JP5605107B2 - 基地局装置 - Google Patents

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Description

本発明は、端末装置との間で無線通信を行う基地局装置に関する。
端末装置との間で通信を行う基地局装置は、広範囲なエリアをカバーするために多数設置される。このとき、複数の基地局装置間で、通信フレームのタイミング等の同期をとる基地局間同期が行われることがある。
例えば、特許文献1には、基地局装置が、同期元となる他の基地局装置からの送信信号を用いて基地局間同期を行うことが開示されている。
特開2009−177532号公報
上記特許文献1では、基地局装置と端末装置との間の通信が時分割複信(TDD;Time Division Duplex)で行われる場合について開示されているが、仮に、端末装置との間の通信を周波数分割複信(FDD;Frequency Division Duplex)で行う基地局装置に、上記基地局間同期を行わせる場合、以下のような態様で行うことが考えられる。
すなわち、周波数分割複信方式による下り信号の通信フレームには、図16に示すように、一定周期で、端末装置が基地局装置のスキャニングや基地局装置の識別等を行うために用いられる第一同期信号及び第二同期信号が配置されている。これら両同期信号は、既知の信号であるので、同期元となる他の基地局装置との間で基地局間同期をしようとする基地局装置に、当該他の基地局装置が送信する下り信号に含まれる両同期信号を利用させて基地局間同期を行わせることが考えられる。
ここで、例えば、FDD方式を採用する基地局装置が他の基地局装置との間で同期をとろうとする場合、当該基地局装置は、前記同期信号を取得するために他の基地局装置が送信した下り信号を受信する必要がある。この際、他の基地局装置の下り信号と、自己の下り信号との使用周波数帯域は同一なので、当該基地局装置は、他の基地局装置の下り信号を受信する間については、自己の下り信号の送信が行えない。従って、基地局装置は、少なくとも他の基地局装置からの下り信号に含まれる同期信号を受信する間においては、自己の下り信号の送信を中止する必要がある。
このため、基地局装置が、他の基地局装置からの同期信号を受信するために、例えば、自己の下り信号の部分の内の同期信号が配置された部分についての送信を中止した場合、自己に接続する端末装置の通信に影響を与えてしまうという問題が生じる。
すなわち、下り信号の通信フレームを構成するサブフレームそれぞれには、自己に接続する端末装置との間の通信に必要な制御情報や参照信号が含まれており、前記端末装置は、これら制御信号や、参照信号を受信できなければ、基地局装置との間の通信接続の維持が困難となる等の問題が生じる。
このような問題は、既知信号としてフレームの先頭に配置される先頭信号を用いるTDD方式を採用した基地局装置においても生じる可能性のある問題である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる基地局装置を提供することを目的とする。
(1)本発明は、一定の時間長さを持つ通信単位領域を時間軸に複数配置することで構成された下り信号を用いて通信を行うとともに、前記複数の通信単位領域には、通信制御に用いる特定信号を含む通信単位領域と、前記特定信号を含まない通信単位領域と、が含まれている基地局装置であって、他の基地局装置からの下り信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号を取得し、自己の下り信号における通信単位領域の送信タイミングを前記他の基地局装置との間で一致させることで基地局間同期を行う同期処理部と、を備え、前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記特定信号の送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記特定信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように、基地局間同期を行うことを特徴としている。
(2)より具体的には、前記下り信号が、複数のサブフレームからなる基本フレームを有しており、前記通信単位領域が、前記サブフレームであることが好ましい。
この場合、同期処理部は、自己の下り信号における基本フレームの時間軸方向の位置を調整することで、自己の下り信号における特定信号の送信タイミングが他の基地局装置との間で異なるようにしつつ、自己のサブフレームの送信タイミングを他の基地局装置のサブフレームの送信タイミングに一致させ、基地局間同期を行うことができる。
(3)さらに、前記特定信号は、同期用の既知信号を含んでおり、前記同期処理部は、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて基地局間同期を行うものであることが好ましい。
上記構成の基地局装置によれば、同期処理部が、自己の下り信号における特定信号である既知信号を含むサブフレームの送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における既知信号を含むサブフレームの送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うので、自己の下り信号において、既知信号を含む部分以外の部分の送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる既知信号を取得することができる。このため、自己に接続する端末装置に対する既知信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができる。これにより、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(4)さらに、前記特定信号は、同報チャネル(PBCH)をさらに含んでおり、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記同報チャネルの送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うものであってもよい。
この場合、同期処理部は、自己の下り信号における同報チャネルを含むサブフレームの送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における既知信号を含むサブフレームの送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うので、自己の下り信号において、同報チャネルを含む部分以外の部分の送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる既知信号を取得することができる。このため、自己に接続する端末装置に対する同報チャネルの送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができる。これにより、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(5)また、上記基地局装置において、前記通信単位領域が、変調シンボルであってもよく、この場合、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の既知信号を取得するために当該他の基地局装置からの下り信号を取得する取得区間を、自己の下り信号を構成する変調シンボル単位で設定することができる。このため、当該取得区間を設定する上での自由度を高めることができる。
(6)上記(5)の基地局装置において、前記特定信号は、同期用の既知信号を含んでおり、前記同期処理部は、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて基地局間同期を行うものであってもよい。
この場合、同期処理部が、自己の下り信号における特定信号である既知信号を含む変調シンボルの送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における既知信号を含む変調シンボルの送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うので、自己の下り信号において、既知信号を含む部分以外の部分の送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる既知信号を取得することができる。このため、自己に接続する端末装置に対する既知信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができる。これにより、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(7)(8)上記(6)の基地局装置において、前記特定信号は、通信制御用の制御信号をさらに含んでおり、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記制御信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うものであってもよく、また、前記特定信号は、下り信号の伝送路特性を推定するための参照信号をさらに含んでおり、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記参照信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うものであってもよい。
この場合、同期処理部が、他の基地局装置からの下り信号に含まれる特定信号としての既知信号を取得して基地局間同期を行う場合であっても、制御信号又は参照信号を含む部分以外の部分の送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる既知信号を取得することができる。このため、自己に接続する端末装置に対する制御信号又は参照信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができ、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(9)また、上記(6)の基地局装置において、前記特定信号は、通信制御用の制御信号をさらに含んでおり、前記下り信号は、前記制御信号を含んだ通信単位領域で構成されるとともに時間軸方向に所定の間隔をおいて配列された制御信号領域と、隣接する前記制御信号領域同士の間に位置する複数の通信単位領域で構成された中間領域と、により構成されており、前記中間領域には、前記既知信号を含む第一の中間領域と、前記既知信号を含まない第二の中間領域と、が含まれており、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングが、前記自己の下り信号における前記第二の中間領域の範囲に位置するように前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整して基地局間同期を行うものであることが好ましい。
この場合、他の基地局装置の下り信号における既知信号の送信タイミングが、自己の下り信号における第二の中間領域の範囲に位置するように自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整して基地局間同期を行うことで、自己の下り信号における既知信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における同信号の送信タイミングとを確実に異なるタイミングとすることができる。
(10)また、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の既知信号を取得するために当該他の基地局装置からの下り信号を取得する取得区間を前記第二の中間領域の範囲内で設定するものであってもよく、この場合、自己に接続する端末装置に対する制御信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができ、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(11)また、上記基地局装置は、他の基地局装置の既知信号取得のために、取得区間の始端では自己の下り信号の送信を休止するとともに他の基地局装置の下り信号の受信を開始し、さらに、当該取得区間の終端で受信を中止して再度自己の下り信号の送信を開始する必要があり、比較的短い期間の間に、既知信号受信の前後で送受信の切替を行う必要がある。
これに対して、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングの前後に前記他の基地局装置からの下り信号の取得に関する処理のために要する所定の期間が確保されるように当該取得区間及び前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整するものとすることができる。
この場合、当該既知信号を受信するタイミングの前後において、送受信の切替といった他の基地局装置からの下り信号の取得に関する処理を行うための時間的な猶予を確保することができ、既知信号受信の前後で送受信の切替を行ったとしても確実に既知信号を取得することができる。
(12)さらに、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングが前記取得区間のほぼ中央となるように、当該取得区間及び前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整することが好ましく、この場合、限られた取得区間の中で、下り信号の取得に関する処理のための時間的な猶予を好適に確保することができる。
(13)上記(6)の基地局装置において、前記特定信号は、下り信号の伝送路特性を推定するための参照信号をさらに含んでおり、前記既知信号を含まない通信単位領域は、前記参照信号を含んだ通信単位領域と、前記参照信号を含まない通信単位領域と、を含み、前記同期処理部は、前記他の基地局装置の既知信号を取得するために当該他の基地局装置からの下り信号を取得する取得区間を、前記自己の下り信号における前記参照信号を含んだ通信単位領域を含まない範囲に設定することが好ましい。
この場合、取得区間が、前記自己の下り信号における前記参照信号を含んだ通信単位領域を含まない範囲に設定されるので、自己に接続する端末装置に対する参照信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができ、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(14)また、本発明は、一定の時間長さを持つ通信単位領域を時間軸に複数配置することで構成された下り信号を用いて通信を行うとともに、前記複数の通信単位領域には、同期用の既知信号を含む通信単位領域と、前記既知信号を含まない通信単位領域と、が含まれている基地局装置であって、他の基地局装置からの下り信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて、自己の下り信号における通信単位領域の送信タイミングを前記他の基地局装置との間で一致させることで基地局間同期を行う同期処理部と、を備え、前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように、基地局間同期を行うことを特徴としている。
上記構成の基地局装置によれば、同期処理部が、自己の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行うので、自己の下り信号において、既知信号を含む部分以外の部分の送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる既知信号を取得することができる。このため、自己に接続する端末装置に対する既知信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の既知信号を取得することができる。これにより、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
(15)より具体的には、前記下り信号が、複数のサブフレームからなる基本フレームを有しており、前記通信単位領域が、前記サブフレームであり、前記基本フレームには、前記既知信号を含むサブフレームと、前記既知信号を含まないサブフレームと、が含まれている場合には、前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記既知信号を含むサブフレームの送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号を含むサブフレーム以外のサブフレームの送信タイミングとが一致するように、前記自己の下り信号における基本フレームの時間軸方向の位置を調整することで基地局間同期を行うものであることが好ましい。
この場合、同期処理部は、自己の下り信号における基本フレームの時間軸方向の位置を調整することで、自己の下り信号における既知信号の送信タイミングが他の基地局装置との間で異なるようにしつつ、自己のサブフレームの送信タイミングを他の基地局装置のサブフレームの送信タイミングに一致させ、基地局間同期を行うことができる。
(16)また、本発明の基地局装置が、周波数分割複信によって通信を行うものである場合には、より好適に基地局間同期を行うことができる。
本発明の基地局装置によれば、端末装置の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
本発明の第一の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略図である。 LTEにおける上り及び下りそれぞれの通信フレームの構造を示す図である。 DLフレームの詳細な構造を示す図である。 フェムト基地局装置の構成を示すブロック図である。 RF部の詳細を示すブロック図である。 他の基地局装置との間で基地局間同期をとる同期処理を行うための同期処理部の構成を示すブロック図である。 同期処理部が行う同期処理の態様の一例を説明するための図である。 メジャメント処理部が行うメジャメント処理の態様の一例を説明するための図である。 メジャメント処理部5cが求めるリソースブロックごとの電力平均値を求めた結果の一例を示す図である。 同期処理及びメジャメント処理が行われるタイミングを示す図である。 マクロ基地局装置とフェムト基地局装置との間で、基地局間同期が行われている他の態様を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る同期処理の態様の一例を説明するための図である。 本実施形態における、フェムト基地局装置が下り信号の送信を休止してからマクロ基地局装置の第一及び第二同期信号の受信を開始するまでの期間の長さを、サブフレーム単位で基地局間同期を行った場合と比較した結果の一例を示す図である。 第二の実施形態に係る同期処理の変形例を説明するための図である。 リソースブロックの詳細な構造を示す模式図である。 従来の基地局装置による同期処理の態様を説明するための図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
[第一の実施形態]
[1.通信システムの構成]
図1は、本発明の第一の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略図である。
この無線通信システムは、複数の基地局装置1と、この基地局装置1との間で無線通信を行うことができる複数の端末装置2(移動端末;Mobile Station)とを備えている。
複数の基地局装置1は、例えば数キロメートルの大きさの通信エリア(マクロセル)MCを形成する複数のマクロ基地局装置(Macro Base Station)1aと、各マクロセルMC内に設置され数十メートル程度の比較的小さなフェムトセルFCを形成する複数のフェムト基地局装置(Femto Base Station)1bとを含んでいる。
各マクロ基地局装置1a(以下、マクロBS1aともいう。)は、自己のマクロセルMC内にある端末装置2との間で無線通信を行うことができる。
また、フェムト基地局装置1b(以下、フェムトBS1bともいう)は、例えば、屋内等、マクロBS1aの無線波を受信し難い場所等に配置され、上記フェムトセルFCを形成する。フェムトBS1bは、自己が形成するフェムトセルFC内にある端末装置2(以下、MS2ともいう)との間で無線通信が可能であり、本システムでは、マクロBS1aの無線波が受信し難い場所等においても、その場所に比較的小さいフェムトセルFCを形成するフェムトBS1bを設置することで、MS2に対して十分なスループットでのサービスの提供を可能にする。
上記無線通信システムにおいて、フェムトBS1bは、マクロBS1aの設置後、当該マクロBS1aが形成するマクロセルMC内に設置され、フェムトセルFCをマクロセルMC内に形成する。このため、フェムトBS1bは、マクロBS1aやこのマクロBS1aと通信を行っているMS2等との間で干渉等が生じるおそれがある。
このため、フェムトBS1bは、マクロBS1aや自己以外の他のフェムトBS1bといった、他の基地局装置における送信電力や使用周波数といった送信状況をモニタリング(メジャメント処理)を行う機能、及びその結果に基づいて、マクロセルMCにおける通信に対して影響を与えないように送信電力や使用周波数等の送信条件を調整する機能を有している。フェムトBS1bは、この機能によって他の基地局装置の通信に影響を与えることなく、マクロセルMC内にフェムトセルFCを形成することができる。
また、本実施形態の通信システムでは、マクロBS1a及びフェムトBS1bを含む複数の基地局装置間で通信フレームのタイミングの同期をとる基地局間同期が行われる。
基地局間同期は、親(同期元)となる基地局装置が、自己のセル内のMS2に向けて送信した信号を、別の基地局装置が受信することで同期をとる「エア同期」によって実行される。
親(同期元)となる基地局装置は、さらに他の基地局装置との間でエア同期をとるものであってもよいし、GPS信号によってフレームタイミングを自律的に決定する等、エア同期以外の方法によってフレームタイミングを決定するものであってもよい。
ただし、マクロBS1aは、他のマクロBS1aを親とすることはできるが、フェムトBS1bを親とすることはできない。フェムトBS1bは、マクロBS1aを親とすることもできるし、他のフェムトBS1bを親とすることもできる。
本実施形態の無線通信システムは、例えば、LTE(Long Term Evolution)が適用される携帯電話用のシステムであり、各基地局装置と、端末装置との間において、LTEに準拠した通信が行われる。LTEでは、周波数分割複信(FDD)方式を採用することができ、本実施形態では、本通信システムがFDD方式を採用しているものとして説明する。なお、通信システムとしては、LTEに限られるものではなく、また、FDD方式に限られるものでもなく、例えば、TDD(時分割複信)方式であってもよい。
[2.LTEのフレーム構造]
本実施形態の通信システムが準拠するLTEにおいて採用可能なFDD方式においては、上り信号(端末装置から基地局装置への送信信号)と、下り信号(基地局装置から端末装置への送信信号)との間で、互いに異なる使用周波数を割り当てることで、上り通信と下り通信とを同時に行う。
図2は、LTEにおける上り及び下りそれぞれの無線フレームの構造を示す図である。LTEにおける下り側の基本フレームである無線フレーム(DLフレーム)及び上り側の無線フレーム(ULフレーム)は、その1無線フレーム分の時間長さがそれぞれ10ミリ秒であり、#0〜#9まで10個のサブフレーム(一定の時間長さを持つ通信単位領域)によって構成されている。これらDLフレームとULフレームは、そのタイミングが揃えられた状態で、時間軸方向に配列される。
図3は、DLフレームの詳細な構造を示す図である。図中、縦軸方向は周波数を示しており、横軸方向は時間を示している。
DLフレームを構成するサブフレームは、それぞれ2つのスロット(♯0〜♯1)により構成されている。また、1つのスロットは、7個(♯0〜♯6)のOFDMシンボルにより構成されている(Normal Cyclic Prefixの場合)。
また、図中、データ伝送の上での基本単位(最小単位)であるリソースブロック(RB:Resource Block)は、周波数軸方向に12サブキャリア、時間軸方向に7OFDMシンボル(1スロット)で定められる。従って、例えば、DLフレームの周波数帯域幅が5MHzに設定されている場合、300個のサブキャリアが配列されるので、リソースブロックは、周波数軸方向に25個配置される。
図3に示すように、各サブフレームの先頭には、基地局装置が端末装置に対し、下り通信に必要な情報を送信するための制御チャネルが割り当てられている。制御チャネルは、各サブフレームにおけるスロット♯0のシンボル♯0〜♯2(最大で3シンボル)で割り当てられる。この制御チャネルには、DL制御情報や、当該サブフレームのリソース割当情報、ハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)による受信成功通知(ACK:Acknowledgement)、受信失敗通知(NACK:Negative Acknowledgement)等が格納される。
また、DLフレームにおいて、1番目のサブフレーム♯0には、ブロードキャスト送信によってシステムの帯域幅等を端末装置に通知するための同報チャネル(PBCH:Physical Broadcast Channel)が割り当てられる。同報チャネルは、時間軸方向において、1番目のサブフレーム♯0における2番目のスロット♯1のシンボル♯0〜♯3の位置に4つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で割り当てられる。この同報チャネルは、4フレームにわたって同一の情報を送信することで、40ミリ秒ごとに更新されるように構成されている。
同報チャネルには、通信帯域幅や、送信アンテナ数、制御情報の構造等の主要なシステム情報が格納される。
また、DLフレームを構成する10個のサブフレームの内、1番目(♯0)及び6番目(♯5)のサブフレームそれぞれには、基地局装置やセルを識別するための信号である、第一同期信号及び第二同期信号(P−SCH:Primary Synchronizaiton Channel,S−SCH:Secondary Synchronizaiton Channel)が割り当てられている。
第一同期信号は、時間軸方向において、サブフレーム♯0及びサブフレーム♯5それぞれにおける1番目(♯0)のスロットの最後のOFDMシンボルであるシンボル♯6の位置に1つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で配置されている。この第一同期信号は、端末装置が、基地局装置のセルを分割した複数(3個)のセクタそれぞれを識別するための情報であり、3パターン定義されている。
第二同期信号は、時間軸方向において、サブフレーム♯0及びサブフレーム♯5それぞれにおけるスロット♯0の最後から2番目のOFDMシンボルであるシンボル♯5の位置に1つのシンボル幅で配置され、周波数軸方向において、DLフレームの帯域幅の中央の位置に6リソースブロック幅分(72サブキャリア)で配置されている。この第二同期信号は、端末装置が、複数の基地局装置の通信エリア(セル)それぞれを識別するための情報であり、168パターン定義されている。
第一同期信号及び第二同期信号は、相互に組み合わせることによって504種類(168×3)のパターンが定義されている。端末装置は、基地局装置から送信された第一同期信号及び第二同期信号を取得することで、自端末が、どの基地局装置のどのセクタに存在するかを認識することができる。
第一同期信号及び第二同期信号がとり得る複数のパターンは、通信規格において予め定められており、各基地局装置及び各端末装置において既知である。つまり、第一同期信号及び第二同期信号は、それぞれ、複数のパターンをとり得る既知信号である。
上記のように、下り信号は、サブフレームを複数配置することで構成されており、下り信号を構成する複数のサブフレームには、第一同期信号及び第二同期信号を含むサブフレームと、同信号を含まないサブフレームとが含まれている。
第一同期信号及び第二同期信号を含むサブフレーム(♯0及び♯5)は、下り信号をサブフレーム単位で着目した場合、飛び飛びに配置されている。また、第一同期信号及び第二同期信号は、上記のようにDLフレームに配置されることで、5サブフレームを1周期として、下り信号に周期的に配置されている。
第一同期信号及び第二同期信号は、端末装置が基地局装置との間で同期をとる場合のほか、基地局装置間において通信タイミング及び/又は周波数を同期させる基地局間同期のための信号としても用いられるが、この点については後述する。
上述の各チャネルが割り当てられていない他の領域(図中ハッチングのない領域)のリソースブロックは、ユーザデータ等を格納するためのDL共有チャネル(PDSCH:Physical Downlink Shared Channel)として用いられる。このDL共有チャネルは、複数の端末装置による通信のために共有されるエリアであり、ユーザデータの他、各端末装置個別の制御情報等も格納される。
DL共有チャネルに格納されるユーザデータの割り当てについては、各サブフレームの先頭に割り当てられている上記制御チャネル内のリソース割当情報により規定されており、端末装置は、このリソース割当情報によって、そのサブフレーム内に自己に対するデータが格納されているか否かを判断できる。
[3.フェムト基地局装置の構成]
図4は、図1中、フェムト基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、フェムトBS1bの構成について説明するが、マクロBS1aの構成も、フェムトBS1bとほぼ同様である。
フェムトBS1b1は、アンテナ3と、アンテナ3が接続された送受信部(RF部)4と、RF部4との間で授受が行われる送受信信号の信号処理の他、基地局間同期についての処理や、メジャメント等を行う信号処理部5とを備えている。
[3.1 RF部]
図5は、RF部4の詳細を示すブロック図である。RF部4は、上り信号受信部11、下り信号受信部12、及び送信部13を備えている。上り信号受信部11は、端末装置2からの上り信号を受信するためのものであり、下り信号受信部12は、他のマクロBS1a又は他のフェムトBS1bからの下り信号を受信するためのものである。送信部13は、端末装置2へ下り信号を送信するためのものである。
また、RF部4は、サーキュレータ14を備えている。このサーキュレータ14は、アンテナ3からの受信信号を、上り信号受信部11及び下り信号受信部12側へ与え、送信部13から出力された送信信号を、アンテナ3側へ与えるためのものである。このサーキュレータ14と送信部13の第4フィルタ135によって、アンテナ3からの受信信号が送信部13側へ伝わることが防止されている。
また、サーキュレータ14と上り信号受信部の第1フィルタ111によって、送信部13から出力された送信信号が上り受信部11へ伝わることが防止されている。さらに、サーキュレータ14と第5フィルタ121によって、送信部13から出力された送信信号が上り信号受信部12へ伝わることが防止されている。
この上り信号受信部11は、スーパーヘテロダイン受信機として構成されており、IF(中間周波数)サンプリングを行うよう構成されている。より具体的には、上り信号受信部11は、第1フィルタ111、第1増幅器112、第1周波数変換部113、第2フィルタ114、第2増幅器115、第2周波数変換部116、及びA/D変換部117を備えている。
第1フィルタ111は、端末装置2からの上り信号だけを通過させるためのものであり、上り信号の周波数fだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第1フィルタ111を通過した受信信号は、第1増幅器(高周波増幅器)112によって増幅され、第1周波数変換部113によって周波数fから第1中間周波数への変換がなされる。なお、第1周波数変換部113は、発振器113a及びミキサ113bによって構成されている。
第1周波数変換部113の出力は、第1中間周波数だけを通過させる第2フィルタ114を経て、第2増幅器(中間周波増幅器)115によって再び増幅される。第2増幅器115の出力は、第2周波数変換部116によって、第1中間周波数から第2中間周波数に変換され、さらにA/D変換部117によってデジタル信号に変換される。なお、第2周波数変換部116も発振器116a及びミキサ116bによって構成されている。
A/D変換部117の出力(第1受信部11の出力)は、復調回路としての機能を有する信号処理部5に与えられ、端末装置2からの受信信号の復調処理が行われる。
このように、上り信号受信部11は、端末装置からの上り信号を受信するために上り信号周波数fに適合して構成された受信部であって、基地局装置として本来的に必要な受信部である。
また、前記送信部13は、信号処理部5から出力される同相信号I及び直交信号Qを受け取り、アンテナ3から信号を送信させるものであり、ダイレクトコンバージョン送信機として構成されている。この送信部13は、D/A変換器131a,131bと、直交変調器132と、第3フィルタ133、第3増幅器(高出力増幅器;HPA)134、及び第4フィルタ135を備えている。
前記D/A変換器131a,131bは、信号処理部5から与えられる同相信号I及び直交信号QそれぞれについてD/A変換を行う。D/A変換器131a,131bの出力は、直交変調器132に与えられ、この直交変調器132によって、搬送波周波数がf(下り信号周波数)である送信信号が生成される。
直交変調器132の出力は、周波数fだけを通過させる第3フィルタ133を経て、第3増幅器134によって増幅され、さらに周波数fだけを通過させる第4フィルタ135を得て、アンテナ3から送信され、端末装置への下り信号となる。
以上の上り信号受信部11及び送信部13は、端末装置との間の本来的な通信を行うために必要な機能であるが、本実施形態の基地局装置1は、更に下り信号受信部12を備えている。この下り信号受信部12は、他の基地局装置が送信した下り信号を受信するためのものである。
本実施形態において、下り信号受信部12によって受信した他の基地局装置の下り信号は、基地局間同期処理、及び、他の基地局装置の送信電力等の送信状況のメジャメントに用いられる。
ここで、他の基地局装置が送信した下り信号の周波数は、fであり、上り信号の周波数fとは異なるため、上り信号処理部11だけを備えた通常の基地局装置では、他の基地局装置が送信した下り信号を受信することができない。
つまり、FDD方式では、TDD方式と異なり、伝送路上において上り信号と下り信号が同時に存在するため、上り信号受信部11には、上り信号周波数fの信号だけを通過させ、下り信号周波数fの信号を通過させないように設計される。具体的には、上り信号受信部11には、上り信号周波数fの信号だけを通過させる第1フィルタ111や、周波数fから変換された第1中間周波数だけを通過させる第2フィルタ114が備わっているため、周波数f以外の周波数(下り信号の周波数f)の信号が第1受信部11に与えられても、上り信号受信部11を通過することはできない。
すなわち、上り信号受信部11は、上り信号受信部11内に備わったフィルタ111,114によって、上り信号周波数fの信号の受信に適合したものとなっており、他の周波数の信号(特に、下り信号)の受信はできない。
そこで、本実施形態のRF部4には、上り信号受信部11とは別に、他の基地局装置が送信した周波数fの下り信号の受信を行うための下り信号受信部12が備わっている。
この下り信号受信部12は、第5フィルタ121、第4増幅器(高周波増幅器)122、第3周波数変換部123、第6フィルタ124、第5増幅器(中間周波増幅器)125、第4周波数変換部126、及びA/D変換部127を備えている。
第5フィルタ121は、他の基地局装置からの下り信号だけを通過させるためのものであり、下り信号の周波数fだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第5フィルタ121を通過した受信信号は、第4増幅器(高周波増幅器)122によって増幅され、第4増幅器122の出力は、第3周波数変換部123によって下り信号周波数fから第1中間周波数への変換がなされる。なお、第3周波数変換部123は、発振器123a及びミキサ123bによって構成されている。
第3周波数変換部123の出力は、第3周波数変換部123から出力された第1中間周波数だけを通過させる第6フィルタ124を経て、第5増幅器(中間周波増幅器)125によって再び増幅される。第5増幅器125の出力は、第4周波数変換部126によって、第1中間周波数から第2中間周波数に変換され、さらにA/D変換部127によってデジタル信号に変換される。なお、第4周波数変換部126も発振器126a及びミキサ126bによって構成されている。
A/D変換部127から出力された信号は、信号処理部5が有する後述する同期処理部5b及びメジャメント処理部5cに与えられる。
なお、上り信号受信部11や下り信号受信部11は、ダイレクトコンバージョン受信機として構成してもよい。
また、下り信号受信部11と送信部13とでは、アンテナキャリブレーションにより、下り信号受信部11と送信部13における上りと下りの対称性が確保されているのが好ましい。アンテナキャリブレーションは、下り信号受信部11及び/又は送信部13に、図示しないゲイン・位相調整器を設けることで行える。
[3.2 信号処理部]
信号処理部5は、RF部4との間で授受が行われる送受信信号の信号処理を行うための機能を有しており、当該信号処理部5の上位レイヤから与えられる各種送信データを送信信号に変調するとともに、RF部4から与えられる受信信号を受信データに復調する処理を行う変復調部5aを備えている。変復調部5aでは、後述の同期処理部5bによって算出された同期誤差(タイミングオフセット、周波数オフセット)に基づき、同期誤差を補正した状態で変復調の処理が行われる。
さらに、信号処理部5は、RF部4に与える送信信号についての無線フレームごとの送信タイミングを決定するためのフレームカウンタ(図示せず)を備えている。
また、信号処理部5は、他の基地局装置との間で基地局間同期をとる同期処理を行うための同期処理部5b、メジャメントを行うためのメジャメント処理部5cの他、リソース割当制御部5dと、自己及び他の基地局装置に接続する端末装置の通信状況を検知するための端末検知部5eとを備えている。
以下、同期処理部5bの構成について説明する。
[3.2.1 同期処理部について]
図6は、他の基地局装置との間で基地局間同期をとる同期処理を行うための同期処理部5bの構成を示すブロック図である。
基地局間同期は、各基地局装置がGPS受信機を備えて、GPS信号によって同期をとったり、基地局間を有線で接続して同期をとったりしてもよいが、本実施形態では、無線信号(下り信号)によって同期を行う「エア同期」による基地局間同期を採用している。
すなわち、同期処理部5bは、下り信号受信部12が受信する他の基地局装置の下り信号を取得し、当該下り信号の無線フレームに含まれる既知信号である第一同期信号(P−SCH)及び第二同期信号(S−SCH)に基づいて、自基地局装置1の通信タイミング及び通信周波数を、他の基地局装置との間で同期させる同期処理を行う。
同期処理部5bは、上記同期処理が所定の周期で行われるように、下り信号受信部12から与えられる、他の基地局装置の下り信号を取得するタイミングをサブフレーム単位で設定する。
また、同期処理部5bは、端末検知部5eの検知結果に応じて、同期処理のための下り信号を取得するタイミングの周期を調整することで、同期処理を行うタイミングを調整する機能を有している。
同期処理部5bは、自己が設定した下り信号を取得するタイミング(同期処理の開始タイミング)に対応するサブフレームの区間において、送信部13による送信信号の送信を休止させることで、同期処理を開始する。同期処理部5bは、送信信号の送信を休止させている間に、下り信号受信部12に他の基地局装置の下り信号を受信させ、受信した下り信号を取得する。その後、この下り信号を利用して自己のフレームタイミングや通信周波数の補正を行い、同期処理を終える。なお、上記送信信号の送信を休止させる区間は、同期処理のために下り信号を取得するタイミングに対応するサブフレームとその後に続く一又は複数のサブフレーム分に設定することもできる。
また、上記送信信号の送信の休止のほか、端末装置からの上り信号の受信の休止も行っても良い。
また、同期処理部5bは、送信信号の送信を休止させる区間に対応するサブフレームを特定するための情報である同期タイミング情報をリソース割当制御部5d及びメジャメント処理部5cに出力する。
同期処理部5bは、同期誤差検出部14、フレームカウンタ補正部15、周波数オフセット推定部16、周波数補正部17、記憶部18、及びフレーム位置調整部19を備えており、フレーム送信タイミングの同期を行うとともに、キャリア周波数の補正も行う機能を有している。
同期誤差検出部14は、下り信号に含まれる既知信号を利用して、他の基地局装置のフレーム送信タイミングを検出するとともに、自基地局装置1におけるフレーム送信タイミングとの誤差(フレーム同期誤差;通信タイミングオフセット)を検出する。
なお、送信タイミングの検出は、受信した下り信号のフレーム中の所定位置にある既知信号(波形も既知)である、第一同期信号及び第二同期信号のタイミングを検出することで行える。
また、同期誤差検出部14は、検出したフレーム同期誤差をフレーム位置調整部19に与えるほか、検出される度に記憶部18にも与える。記憶部18は、これら検出されたフレーム同期誤差を蓄積する。
フレーム位置調整部19は、同期誤差検出部14からのフレーム同期誤差が与えられると、このフレーム同期誤差を補正しかつ自己の無線フレームの時間軸方向の位置を調整するためのフレームタイミングに関する制御情報を生成し、フレームカウンタ補正部15に与える。
フレームカウンタ補正部15は、フレーム位置調整部19から与えられる、フレームタイミングに関する制御情報にしたがって、前記フレームカウンタの値を調整し、上記同期誤差に応じたフレームタイミングの補正を行う。
フレーム位置調整部19は、同期誤差検出部14が検出した同期誤差から、他の基地局装置の下り信号において第一同期信号及び第二同期信号を含むサブフレーム(の送信タイミング)を把握することができる。
フレーム位置調整部19は、自己の同期信号のタイミングが、他の基地局装置による第一及び第二同期信号と一致するタイミングからさらに所定数のサブフレーム分の時間だけオフセットするようにフレームカウンタ補正部15に補正させることで、自己の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングが、同期元の他の基地局装置からの下り信号の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5以外のサブフレームの送信タイミングと一致するように調整する。
具体的には、フレーム位置調整部19は、同期誤差検出部14が検出した同期誤差を解消しつつ、他の基地局装置のフレーム送信タイミングに対する自己のフレーム送信タイミングが、例えば、1サブフレーム分だけ時間軸方向に遅延するように、フレームカウンタ補正部15に補正させる。
同期誤差検出部14は、第一及び第二同期信号に基づいて、同期誤差を検出しているので、自己の第一及び第二同期信号は、他の基地局装置の第一及び第二同期信号と異なる送信タイミングとなるように補正されるとともに、自己の無線フレームにおける第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングは、他の基地局装置の下り信号の無線フレームにおける1番目のサブフレーム♯0、又は、6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングに対して、1サブフレーム分だけずれることとなり、1番目のサブフレーム♯0、又は、6番目のサブフレーム♯5以外のサブフレーム(2番目のサブフレーム♯1、又は7番目のサブフレーム♯6)の送信タイミングと一致するように補正される。
このように、フレーム位置調整部19及びフレームカウンタ補正部15は、自己の下り信号における両同期信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における両同期信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように、自己の下り信号の送信タイミングとしてのサブフレームの送信タイミングを他の基地局装置との間で一致させることで基地局間同期を行う。
また、フレーム位置調整部19は、上記のように、フレームカウンタ補正部15を制御することで、他の基地局装置の下り信号の無線フレームに対する、自己の無線フレームの時間軸方向の位置を調整する機能を有している。
さらに、フレーム位置調整部19は、自己であるフェムトBS1bの起動時であって自己の下り信号の送信を開始する際にも、フレームカウンタ補正部15に、自己の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングが、同期元の他の基地局装置からの下り信号の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、又は、6番目のサブフレーム♯5以外のサブフレームの送信タイミングと一致するように、自己の無線フレームの位置を調整する。
すなわち、自己の起動時に、下り信号受信部12が他の基地局装置の下り信号が受信された場合には、フレーム位置調整部19は、当該他の基地局装置の下り信号の無線フレームに対する、自己の無線フレームの位置を上述のように調整する。
これによって、自己であるフェムトBS1bは、起動時であって自己の下り信号の送信開始時から、他の基地局装置の下り信号の無線フレームに応じて調整された無線フレームで自己の下り信号を送信することができる。
前記周波数オフセット推定部16は、検出部14によって検出された同期誤差に基づいて、受信側である基地局装置自身が内蔵する内蔵クロック発生器(図示省略)のクロック周波数と、送信側である他の基地局装置の内蔵クロック発生器のクロック周波数との差(クロック周波数誤差)を推定し、そのクロック周波数誤差からキャリア周波数誤差(キャリア周波数オフセット)を推定する。
前記周波数オフセット推定部16は、エア同期が周期的に実行される状況下において、前回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差t1と、今回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差t2とに基づいて、クロック誤差を推定する。なお、前回のフレーム同期誤差t1は、記憶部18から取得することができる。
例えば、キャリア周波数が2.6[GHz]である場合に、前回のエア同期のタイミング(同期タイミング=t1)において、フレーム同期誤差としてT1が検出され、T1分のタイミングの修正がなされたものとする。修正後の同期誤差(タイミングオフセット)は0[msec]である。そして、T=10秒後の今回のエア同期のタイミング(同期タイミング=t2)においても、再び同期誤差(タイミングオフセット)が検出され、その同期誤差(タイミングオフセット)はT2=0.1[msec]であったとする。
このとき、10秒間の間に生じた0.1[msec]の同期誤差(タイミングオフセット)は他の基地局装置のクロック周期と自基地局装置のクロック周期の誤差の蓄積値である。
すなわち、同期誤差(タイミングオフセット)とクロック周期の間には以下の等式が成り立つ。
同期元基地局のクロック周期:同期先基地局のクロック周期=T:(T+T2)=10:(10+0.0001)
そして、クロック周波数はクロック周期の逆数であるから、
(同期元基地局のクロック周波数−同期先基地局のクロック周波数)
=同期元基地局のクロック周波数×T2/(T+T2)
≒同期元基地局のクロック周波数×0.00001
となる。
したがって、この場合、送信側である他の基地局装置のクロック周波数と、受信側である自基地局装置のクロック周波数に、0.00001=10[ppm]の誤差があることになる。周波数オフセット推定部16では、上記のようにしてクロック周波数誤差を推定する。
そして、キャリア周波数と同期誤差(タイミングオフセット)は同じようにずれるため、キャリア周波数にも、10[ppm]分のズレ、すなわち、2.6[GHz]×1×10−5=26[kHz]のずれが生じる。このようにして、周波数オフセット推定部16では、クロック周波数誤差から、キャリア周波数誤差(キャリア周波数オフセット)も推定することができる。
周波数オフセット推定部16が推定したキャリア周波数誤差は、周波数補正部17に与えられる。
周波数補正部17は、このキャリア周波数誤差に基づいて、キャリア周波数の補正を行う。なお、キャリア周波数の補正は、上り信号のキャリア周波数だけでなく、下り信号のキャリア周波数についておこなうことができる。
次に、メジャメント処理部5cの機能について説明する。
[3.2.2 メジャメント処理部について]
メジャメント処理部5cは、他の基地局装置における送信電力や使用周波数といった下り信号の送信状況の測定(メジャメント処理)を行うための機能を有しており、下り信号受信部12が受信する他の基地局装置の下り信号を取得して、当該下り信号の受信電力を求める。
メジャメント処理部5cは、メジャメント処理を行うために下り信号を取得するタイミングをサブフレーム単位で設定する。さらに、メジャメント処理部5cは、端末検知部5eの検知結果に応じて、メジャメント処理のための下り信号を取得するタイミングを設定し調整することで、メジャメント処理を行うタイミングを調整する機能を有している。
なお、メジャメント処理は、後述するように、同期処理を行った直後に行うことが好ましい。このため、メジャメント処理部5cは、同期処理部5bから与えられる同期タイミング情報に応じて、メジャメント処理を行うタイミングを設定する。
例えば、メジャメント処理部5cは、受け取った同期タイミング情報に基づいて同期処理が開始されるサブフレームを特定し、その特定したサブフレームが属する無線フレームの次の無線フレームに属するサブフレームでメジャメント処理を行うように設定する。
メジャメント処理部5cは、自己が設定したメジャメント処理のための下り信号を取得するタイミング(メジャメント処理の開始タイミング)に対応するサブフレームの区間について、送信部13による送信信号の送信を休止させることで、メジャメント処理を開始する。メジャメント処理部5cは、送信信号の送信を休止させている間に、下り信号受信部12に他の基地局装置の下り信号を受信させ、その受信した下り信号を取得する。その後、下り信号の受信電力等を測定し、メジャメント処理を終える。なお、上記送信信号の送信を休止させる区間は、下り信号の取得を開始するタイミングに対応するサブフレームとその後に続く一又は複数のサブフレーム分に設定することができる。
また、上記送信信号の送信の休止のほか、端末装置からの上り信号の受信の休止も行っても良い。
また、メジャメント処理部5cは、送信信号の送信を休止させる区間に対応するサブフレームを特定するための情報であるメジャメントタイミング情報をリソース割当制御部5dに出力する。
メジャメント処理部5cは、下り信号受信部12から取得した下り信号から、リソースブロックごとの受信電力の平均値(電力平均値)を求める。
メジャメント処理部5cは、取得した下り信号から、リソースブロック単位であると推定される部分を時間軸方向に分けて取り出す。さらに取り出した部分それぞれから、リソースブロックの周波数幅ごとの部分を取り出し、その周波数ごとの部分の電力をリソースブロックの電力平均値として求める。
メジャメント処理部5cは、上記電力平均値を求めると、この電力平均値を示すメジャメント結果情報を、リソース割当制御部5d、端末検知部5e、及び出力制御部5fに出力する。
メジャメント処理部5cは、下り信号受信部12から取得した直交変調された(復調前の)信号である下り信号を取得し、この信号からリソースブロックごとの電力平均値を求めるので、当該信号から、リソースブロック単位であると推定される部分を時間軸方向に分けて取り出す。このため、下り信号の送信元である他の基地局装置のフレームタイミングを認識する必要がある。
ここで、他の基地局装置と自己との間でフレームタイミングの同期がとれていれば、自己のフレームタイミングから、他の基地局装置のフレームタイミングを把握できるので、メジャメント処理部5cは、時間軸方向におけるリソースブロックの単位を精度よく推定でき、精度よく電力平均値を求めることができる。このため、メジャメント処理は、同期処理を行った直後に行うことが好ましい。
[3.2.3 端末検知部について]
端末検知部5eは、自己及び他の基地局装置に接続するMS2との間の通信状況を検知する機能を有している。
より具体的には、端末検知部5eは、通信状況として、現状、自己及び他の基地局装置に接続しているMS2の数を検知する。
なお、ここで、端末検知部5eの検出対象となる他の基地局装置に接続しているMS2は、自己の下り信号が到達する可能性のあるMS2である。
端末検知部5eは、信号処理部5の上位レイヤから自己に接続するMS2の数についての情報を取得する。
一方、他の基地局装置に接続するMS2の数については、メジャメント処理部5cからのメジャメント結果情報に基づいて推定する。
メジャメント処理は、他の基地局装置からの下り信号を受信して行われるものであり、他の基地局装置は、自己の周辺に位置することで双方の下り信号が到達可能な範囲に位置する基地局装置である。よって、この他の基地局装置に接続するMS2に対して、自己の下り信号が到達する可能性がある。
従って、端末検知部5eは、上記のような他の基地局装置の下り信号についてのメジャメント結果情報から、自己の下り信号が到達する可能性のあるMS2を検出することができる。
端末検知部5eは、メジャメント結果情報に含まれる、リソースブロックごとの電力平均値に基づいて、他の基地局装置にMS2が接続しているか否かを判断するとともに、他の基地局装置に接続するMS2の数を推定する。つまり、他の基地局装置が自身のセル内のMS2と通信を行っていれば、その送信信号に当該MS2に向けたユーザデータが割り当てられており、データが割り当てられている部分の電力は、データが割り当てられていない部分と比較して相対的に増加する。これにより、端末検知部5eは、送信信号の受信電力に基づいて、当該他の基地局装置にMS2が接続しているか否かを判断できる。
また、MS2が接続していると判断できる場合、リソースブロックごとにユーザデータが割り当てられているか否かを判断できる。従って、端末検知部5eは、その割り当て状況から、他の基地局装置に接続するMS2の数を推定することができる。
[3.2.4 リソース割当制御部及び出力制御部について]
リソース割当制御部5dは、無線フレーム中のDL共有チャネルに、各端末装置2に送信するためのユーザデータを割り当てる機能を有している。
また、リソース割当制御部5dは、前記同期タイミング情報、及び、前記メジャメントタイミング情報が、同期処理部5b及びメジャメント制御部5fから与えられると、これら情報により特定されるサブフレームにユーザデータの割り当てを制限する。さらに、リソース割当制御部5dは、メジャメント処理部5cからメジャメント結果情報が与えられると、この情報に基づいて、ユーザデータの割り当てを決定する。
出力制御部5fは、RF部4の送信部13による送信電力を制御する機能を有している。出力制御部5fは、メジャメント処理部5cが求めた他の基地局装置の電力平均値が与えられると、その電力平均値に基づいて、他の基地局装置及びこの他の基地局装置に接続するMS2に対して、自己の送信信号が干渉しないように、自己の送信電力を調整する。
[4. 同期処理について]
図7は、同期処理部が行う同期処理の態様の一例を説明するための図である。図7では、他の基地局装置であるマクロBS1a、及び自己の基地局装置であるフェムトBS1bそれぞれが送信するフレームを同一の時間軸上で示しており、フェムトBS1bが、同期元であるマクロBS1aの下り信号に対して同期を行う態様を示している。
図7中、タイミングT4より前の区間において、フェムトBS1bの無線フレームの送信タイミングが、対応するマクロBS1aの無線フレームの送信タイミングに対して、ほぼ1サブフレーム分時間軸方向に遅延する方向にずれた上で、フェムトBS1bの各サブフレームの先頭が、対応するマクロBS1aのサブフレームの先頭に対してタイミングのずれが生じており、フレームの送信タイミングにずれが生じている状態を示している。
本実施形態のフェムトBS1bの同期処理部5bは、フェムトBS1bを起動させたときにおいて、他の基地局装置であるマクロBS1aの下り信号を受信すると、上述のように、自己の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングが、同期元の他の基地局装置からの下り信号の無線フレームにおける、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0、又は、6番目のサブフレーム♯5以外のサブフレームの送信タイミングと一致するように、自己の無線フレームの位置を調整させる機能を有している。
例えば、フェムトBS1bの起動時に、同期処理部5bが、同期元の他の基地局装置であるマクロBS1aの2番目のサブフレーム♯1の送信タイミングに、自己の無線フレームの送信タイミング(1番目のサブフレーム♯0の送信タイミング)が一致するように、1サブフレーム分だけ、自己の無線フレームの位置を遅延するように調整したとする。
さらにその後、随時行われる基地局間の同期処理においても、同期処理部5bは、他の基地局装置であるマクロBS1aの2番目のサブフレーム♯1の送信タイミングに、自己の無線フレームの送信タイミング(1番目のサブフレーム♯0の送信タイミング)が一致するように同期処理を行う。
以上のようにして、図7に示すように、自己の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなりかつ、フェムトBS1bの無線フレームの送信タイミングが、対応するマクロBS1aの無線フレームの送信タイミングに対して、ほぼ1サブフレーム分時間軸方向にずれた状態となる。
ここで、フェムトBS1bの同期処理部5bが、同期処理のための下り信号を取得するタイミングをサブフレームSF1と設定した場合、当該同期処理部5bは、このサブフレームSF1を特定するための情報を含む同期タイミング情報を、リソース割当制御部5d及びメジャメント処理部5cに出力する。なお、図例では、送信信号の送信を休止させる区間については、同期処理の開始のタイミングに対応するサブフレームSF1の区間のみの場合を示している。
同期処理部5bは、この無線フレームが送信される際、サブフレームSF1の送信タイミングで、送信部13による送信信号の送信を休止させる一方、下り信号受信部12にマクロBS1aの下り信号を受信させ、受信した下り信号を取得する。
そして、同期処理部5bは、受信したマクロBS1aの下り信号に含まれる第一同期信号及び第二同期信号を利用して当該マクロBS1aのフレーム送信タイミングを検出するとともに、自己のフレーム送信タイミングとの間のフレーム同期誤差を検出する。
なお、同期処理部5bは、記憶部18に蓄積された過去の同期処理の際の同期誤差から、他の基地局装置であるマクロBS1aの下り信号における、第一同期信号及び第二同期信号を含むサブフレーム(♯0又は♯5)の送信タイミングを把握できるので、その送信タイミングに対応する自己のサブフレームの区間で送信信号を休止させるように設定することができる。
一方、前記同期タイミング情報が与えられたリソース割当制御部5dは、サブフレームSF1の区間に対して、端末装置2のユーザデータの割り当てを制限するので、この区間において送信信号の送信を休止させることで、フェムトBS1bに接続する端末装置2が当該フェムトBS1bと通信できなくとも、無駄に基地局のスキャニングを行ったり、何らかの異常が発生したと認識することはなく、円滑な通信が維持できる。
同期処理部5bは、検出したフレーム同期誤差に基づいて、サブフレームSF1が属する無線フレームの次の無線フレームの先頭のタイミングを補正することで同期をとる。例えば、同期前の無線フレームの先頭がタイミングT3であるとすると、同期処理部5bは、無線フレームの先頭が、タイミングT3から上記誤差分だけずれたタイミングT4となるように前記フレームカウンタの値を補正する。これによって、自己であるフェムトBS1bのフレームタイミングを、マクロBS1aのフレームタイミングに一致させることができ、同期をとることができる。
なお、上記の場合、フェムトBS1bの無線フレームは、対応するマクロBS1aの無線フレームに対して、1サブフレーム分すでに遅延しているので、同期処理部5bは、現状のフレーム位置を基準として同期をとる。
また、上記では、フレームタイミングの同期についてのみ説明したが、キャリア周波数の補正についても同様に行われる。
上記構成では、同期処理部5bが、自己の下り信号における第一及び第二同期信号を含む通信フレームである、1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における第一及び第二同期信号を含むサブフレーム以外のサブフレーム(♯1、及び♯6)の送信タイミングとが一致するように、自己の下り信号を調整して基地局間同期を行うので、自己の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における同信号の送信タイミングとを異なるタイミングとすることができ、自己の下り信号において、第一及び第二同期信号を含むサブフレーム以外のサブフレームの送信を休止して、他の基地局装置からの下り信号に含まれる第一及び第二同期信号を取得することができる。このため、自己に接続するMS2に対する第一及び第二同期信号の送信を休止することなく、他の基地局装置の第一及び第二同期信号を取得することができ、これにより、自己に接続するMS2の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
また、自己の下り信号において、第一及び第二同期信号を含むサブフレームには、図3に示すように、同報チャネル(PBCH)が割り当てられており、本実施形態では、自己に接続するMS2に対して、この同報チャネルについても送信を休止することなく、他の基地局装置の第一及び第二同期信号を取得することができる。これにより、本実施形態のフェムトBS1bによれば、同報チャネルの送信を休止することによるMS2への影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
本実施形態において、他の基地局装置の下り信号の無線フレームに対する自己の無線フレームの位置の調整幅は、同期処理部5bが設定する。例えば、自己の起動時において、他の基地局装置の下り信号における第一及び第二同期信号を含まないサブフレームの内、最も少ないフレームカウンタの値の補正量によって、自己の下り信号における1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5の送信タイミングを一致させることができるサブフレームのタイミングとしうる値に設定することができる。
また、同期処理部5bは、設定した無線フレーム位置の調整幅を示す情報を、リソース割当制御部5dに与える。自己及び他の基地局装置とが協調送信を行う場合には、リソース割当制御部5dは、その設定した無線フレーム位置の調整幅に応じて、協調送信に係るデータが、他の基地局装置と一致するようにリソース割当を行う。
[5. メジャメント処理について]
図8は、メジャメント処理部5cが行うメジャメント処理の態様の一例を説明するための図である。図8では、他の基地局装置であるマクロBS1a及び自己の基地局装置であるフェムトBS1bそれぞれが送信するフレームを同一の時間軸上で示しており、フェムトBS1bが、マクロBS1aの下り信号についてメジャメント処理を行う態様を示している。
メジャメント処理部5cは、同期処理部5bから与えられる同期タイミング情報によって、同期処理部5bが、同期処理の開始タイミングに対応するサブフレームを特定することができる。
メジャメント処理部5cは、特定した同期処理の開始タイミングに対応するサブフレームが属する無線フレームの次の無線フレームにおいて、メジャメント処理を行うように設定する。つまり、図に示すように、タイミングT4で同期がとられた直後の無線フレームにおいてメジャメント処理を行う。
メジャメント処理部5cは、メジャメント処理の開始タイミングを、図中サブフレームSF2と設定する。そして、メジャメント処理のために送信信号の送信を休止させる区間に対応するサブフレームを特定するための情報を含むメジャメントタイミング情報を、リソース割当制御部5dに出力する。
本実施形態では、メジャメント処理部5cは、メジャメント処理のために送信信号の送信を休止させる区間を、開始タイミングに対応するサブフレームに続く二つのサブフレームまでの三つのサブフレーム分に設定する。よって、メジャメント処理部5cは、図に示すように、サブフレームSF2,SF3,SF4の区間について送信信号の送信を休止させる。
従って、メジャメント処理部5cは、このサブフレームSF2〜SF4を特定するための情報を含むメジャメントタイミング情報を、リソース割当制御部5dに出力する。
メジャメント処理部5cは、この無線フレームが送信される際、サブフレームSF2〜SF4の送信タイミングで、送信部13による送信信号の送信を休止させる一方、下り信号受信部12にマクロBS1aの下り信号を受信させ、受信した下り信号を取得する。
そして、メジャメント処理部5cは、取得した下り信号から、リソースブロックごとの電力平均値を求める。
図9は、メジャメント処理部5cが求めるリソースブロックごとの電力平均値を求めた結果の一例を示す図である。図中、横軸は周波数方向に並ぶ各リソースブロックを示しており、縦軸は電力平均値を示している。
図に示すように、各リソースブロックにおいて、電力平均値が高く現れるものと低く現れるものがあり、電力平均値が高く現れるリソースブロックにおいては、ユーザデータが割り当てられていることが判る。
メジャメント処理部5cは、図9に示すようなデータを、取得した下り信号から、シンボル方向におけるリソースブロック幅ごとと推定できる時間幅ごとに求め、取得した下り信号に含まれる各リソースブロックごとの電力平均値を得る。
一方、前記メジャメントタイミング情報が与えられたリソース割当制御部5dは、サブフレームSF2〜SF4の区間に対して、端末装置2のユーザデータの割り当てを制限するので、この区間において送信信号の送信を休止させることで、端末装置2がフェムトBS1bと通信できなくとも、同期処理の場合と同様、円滑な通信が維持できる。
メジャメント処理部5cは、上記リソースブロックごとの電力平均値を求めると、これらを含むメジャメント結果情報を、リソース割当制御部5d、端末検知部5e、及び出力制御部5fに出力する。
メジャメント結果情報が与えられたリソース割当制御部5d、及び出力制御部5fは、このメジャメント結果情報に基づいて、他の基地局装置との干渉が生じるのを抑制されるように自己が行う処理を実行する。
具体的に、メジャメント結果情報は、他の基地局装置からの下り信号におけるリソースブロックごとの電力平均値を含んでおり、他の基地局装置が、現状、MS2に対する通信で主に使用している周波数帯域を認識することができる。
例えば、図9に示すように、電力平均値が低く現れている周波数帯域には、MS2に対するユーザデータが割り当てられていないので、他の基地局装置は、この帯域については、現状使用していないと推測することができる。
リソース割当制御部5dは、他の基地局装置が使用していないと推測される帯域を優先的に使用するように、自己のユーザデータの割り当てを行う。これによって、自己が使用する帯域が、他の基地局装置が使用する帯域と重複するのを極力回避でき、他の基地局装置や当該他の基地局装置に接続するMS2に対して、干渉が生じるのを抑制することができる。
また、出力制御部5fは、メジャメント結果情報により得られる電力平均値から、他の基地局装置の送信電力を推定し、当該他の基地局装置の送信電力に基づいて、自己の送信電力を調整する。例えば、他の基地局装置の送信電力に対して、自己の送信電力が相対的に大きく、干渉を生じさせると判断される場合には、出力制御部5fは、自己の送信電力を下げるように調整する。
[6. 同期処理、メジャメント処理のタイミングについて]
図10は、同期処理及びメジャメント処理が行われるタイミングを示す図である。図10では、時間軸方向に並ぶ複数の無線フレームの内、同期処理が行われるサブフレームを含む無線フレームF1及びメジャメント処理が行われるサブフレームを含む無線フレームF2の配置を示している。
本実施形態において、同期処理部5bは、同期処理が一定の周期で行われるように同期処理を行うタイミングを設定する。また、メジャメント処理部5cは、同期処理部5bが同期処理を行う無線フレームF1の次に続く無線フレームF2に含まれるサブフレームにおいてメジャメント処理が行われるように設定する。
図10では、5無線フレームを1周期として同期処理が行われるように設定されている場合を示している。
ここで、同期処理部5bは、端末検知部5eの検知結果に応じて、同期処理の開始タイミングの周期を調整することで、同期処理を行うタイミングを調整する。
端末検知部5eは、同期処理が行われる前の無線フレームF2において行われるメジャメント処理で得られるメジャメント結果情報から、他の基地局装置と接続するMS2の数を推定する。また、端末検知部5eは、メジャメント処理の後、次の同期処理が行われるフレームまでの間で、自己に接続するMS2の数についての情報を上位レイヤから取得する。
端末検知部5eは、他の基地局装置と接続するMS2の推定数と、自己に接続するMS2の数についての情報を検知結果として、同期処理部5bに与える。
これら情報が与えられた同期処理部5bは、他の基地局装置と接続するMS2の推定数、及び、自己に接続するMS2の数に応じて、同期処理の開始タイミングの周期を調整する。また、同期処理部5bが同期処理の周期を調整した後、メジャメント処理部5cは、同期処理の周期に応じて、メジャメント処理の周期を設定する。
本実施形態では、メジャメント処理部5cは、同期処理部5bが調整した同期処理の周期に応じてメジャメント処理の周期を設定する場合を例示したが、同期処理の周期に関わらず、必要に応じて、自立的にメジャメント処理を行うタイミングを設定することもできる。なお、この場合、メジャメント処理部5cは、同期処理部5bと同様、端末検知部5eの検知結果に基づいて、メジャメント処理を行うタイミングを設定する。
上記実施形態では、他の基地局装置に対して1サブフレーム分遅延させるように、自己の無線フレームの位置を調整した場合を例示したが、例えば、図11に示すように、他の基地局装置としてのマクロBSに対して、4サブフレーム分遅延させるように、同期処理部5bに自己の無線フレームの位置を調整させることもできる。
図3に示すように、第一及び第二同期信号が割り当てられている1番目のサブフレーム♯0と、6番目のサブフレーム♯5との間には、4つのサブフレームが存在しているため、自己の無線フレームにおける1番目のサブフレーム♯0、及び6番目のサブフレーム♯5のタイミングを、他の基地局装置の無線フレームにおける1番目のサブフレーム♯0、又は、6番目のサブフレーム♯5以外のサブフレームのタイミングと一致させるためには、1〜4サブフレーム分の範囲で遅延させることができる。また、1〜4サブフレーム分の範囲で、自己の無線フレームの位置を早めることもできる。
また、上記実施形態では、同期処理の対象となる、一定の時間長さを持つ通信基本単位をサブフレームとしたが、下り信号を構成する他の単位、例えば、無線フレームや、リソースブロックにより画定される区間、所定のシンボルの間の区間等を前記通信基本単位とすることもできる。
上記実施形態では、同期処理を周期的に行う場合を例示したが、端末検知部5eの検知結果に応じて、その都度ごとに同期処理のタイミングを設定してもよい。
また、上記実施形態では、同期処理部5bは、自己及び他の基地局装置に接続するMS2の数に応じて同期処理の周期を設定する場合を例示したが、自己に接続するMS2の数のみに応じて設定してもよいし、他の基地局装置に接続するMS2の数のみに応じて設定してもよい。さらに、自己及び他の基地局装置に接続するMS2の総数のみに着目し、その総数に応じて、同期処理の周期を設定してもよい。
また、上記実施形態では、同期処理において、送信信号を休止させ他の基地局装置の下り信号を受信した後の直後の無線フレームの先頭において、同期ずれを補正したが、例えば、無線フレームの先頭以外のサブフレームの先頭部分で同期ずれを補正してもよい。また、同期処理及びメジャメント処理において、送信信号を休止させる区間についても、必要に応じて任意に設定することができる。
[第二の実施形態]
図12は、本発明の第二の実施形態に係る同期処理の態様の一例を説明するための図である。図12では、他の基地局装置であるマクロBS1a、及び自己の基地局装置であるフェムトBS1bそれぞれが送信する無線フレームを変調シンボル単位で、同一の時間軸上に示している。
本実施形態と、第一の実施形態との相違点は、同期処理部5bが、他の基地局装置との間で同期処理を行うにあたって、他の基地局装置の下り信号を受信し取得するタイミングに対応する取得区間を変調シンボル単位で設定する点、及び、自己の下り信号の送信タイミングを他の基地局装置との間で変調シンボル単位で一致させることで基地局間同期を行う点である。
より具体的には、同期処理部5bのフレーム位置調整部19は、自己の同期信号のタイミングを、他の基地局装置による第一及び第二同期信号と一致するタイミングからさらに所定数のシンボル分の時間だけオフセットさせて互いの同期信号が異なる送信タイミングとした上で、自己の変調シンボル(以下、単にシンボルともいう)の送信タイミングが他の基地局装置との間で一致するように、自己の無線フレームを調整し同期させる。
図12では、フェムトBS1bの無線フレームの(先頭の)送信タイミングが、マクロBS1aのそれに対して11シンボル分遅れた状態を示している。
基地局装置1の無線フレームは、上述のように、10個のサブフレームで構成されており、各サブフレームは、7個のシンボルからなるスロット2個によって構成されており、全体として14個のシンボルからなる。
図12及び図3に示すように、各サブフレームにおいて、先頭側には、最大で3個のシンボル幅で制御チャネルが割り当てられており、その後に続く領域は、主にユーザデータが割り当てられる。
制御チャネルは、上述のように、DL制御情報や、当該サブフレームのリソース割当情報(例えば、PDCCH:Physical Downlink Control Channelや、PCFICH:Physical Control Format Indicator Channel、PHICH:Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)といった、MS2との間の通信制御に必要な情報を含む制御信号の送信に用いられる。
なお、これら制御チャネルによって送信される通信制御用の制御信号や、上述の第一及び第二同期信号、さらに、後述する、MS2が基地局装置からの下り信号の伝送路特性を推定するための既知信号である参照信号は、MS2との通信制御に用いる特定信号を構成している。
制御チャネルは、所定数のシンボル分(主にユーザーデータが割り当てられる領域)の間隔をおいて時間軸方向に連続的に配置されており、通信制御に用いる制御信号を含んだ通信単位領域(シンボル)で構成されるとともに時間軸方向に所定の間隔をおいて配列された制御信号領域を構成している。
また、上述の主にユーザデータが割り当てられる領域は、図12に示すように、時間軸方向に並ぶ制御チャネル同士の間に位置する複数の通信単位領域からなる中間領域を構成している。以下、当該領域を中間領域ともいう。
中間領域は、第一及び第二同期信号を含む第一中間領域と、第一及び第二同期信号を含まない第二中間領域とを含んでいる。すなわち、1番目のサブフレーム#0(図3)、及び6番目のサブフレーム#5(図3)に属する中間領域は、第一及び第二同期信号を含むシンボルが含まれており、第一中間領域である。一方、1番目のサブフレーム#0、及び6番目のサブフレーム#5以外のサブフレームに属する中間領域は、第一及び第二同期信号は含まれておらず、第二中間領域である。
本実施形態の同期処理部5bは、フェムトBS1bの起動時及び同期処理時において、他の基地局装置であるマクロBS1aの下り信号を受信すると、自己の無線フレームにおける第一及び第二同期信号を含まない第二中間領域の範囲に、同期元のマクロBS1aからの下り信号の無線フレームにおける第一及び第二同期信号の送信タイミングが位置するように、自己の無線フレームのタイミング(時間軸方向の位置)を調整する機能を有している。
より詳細には、マクロBS1aからの下り信号の無線フレームにおける第一及び第二同期信号の送信タイミングが自己の無線フレームにおける第二中間領域のほぼ中央となるように、自己の無線フレームのタイミングを調整する。
このように調整することで、同期処理部5bは、自己の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるようにすることができる。
例えば、フェムトBS1bの起動時に、同期処理部5bが、同期元の他の基地局装置であるマクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングが自己の無線フレームの10番目のサブフレーム♯9に属する第二中間領域のほぼ中央となるように、自己の無線フレームのタイミングを調整したとする。
より具体的には、同期処理部5bが、図12に示すように、自己の10番目のサブフレーム#9の内、後側のスロットの2番目のシンボル#1及び3番目のシンボル#2の送信タイミングがそれぞれマクロBS1aの第一及び第二同期信号(を含むシンボル)の送信タイミングと一致させることで、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングが自己の無線フレームの第二中間領域のほぼ中央となるように、自己の無線フレームのタイミングを調整したとする。
さらにその後、随時行われる基地局間の同期処理においても、同期処理部5bは、自己の無線フレームの10番目のサブフレーム♯9における上述のシンボルの送信タイミングが、他の基地局装置であるマクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングと一致するように同期処理を行う。
以上のようにして、マクロBS1aの無線フレームと、フェムトBS1bの無線フレームとの関係は、図12に示すように、フェムトBS1bの無線フレームの送信タイミングが、マクロBS1aのそれに対して11シンボル分遅れた状態とされ、自己の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングと、他の基地局装置の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングとが、異なるタイミングとされる。
ここで、フェムトBS1bの同期処理部5bが、同期処理のためのマクロBS1aの下り信号を取得する取得区間Kを、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングと重なっている、自己の無線フレームの10番目のサブフレーム♯9に属する第二中間領域全体と設定した場合、同期処理部5bは、MS2へのリソース割当の制限等の後の処理のために、この取得区間Kを特定するための情報を含む同期タイミング情報をリソース割当制御部5d及びメジャメント処理部5cに出力する。
このように、本実施形態の同期処理部5bでは、同期処理のための下り信号を取得するタイミングをサブフレームに関わらず、シンボル単位で設定する。
同期処理部5bは、取得区間Kの始端で、送信部13による送信信号の送信を休止させるとともに下り信号受信部12にマクロBS1aの下り信号の受信を開始させ、受信した下り信号を取得する。そして、取得区間Kの終端において、下り信号受信部12による受信を終えるとともに、送信部13による下り信号の送信を開始させる。
同期処理部5bは、取得したマクロBS1aの下り信号に含まれる第一同期信号及び第二同期信号を利用して当該マクロBS1aのフレーム送信タイミングを検出するとともに、自己のフレーム送信タイミングとの間のフレーム同期誤差を検出する。
その後、同期処理部5bは、検出した同期誤差に基づいて、後の無線フレームの先頭のタイミングを補正することで同期をとる。
上記構成のフェムトBS1bによれば、同期処理部5bが、マクロBS1aの下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングが、自己の下り信号における第二中間領域の範囲に位置するように自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整して基地局間同期を行うことで、自己の下り信号における第一及び第二同期信号の送信タイミングと、マクロBS1aの下り信号における同信号の送信タイミングとを確実に異なるタイミングとすることができる。この結果、自己の下り信号において第一及び第二同期信号を含まない取得区間K(第二中間領域)の送信を休止して、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができ、自己に接続するMS2に対する第一及び第二同期信号の送信を休止することなく、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができる。
また、同期処理部5bは、取得区間Kを、制御チャネル以外の領域である第二中間領域に設定するので、自己に接続するMS2に対する制御信号の送信を休止することなく、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができ、MS2の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
以上のように本実施形態によれば、自己に接続するMS2に対する制御信号、及び第一及び第二同期信号の送信を休止することなく、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができる。
また、自己の下り信号において、第一中間領域には、図12に示すように、同報チャネル(PBCH)が割り当てられており、本実施形態では、自己に接続するMS2に対して、この同報チャネルについても送信を休止することなく、他の基地局装置の第一及び第二同期信号を取得することができる。これにより、本実施形態のフェムトBS1bによれば、同報チャネルの送信を休止することによるMS2への影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
上記フェムトBS1bは、マクロBS1aの第一及び第二同期信号取得のために、取得区間Kの始端では、自己の下り信号の送信を休止するとともにマクロBS1aの下り信号の受信を開始し、さらに、当該取得区間Kの終端で受信を中止して再度自己の下り信号の送信を開始する必要がある。このように、取得区間K(第二中間領域)といった比較的短い期間の間に、第一及び第二同期信号の受信前後で送受信の切替を行う必要がある。
この点、本実施形態では、同期処理部5bが、マクロBS1aの下り信号の無線フレームにおける第一及び第二同期信号の送信タイミングが、自己の無線フレームにおける取得区間K(第二中間領域)のほぼ中央となるように、自己の無線フレームのタイミングを調整する。これにより、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を受信するタイミングの前後において、時間的な猶予を確保することができる。
つまり、同期処理部5bは、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングの前後に、送受信の切替といった、マクロBS1aからの下り信号の取得に関する処理のために要する期間が確保されるように取得区間K及び自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整する。
この結果、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を受信するタイミングの前後において、時間的な猶予を確保することができ、第一及び第二同期信号の受信前後で送受信の切替を行ったとしても確実にマクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができる。
例えば、サブフレームの送信タイミングを一致させて基地局間同期を行う場合と比較した場合、本実施形態では、前記処理のために要する期間をより長く確保できる。
図13は、本実施形態における、フェムトBS1bが下り信号の送信を休止してからマクロBS1aの第一及び第二同期信号の受信を開始するまでの期間の長さを、サブフレーム単位で基地局間同期を行った場合と比較した結果の一例を示す図である。なお、ここでは、上記図12と同様に取得区間Kを設定した場合を示している。
図13に示すように、フェムトBS1bは、制御チャネルまで送信を行った後、自己の下り信号の送信を休止するので、サブフレーム単位で基地局間同期を行った場合、送信休止のタイミングから、マクロBS1aの下り信号の第一及び第二同期信号の受信を開始するタイミングまでの期間の長さS1は、2シンボル分である。
一方、本実施形態のフェムトBS1bは、マクロBS1aの下り信号の第一及び第二同期信号の送信タイミングが、自己の無線フレームにおける取得区間Kのほぼ中央となるように、自己の無線フレームのタイミングを調整して基地局間同期を行う。よって、制御チャネルまで送信を行った後、自己の下り信号の送信を休止したとしても、図13に示すように、送信休止のタイミングから、マクロBS1aの下り信号の第一及び第二同期信号の受信を開始するタイミングまでの期間の長さS2は、5シンボル分確保することができる。
以上のように、本実施形態のフェムトBS1bでは、サブフレームの送信タイミングを一致させて基地局間同期を行う場合と比較した場合、下り信号の送信を休止してから、マクロBSの下り信号の第一及び第二同期信号の受信を開始するまでの期間の長さをより長く確保することができ、送受信の切替といったマクロBS1aからの下り信号の取得に関する処理のために要する期間をより長く確保することができる。
また、図12では、同期処理のための下り信号を取得する取得区間Kを、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングと重なる自己の無線フレームの10番目のサブフレーム♯9に属する第二中間領域全体として設定した場合を示したが、本実施形態では、他の基地局装置の下り信号を取得する取得区間Kをシンボル単位で設定することができるので、取得区間Kを設定する上での自由度が高く、例えば、図14に示すように、第二中間領域の一部の区間を取得区間Kと設定することもできる。
図14では、取得区間Kの範囲が、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングを含むように、サブフレーム#9の内、先頭側のスロットの6番目のシンボル#5及び7番目のシンボル#6と、後側のスロットの全部とで構成されている。
同期処理部5bは、この取得区間Kの範囲で自己の下り信号の送信を休止し、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を受信、取得する。
この場合、先頭側のスロットの1番目のシンボル#0から5番目のシンボル#4の間については、フェムトBS1bは、自己の下り信号を送信することができる。
図15は、リソースブロックの詳細な構造を示す模式図である。図15中、横軸は、シンボル、縦軸はサブキャリアを示しており、シンボル方向に1サブフレーム分(2リソースブロック分)、サブキャリア方向に1リソースブロック分の範囲で配置される各シンボルを模式的に示している。また、図中、ハッチングされたシンボルは、MS2が基地局装置からの下り信号の伝送路特性を推定するための既知信号である参照信号である。図15では、2本のアンテナから下り信号を送信する場合を示しており、2種類の参照信号S1,S2が所定の位置に配置されている。これら参照信号S1,S2の配置は、他のリソースブロックにおいても同様である。
これら参照信号S1,S2は、各スロットの1番目のシンボル#0、及び、5番目のシンボル#4にのみ配置されている。つまり、図15の場合、各スロットの1番目のシンボル#0、及び、5番目のシンボル#4は、参照信号S1,S2を含んでおり、他の各シンボルは、参照信号S1,S2を含んでいない。
従って、取得区間Kを図14のように設定した場合、上述のように、先頭側のスロットの1番目のシンボル#0から5番目のシンボル#4の間については、フェムトBS1bは、自己の下り信号を送信することができるので、先頭側のスロットに配置されている参照信号S1,S2については送信することができる。フェムトBS1bに接続するMS2は、これら参照信号S1,S2を受信することができ、参照信号S1,S2を用いた処理を行うことができる。よって、一のサブフレームに配置される参照信号S1,S2が全く送信されない場合と比較して、MS2の通信に与える影響を極力抑えることができる。
さらに、図12及び図14において、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングは、後側のスロットの2番目のシンボル#1及び3番目のシンボル#2の送信タイミングと一致するように同期処理が行われるので、取得区間Kを図15中に示すように、後側のスロットの2番目のシンボル#1から4番目のシンボル#3の範囲に設定すれば、全ての参照信号S1,S2の送信を休止することなく、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができる。
つまり、この場合、送信を休止する必要がある取得区間Kが、参照信号S1,S2を含んだシンボルを含まない範囲に設定されているので、自己に接続するMS2に対する参照信号S1,S2の送信を休止することなく、マクロBS1aの第一及び第二同期信号を取得することができ、MS2の通信に与える影響を抑えつつ基地局間同期を行うことができる。
上記実施形態では、フェムトBS1bの無線フレームにおける10番目のサブフレーム#9の第二中間領域内で取得区間Kを設定したが、第一及び第二同期信号を含む1番目のサブフレーム#0以外のサブフレームの第二中間領域内に取得区間Kを設定してもよい。なお、この場合、設定した取得区間Kの範囲内に、マクロBS1aの第一及び第二同期信号の送信タイミングが位置するようにフェムトBS1bの無線フレームは調整される。
なお、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、上記した意味ではなく、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、及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 基地局装置
5b 同期処理部
12 下り信号受信部

Claims (18)

  1. 一定の時間長さを持つ通信単位領域を時間軸に複数配置することで構成された下り信号を用いて通信を行うとともに、前記複数の通信単位領域には、通信制御に用いる特定信号を含む通信単位領域と、前記特定信号を含まない通信単位領域と、が含まれている基地局装置であって、
    他の基地局装置からの下り信号を受信する受信部と、
    前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号を取得し、自己の下り信号における通信単位領域の送信タイミングを前記他の基地局装置との間で一致させることで基地局間同期を行う同期処理部と、を備え、
    前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記特定信号の送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記特定信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように、基地局間同期を行い、
    さらに、前記同期処理部は、前記自己の下り信号の送信を休止させて前記他の基地局装置からの下り信号を取得する取得区間を設定することを特徴とする基地局装置。
  2. 前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記特定信号を含む前記通信単位領域の送信タイミングに対応する自己の前記通信単位領域が、前記取得区間となるように設定する請求項1に記載の基地局装置。
  3. 前記下り信号が、複数のサブフレームからなる基本フレームを有しており、
    前記通信単位領域が、前記サブフレームである請求項1に記載の基地局装置。
  4. 前記特定信号は、同期用の既知信号を含んでおり、
    前記同期処理部は、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  5. 前記特定信号は、同報チャネル(PBCH)をさらに含んでおり、
    前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記同報チャネルの送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  6. 前記通信単位領域が、変調シンボルである請求項1に記載の基地局装置。
  7. 前記特定信号は、同期用の既知信号を含んでおり、
    前記同期処理部は、前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  8. 前記特定信号は、通信制御用の制御信号をさらに含んでおり、
    前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記制御信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  9. 前記特定信号は、下り信号の伝送路特性を推定するための参照信号をさらに含んでおり、
    前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、自己の下り信号における前記参照信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  10. 前記特定信号は、通信制御用の制御信号をさらに含んでおり、
    前記下り信号は、前記制御信号を含んだ通信単位領域で構成されるとともに時間軸方向に所定の間隔をおいて配列された制御信号領域と、隣接する前記制御信号領域同士の間に位置する複数の通信単位領域で構成された中間領域と、により構成されており、
    前記中間領域には、前記既知信号を含む第一の中間領域と、前記既知信号を含まない第二の中間領域と、が含まれており、
    前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングが、前記自己の下り信号における前記第二の中間領域の範囲に位置するように前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整して基地局間同期を行う請求項に記載の基地局装置。
  11. 前記同期処理部は、前記他の基地局装置の既知信号を取得するために当該他の基地局装置からの下り信号を取得する前記取得区間を前記第二の中間領域の範囲内で設定する請求項10に記載の基地局装置。
  12. 前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングの前後に前記他の基地局装置からの下り信号の取得に関する処理のために要する所定の期間が確保されるように当該取得区間及び前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整する請求項11に記載の基地局装置。
  13. 前記同期処理部は、前記他の基地局装置の前記第一の中間領域に含まれる前記既知信号の送信タイミングが前記取得区間のほぼ中央となるように、当該取得区間及び前記自己の下り信号の時間軸方向の位置を調整する請求項11又は12に記載の基地局装置。
  14. 前記特定信号は、下り信号の伝送路特性を推定するための参照信号をさらに含んでおり、
    前記既知信号を含まない通信単位領域は、前記参照信号を含んだ通信単位領域と、前記参照信号を含まない通信単位領域と、を含み、
    前記同期処理部は、前記他の基地局装置の既知信号を取得するために当該他の基地局装置からの下り信号を取得する前記取得区間を、前記自己の下り信号における前記参照信号を含んだ通信単位領域を含まない範囲に設定する請求項に記載の基地局装置。
  15. 一定の時間長さを持つ通信単位領域を時間軸に複数配置することで構成された下り信号を用いて通信を行うとともに、前記複数の通信単位領域には、同期用の既知信号を含む通信単位領域と、前記既知信号を含まない通信単位領域と、が含まれている基地局装置であって、
    他の基地局装置からの下り信号を受信する受信部と、
    前記受信部が受信した前記他の基地局装置からの下り信号に含まれる前記既知信号を取得し、当該既知信号に基づいて、自己の下り信号における通信単位領域の送信タイミングを前記他の基地局装置との間で一致させることで基地局間同期を行う同期処理部と、を備え、
    前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記既知信号の送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号の送信タイミングとが異なるタイミングとなるように、基地局間同期を行い、
    さらに、前記同期処理部は、前記自己の下り信号の送信を休止させて前記他の基地局装置からの下り信号を取得する取得区間を設定することを特徴とする基地局装置。
  16. 前記同期処理部は、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号を含む前記通信単位領域の送信タイミングに対応する自己の前記通信単位領域が、前記取得区間となるように設定する請求項15に記載の基地局装置。
  17. 前記下り信号が、複数のサブフレームからなる基本フレームを有しており、
    前記通信単位領域が、前記サブフレームであり、
    前記基本フレームには、前記既知信号を含むサブフレームと、前記既知信号を含まないサブフレームと、が含まれており、
    前記同期処理部は、前記自己の下り信号における前記既知信号を含むサブフレームの送信タイミングと、前記他の基地局装置の下り信号における前記既知信号を含むサブフレーム以外のサブフレームの送信タイミングとが一致するように、前記自己の下り信号における基本フレームの時間軸方向の位置を調整することで基地局間同期を行う請求項15に記載の基地局装置。
  18. 周波数分割複信によって通信を行う請求項1〜17のいずれか一項に記載の基地局装置。
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