JP5805786B2

JP5805786B2 - 無線通信システム、無線通信システムの制御方法、及び基地局

Info

Publication number: JP5805786B2
Application number: JP2013546967A
Authority: JP
Inventors: 博己藤田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: WO2013080457A1; JPWO2013080457A1; US9426789B2; US20140341142A1

Description

関連出願へのクロスリファレンス

本出願は、日本国特許出願２０１１−２５９５２２号（２０１１年１１月２８日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、アダプティブアレイアンテナ（ＡＡＳ：ＡｄａｐｔｉｖｅＡｒｒａｙＡｎｔｅｎｎａＳｙｓｔｅｍ）の制御をする移動局を備える無線通信システム、無線通信システムの制御方法、基地局、及び移動局に関する。

従来のＴＤ−ＬＴＥ等の無線通信システムにおいては、基地局（ｅＮＢ：ｅＮｏｄｅＢ）は、移動局（ＵＥ：ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）に対し、上りリンクと下りリンクで独立してリソースを割り当てている（例えば特許文献１）。

図７は、従来の無線通信システムにおける基地局１０２によるリソースブロックの割当てを示す概要図である。基地局１０２は、サブフレーム１３１〜１４０に係る各周波数帯ａ〜ｄのリソースブロックを基地局１０２に接続する移動局に割当てる。なおサブフレーム１３１〜１４０のうち、サブフレーム１３２及びサブフレーム１３７は、スペシャルサブフレームである。スペシャルサブフレームとは、下りリンクから上りリンクへの切り替え用のサブフレームである。その他のサブフレームは、ノーマルサブフレームである。

図７では、基地局１０２が、移動局１０１に割当てているリソースブロックを示している。基地局１０２は、サブフレーム１３１については、移動局１０１にリソースブロック１５１及び１５２を割当てている。また、基地局１０２は、サブフレーム１３３については、移動局１０１にリソースブロック１５３を割当てている。また、基地局１０２は、サブフレーム１３４については、移動局１０１にリソースブロック１５４を割当てている。サブフレーム１３５〜サブフレーム１４０についても同様に割当てている。

ここで基地局１０２は、上りリンクと下りリンクのリソースブロックを関連付けずに、独立して割当てる。したがって、上りリンクと下りリンクのリソースブロックとで、周波数帯が異なる場合がある。具体的には図７においては、リソースブロック１５１及びリソースブロック１５２に係る周波数帯が周波数帯ａ及び周波数帯ｂであるのに対し、後続するリソースブロック１５３及びリソースブロック１５４に係る周波数帯は、下りリンクとは異なる周波数帯ｃ及び周波数帯ｄである。

特開２０１０−１７７９３２号公報

移動局１０１がアダプティブアレイアンテナを有し、移動局１０１が該アダプティブアレイアンテナの制御をする場合、移動局１０１は、下りリンクにおける信号に基づきアンテナウェイトを計算する。移動局１０１は、該アンテナウェイトにより上りリンクで信号を送信する。しかしながらアンテナウェイトは周波数帯に依存するため、下りリンクと上りリンクとで周波数帯が異なると、所望のアンテナ指向性を得ることができない。図８の概念図に示すように、例えば移動局１０１が基地局１０２の方向にアンテナのビームフォーミングをしようとしても、異なる方向にビームフォーミングしてしまうことになる。

すなわち従来の上りリンクと下りリンクとで移動局に割当てる周波数帯が異なる場合がある、ＴＤ−ＬＴＥ等の無線システムでは、移動局１０１においてアダプティブアレイアンテナの制御をして所望のアンテナ指向性を確保することができなかった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、上りリンクと下りリンクとで移動局に割当てる周波数帯が異なる場合のあるＴＤ−ＬＴＥ等の無線通信システムにおいて、移動局がアダプティブアレイアンテナの制御をして所望のアンテナ指向性を確保することができる無線通信システム、無線通信システムの制御方法、基地局、及び移動局を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る無線通信システムは、
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムであって、
前記移動局は、前記基地局に前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを送信し、
前記基地局は、前記メッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする。

また本発明に係る無線通信システムは、
前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする。

また本発明に係る無線通信システムの制御方法は、
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムの制御方法であって、
前記移動局が、前記基地局に前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを送信し、
前記基地局が、前記メッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする無線通信システムの制御方法において、
前記基地局は、前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てるステップを含むことを特徴とする。

また本発明に係る無線通信システムの制御方法は、
前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てるステップを含むことを特徴とする。

アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムにおける基地局であって、
前記移動局から前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする基地局において、
前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てる制御部と、
を備えることを特徴とする。

また本発明に係る無線通信システムにおける基地局は、
前記制御部は、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする。

本発明における無線通信システム、無線通信システムの制御方法、基地局、及び移動局によれば、上りリンクと下りリンクとで移動局に割当てる周波数帯が異なる場合のあるＴＤ−ＬＴＥ等の無線通信システムにおいて、移動局がアダプティブアレイアンテナの制御をして所望のアンテナ指向性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムの動作を示すフローチャートである。基地局２によるリソースブロックの割当てを示す概要図である。基地局２によるリソースブロックの割当ての詳細を示す概要図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムにおいて移動局１がアダプティブアレイアンテナ１２の制御をした場合の概要図である。基地局２によるリソースブロックの割当ての変形例を示す概要図である。従来の無線通信システムにおける基地局１０２によるリソースブロックの割当てを示す概要図である。従来の無線通信システムにおいて移動局１０１がアダプティブアレイアンテナの制御をした場合の概念図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムは、移動局１と、基地局２とを備える。移動局１と基地局２とは、無線により通信をする。

移動局１は、通信部１１と、アダプティブアレイアンテナ１２と、制御部１３と、記憶部１４とを備える。

通信部１１は、アダプティブアレイアンテナ１２を介して基地局２と信号の送受信をする。また通信部１１は、自局がアダプティブアレイアンテナ１２を備えることを示すメッセージを基地局２に送信する。アダプティブアレイアンテナ１２は複数のアンテナにより構成される。図１においては、アダプティブアレイアンテナ１２は、２つのアンテナ素子を備える例を図示しているがこれに限られず、３つ以上のアンテナ素子を備えていてもよい。

制御部１３は、移動局１に係る各種制御を行う。具体的には制御部１３は、下りリンクの信号により、アダプティブアレイアンテナ１２に係るアンテナウェイトの計算をする。また制御部１３は、計算したアンテナウェイトを使用し、通信部１１により、上りリンクの信号を送信させる。

記憶部１４は、移動局１における各種データを記憶する。例えば記憶部１４は、移動局１において実行される各種プログラムを記憶する。

基地局２は、通信部２１と、アンテナ２２と、制御部２３と、記憶部２４とを備える。

通信部２１は、アンテナ２２を介して移動局１と信号の送受信をする。また通信部２１は、移動局１からメッセージを受信する。アンテナ２２は、複数のアンテナ素子により構成されていても、単一のアンテナ素子により構成されていてもよい。

制御部２３は、移動局１から受信したメッセージに基づき、無線リソースの割り当て（スケジューリング）をする。そして、制御部２３は、スケジューリング結果を通信部２１を介して移動局１に送信する。さらに制御部２３は、該割当てた下りリソースブロックにより、通信部２１に下りリンクの信号を送信させ、また、割当てた上りリソースブロックにより、移動局１に上りリンクの信号を送信させる。

記憶部２４は、基地局２における各種データを記憶する。例えば記憶部２４は、基地局２において実行される各種プログラムを記憶する。

次に、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの動作について、図２に示すフローチャートによりその動作を説明する。

はじめに移動局１の制御部１３は、通信部１１により、自局がアダプティブアレイアンテナ１２を備えることを示すメッセージを基地局２に送信させる（ステップＳ１）。通信部１１は、アダプティブアレイアンテナ１２を介して該メッセージを基地局２に送信する。基地局２の通信部２１は、アンテナ２２を介して該メッセージを受信する（ステップＳ２）。

続いて基地局２の制御部２３は、該メッセージに基づき、無線リソースの割り当てをする（ステップＳ３）。具体的には制御部２３は、該メッセージに係る移動局１に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする。

続いて基地局２の制御部２３は、該割当てた下りリソースブロックにより、通信部２１に下りリンクの信号を送信させる（ステップＳ４）。通信部２１は、アンテナ２２を介して下りリンクの信号を移動局１に送信する。このとき、通信部２１はスケジューリング結果をあわせて通知する。移動局１の通信部１１は、アダプティブアレイアンテナ１２を介して当該下りリンクの信号を受信する（ステップＳ５）。通信部１１は受信した信号を制御部１３に渡す。

続いて制御部１３は、該信号に基づき、アダプティブアレイアンテナ１２に係るアンテナウェイトの計算をする（ステップＳ６）。すなわち、制御部１３は、下りリンクの信号が用いたリソースブロックの周波数帯において、信号送信に最適のアンテナウェイトを計算する。制御部１３は、計算したアンテナウェイトを記憶部１４に格納してもよい。

続いて制御部１３は、通信部１１により、計算したアンテナウェイトを使用し、上りリンクの信号を、送信させる（ステップＳ７）。通信部１１は、アダプティブアレイアンテナ１２を介して該メッセージを基地局２に送信する。該上りリンクにおいては、ステップＳ３において割当てられた上りリソースブロックを用いる。基地局２の通信部２１は、アンテナ２２を介して、当該上りリンクの信号を受信し（ステップＳ８）、処理が終了する。

図３は、基地局２によるリソースブロックの割当てを示す概要図である。基地局２は、サブフレーム３１〜４０に係る各周波数帯ａ〜ｄのリソースブロックを基地局２に接続する移動局１に割当てる。なおサブフレーム３１〜４０のうち、サブフレーム３２及びサブフレーム３７は、スペシャルサブフレームである。その他のサブフレーム（サブフレーム３１、３３〜３６、及び３８〜４０）は、ノーマルサブフレームである。

図３では、基地局２が、移動局１に割当てるリソースブロックを示している。基地局２は、サブフレーム３１については、移動局１にリソースブロック５１及び５２を割当てている。また、基地局２は、サブフレーム３３については、移動局１にリソースブロック５３を割当てている。また、基地局２は、サブフレーム３４については、移動局１に５４を割当てている。サブフレーム３５〜サブフレーム４０についても同様に割当てる。

ここで基地局２は、上りリンクと下りリンクのリソースブロックを関連付けて割当てる。つまり、基地局２は、上りリンクと下りリンクのリソースブロックとで、周波数帯を同一にする。具体的には図３においては、リソースブロック５１及びリソースブロック５２に係る周波数帯が周波数帯ａ及び周波数帯ｂであり、後続するリソースブロック５３及びリソースブロック５４に係る周波数帯は、下りリンクと同一の周波数帯ａ及び周波数帯ｂである。ここで、移動局１に割当てた上りリソースブロック５３に係るサブフレームは、下りサブフレーム３１に係るサブフレームの直後のノーマルサブフレームである。つまり、基地局２は、隣接するノーマルサブフレームにおいて、同一の周波数帯ａのリソースブロックを割当てる。このように隣接するノーマルサブフレームにおいて、同一の周波数帯ａのリソースブロックを割当てることにより、最も時間的に近接する周波数帯ａの下りリンクに基づき、極めて精度の高いアンテナウェイトの計算及び指向性の制御をすることができる。

図４は、基地局２によるリソースブロックの割当ての詳細を示す概要図である。図５では、基地局２に接続する他の移動局１（他端末）が存在する場合のリソースブロックの割当を示す。なお、他端末は、アダプティブアレイアンテナを備えていないものとして説明する。

基地局２の制御部２３は、上記のステップＳ２でメッセージを受信すると、アダプティブアレイアンテナ１２を備える移動局１への割当てを優先して行う。すなわち基地局２は、リソースブロック５１〜５４の割当てを他端末よりも先に行う。なおリソースブロック５１〜５４の割当て方法は、図３と同一であるため説明は省略する。

続いて基地局２の制御部２３は、他端末に、上りリンクと下りリンクのリソースブロックを関連付けずに、独立して割当てる。したがって、上りリンクと下りリンクのリソースブロックとで、周波数帯が異なる場合がある。図４では、基地局２は、他端末に、下りリソースブロック５５を割当てる。そして基地局２は、他端末に、上りリソースブロック５６及び５７を割当てる。下りリソースブロック５５の周波数帯は周波数帯ｄであり、上りリソースブロック５６及び５７の周波数帯は夫々周波数帯ｃ及びａであり、これらは異なる。

図５は、本発明の無線通信システムにおいて移動局１がアダプティブアレイアンテナ１２の制御をした場合の概念図である。移動局１に割当てられた下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とが同一であるため、本発明の移動局１が制御したアダプティブアレイアンテナ１２は、信号送信に最適の指向性となる。すなわち、移動局１に係るビームは、基地局２の方向に伸びる。

このように本発明によれば、基地局２が、移動局１に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一にし、移動局１が該割当てられた下りリソースブロックの周波数帯でアンテナウェイトを計算してアダプティブアレイアンテナ１２の制御をするため、所望のアンテナ指向性を確保することができる。

（変形例）
図６は、基地局２によるリソースブロックの割当ての変形例を示す概要図である。この例は、概略として、移動局１よりも優先度の高い他端末が存在した場合の例である。当該優先度の高い他端末は、例えばプレミアムユーザ等に係る他端末であり、最も通信品質の高いリソースブロックを優先的に使用する。このような場合には、基地局２は、移動局１に対して、隣接するノーマルサブフレームにおいて、同一の周波数帯ａのリソースブロックを割当てることができない可能性がある。

この場合、基地局２の制御部２３は、移動局１に割当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースブロックの周波数帯と、上りリソースブロックの周波数帯を同一にする。すなわち移動局１は、隣接するノーマルサブフレームにおいて、同一の周波数帯ａのリソースブロックを割当てられない場合は、下りリソースブロックと、該下りリソースブロックに後続し、時間的に最も近接する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする。

図６を用いて、以下具体的に説明する。基地局２の制御部２３は、移動局１に下りリソースブロック６１を割り当て、かつ、周波数帯が同一の上りリソースブロック６２、及び６３を割当てる。また、基地局２の制御部２３は、他端末に下りリソースブロック６４、上りソースブロック６５、及び６６を割当てる。さらに基地局２は、他端末に、下りリソースブロック６７、及び６８と、上りリソースブロック６９〜７２を優先的に割当てる。

続いて基地局２の制御部２３は、移動局１に対し、下りリソースブロック７３〜７６を割当てる。ここで、当該リソースブロック７３〜７６に係る周波数帯は周波数帯ｃ及び周波数帯ｄである。しかしながら、周波数帯ｃ及び周波数帯ｄの上りリソースブロックであるリソースブロック６９〜７２は、すでに他端末に割当てられている。

この場合、基地局２の制御部２３は、時間的に最も近接する下りリソースブロックの周波数帯と、上りリソースブロックの周波数帯を同一にする。すなわち、基地局２の制御部２３は、時間的に最も近接する下りリソースブロック６１の周波数帯（周波数帯ａ）と、同一の周波数帯である上りリソースブロック７７、７８を移動局１に割当てる。そして移動局１は、下りリソースブロック６１の際の信号に基づいて計算したアンテナウェイトにより、上りリンクの信号を送信する。時間的に最も近接する下りリソースブロックの周波数帯の用いることにより、比較的精度の高いアンテナウェイトの計算及び指向性の制御をすることができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１移動局
１１通信部
１２アダプティブアレイアンテナ
１３制御部
１４記憶部
２基地局
２１通信部
２２アンテナ
２３制御部
２４記憶部
３１〜４０サブフレーム
５１〜５７、６１〜７２リソースブロック
１３１〜１４０サブフレーム
１５１〜１５４リソースブロック

Claims

アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムであって、
前記移動局は、前記基地局に前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを送信し、
前記基地局は、前記メッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする無線通信システム。
前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムの制御方法であって、
前記移動局が、前記基地局に前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを送信し、
前記基地局が、前記メッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする無線通信システムの制御方法において、
前記基地局は、前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てるステップを含むことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てるステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の無線通信システムの制御方法。
アダプティブアレイアンテナを有する移動局と、基地局とを備え、該移動局に割り当てる下りリンク及び上りリンクのリソースの周波数帯が異なる場合のある無線通信システムにおける基地局であって、
前記移動局から前記アダプティブアレイアンテナを有することを示すメッセージを受信した場合、前記移動局に割当てる下りリソースブロックの周波数帯と、該下りリソースブロックに後続する上りリソースブロックの周波数帯とを同一の周波数帯にする基地局において、
前記移動局に対して他の周波数帯の下りリソースブロックを割り当てる場合、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てる制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
前記制御部は、前記他の周波数帯と該下りリソースブロックに後続する同一の上りリソースブロックが既に他の移動局に割り当てられているとき、前記移動局に既に割り当てた下りリソースブロックのうち、時間的に最も近接する下りリソースと同一の周波数帯に上りリソースブロックを割り当てることを特徴とする、請求項５に記載の基地局。