JP5651042B2

JP5651042B2 - 無線基地局および無線基地局の通信方法

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Publication number: JP5651042B2
Application number: JP2011038884A
Authority: JP
Inventors: 谷田　敏生; 敏生谷田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: JP2012175677A

Description

本発明は、無線基地局および無線基地局の通信方法に関する。

移動体通信システム（たとえば、Personal Handy-Phone System：以下、ＰＨＳ）では、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex）方式で通信を行なっている。

ＰＨＳでは、１フレームが上り（無線端末から無線基地局への通信方向）４スロットおよび下り（無線基地局から無線端末への通信方向）４スロットで構成される。通常、上りおよび下りの４対のスロットのうち、１対の制御スロットには、各無線端末で共通の制御チャネル（共通制御チャネル（ＣＣＣＨ（Common Control CHannel））が割り当てられ、３対の通話スロットには、各無線端末で別個の付随制御チャネル（ＡＣＣＨ（Associated Control CHannel））および通話チャネル（ＴＣＨ（Traffic CHannel））が割り当てられる。また、無線基地局および無線端末は、１または複数の周波数の無線信号を送受信し、これらの各周波数（以下、無線チャネルという）ごとにフレームおよびスロットが存在する。

無線端末は、通話チャネルの割り当てを無線基地局から受けることにより、無線基地局と個別に通信を行なうことができる。各無線端末は、通話チャネルの割り当てを受けるために無線基地局から送信される下り共通制御チャネルを受信して無線基地局の情報を取得する。そして、各無線端末は、無線基地局の情報に基づいて、付随制御チャネルを用いてＬＣＨ（Link CHhannel）確立要求信号を無線基地局に送信することによって通話チャネルの割り当てを無線基地局に要求する。無線基地局は、割り当てが可能な場合に、付随制御チャネルを用いて通話チャネルの割当情報を含むＬＣＨ割当信号を無線端末に送信する。

特開２００６−１８０２６６号公報

しかしながら、無線基地局は、通話チャネルの割当のための空きリソースがない場合でも、下り共通制御チャネルを常に送信するので、その下り共通制御チャネルを受信した無線端末は、その無線基地局へ通話チャネルの割当を要求することになる。

このような場合、無線基地局では、通話チャネルを割り当てることができないから、無線端末からの通話チャネルの割当要求を拒否し、拒否された無線端末は、別の無線基地局に対して再度通話チャネルの割当を要求しなければならず、通信チャネルが確立するまでの時間が長くなる。

一方、通話チャネルの割当ができない無線基地局が、下り共通制御チャネルを一切送信しないこととすると、その無線基地局がカバーするエリア内の無線端末は、他の無線基地局から下り共通制御チャネルを受信しない限り、圏外となってしまう。

それゆえに、本発明の目的は、無線端末が圏外になるのを可能な限り防止し、かつ無線端末が通話チャネルを確立するまでの時間が長くなるのを回避することができる無線基地局および無線基地局の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、本発明の無線基地局は、他の無線基地局の共通制御チャネルを受信可能か否かを確認する監視部と、監視部によって他の無線基地局の共通制御チャネルを受信できたことが確認された場合に、通話チャネルの空き無線リソースがないときには、共通制御チャネルの送信を停止する通信制御部とを備える。

本発明によれば、無線端末が圏外になるのを可能な限り防止し、かつ無線端末が通話チャネルを確立するまでの時間が長くなるのを回避することができる。

本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。（ａ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止する例を説明するための図である。（ｂ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止しない例を説明するための図である。（ａ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信における指向性を時間的に一定にさせる例を表わす図である。（ｂ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信における指向性パターンを時間的に変動させる例を表わす図である。ハンドオーバする際の通信品質の例を表わす図である。本発明の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

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。
（構成）
図１は、本発明の実施形態の無線基地局の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、ＰＨＳ方式の基地局である。この無線基地局は、第１のアンテナ２と、第２のアンテナ３と、無線部４と、アダプティブアレイ送信部５と、アダプティブアレイ受信部７と、制御部６とを備える。

制御部６は、ハンドオーバ制御部８と、通信品質管理部９と、他局モニタ部１０と、ＣＣＨ通信制御部１１と、ＴＣＨ通信制御部１３と、リソース管理部１２とを備える。

無線部４は、送信信号を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２および第２のアンテナ３へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

また、無線部４は、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３から出力される無線周波数帯の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、無線周波数帯の信号を増幅する低雑音増幅回路、無線周波数帯の信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

他局モニタ部１０は、他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信可能か否かを確認する。

アダプティブアレイ送信部５は、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３を用いて指向性を形成して、送信信号を送信する。

アダプティブアレイ受信部７は、第１のアンテナ２および第２のアンテナ３を用いて指向性を形成して、受信信号を受信する。

通信品質管理部９は、通信相手の無線端末からの信号の通信品質を算出する。たとえば、通信品質管理部９は、無線端末からの信号のフレームエラーレートＦＥＲを算出する。フレームエラーレートＦＥＲは、受信したフレームのうち、エラーのあるフレームのある割合を表わす。

リソース管理部１２は、ＴＣＨに割当可能な空き無線リソースを管理する。
ＣＣＨ通信制御部１１は、起動時（立ち上げ時）に、他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できたことが確認された場合に、自局にＴＣＨの空き無線リソースがないときには、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止する。

ＣＣＨ通信制御部１１は、起動時（立ち上げ時）に、他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できなかったことが確認された場合には、自局にＴＣＨの空き無線リソースがないときでも、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止しない。

図２（ａ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止する例を説明するための図である。

図２（ａ）では、無線基地局Ａが、起動時に他の無線基地局Ｂからの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信でき、かつ自局にＴＣＨの空き無線リソースがない場合の例が示されている。

この例では、無線基地局Ａは、起動時に他の基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できているで、無線基地局Ａがカバーするエリアの無線端末が、他の基地局から下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できている可能性が相対的に高いと考えられる。このような場合には、無線基地局Ａが、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止した場合でも、無線端末Ｃが圏外となることはないので、無線基地局Ａが、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止する。また、無線基地局Ａが、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止することによって、無線端末Ｃは、ＴＣＨを割り当てることができない基地局へ通話チャネルの割当を要求するという無駄な処理を省略することができる。その結果、無線端末ＣへのＴＣＨの割り当てまでの時間が長くなるのを防止できる。

図２（ｂ）は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止しない例を説明するための図である。

図２（ｂ）では、無線基地局Ａが、起動時に、他の無線基地局Ｂからの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できない場合の例が示されている。

この例では、無線基地局Ａは、起動時に他の基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できないので、無線基地局Ａがカバーするエリアの無線端末が、他の基地局から下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できていない可能性が相対的に高いと考えられる。このような場合には、無線基地局Ａが、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止した場合には、無線端末Ｃが圏外となってしまうので、たとえ自局にＴＣＨの空き無線リソースがない場合であっても、無線基地局Ａは下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止しない。

ＣＣＨ通信制御部１１は、起動時に他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できたことが確認された場合に、ＴＣＨの空き無線リソースがあるときには、図３（ａ）に示すように、アダプティブアレイ送信部５による下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信における指向性を時間的に一定にさせる。

このような固定の指向性パターンを用いた場合には、ビーム方向に存在する無線端末は、安定して下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できるが、ビーム方向に存在しない無線端末は、全く下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できない。

起動時に他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できたことが確認された場合には、自局（自己の無線基地局）が送信するビームの方向に存在しない無線端末は、他の無線基地局が送信するビームの方向に存在している可能性がある。このような場合には、特定の無線端末が安定して自局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できることを優先し、かつ他の無線基地局で下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できる可能性を考慮して、固定の指向性パターンで下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）送信する。

ＣＣＨ通信制御部１１は、起動時に他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できなかったことが確認された場合には、図３（ｂ）に示すように、アダプティブアレイ送信部５による下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信における指向性パターンを時間的に変動させる。図３（ｂ）では、３種類の指向性パターンが循環的に切り替われる例が示されている。

このような変動する指向性パターンを用いた場合には、ビーム方向が変動するので、エリア内の多くの無線端末が下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信することができる。しかしながら、ビーム方向が変動するので、短時間しか下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できず、安定して下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信することができない。

起動時に他局モニタ部１０によって他の無線基地局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できなかったことが確認された場合には、自局のエリア内の無線端末は、他局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できることが期待できないから、できるだけ多くの無線端末が、不安定ではあるが下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できるように、変動パターンで送信する。

ハンドオーバ制御部８は、アダプティブアレイ送信部５による指向性パターンが時間的に一定の場合には、通信品質が第１の品質よりも劣化したとき（すなわち、ＦＥＲが閾値ＴＨ１以下のとき）に、無線端末を他の無線基地局にハンドオーバさせる。ハンドオーバ制御部８は、アダプティブアレイ送信部５による指向性パターンが時間的に変動する場合には、通信品質が第２の品質よりも劣化したとき（すなわち、ＦＥＲが閾値ＴＨ２以下のとき）に、無線端末を他の無線基地局にハンドオーバさせる。ここで、第１の通信品質は、第２の通信品質よりも良い品質である。すなわち、ＴＨ２＞ＴＨ１である。

すなわち、指向性パターンが時間的に変動する下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信している無線端末は、他の基地局にハンドオーバしやすくしている。これは、指向性パターンが時間的に変動する下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を送信している無線基地局の通話チャネルをできるだけ空けるようにすることによって、より広範囲をカバーしている可能性がある無線基地局に割当可能な空き無線リソースを確保し、無線端末との接続機会を提供するためである。

図４は、ハンドオーバする際の通信品質の例を表わす図である。
固定の指向性パターンで送信する場合には、ハンドオーバするためのＦＥＲの閾値ＴＨ１として、相対的に良い品質の５％が用いられる。変動する指向性パターンで送信する場合には、ハンドオーバするためのＦＥＲの閾値ＴＨ２として、相対的に悪い品質の１０％が用いられる。

（動作）
図５は、本発明の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

図５を参照して、他局モニタ部１０は、起動時に、他の無線基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できたかどうかを確認する（ステップＳ１０１）。

他の無線基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できなかった場合には（ステップＳ１０１でＮＯ）、自局にＴＣＨの空き無線リソースがないときでも、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止せず、アダプティブアレイ送信部５に対して、図３（ｂ）で説明したような時間的に変動する指向性パターンで下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を送信するように指示する（ステップＳ１０２）。

次に、無線端末から通話要求があり、かつＴＣＨの空き無線リソースがある場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ＴＣＨ通信制御部１３は、ＴＣＨの空き無線リソースを用いて無線端末にＴＣＨを割り当てる（ステップＳ１０４）。さらに、通信品質管理部９は、無線端末からの信号のＦＥＲを測定する（ステップＳ１０５）。無線端末からの信号のＦＥＲが閾値ＴＨ２以上の場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ハンドオーバ制御部８は、無線端末に対して他の無線基地局にハンドオーバするように指示する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０３でＮＯの場合、ステップＳ１０５でＮＯの場合、およびステップＳ１０６の処理の後、ステップＳ１０３に戻って、処理が繰返される。

一方、他の無線基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できた場合であって（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ＴＣＨの空き無線リソースの有り無しに変動があり（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、かつＴＣＨの空き無線リソースがないように変動したときには（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ＣＣＨ通信制御部１１は、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止する（ステップＳ１１２）。

また、他の無線基地局のＣＣＨを受信できた場合であって（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ＴＣＨの空き無線リソースの有り無しに変動があり（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、かつＴＣＨの空き無線リソースがあるように変動したときには（ステップＳ１０８でＮＯ）、ＣＣＨ通信制御部１１は、アダプティブアレイ送信部５に対して、図３（ａ）で説明したような時間的に変動しない固定の指向性パターンで下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を送信するように指示する（ステップＳ１０９）。

次に、無線端末から通話要求があり、かつＴＣＨの空き無線リソースがある場合には（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ＴＣＨ通信制御部１３は、ＴＣＨの空き無線リソースを用いて無線端末にＴＣＨを割り当てる（ステップＳ１１１）。さらに、通信品質管理部９は、無線端末からの信号のＦＥＲを測定する。無線端末からの信号のＦＥＲが閾値ＴＨ１（ただし、ＴＨ２＞ＴＨ１）以上の場合には（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ハンドオーバ制御部８は、無線端末に対して他の無線基地局にハンドオーバするように指示する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１０７でＮＯの場合、ステップＳ１１０でＮＯの場合、ステップＳ１１３でＮＯの場合、およびステップＳ１１４の処理の後、ステップＳ１０７に戻って、処理が繰返される。

以上のように、本発明の実施形態によれば、他の無線基地局からの下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できた場合に、ＴＣＨの空き無線リソースがないときには、下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）の送信を停止するので、無線端末が圏外になるのを可能な限り防止し、かつ無線端末が通話チャネルを確立するまでの時間が長くなるのを回避することができる。

（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）通信品質
本発明の実施形態では、通信品質としてＦＥＲを用いたが、その他のものを用いてもよい。たとえば、受信信号の強度を用いてもよい。

（２）通信方式
本発明の実施形態では、ＰＨＳ方式の無線基地局を例にして説明したが、これに限定するものではない。本発明の実施形態で説明した方式は、アダプティブアレイ送信、制御チャネル、通話チャネルによる通信方式（たとえば、ＴＤ−ＬＴＥ（Time division Duplex Long Term Evolution）など）の無線基地局に適用できる。

（３）定期的な制御
本発明の実施形態では、無線基地局が、起動時に他局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できるか否かを判断することによって、図５に示すステップ１０１〜Ｓ１１４の処理を行なったが、これに限定するものではない。

無線基地局が、起動後、定期的に、他局の下り共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）を受信できるか否かを判断することによって、図５に示すステップ１０１〜Ｓ１１４の処理を行なうものとしてもよい。

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、２，３アンテナ、４無線部、５アダプティブアレイ送信部、６制御部、７アダプティブアレイ受信部、８ハンドオーバ制御部、９通信品質管理部、１０他局モニタ部、１１ＣＣＨ通信制御部、１２リソース管理部、１３ＴＣＨ通信制御部。

Claims

他の無線基地局の共通制御チャネルを受信可能か否かを確認する監視部と、
共通制御チャネルの送信および送信の停止を制御する通信制御部と、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを用いて指向性を形成して、送信信号を送信するアダプティブアレイ送信部とを備え、
前記通信制御部は、前記監視部によって他の無線基地局の共通制御チャネルを受信できなかったことが確認された場合には、前記アダプティブアレイ送信部による共通制御チャネルの送信における指向性パターンを時間的に変動させる、無線基地局。
前記通信制御部は、前記監視部によって他の無線基地局の共通制御チャネルを受信できたことが確認された場合に、通話チャネルの空き無線リソースがあるときには、前記アダプティブアレイ送信部による共通制御チャネルの送信における指向性を時間的に一定にさせる、請求項１記載の無線基地局。
前記無線基地局は、
通信相手の無線端末からの信号の通信品質を管理する通信品質管理部と、
前記アダプティブアレイ送信部による指向性パターンが時間的に一定の場合には、前記通信品質が第１の品質よりも劣化したときに、前記無線端末を他の無線基地局にハンドオーバさせ、
前記アダプティブアレイ送信部による指向性パターンが時間的に変動する場合には、前記通信品質が第２の品質よりも劣化したときに、前記無線端末を他の無線基地局にハンドオーバさせるハンドオーバ制御部とを備え、
前記第１の品質は、前記第２の品質よりも良い品質である、請求項２記載の無線基地局。
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを用いて指向性を形成して、送信信号を送信するアダプティブアレイ送信部とを備えた無線基地局の通信方法であって、
他の無線基地局の共通制御チャネルが受信可能か否かを確認するステップと、
前記他の無線基地局の共通制御チャネルを受信できなかったことが確認された場合には、前記アダプティブアレイ送信部による共通制御チャネルの送信における指向性パターンを時間的に変動させるステップとを備えた、無線基地局の通信方法。