以下に、本願の開示する無線通信システム、基地局、通信端末及び無線通信システムの制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する無線通信システム、基地局、通信端末及び無線通信システムの制御方法に限定されるものではない。すなわち、以下ではLTEシステムを例として説明するが、LTEシステムに限定されるものではなく、W−CDMAシステムや第5世代移動通信システムなどの他のシステムにも適用可能なものである。さらには、TDMA,CDMA,OFDMA,SC−FDMA及びNOMAなどの多元接続方式に限定されるものでもない。さらに、無線通信システムの制御方法が限定されるものではない。
図1は、実施例1に係る無線通信システムの概略構成図である。図1に示すように、本実施例に係る無線通信システムは、基地局1、基地局2及び通信端末3を有する。
基地局1は、PCellであるセル10を有する。また、基地局2は、SCellであるセル20を有する。PCellであるセル10の中に、複数のSCellであるセル20が存在する。基地局1と基地局2とは、有線又は無線で接続され、互いにデータの送受信が可能である。なお、基地局1と基地局2とを併せて1つの基地局としてもよい。この場合、基地局1と基地局2とは装置内部(例えば、装置内部の板フェースなどを介して)で接続され、互いにデータの送受信が可能である。
ここで、従来のCAでは、例えば基地局1に複数のCCが設定されており、同じ基地局1のCCでCAを実施するものであった。これに対して、現在では、例えば基地局1と他の基地局との間でCAを実施することが検討されている。これは、基地局1と他の基地局との間でDC−HSDPA(Dual Cell-High Speed Downlink Packet Access)を実施することに相当する。なお、基地局1と他の基地局との間でDC−HSDPAを実施することは、DB(Dual Band)−HSDPA又は、DB−DC−HSDPAと呼ばれ仕様化されている。さらに、4つの周波数を用いる4C−HSDPAも仕様化されている。
以上のDC−HSDPA、DB−DC−HSDPA及び4C−HSDPAは、CAと同等と解釈できる。以下では、CAを例に説明するが、断りのない限り、DC−HSDPA、DB−DC−HSDPA及び4C−HSDPAにおいても実施可能である。
次に、図2を参照して、基地局1及び2の詳細について説明する。図2は、実施例1に係る各基地局のブロック図である。
図2に示すように、基地局1は、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)処理部101、RLC(Radio Link Control)処理部102、MAC(Media Access Control)処理部103及び物理層処理部104を有する。また、基地局1は、ライセンスドバンド制御部105を有する。ライセンスドバンド制御部105は、他の各処理部と連携して動作を行う。そのため、図示の都合上、ライセンスドバンド制御部105は、各処理部にまたがっているが、実際には、各処理部とは別の処理部である。ただし、各処理部と協働する部分を分解して、各処理部の一部と考えることもできる。
また、基地局2は、PDCP処理部201、RLC処理部202、MAC処理部203及び物理層処理部204を有する。また、基地局2は、アンライセンスドバンド制御部205を有する。
PDCP処理部101及び201は、無線インタフェースを介してネットワークプロトコルを用いて上位装置4との間で通信を行う。上位装置4は、例えば、MME及びS−GWを含む。上位装置4は、コアネットワークと考えてもよい。PDCP処理部101及び201は、データのヘッダ情報の圧縮、データの暗号化及び暗号化の解除(Ciphering and deciphering)の機能、制御情報の安全保証提供(Integrity protection及びintegrity verification)の機能を有する。PDCP処理部101は、下り信号処理部111及び上り信号処理部112を有する。また、PDCP処理部201は、下り信号処理部211及び上り信号処理部212を有する。ここでは、PDCP処理部101を例により具体的に説明する。
下り信号処理部111は、ユーザデータなどの信号の入力を上位装置4から受ける。そして、下り信号処理部111は、受信した信号であるデータパケットを分割(segmentation)し、シーケンス番号(Sequence number)などのPDCPヘッダを付加し、PDCP PDU(RLC SDU)を作成する。そして、下り信号処理部111は、処理を施した送信信号をRLC処理部102の下り信号処理部121へ出力する。
上り信号処理部112は、ユーザデータなどの信号の入力をRLC処理部102の上り信号処理部122から受ける。そして、上り信号処理部112は、受信したPDCP PDU(RLC SDU)を結合(Concatenation)し、PDCPヘッダを除去し、PDCP SDUすなわちIPパケットを再生する。そして、上り信号処理部112は、上位装置4へ処理を施した信号を送信する。
また、PDCP処理部101とPDCP処理部201とはPDCP SDUを用いて通信を行う。
RLC処理部102及び202は、ARQ(Auto Repeat Request:再送処理)機能及び信号の再送処理の制御機能などを有する。RLC処理部102は、下り信号処理部121及び上り信号処理部122を有する。また、RLC処理部202は、下り信号処理部221及び上り信号処理部222を有する。ここでは、RLC処理部102を例により具体的に説明する。
RLC処理部102の下り信号処理部121は、PDCP処理部101の下り信号処理部111により処理が施された信号であるPDCP PDUの入力を受ける。下り信号処理部121は、受信したPDCP PDU(RLC SDU)を分割(segmentation)し、シーケンス番号(Sequence number)などのRLCヘッダを付加し、RLC PDUを作成する。そして、下り信号処理部121は、生成したRLC PDUをMAC処理部103の下り信号処理部131へ出力する。
RLC処理部102の上り信号処理部122は、MAC処理部103の上り信号処理部132により処理が施された信号であるRLC PDU(MAC SDU)の入力を受ける。上り信号処理部122は、受信したRLC PDUを結合(Concatenation)し、RLCヘッダを除去し、RLC SDU(PDCP PDU)を再生する。そして、上り信号処理部122は、再生したRLC SDUをPDCP処理部101の上り信号処理部112へ出力する。
MAC処理部103及び203は、通信端末3のMACとの間でHARQ(Hybrid ARQ)を実施する機能を有する。さらに、MAC処理部103及び203は、どの通信端末との上りデータ伝送及び下りデータ伝送を実施するか、その際の伝送するデータ量、使用する無線リソース、変調方式、符号化率などを選択するスケジューリング機能を有する。さらに、MAC処理部103及び203は、ランダムアクセスや無線回線制御などを行う機能を有する。MAC処理部103は、下り信号処理部131及び上り信号処理部132を有する。また、MAC処理部203は、下り信号処理部231及び上り信号処理部232を有する。ここでは、MAC処理部103を例により具体的に説明する。
MAC処理部103の下り信号処理部131は、RLC処理部102からMAC SDU(RLC PDU)の入力を受ける。下り信号処理部131は、MAC SDUを分割(segmentation)し、シーケンス番号(Sequence number)などのMACヘッダを付加し、MAC PDUを作成する。また、下り信号処理部131は、信号のスケジューリングの情報にしたがって、信号のスケジューリング、すなわち無線リソースへの割り当てを行う。そして、下り信号処理部131は、MAC PDUを物理層処理部104のライセンスドバンド送信部141へ出力する。
MAC処理部103の上り信号処理部132は、スケジューリングにしたがいMAC PDUの入力を物理層処理部104のライセンスドバンド受信部142から受ける。そして、上り信号処理部132は、MAC PDUを結合(Concatenation)し、MACヘッダを除去し、MAC SDU(RLC PDU)を再生する。そして、上り信号処理部132は、再生したMAC SDUをRLC処理部102の上り信号処理部122へ出力する。
物理層(Physical Layer)処理部104及び204は、無線物理層での同期処理、等化処理、変復調処理、誤り訂正符号処理及びRF(Radio Frequency)制御を行う。物理層処理部104は、ライセンスドバンド送信部141及びライセンスドバンド受信部142を有する。また、物理層処理部204は、アンライセンスドバンド送信部241及びアンライセンスドバンド受信部242を有する。この物理層処理部104及び204が、「第1通信部」の一例にあたる。
なお、W−CDMAシステムであれば、基地局1は、MAC処理部103と物理層処理部104とで構成され、RNC(Radio Network Controller)はPDCP処理部101及びRLC処理部102を含む。この場合、RLC処理部102は、さらにハンドオーバ制御などの機能を有する。基地局2も、W−CDMAシステムであれば同様の構成を有する。
ここで、図3を参照して、物理層処理部104の詳細について説明する。図3は、物理層処理部及びライセンスドバンド制御部の詳細を表すブロック図である。ただし、図3では、ライセンスドバンド制御部105に関しては、物理層処理において必要な機能のみを詳細に記載してある。
ライセンスドバンド受信部142は、受信無線部151、復調復号部152、端末性能情報抽出部153、無線回線品質情報抽出部154及び無線回線制御情報抽出部155を有する。
受信無線部151は、通信端末3から送出された信号をアンテナを介して受信する。そして、受信無線部151は、受信した信号を増幅し、さらに、無線周波数からベースバンド信号へと変換する。そして、受信無線部151は、ベースバンド信号に変換した信号を復調復号部152へ出力する。
復調復号部152は、受信無線部151から信号の入力を受ける。そして、復調復号部152は、受信した信号に復調処理を施す。さらに、復調復号部152は、復調処理を施した信号に対して復号処理を施す。そして、復調復号部152は、各処理を施した信号を上り信号処理部132へ出力する。
端末性能情報抽出部153は、復調復号部152から送出された信号から端末性能情報を抽出する。端末性能情報には、通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否を示す情報が含まれる。そして、端末性能情報抽出部153は、抽出した端末性能情報を端末性能情報制御部156へ出力する。なお、アンライセンスバンドの使用の可否とは、端末の機能としてアンライセンスバンドを用いた通信が可能か否かを示すものであり、無線回線品質などの無線環境に基づいた使用の可否とは異なる。
無線回線品質情報抽出部154は、復調復号部152から送出された信号からRSRP(Reference Signal Received Power)を含む無線回線品質情報を抽出する。そして、無線回線品質情報抽出部154は、抽出した無線回線品質情報を無線回線制御部157へ出力する。
なお、無線回線品質は、受信電力、パイロット受信電力、受信品質及びパイロット受信品質を総称するものである。受信電力は、受信電界強度であってもよい。また、無線回線品質は、無線回線状態情報(CSI:Channel State Information)と呼ばれる場合もある。パイロット受信電力は、例えばLTEシステムであれば、RSRPなどであり、W−CDMAシステムであれば、CPICH RSCP(Common Pilot Channel Received Signal Code Power)などである。受信品質は、例えばSIR(Signal-noise Ratio)などである。パイロット受信品質は、例えばLTEシステムであれば、RSRQ(Reference Signal Received Quality)などであり、W−CDMAシステムであれば、CPICH Ec/N0(Common Pilot Channel received energy per chip divided by the power density)などである。
無線回線品質情報抽出部154は、通信端末3をSCellに選択させる場合、1つ又は複数のセルの無線回線品質情報を復調復号部152から送出された信号から抽出する。そして、無線回線品質情報抽出部154は、抽出した無線回線品質情報を無線回線制御部157へ出力する。
無線回線制御情報抽出部155は、復調復号部152から送出された信号からランダムアクセスプリアンブルを含む無線回線制御信号を抽出する。次に、無線回線制御情報抽出部155は、無線回線制御信号からランダムアクセスプリアンブルを取得する。そして、無線回線制御情報抽出部155は、ランダムアクセスプリアンブルを無線回線制御部157へ出力する。
その後、無線回線制御情報抽出部155は、ランダムアクセスプリアンブルの応答として通信端末3から送出されたスケジュールドトランスミッション(Scheduled transmission)の入力を復調復号部152が送出した信号から抽出する。そして、無線回線制御情報抽出部155は、スケジュールドトランスミッションを無線回線制御部157へ出力する。
無線回線制御情報抽出部155は、セル20において無線回線設定に用いる制御情報を復調復号部152から送出された信号から抽出する。そして、無線回線制御情報抽出部155は、抽出したセル20において無線回線設定に用いる制御情報を無線回線制御部157へ出力する。
ライセンスドバンド制御部105は、端末性能情報制御部156、無線回線制御部157、システム情報管理記憶部158及び上位処理部159を有する。
端末性能情報制御部156は、端末性能情報を用いて通信端末3がアンライセンスドバンドの使用が可能か否かを判定する。そして、端末性能情報制御部156は、通信端末3がアンライセンスドバンドの使用が可能か否かを無線回線制御部157へ通知する。この端末性能情報制御部156が、「制御部」の一例にあたる。
無線回線制御部157は、ランダムアクセスプリアンブルの入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、ランダムアクセスプリアンブルに対してランダムアクセスレスポンス(random access response)を返信するための制御を行う。具体的には、無線回線制御部157は、例えば、通信端末3の送信タイミングを制御するTAI(Timing Advanced Indicator)の作成や、非周期的な無線回線測定及び無線回線測定結果報告の実施を要求するための制御の実施などを行う。そして、無線回線制御部157は、ランダムアクセスレスポンスのための制御情報を無線回線制御情報作成部160へ出力する。
また、無線回線制御部157は、スケジュールドトランスミッションの入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、コンテンションレゾリューション(Contention Resolution)を通信端末3へ送信するための制御を行う。その後、無線回線制御部157は、コンテンションレゾリューションのための制御情報を無線回線制御情報作成部160へ出力する。
無線回線制御部157は、ランダムアクセスが完了し、自装置と通信端末3との間に無線回線が設定された後、端末性能情報要求の送信を端末性能情報要求作成部164に指示する。その後、無線回線制御部157は、通信端末3がアンライセンスドバンドの使用が可能か否かの情報の入力を端末性能情報制御部156から受ける。そして、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用が可能か否かの情報を用いて、通信端末3を識別し、端末カテゴリを特定する。無線回線制御部157は、例えばアンライセンスドバンドの使用の可否などによるカテゴリ分けにより作成された端末カテゴリが登録されたリストを有する。無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドを使用することを通知するための制御情報の作成を無線回線制御情報作成部160に指示する。また、無線回線制御部157は、通信端末3の端末カテゴリの通知を無線回線制御情報作成部160に指示する。
その後、無線回線制御部157は、通信端末3に対するアンライセンスドバンドの使用をシステム情報管理記憶部158へ通知する。
また、無線回線制御部157は、測定周期(または、測定結果報告周期。以下、「測定周期」と総称する。)に沿っていない非周期的(aperiodic)な無線回線品質測定の実施を決定した場合、無線回線品質測定を無線回線制御情報作成部160へ通知する。この場合、無線回線制御部157は、無線回線品質測定の条件を無線回線制御情報作成部160へ送信する。無線回線品質測定(または、無線回線品質測定結果通知。)の条件とは、例えば測定周期や測定する無線リソース(例えばシステム帯域幅全体やシステム帯域幅の一部の帯域幅。)などである。
また、無線回線制御部157は、非周期的な無線回線品質測定要求に対する応答として無線回線品質測定及び算出の結果の入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、取得した無線回線品質を基に下りデータを送信する通信端末を選択する。ここでは、無線回線制御部157が通信端末3を選択した場合で説明する。そして、無線回線制御部157は、通信端末3に対して下りデータ送信を実施する場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などを選択する。ここで、使用する無線リソースは、LTEシステムであれば周波数軸方向及び時間軸方向で構成される無線リソースである。また、W−CDMAシステムであれば、使用する無線リソースは、拡散コードである。次に、無線回線制御部157は、選択結果を無線回線制御情報作成部160へ出力する。
また、無線回線制御部157は、通信端末3を含む通信端末から送信されるパイロット信号の入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、受信したパイロット信号から上り無線回線品質を測定及び算出する。次に、無線回線制御部157は、無線回線品質を基に上りデータ伝送を行う通信端末を選択する。この処理は、一般的にはスケジューリングと呼ばれる場合がある。なお、端末を選択する部分の処理のみをスケジューリングとよぶ場合もある。ここでは、無線回線制御部157は、無線回線品質を基に上りデータ伝送を行う通信端末として通信端末3を選んだ場合で説明する。
次に、無線回線制御部157は、通信端末3が上りデータ送信をする場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などを選択する。ここで、使用する無線リソースは、LTEシステムであれば周波数軸方向及び時間軸方向で構成される無線リソースである。また、W−CDMAシステムであれば、使用する無線リソースは、拡散コードである。その後、無線回線制御部157は、選択結果を無線回線制御情報作成部160へ出力する。
さらに、無線回線制御部157は、無線回線品質情報抽出部154が抽出する無線回線品質を監視する。そして、通信端末3との間の伝送速度と予め決められた伝送速度との差分が閾値を超えるなど無線回線品質が所定の条件を満たした場合、無線回線制御部157は、CAの実施を決定する。そして、無線回線制御部157は、CAの実施を上位処理部159へ通知する。
その後、無線回線制御部157は、1つ又は複数のセルの通信端末3との間の無線回線品質情報の入力を無線回線品質情報抽出部154から受ける。そして、無線回線制御部157は、取得した無線回線品質情報を基にSCellを選択する。ここでは、無線回線制御部157が、SCellとしてセル20を選択した場合で説明する。次に、無線回線制御部157は、無線回線設定に用いる制御情報の基地局2への要求を、無線回線制御情報作成部160に指示する。ここで、無線回線設定に用いる制御情報とは、例えば、端末個別に割り当てられる個別ランダムアクセスプリアンブル(dedicated random access preamble(以下、dedicated preambleという。))やランダムアクセスに用いる制御情報などである。また、無線回線設定に用いる制御情報にはシステム情報も含まれる。システム情報には、無線回線品質測定の条件、セル選択情報、セルIDを含む隣接セル情報、MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)関連情報、ネットワーク識別情報、CA関連情報などが含まれる。また、システム情報には、そのセルに接続する又は接続しようとする通信端末3に共通の制御情報として報知(Broadcast)(送信(transmit))されるものと、そのセルに接続又は接続しようとする通信端末3個別の制御情報として通知(notify)(送信(transmit))されるものとが含まれる。システム情報は、制御情報と解釈することもできる。さらに、LTE(LTE−Advancedも含む)やW−CDMAシステムでは、システム情報にあたるものが、システム情報をまとめたシステム情報ブロック(MIB:Master Information Blockや、SIB:System Information Block)と呼ばれている。
その後、無線回線制御部157は、セル20において無線回線設定に用いる制御情報の入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、無線回線設定に用いる制御情報の通知を無線回線制御情報作成部160に指示する。
その後、無線回線制御部157は、セル20に対するランダムアクセスプリアンブルの入力を無線回線制御情報抽出部155から受ける。そして、無線回線制御部157は、セル20に対するランダムアクセスプリアンブルに対してランダムアクセスレスポンスを返信するための制御を行う。そして、無線回線制御部157は、セル20に関するランダムアクセスレスポンスのための制御情報を無線回線制御情報作成部160へ出力する。この処理により、基地局1は、通信端末3との間でセル20をSCellとした無線回線の設定を行う。この無線回線制御部157が、「通知部」の一例にあたる。
上位処理部159は、PDCP処理部101、RLC処理部102及びMAC処理部103における制御処理を行う。
ライセンスドバンド送信部141は、端末性能情報要求作成部164、無線回線制御情報作成部160、パイロット作成部161、同期信号作成部162及びシステム情報作成部163、送信無線部165及び符号化変調部166を有する。
端末性能情報要求作成部164は、ランダムアクセスが完了し、自装置と通信端末3との間に無線回線が設定された後、端末性能情報要求の送信の指示を無線回線制御部157から受ける。そして、端末性能情報要求作成部164は、端末性能情報要求を作成する。その後、端末性能情報要求作成部164は、作成した端末性能情報要求を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
無線回線制御情報作成部160は、ランダムアクセスレスポンスのための制御情報の入力を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、取得した制御情報を用いてランダムアクセスレスポンスを作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成したランダムアクセスレスポンスを符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
無線回線制御情報作成部160は、コンテンションレゾリューションのための制御情報の入力を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、取得した制御情報を用いて、コンテンションレゾリューションを作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成したコンテンションレゾリューションを符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
無線回線制御情報作成部160は、測定周期に沿っていない無線回線品質測定の通知を無線回線制御部157から受ける。この場合、無線回線制御情報作成部160は、無線回線品質測定の条件も無線回線制御部157から取得する。そして、無線回線制御情報作成部160は、無線回線品質測定の条件を用いて無線回線測定要求を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成した無線回線測定要求を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部160は、通信端末3に対して下りデータ送信を実施する場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などの選択結果の入力を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、選択結果を含む下り制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成した選択結果を含む下り制御情報を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部160は、通信端末3が上りデータ送信をする場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などの選択結果の入力を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、選択結果を含む上り制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成した選択結果を含む上り制御情報を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
さらに、無線回線制御情報作成部160は、アンライセンスドバンドを使用することを通知するための制御情報の作成の指示を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、アンライセンスドバンド使用通知を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成したアンライセンスドバンド使用通知を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。また、無線回線制御情報作成部160は、通信端末3への端末カテゴリの通知の指示を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、端末カテゴリを通知する制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、端末カテゴリを通知する制御情報を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、CAを行う場合、無線回線制御情報作成部160は、無線回線設定に用いる制御情報の基地局2への要求の指示を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、無線回線設定に用いる制御情報の要求を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成した無線回線設定に用いる制御情報の要求を符号化変調部166へ出力し、基地局2へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部160は、セル20において無線回線設定に用いる制御情報の通知の指示を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、セル20において無線回線設定に用いる制御情報を通知するための制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成したセル20において無線回線設定に用いる制御情報を通知するための制御情報を符号化変調部166へ出力し、基地局2へ送信する。この時、無線回線制御情報作成部160は、例えばセルIDなどのセル制御情報などを含むセル20のセル情報を併せて通信端末3に通知してもよいし、ネットワーク識別情報などのセル20が接続するネットワークに関する情報を改めて通知してもよい。
さらに、無線回線制御情報作成部160は、セル20に関するランダムアクセスレスポンスのための制御情報の入力を無線回線制御部157から受ける。そして、無線回線制御情報作成部160は、取得した制御情報を用いてセル20に関するランダムアクセスレスポンスを作成する。その後、無線回線制御情報作成部160は、作成したセル20に関するランダムアクセスレスポンスを符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
システム情報管理記憶部158は、無線回線品質測定の条件、セル選択情報、セルIDを含む隣接セル情報、MBSFN関連情報、ネットワーク識別情報、CA関連情報などを含むシステム情報を記憶し、管理する。システム情報管理記憶部158が記憶するシステム情報の内容は、例えば図4で示される。図4は、システム情報の一例を表す図である。無線回線品質測定の条件は、例えば、測定する帯域幅、測定周期及び測定するセルの情報などを含む。ネットワーク識別情報は、基地局1が属するネットワークを示す情報である。
ここで、セルIDは、セル識別子、C(Cell)−ID、物理セルID、PC(Physical Cell)−ID又はPCIDとも呼ばれる。セルIDは、セルを識別するためのIDである。セルIDは、無線回線品質測定やハンドオーバなどにおいて、セルを識別するために用いられる。LTEシステムでは、待ち受けするセル又は接続セルにおいて、同期信号を受信することで、通信端末3はそのセルのセルIDを認識することができる。
このセルIDは、例えばLTEシステムでは以下のように設定されている。すなわち、3つのセルIDで構成されたグループが168グループあり、計504個のセルIDが設定可能である。以下の数式(1)でセルIDが算出される。
セルIDを如何に割り当てるかについては、3GPPでは規定されていない。すなわち、セルIDは、例えば同じLTEシステムであっても、通信事業者が異なれば、その割り当て方法は異なる。なお、N(2) IDはセルIDのグループ番号と解釈され、N(1) IDはグループの中の番号と解釈される。
システム情報作成部163は、回線設定後又はランダムアクセスを実施する前に、ネットワーク識別情報をシステム情報管理記憶部158から取得する。そして、システム情報作成部163は、取得したネットワーク識別情報を用いてシステム情報を作成する。このシステム情報には、ランダムアクセスに関する制御情報も含まれる。その後、システム情報作成部163は、作成したネットワーク識別情報を含むシステム情報を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、システム情報作成部163は、無線回線品質測定の条件をシステム情報管理記憶部158から取得する。そして、システム情報作成部163は、取得した無線回線品質測定の測定条件をシステム情報として作成する。その後、システム情報作成部163は、作成した無線回線品質測定の測定条件を含むシステム情報を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。なお、システム情報作成部163は、システム情報を通信端末毎の個別の制御情報として通信端末に通知する場合と、セル10で待ち受け(キャンピング)中又はセル10に接続中の通信端末の全部又は一部の通信端末に共通の共通制御情報として送信する場合がある。また、システム情報には、測定帯域幅やセル選択の優先度などが含まれてもよい。
同期信号作成部162は、システム情報管理記憶部158に記憶されたセルIDを基に、同期信号(同期信号列)を算出する。同期信号は1つの信号(シンボル)で構成される場合もあるが、一般的には複数の信号(シンボル)で構成される。よって、同期信号列でもあるがここでは同期信号と総称する。その後、同期信号作成部162は、作成した同期信号を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。なお、LTEシステムでは同期信号として2つの同期信号が規定されている、一方は、第1の同期信号(PSS: Primary Synchronization Signal)であり、他方は第2の同期信号(SSS: Secondary Synchronization Signal)である。なお、LTEシステムでは、同期チャネルは存在せず、同期信号のみ定義されている。ただし、この2つの同期信号は、実際には複数のシンボルで構成されている。なお、同期信号を伝送する同期チャネルである場合も本願技術を同様に適用できるものである。
パイロット作成部161は、パイロット信号(パイロット信号列)を算出する。パイロット信号(パイロット、パイロットシンボル)も1つの信号(シンボル)で構成される場合もあるが、一般的には複数の信号(シンボル)で構成される。よって、パイロット信号列でもあるが、ここでは、パイロット信号と総称する。そして、パイロット作成部161は、作成したパイロット信号を符号化変調部166へ出力し、通信端末3へ送信する。なお、パイロット信号を伝送するパイロットチャネルである場合も同様に本願技術を適用できるものである。
ここで、PSS及びSSSの算出について説明する。PSSの算出方法は以下の数式(2)及び表(1)で規定される。すなわち、PSSは、セルIDグループの番号N(2) IDを基に算出される。
さらに、PSSは、Zadoff−Chuシーケンス(Zadoff−Chu符号)である。Zadoff−Chuシーケンスは、CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation waveform)であり、1の補数の周期的な複素信号であり、自己相関がゼロの系列である。なお、PSSは、上記により算出された62個の複素数の信号をOFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)の周波数軸方向(サブキャリア方向)にマッピングすることで表される。また、PSSは、スクランブリングされていない。
62個の複素数の信号のマッピングは、次の数式(3)にしたがって行われる。
ここで、(k,l)は、PSSの送信に用いられるOFDMAのシンボルにおけるリソースエレメントである。
そして、例えば、PSSは、フレーム構造がタイプ1の場合、スロット0及び10の最後のシンボル、すなわちNormal subframeにおけるl=6において、周波数方向、すなわちサブキャリア方向にマッピングされる。具体的には、PSSは、中心の6RBの周波数中心から±31シンボルに配置される。PSSは、両端の5シンボルには配置されない。
通信端末3は、時間軸方向の最後のシンボルに配置されることからスロットの先頭を識別できる。すなわち、通信端末3は、以下の数式(4)により、スロットの同期をとることができる。
また、SSSの算出方法は以下の手順により行われる。SSSを表すd(0),・・・,d(61)は、PSSによって与えられるスクランブル系列を用いて求められる2つの長さ31のバイナリ系列である。SSSを定義するこの2つの長さ31のバイナリ系列は、次の数式(5)によりサブフレーム0と5との間で定義される。なお、算出した系列に対してスクランブルを施した系列であるとも解釈できる。
ここで、0≦n≦30である。そして、m0及びm1は、セルIDグループN(1) IDを用いて次の数式(6)のように表される。
これらは、図5に示すマッピングテーブルのように表される。図5は、セルIDグループN(1) IDとm0及びm1との間の対応を示すマッピングテーブルを表す図である。
そして、S0 (m0)(n)とS1 (m1)(n)とは、数式(7)のように表される。
そして、各項は次の数式(8)を満たす。
この場合、初期値は、x(0)=0,x(1)=0,x(2)=0,x(3)=0,x(4)=1である。
さらに、PSSに依存する2つのスクランブル系列であるc0(n)及びc1(n)は、次の数式(9)で表される。
ここで、N(2) ID∈{0,1,2}は、セルIDグループN(1) IDの中の何れかにあたる。さらに、各項は次の数式(10)を満たす。
この場合、初期値は、x(0)=0,x(1)=0,x(2)=0,x(3)=0,x(4)=1である。
また、スクランブル系列Z1 (m0)(n)とZ1 (m1)(n)は、次の数式(11)で表される。
ここで、m0及びm1は、図5のマッピングテーブルから得られる値である。また、各項は次の数式(12)を満たす。
この場合、初期値は、x(0)=0,x(1)=0,x(2)=0,x(3)=0,x(4)=1である。
以上のことから、SSSは、サブフレーム番号0すなわちスロット番号0で送信する場合と、サブフレーム番号5すなわちスロット番号10で送信する場合とで異なる算出式で表される。さらに、SSSは、生成される複素信号の奇数番目と偶数番目で算出式が異なる。また、SSSは、PSSと同様に62個の複素数で構成される信号列である。
さらに、c0(n)及びc1(n)は、M系列(M sequence, maximal length sequence)又はPN(Pseudo Noise)系列(疑似雑音系列)であり、そのセルIDが属するグループの番号N(1) IDの中の番号であるN(2) IDを用いて算出したものである。
また、S0 (m0)(n)及びS1 (m1)(n)も、同様にM系列であり、そのセルIDが属するグループの番号N(1) IDとN(1) ID及び図5のマッピングテーブルから導き出したm0及びm1とから算出される。
さらに、SSSのマッピングについて説明する。SSSを表す系列d(n)は、次の数式(13)で表されるようにリソースエレメントにマッピングされる。
ここで、リソースエレメント(k,l)は次の数式(14)で表される。
このことから、例えばタイプ1すなわちFDD(Frequency Division Duplex)の場合、スロット0及びスロット10の最後から1つ前のシンボルにSSSが配置される。なお、最後のシンボルはNDL symb−1である。ここで、DL(Down Link)は下り伝送であることを示す。また、symbはSymbolであり、時間軸方向のシンボルであることを示している。また、PSSと同様に、周波数軸方向に中心、すなわち、帯域幅の中心の6RBの中心周波数から±31シンボルに配置される。また、スロット0とスロット10とで送信されるSSSが異なることから、無線フレームの先頭を特定することができる。
次に、パイロット信号の算出について説明する。ここでは、セル共通、すなわちそのセルに接続または接続しようとする端末に共通のパイロット信号であるCell−specific reference signal(CRS(Cell-specific reference signal)ともいう。)について説明する。なおここでは説明しないが、端末個別のパイロット信号であるUE−specific rference signal(DRS(Dedicated reference signal)ともいう。)についても同様にパイロット信号の算出方法が規定されている。さらに、MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service)データを送信するためのパイロットについても同様にパイロット信号の算出方法が規定されている。なお、断りのない限りこれらのパイロット信号に対しても本願技術を適用可能である。
パイロット信号は、次の数式(15)で表される。
ここで、nsは、無線フレームのスロット番号であり、lは、スロットのOFDMAシンボル番号である。なお式におけるc(i)は、初期値を以下の数式(16A)で表される値とする疑似雑音符号(PN符号、Pseudo-random Noise sequence、Pseudo-random sequence)のうちのゴールド符号(Gold sequence)である。ゴールド符号は、初期値の異なる2つのPN符号を繋げて生成される。
数式(16A)は、スロット番号NsとIDとCP長を示す1ビットの情報に基づいて算出される。
ここで、ゴールド符号は次の数式(16B)で算出される。
ここで、ゴールド符号は、2つの初期値を有しており、一方は数式(16A)で表される。そして、ゴールド符号の他方の初期値は、X1(0)=1,X1(n)=0である。
さらに、パイロット信号は、次の数式(17)で定義される、スロットnsにおけるアンテナポートpに関する参照シンボルとして用いられるa(p) k,lにマッピングされる。
ここで、νは、次の数式(18)で表される。νshiftについても同様である。
さらに、図6及び7を参照して、PSS、SSS及びパイロット信号のマッピングについて説明する。図6は、フレームの構造を示す図である。図7は、1つのサブフレームにおけるPSS、SSS及びパイロット信号の配置について説明するための図である。ここでは、FDDの場合を例に説明する。
図6における上段の数字はサブフレームの番号を示す。また、図6における下段の数字は、タイムスロットのスロット番号を表す。図6に示すように、10msの無線フレームは、10個のサブフレームを有する。そして、各サブフレームは、2つずつスロットが割り当てられている。
そして、符号501及び502で表されるスロット0及び10にPSS及びSSSが図7に示すようにマッピングされる。図7は、スロット0を拡大した状態を表す。図7の枠511は、リソースエレメントを示している。さらに、図7は縦方向で周波数を表し、横方向で時間を表す。領域512は、スロット0の6番目のシンボルであり、SSSがマッピングされる。また、領域513は、スロット0の7番目のシンボルであり、PSSがマッピングされる。そして、領域514には、パイロット信号がマッピングされる。
符号化変調部166は、下り信号処理部131、端末性能情報要求作成部164、無線回線制御情報作成部160、パイロット作成部161、同期信号作成部162及びシステム情報作成部163から各種信号の入力を受ける。符号化変調部166は、入力された信号に対して符号化及び変調を施す。さらに、符号化変調部166は、入力された信号を無線フレーム、スロット又はサブフレームにマッピングする。符号化変調部166は、マッピングした信号を送信無線部165へ出力する。
送信無線部165は、無線フレーム、スロット又はサブフレームにマッピングされた信号の入力を符号化変調部166から受ける。そして、送信無線部165は、マッピングされた信号の周波数を無線周波数へ変換する。さらに、送信無線部165は、マッピングされた信号を増幅する。その後、送信無線部165は、マッピングされた信号をアンテナを介して通信端末3へ送信する。
次に、図8を参照して、基地局2の物理層処理部204の詳細について説明する。図8は、物理層処理部及びアンライセンスドバンド制御部の詳細を表すブロック図である。ただし、図8では、アンライセンスドバンド制御部205に関しては、物理層処理において必要な機能のみを詳細に記載してある。基地局2は、SCellに対して以下の処理を行う。
アンライセンスドバンド受信部242は、受信無線部251、復調復号部252、無線回線品質情報抽出部254及び無線回線制御情報抽出部255を有する。
受信無線部251は、通信端末3から送出された信号をアンテナを介して受信する。そして、受信無線部251は、受信した信号を増幅し、さらに、無線周波数からベースバンド信号へと変換する。そして、受信無線部251は、ベースバンド信号に変換した信号を復調復号部252へ出力する。
復調復号部252は、受信無線部251から信号の入力を受ける。そして、復調復号部252は、受信した信号に復調処理を施す。さらに、復調復号部252は、復調処理を施した信号に対して復号処理を施す。そして、復調復号部252は、各処理を施した信号を上り信号処理部232へ出力する。
無線回線品質情報抽出部254は、復調復号部252から送出された信号からRSRPを含む無線回線品質情報を抽出する。そして、無線回線品質情報抽出部254は、抽出した無線回線品質情報を無線回線制御部257へ出力する。
無線回線制御情報抽出部255は、復調復号部252から送出された信号からランダムアクセスプリアンブルを含む無線回線制御信号を抽出する。次に、無線回線制御情報抽出部255は、無線回線制御信号からランダムアクセスプリアンブルを取得する。そして、無線回線制御情報抽出部255は、ランダムアクセスプリアンブルを無線回線制御部257へ出力する。
その後、無線回線制御情報抽出部255は、ランダムアクセスプリアンブルの応答として通信端末3から送出されたスケジュールドトランスミッション(Scheduled transmission)の入力を復調復号部252が送出した信号から抽出する。そして、無線回線制御情報抽出部255は、スケジュールドトランスミッションを無線回線制御部257へ出力する。
アンライセンスドバンド制御部205は、無線回線制御部257、システム情報管理記憶部258及び上位処理部259を有する。
無線回線制御部257は、dedicated preambleなどの無線回線設定に用いる制御情報の要求を無線回線制御情報抽出部255から受ける。そして、無線回線制御部257は、無線回線設定に用いる制御情報を無線回線制御情報作成部260へ出力する。さらに、無線回線制御部257は、無線回線設定に用いる制御情報の要求の中からシステム情報要求を取得する。そして、無線回線制御部257は、システム要求をシステム情報管理記憶部258を介して、システム情報作成部263へ出力する。
また、無線回線制御部257は、測定周期に沿っていない無線回線品質測定の実施を決定した場合、無線回線品質測定を無線回線制御情報作成部260へ通知する。この場合、無線回線制御部257は、無線回線品質測定の条件を無線回線制御情報作成部260へ送信する。
無線回線制御部257は、非周期的な無線回線品質測定要求に対する応答として無線回線品質測定及び算出の結果の入力を無線回線制御情報抽出部255から受ける。そして、無線回線制御部257は、取得した無線回線品質を基に下りデータを送信する通信端末を選択する。ここでは、無線回線制御部257が通信端末3を選択した場合で説明する。そして、無線回線制御部257は、通信端末3に対して下りデータ送信を実施する場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などを選択する。次に、無線回線制御部257は、選択結果を無線回線制御情報作成部260へ出力する。
また、無線回線制御部257は、通信端末3を含む通信端末から送信されるパイロット信号の入力を無線回線制御情報抽出部255から受ける。そして、無線回線制御部257は、受信したパイロット信号から上り無線回線品質を測定及び算出する。次に、無線回線制御部257は、無線回線品質を基に上りデータ伝送を行う通信端末を選択する。ここでは、無線回線制御部257は、無線回線品質を基に上りデータ伝送を行う通信端末として通信端末3を選んだ場合で説明する。
次に、無線回線制御部257は、通信端末3が上りデータ送信をする場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などを選択する。その後、無線回線制御部257は、選択結果を無線回線制御情報作成部260へ出力する。
上位処理部259は、PDCP処理部201、RLC処理部202及びMAC処理部203における制御処理を行う。
アンライセンスドバンド送信部241は、無線回線制御情報作成部260、パイロット作成部261、同期信号作成部262、システム情報作成部263、送信無線部265及び符号化変調部266を有する。
無線回線制御情報作成部260は、測定周期に沿っていない無線回線品質測定の通知を無線回線制御部257から受ける。この場合、無線回線制御情報作成部260は、無線回線品質測定の条件も無線回線制御部257から取得する。そして、無線回線制御情報作成部260は、無線回線品質測定の条件を用いて無線回線測定要求を作成する。その後、無線回線制御情報作成部260は、作成した無線回線測定要求を符号化変調部266へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部260は、通信端末3に対して下りデータ送信を実施する場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などの選択結果の入力を無線回線制御部257から受ける。そして、無線回線制御情報作成部260は、選択結果を含む下り制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部260は、作成した選択結果を含む下り制御情報を符号化変調部266へ出力し、通信端末3へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部260は、通信端末3が上りデータ送信をする場合のデータ量、使用する無線リソース、使用する変調方式及び符号化率などの選択結果の入力を無線回線制御部257から受ける。そして、無線回線制御情報作成部260は、選択結果を含む上り制御情報を作成する。その後、無線回線制御情報作成部260は、作成した選択結果を含む上り制御情報を符号化変調部266へ出力し、通信端末3へ送信する。
システム情報管理記憶部258は、無線回線品質測定の条件、セル選択情報、隣接セル情報、MBSFN関連情報、ネットワーク識別情報、CA関連情報などを記憶し、管理する。
システム情報作成部263は、システム情報要求をシステム情報管理記憶部258を介して、無線回線制御部257から受ける。そして、システム情報作成部263は、ネットワーク識別情報などの情報をシステム情報管理記憶部258から取得する。そして、システム情報作成部263は、取得したネットワーク識別情報などを用いてシステム情報を作成する。その後、システム情報作成部263は、作成したネットワーク識別情報を含むシステム情報を符号化変調部266へ出力し、基地局1へ送信する。
また、システム情報作成部263は、無線回線品質測定の条件をシステム情報管理記憶部258から取得する。そして、システム情報作成部263は、取得した無線回線品質測定の測定条件をシステム情報として作成する。その後、システム情報作成部263は、作成した無線回線品質測定の測定条件を含むシステム情報を符号化変調部266へ出力し、基地局1へ送信する。
同期信号作成部262は、システム情報管理記憶部258から通信端末3の周辺セルのセルIDを取得する。そして、同期信号作成部262は、同期信号(同期信号列)を算出する。その後、同期信号作成部262は、作成した同期信号を符号化変調部266へ出力し、通信端末3へ送信する。
パイロット作成部261は、アンライセンスドバンド使用通知が通信端末3に送信された後、パイロット信号(パイロット信号列)を算出する。そして、パイロット作成部261は、作成したパイロット信号を符号化変調部266へ出力し、通信端末3へ送信する。
ただし、アンライセンスドバンドを使用する基地局2では、ライセンスドバンドを使用するセルとは異なる処理が行われる。アンライセンスドバンドは、他のシステムが使用することも可能である。よって、アンライセンスドバンドを使用する場合、すなわちアンライセンスドバンドの周波数を用いて送信を行う場合には、その周波数が使用されていないことを確認する。具体的には、無線回線制御部257は、受信無線部251によりアンライセンスドバンドの周波数で受信された信号の無線回線品質情報の入力を無線回線品質情報抽出部254から受ける。そして、無線回線制御部257は、アンライセンスドバンドの周波数で受信された信号の中に、雑音ではなく有意な無線信号が存在しているか否かを判定する。例えば、無線回線制御部257は、アンプを用いたRSSI(Received Signal Strength Indicator)が閾値以上である場合や、検波器出力が閾値以上である場合、有意な無線信号が存在している、すなわち他者が使用していると判定する。その場合、無線回線制御部257は、その周波数を用いた送信を一定期間は行わない。なお、有意な無線信号とは、熱雑音などの雑音ではないことを意味する。
無線回線制御部257は、アンライセンスドバンドを他者が使用していると判断され、送信できないと判断した場合、アンライセンスドバンドの別な周波数で同様に他者が使用しているか否かを確認する。又は、無線回線制御部257は、一定時間が経過後に同様に他者が使用しているか否かを確認する。この一定時間とは、法律的に時間間隔が規定されている場合もある。
一方、アンライセンスドバンドを他者が使用していないと判断した場合は、無線回線制御部257は、同期信号やパイロットの送信(報知)をシステム情報管理記憶部258を介して同期信号作成部262及びパイロット作成部261に指示する。なお、このように送信前に衝突しないことを確認する方法は、LBT(Listen Before Talk)やCSMA/CAと呼ばれている。
符号化変調部266は、下り信号処理部231、無線回線制御情報作成部260、パイロット作成部261、同期信号作成部262及びシステム情報作成部263から各種信号の入力を受ける。符号化変調部266は、入力された信号に対して符号化及び変調を施す。さらに、符号化変調部266は、入力された信号を無線フレーム、スロット又はサブフレームにマッピングする。符号化変調部266は、マッピングした信号を送信無線部265へ出力する。
送信無線部265は、無線フレーム、スロット又はサブフレームにマッピングされた信号の入力を符号化変調部266から受ける。そして、送信無線部265は、マッピングされた信号の周波数を無線周波数へ変換する。さらに、送信無線部265は、マッピングされた信号を増幅する。その後、送信無線部265は、マッピングされた信号をアンテナを介して通信端末3へ送信する。
以上の説明では、PCell及びSCellともに同様のデータ伝送の制御を行っているが、例えば、PCellではユーザデータの伝送は実施せず、SCellのみユーザデータの伝送を実施するようにしてもよい。なお、PCellのみシステム情報の伝送を実施し、SCellではシステム情報の伝送をしないようにしてもよい。
次に、図9を参照して、通信端末3について説明する。図9は、通信端末のブロック図である。通信端末3は、受信部31、制御部32、送信部33及びベースバンド処理部34を有する。なお、PCellのみシステム情報の伝送を実施し、SCellではシステム情報の伝送をしないようにしてもよい。
受信部31は、受信無線部301、復調復号部302、システム情報抽出部303、無線回線制御情報抽出部304、パイロット抽出部305、同期制御部306及び同期信号抽出部307を有する。さらに、受信部31は、セルID抽出部308、端末性能情報要求抽出部309、無線回線品質測定算出部310、同期信号作成部311及びパイロット算出部312を有する。
受信無線部301は、基地局1及び2から送出された信号をアンテナを介して受信する。ここで、受信無線部301は、受信対象の周波数帯域の指示を端末設定制御部321から受ける。そして、受信無線部301は、受信した信号を増幅し、さらに、無線周波数からベースバンド信号へと変換する。そして、受信無線部301は、ベースバンド信号に変換した信号を復調復号部302へ出力する。
復調復号部302は、受信無線部301から信号の入力を受ける。そして、復調復号部302は、受信した信号に復調処理を施す。さらに、復調復号部302は、復調処理を施した信号に対して復号処理を施す。復調復号部302は、所定の変調符号化方式又は端末設定制御部321から指示された変調符号化方式に対応する方法で、復調及び復号を行う。そして、復調復号部302は、各処理を施した信号をベースバンド処理部34へ出力する。
システム情報抽出部303は、定期的に基地局1又は2から送信されるシステム情報を、復調復号部302から送出された信号から抽出する。そして、システム情報抽出部303は、抽出したシステム情報をシステム情報記憶部323に記憶させる。また、システム情報抽出部303は、抽出したシステム情報を端末設定制御部321、セル選択制御部322及び無線回線制御部324へ出力する。
無線回線制御情報抽出部304は、基地局1又は2がPDCCHで送信したL(Layer)1/L2の制御情報を、復調復号部302から送出された信号から抽出する。この制御情報には、UL(Up Link、上り)無線リソースの割り当てや適用される変調符号化方式を示す情報などが含まれる。さらに、この制御情報には、アンライセンスドバンド使用通知が含まれる。そして、無線回線制御情報抽出部304は、抽出した制御情報を無線回線制御部324へ出力する。
また、無線回線制御情報抽出部304は、無線回線品質測定要求を復調復号部302から送出された信号から抽出する。そして、無線回線制御情報抽出部304は、抽出した無線回線品質測定要求を無線回線制御部324へ出力する。
また、無線回線制御情報抽出部304は、基地局1又は2から送信された無線回線制御要求を、復調復号部302からの送出された信号から抽出する。そして、無線回線制御情報抽出部304は、無線回線制御要求を無線回線品質測定算出部310及び無線回線制御部324へ出力する。
パイロット抽出部305は、同期制御部306で検出された無線フレームやスロットのタイミングに基づいて、復調復号部302から送出された信号からパイロット信号を抽出する。そして、パイロット抽出部305は、抽出したパイロット信号を同期制御部306及び無線回線品質測定算出部310へ出力する。例えばLTEシステムの場合であれば、パイロット信号は、参照信号(RS:Reference Signal)である。
同期信号抽出部307は、基地局1がPSSおよびSSSで送信した同期信号をCC毎に復調復号部302から送出された信号から抽出する。そして、同期信号抽出部307は、同期信号をセルID抽出部308及び同期制御部306へ出力する。
同期制御部306は、同期信号抽出部307で抽出された同期信号に基づいて、無線フレームのタイミング及びスロットのタイミングを検出する。そして、同期制御部306は、検出した無線フレーム及びスロットのタイミングを、端末設定制御部321、パイロット抽出部305に通知する。また、同期制御部306は、検出した無線フレーム及びスロットのタイミングを同期信号抽出部307にフィードバックする。
さらに、同期制御部306は、パイロット算出部312が算出したパイロットの入力を受ける。そして、同期制御部306は、パイロット抽出部305で抽出されたパイロット信号及びパイロット算出部312が算出したパイロットに基づいて、シンボル同期を行う。シンボル同期とは、シンボルの先頭タイミングで同期をとることである。
セルID抽出部308は、同期信号の入力を同期信号抽出部307から受ける。次に、セルID抽出部308は、基地局1が使用したPSS及びSSSからセルIDを特定する。具体的には、セルID抽出部308は、基地局1から送信されるPSS及びSSSという2つの同期信号を基に、セルIDを導き出すことが可能である。そして、セルID抽出部308は、特定したセルIDを同期信号作成部311、パイロット算出部312及びセル選択制御部322へ出力する。
同期信号作成部311は、セルIDの入力をセルID抽出部308から受ける。そして、同期信号作成部311は、取得したセルIDを基に同期信号を作成する。その後、同期信号作成部311は、作成した同期信号を同期制御部306へ出力する。
パイロット算出部312は、セルIDの入力をセルID抽出部308から受ける。そして、パイロット算出部312は、取得したセルIDを基にパイロットを算出する。そして、パイロット算出部312は、算出したパイロットを同期制御部306及び無線回線品質測定算出部310へ出力する。
ここで、同期について詳細に説明する。以下では、通信端末3が基地局1と同期をとる場合を例に説明する。無線回線品質測定算定部310による無線回線品質の測定のために、同期制御部306は、事前に測定する基地局1に対して同期を実施する。これは、パイロット信号の他の信号との識別や、パイロット信号そのものの識別のためである。
同期の方法としては、同期制御部306は、基地局1から送信された同期信号を基に、無線フレームの先頭を識別する。これをフレーム同期とよぶ場合もある。更に、同期制御部306は、同期信号を用いて、無線フレームの先頭又は無線フレームを構成するサブフレームの先頭やスロットの先頭を識別する。無線フレームを構成するサブフレームの先頭やスロットの先頭の識別は、フレーム同期又はスロット同期と呼ばれることもある。
同期制御部306は、基地局1と通信端末3で予め共有されている同期信号の作成方法に従い、同期信号作成部311が作成した同期信号と、基地局1から受信した同期信号の相関を算出することで、同期信号系列を識別し、その系列の先頭を見つける。これにより、同期制御部306は、フレームやスロットの先頭を算出する。なお、同期信号は、通常複数の信号から構成されており、1つの信号(シンボル)ではなく、複数のシンボルで構成された信号列である。例えば、LTEシステムでは、通信端末3は、同期信号系列を識別することで、セル情報を算出又は識別できる。ここで、同期信号系列とは、CCell ID及びPCell−ID(Physical Cell Identification)を含む。
さらに、同期制御部306は、パイロット信号を用いてシンボル同期を行う。ここで、パイロット信号系列の算出方法は、同期信号の識別と同様に基地局1と通信端末3との間で予め共有されている。そして、同期制御部306は、基地局1から受信したパイロット信号とパイロット算出部312により算出されたパイロットとを比較し相関を算出することで、シンボル同期を行う。
LTEシステムでは、パイロット算出部312は、セルID抽出部308により同期信号から導き出されたセルIDを基にパイロット信号が算出可能であり、これにより、シンボル同期に費やす時間を短縮できる。言い換えれば同期信号を受信しセルIDを導き出さないとシンボル同期に費やす時間が長くなってしまう。
また、パイロット抽出部305、同期制御部306及び同期信号抽出部307は、同期の実行の指示を無線回線品質測定算出部310から受けると、周辺セルからの同期信号及びパイロット信号を受信して同期を行う。
端末性能情報要求抽出部309は、基地局1から送信された端末性能情報要求を復調復号部302から送出された信号から抽出する。そして、端末性能情報要求抽出部309は、抽出した端末性能情報要求を端末性能情報制御部326へ出力する。
無線回線品質測定算出部310は、パイロット算出部312が算出したパイロットの入力を受ける。また、無線回線品質測定算出部310は、パイロット信号の入力をパイロット抽出部305から受ける。そして、無線回線品質測定算出部310は、取得したパイロット信号及びパイロット算出部312が算出したパイロットを用いて無線回線品質を測定する。ここで、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質として、例えば、パイロット受信電力(RSRP)、パイロット受信品質(RSRQ)、無線回線品質(Channel Quality)及びSIR(Signal to Interference and Ratio)などを測定し、測定結果から無線回線品質を算出する。受信品質を示す指標としては、例えば、無線回線品質指標(CQI:Channel Quality Indicator)やSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)を用いることができる。その後、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質の測定算出結果を無線回線品質情報作成部334に通知する。また、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質の測定算出結果をパイロット抽出部305にフィードバックする。
また、無線回線品質測定算出部310は、パイロット信号を用いて受信電力(受信電界強度)を測定する。そして、無線回線品質測定算出部310は、測定結果をセル選択制御部322に通知する。
なお、LTEでは、パイロット信号はセル内で複数の端末に共通のセル共通パイロット信号(CRS:Cell specific Reference Signal)、端末個別に割り当てられた個別パイロット信号(DRS:Dedicated Reference Signal)が規定されている。さらに、LTEシステムでは、位置測定用のパイロット信号(PRS:Positioning Reference Signal)及び無線回線品質(無線回線状態情報)を測定するためのパイロット(CSI RS:Channel State Information Reference Signal)が規定されている。ここで、共通パイロットは、Common Reference Signal,Cell specific pilot又はCommon Pilotとも呼ばれる場合がある。また、個別パイロットは、 Dedicated pilot又はUE specific RSと呼ばれる場合がある。また、位置測定用のパイロットは、positioning pilot又はPositioning RSと呼ばれる場合がある。また、無線回線品質を測定するためのパイロット信号は、Channel state information pilotと呼ばれる場合がある。
無線回線品質測定算出部310は、これらのどのパイロット信号を用いて測定算出を実施してもよい。言い換えれば、無線回線品質測定算出部310は、既知信号、すなわち基地局1もしくは2と通信端末3との間、又は、無線通信システムにおいて予め決められた信号を用いて無線回線品質を測定算出してもよい。
なお、通常のパイロット信号は、復調を目的とした信号であったり、無線回線品質測定を目的とした信号であったりする。復調を目的とした信号は、個別パイロット信号とも呼ばれる。また、無線回線品質測定を目的とした信号は、共通パイロット信号とも呼ばれる。
無線回線品質測定算出部310は、無線回線制御要求を無線回線制御情報抽出部304から取得した場合又は無線回線品質を測定する周期になった場合、パイロット抽出部305を介して同期制御部306及び同期信号抽出部307に同期の実行を指示する。
制御部32は、端末設定制御部321、セル選択制御部322、システム情報記憶部323、無線回線制御部324、端末性能情報記憶部325及び端末性能情報制御部326を有する。
端末設定制御部321は、システム情報の入力をシステム情報抽出部303から受ける。そして、端末設定制御部321は、システム情報を基に以下の制御を行う。
端末設定制御部321は、無線回線制御部324により指定された制御情報を基に通信端末3に割り当てられた無線リソースを判定すると共に、適用されている変調符号化方式を判定する。そして、端末設定制御部321は、受信無線部301、復調復号部302、送信無線部331及び符号化変調部332の動作を制御する。
また、端末設定制御部321は、アンライセンスドバンド使用の通知を無線回線制御部324から受ける。そして、端末設定制御部321は、通信端末3でアンライセンスドバンドの無線リソースを使用すると判定する。そして、端末設定制御部321は、アンライセンスドバンドに対応する周波数の設定を、受信無線部301、復調復号部302、送信無線部331及び符号化変調部332に行う。
セル選択制御部322は、システム情報の入力をシステム情報抽出部303から受ける。そして、セル選択制御部322は、システム情報を基に以下の制御を行う。なお、セル選択制御部322は、受信したシステム情報から測定帯域幅やセル選択の優先度などの制御情報をセル選択前に取得し、それらの取得した情報をセル選択に用いてもよい。
セル選択制御部322は、無線回線品質の測定算出結果の入力を無線回線品質測定算出部310から受ける。また、セル選択制御部322は、セルIDの入力をセルID抽出部308から受ける。さらに、セル選択制御部322は、無線回線制御情報抽出部304により抽出された通信端末3の制御情報を取得する。
セル選択制御部322は、入力された無線回線品質の測定算出結果、セルID及び通信端末3の制御情報を用いて、最も無線回線品質の良いセルのセルIDを特定する。具体的には、セル選択制御部322は、無線回線品質測定算出部310により測定された上述のRSRPとRSRQとの少なくとも一方を用いてセル選択を実施する。そして、セル選択制御部322は、選択したセルのセルIDを無線回線制御部324へ出力する。なお、セル選択制御部322は、セル選択の条件を満たすセルが見つかるまでセルの選択を繰り返す。本実施例では、セル選択制御部322が基地局1のセル10を選択した場合で説明する。
例えば、LTEシステムであれば、セル選択制御部322は、RSRP及びRSRQを用いて、最も無線回線品質の良い基地局を選択する。セル選択制御部322が1つ目の回線として回線接続したセル10が、PCellとなる。その後、通信端末3は、セル10で待ち受け及び回線接続を実施する。待ち受けは、W−CDMAシステムやLTEシステムでは、「camp on」と呼ばれる。さらに、本実施例に係る無線通信システムはCAを行っており、セル選択制御部322は、2つ目の回線としてSCellとなるセル20を選択し接続する。
無線回線制御部324は、セルID抽出部308が抽出したセルIDを取得する。また、無線回線制御部324は、無線回線制御情報抽出部304が抽出した制御情報を取得する。また、無線回線制御部324は、接続先として選択されたセルのセルIDの入力をセル選択制御部322から受ける。また、無線回線制御部324は、システム情報の入力をシステム情報抽出部303から受ける。そして、無線回線制御部324は、システム情報を基に以下の制御を行う。
例えば、無線回線制御部324は、無線回線制御情報抽出部304からセルIDの入力を受ける。そして、無線回線制御部324は、基地局1又は2から通知されたセルIDと算出したセルIDとが一致するか否かを判定する。セルIDが一致する場合、無線回線制御部324は、そのセルの情報をシステム情報記憶部323に記憶させる。
そして、ライセンスドバンドへの接続の場合、無線回線制御部324は、無線回線品質情報作成部334に無線回線品質情報の作成を指示する。
これに対して、アンライセンスドバンドへの接続の場合、無線回線制御部324は、無線回線制御情報抽出部304から取得したセルIDを有するセル20から報知されたシステム情報をシステム情報抽出部303から取得する。そして、無線回線制御部324は、セル10から受信したネットワーク識別情報とセル20から受信したネットワーク識別情報とを比較する。セル10のネットワーク識別情報とセル20のネットワーク識別情報とが一致しない場合、無線回線制御部324は、他のアンライセンスドバンドのセルの無線回線品質測定を無線回線品質測定算出部310へ通知する。
これに対して、セル10のネットワーク識別情報とセル20のネットワーク識別情報とが一致する場合、無線回線制御部324は、無線回線品質情報作成部334に無線回線品質情報の作成を指示する。
また、無線回線制御部324は、無線回線制御情報抽出部304が抽出した制御情報として、ランダムアクセスに関する制御情報を取得する。そして、無線回線制御部324は、セル10で待ち受け中に送信するデータが生じた場合、すなわち発呼する場合、ランダムアクセスに関する制御情報を基に、ランダムアクセスの実施を制御する。具体的には、無線回線制御部324は、予め決められた複数のプリアンブルの中からランダムアクセスプリアンブルを選択する。そして、無線回線制御部324は、選択したランダムアクセスプリアンブルを基地局1に送信する。
その後、無線回線制御部324は、無線回線制御情報抽出部304が抽出した制御情報として、ランダムアクセスレスポンスを取得する。そして、無線回線制御部324は、ランダムアクセスレスポンスにしたがいスケジュールドトランスミッションを送信するための制御を実施する。その後、無線回線制御部324は、スケジュールドトランスミッションの作成を無線回線制御情報作成部333に指示する。
また、無線回線制御部324は、セル10から送信されたdedicated preambleやランダムアクセスに用いる制御情報などの無線回線設定に用いる制御情報を無線回線制御情報抽出部304から受信した場合、以下の制御を行う。無線回線制御部324は、dedicated preambleを用いて、制御信号が送信元であるセル10又は20とランダムアクセスを実施する。なお、dedicated preambleを用いることで、他の通信端末がそのプリアンブルを同時に使用することがなく、プリアンブルの衝突が生じない。そのため、無線回線制御部324は、上述した通信端末3がプリアンブルを選択する場合(contention based random access procedure)と異なるランダムアクセス(non-contention based random access procedure)を行う。ここで、セル10から送信されたdedicated preambleを端末に通知するメッセージは、メッセージ0として、random access preamble assignmentと呼ばれる。
無線回線制御部324は、セル20に対するdedicated preambleを用いたランダムアクセスプリアンブルの送信を無線回線制御情報作成部333に指示する。
端末性能情報記憶部325は、通信端末3がアンライセンスドバンドの使用が可能か否かの情報を記憶する。
システム情報記憶部323は、基地局1から送信されたシステム情報の入力をシステム情報抽出部303から受ける。そして、システム情報記憶部323は、取得したシステム情報を記憶する。
端末性能情報制御部326は、端末性能情報要求抽出部309により抽出された端末性能情報要求を取得する。そして、端末性能情報制御部326は、端末性能情報記憶部325から通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否の情報を取得する。その後、端末性能情報制御部326は、通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否の情報とともに基地局1への端末性能情報の送信を端末性能情報作成部335に指示する。
送信部33は、送信無線部331、符号化変調部332、無線回線制御情報作成部333、無線回線品質情報作成部334及び端末性能情報作成部335を有する。この送信部33及び受信部31が、「第2通信部」の一例にあたる。
無線回線制御情報作成部333は、スケジュールドトランスミッションの作成を無線回線制御部324から受ける。そして、無線回線制御情報作成部333は、無線回線制御部324の制御にしたがいスケジュールドトランスミッションを作成する。その後、無線回線制御情報作成部333は、スケジュールドトランスミッションを符号化変調部332へ出力し、基地局1へ送信する。
また、無線回線制御情報作成部333は、セル20の接続の場合、dedicated preambleを用いたランダムアクセスプリアンブルの送信の指示を無線回線制御部324から受ける。そして、無線回線制御情報作成部333は、dedicated preambleを用いてランダムアクセスプリアンブルをセル20へ送信する。ここで、ランダムアクセスプリアンブルの中身は、dedicated preambleのみであってもよい。
無線回線品質情報作成部334は、無線回線品質の測定結果の入力を無線回線品質測定算出部310から受ける。次に、無線回線品質情報作成部334は、無線回線品質の測定結果から受信品質を示す制御情報(測定報告)を生成する。測定報告としては、例えば、受信品質を離散値で表したCQI(Channel Quality Indication)を用いることができる。
端末性能情報作成部335は、アンライセンスドバンドの使用の可否の情報とともに基地局1への端末性能情報の送信指示を端末性能情報制御部326から受ける。そして、端末性能情報作成部335は、指示にしたがいアンライセンスドバンドの使用の可否を含む端末性能情報を作成する。そして、端末性能情報作成部335は、作成した端末性能情報を符号化変調部332へ出力し、基地局1へ送信する。
符号化変調部332は、ベースバンド処理部34、無線回線制御情報作成部333、無線回線品質情報作成部334及び端末性能情報作成部335から信号の入力を受ける。そして、符号化変調部332は、受信した信号を符号化する。さらに、符号化変調部332は、符号化を施した信号に対して変調処理を施す。符号化変調部332は、所定の変調符号化方式又は端末設定制御部321から指示された変調符号化方式に対応する方法で、符号化及び変調を行う。そして、符号化変調部332は、各処理を施した信号を送信無線部331へ出力する。
送信無線部331は、符号化変調部332により処理が施された信号の入力を受ける。また、送信無線部331は、送信対象の周波数帯域の指示を端末設定制御部321から受ける。そして、送信無線部331は、信号を増幅し、さらに、ベースバンド信号から無線周波数へと変換する。そして、送信無線部331は、無線周波数へ変換した信号をアンテナを介して基地局1及び2へ送信する。
ベースバンド処理部34は、ベースバンド信号の入力を復調復号部302から受ける。そして、受信した信号で指定されている処理などに応じて、その信号を処理する。例えば、ベースバンド処理部34は、受信した信号で指定されている格納場所にデータを格納する。また、ベースバンド処理部34は、信号を音声に変えて、スピーカを用いて出力する。
信号の送信の場合、ベースバンド処理部34は、操作者から入力された指示に従い、データを取得する。例えば、ベースバンド処理部34は、メモリからデータを読み出す。そして、ベースバンド処理部34は、取得したデータを含む信号を符号化変調部332へ出力する。また、ベースバンド処理部34は、マイクからの音声入力を受けて、音声を信号に変えて符号化変調部332へ出力する。
ここで、図10を参照して同期及び無線回線品質測定の流れについて説明する。図10は、同期及び無線回線品質測定のシーケンス図である。ここでは、通信端末3が基地局1のセル10に接続する場合で説明する。
基地局1の同期信号作成部162は、同期信号であるPSS及びSSSを通信端末3へ送信する(ステップS1)。
通信端末3の同期制御部306は、同期信号抽出部307により抽出されたPSS及びSSSを用いてフレーム同期を行う(ステップS2)。
次に、通信端末3のセルID抽出部308は、PSS及びSSSを用いてセルIDを抽出する(ステップS3)。
次に、通信端末3のパイロット算出部312は、セルIDを基にパイロット信号を算出する(ステップS4)。
基地局1のパイロット作成部161は、パイロット信号を作成し、通信端末3へ作成したパイロット信号を送信する(ステップS5)。
通信端末3の同期制御部306は、パイロット抽出部305により抽出されたパイロット信号を用いてシンボル同期を行う(ステップS6)。
次に、通信端末3の無線回線品質測定算出部310は、無線回線制御情報抽出部304により抽出された無線回線制御情報を用いて無線回線品質の測定及び算出を行う(ステップS7)。
その後、通信端末3のセル選択制御部322は、無線回線品質測定算出部310により測定及び算出された無線回線品質を用いて接続するセルを選択する(ステップS8)。
次に、図11A及び11Bを参照してランダムアクセスの流れについて説明する。図11Aは、Contention based random access procedureのシーケンス図である。図11Bは、non−Contention based random access procedureのシーケンス図である。ここでは、通信端末3、並びに、基地局1及び2を動作主体として説明する。ただし、実際には、上述した各機能部が動作する。
Contention based random access procedureの場合、通信端末3は、ランダムアクセスプリアンブル(Random Access Preamble)を基地局1へ送信する(ステップS11)。
基地局1は、ランダムアクセスプリアンブルを受信した場合、ランダムアクセスレスポンス(Random Access Response)を通信端末3へ送信する(ステップS12)。
通信端末3は、ランダムアクセスレスポンスを受信すると、スケジュールドトランスミッション(Scheduled Transmission)を基地局1へ送信する(ステップS13)。
基地局1は、スケジュールドトランスミッションを受信すると、コンテンションレゾリューション(Contention Resolution)を通信端末3へ返信する(ステップS14)。これにより、通信端末3と基地局1との間で接続が確立する。
一方、non−Contention based random access procedureの場合、基地局2が、ランダムアクセスアサインメント(Random Access assignment)を通信端末3へ送信する(ステップS21)。
通信端末3は、ランダムアクセスアサインメントを受信すると、ランダムアクセスプリアンブル(Random Access Preamble)を基地局2へ送信する(ステップS22)。
基地局2は、ランダムアクセスプリアンブルを受信した場合、ランダムアクセスレスポンス(Random Access Response)を通信端末3へ送信する(ステップS23)。これにより、通信端末3と基地局2との間で接続が確立する。
次に、図12を参照して、本実施例に係る無線通信システムにおけるSCell接続の流れについて説明する。図12は、実施例1に係る無線通信システムにおけるSCell接続のシーケンス図である。
基地局1の端末性能情報要求作成部164は、端末性能情報要求を通信端末3へ送信する(ステップS101)。
通信端末3の端末性能情報制御部326は、端末性能情報要求抽出部309が抽出した端末性能情報要求を受信して、通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否を端末性能情報記憶部325から取得する。そして、端末性能情報作成部335は、端末性能情報制御部326から通知されたアンライセンスドバンドの使用の可否を含む端末性能情報を作成する。その後、端末性能情報作成部335は、作成した端末性能情報を基地局1に送信することで、アンライセンスドバンドの使用可否を基地局1に通知する(ステップS102)。ここでは、通信端末3がアンライセンスドバンドの使用が可能な場合で説明する。
基地局1の無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用可否の情報を端末性能情報制御部156から受信する。そして、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用可否の情報から通信端末3の端末カテゴリを特定する(ステップS103)。
基地局1の無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、通信端末3の端末カテゴリを通信端末3へ通知する(ステップS104)。
さらに、基地局1の無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドを使用するか否かの判定及びアンライセンスドバンドの無線回線品質測定要求の作成を含むアンライセンスドバンド使用制御を行う(ステップS105)。そして、無線回線制御部157は、通信端末3へのアンライセンスドバンド使用の通知を無線回線制御情報作成部160に指示する。
基地局1の無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、アンライセンスドバンドの使用を通知するための制御情報を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した制御情報を通信端末3へ送信することで、アンライセンスドバンドの使用を通信端末3に通知する(ステップS106)。
基地局2のパイロット作成部261は、パイロット信号を算出して生成する。そして、パイロット作成部261は、パイロット信号を通信端末3へ送信する(ステップS107)。
通信端末3の無線回線品質測定算出部310は、基地局2から送信されたパイロット信号を用いて基地局2との間の無線回線品質の測定及び算出を行う(ステップS108)。そして、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質の測定算出結果を無線回線品質情報作成部334へ出力する。
無線回線品質情報作成部334は、受信した無線回線品質の測定算出結果を用いて無線回線品質情報を作成する。そして、無線回線品質情報作成部334は、作成した無線回線品質情報を基地局1へ送信する(ステップS109)。
基地局1の無線回線制御部157は、通信端末3と基地局2との間の無線回線品質情報を無線回線品質情報抽出部154から取得する。無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドを用いる他の通信端末3の周辺基地局からも同様に無線回線品質情報を取得する。そして、無線回線制御部157は、取得した無線回線品質情報を基にセルを選択する(ステップS110)。ここでは、無線回線制御部157が基地局2を選択した場合で説明する。
無線回線制御部157が基地局2を選択した場合、基地局1及び2、並びに、通信端末3の間で、すなわちランダムアクセスプロシジャが行われ、通信端末3と基地局2とを接続する無線回線設定がなされる(ステップS111)。
その後、基地局2と通信端末3とは、設定された無線回線を用いてユーザデータ及び制御情報の送受信を行う(ステップS112)。
次に、図13を参照して、本実施例に係る無線通信システムにおけるCAの処理の流れについて説明する。図13は、実施例1に係る無線通信システムにおけるCAの処理の概略を表すシーケンス図である。図13では、CAの処理全体の流れの概略を示すため、例えば、同期処理やカテゴリ通知処理などの細かい処理を省いている。
基地局1のパイロット作成部161は、パイロット信号を作成し通信端末3へ送信する(ステップS201)。また、基地局2のパイロット作成部261は、パイロット信号を作成し通信端末3へ送信する(ステップS202)。
通信端末3の無線回線品質測定算出部310は、基地局1及び2から送信されたパイロット信号を用いて基地局1及び2との間の無線回線品質の測定及び算出を行う(ステップS203)。セル選択制御部322は、無線回線品質測定算出部310による無線回線品質の測定算出結果を用いてセル選択を行う(ステップS204)。ここでは、セル選択制御部322は、セル10をPCellとして選択する。
そして、基地局1のシステム情報作成部163は、システム情報を通信端末3へ送信する(ステップS205)。
基地局1及び通信端末3は、ランダムアクセスプロシジャを実行し無線回線設定を行う(ステップS206)。
次に、通信端末3の端末性能情報制御部326は、通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否を端末性能情報記憶部325から取得する。そして、端末性能情報作成部335は、端末性能情報制御部326から通知されたアンライセンスドバンドの使用の可否を含む端末性能情報を作成する。その後、端末性能情報作成部335は、作成した端末性能情報を基地局1に送信することで、アンライセンスドバンドの使用可否を基地局1に通知する(ステップS207)。ここでは、通信端末3は、アンライセンスドバンドの使用が可能な場合で説明する。
基地局1の無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用可否の通知を受ける。そして、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドを使用するか否かの判定及びアンライセンスドバンドの無線回線品質測定要求の作成を含むアンライセンスドバンド使用制御を行う(ステップS208)。そして、無線回線制御部157は、通信端末3へのアンライセンスドバンド使用の通知を無線回線制御情報作成部160に指示する。
基地局1の無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、アンライセンスドバンドの使用を通知するための制御情報を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した制御情報を通信端末3へ送信することで、アンライセンスドバンドの使用を通信端末3に通知する(ステップS209)。
その後、基地局1及び通信端末3は、設定された無線回線を用いてユーザデータ及び制御情報の送受信を行う(ステップS210)。
その後、基地局2のパイロット作成部261は、パイロット信号を作成し通信端末3へ送信する(ステップS211)。
基地局1は、通信端末3との間のデータ量や回線品質などを基にセル追加を決定する(ステップS212)。
通信端末3の無線回線品質測定算出部310は、基地局2から送信されたパイロット信号を用いて基地局2との間の無線回線品質の測定及び算出を行う(ステップS213)。そして、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質の測定算出結果を無線回線品質情報作成部334へ出力する。
無線回線品質情報作成部334は、受信した無線回線品質の測定算出結果を用いて無線回線品質情報を作成する。そして、無線回線品質情報作成部334は、作成した無線回線品質情報を基地局1へ送信する(ステップS214)。
無線回線制御部157は、無線回線品質情報抽出部154により抽出された通信端末3と基地局2との間の無線回線品質情報及び通信端末3と他の基地局との間の無線回線品質情報を取得する。そして、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドを使用した通信を行うセルとして基地局2のセル20を選択する(ステップS215)。ここでは、無線回線制御部157は、セル20をSCellとして選択する。
そして、無線回線制御部157は、基地局2へのシステム情報要求の送信を無線回線制御情報作成部160に指示する。無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、システム情報要求を行う制御情報を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した制御情報を基地局2へ送信することでシステム情報要求を基地局2へ送信する(ステップS216)。
基地局2のシステム情報作成部263は、システム情報管理記憶部258が記憶する情報を用いてシステム情報を作成する。そして、システム情報作成部263は、作成したシステム情報を基地局1へ送信する(ステップS217)。基地局1の無線回線制御部157は、受信した基地局2のシステム情報を無線回線制御情報作成部160を介して通信端末3へ送信する(ステップS218)。
基地局2と通信端末3とは、ランダムアクセスプロシジャを実行し無線回線設定を行う(ステップS219)。
その後、基地局1と通信端末3とは、基地局1と通信端末3との間に設定された無線回線を用いてユーザデータ及び制御情報の送受信を行う(ステップS220)。また、基地局2と通信端末3とは、基地局2と通信端末3との間に設定された無線回線を用いてユーザデータ及び制御情報の送受信を行う(ステップS221)。
次に、図14を参照して、本実施例に係る基地局1によるCAの処理の流れについて説明する。図14は、実施例1に係る基地局によるCAの処理のフローチャートである。
無線回線制御部157、パイロット作成部161、同期信号作成部162及び無線回線制御情報作成部160は、ランダムアクセスを通信端末3との間で実行する(ステップS301)。これにより、基地局1と通信端末3との間に無線回線が設定される。
次に、システム情報作成部163は、システム情報管理記憶部158が記憶する情報を用いてシステム情報を作成する。そして、システム情報作成部163は、作成したシステム情報を基地局1へ送信する(ステップS302)。
次に、端末性能情報要求作成部164は、端末性能情報要求を作成する。そして、端末性能情報要求作成部164は、作成した端末性能情報要求を通信端末3へ送信する(ステップS303)。
次に、無線回線制御部157は、通信端末3から受信した端末性能情報に含まれるアンライセンスドバンドの使用の可否の情報を端末性能情報制御部156から受信する(ステップS304)。そして、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用の可否を判定する(ステップS305)。次に、無線回線制御部157は、アンライセンスドバンドの使用の通信端末3への通知を無線回線制御情報作成部160に指示する。無線回線制御情報作成部160は、アンライセンスドバンドの使用を通信端末3へ通知する(ステップS306)。
無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、通信端末3に対する基地局2を含むアンライセンスドバンドを用いた通信を行う通信端末3の周辺基地局との間の無線回線品質測定要求を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した無線回線品質測定要求を通信端末3へ送信する(ステップS307)。
その後、無線回線制御部157は、基地局2を含む通信端末3の周辺基地局からの無線回線品質測定結果を受信する(ステップS308)。
そして、無線回線制御部157は、受信した無線回線品質測定結果から追加セルを選択する(ステップS309)。ここでは、無線回線制御部157は、基地局2のセル20を選択した場合で説明する。
無線回線制御情報作成部160は、無線回線制御部157からの指示を受けて、基地局2へのシステム情報要求を行うための制御情報を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した制御情報を基地局2へ送信することで、基地局2に対してシステム情報要求を行う(ステップS310)。
無線回線制御部157は、基地局2から送信されたシステム情報を無線回線制御情報抽出部155から取得する。そして、無線回線制御部157は、取得した基地局2のシステム情報を無線回線制御情報作成部160を介して通信端末3へ送信する(ステップS311)。
その後、無線回線制御部157は、通信端末3に対するセル追加要求の送信を無線回線制御情報作成部160に指示する。無線回線制御情報作成部160は、セル追加要求を行うための制御情報を作成する。そして、無線回線制御情報作成部160は、作成した制御情報を通信端末3へ送信することで、通信端末3にセル追加要求を送信する(ステップS312)。
次に、図15を参照して、本実施例に係る通信端末3によるCAの処理の流れについて説明する。図15は、実施例1に係る通信端末によるCAの処理のフローチャートである。
セル選択制御部322は、基地局1を含む周辺基地局から受信したパイロット信号を用いてPCellのセル選択を行う(ステップS321)。ここでは、セル選択制御部322は、基地局1のセル10をPCellとして選択する。
そして、パイロット抽出部305、同期制御部306、同期信号抽出部307、セルID抽出部308、端末設定制御部321及び無線回線制御部324は、基地局1との間でランダムアクセスを行う(ステップS322)。これにより、通信端末3と基地局1との間で無線回線が設定される。
次に、無線回線制御部324は、システム情報抽出部303により抽出された基地局1のシステム情報を受信する(ステップS323)。
その後、端末性能情報制御部326は、端末性能情報要求を端末性能情報要求抽出部309から受信する(ステップS324)。端末性能情報制御部326は、通信端末3のアンライセンスドバンドの使用の可否の情報を端末性能情報記憶部325から取得する。そして、端末性能情報制御部326は、アンライセンスドバンドの使用の可否の情報を含む端末性能情報の基地局1への送信を端末性能情報作成部335に指示する。
端末性能情報作成部335は、端末性能情報制御部326からの指示を受けてアンライセンスドバンドの使用の可否の情報を含む端末性能情報を作成する。そして、端末性能情報作成部335は、作成した端末性能情報を基地局1へ送信することで、アンライセンスドバンドの使用の可否を基地局1に通知する(ステップS325)。
次に、無線回線制御部324は、基地局1から送信されたアンライセンスドバンド使用の通知を無線回線制御情報抽出部304から受信する(ステップS326)。
その後、無線回線制御部324は、基地局1から送信された無線回線品質測定要求を無線回線制御情報抽出部304から受信する(ステップS327)。
パイロット抽出部305、同期制御部306及び同期信号抽出部307は、基地局2への同期を実行する(ステップS328)。次に、セルID抽出部308は、基地局2のセルIDを抽出する(ステップS329)。そして、無線回線品質測定算出部310は、基地局2との間の無線回線品質の測定及び算出を行う(ステップS330)。
その後、無線回線品質測定算出部310は、無線回線品質の基地局1への通知を無線回線品質情報作成部334に指示する。無線回線品質情報作成部334は、無線回線品質測定算出部310からの指示にしたがい無線回線品質の測定算出結果を基地局1へ通知する(ステップS331)。
無線回線制御部324は、セル追加要求を基地局1から受けたか否かを判定する(ステップS332)。セル追加要求を受けていない場合(ステップS332:否定)、処理は、ステップS328へ戻る。
これに対して、セル追加要求を受けた場合(ステップS332:肯定)、端末設定制御部321は、基地局2のシステム情報をシステム情報抽出部303から受信する(ステップS333)。
そして、パイロット抽出部305、同期制御部306、同期信号抽出部307、セルID抽出部308、端末設定制御部321及び無線回線制御部324は、基地局2との間でランダムアクセスを行う(ステップS334)。これにより、通信端末3と基地局2との間で無線回線が設定される。
ここで、以上の説明では、基地局1からの端末性能情報要求を受けて、通信端末3は、アンライセンスドバンドの使用可否の情報を含む端末性能情報を基地局1に送出したが、送出タイミングはこれに限らない。例えば、通信端末3は、所定の周期で端末性能情報を基地局1に送出してもよい。その場合、基地局1は、端末性能情報要求を通信端末3に送らずに、通信端末3から端末性能情報が送られてくるのを待ってもよい。
さらに、以上の説明では、基地局1が通信端末3の性能情報を取得し、アンライセンスドバンドの使用の可否を判定して通信端末3にアンライセンスドバンドの使用の通知及び基地局2のシステム情報の送信を行ったが、これは他の構成をとることもできる。例えば、基地局2が通信端末3の性能情報を取得し、アンライセンスドバンドの使用の可否を判定して通信端末3にアンライセンスドバンドの使用の通知及び基地局2のシステム情報の送信を行ってもよい。この場合、基地局2は、実施例1の基地局1と同様の構成を有することが好ましい。また、この場合、基地局1は、後述の実施例2の基地局と同様の構成をとることもできる。
(ハードウェア構成)
次に、本実施例に係る基地局1及び2、並びに、通信端末3のハードウェア構成について説明する。図16は、基地局のハードウェア構成図である。例えば、基地局1及び2はいずれも図16に示すハードウェア構成を有する。
基地局1及び2は、図16に示すように、DSP(Digital Signal Processor)/CPU(Central Processing Unit)91、LSI(Large Scale Integration)92及びメモリ93を有する。
DSP/CPU91は、I/F(Interface)911及び制御部912を有する。I/F911は、制御部912と上位のネットワークとの通信インタフェースである。
メモリ93は、基地局1であれば、図3に例示した端末性能情報制御部156、無線回線制御部157、システム情報管理記憶部158及び上位処理部159の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを格納する。また、メモリ93は、システム情報管理記憶部158の機能を実現する。
そして、制御部912は、基地局1であれば、メモリ93に格納された各種プログラムを読み出して実行することで、端末性能情報制御部156、無線回線制御部157、システム情報管理記憶部158及び上位処理部159の機能を実現する。
また、基地局2であれば、メモリ93は、図8に例示した無線回線制御部257、システム情報管理記憶部258及び上位処理部259の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを格納する。また、メモリ93は、システム情報管理記憶部258の機能を実現する。
そして、制御部912は、基地局2であれば、メモリ93に格納された各種プログラムを読み出して実行することで、無線回線制御部257、システム情報管理記憶部258及び上位処理部259の機能を実現する。
LSI92は、受信無線回路921及び送信無線回路922を有する。基地局1であれば、受信無線回路921は、図3に例示した受信無線部151、復調復号部152、端末性能情報抽出部153、無線回線品質情報抽出部154及び無線回線制御情報抽出部155の機能を実現する。また、基地局1であれば、送信無線回路922は、端末性能情報要求作成部164、無線回線制御情報作成部160、パイロット作成部161、同期信号作成部162、システム情報作成部163、送信無線部165及び符号化変調部166の機能を実現する。
また、基地局2であれば、受信無線回路921は、図8に例示した受信無線部251、復調復号部252、無線回線品質情報抽出部254及び無線回線制御情報抽出部255の機能を実現する。また、基地局2であれば、送信無線回路922は、無線回線制御情報作成部260、パイロット作成部261、同期信号作成部262、システム情報作成部263、送信無線部265及び符号化変調部266の機能を実現する。
図17は、通信端末のハードウェア構成図である。通信端末3は、LSI94、DSP95、メモリ96、ディスプレイ97、マイク98及び拡声器99を有する。LSI94は、受信無線回路941及び送信無線回路942を有する。
ディスプレイ97は、液晶画面などの表示装置である。また、マイク98は、音声通信などを行う際に、操作者が音声を入力する装置である。また、拡声器99は、音声通信などを行う際に、操作者に音声を提供するスピーカなどの装置である。
受信無線回路941は、図9に例示した受信無線部301、復調復号部302、システム情報抽出部303、無線回線制御情報抽出部304、パイロット抽出部305、同期制御部306、同期信号抽出部307、セルID抽出部308の機能を実現する。また、受信無線回路941は、図9に例示した端末性能情報要求抽出部309、同期信号作成部311、パイロット算出部312及び無線回線品質測定算出部310の機能を実現する。
送信無線回路942は、図9に例示した送信無線部331、符号化変調部332、無線回線制御情報作成部333、無線回線品質情報作成部334及び端末性能情報作成部335を有する。
メモリ96は、端末設定制御部321、セル選択制御部322、無線回線制御部324及び端末性能情報制御部326の機能を実現するためのプログラムを含む各種プログラムを記憶する。また、メモリ96は、システム情報記憶部323及び端末性能情報記憶部325の機能を実現する。
そして、DSP95は、メモリ96から各種プログラムを読み出し実行することで、端末設定制御部321、セル選択制御部322、無線回線制御部324及び端末性能情報制御部326の機能を実現する。また、DSP95は、ベースバンド処理部34の機能を実現する。さらに、図17では、DSP95を用いる構成を示したが、CPUで実現することも可能である。
以上に説明したように、本実施例に係る無線通信システムでは、基地局は、通信端末に対してアンライセンスドバンドの周波数を通信に使用する周波数として通知し、通信端末は、その情報にしたがってアンライセンスドバンドを用いた通信を行う。これにより、確実にアンライセンスドバンドを用いた通信を行うことができる。また、アンライセンスドバンドをSCellに用いたキャリアアグリゲーションの実施が可能となる。これらにより、本実施例に係る無線通信システムは、アンライセンスドバンドを用いて使用可能な周波数を増加させることができ、伝送速度の改善が可能となる。
また、以上ではPCellとSCellとは、無線で接続された場合で説明したが、接続方法は他の方法でもよい。例えば、PCellとSCellとは有線で接続されてもよい。この場合、PCellとSCellとの間では、基地局間のインタフェースを用いた信号の伝送や、無線信号から光信号に変換した信号の伝送が行われる。
また、PCellとSCellとの間のデータ転送は、PDCP SDUが用いられている。この点、無線アクセス方式として、LTEやLTE−Advancedの分野では、LTE及びLTE−Advancedを用いるFemtoをHeNBと呼んでいる。一方で、LTEやLTE−Advancedの分野以外では、FemtoはLTEではなくWi−Fiを用いた通信を指す。Wi−Fiは、PDCPが存在せず、LTE及びLTE−AdvancedのMACとは動作が異なるMACのみが存在する。そのため、PDCP SDU単位としたデータ転送を行うことが困難である。その結果、同一のサービスのデータを分けて、基地局とFemtoで送信することができる。