JP5455026B2 - 無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局および無線通信方法に関し、特に、ＲＲＨ（Remote Radio-frequency Head：リモート無線ヘッド）を備えた無線基地局およびその無線基地局の無線通信方法に関する。

無線通信において、セルエッジで周波数の利用効率が低下することが問題となっている。そのため、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（第４世代移動通信システム）などにおいて、複数基地局を連携制御することによって、この問題に対応する方法が検討されている。

しかしながら、無線端末が複数の連携制御する無線基地局からの信号を受信する場合、それぞれの無線基地局と無線端末との間の距離が相違する。そのため、無線端末において、複数の連携制御する無線基地局からの信号の受信タイミングが相違することになる。また、複数の連携制御する無線基地局から送信される信号は、別個の無線基地局で生成された信号であるため、周波数オフセットが相違する。

そこで、全く異なる無線基地局を連携制御するのではなく、同一の無線基地局から無線部分であるＲＲＨを分離して、ＲＲＨを複数の箇所に分散配置する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

この方法では、複数のＲＲＨから送信される信号は、同一の無線基地局によって生成された信号であるため、無線端末において、複数のＲＲＨから受信した信号の周波数オフセットに差は生じない。

特表２００８−５０６３２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、無線端末において、複数のＲＲＨから受信した信号の周波数オフセットを同一にすることができるものの、複数のＲＲＨから受信した信号の受信タイミングの差は相違する。

また、すべてのＲＲＨが必ずしも通信環境が良い状況にあるとは限らず、このようなＲＲＨを用いて無線端末へ信号を送信することは、他の無線端末、および他の無線基地局に対して干渉をまきちらしていることになり、望ましくない。

一方、複数のＲＲＨのうちの少数のみを用いて無線端末へ信号を送信した場合には、カバーするエリアが小さくなるので、無線端末が高速移動するような場合には、通信が切断が起こりやすく、適切でない。

それゆえに、本発明の目的は、無線端末が、複数のＲＲＨからの信号を良好に受信することができる無線基地局および無線通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、それぞれが、物理的に独立し、別個の場所に設置され、無線端末からアップリンク信号を受信し、無線端末へダウンリンク信号を送信する複数のリモート無線ヘッドと、複数のリモート無線ヘッドからアップリンク信号を受信し、複数のリモート無線ヘッドへダウンリンク信号を送信する中央処理部とを備え、中央処理部は、複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号またはダウンリンク信号に基づいて、複数のリモート無線ヘッドのうち、一部または全てのリモート無線ヘッドをダウンリンクのユーザデータの送信に適した第１群のリモート無線ヘッドに設定する設定部と、設定に基づいて、複数のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信を制御する送信制御部とを備える。

好ましくは、送信制御部は、第１群のリモート無線ヘッド以外のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信時の送信電力が第１群のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信時の送信電力よりも小さくなるように制御する。

好ましくは、送信制御部は、中央処理部がダウンリンクのユーザデータを複数のリモート無線ヘッドに送信し、かつ第１群のリモート無線ヘッドのみからダウンリンクのユーザデータが送信されるように制御する。

好ましくは、送信制御部は、第１群のリモート無線ヘッドのみへ中央処理部からダウンリンクのユーザデータを送信するように制御する。

好ましくは、設定部は、複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号に基づいて、アップリンク信号を送信した無線端末が高速移動している無線端末であると判断された場合は、複数のリモート無線ヘッドのすべてを第１群のリモート無線ヘッドに設定する。

好ましくは、設定部は、複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号の受信レベルが所定値以下の場合、複数のリモート無線ヘッドのすべてを第１群のリモート無線ヘッドに設定する。

好ましくは、設定部は、無線端末からのアップリンク信号、または無線端末へのダウンリンク信号の通信レベルが、設定可能な範囲内のうちのデータ伝送レートが最小のレベルに相当する場合に、複数のリモート無線ヘッドのすべてを第１群のリモート無線ヘッドに設定する。

好ましくは、設定部は、複数のリモート無線ヘッドからのアップリンク信号の受信タイミングを検出し、受信タイミングの差が所定値以内であるアップリンク信号を受信した２個以上のリモート無線ヘッドを第１群のリモート無線ヘッドに設定する。

好ましくは、設定部は、複数のリモート無線ヘッドからのアップリンク信号の誤りを検出し、誤りが少ないことを表わす一定の条件を満たすアップリンク信号を受信したリモート無線ヘッドを第１群のリモート無線ヘッドに設定する。

好ましくは、無線基地局は、さらに、無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、通信品質に基づいて、時空間符号化方式から空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替えるＭＩＭＯ切替部とを備え、送信制御部は、設定されたＭＩＭＯ方式が時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して第１群のリモート無線ヘッドへ出力し、設定されたＭＩＭＯ方式が空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して第１群のリモート無線ヘッドへ出力するように制御し、ＭＩＭＯ切替部は、第１群に属するリモート無線ヘッドが複数個ある場合には、第１群に属するリモート無線ヘッドが１個の場合よりも、時空間符号化方式から空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替える際の通信品質についての条件をより低く設定する。

本発明は、それぞれが、物理的に独立し、別個の場所に設置され、無線端末からアップリンク信号を受信し、無線端末へダウンリンク信号を送信する複数のリモート無線ヘッドを備えた無線基地局の無線通信方法であって、中央処理部が、複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号またはダウンリンク信号に基づいて、複数のリモート無線ヘッドのうち、一部または全てのリモート無線ヘッドをダウンリンクのユーザデータの送信に適した第１群のリモート無線ヘッドに設定するステップと、中央処理部が、設定に基づいて、複数のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信を制御するステップとを備える。

本発明によれば、無線端末が、複数のＲＲＨからの信号を良好に受信することができる。

本発明の実施形態の無線基地局の全体構成を表わす図である。 本発明の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。 本発明の実施形態の無線基地局で伝送されるＯＦＤＭＡフレーム(Orthogonal Frequency Division Multiple Access）の構成を表わす図である。 下り通信レベルテーブルの例を表わす図である。 第１のテーブルによる下り通信レベル切替ルールを表わす図である。 第２のテーブルによる下り通信レベル切替ルールを表わす図である。 本発明の実施形態の無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。 本発明の実施形態の連携制御モードの動作手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。 第３の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。 上り通信レベルテーブルの例を表わす図である。 第３のテーブルによる上り通信レベル切替ルールを表わす図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
（無線通信システムの構成）
図１は、本発明の実施形態の無線基地局の全体構成を表わす図である。

図１を参照して、この無線基地局１は、中央処理部２と、それぞれが物理的に独立したリモート無線ヘッドＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎとからなる。ＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎは、別個の場所に設置される。ＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎは、無線端末からアップリンク信号を受信し、無線端末へダウンリンク信号を送信する。

中央処理部２は、ＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎからアップリンク信号を受信し、ＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎへダウンリンク信号を送信する。

中央処理部２と、ＲＲＨ（１）３−１〜ＲＲＨ（Ｎ）３−Ｎとの間は、光ファイバ５１−１〜５１−Ｎなどで接続される。

（無線基地局の構成）
図２は、本発明の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。

図２を参照して、この無線基地局１は、中央処理部２と、ＲＲＨ（１）３−１と、ＲＲＨ（２）３−２とを備える。図２では、説明の便宜上、ＲＲＨの個数を２個として説明するが、ＲＲＨの個数は、３個以上であってもよい。

ＲＲＨ（１）３−１，ＲＲＨ（２）３−２は、それぞれ、第１のアンテナ４−１，４−２、第２のアンテナ４１−１，４１−２、およびＲＦ部５−１，５−２を備える。ＲＦ部５−１，５−２は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて、第１のアンテナ４−１，４−２および第２のアンテナ４１−１，４１−２へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。また、ＲＦ部は、第１のアンテナ４−１，４−２および第２のアンテナ４１−１，４１−２から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

図３は、本発明の実施形態の無線基地局で伝送されるＯＦＤＭＡフレーム(Orthogonal Frequency Division Multiple Access）の構成を表わす図である。

図３を参照して、ＯＦＤＭＡフレームは、下りサブフレームと、上りサブフレームからなる。

下りサブフレームは、プリアンブルと、ＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）と、ＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）と、ダウンリンクバースト領域とを含む。プリアンブルは、同期確立などのために既知の信号が配置される。ＤＬ−ＭＡＰは、下りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＤＬ−ＭＡＰには、下りのユーザデータのバースト領域、レンジング信号の送信周期（レンジング周期）、下りのユーザデータのＭＣＳ、無線端末の速度状態などに関する情報が配置される。ＵＬ−ＭＡＰは、上りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＵＬ−ＭＡＰには、上りのユーザデータのバースト領域に関する情報が配置される。ダウンリンクバースト領域には、下りのユーザデータが配置される。

上りサブフレームは、上り制御領域と、サウンディングゾーンと、アップリンクバースト領域とを含む。上り制御領域には、レンジング信号、チャネル品質を表わす信号などが配置される。サウンディングゾーンには、サウンディング信号が配置される。アップリンクバースト領域には、上りのユーザデータが配置される。

再び、図２を参照して、中央処理部２は、送信部１５と、受信部１４と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部６とを備える。

送信部１５は、サブキャリア配置部２３と、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１とを備える。

サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、下りＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）する。マルチアンテナ送信信号処理部２４は、下りＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。

ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル）に変換する。

ＣＰ付加２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

受信部１４は、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部５−１，５−２から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

ＭＡＣ層処理部６は、ユーザデータ送信管理部１２と、符号化部１１と、変調部１０と、復調部７と、復号部８と、ユーザデータ受信管理部９と、制御部１３とを備える。

ユーザデータ送信管理部１２は、無線端末へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部１１は、下りＭＣＳ切替部３０で設定されたＭＣＳ（Modulation and Code Scheme：変調方式および符号化レート）の符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。

変調部１０は、下りＭＣＳ切替部３０で設定されたＭＣＳの変調方式に従って、無線端末へのダウンリンク信号を変調する。

復調部７は、無線端末からのアップリンク信号を復調する。
復号部８は、復調されたアップリンク信号を復号する。

ユーザデータ受信管理部９は、無線端末から受信したユーザデータを管理する。
制御部１３は、受信タイミング検出部２５と、誤り検出部２６と、端末速度識別部２７と、設定部３３と、送信制御部２８と備える。

受信タイミング検出部２５は、ＲＲＨ（１）３−１で受信した無線端末からのアップリンク信号の受信タイミングと、ＲＲＨ（２）３−２で受信した無線端末からのアップリンク信号の受信タイミングとを検出する。

誤り検出部２６は、ＲＲＨ（１）３−１で受信した無線端末からのアップリンク信号の誤り検出をＣＲＣ（Circular Redundancy Check）に基づいて実行する。誤り検出部２６は、１フレーム内に誤りが検出されなかった場合に、誤り検出情報ＥＲ（１）を「ＯＫ」に設定し、１フレーム内に誤りが検出された場合に、誤り検出情報ＥＲ（１）を「ＮＧ」に設定する。誤り検出部２６は、同様に、ＲＲＨ（２）３−２で受信した無線端末からのアップリンク信号の誤り検出をＣＲＣに基づいて実行する。誤り検出部２６は、１フレーム内に誤りが検出されなかった場合に、誤り検出情報ＥＲ（２）を「ＯＫ」に設定し、１フレーム内に誤りが検出された場合に、誤り検出情報ＥＲ（２）を「ＮＧ」に設定する。

設定部３３は、複数のＲＲＨのうちの少なくとも１つのＲＲＨで受信したアップリンク信号またはダウンリンク信号に基づいて、複数のＲＲＨのうち、一部または全てのＲＲＨをダウンリンクのユーザデータの送信に適した第１グループのＲＲＨに設定する。

送信制御部２８は、設定部３３の設定に基づいて、複数のＲＲＨからのダウンリンクのユーザデータの送信を制御する。また、送信制御部２８は、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して第１グループのＲＲＨへ出力するように制御し、設定されたＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化して第１グループのＲＲＨへ出力するように送信部１４を制御する。

端末速度識別部２７は、ＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１，２）３−１，３−２で受信した無線端末からのアップリンク信号の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルの相関値を算出することによって、無線端末のドップラー周波数ＦＤ（ｉ）を推定する。さらに、端末速度識別部２７は、ドップラー周波数に比例する値として、ＲＲＨ（ｉ）３−ｉから見た無線端末の移動速度ＶＬ（ｉ）を算出する。端末速度識別部２７は、移動速度ＶＬ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）の中で、最速のものを無線端末の移動速度ＶＬとして検出する。より詳細な、移動速度の算出原理については、たとえば、特開２００３−３２１６７号公報を参照されたい。

また、制御部１３は、通信品質取得部２９と、下りＭＣＳ切替部３０と、テーブル記憶部３１と、下りＭＩＭＯ切替部３２とを備える。

通信品質取得部２９は、無線端末から送信される無線端末において測定したダウンリンク信号のパケットエラーレートの通知を受信し、通知されたパケットエラーレートを記憶する。

テーブル記憶部３１は、下り通信レベルの切替ルールを定めた第１のテーブルおよび第２のテーブルを記憶する。

下りＭＣＳ切替部３０は、通信品質取得部２９で取得したダウンリンク信号のパケットエラーレートに従って、下りＭＣＳを切替える。下りＭＣＳ切替部３０は、第１グループに属するＲＲＨの個数が１個の場合に第１のテーブルに基づいて、下りＭＣＳを切替え、第１グループに属するＲＲＨの個数が複数個の場合に第２のテーブルに基づいて、下りＭＣＳを切替える。

下りＭＩＭＯ切替部３２は、通信品質取得部２９で取得したダウンリンク信号のパケットエラーレートに従って、下りＭＩＭＯ方式を切替える。下りＭＩＭＯ切替部３２は、第１グループに属するＲＲＨの個数が１個の場合に第１のテーブルに基づいて、下りＭＩＭＯ方式を切替え、第１グループに属するＲＲＨの個数が複数個の場合に第２のテーブルに基づいて、下りＭＩＭＯ方式を切替える。

（下り通信レベルテーブル）
図４は、下り通信レベルテーブルの例を表わす図である。

図４を参照して、下り通信レベルテーブルは、下り通信レベルと、下りＭＩＭＯ方式および下りＭＣＳと、データ伝送レートとの関係を表わす。

たとえば、下り通信レベルが「Ａ１」は、下りＭＩＭＯ方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」であり、下りＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」であり、データ伝送レートが「１」（ビット／シンボル）であることを表わす。

「Ａ１〜Ａ７」のいずれかのレベルから「Ｂ１〜Ｂ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−Ｂに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルアップ」したと記載し、「Ｂ１〜Ｂ７」のいずれかのレベルから「Ａ１〜Ａ７」のいずれかのレベルに変更する場合、つまり、ＭＩＭＯ方式がＭＡＴＲＩＸ−ＢからＭＡＴＲＩＸ−Ａに変更する場合に、本明細書では、「ＭＡＴＲＩＸをレベルダウン」したと記載する。また、同一のＭＩＭＯ方式において、データレートの高いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルアップ」したと記載し、データレートの低いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルダウン」したと記載する。

（下り通信レベル切替ルール）
図５は、第１のテーブルによる下り通信レベル切替ルールを表わす図である。

図５を参照して、たとえば、現在の下り通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上の場合には、下り通信レベルが「Ａ１」にレベルダウンする。すなわち、下りＭＣＳ切替部３０は、下りＭＣＳを「ＱＰＳＫ ３／４」から「ＱＰＳＫ １／２」に変更する。下りＭＩＭＯ切替部３２は、下りＭＩＭＯ方式を「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」で維持する。

また、現在の下り通信レベルが「Ａ２」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「２％」以下の場合には、下り通信レベルが「Ａ３」にレベルアップする。すなわち、下りＭＣＳ切替部３０は、下りＭＣＳを「ＱＰＳＫ ３／４」から「１６ＱＡＭ １／２」に変更する。下りＭＩＭＯ切替部３２は、下りＭＩＭＯ方式を「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」で維持する。

また、現在の下り通信レベルが「Ａ７」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「０．５％」以下の場合には、下り通信レベルが「Ｂ１」にレベルアップする。すなわち、下りＭＣＳ切替部３０は、下りＭＣＳを「６４ＱＡＭ ３／４」から「ＱＰＳＫ １／２」に変更する。下りＭＩＭＯ切替部３２は、下りＭＩＭＯ方式を「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」から「ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ」に変更する。

図６は、第２のテーブルによる下り通信レベル切替ルールを表わす図である。
図６の第２のテーブルが、図６の第１のテーブルと相違する点は、下り通信レベルが「Ａ７」から「Ｂ１」にレベルアップするときの条件である。

すなわち、図６では、現在の下り通信レベルが「Ａ７」のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「１％」以下の場合には、下り通信レベルが「Ｂ１」にレベルアップする。すなわち、下りＭＣＳ切替部３０は、下りＭＣＳを「６４ＱＡＭ ３／４」から「ＱＰＳＫ １／２」に変更する。下りＭＩＭＯ切替部３２は、下りＭＩＭＯ方式を「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」から「ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ」に変更する。

このように、第１グループに属するＲＲＨの個数が２個以上の場合に、第１グループに属するＲＲＨの個数が１個の場合よりも、ＭＡＴＲＩＸ−ＡからＭＡＴＲＩＸ−ＢへＭＩＭＯ方式の設定を切替える際の通信品質についての条件をより低く設定したのは、設置場所が離れている２個以上のＲＲＨからの信号を使用すると、１個のＲＲＨを使用する場合に比べて、アンテナ間の空間的な相関を下げることが可能であるため、結果としてＭＡＴＲＩＸ−Ｂ（空間多重ＭＩＭＯ）の性能が向上するからである。

（無線通信システムの動作）
図７は、本発明の実施形態の無線通信システムの動作手順を表わすフローチャートである。フレームごとに処理をする。図７では、ＲＲＨの個数をＮ個として説明する。また、通信相手の無線端末を無線端末Ａとする。

図７を参照して、まず、受信タイミング検出部２５は、ＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）で受信した無線端末Ａからのアップリンク信号の受信タイミングＲＴ（ｉ）を検出する。

誤り検出部２６は、ＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）で受信した無線端末Ａからのアップリンク信号の誤り検出をＣＲＣに基づいて実行する。誤り検出部２６は、１フレーム内に誤りが検出されなかった場合に、誤り検出情報ＥＲ（ｉ）を「ＯＫ」に設定し、１フレーム内に誤りが検出された場合に、誤り検出情報ＥＲ（ｉ）を「ＮＧ」に設定する。

下りＭＣＳ切替部３０は、無線端末Ａへのダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲに基づいて、第１のテーブルに従って、下りＭＣＳを設定する。

下りＭＩＭＯ切替部３２は、無線端末Ａへのダウンリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲに基づいて、第１のテーブルに従って、下りＭＩＭＯ方式を設定する。

端末速度識別部２７は、ＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）で受信した無線端末Ａからのアップリンク信号のそれぞれに基づいて、無線端末Ａの移動速度ＶＬ（ｉ）を識別する（ステップＳ１０１）。

次に、受信タイミング検出部２５は、ｉ＝１〜Ｎについて、ＥＲ（ｉ）が「ＯＫ」のＲＲＨ（ｉ）の受信タイミングＲＴ（ｉ）の中で、最もタイミングが早いものを最早受信タイミングＲＴＦに設定する（ステップＳ１０２）。

次に、設定部３３は、ＲＲＨの番号ｉを１に設定する（ステップＳ１０３）。
まず、設定部３３は、誤り検出情報ＥＲ（ｉ）が「ＮＧ」の場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、ＲＲＨ（ｉ）を第２グループのＲＲＨに設定する（ステップＳ１０５）。

次に、設定部３３は、誤り検出情報ＥＲ（ｉ）が「ＯＫ」の場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、無線端末ＡのＲＲＨ（ｉ）で受信した信号に基づいて識別された移動速度ＶＬ（ｉ）が閾値ＴＨ１以上の場合（この場合、無線端末Ａが高速移動している無線端末であると判断する）、または、下り通信レベルが設定可能な範囲のうち、データ伝送レートが最も低いレベルである「Ａ１」の場合には（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定する。高速移動している無線端末と通信する場合に、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定した理由は、高速移動している無線端末は、短時間に広範囲に移動することが予想されるから、無線基地局でカバーするエリアをできるだけ広げておくことが望ましいからである。下り通信レベルが最も低いレベルである「Ａ１」の場合に、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定した理由は、下り通信レベルが低い場合に、通信が異常切断する可能性があるため、できだけ多数のＲＲＨで通信するようにしておくことが望ましいからである（ステップＳ１０７）。

一方、無線端末Ａの移動速度ＶＬ（ｉ）が閾値ＴＨ１未満の場合、かつ、下りＭＣＳが最低レベルでない場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、設定部３３は、受信タイミングＲＴ（ｉ）と最先受信タイミングＲＴＦとの差が閾値ＴＨ２（たとえば、ガードインターバル期間）を超える場合には（ステップＳ１０８でＮＯ）、ＲＲＨ（ｉ）を第２グループのＲＲＨに設定する（ステップＳ１０９）。

一方、設定部３３は、受信タイミングＲＴ（ｉ）と最先受信タイミングＲＴＦとの差が閾値ＴＨ２以下の場合には（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ＲＲＨ（ｉ）を第１グループのＲＲＨに設定する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０５およびステップＳ１０９の後、ＲＲＨの番号ｉがＮでない場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、ＲＲＨの番号ｉを１だけインクリメントする（ステップＳ１１１）。

一方、ＲＲＨの番号ｉがＮの場合には（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、次のステップＳ１１２に進む。

次に、送信制御部２８は、第１グループに属するＲＲＨが２個以上ある場合には（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、連携制御モードで第１グループに属するすべてのＲＲＨから、無線端末Ａへダウンリンクのユーザデータを送信するように制御する（ステップＳ１１３）。

一方、送信制御部２８は、第１グループに属するＲＲＨが１個の場合には（ステップＳ１１２でＮＯ、ステップＳ１１４でＹＥＳ）、単独通信モードで第１グループに属する１個のＲＲＨから無線端末Ａへのダウンリンクのユーザデータを送信するように制御する（ステップＳ１１５）。

一方、送信制御部２８は、第１グループに属するＲＲＨが０個の場合には（ステップＳ１１２でＮＯ、ステップＳ１１４でＮＯ）、無線端末Ａへのダウンリンクのユーザデータを送信しない。この場合、無線端末Ａへ送信されるダウンリンク信号は、プリアンブル、ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰなどの制御信号のみとなる（ステップＳ１１６）。

（連係制御モードの動作）
図８は、本発明の実施形態の連携制御モードの動作手順を表わすフローチャートである。

図８を参照して、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨのアンテナごとの送信電力を設定する。たとえば、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨのすべてのアンテナの送信電力を同一に設定する（ステップＳ２０１）。

次に、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨで送信するユーザデータの下りストリームを設定する。たとえば、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨのすべてに同じ下りストリームを設定する（ステップＳ２０２）。

次に、自局が、空間相関係数または伝播路の固有値情報を用いて、下りＭＩＭＯ方式の切替えを行なっていない場合には（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、下りＭＩＭＯ切換部３２は、図６に示す第２のテーブルを用いて下りＭＩＭＯ方式切替える（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０３のような条件を設けた理由は、当初より空間相関値、または空間相関値と等価なパラメータを用いて切替制御している無線基地局では、複数個の異なる場所に設置されたＲＲＨを用いると、自動的に空間相関値が減少し、ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ（空間多重ＭＩＭＯ）での接続が適した状態になるため、閾値を緩和する制御は不要だからである。

以上のように、本発明の実施形態の無線基地局によれば、複数のＲＲＨから受信した信号の受信タイミングの差が小さくすることができるので、複数のＲＲＨからの信号を良好に受信することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、無線端末ＡのＲＲＨ（ｉ）で受信したアップリンク信号に基づいて識別された移動速度ＶＬ（ｉ）が閾値ＴＨ１以上の場合（条件α）、または、下り通信レベルが設定可能な範囲のうちデータ伝送レベルが最も低い「Ａ１」の場合（条件β）には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定した。

第２の実施形態では、条件αまたは条件βに加えて、別の条件の場合にも、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定する。

図９は、第２の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。
図９の無線基地局が、図２の無線基地局と相違する点は、以下である。

受信レベル検出部８１は、通信中のユーザが確認できる状態で、無線端末ＡからのＲＲＨ（ｉ）で受信したアップリンク信号の受信レベルを検出する。

設定部６１は、条件αまたは条件βに加えて、さらに、無線端末ＡからのＲＲＨ（ｉ）で受信したアップリンク信号の受信レベルが所定値以下の場合（条件γ）にも、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定する。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、条件αまたは条件βに加えて、別の条件の場合にも、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定する。

図１０は、第３の実施形態の無線基地局の具体的な構成を表わす図である。
図１０の無線基地局が、図２の無線基地局と相違する点は、以下である。

マルチアンテナ受信信号処理部１９は、ＭＲＣ（Maximum Ratio Combining）、アダプティブアレー処理（ＲＬＳ(Recursive Least Squares)、ＳＭＩ(Sample Matrix Inversion)、ＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズムなど）、またはＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などによって、受信信号を復調する。

上りＭＣＳテーブル記憶部７３は、上り通信レベルの切替ルールを定めた第３のテーブルを記憶する。

上りＭＣＳ切替部７２は、誤り検出部２６で検出されたアップリンク信号のパケットエラーレートに従って、上りＭＣＳを切替える。上りＭＣＳ切替部７２は、たとえば上りＭＣＳテーブル記憶部７３に記憶されている第３のテーブルに基づいて、上りＭＣＳを切替える。

（上り通信レベルテーブル）
図１１は、上り通信レベルテーブルの例を表わす図である。

図１１を参照して、上り通信レベルテーブルは、上り通信レベルと、上りＭＣＳと、データ伝送レートとの関係を表わす。

たとえば、上り通信レベルが「Ａ１」は、上りＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」であり、データ伝送レートが「１」（ビット／シンボル）であることを表わす。

（上り通信レベル切替ルール）
図１２は、第３のテーブルによる上り通信レベル切替ルールを表わす図である。

図１２を参照して、たとえば、現在の上り通信レベルが「Ａ２」のときに、アップリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「５％」以上の場合には、上り通信レベルが「Ａ１」にレベルダウンする。すなわち、上りＭＣＳ切替部７２は、上りＭＣＳを「ＱＰＳＫ ３／４」から「ＱＰＳＫ １／２」に変更する。

また、現在の上り通信レベルが「Ａ２」のときに、アップリンク信号のパケットエラーレートＰＥＲが「２％」以下の場合には、上り通信レベルが「Ａ３」にレベルアップする。すなわち、上りＭＣＳ切替部７２は、上りＭＣＳを「ＱＰＳＫ ３／４」から「１６ＱＡＭ １／２」に変更する。

設定部７１は、条件αまたは条件βに加えて、さらに、上り通信レベルが設定可能な範囲のうちデータ伝送レベルが最も低い「Ａ１」の場合（条件λ）にも、すべてのＲＲＨ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を第１グループのＲＲＨに設定する。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。

（１） 連携制御モード
本発明の実施形態では、送信制御部２８は、連携制御モードにおいて、第１グループに属するＲＲＨのみにダウンリンクのユーザデータを出力するように送信部を制御したが、これに限定するものではない。

たとえば、送信部は、すべてのＲＲＨにダウンリンクのユーザデータを出力する。送信制御部は、連携制御モードにおいて、第１グループに属するＲＲＨに制御信号を送り、ダウンリンクのユーザデータを送信するようにしてもよい（デフォルトは送信しない場合）。あるいは、第２グループに属するＲＲＨに制御信号を送り、ダウンリンクのユーザデータを送信しないようにしてもよい（デフォルトは送信する場合）。あるいは、第１グループに属するＲＲＨに制御信号を送り、ダウンリンクのユーザデータを送信するようにし、第２グループに属するＲＲＨに制御信号を送り、ダウンリンクのユーザデータを送信しないようしてもよい。

また、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨに制御信号を送り、第１グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ１で、第２グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）となるようにしてもよい（デフォルトの送信電力はＬ２）。あるいは、送信制御部２８は、第２グループのＲＲＨに制御信号を送り、第１グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ１で、第２グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）となるようにしてもよい（デフォルトの送信電力はＬ１）。あるいは、送信制御部２８は、第１グループのＲＲＨと第２グループのＲＲＨに制御信号を送り、第１グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ１で、第２グループのＲＲＨのダウリンクのユーザデータの送信時の送信電力のレベルがＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）となるようにしてもよい。

ここで、送信電力のレベルがＬ２は、たとえば、同一基地局内の他のＲＲＨ、他の無線基地局、および無線端末からの送信信号とできるだけ干渉を起こさないように設定される。

（２） 電力配分
本発明の実施形態では、図８のステップＳ２０１において、第１グループのＲＲＨのすべてのアンテナの送信電力を同一に設定するものとしたが、これに限定するものではない。

たとえば、電力制御部は、最大比合成（ＭＲＣ：maximum ratio combining）で電力を配分してもよい。すなわち、電力制御部は、アンテナごとに、そのアンテナの受信レベルに比例した送信電力を設定してもよい。あるいは、電力制御部は、１つのＲＲＨに属する複数のアンテナの受信レベルを平均し、そのＲＲＨに属する複数のアンテナすべてに平均した受信レベルに比例した送信電力を設定してもよい。

あるいは、電力制御部は、伝送容量を最大にするために、注水定理に従って、アンテナごとまたはＲＲＨごとに送信電力を配分してもよい。

（３） ストリーム
本発明の実施形態では、図８のステップＳ２０２において、第１グループのＲＲＨのすべてに同じ下りストリームを設定することとしたが、これに限定するものではない。

たとえば、ＲＲＨごと、またはアンテナごとに、別個の下りストリームを設定こととしてもよい。

（４） 通信レベル
本発明の実施形態では、ＭＣＳとＭＡＴＩＸ方式の違いによって、データ伝送レートを規定する通信レベルを定めたが、これに限定するものではない。

たとえば、ＭＩＭＯ方式を切替えない場合には、ＭＣＳの違いのみでデータ伝送レート（通信レベル）を規定してもよいし、ＭＩＭＯ方式の違いのみでデータ伝送レート（通信レベル）を規定してもよい。

（５） 端末移動速度検出
本発明の実施形態では、端末速度識別部は、通信中の各無線端末の受信応答ベクトルに基づいて、移動速度を算出したが、これに限定するものではない。

メモリ内に、各無線端末が所定の速度以上で移動するか否かを識別する情報を保存し、端末速度識別部は、メモリ内の情報に基づいて、通信中の無線端末の移動速度を識別することとしてもよい。

（６） 誤り検出情報
本発明の実施形態では、設定部は、誤り検出情報ＥＲ（ｉ）が「ＮＧ」の場合、すなわち、１フレーム内に誤りが検出された場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、ＲＲＨ（ｉ）を第２グループのＲＲＨに設定するものとしたが、これに限定するものではない。

設定部は、無線端末ＡのＲＲＨ（ｉ）で受信したアップリンク信号のＥＶＭ（Error Vector Magnitude)の大きさの１フレーム内の平均値が所定値以上の場合に、ＲＲＨ（ｉ）を第２グループのＲＲＨに設定するものとしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 無線基地局、２ 中央処理部、３−１〜３−Ｎ ＲＲＨ（１）〜ＲＲＨ（Ｎ）、４−１，４−２ 第１のアンテナ、４１−１，４１−２ 第２のアンテナ、５−１，５−２ ＲＦ部、６ ＭＡＣ層処理部、７ 復調部、８ 復号部、９ ユーザデータ受信管理部、１０ 変調部、１１ 符号化部、１２ ユーザデータ送信管理部、１３ 制御部、１４ 受信部、１５ 送信部、１６ ＣＰ除去部、１７ ＦＦＴ部、１８，２３ サブキャリア配置部、１９ マルチアンテナ受信信号処理部、２１ ＣＰ付加部、２２ ＩＦＦＴ部、２３ マルチアンテナ送信信号処理部、２５ 受信タイミング検出部、２６ 誤り検出部、２７ 端末速度識別部、２８ 送信制御部、２９ 通信品質取得部、３０ 下りＭＣＳ切替部、３１ テーブル記憶部、３２ 下りＭＩＭＯ切替部、３３，６１，７１ 設定部、５１−１〜５１−Ｎ 光ファイバ、７２ 上りＭＣＳ切替部、７３ 上りＭＣＳテーブル記憶部、８１ 受信レベル検出部。

Claims (10)

1. それぞれが、物理的に独立し、別個の場所に設置され、無線端末からアップリンク信号を受信し、前記無線端末へダウンリンク信号を送信する複数のリモート無線ヘッドと、
   前記複数のリモート無線ヘッドから前記アップリンク信号を受信し、前記複数のリモート無線ヘッドへ前記ダウンリンク信号を送信する中央処理部とを備え、
   前記中央処理部は、
   前記無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
   前記通信品質に基づいて、時空間符号化方式から空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替えるＭＩＭＯ切替部と、
   前記複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号またはダウンリンク信号に基づいて、前記複数のリモート無線ヘッドのうち、一部または全てのリモート無線ヘッドをダウンリンクのユーザデータの送信に適した第１群のリモート無線ヘッドに設定する設定部と、
   前記設定に基づいて、前記複数のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信を制御する送信制御部とを含み、
   前記送信制御部は、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記第１群のリモート無線ヘッドへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記第１群のリモート無線ヘッドへ出力するように制御し、
   前記ＭＩＭＯ切替部は、前記第１群に属するリモート無線ヘッドが複数個ある場合には、前記第１群に属するリモート無線ヘッドが１個の場合よりも、前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替える際の通信品質についての条件をより低く設定する、無線基地局。
2. 前記送信制御部は、前記第１群のリモート無線ヘッド以外のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信時の送信電力が前記第１群のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信時の送信電力よりも小さくなるように制御する、請求項１記載の無線基地局。
3. 前記送信制御部は、前記中央処理部がダウンリンクのユーザデータを前記複数のリモート無線ヘッドに送信し、かつ前記第１群のリモート無線ヘッドのみからダウンリンクのユーザデータが送信されるように制御する、請求項１記載の無線基地局。
4. 前記送信制御部は、前記第１群のリモート無線ヘッドのみへ前記中央処理部からダウンリンクのユーザデータを送信するように制御する、請求項１記載の無線基地局。
5. 前記設定部は、前記複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号に基づいて、前記アップリンク信号を送信した無線端末が高速移動している無線端末であると判断された場合は、前記複数のリモート無線ヘッドのすべてを前記第１群のリモート無線ヘッドに設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線基地局。
6. 前記設定部は、前記複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号の受信レベルが所定値以下の場合、前記複数のリモート無線ヘッドのすべてを前記第１群のリモート無線ヘッドに設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線基地局。
7. 前記設定部は、前記無線端末からのアップリンク信号、または前記無線端末へのダウンリンク信号の通信レベルが、設定可能な範囲内のうちのデータ伝送レートが最小のレベルに相当する場合に、前記複数のリモート無線ヘッドのすべてを前記第１群のリモート無線ヘッドに設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線基地局。
8. 前記設定部は、前記複数のリモート無線ヘッドからのアップリンク信号の受信タイミングを検出し、前記受信タイミングの差が所定値以内であるアップリンク信号を受信した２個以上のリモート無線ヘッドを前記第１群のリモート無線ヘッドに設定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線基地局。
9. 前記設定部は、前記複数のリモート無線ヘッドからのアップリンク信号の誤りを検出し、前記誤りが少ないことを表わす一定の条件を満たすアップリンク信号を受信したリモート無線ヘッドを前記第１群のリモート無線ヘッドに設定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線基地局。
10. それぞれが、物理的に独立し、別個の場所に設置され、無線端末からアップリンク信号を受信し、前記無線端末へダウンリンク信号を送信する複数のリモート無線ヘッドと、前記複数のリモート無線ヘッドから前記アップリンク信号を受信し、前記複数のリモート無線ヘッドへ前記ダウンリンク信号を送信する中央処理部とを備えた無線基地局の無線通信方法であって、
    前記中央処理部が、前記複数のリモート無線ヘッドのうちの少なくとも１つのリモート無線ヘッドで受信したアップリンク信号またはダウンリンク信号に基づいて、前記複数のリモート無線ヘッドのうち、一部または全てのリモート無線ヘッドをダウンリンクのユーザデータの送信に適した第１群のリモート無線ヘッドに設定するステップと、
    前記中央処理部が、前記設定に基づいて、前記複数のリモート無線ヘッドからのダウンリンクのユーザデータの送信を制御するステップと、
    前記中央処理部が、前記無線端末でのダウンリンク信号の通信品質を取得または算出するステップと、
    前記中央処理部が、前記通信品質に基づいて、時空間符号化方式から空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替えるステップとを備え、
    前記送信を制御するステップは、前記中央処理部が、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、１つのデータストリームを時空間符号化して前記第１群のリモート無線ヘッドへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、複数のデータストリームを空間多重化して前記第１群のリモート無線ヘッドへ出力するように制御するステップを含み、
    前記ＭＩＭＯ方式の設定を切換えるステップは、前記中央処理部が、前記第１群に属するリモート無線ヘッドが複数個ある場合には、前記第１群に属するリモート無線ヘッドが１個の場合よりも、前記時空間符号化方式から前記空間多重方式へＭＩＭＯ方式の設定を切替える際の通信品質についての条件をより低く設定するステップを含む、無線通信方法。

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