と呼ばれる。
制御部160は、無線基地局200からの指示に応じて、OFDM測定部141及びCDMA測定部142を動作させたり、無線基地局200から無線基地局300へ接続先を切り替えるハンドオーバを実行したりする。
(3)無線基地局の構成
図5は、無線基地局200の構成を示すブロック図である。
図5に示すように、無線基地局200は、アンテナ201、変調部221、送信部222(基地局側送信部)、デュプレクサ223、受信部224(基地局側受信部)、復調部225、制御部240、記憶部260、及び有線通信部280を有する。
変調部221は、制御部240からの送信データを変調及び符号化する。変調部221は、適応変調に従って、複数の変調方式の中から選択された何れかの変調方式で送信データを変調及び符号化する。
送信部222は、入力された送信データをOFDM方式に従ってマルチキャリア変調するとともに、無線周波数帯への変換や増幅処理を行うことによって、無線周波数帯のOFDM信号を生成する。生成されたOFDM信号は、デュプレクサ223及びアンテナ201を介して送信される。
デュプレクサ223は、OFDM信号をアンテナ201に入力する。一方、受信時において、デュプレクサ223は、アンテナ201が受信したOFDM信号を受信部224に入力する。
受信部224は、入力されたOFDM信号に対し、ベースバンド帯への変換や増幅処理を行うとともに、OFDM方式に従ってマルチキャリア復調を行う。また、受信部224は、OFDM信号に含まれるガードインターバルを除去する。このようにして得られた受信データは、復調部225に入力される。
復調部225は、入力された受信データを復調及び復号する。復調部225は、複数の変調方式の中から選択された何れかの変調方式に対応する方法で受信データを復調及び復号する。また、復調部225は、入力された受信データに対してシンボル判定を行う。
制御部240は、例えばCPUを用いて構成され、無線基地局200が具備する各種機能を制御する。記憶部260は、例えばメモリを用いて構成され、制御部240における制御に用いられる各種情報を記憶する。有線通信部280は、LTEネットワーク20側との通信を行う。
制御部240は、CDMA信号のRSSIの測定指示を送信部222を用いて無線端末100に送信する。本実施形態では、送信部222は、周期的に、あるいは所定のトリガが発生したときに、当該測定指示を送信する。
記憶部260は、無線基地局200の周辺に位置する無線基地局(以下、周辺基地局)の情報であるネイバーリストを予め記憶している。本実施形態では、ネイバーリストは、CDMA方式に対応した無線基地局(無線基地局300等)のID及び使用チャネル情報等を含む。制御部240は、当該ネイバーリストを測定指示に含めて送信部222から送信させる。
制御部240は、測定指示に応じて無線端末100が送信した受信パラメータ及びRSSIを受信部224及び復調部225を介して取得する。制御部240は、当該受信パラメータ及びRSSIに基づいて、無線端末100にハンドオーバを行わせるか否かを決定する。
具体的には、制御部240は、受信パラメータからEVM(Error Vector Magnitude)を計算し、計算したEVMをEVM閾値と比較する。EVM閾値は、OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められており、記憶部260に予め記憶されている。
EVM閾値は、遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えた際のEVMの値に予め設定されている。遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたときのEVMの値は、実験的又は経験的に求めることができる。
本実施形態では、EVM閾値は、適応変調で用いられる変調方式毎に設けられている。EVMは変調精度とも呼ばれ、図6(a)に示すように、観測されたシンボル点Sの、本来あるべきシンボル基準点Srefからの位相・振幅のズレ量(受信パラメータ)に基づくエラー・ベクトルの実効値であり、理想信号の平均電力の平方根のパーセントとして表される。図6(c)に、EVMの計算式を示す。
記憶部260は、図6(b)に示すように、変調方式とEVM閾値とを対応付けたテーブルを記憶している。高速通信可能な変調方式(1シンボルあたりのビット数が多い変調方式)であるほど、位相・振幅誤差に対する制約が厳しくなる。このため、高速通信可能な変調方式であるほど、EVM閾値が低く設定されている。
制御部240は、ダウンリンクで適用されている変調方式に基づいて、EVM閾値を記憶部260から取得し、計算したEVMと比較する。
さらに、制御部240は、CDMA信号のRSSIを所定値と比較する。RSSIが所定値よりも高い場合には、受信品質が良好であるとみなすことができる。当該所定値は、無線端末100が通信を実行可能なRSSIの値に予め設定されている。
制御部240は、計算したEVMがEVM閾値を超え、且つ、RSSIが所定値よりも高い場合、無線基地局200の制御部240は、CDMA方式に対応した無線基地局(無線基地局300等)へのハンドオーバを無線端末100に実行させることを決定する。無線端末100にハンドオーバを行わせる場合には、制御部240は、ハンドオーバが成功するかを確認した上で、ハンドオーバの指示を送信部222を用いて無線端末100に送信する。
(4)無線通信システムの動作
次に、無線通信システム10の動作について、(4.1)動作パターン1、(4.2)動作パターン2を例にして説明する。本実施形態では、無線通信システム10の動作は、3GPP TS36.300等の規格に基づいている。動作パターン1は、無線端末100にCDMA信号のRSSIを周期的に測定させる動作パターンである。動作パターン2は、所定の事象をトリガとして無線端末100にCDMA信号のRSSIを測定させる動作パターンである。
(4.1)動作パターン1
図7は、無線通信システム10の動作パターン1を示すシーケンス図である。本シーケンスは、無線端末100がアクティブモードである場合において実行される。
ステップS101において、無線基地局200の送信部222は、測定指示を無線端末100に送信する。当該測定指示には、上述したネイバーリストが含まれている。無線端末100のOFDM受信部124Bは、測定指示を受信する。
ステップS102において、無線端末100の制御部160は、CDMA測定部142に対し、ネイバーリストに含まれるIDに対応する各CDMA対応基地局についてCDMA信号のRSSIを測定させる。
ステップS103において、無線端末100の制御部160は、OFDM測定部141に対し、無線基地局200から受信したOFDM信号の受信パラメータを測定させる。
ステップS104において、無線端末100のOFDM送信部122Bは、OFDM測定部141によって測定された受信パラメータと、CDMA測定部142によって測定されたRSSIとを含む測定結果報告を無線基地局200に送信する。無線基地局200の受信部224は、測定結果報告(受信パラメータ及びRSSI)を受信する。
ステップS105において、無線基地局200の制御部240は、受信部224が受信し、復調部225が復調した受信パラメータから、EVMを計算する。
ステップS106において、無線基地局200の制御部240は、計算したEVMを、変調方式に対応するEVM閾値と比較する。また、無線基地局200の制御部240は、受信部224が受信し、復調部225が復調したRSSIを所定値と比較する。
計算したEVMがEVM閾値を超え、且つ、RSSIが所定値よりも高い場合、無線基地局200の制御部240は、CDMA対応の無線基地局へのハンドオーバを無線端末100に実行させることを決定する(ステップS107)。一方、計算したEVMがEVM閾値未満である場合、又は、RSSIが所定値以下である場合には、無線基地局200の制御部240は、CDMA対応の無線基地局へのハンドオーバを無線端末100に実行させないと決定する。
なお、無線基地局200の制御部240は、計算したEVMがEVM閾値を超えている場合において、RSSIが所定値よりも高いCDMA対応の無線基地局が複数存在するときには、RSSIが最も高いCDMA対応の無線基地局をハンドオーバ先として決定することが好ましい。以下では、無線基地局300へのハンドオーバを無線端末100に実行させる場合について説明する。
ステップS108において、無線基地局200の送信部222は、ハンドオーバの準備指示を無線端末100に送信する。無線端末100のOFDM受信部124Bは、ハンドオーバの準備指示を受信する。
ステップS109において、無線端末100のOFDM送信部122Bは、無線基地局300への接続要求を無線基地局200に送信する。当該接続要求は、MME25の管理下で、無線基地局300にトンネリングにより転送される(ステップS110)。接続要求に成功すると、MME25は、その旨を無線基地局200に通知する(ステップS111)。
ステップS112において、無線基地局200は、MME25からの通知に応じて、無線基地局300へのハンドオーバの指示を無線端末100に送信する。無線端末100は、無線基地局300へのハンドオーバの指示を受信すると、無線基地局300へのハンドオーバを実行する。
(4.2)動作パターン2
図8は、無線通信システム10の動作パターン2を示すシーケンス図である。本シーケンスは、無線端末100がアクティブモードである場合において実行される。
ステップS201において、無線端末100の制御部160は、OFDM測定部141に対し、無線基地局200から受信したOFDM信号の受信パラメータを測定させる。
ステップS202において、無線端末100のOFDM送信部122Bは、OFDM測定部141によって測定された受信パラメータを無線基地局200に送信する。無線基地局200の受信部224は、受信パラメータを受信する。
ステップS203において、無線基地局200の制御部240は、受信部224が受信し、復調部225が復調した受信パラメータから、EVMを計算する。
ステップS204において、無線基地局200の制御部240は、計算したEVMを、変調方式に対応するEVM閾値と比較する。
計算したEVMがEVM閾値を超えている場合には、ステップS205において、無線基地局200の送信部222は、RSSIの測定指示を無線端末100に送信する。当該測定指示には、上述したネイバーリストが含まれている。無線端末100のOFDM受信部124Bは、測定指示を受信する。
ステップS206において、無線端末100の制御部160は、CDMA測定部142に対し、ネイバーリストに含まれるIDに対応する各CDMA対応基地局についてCDMA信号のRSSIを測定させる。
ステップS207において、無線端末100のOFDM送信部122Bは、CDMA測定部142によって測定されたRSSIを含む測定結果報告を無線基地局200に送信する。無線基地局200の受信部224は、測定結果報告(RSSI)を受信する。
ステップS208において、無線基地局200の制御部240は、受信部224が受信し、復調部225が復調したRSSIを所定値と比較する。
RSSIが所定値よりも高い場合、無線基地局200の制御部240は、CDMA対応の無線基地局へのハンドオーバを無線端末100に実行させることを決定する(ステップS209)。一方、RSSIが所定値以下である場合には、無線基地局200の制御部240は、CDMA対応の無線基地局へのハンドオーバを無線端末100に実行させないと決定する。なお、無線基地局200の制御部240は、RSSIが所定値よりも高いCDMA対応の無線基地局が複数存在するときには、RSSIが最も高いCDMA対応の無線基地局をハンドオーバ先として決定することが好ましい。
ステップS210〜S214の各処理は、動作パターン1と同様にして行われる。
(5)実施形態の効果
本実施形態によれば、無線基地局200の制御部240は、EVMがEVM閾値を超え、且つ、RSSIが所定値よりも高い場合に、無線基地局300へのハンドオーバを無線端末100に実行させることを決定する。ここで、EVMはOFDM信号の先行波と遅延波との遅延時間差Tdmaxを反映し、EVM閾値は遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたときのEVMの値に設定されており、EVMがEVM閾値を超えたということは、遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたことを意味している。
したがって、遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたと推定される状況において、CDMA信号の受信レベルが良好であることを確認した上で、CDMA方式に対応した無線基地局300へのハンドオーバを無線端末100に実行させることによって、符号間干渉を回避することができ、通信性能の低下を防止できる。また、遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたと推定されるまでは、OFDM方式の優れた通信性能を活用できる。
したがって、CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応した無線端末100は、アクティブモードにおいて、OFDM方式を活用しつつ、符号間干渉による通信性能の低下を防止できる。
さらに、無線端末100のCDMA受信部124Aは、CDMA信号に含まれる先行波と遅延波とを合成するRAKE受信を行うことができるため、マルチパス環境に対する耐性が高く、且つRAKE受信によるパスダイバーシチ効果が得られる。したがって、使用通信方式をOFDM方式からCDMA方式に切り替えることによって、CDMA方式の特性を活かして通信性能の低下を効果的に抑制できる。
また、EVM(及び受信パラメータ)は、SNR(Signal to Noise ratio)、BER(Bit Error Rate)、又はチャネル推定値などの他の受信品質指標と比較して、少ない演算量で測定でき、且つ、測定に要する時間が短いという特徴を有する。このため、EVMを用いることによって、遅延時間差Tdmaxがガードインターバル長Tgを超えたか否かを容易且つ即座に推定可能となる。したがって、他の受信品質指標を用いる場合よりも、無線端末100の処理負荷及び消費電力を削減できるとともに、符号間干渉により通信性能が低下する期間を短縮できる。
本実施形態では、制御部240は、ダウンリンクの無線通信に適用されている変調方式に対応するEVM閾値を設定するため、適応変調を用いる場合であっても、EVM閾値を適切に設定可能となる。
(6)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。
例えば、受信OFDM信号の電圧波形の状態が特定の条件を満たした場合にのみOFDM信号の受信パラメータを測定するとしてもよい。図9に、OFDM測定部141による波形測定処理を示す。図9の例では、図9(a)に示すように遅延時間差がτであり、図9(b)に示す先行波と図9(c)に示す遅延波とが合成されて、図9(d)に示すOFDM信号が受信されている。OFDM測定部141は、例えば、シンボル同期の結果に応じて先行波のガードインターバル期間を特定し、当該ガードインターバル期間に対応する測定タイミングで、OFDM信号の電圧波形の状態(電圧値)を測定する。当該測定は、各ガードインターバル期間に対応する各測定タイミングで行われる。OFDM測定部141は、現測定タイミングT(n)で測定した電圧波形の状態が、現測定タイミングの前の測定タイミング(以下、「前測定タイミング」と称する)T(n−1)で測定した電圧波形の状態と等しいか否かを判定する。OFDM測定部141は、現測定タイミングT(n)で測定した電圧波形の状態が前測定タイミングT(n−1)で測定した電圧波形の状態と等しい場合には、受信パラメータの測定を省略し、現測定タイミングT(n)で測定した電圧波形の状態が前測定タイミングT(n−1)で測定した電圧波形の状態と異なる場合には、受信パラメータの測定を実行する。EVMのみを用いて判定を行う場合には、マルチパスの状態の変化以外の要因(例えば、回路的要因)でEVMが変化すると誤判定がなされる可能性があるため、現測定タイミングT(n)で測定した電圧波形の状態が前測定タイミングT(n−1)で測定した電圧波形の状態と異なる場合に限り、EVMを測定することによって、判定精度を向上させることができる。
上述した実施形態では、CDMA通信部(CDMA送信部122A、CDMA受信部124A)と、OFDM通信部(OFDM送信部122B、OFDM受信部124B)とが個別に設けられる一例について説明した。しかしながら、CDMA通信部とOFDM通信部とを1つの通信部として構成する形態であってもよい。例えば、コグニティブ端末と呼ばれる無線端末においては、使用する通信方式に対応するソフトウェア(SDR BB, Tunable RF)をダウンロードすることで、通信方式をソフトウェア的に切り替えることができる。
上述した実施形態では、無線端末100が測定する受信パラメータが振幅誤差及び位相誤差であり、無線基地局200においてEVMを計算していた。しかしながら、無線端末100が、振幅誤差及び位相誤差からEVMを計算し、当該EVMを受信パラメータとして無線基地局200に送信してもよい。この場合、「受信パラメータに対応する値」とは、EVMの値となる。また、EVMを用いる場合に限らず、他の受信品質指標(例えば、SNR、BER、又はチャネル推定値)を用いてもよい。
上述した実施形態では、無線端末100として携帯電話端末を例示していたが、携帯電話端末に限らず、CDMA方式及びOFDM方式の通信機器を実装した端末などであってもよい。
上述した実施形態では、ガードインターバル長が固定長である場合を例に説明したが、ガードインターバル長が可変長であってもよい。例えば、ショートガードインターバルと、ショートガードインターバルよりも長いロングガードインターバルの2種類のガードインターバルが選択的に用いられる場合には、測定時間確保の観点から、ロングガードインターバル時に受信パラメータ(又はEVM)を測定することが好ましい。
上述した実施形態では、OFDM方式を用いる無線通信システムとしてLTEを例に説明したが、LTEに限らず、IEEE802.16において標準化されているWiMAX、又は、次世代PHS(XGP)などであってもよい。
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。
20…LTEネットワーク、25…MME、30…cdma2000ネットワーク、10…無線通信システム、100…無線端末、101…アンテナ、121…変調部、122…送信部、122A…CDMA送信部、122B…OFDM送信部、123…デュプレクサ、124…受信部、124A…CDMA受信部、124B…OFDM受信部、125…復調部、141…OFDM測定部、142…CDMA測定部、160…制御部、180…記憶部、200…無線基地局、201…アンテナ、221…変調部、222…送信部、223…デュプレクサ、224…受信部、225…復調部、240…制御部、260…記憶部、280…有線通信部、300…無線基地局、SW1,SW2…スイッチ

Claims (8)

  1. OFDM方式に対応した第1無線基地局と、CDMA方式に対応した第2無線基地局と、前記CDMA方式及び前記OFDM方式の両方式に対応し、前記第1無線基地局に接続している無線端末とを有する無線通信システムであって、
    前記無線端末は、
    前記CDMA方式及び前記OFDM方式のそれぞれの信号を受信する端末側受信部と、
    前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータを測定する第1の測定部と、
    前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質を測定する第2の測定部と、
    前記第1の測定部によって測定された前記受信パラメータと、前記第2の測定部によって測定された前記CDMA受信品質とを前記第1無線基地局に送信する端末側送信部とを備え、
    前記第1無線基地局は、
    前記無線端末から前記受信パラメータ及び前記CDMA受信品質を受信する基地局側受信部と、
    前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記第2無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記第2無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記無線端末に送信する基地局側送信部とを備え
    前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信する無線通信システム。
  2. 前記端末側受信部は、前記基地局側送信部から送信される前記測定指示を受信し、
    前記第1の測定部は、前記端末側受信部が前記測定指示を受信した場合に、前記受信パラメータを測定する請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が前記閾値を超えている場合に、前記測定指示を前記無線端末に送信し、
    前記端末側受信部は、前記基地局側送信部から送信された前記測定指示を受信し、
    前記第2の測定部は、前記端末側受信部が前記測定指示を受信したとき、前記CDMA受信品質を測定する請求項1に記載の無線通信システム。
  4. 前記受信パラメータとは、前記OFDM方式の受信信号に含まれるOFDMシンボルと、前記OFDMシンボルの基準点との間の振幅誤差及び位相誤差であり、
    前記受信パラメータに対応する値とは、前記振幅誤差及び前記位相誤差から計算されるエラーベクトルの実効値である請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の無線通信システム。
  5. 前記閾値は、前記OFDM方式の信号に適用されている変調方式に基づいて設定される請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の無線通信システム。
  6. 前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が前記閾値を超えており、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好であり、且つ、前記無線端末が前記第2無線基地局に接続することが許可された場合に、前記第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信する請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の無線通信システム。
  7. CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応した無線端末が接続しており、前記OFDM方式に対応した無線基地局であって、
    前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータと、前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質とを前記無線端末から受信する基地局側受信部と、
    前記基地局側受信部が受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記CDMA方式に対応した無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記CDMA方式に対応した無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記無線端末に送信する基地局側送信部と
    を備え
    前記基地局側送信部は、前記基地局側受信部が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該CDMA方式に対応した無線基地局へのハンドオーバの指示を前記無線端末に送信する無線基地局。
  8. CDMA方式及びOFDM方式の両方式に対応した無線端末が用いられる無線通信方法であって、
    前記OFDM方式に対応した第1無線基地局に接続している前記無線端末が、前記CDMA方式及び前記OFDM方式のそれぞれの信号を受信するステップと、
    前記OFDM方式の受信信号の先行波と遅延波との時間差を示す受信パラメータを前記無線端末が測定するステップと、
    前記CDMA方式の受信信号の受信品質であるCDMA受信品質を前記無線端末が測定するステップと、
    前記測定された受信パラメータと前記測定されたCDMA受信品質とを前記無線端末から前記第1無線基地局に送信するステップと、
    前記第1無線基地局が前記無線端末から前記受信パラメータ及び前記CDMA受信品質を受信するステップと、
    前記無線端末から受信した前記受信パラメータに対応する値が、前記OFDM方式で用いられるガードインターバルに基づいて定められる閾値を超えている場合に、前記CDMA方式に対応した第2無線基地局の情報であるネイバーリストに対応する前記第2無線基地局についての前記CDMA受信品質の測定指示を前記第1無線基地局から前記無線端末に送信するステップと
    前記第1無線基地局が受信した前記CDMA受信品質が良好である場合に、当該第2無線基地局へのハンドオーバの指示を前記第1無線基地局から前記無線端末に送信するステップと
    を備える無線通信方法。
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