JP5518627B2

JP5518627B2 - 無線アクセス制御方法、及び無線通信システム

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Publication number: JP5518627B2
Application number: JP2010180897A
Authority: JP
Inventors: 笑子篠原; 裕介淺井; 武男市川; 匡人溝口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: JP2012044247A

Description

本発明は、空間多重アクセスを行う無線パケット通信システムにおいて好適な無線アクセス制御方法。及び無線通信システムに関する。

無線通信システムの高速化を目的として、無線通信システムにおける無線基地局（ＡＰ：Access Point）や、無線端末局（ＳＴＡ：Station）が複数のアンテナを備え、送信する複数のデータを各アンテナに分配し、並列して送信（空間多重伝送）するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が使用されている。ＭＩＭＯ技術は、上述したように空間多重伝送することによってスループットを向上させることができる。

ＭＩＭＯ技術では、事前に送受信関係にある無線端末局と無線基地局間で既知の信号（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ信号）をもとに該当無線基地局と無線端末局間のチャネル情報を推定し、そのチャネルに対するアンテナ重み係数を計算してから各アンテナに対して重み付け処理を施した上で、データパケットの送信を開始する。すなわち、それぞれ並列に送信されるデータパケットは、複数のアンテナの重み付け処理により、送信ビームフォーミングが形成されることで別々の方向へ送信ビームを向けて送信される。その結果として、空間的に干渉の少ない伝送が可能である。

そのＭＩＭＯ技術の送信宛先となる無線端末局をさらに複数に拡張した技術として、マルチユーザＭＩＭＯがある。この技術は、新たな無線ＬＡＮのコア技術として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃで検討が進んでいる。マルチユーザＭＩＭＯは、図１６に示すように、複数の無線端末局宛のデータパケットを同時に並列して送信して通信を行う（例えば非特許文献１参照）。

この特徴をさらに活かし、互いにパケットの伝送が可能な範囲に存在する周辺セルの複数の無線基地局同士で同期を取り、相手となる無線端末局の存在する方向には、データパケットの送信ビームを向けないように制御するセル間多重無線アクセス制御技術が開発されている（例えば非特許文献２参照）。

セル間多重無線アクセス制御技術では、無線基地局が電波の干渉を抑圧したい方向に対してヌルを向けるビームフォーミングを行うことにより干渉電波を制御する。図１７は、非特許文献２のセル間多重無線アクセス制御を説明するためのタイムチャートである。各無線基地局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２は、ランダムな時間キャリアセンス（例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ）を実施し、当該キャリアセンスにより、チャネル上で無線信号を受信しないアイドル状態であれば、周辺セルの無線基地局に対し、先にキャリアセンスが終了した無線基地局ＡＰ１が、無線基地局ＡＰ２や、無線端末局ＳＴＡ１のアドレスを含む呼出信号を送信し、その呼出信号を受信した無線基地局ＡＰ２は、自セルの宛先となる無線端末局ＳＴＡ２のアドレスを含む呼出信号を送信する。その後、上記呼出信号により呼び出された無線端末局ＳＴＡ１、及びＳＴＡ２は、応答信号を送信する。

無線基地局ＡＰ１、及びＡＰ２は、上記応答信号を受信し、各無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２との間におけるチャネル推定を行い、推定結果から周辺セルの各無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２の方向にアンテナ指向性におけるヌル点を形成した上で、自セル内におけるパケット信号の宛先無線端末局へ空間多重伝送を行うことを特徴とする。

A Distributed Multi-User MIMO MAC Protocol for Wireless Local Area Networks, Global Telecommunications Conference, Page(s): 1 - 5, 2008 次世代無線LANにおけるオーバラップセル環境に適した下りMU-MIMO用アクセス制御方法の一検討, 信学会総合大会, B-5-132, 2010

上述した通り、無線ＬＡＮなどの無線通信システムでは、大容量トラヒックの要求に応えるため、ＭＩＭＯや、マルチユーザＭＩＭＯなどの空間多重伝送を行うシステムの導入が進められている。これらの技術に加えて、さらに、各周波数チャネル帯域の拡大（従来の２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚの帯域幅を８０ＭＨｚの帯域幅に拡大）により、１つの無線通信セルの通信容量を向上させることが可能となる。

一方で、無線ＬＡＮのように使用できる周波数帯域が限られており、各無線通信セルの使用するチャネルを各々の無線通信セルで判断して設定している場合には、都市部や、集合住宅において無線通信セルのサービスエリアがオーバーラップし、互いに干渉を及ぼすこととなり、セル毎のスループットが低下する問題が生じる。この問題に対して、セル間多重無線アクセス制御技術を適用することにより、互いに周辺セルへの干渉を抑圧できるため、同一のチャネルで同時にデータ送信を行うことができる。

しかしながら、マルチユーザＭＩＭＯでは、１対多の空間多重伝送を行うために、無線基地局と複数の無線端末局間とのチャネル情報を取得することが必要となる。このため、データ伝送を行う前段階であるチャネル情報の取得に時間を要することが問題となる。特に、セル間多重無線アクセス制御を適用すると、さらに自セルだけではなく、他セルを考慮した信号伝送を行う必要があることから、制御が複雑になり、オーバーヘッドもマルチユーザＭＩＭＯより大きくなるという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う場合、特にオーバーラップ通信セル環境におけるセル間多重無線アクセス制御を併用して行う場合に、オーバーヘッドの省略による効率的な制御を実現するための無線アクセス制御方法、及び無線通信システムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、パケット信号の送受信を行う、複数の無線基地局と１つないし複数の無線端末局が接続する無線ネットワークから構成され、前記無線基地局は、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末局との間で異なるパケット信号を空間多重により同時に送受信する無線アクセス制御方法であって、前記無線基地局が、自セル内の無線端末局と間のチャネル推定を行って得られるチャネル情報を、その有効期間とともに記録するステップと、前記無線端末局へパケット信号を送信する際、前記チャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内でなければ、前記無線端末局に対してチャネル情報を取得するための制御信号を送信してチャネル情報を得て記録した後に、前記チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップと、一方、有効期間以内であれば、チャネル情報取得のための制御信号を送信せずに、記録されているチャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップと、以前に前記複数の無線基地局が同時に送信するセル間多重送信を行った前記無線端末局宛てに送信する場合、当該セル間多重送信で連携した前記無線基地局に対して連携希望するかを確認するステップと、以前のセル間多重送信と同じ組み合わせであり、かつ、前記チャネル情報の有効期間が未だ過ぎていない場合、当該チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップとを含むことを特徴とする無線アクセス制御方法である。

本発明は、上記の発明において、前記複数の無線基地局が同時に同一の周波数で空間分割によりパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して各前記無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を有効期間とともに記録し、当該無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とから次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信するステップと、前記各無線基地局の了承信号送信が終了した後、前記複数の無線基地局間で次回も連携希望をするものが複数あれば、当該連携希望を示した無線基地局が、チャネル情報、及び送信パケット宛先アドレスを次回パケット送信時のための設定値として記録し、当該設定値によりセル間多重により前記パケット送信を行うステップと、前記連携希望を示した無線基地局のいずれかが送信権を獲得した際は、当該無線基地局が、送信先となる無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とに基づいて、次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信するステップと、前記連携希望を示した他の無線基地局が、続いて了承信号を送信し、前記記録したチャネル情報で、セル間多重を行ってパケット送信開始を行うステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して各前記無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該無線基地局に対して、当該無線基地局と当該送信宛先となる無線端末局とのアドレスを含む了承信号を送信するステップと、前記了承信号を受信した他の無線基地局が、チャネル情報が有効期間内の無線端末局に対する送信キューのパケットの有無を確認し、自局が宛先とする無線端末局を選択してそのアドレスを含む了承信号を送信するステップと、前記各無線基地局が、セル間多重を行ってパケット送信を開始するステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信するステップと、前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、同じ了承信号を送信して、セル間多重を行ってパケット送信を開始し、送信を実行しないと判定した場合には、自セルの宛先アドレスを削除した了承信号を送信するステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、当該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信するステップと、前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、了承信号を送信することなく、セル間多重を行ってパケット送信を開始するステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記無線基地局に、パケット送信時の前記無線端末局の組み合わせと、そのときの前記無線基地局のアンテナ重み係数と、チャネル情報と、統一された有効期間とを、テーブル、ないしリストに記録し、有効期間内であれば、当該アンテナ重み係数を用いてパケット信号を送信することを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、パケット信号の送受信を行う、複数の無線基地局と１つないし複数の無線端末局が接続する無線ネットワークから構成され、前記無線基地局は、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末局との間で異なるパケット信号を空間多重により同時に送受信する無線通信システムであって、前記無線基地局は、自セル内の無線端末局と間のチャネル推定を行って得られるチャネル情報を、その有効期間とともに記録し、当該無線端末局へパケット信号を送信する際、前記チャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内でなければ、前記無線端末局に対してチャネル情報を取得するための制御信号を送信してチャネル情報を得て記録した後に、前記チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信し、一方、有効期間以内であれば、チャネル情報取得のための制御信号を送信せずに、記録されているチャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信し、以前に前記複数の無線基地局が同時に送信するセル間多重送信を行った前記無線端末局宛てに送信する場合、当該セル間多重送信で連携した前記無線基地局に対して連携希望するかを確認し、以前のセル間多重送信と同じ組み合わせであり、かつ、前記チャネル情報の有効期間が未だ過ぎていない場合、当該チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信することを特徴とする無線通信システムである。

本発明は、上記の発明において、前記複数の無線基地局が同時に同一の周波数で空間分割によりパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を有効期間とともに記録し、当該無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とから次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信し、前記各無線基地局の了承信号送信が終了した後、前記複数の無線基地局間で次回も連携希望をするものが複数あれば、当該連携希望を示した無線基地局が、チャネル情報、及び送信パケット宛先アドレスを次回パケット送信時のための設定値として記録し、当該設定値によりセル間多重により前記パケット送信を行い、前記連携希望を示した無線基地局のいずれかが送信権を獲得した際は、当該無線基地局が、送信先となる無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とに基づいて、次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信し、前記連携希望を示した他の無線基地局が、続いて了承信号を送信し、前記記録したチャネル情報で、セル間多重を行ってパケット送信開始を行うことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して各前記無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該無線基地局に対して、当該無線基地局と当該送信宛先となる無線端末局とのアドレスを含む了承信号を送信し、前記了承信号を受信した他の無線基地局が、チャネル情報が有効期間内の無線端末局に対する送信キューのパケットの有無を確認し、自局が宛先とする無線端末局を選択してそのアドレスを含む了承信号を送信し、前記各無線基地局が、セル間多重を行ってパケット送信を開始することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信し、前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、同じ了承信号を送信して、セル間多重を行ってパケット送信を開始し、送信を実行しないと判定した場合には、自セルの宛先アドレスを削除した了承信号を送信することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、当該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信し、前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、了承信号を送信することなく、セル間多重を行ってパケット送信を開始することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記無線基地局に、パケット送信時の前記無線端末局の組み合わせと、そのときの前記無線基地局のアンテナ重み係数と、チャネル情報と、統一された有効期間とを、テーブル、ないしリストに記録し、有効期間内であれば、前記アンテナ重み係数を用いてパケット信号を送信することを特徴とする。

この発明によれば、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時において、チャネル推定のための制御フレーム交換を削減したパケット送信が可能となり、効率的なアクセス制御が可能となる。

本発明の第１実施形態の無線ネットワークの構成を示すブロック図である。本第１実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第１実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第１実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第１実施形態での動作を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態の無線ネットワークの構成を示すブロック図である。本第２実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第２実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第２実施形態で用いる呼出信号のフォーマットを示す概念図である。無線端末局→無線基地局方向のＳｏｕｎｄｉｎｇ信号により、ＤＬのチャネル推定を行う動作を説明するためのタイムチャートである。無線基地局→無線端末局方向のＳｏｕｎｄｉｎｇ信号により、ＤＬのチャネル推定を行う動作を説明するためのタイムチャートを示している。本第２実施携帯における２回目のセル間多重送信における了承信号受信後の動作を説明するためのフローチャートである。本第３実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第４実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。本第５実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。従来技術によるマルチユーザＭＩＭＯでの通信を説明するためのタイムチャートである。非特許文献２のセル間多重無線アクセス制御を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

従来のマルチユーザＭＩＭＯ又はセル間多重無線アクセス制御技術では、基地局と端末局等の間のチャネル推定を行うために交換する制御パケットのオーバーヘッドによって、チャネル利用効率が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、各基地局が、各端末局等との間で推定したチャネル推定値に対して有効期限を設定することによって、制御パケットを交換する回数を低減することを特徴とする。また、セル間多重無線アクセス制御技術においては、上記の有効期限に加えて、一度協調して同時送信（セル間多重送信）をした場合には、続けてセル間多重送信をすることができるかを判定した上で、繰り返し送信することによって、セル間多重送信を行うための呼出信号と応答信号の交換回数をも低減することを特徴とする。

このような構成にすることで、チャネル推定およびセル間多重送信に必要な制御パケットを交換する回数が低減されることから、データを送信する時間が増大する、すなわち、チャネル利用効率が向上する効果が得られる。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の無線ネットワークの構成を示すブロック図である。図１において、１つの無線基地局ＡＰが形成する無線通信セルＣの中に、４つの無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４が属し、無線基地局ＡＰは、各無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４と通信を行う。

本第１実施形態においては、無線基地局ＡＰは、複数のアンテナを具備し、セルＣ内の無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４と、マルチユーザＭＩＭＯによる空間多重による無線パケット通信を行う。すなわち、無線基地局ＡＰは、複数のアンテナの出力が合成されることにより、アンテナの指向性を変化させることができることを利用して、任意のヌル点を作り出す等の制御をすることができる。これにより、無線基地局ＡＰは、空間的に分離された複数のビームを形成して、同一時刻、同一周波数を用いた空間多重通信を行うことができる。

また、無線基地局ＡＰ、及び無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４は、空間多重によるパケット信号を送信する前に、非空間多重の制御信号を送信し、この制御信号により、空間多重に必要な情報（チャネル情報）を自セルの無線基地局ＡＰと無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４間で交換する。

図２、図３、及び図４は、本第１実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。図２において、無線基地局ＡＰは、自セルの無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３とのチャネル推定制御を既に行い、チャネル情報を取得済であるとする。無線基地局ＡＰは、無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３の識別子（ＳＴＡＩＤ）とその無線端末局ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３との間のチャネル情報（ＣＳＩ）、及び有効期間情報をセットにしてテーブル、もしくはリストに記憶しておく（図２の左上）。ここで、有効期間情報とは、当該チャネル情報を取得した時から起算して、そのチャネル情報を利用できる期間を示す情報であり、チャネルの時間変動の周期性等に基づいて定めるものである。

無線基地局ＡＰは、１つ、ないし複数の無線端末局を宛先とする送信データが生起したとき、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわち、チャネルがアイドルの場合、チャネル情報が記録されているテーブル、もしくはリストを参照し、当該宛先となる無線端末局について、その有効期間を参照する。

宛先となる全ての無線端末局のチャネル情報がテーブルに記録されており、かつ有効期間が未だ過ぎていない場合には、チャネル推定制御を全く行うことなく、テーブルに記録されたチャネル情報をそのまま用いて各アンテナの重み付け処理を行い、データを送信する。一方、宛先となる無線端末局について、いずれかのチャネル情報が記録にない場合、または、有効期間が経過していた場合には、当該無線基地局ＡＰと無線端末局との間で、要求信号と応答信号とを交換し、チャネル推定制御を行い、その後、各アンテナの重み付け処理を行い、データを送信する。

図２には、全ての宛先無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３で有効期間を過ぎていないチャネル情報が記録されている場合のタイムチャートを示している。この場合には、チャネル推定制御を行うことなく、データパケットの送信が開始される。この結果、チャネル推定制御が省略されることによるオーバーヘッドの削減効果が生じるため、効率的なアクセス制御が実現できる。

また、図３では、無線基地局ＡＰは、無線端末局ＳＴＡ１宛のパケットが送信キューに存在するが、無線端末局ＳＴＡ１のチャネル情報の記録がないため、データパケット送信を開始する前に、無線基地局ＡＰと無線端末局ＳＴＡ１との間でチャネル推定のための要求信号と応答信号とを交換し、チャネル推定制御を行い、その後、データパケット送信を行う。ここでは、ＳＴＡ２やＳＴＡ３のチャネル情報の取得は不要となる（テーブルに記録されている）ため、毎回すべてのチャネル情報を取得する必要がなくなり、高効率化が可能となる。

一方、図４では、無線基地局ＡＰは、無線端末局ＳＴＡ１宛のパケットが送信キューに存在するが、無線端末局ＳＴＡ１のチャネル情報の有効期間が経過しているため、データパケット送信を開始する前に、無線基地局ＡＰと無線端末局ＳＴＡ１との間でチャネル推定のための要求信号と応答信号とを交換し、チャネル推定制御を行い、その後、データパケット送信を行う。

図５は、本第１実施形態での動作を説明するためのフローチャートである。無線基地局ＡＰは、１つ、ないし複数の無線端末局を宛先とする送信データが生起したとき、ランダムな時間間隔でキャリアセンス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を行い、チャネルがアイドルの場合、チャネル情報が記録されているテーブル（もしくはリスト）を参照し、当該宛先となる無線端末局のチャネル情報を取得する（ステップＳ１）。

次に、テーブル（もしくはリスト）にチャネル情報がない、または、有効期間が過ぎた無線端末局があるか否かを判定し（ステップＳ２）、有効期間が未だ過ぎていない場合には、チャネル推定制御を全く行うことなく、テーブルに記録されたチャネル情報をそのまま用いて各アンテナの重み付け処理を行い（ステップＳ４）、データパケットを送信する（ステップＳ５）。

一方、宛先となる無線端末局について、いずれかのチャネル情報が記録にない場合、または、有効期間が経過していた無線端末局がある場合には、当該無線基地局ＡＰと無線端末局との間で、要求信号と応答信号とを交換し、新しくチャネル推定制御を行う（ステップＳ３）。その後、チャネル推定制御に基づいて、各アンテナの重み付け処理を行い（ステップＳ４）、データパケットを送信する（ステップＳ５）。

上述した本第１実施形態によれば、テーブル、もしくはリストにチャネル情報の有効期間が経過している無線端末局が存在した場合や、テーブル、もしくはリストに宛先無線端末局に対する記録そのものがない場合でも、他の宛先無線端末局に対する有効期間内のチャネル情報を利用することができ、不要なチャネル推定制御を省略することが可能になる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、複数の無線基地局ＡＰが存在する、すなわち、無線セルが複数存在する点が特徴である。
図６は、本第２実施形態の無線ネットワークの構成を示すブロック図である。図６において、２つの無線セルＣ１、Ｃ２は、同一周波数チャネルを使用しており、互いにオーバーラップしている。図６では、無線基地局ＡＰ１により形成される無線セルを無線セルＣ１とし、本第２実施形態を説明する上で、「着目セル」と呼ぶこととする。同様に、無線基地局ＡＰ２により形成される無線セルを無線セルＣ２とし、「周辺セル」と呼ぶこととする。また、無線端末局ＳＴＡ１は、着目セルＣ１に属しており、無線端末局ＳＴＡ２、ＳＴＡ３は、周辺セルＣ２に属している。また、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のいずれも着目セルＣ１と周辺セルＣ２のオーバーラップするエリアに存在する。

図７、及び図８は、本第２実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。図７では、無線基地局ＡＰ１に無線端末局ＳＴＡ１宛の送信パケットが生起し、キャリアセンスを開始する。同様に、無線基地局ＡＰ２では、無線端末局ＳＴＡ２宛の送信パケットが生起している。ランダムな時間間隔によるキャリアセンスによりデータを送信する際に、無線基地局ＡＰ１が自局の送信キューにおけるデータの蓄積状況に基づいて周辺セルＣ２とのセル間多重送信が可能だと判断した場合には、周辺セルＣ２の無線基地局ＡＰ２と自セルの宛先無線端末局ＳＴＡ１に対して、図９に示す呼出信号を送信する。

呼出信号は、図９に示すように、ＦｒａｍｅＣｏｎｔｒｏｌ、Ｄｕｒａｔｉｏｎ、ＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＡｄｄｒｅｓｓ、ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ１、該ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ１に割り当てるｓｐａｔｉａｌ-ｓｔｒｅａｍ数、Ｄｕｒａｔｉｏｎ、ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ２、該ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ２に割り当てるｓｐａｔｉａｌ-ｓｔｒｅａｍ数、ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ３、該ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ３に割り当てるｓｐａｔｉａｌ-ｓｔｒｅａｍ数、ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ４、該ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ４に割り当てるｓｐａｔｉａｌ-ｓｔｒｅａｍ数、ＦｒａｍｅＣｈｅｃｋからなる。

なお、データの蓄積状況に基づく周辺セルＣ２とのセル間多重送信の可否は、例えば、無線基地局ＡＰ側の送信キューにパケットが存在する端末の数（自セルに送信すべき端末が多数存在する場合、自セルのみでチャネルを使いきる方が効率的）、送信キューに存在するパケット長（セル間多重では、自セルの送信パケット長が最も長くなるので、セル間多重送信で送信するパケット長が短すぎると、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）の異なる他のセルの端末局は、結局、同時に送信することができなくなる）などに基づいて判断すればよい。

また、呼出信号には、少なくともセル間多重を招待元となる無線基地局ＡＰ１のアドレスと、自らがデータを送信する相手先となる無線端末局ＳＴＡ１のアドレスと、セル間多重の招待先となる無線基地局ＡＰ２のアドレスとが含まれる。図７では、呼出信号に対し、無線基地局ＡＰ２がセル間多重送信を行うと判断して、自セルの宛先無線端末局ＳＴＡ２に対する呼出信号を送信する。より具体的には、それぞれ自局がセル間多重に参加するかどうかは自局で判断する（無線基地局ＡＰ１は、セル間多重を開始するかどうか、無線基地局ＡＰ２は、参加するかどうか）。判断基準は送信キューにパケットがあるかどうかで判断すればよい。

この呼出信号を無線基地局ＡＰ１が受信し、セル間多重送信を無線基地局ＡＰ２が行うと判断する。無線端末局ＳＴＡ１、及び無線端末局ＳＴＡ２はそれぞれ呼び出された順番に呼出信号に対する応答信号を返し、無線基地局ＡＰ１と無線基地局ＡＰ２とがチャネル推定を行う（図１０）。図１０には、無線端末局→無線基地局方向のＳｏｕｎｄｉｎｇ信号により、ＤＬのチャネル推定を行う動作を説明するためのタイムチャートを示している。呼び出しの順番は、呼出信号のアドレス記載順に順番を設定し、無線端末局側でＳＩＦＳ（Short Interframe Space）や、制御信号長から送信開始時間を算出可能である。また、チャネル推定は、無線端末局ＳＴＡが行い、無線基地局ＡＰに推定結果を応答信号と共に送信することも可能である（図１１）。図１１には、無線基地局→無線端末局方向のＳｏｕｎｄｉｎｇ信号により、ＤＬのチャネル推定を行う動作を説明するためのタイムチャートを示している。その後、チャネル推定結果をそれぞれテーブルに記録して了承信号を送信する。

了承信号には、次回も連携（セル間多重送信）を希望するかどうかを示す値が設定されており、送信キューのパケット長（蓄積されたデータ量）や、チャネル情報の有効期間の長さなどから各無線基地局が自ら判断して自局が送信する了承信号の設定値を変更することができる。この了承信号で複数個以上の連携希望設定がなされていた場合、連携希望を設定した無線基地局は、該当チャネル情報を次回送信のために予約（アンテナの重み係数として使用するように設定）する。図７では、無線基地局ＡＰ１と無線基地局ＡＰ２とが「連携希望：有」を出した場合を示しており、前回と全く同じ宛先へのパケット送信を予約することができる。

了承信号の送信が無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２共に終了した後、各無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、決められたタイミング（了承信号を送信した無線基地局ＡＰ１によるタイミング）でデータ送信を開始する。具体的には、無線基地局ＡＰ１が送信した最初の了承信号を無線基地局ＡＰ２が受信し、ＳＩＦＳ後に無線基地局ＡＰ２が２番目の了承信号を送信する。無線基地局ＡＰ１は、２番目の了承信号受信後から、無線基地局ＡＰ２は、了承信号送信完了後からＳＩＦＳ後にデータ送信を開始する。

その後、連携希望を設定した各無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、ランダムな時間間隔でキャリアセンスを行い、他の信号を検出しなかった場合、すなわちチャネルがアイドルの場合、了承信号の送信を開始する（図８）。各無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、受信した了承信号を送信した無線基地局が前回連携を希望した無線基地局であるＡＰ２もしくはＡＰ１である場合、前回のセル間多重時に送信された了承信号を受信したときに、当該了承信号の送信元である無線基地局との連携を希望していた場合には、自らも了承信号を送信し、その後に決められたタイミングで各アンテナに重み付け処理を行ってセル間多重を行ったデータ送信を開始する（後述する図１２で説明）。なお、このときの了承信号においても、さらに次の回のセル間多重を希望するかどうかについて値を設定する。このように、図７における了承信号の前のシーケンスが図８では省略されることとなるから、効率的なアクセス制御を実現できる。

図１２は、本第２実施携帯における２回目のセル間多重送信における了承信号受信後の動作を説明するためのフローチャートである。各無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、了承信号を受信すると、了承信号の送信元アドレスを参照し（ステップＳ１０）、自局が参加した前回のセル間多重送信時に、｛自局は連携希望した｝、かつ、｛送信元アドレスが同時に連携希望した無線基地局のアドレスと同一｝であるか判定する（ステップＳ１１）。

そして、｛自局は連携希望した｝、かつ、｛送信元アドレスが同時に連携希望した無線基地局のアドレスと同一｝である場合には、次回もセル間多重送信を希望するか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、次回もセル間多重送信を希望する場合には、了承信号の連携希望フィールドの値を１に設定し（ステップＳ１３）、各アンテナに重み付け処理を行い（ステップＳ１５）、データパケットの送信を行う（ステップＳ１６）。

一方、次回もセル間多重送信を希望しない場合には、了承信号の連携希望フィールドの値を０に設定し（ステップＳ１４）、各アンテナに重み付け処理を行い（ステップＳ１５）、データパケットの送信を行う（ステップＳ１６）。

また、｛自局は連携希望した｝、かつ、｛送信元アドレスが同時に連携希望した無線基地局のアドレスと同一｝でない場合には、Ｄｕｒａｔｉｏｎの値を読み込み、ＮＡＶを設定して終了する（ステップＳ１７）。

上述した第２実施形態によれば、了承信号により連携相手の送信キューの情報を互いに共有して次回連携を予約しておくことにより、複数セルの間でも単独セルの場合と同様に無線通信リソースを効率的に運用できる。

また、連携を希望している無線基地局が複数ある限り、チャネル情報を再取得する必要がなくなり、より短い期間で同じ長さのデータパケットを伝送することができる。これは、セル間多重の連携を希望している無線基地局が１つしかない場合には、次回、セル間多重を同じ組み合わせで行うことができず、セル間多重を行う場合には、再度、呼出信号から開始する必要があるのに対して、セル間多重の連携を希望している無線基地局が複数ある場合には、連携を希望した無線基地局の組み合わせで、再度、アンテナ重み係数を利用でき、呼出信号・応答信号を省略し、アンテナ重み係数の算出も不要となるためである。

さらに、再計算が不要となることで、演算処理の省略やメモリ使用量の削減が可能となる。また、次回、連携を予約した上で各無線基地局は、キャリアセンスを行うので、連携希望しているいずれかの無線基地局がキャリアセンス後にチャネルを獲得すれば、双方の基地局がデータを送信できるため、データを送信できる確率が高くなる。一方で、その他の無線基地局や、無線端末局がチャネルを獲得する確率は変わらないため、公平性を侵害することはない。なお、セル間多重に際して、テーブルに保持したチャネル情報の有効期間が経過しているときは、図７に示すようにシーケンスを最初から行う必要がある。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１３は、本第３実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。無線ネットワーク構成は、図６と同じである。本第３実施形態は、各無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２が保持しているチャネル情報の有効期間を共通とすることによって、チャネル情報を取得するためのシーケンスを省略している点が特徴である。

図１３において、無線基地局ＡＰ１に無線端末局ＳＴＡ１宛の送信パケットが生起し、キャリアセンスを開始する。同様に、無線基地局ＡＰ２では、無線端末局ＳＴＡ２宛の送信パケットが生起している。無線基地局ＡＰ１、及び無線基地局ＡＰ２は、データ送信の前にランダムな時間間隔によるキャリアセンスを行う。無線基地局ＡＰ１は、過去に取得した無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のチャネル情報を、テーブル、ないしリストの形式で保持している。また、本第３実施形態では、無線基地局ＡＰ１、及び無線基地局ＡＰ２が保持しているチャネル情報の有効期間は、互いに共通の時間としている。

そのため、無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が無線端末局ＳＴＡ１の有効なチャネル情報を保持しているかどうかを単独で判断することができる。無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が連携できる情報を持っていると判断し、無線基地局ＡＰ１が周辺セルＣ２とのセル間多重送信が可能だと判断した場合に、周辺セルＣ２の無線基地局ＡＰ２と自セルの宛先無線端末局ＳＴＡ１に対して了承の信号を送信する。

了承信号には、無線端末局ＳＴＡ１のアドレスが含まれ、同時に、無線基地局ＡＰ２に対して連携の呼びかけと空間リソースに余裕がある旨の報知（空間リソース余裕）とを行う。連携を呼びかけられた無線基地局ＡＰ２は、自セル内の無線端末局の中から無線基地局ＡＰ１が有効なチャネル情報を保持しており、送信キューにパケットがある無線端末局の中から与えられた空間リソース余裕において送信可能な端末数だけ無線端末局を選択する。無線基地局ＡＰ２は、新たに自局が送信を希望する無線端末局のアドレスを含めた了承信号を、無線基地局ＡＰ１に対して送信する。無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、上記２つの了承信号で宛先無線端末局が全て決定したため、アンテナ重み係数の演算を開始し、指定のタイミングにおいてデータパケットの送信を開始する。なお、無線基地局ＡＰ２が同時に送信しないと判断した場合には、無線基地局ＡＰ２は、どの無線端末局も選択せず、了承信号を送信し、無線基地局ＡＰ１は、無線端末が選択されていないことから、連携がされないことと判断する。

上述した第３実施形態によれば、各無線基地局は、互いにどの無線端末局に対して有効なチャネル情報を保持しているのかを共有しているため、セル間多重アクセス制御を行うことができる無線基地局の有無を制御フレームの交換なし（具体的には、呼出信号なし）に、単独で判断し呼び出しを行うことができる。したがって、効率的なアクセス制御が可能となる。

また、呼び出した無線基地局の送信キューのパケットの有無については、呼び出された無線基地局が判断できるため、空間リソースを有効に利用することができる。また、既に取得済みのチャネル情報を使用するため、新たにチャネル情報取得のための制御を行う必要がなく、パケット伝送効率を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１４は、本第４実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。無線ネットワーク構成は、図６と同じである。本第４実施形態は、セル間多重を招待する無線基地局ＡＰ１が送信する了承信号に、周辺セルＣ２の「ＳＴＡ」が宛先として含まれることが特徴である。

図１４において、無線基地局ＡＰ１に無線端末局ＳＴＡ１宛の送信パケットが生起し、キャリアセンスを開始する。同様に、無線基地局ＡＰ２では、無線端末局ＳＴＡ２宛の送信パケットが生起している。ランダムな時間間隔によるキャリアセンスを行う無線基地局ＡＰ１は、過去に取得した無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のチャネル情報をテーブル、ないしリストの形式で保持している。また、無線基地局ＡＰ１、及び無線基地局ＡＰ２が保持しているチャネル情報の有効期間は、互いに共通の時間としているため、無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が無線端末局ＳＴＡ１の有効なチャネル情報を保持しているかどうかを単独で判断することができる。

無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が連携できる情報を持っていると判断し、無線基地局ＡＰ１が周辺セルＣ２とのセル間多重送信が可能だと判断した場合に、自セルの宛先無線端末局ＳＴＡ１と周辺セルＣ２の無線端末局ＳＴＡ２とのアドレスを含む了承の信号を送信する。ここで、図示の例では、無線基地局ＡＰ１は、宛先として自セルの無線端末局ＳＴＡ１以外に、周辺セルＣ２の無線端末局ＳＴＡ２と無線端末局ＳＴＡ３を選択することが可能である。周辺セルＣ２の無線端末局の選択は、無線基地局ＡＰ１が無線端末局ＳＴＡ１とのチャネル情報の相関性などを考慮して単独で判断できる。

連携を呼びかけられた無線端末局ＳＴＡ２、ＳＴＡ３が属する周辺セルＣ２の無線基地局ＡＰ２は、了承信号で指定された無線端末局ＳＴＡ２への送信キューのパケットの有無を確認する。送信パケットが存在した場合、無線基地局ＡＰ２は、無線端末局ＳＴＡ１、及び無線端末局ＳＴＡ２のアドレスを含めた了承信号を、無線基地局ＡＰ１に対して送信する。ここで、無線基地局ＡＰ２が同時に送信しないと判断した場合には、無線基地局ＡＰ２は、無線端末局ＳＴＡ２のアドレスを含めずに了承信号を送信する。

無線基地局ＡＰ１、ＡＰ２は、アンテナの重み係数を再計算し、指定のタイミングにおいてセル間多重を行ったデータパケットの送信を開始する。

上述した第４実施形態によれば、各無線基地局は、互いにどの無線端末局に対して有効なチャネル情報を保持しているのかを共有しているため、セル間多重アクセス制御を行うことができる無線基地局の有無を、制御フレームの交換なしに単独で判断し呼び出しを行うことができる。また、先にキャリアセンスを終えてチャネルを獲得した無線基地局が相手無線基地局の宛先を指定することから、先にチャネルを獲得した無線基地局が一元的に判断して最も都合が良いと判断した端末を選択してセル間多重によるパケット送信を行うことが可能である。さらに、先にチャネルを獲得した無線基地局は、周辺セルＣ２の宛先無線端末局を指定することで、先にアンテナ重み係数の演算を開始することができる。また、既に取得済みのチャネル情報を使用するため、新たにチャネル情報取得のための制御を行う必要がなく、パケット伝送効率を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１５は、本第５実施形態のパケット信号の送信を説明するためのタイムチャートである。無線ネットワーク構成は、図６と同じである。本第５実施形態では、セル間多重に招待された無線基地局ＡＰ２が了承信号を送信することなく、セル間多重を招待した無線基地局ＡＰ１のデータ送信と同期してデータ送信を行う点が第４実施形態と異なる。

図１５において、無線基地局ＡＰ１に無線端末局ＳＴＡ１宛の送信パケットが生起し、キャリアセンスを開始する。同様に、無線基地局ＡＰ２では、無線端末局ＳＴＡ２宛の送信パケットが生起している。ランダムな時間間隔によるキャリアセンスを行う無線基地局ＡＰ１は、過去に取得した無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３のチャネル情報を、テーブル、ないしリストの形式で保持している。また、無線基地局ＡＰ１、及び無線基地局ＡＰ２が保持しているチャネル情報の有効期間は、互いに共通の時間としているため、無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が無線端末局ＳＴＡ１の有効なチャネル情報を保持しているかどうかを単独で判断することができる。

無線基地局ＡＰ１は、無線基地局ＡＰ２が連携できる情報を持っていると判断し、無線基地局ＡＰ１が周辺セルＣ２とのセル間多重送信が可能だと判断した場合に、自セルの宛先無線端末局ＳＴＡ１と周辺セルＣ２の無線端末局ＳＴＡ２のアドレスを含む了承の信号を送信する。なお、図示の例では、無線基地局ＡＰ１は、了承信号の宛先として自セルの無線端末局ＳＴＡ１以外に、周辺セルＣ２の無線端末局ＳＴＡ２と無線端末局ＳＴＡ３とを選択することが可能である。周辺セルＣ２の無線端末局の選択は、無線基地局ＡＰ１が無線端末局ＳＴＡ１とのチャネル情報の相関性などを考慮して単独で判断できる。本例では、周辺セルＣ２から無線端末局ＳＴＡ２のみを選択している。

連携を呼びかけられた無線端末局ＳＴＡ２が属する周辺セルＣ２の無線基地局ＡＰ２は、了承信号で指定された無線端末局ＳＴＡ２への送信キューのパケットの有無を確認する。送信パケットが存在した場合、アンテナの重み係数を再計算し、無線基地局ＡＰ１と共に、指定のタイミングにおいて、セル間多重を行ったデータパケットの送信を開始する。パケットが存在しなかった場合、無線基地局ＡＰ２は、何も送信せず、チャネルがアイドル状態になるまで待機する。

上述した第５実施形態によれば、各無線基地局は、互いにどの無線端末局に対して有効なチャネル情報を保持しているのかを共有しているため、セル間多重アクセス制御を行うことができる無線基地局の有無を、制御フレームの交換なしに単独で判断し呼び出しを行うことができる。また、先にキャリアセンスを終えてチャネルを獲得した無線基地局が自分の宛先無線端末局に対して、空間相関の小さい無線端末局を周辺セルＣ２の宛先として指定できるので、自局の送信信号がセル間多重によって受ける干渉を最小限に抑圧することが可能となる。第４実施形態と比較した場合、本第５実施形態では、制御フレーム削減によるスループットを向上させることができる。

さらに、先にチャネルを獲得した無線基地局は、周辺セルＣ２の宛先を指定することで、先にアンテナ重み係数の演算を開始することができる。また、既に取得済みのチャネル情報を使用するため、新たにチャネル情報取得のための制御を行う必要がなく、周辺セルＣ２の了承信号の返信も省略されるためパケット伝送効率を向上させることができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
上述した第１から第５実施形態において、テーブル、ないしリストにチャネル情報を記録する際、図２等で示すＳＴＡＩＤ、ＣＳＩ、有効期間と併せて、無線端末局の組み合わせによって決定するアンテナの重み係数を共に記録する。

本第６実施形態によれば、チャネル情報を再利用してパケット送信を行う際に、端末組み合わせが記録に存在する組み合わせと一致する場合、新たにチャネル情報からアンテナ重み係数を計算する処理を省略することができる。

ＡＰ、ＡＰ１、ＡＰ２無線基地局
ＳＴＡ、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ５無線端末局
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２セル

Claims

パケット信号の送受信を行う、複数の無線基地局と１つないし複数の無線端末局が接続する無線ネットワークから構成され、前記無線基地局は、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末局との間で異なるパケット信号を空間多重により同時に送受信する無線アクセス制御方法であって、
前記無線基地局が、
自セル内の無線端末局と間のチャネル推定を行って得られるチャネル情報を、その有効期間とともに記録するステップと、
前記無線端末局へパケット信号を送信する際、前記チャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内でなければ、前記無線端末局に対してチャネル情報を取得するための制御信号を送信してチャネル情報を得て記録した後に、前記チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップと、
一方、有効期間以内であれば、チャネル情報取得のための制御信号を送信せずに、記録されているチャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップと、
以前に前記複数の無線基地局が同時に送信するセル間多重送信を行った前記無線端末局宛てに送信する場合、当該セル間多重送信で連携した前記無線基地局に対して連携希望するかを確認するステップと、
以前のセル間多重送信と同じ組み合わせであり、かつ、前記チャネル情報の有効期間が未だ過ぎていない場合、当該チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信するステップと
を含むことを特徴とする無線アクセス制御方法。
前記複数の無線基地局が同時に同一の周波数で空間分割によりパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を有効期間とともに記録し、当該無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とから次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信するステップと、
前記各無線基地局の了承信号送信が終了した後、前記複数の無線基地局間で次回も連携希望をするものが複数あれば、当該連携希望を示した無線基地局が、チャネル情報、及び送信パケット宛先アドレスを次回パケット送信時のための設定値として記録し、当該設定値によりセル間多重により前記パケット送信を行うステップと、
前記連携希望を示した無線基地局のいずれかが送信権を獲得した際は、当該無線基地局が、送信先となる無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とに基づいて、次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信するステップと、
前記連携希望を示した他の無線基地局が、続いて了承信号を送信し、前記記録したチャネル情報で、セル間多重を行ってパケット送信開始を行うステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して各前記無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該無線基地局に対して、当該無線基地局と当該送信宛先となる無線端末局とのアドレスを含む了承信号を送信するステップと、
前記了承信号を受信した他の無線基地局が、チャネル情報が有効期間内の無線端末局に対する送信キューのパケットの有無を確認し、自局が宛先とする無線端末局を選択してそのアドレスを含む了承信号を送信するステップと、
前記各無線基地局が、セル間多重を行ってパケット送信を開始するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信するステップと、
前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、同じ了承信号を送信して、セル間多重を行ってパケット送信を開始し、送信を実行しないと判定した場合には、自セルの宛先アドレスを削除した了承信号を送信するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信するステップと、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信するステップと、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信するステップと、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行うステップと、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、当該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信するステップと、
前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、了承信号を送信することなく、セル間多重を行ってパケット送信を開始するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
前記無線基地局に、パケット送信時の前記無線端末局の組み合わせと、そのときの前記無線基地局のアンテナ重み係数と、チャネル情報と、統一された有効期間とを、テーブル、ないしリストに記録し、有効期間内であれば、当該アンテナ重み係数を用いてパケット信号を送信することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線アクセス制御方法。
パケット信号の送受信を行う、複数の無線基地局と１つないし複数の無線端末局が接続する無線ネットワークから構成され、前記無線基地局は、複数のアンテナを用いて前記複数の無線端末局との間で異なるパケット信号を空間多重により同時に送受信する無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
自セル内の無線端末局と間のチャネル推定を行って得られるチャネル情報を、その有効期間とともに記録し、当該無線端末局へパケット信号を送信する際、前記チャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内でなければ、前記無線端末局に対してチャネル情報を取得するための制御信号を送信してチャネル情報を得て記録した後に、前記チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信し、一方、有効期間以内であれば、チャネル情報取得のための制御信号を送信せずに、記録されているチャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信し、以前に前記複数の無線基地局が同時に送信するセル間多重送信を行った前記無線端末局宛てに送信する場合、当該セル間多重送信で連携した前記無線基地局に対して連携希望するかを確認し、以前のセル間多重送信と同じ組み合わせであり、かつ、前記チャネル情報の有効期間が未だ過ぎていない場合、当該チャネル情報を利用した空間多重によりパケット信号を送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記複数の無線基地局が同時に同一の周波数で空間分割によりパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して各前記無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を有効期間とともに記録し、当該無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とから次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信し、
前記各無線基地局の了承信号送信が終了した後、前記複数の無線基地局間で次回も連携希望をするものが複数あれば、当該連携希望を示した無線基地局が、チャネル情報、及び送信パケット宛先アドレスを次回パケット送信時のための設定値として記録し、当該設定値によりセル間多重により前記パケット送信を行い、
前記連携希望を示した無線基地局のいずれかが送信権を獲得した際は、当該無線基地局が、送信先となる無線端末局に対する送信キューの蓄積状況とチャネル情報とに基づいて、次回も連携希望するかを判定し、判定した結果を含む了承信号を送信し、
前記連携希望を示した他の無線基地局が、続いて了承信号を送信し、前記記録したチャネル情報で、セル間多重を行ってパケット送信開始を行う
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該無線基地局に対して、当該無線基地局と当該送信宛先となる無線端末局とのアドレスを含む了承信号を送信し、
前記了承信号を受信した他の無線基地局が、チャネル情報が有効期間内の無線端末局に対する送信キューのパケットの有無を確認し、自局が宛先とする無線端末局を選択してそのアドレスを含む了承信号を送信し、
前記各無線基地局が、セル間多重を行ってパケット送信を開始する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信し、
前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、同じ了承信号を送信して、セル間多重を行ってパケット送信を開始し、送信を実行しないと判定した場合には、自セルの宛先アドレスを削除した了承信号を送信する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
前記各無線基地局が互いに干渉を受ける無線基地局の無線セルの方向にヌル点が向くように送信ビームフォーミングすることにより、同時に同一の周波数でパケット信号を送信するセル間多重無線アクセス制御により、前記無線基地局がパケット信号を送信する際、前記無線基地局が、制御信号として、前記パケット信号の宛先アドレスと他の無線基地局のアドレスとを含む第１の呼出信号を送信し、
前記第１の呼出信号によりアドレスが指定された前記無線基地局が、自セルの無線端末局の宛先アドレスを含む第２の呼出信号を送信し、
前記第１および第２の呼出信号により指定された前記無線端末局が、応答信号を送信し、
前記無線基地局が、前記応答信号を受信して前記各無線端末局とのチャネルの推定を行い、または前記無線端末局から前記応答信号とともにチャネル情報を受信し、当該チャネル情報を全無線基地局で共通の有効期間とともに記録し、パケット送信を行い、
前記無線基地局のいずれかが送信権を獲得した場合には、送信宛先となる無線端末局のチャネル情報の有効期間を確認し、有効期間以内であれば、他の無線基地局の配下の無線端末局に対するチャネル情報とその有効期間とを確認し、当該有効期間以内の無線端末局が存在した場合には、当該他の無線基地局に対して、自局の宛先となる無線端末局のアドレスと当該他の無線局の配下の無線端末局のアドレスとを含む了承信号を送信し、
前記了承信号を受信した前記無線基地局が、前記了承信号に含まれている自セルの無線端末局のアドレスを参照し、送信キューのパケットの有無を確認した後、送信を実行すると判定した場合には、了承信号を送信することなく、セル間多重を行ってパケット送信を開始する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
前記無線基地局に、パケット送信時の前記無線端末局の組み合わせと、そのときの前記無線基地局のアンテナ重み係数と、チャネル情報と、統一された有効期間とを、テーブル、ないしリストに記録し、有効期間内であれば、前記アンテナ重み係数を用いてパケット信号を送信することを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の無線通信システム。