JP6487310B2

JP6487310B2 - 基地局および無線通信方法

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Publication number: JP6487310B2
Application number: JP2015206847A
Authority: JP
Inventors: 北門　順; 順北門
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: US20170118733A1; US10142954B2; JP2017079414A

Description

本発明は、無線通信を行う基地局および無線通信方法に関する。

有線の届かない離島や過疎地など、有線のケーブルを敷設できないエリアとエリアを接続するために、無線バックホール技術がというものがある。この技術の１つとして、基地局と端末の両者を無線通信で接続する中継装置を使用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

その中継装置は、端末との無線通信を行うサービス側（サービスチャネル用）無線機と、基地局との通信を行うバックホール無線機とを有している。中継装置の設置後は、中継局が基地局に対し発呼し、中継局と基地局との間のバックホール無線チャネルを確立する。この際、中継装置が端末として通常の発呼処理が行われる。ここでは、設置後の基地局と中継装置は固定され、動かないものとする。

特開２０１２−２０５０９１号公報

しかしながら、基地局と中継装置は、基地局と中継装置との間で見通しがない状況、盆地のように山からの反射波が到来する状況などに設置されることが考えられる。このような状況で、反射してきた電波は遅延波として到来することになる。

そこで、本発明は、無線バックホールを使用する基地局において、中継局から送信される電波の反射波の影響を受けないようにする基地局および無線通信方法を提供するものである。

本発明の基地局は、中継装置と無線通信を行う無線通信部と、前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの反射波に関する情報を記憶する記憶部と、前記中継装置と無線チャネルを確立するときの通信チャネルが、前記情報から反射波の影響を受けないと推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当て、前記情報から反射波の影響を受けると推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てない制御部とを備えた構成を有する。

また、本発明の基地局の前記反射波は、前記中継装置と無線チャネルを確立するときの制御チャネルの受信タイミングに対して遅延している遅延波である構成を有する。

また、本発明の基地局の前記反射波が前記遅延波である場合、前記情報は、前記制御チャネルの受信タイミングと前記通信チャネルの受信タイミングの情報である構成を有する。

また、本発明の基地局の前記反射波が前記遅延波である場合、前記情報は、前記制御チャネルの受信タイミングと前記通信チャネルの受信タイミングの差分が閾値以上遅延している通信チャネルである構成を有する。

また、本発明の基地局の前記情報は、前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの受信信号のレベルである構成を有する。

また、本発明の基地局の前記情報が受信信号のレベルである場合、前記情報は、前記受信信号のレベルが閾値以下の通信チャネルである構成を有する。

また、本発明の基地局の前記制御部は、前記情報に基づいて、前記無線チャネルを確立するときに前記中継装置の種類に対応して前記通信チャネルを割り当てる構成を有する。

本発明の無線通信方法は、中継装置と無線通信を行う無線通信部と、前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの反射波に関する情報を記憶する記憶部とを備えた基地局の無線通信方法において、前記中継装置と無線チャネルを確立するときの通信チャネルが、前記情報から反射波の影響を受けないと推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てるステップと、前記情報から反射波の影響を受けると推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てないステップとを備えた構成を有する。

本発明は、無線バックホールを使用する基地局において、中継装置から送信される電波の反射波や干渉波の影響を受けないようにすることができる基地局および無線通信方法を提供するものである。

本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムを示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る基地局のブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る基地局の無線バックホールチャネルの割り当て動作の流れを示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る基地局の通信チャネル登録の動作の流れを示すフローチャートである。非遅延波リストおよび遅延波リストを示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る基地局のブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る基地局の無線バックホールチャネルの割り当て動作の流れを示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る基地局の通信チャネル登録の動作の流れを示すフローチャートである。特別リスト、通常リスト、および対象外リストを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。図１に示した無線通信システムは、無線端末１０、無線端末１０と基地局３０との間の情報を中継する中継装置２０、中継装置２０とネットワーク４０との間の情報を転送する基地局３０を有している。

基地局３０は、無線端末１０とも通信できるが、本発明の第１の実施の形態では、本発明に関連しないため、説明していない。ネットワーク４０は、通信事業者などによって提供されるネットワークであり、端末間の情報を転送するネットワークである。

また、中継装置２０と基地局３０は、両者が固定され設置されている。両者は、時分割多重ＬＴＥや周波数分割多重ＬＴＥやその他の通信方式で通信を行う。また、両者は、ミリ波等の高周波帯で通信を行うようにしてもよい。

中継装置２０と基地局３０との間の距離が短く、また両者の間に遮蔽物がない場合、両者間の無線通信品質は良好となるが、図１に示すように、都市部のように四方八方がビルで囲まれており、中継装置２０と基地局３０との間で見通しがない状況、盆地のように山からの反射波が到来する場所に中継装置２０と基地局３０が設置されているような状況では、両者間の無線通信品質は良好でない。特に、遠くの山から反射してきた電波は、遅延波として到来することになる。この遅延波が無視できないほどの信号レベルであった場合、干渉を受信したことと同じであるため、受信性能が劣化する。

遅延波の位相は、通信相手との位置関係（パスの距離）、および通信周波数によって異なる。中継装置２０と基地局３０の通信においては両者が固定されているため、通信周波数により遅延波の影響の有無が決まることになる。

例えば、中継装置２０と基地局３０との間を無線通信することで、近隣ビルからの反射波が打ち消し合い受信レベルが小さくなり、遠方からの反射波が同位相で強め合った場合、基地局３０に受信される信号は、遠方からの反射波（遅延波）が主となるものとなる。そのため、同期位置が後ろにずれてしまう。

通常、中継装置２０と基地局３０との間の通信確立においては、まず、ある周波数からなる制御チャネルで通信を行い、その後、キャリアセンスなどにより通信チャネル（周波数）をサーチし、サーチされた通信チャネルを用いて通信する。制御チャネルにおいては、中継装置２０が複数の基地局３０から通信品質がよいものを選択するため、遅延波の影響を受けない周波数が選択される。このため、通信チャネルの無線信号が遅延する場合、制御チャネルの受信タイミングに対して通信チャネルの受信タイミングがずれてしまうと受信性能が低下する。

一方、中継装置２０と基地局３０との間の通信周波数によっては、近隣ビルからの反射波同士が強め合い、遠方からの反射波（遅延波）同士が弱め合うなどで、遅延波の影響を受けないものもある。このように遅延波となりうる通信周波数を、通信チャネルに割り当てないことが重要となる。

続いて、本発明の実施の形態に係る基地局の構成を、図２を参照して説明する。

基地局３０は、無線通信部３１、復調部３２、制御部３３、およびデータベース３４によって構成されている。

無線通信部３１は、中継装置２０（または無線端末１０）と無線通信するように構成されている。無線通信部３１は、中継装置２０から送信された情報を受信して復調部３２に出力し、制御部３３から出力された情報を中継装置２０に送信するように構成されている。

なお、無線通信部３１は、アダプティブアレー用にアンテナを複数有し、ビームフォーミングするようにしてもよい。

復調部３２は、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルから受信タイミングを取得し、そのタイミングが制御チャネルの受信タイミングと差分が閾値以上ある場合、その通信チャネルは、反射波の影響を受けると判断するように構成されている。

制御部３３は、中継装置２０と基地局３０との間における無線バックホールチャネルのチャネル割り当て処理を行う。

詳細には、制御部３３は、通常のキャリアセンス処理で選ばれた通信チャネルが反射波の影響を受けるものか否か確認してから通信チャネルを割り当てる。なお、ここでいうキャリアセンスとは、通信チャネルの割り当てに先立ち、他エリアからの干渉波の有無を確認することなどを指す。

データベース３４には、反射波の影響を受けると判断された通信チャネルが記憶されている。

ここで、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の無線バックホールチャネルの割り当て動作の流れを示すフローチャートについて図３を参照して説明する。

まず、中継装置２０から基地局３０に、無線バックホールチャネルの接続要求があった場合、制御部３３は、チャネル割り当てを行うため、キャリアセンス処理を行う（Ｓ１）。

制御部３３は、キャリアセンスにより選択された通信チャネルが、遅延波（反射波）の影響を受けるものか否かの推定を、データベース３４を参照して確認する（Ｓ２）。

図５には、非遅延波リストおよび遅延波リストを示しており、両者がデータベース３４にあるものとする。それぞれのリストは、通信チャネルの周波数と、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルの受信タイミングと制御チャネルの受信タイミングとの差分を示す遅延時間からなる。差分が閾値以上ある場合の通信チャネルの周波数は、遅延波リストにある。差分が閾値以上でない場合の通信チャネルの周波数は、非遅延波リストにある。

制御部３３は、例えば、ステップＳ２において、選択された通信チャネルが遅延波リストにあれば、通信チャネルが、遅延波（反射波）の影響を受けるものと推定し、非遅延波リストにあれば、通信チャネルが、遅延波（反射波）の影響を受けないものと推定する。

制御部３３は、選択された通信チャネルが遅延波（反射波）の影響を受けないと推定した場合、この通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てる（Ｓ３）。

制御部３３は、選択された通信チャネルが遅延波（反射波）の影響を受けると推定した場合、次の通信チャネルを見つけるためにキャリアセンス処理を行う。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の通信チャネル登録の動作の流れを示すフローチャートについて図４を参照して説明する。

復調部３２は、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルから受信タイミングを取得する（Ｓ１１）。

復調部３２（または制御部３３）は、そのタイミングが制御チャネルの受信タイミングと差分が閾値以上あるか否か判定する（Ｓ１２）。

復調部３２（または制御部３３）は、その差分が閾値以上ある場合、その通信チャネルを、遅延波（反射波）の影響を受ける通信チャネルとしてデータベース３４に登録する（Ｓ１３）。例えば、図５の遅延波リストに通信チャネルおよび通信チャネルのタイミング差を登録する。

復調部３２（または制御部３３）は、その差分が閾値以上ない場合、その通信チャネルを、遅延波（反射波）の影響を受けない通信チャネルとしてデータベース３４に登録する（Ｓ１４）。例えば、図５の非遅延波リストに通信チャネルおよび通信チャネルのタイミング差を登録する。

なお、通信チャネル登録の更新動作のタイミングとしては、中継装置２０から無線信号を受信したタイミングで更新してもよし、一定時間間隔で更新してもよい。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る基地局は、データベース３４の情報から遅延波の影響を受けないと推定した場合、中継装置２０との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当て、遅延波の影響を受けると推定した場合、中継装置２０との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てないため、中継装置２０から送信される電波の遅延波の影響を受けないようにすることができる。

図５では、非遅延波リストおよび遅延波リストの２つを示しているが、通信チャネルの周波数と、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルの受信タイミングと制御チャネルの受信タイミングとの差分を示す遅延時間からなる１つのリストが用意されてもよい。この場合、制御部３３は、選択された通信チャネルと対応する受信タイミングの差分と閾値を比較することで、通信チャネルが、遅延波（反射波）の影響を受けるか否かを推定する。

以上の本発明の第１の実施の形態として、遅延波の影響を受ける通信チャネルについて説明したが、その他の実施の形態としては、近隣ビルからの反射波が打ち消し合い受信レベルが小さくなる場合がある。そのような状況においても、基地局３０が受信した受信信号のレベルが低下するため、受信品質が劣化する。

本発明の第１の実施の形態と同様に、復調部３２（または制御部３３）は、受信品質が劣化している通信チャネル、すなわち、受信信号のレベルが閾値以下である通信チャネルを、反射波の影響を受ける通信チャネルとしてデータベース３４に登録する。

制御部３３は、キャリアセンスにより選択された通信チャネルが、遅延波（反射波）の影響を受けるものか否かの推定を、データベース３４を参照して確認する。制御部３３は、選択された通信チャネルが、受信品質の劣化していない通信チャネルと推定した場合、この通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てる。また、制御部３３は、選択された通信チャネルが、受信品質の劣化している通信チャネルと推定した場合、割り当てず、次の通信チャネルを見つけるためにキャリアセンス処理を行う。

以上説明したように、基地局３０は、中継装置２０から送信される電波の受信レベルの影響を受けないようにすることができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。図１に示した無線通信システムは、無線端末１０ａ、１０ｂ、無線端末１０ａ、１０ｂと基地局３０との間の情報を中継する中継装置２０ａ、２０ｂ、中継装置２０ａ、２０ｂとネットワーク４０との間の情報を転送する基地局３０を有している。

なお、無線端末１０をそれぞれ区別する場合には、無線端末１０ａ、１０ｂと記載し、それぞれを区別しない場合には、無線端末１０と記載する。中継装置２０をそれぞれ区別する場合には、中継装置２０ａ、２０ｂと記載し、それぞれを区別しない場合には、中継装置２０と記載する。

基地局３０は、無線端末１０とも通信できるが、本発明の第２の実施の形態では、本発明に関連しないため、説明していない。ネットワーク４０は、通信事業者などによって提供されるネットワークであり、端末間の情報を転送するネットワークである。

中継装置２０ａは、特別な中継装置であり、例えば、高品質通信を保証するような中継装置であってもよい。また、中継装置２０ａは、特定の事業者が所有している中継装置または特定のサービスを提供するような中継装置でもよい。基地局３０は、中継装置２０ａと中継装置２０ｂと同時に通信する。

ここで、本発明の第２の実施の形態に係る基地局の無線バックホールチャネルの割り当て動作の流れを示すフローチャートについて図７を参照して説明する。

まず、中継装置２０から基地局３０に、無線バックホールチャネルの接続要求があった場合、制御部３３は、チャネル割り当てを行うため、キャリアセンス処理を行う（Ｓ２１）。

制御部３３は、キャリアセンスにより選択された通信チャネルが受信レベルの受信品質を満たすか否かの推定を、データベース３４を参照して確認する（Ｓ２２）。

図９には、特別リスト、通常リスト、および対象外リストを示しており、それぞれがデータベース３４にあるものとする。それぞれのリストは、通信チャネルの周波数と、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルの受信レベルからなる。

受信レベルが閾値Ｘ以上ある場合の通信チャネルの周波数は、特別リストにある。受信レベルが閾値Ｙ（Ｙ＜Ｘ）未満の場合の通信チャネルの周波数は、対象外リストにある。受信レベルが閾値Ｘと閾値Ｙとの間にある通信チャネルの周波数は、通常リストにある。

制御部３３は、例えば、ステップＳ２２において、選択された通信チャネルが対象外リストにあれば、再度キャリアセンス処理を行う。

次に、制御部３３は、選択された通信チャネルが対象外リストに無い場合、選択された通信チャネルが特別な中継装置２０ａのものなのか否か確認する（Ｓ２３）。

制御部３３は、選択された通信チャネルが特別な中継装置２０ａのものである場合、この通信チャネルが特別リストにあるか否か確認する（Ｓ２４）。この通信チャネルが特別リストにない場合、制御部３３は、再度キャリアセンス処理を行う。この通信チャネルが特別リストにある場合、制御部３３は、この通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てる（Ｓ２６）。

制御部３３は、選択された通信チャネルが特別な中継装置２０ａのものでない場合、この通信チャネルが通常リストにあるか否か確認する（Ｓ２５）。この通信チャネルが通常リストにない場合、制御部３３は、再度キャリアセンス処理を行う。この通信チャネルが通常リストにある場合、制御部３３は、この通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てる（Ｓ２６）。

なお、制御部３３は、選択された通信チャネルが特別な中継装置２０ａのものでない場合、この通信チャネルが通常リストまたは特別リストにあるか否か確認するようにしてもよい。通信チャネルが通常リストまたは特別リストの何れにも無かった場合、制御部３３は、再度キャリアセンス処理を行い、何れにあった場合、この通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る基地局の通信チャネル登録の動作の流れを示すフローチャートについて図８を参照して説明する。

復調部３２は、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルから受信レベルを取得する（Ｓ３１）。

復調部３２（または制御部３３）は、その受信レベルが閾値Ｘ以上か否かを確認し（Ｓ３２）、閾値Ｘ以上である場合、その通信チャネルを特別リストに登録する（Ｓ３３）。なお、Ｙ＜Ｘの関係がある。

復調部３２（または制御部３３）は、その受信レベルが閾値Ｙ未満か否かを確認し（Ｓ３４）、閾値Ｘ未満の場合、その通信チャネルを対象外リストに登録し（Ｓ３６）、閾値Ｘ未満でない場合、その通信チャネルを通常リストに登録する（Ｓ３５）。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る基地局は、周波数と受信レベルとの関係から、特別な中継装置２０ａに割り当てるものなのか中継装置２０ｂに割り当てるものなのかを判断するため、中継装置２０の種類に応じて適切な通信チャネルを無線バックホールチャネルとして割り当てることができる。

図９では、特別リスト、通常リスト、および対象外リストの３つを示しているが、通信チャネルの周波数と、中継装置２０から受信した無線信号の通信チャネルの受信レベルからなる１つのリストが用意されてもよい。この場合、制御部３３は、選択された通信チャネルと対応する受信レベルとそれぞれの閾値を比較することで、通信チャネルが、どの中継装置２０に割り当てられるものなのか確認する。

１０無線端末
２０中継装置
３０基地局
３１無線通信部
３２復調部
３３制御部
３４データベース
４０ネットワーク

Claims

中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの反射波に関する情報を記憶する記憶部と、
前記中継装置と無線チャネルを確立するときの通信チャネルが、前記情報から反射波の影響を受けないと推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当て、前記情報から反射波の影響を受けると推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てない制御部とを備えた基地局。
前記反射波は、前記中継装置と無線チャネルを確立するときの制御チャネルの受信タイミングに対して遅延している遅延波である請求項１に記載の基地局。
前記反射波が前記遅延波である場合、前記情報は、前記制御チャネルの受信タイミングと前記通信チャネルの受信タイミングの情報である請求項２に記載の基地局。
前記反射波が前記遅延波である場合、前記情報は、前記制御チャネルの受信タイミングと前記通信チャネルの受信タイミングの差分が閾値以上遅延している通信チャネルである請求項３に記載の基地局。
前記情報は、前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの受信信号のレベルである請求項１に記載の基地局。
前記情報が受信信号のレベルである場合、前記情報は、前記受信信号のレベルが閾値以下の通信チャネルである請求項５に記載の基地局。
前記制御部は、前記情報に基づいて、前記無線チャネルを確立するときに前記中継装置の種類に対応して前記通信チャネルを割り当てる請求項１に記載の基地局。
中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
前記中継装置と通信を行うための通信チャネルの反射波に関する情報を記憶する記憶部とを備えた基地局の無線通信方法において、
前記中継装置と無線チャネルを確立するときの通信チャネルが、前記情報から反射波の影響を受けないと推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てるステップと、前記情報から反射波の影響を受けると推定した場合、前記中継装置との無線チャネルとしてこの通信チャネルを割り当てないステップとを備えた無線通信方法。