WO2008053754A1

WO2008053754A1 - Station de base et procédé de communication sans fil

Info

Publication number: WO2008053754A1
Application number: PCT/JP2007/070670
Authority: WO
Inventors: Takeshi Toda; Shingo Joko; Taku Nakayama; Kenta Okino
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US8743836B2; JP2008113252A; JP4958515B2; EP2086126A1; KR20090057149A; EP2086126A4; US20100142441A1

Description

明明細細書書

無無線線通通信信方方法法及及びび基基地地局局

技技術術分分野野

[0001] 本本発発明明はは無無線線通通信信技技術術にに関関しし、、特特にに複複数数ののアアンンテテナナ素素子子をを具具備備すするる基基地地局局及及びびここのの基基地地局局ににおおけけるる無無線線通通信信方方法法にに関関すするる。。

背背景景技技術術

[0002] 無無線線通通信信ににおおいいてて周周波波数数資資源源をを有有効効利利用用可可能能なな技技術術ととししてて、、ァァダダププテティィブブアアレレーーアアンンテテナナをを使使用用ししたた空空間間分分割割多多重重（（SSDDMMAA))方方式式がが知知らられれてて!!//、、るる。。ァァダダププテティィブブァァレレ一一アアンンテテナナにによよれればば、、複複数数ののアアンンテテナナ素素子子にによよりり適適応応的的にに指指向向性性ビビーームムをを形形成成すするるここととにによよっってて特特定定方方向向のの通通信信相相手手とと通通信信可可能能ととななるる。。

[0003] SSDDMMAA方方式式をを採採用用ししたた無無線線通通信信シシスステテムムととししてて、、 IIEEEEEE880022.. 1166ee ((MMoobbiillee WWiiMM AAXX ((登登録録商商標標））））がが知知らられれてていいるる。。 IIEEEEEE880022.. 1166eeのの標標準準仕仕様様ににおおいいててはは、、ォォププシショョンンととししてて、、下下りりリリンンククフフレレーームム（（以以下下「「DDLLフフレレーームム」」））内内にに、、 AAAASS ((AAddaappttiivvee AArrrraayy aanntteenn nnaa SSyysstteemm))ダダイイババーーシシチチママッッププがが配配置置さされれるる（（非非特特許許文文献献 11及及びび 22参参照照））。。

[0004] 図図 11にに、、非非特特許許文文献献 11及及びび 22にに記記載載さされれてていいるる、、 AAAASSダダイイババーーシシチチママッッププオオププシショョンンをを含含むむ場場合合のの TTDDDD ((TTiimmee DDiivviissiioonn DDuupplleexx))フフレレーームム構構成成をを示示すす。。 DDLLフフレレーームムののフフレレーームムヘヘッッダダ内内ににはは、、ブブロローードドキキャャスストトママッッププがが配配置置さされれてていいるる。。

[0005] ブブロローードドキキャャスストトママッッププはは、、複複数数のの移移動動局局でで共共用用さされれるるチチャャネネルル、、つつままりり報報知知チチヤヤネネルルをを介介ししてて移移動動局局にに通通知知さされれるる制制御御情情報報ででああるる。。ままたた、、ブブロローードドキキャャスストトママッッププはは、、下下りりリリンンククののデデーータタババーースストトのの割割りり当当てて情情報報ででああるる DDLLママッッププとと、、上上りりリリンンククののデデーータタババーースストトのの割割りり当当てて情情報報ででああるる UULLママッッププととをを含含んんででいいるる。。ここれれにに対対ししてて、、 AAAASSダダイイババーーシシチチママッッププはは、、基基地地局局のの AAAASS機機能能にによよっってて、、任任意意のの移移動動局局にに対対ししててビビーームムフフォォーーミミンンググ送送信信又又ははダダイイババーーシシチチ送送信信さされれるる。。

[0006] 移移動動局局はは、、セセルル''エエッッジジににおおいいてて、、基基地地局局がが送送信信すするるブブロローードドキキャャスストトママッッププをを取取得得ででききななかかっったた場場合合、、同同一一フフレレーームム内内ににおおいいてて、、ブブロローードドキキャャスストトママッッププにに後後続続すするる AAAA

[0007] AAAASSダダイイババーーシシチチママッッププににはは、、そそのの他他ののチチャャネネルルででビビーームムフフォォーーミミンンググ送送信信さされれてているブロードキャストマップの割り当て情報が格納されている。移動局は、 AASダイバーシチマップに格納されて!/、る割り当て情報に基づ!/、て、ビームフォーミング送信されるブロードキャストマップを受信する。

非特許文献 1 : IEEE Std 802.16e 2005

非特許文献 2 : IEEE Std 802.16-2004/Corl-2005

発明の開示

[0008] 上記のように、 AASダイバーシチマップは、基地局の AAS機能により、任意の移動局に対してビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信される。このため、移動局が AASダイバーシチマップをスキャンしても、 AASダイバーシチマップを受信できないという事態が発生する。

[0009] 表 1に、 AASダイバーシチマップの送信時における空間相関特性（ビーム幅）と、 A ASダイバーシチマップの受信容易性及びカバレッジとの関係を示す。

[0010] [表 1]

表 1に示すように、空間相関がブロードな場合、 AASダイバーシチマップを受信可能なエリア率が比較的高いために、移動局は、空間相関がシャープな場合よりも AA Sダイバーシチマップを容易に受信できる。一方、空間相関がシャープな場合、 AAS ダイバーシチマップを受信可能なエリア率が比較的低いために、移動局は、空間相関がブロードな場合よりも AASダイバーシチマップを受信困難となる。

また、空間相関がブロードな場合、ビームフォーミング/ダイバーシチ利得が比較的低いので、空間相関がシャープな場合よりも AASダイバーシチマップのカバレッジが狭くなるとともに、セル間干渉が大きくなる。これに対して、空間相関がシャープな場合、ビームフォーミング/ダイバーシチ利得が比較的高いので、空間相関がプロードな場合よりも AASダイバーシチマップのカバレッジが広くなるとともに、セル間干渉が小さくなる。

[0012] このように、 AASダイバーシチマップの受信容易性とカバレッジとの関係は、基本的に相反する関係にある。セル'エッジの強化および不感知地帯の削減のためには、ある程度、空間相関特性をシャープにし、信号対干渉 ·雑音比（SINR)を高める必要がある。しかし、空間相関特性をシャープにすると、上記のように、 AASダイバーシチマップの受信容易性は低くなる。

[0013] 移動局は、マップを受信できない場合、上りリンクでの割り当て情報などを取得できず、結果として基地局に信号を返せないため、通信が不安定になる。したがって、 A ASダイバーシチマップを用いるのみでは、セル'エッジの移動局が、安定して通信することが難しいという問題がある。特に、ストリーミングゃ VoIP (Voice over Internet Protocol)などのリアルタイム性が要求されるトラヒックでは、深刻な問題となる。

[0014] 上記問題点に鑑み、本発明は、複数のアンテナ素子を備える基地局のセル.エツジにお!/、て、移動局が安定した通信を行うことを可能とする無線通信方法及び基地局を提供することを目的とする。

[0015] 上記目的を達成するために、本発明の特徴は、複数のアンテナ素子を具備する基地局における無線通信方法であって、複数のアンテナ素子を具備する基地局における無線通信方法であって、前記基地局によって形成されるセルを内側ゾーン及び外側ゾーンの 2つに分けて設定するステップと、所定の基準に基づいて、移動局が前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンのいずれに位置する力、を判定するステップと、前記内側ゾーンに位置する移動局に対して、チャネル割当及び通信方式の情報を含む制御情報を、報知チャネルを介して通知するステップと、前記外側ゾーンに位置する移動局に対して、前記複数のアンテナ素子を用いるビームフォーミングによって、個別チャネルを介して前記制御情報を通知するステップとを含むことを要旨とする。

[0016] この方法によれば、基地局によって形成されるセルを内側ゾーンと外側ゾーンとに分け、内側ゾーンに位置する移動局に対しては、報知チャネルを介して制御情報を通知し、外側ゾーンに位置する移動局に対しては、ビームフォーミングによる個別チャネルを介して制御情報を通知する。したがって、外側ゾーンに位置する移動局であつても制御情報を容易に受信可能となり、外側ゾーンに位置する移動局が安定した通信を実行可能となる。この結果、基地局のセル'エッジにおいて、移動局が安定した通信を fiうことができる。

[0017] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記判定するステップでは、前記内側ゾーンに位置する移動局が前記外側ゾーンへ向けて移動したことにより前記内側ゾ一ンの端部に到達したか否力、を判定し、前記個別チャネルを介して前記制御情報を通知するステップでは、前記内側ゾーンの端部に到達した移動局に対して、前記個別チャネルを割り当てること力 S好ましレ、。

[0018] この方法によれば、移動局が内側ゾーンから外側ゾーンへ向けて移動し、移動局が報知制御情報を受信できず通信が不安定になる前に、その移動局に対して制御情報を通知する。このため、内側ゾーンから外側ゾーンへ移動した移動局は、確実に制御情報を受信可能となるので、セル ·エッジ及び外側ゾーンにおいても安定した通信を実行可能となる。

[0019] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記判定するステップでは、前記所定の基準として、前記移動局との通信中に検出されるパスロス、受信信号強度、信号対干渉 ·ノイズ比、又は干渉量の少なくとも 1つを用いることが好ましい。

[0020] この方法によれば、パスロス、受信信号強度、信号対干渉'ノイズ比、又は干渉量の少なくとも 1つに基づいて、各移動局が内側ゾーン及び外側ゾーンのいずれに位置する力、を検出するので、移動局が内側ゾーン及び外側ゾーンのいずれに位置するかを容易に判定可能となる。

[0021] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記設定するステップでは、前記複数のアンテナ素子の数に応じて算出されるビームフォーミング利得から、前記外側ゾーンのゾーン径を設定することが好まし!/、。

[0022] この方法によれば、ビームフォーミング利得に基づき、外側ゾーンのゾーン径を設定するので、外側ゾーンのゾーン径を良好に設定できる。

[0023] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記設定するステップでは、 SDMA方式による空間多重数が最大である場合の前記ビームフォーミング利得から、前記外側ゾーンのゾーン径を設定することが好ましい。

[0024] この方法によれば、 SDMA方式の場合には空間多重数に応じてビームフォーミング利得が変化するので、 SDMA方式による空間多重数が最大である場合のビームフォーミング利得に基づ!/、て外側ゾーンのゾーン径を設定することができる。このため、 SDMA方式の場合であっても外側ゾーンのゾーン径を良好に設定できる。

[0025] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記設定するステップでは、前記内側ゾーンの一部と隣接基地局が構成する外側ゾーンの一部とが重なり、且つ、前記内側ゾーンと前記隣接基地局が構成する内側ゾーンとが重ならないように、前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンを設定することが好ましい。

[0026] この方法によれば、隣接基地局から干渉を受けることで移動局が安定した通信を実現困難となるエリアが発生することを回避できるので、セル ·エッジに位置する移動局であっても安定して通信可能とすることができる。

[0027] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記内側ゾーンに位置する移動局と通信を行う第 1期間と、前記外側ゾーンに位置する移動局と通信を行う第 2期間とを時分割で制御するステップを更に含み、前記第 1期間は、前記隣接基地局における前記第 1期間と同期しており、前記第 2期間は、前記隣接基地局における前記第 2期間と同期してレ、ること力 S好ましレ、。

[0028] この方法によれば、内側ゾーンの一部と隣接基地局が構成する外側ゾーンの一部と力 S重なることによる干渉の発生を回避すること力 Sできる。

[0029] 上記の特徴に係る無線通信方法において、前記制御するステップでは、前記基地局の通信状態に応じて、前記第 1期間及び前記第 2期間の時分割比を少なくともフレーム毎に最適化することが好ましレ、。

[0030] この方法によれば、基地局の通信状態に応じて、第 1期間と第 2期間との時分割比を少なくともフレーム毎に最適化するので、時分割比をより厳密に設定可能となる。

[0031] 本発明の他の特徴は、複数のアンテナ素子を具備する基地局であって、前記基地局によって形成されるセルを内側ゾーン及び外側ゾーンの 2つに分けて設定する設定部と、所定の基準に基づいて、移動局が前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンのいずれに位置するかを判定する判定部と、前記内側ゾーンに位置する移動局に対して、チャネル割当及び通信方式の情報を含む制御情報を、報知チャネルを介して通知する通信制御部とを備え、前記通信制御部は、前記外側ゾーンに位置する移動局に対して、前記複数のアンテナ素子を用いるビームフォーミングによって、個別チャネルを介して前記制御情報を通知することを要旨とする。

[0032] 本発明によれば、複数のアンテナ素子を備える基地局のセル.エッジにおいて、移動局が安定した通信を行うことを可能とする無線通信方法及び基地局を提供できる。図面の簡単な説明

[0033] [図 1]図 1は、本発明の背景技術に係る無線通信システムにおける TDDフレーム構成例を示す図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 1実施形態に係る無線通信システムにおけるセルゾーン構成例を示す図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 1実施形態に係る基地局の構成例を示す機能ブロック図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 1実施形態に係る無線通信システムにおける DLフレームのフレーム構成例を示す図である。

[図 5]図 5 (a)及び図 5 (b)は、本発明の第 1実施形態に係る無線通信システムにおけるゾーン径設定の一例を説明するための図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 1実施形態に係る無線通信方法の処理手順例を示すフロ一チャートである。

[図 7]図 7 (a)及び図 7 (b)は、本発明の第 1実施形態に係る無線通信システムの動作シーケンス例を説明するための図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 2実施形態に係る無線通信システムにおけるセルゾーン構成例を示す図である。

[図 9]図 9は、本発明の第 2実施形態に係る無線通信システムにおける隣接セルの配置方法の一例を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 2実施形態に係る無線通信システムにおける DLフレームのフレーム構成例を示す図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 2実施形態に係る無線通信システムにおける各セル間での DLフレームのフレーム構成例を示す図である。

[図 12]図 12 (a)及び (b)は、本発明の第 2実施形態に係る無線通信システムにおけるるゾゾーーンン時時分分割割方方法法のの一一例例をを示示すす図図ででああるる。。

発発明明をを実実施施すするるたためめのの最最良良のの形形態態

[0034] 次次にに、、図図面面をを参参照照ししてて、、本本発発明明のの第第 11及及びび第第 22実実施施形形態態をを説説明明すするる。。以以下下のの第第 11及及びび第第 22実実施施形形態態ににおおけけるる図図面面のの記記載載ににおおいいてて、、同同一一又又はは類類似似のの部部分分ににはは同同一一又又はは類類似似のの符符号号をを付付ししてていいるる。。

[0035] [[第第 11実実施施形形態態]]

((セセルルゾゾーーンン構構成成例例））

先先ずず、、本本実実施施形形態態にに係係るる無無線線通通信信シシスステテムムののセセルルゾゾーーンン構構成成例例ににつつ!!//、、てて説説明明すするる。。本本実実施施形形態態ににおおいいててはは、、 IIEEEEEE880022.. 1166ee ((MMoobbiillee WWiiMMAAXX ((登登録録商商標標））））にに基基づづくく無無線線通通信信シシスステテムムをを例例にに説説明明すするる。。図図 22はは、、本本実実施施形形態態にに係係るる無無線線通通信信シシスステテムムののセセルルゾゾーーンン構構成成例例をを示示すす図図ででああるる。。

[0036] 図図 22のの例例でではは、、基基地地局局 BBSSとと、、 33つつのの移移動動局局 MMSS；；!!〜〜 MMSS33 ((以以下下ににおおいいてて適適宜宜「「移移動動局局 MMSS」」とと総総称称すするる））ととをを示示ししてていいるる。。本本実実施施形形態態にに係係るる基基地地局局 BBSSはは、、複複数数ののアアンンテテナナ素素子子をを具具備備ししてていいるる。。基基地地局局 BBSSはは、、ビビーームムフフォォーーミミンンググ、、 SSDDMMAA、、ダダイイババーーシシチチ、、又又はは MMIIMMOO ((MMuullttiippllee II叩叩 uutt MMuullttiippllee OOuuttppuutt))とといいっったたママルルチチアアンンテテナナ機機能能のの利利用用方方法法をを、、 QQooSS ((QQuuaalliittyy ooff SSeerrvviiccee)) //GGooSS ((GGrraaddee ooff sseerrvviiccee))、、電電波波伝伝搬搬環環境境、、ネネッットトヮヮーークク負負荷荷、、及及びび隣隣接接セセルル干干渉渉量量ななどどにに応応じじてて動動的的にに選選択択すするる。。

[0037] 基基地地局局 BBSSにによよっってて形形成成さされれるるセセルル CC11はは、、同同心心円円状状のの内内側側ゾゾーーンン 1111及及びび外外側側ゾゾーーンン 1122にに分分割割さされれてていいるる。。基基地地局局 BBSSはは、、外外側側ゾゾーーンン 1122にに位位置置すするる移移動動局局 MMSS33とと通通信信をを行行うう場場合合はは、、必必ずずビビーームムフフォォーーミミンンググ専専用用のの個個別別チチャャネネルル（（以以下下、、「「ビビーームムフフォォーーミミンンググ専専用用チチヤヤネネノノレレ」」とと呼呼ぶぶ））をを用用いいるる。。

[0038] ままたた、、基基地地局局 BBSSはは、、外外側側ゾゾーーンン 1122にに位位置置すするる移移動動局局 MMSS33にに対対ししてて、、ビビーームムフフォォーーミミンンググ専専用用チチャャネネルルをを介介ししてて移移動動局局個個別別のの制制御御情情報報（（以以下下「「ププラライイベベーートトママッッププ」」とと呼呼ぶぶ））をを通通知知すするる。。ななおお、、個個別別チチャャネネルルはは、、移移動動局局毎毎にに割割りり当当ててらられれるる個個別別ののチチャャネネルルとといいうう意意味味ででああるる。。

[0039] ここれれにに対対ししてて、、基基地地局局 BBSSはは、、内内側側ゾゾーーンン 1111にに位位置置すするる移移動動局局 MMSSII ,, MMSS22とと通通信信をを行行うう場場合合、、ビビーームムフフォォーーミミンンググにに限限ららずず、、ダダイイババーーシシチチ又又はは MMIIMMOOななどど、、ビビーームムフフォォ

[0040] 基地局 BSは、内側ゾーン 11に位置する移動局 MS I , MS2に対して報知チャネルを介してブロードキャストマップを通知する。内側ゾーン 11は、ブロードキャストマップが十分報知され得るほどに信号対干渉'ノイズ比（SINR)が高い。このため、内側ゾーン 11では、必ずしもビームフォーミングゃ SDMA方式が用いられる必要はな!/、。

[0041] なお、ブロードキャストマップは、 DLフレームのフレームヘッダに配置され、複数の移動局に報知される制御情報である。ブロードキャストマップは、下りリンクのデータバーストの割り当て情報である DLマップと、上りリンクのデータバーストの割り当て情報である ULマップとを含んで!/、る。

[0042] 基地局 BSは、内側ゾーン 11に位置する移動局 MS力内側ゾーン 11の端部に移動したことを検知する。そして、基地局 BSは、内側ゾーン 11の端部に移動した移動局 MSに対して、ビームフォーミング専用チャネルを割り当て、割り当てたビームフォ一ミング専用チャネルを介してプライベートマップを通知する。

[0043] このように、内側ゾーン 11の端部に移動した移動局 MSがブロードキャストマップを受信できずに通信が不安定になる前に、ビームフォーミング専用チャネルを移動局 MSに割り当てることで、移動局 MSは外側ゾーン 12においても安定した通信を継続可能となる。

[0044] (基地局の構成例）

次に、本実施形態に係る基地局 BSの構成例について説明する。図 3は、本実施形態に係る基地局 BSの構成例を示す機能ブロック図である。

[0045] 本実施形態に係る基地局 BSは、アンテナ部 101と、無線通信部 102と、ゾーン設定部 103と、判定部 104と、通信制御部 105とを備える。アンテナ部 101は、複数のアンテナ素子 # 1 , # 2,…を備える。

[0046] 無線通信部 102は、無線信号の増幅及び周波数変換等を行うパワーアンプ ·高周波部や、無線信号を信号処理する信号処理部などを備えて!/、る。

[0047] ゾーン設定部 103は、基地局 BSによって形成されるセルを内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12の 2つに分け、同心円状の内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12を設定する。ゾーン設定部 103は、内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12のゾーン径の設定なども行

5。 [0048] 判定部 104は、所定の基準に基づいて、移動局 MSが内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12のいずれに位置するかを判定する。具体的には、判定部 104は、移動局 MS との通信中に推定されるパスロス、受信信号強度 (RSSI)、信号対干渉'ノイズ比（SI NR)、又は干渉量の少なくとも 1つを用いて、移動局 MSが内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12のいずれに位置するかを判定する。なお、ノスロス、 RSSI、 SINR、干渉量などの値は、瞬時フェージング変動値を移動平均し、長区間変動およびシャドウイング変動を考慮した値である。

[0049] 通信制御部 105は、セル C1 (内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12)内の移動局 MSとの通信を制御する。また、通信制御部 105は、内側ゾーン 11に位置する移動局 MS に対して、報知チャネルを介してブロードキャストマップを通知する。

[0050] 一方、外側ゾーン 12に位置する移動局 MSに対しては、基地局 BSは、複数のアンテナ素子 # 1 , # 2, …を用いて、ビームフォーミング専用チャネルを介してプライべートマップを移動局個別に通知する。なお、通信制御部 105は、ネットワーク側、例えば無線回線制御局 (RNC)とも通信する。

[0051] 更に、判定部 104は、内側ゾーン 11に位置する移動局 MSが外側ゾーン 12へ向けて移動したことにより内側ゾーン 11の端部に到達したかを判定する。通信制御部 1 05は、内側ゾーン 11の端部に到達した移動局 MSに対して、ビームフォーミング専用チャネルを割り当てる。

[0052] (フレーム構成の一例）

次に、本実施形態に係る無線通信システムにおける DLフレームの構成例について説明する。図 4は、本実施形態に係る無線通信システムにおける DLフレームの構成例を示す図である。

[0053] 図 4に示す DLフレームは、フレームヘッダ、下りデータバースト、及びプライベートマップなどを含んでいる。フレームヘッダは、内側ゾーン 11内の移動局 MSに対して報知チャネルを介して送信される。また、下りデータバーストは、内側ゾーン 11内の移動局 MSに対してノーマルチャネルを介して送信される。一方、プライベートマップ (及びデータ）は、外側ゾーン 12内の移動局 MSに対してビームフォーミング専用チャネルを介して送信される。 [0054] (ゾーン径設定方法の一例）

次に、図 5を参照しながら、基地局 BSによる内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12のゾ一ン径の設定方法につ!/、て説明する。

[0055] 内側ゾーン 11のゾーン径の設計は、従来通り、等価等方放射電力（EIRP)に基づく許容伝搬損失に基づいて行われる。具体的には、内側ゾーン 11の端部において、移動局 MSがブロードキャストマップをある程度受信できる範囲で、内側ゾーン 11のゾーン径が設定される。

[0056] 外側ゾーン 12の設計は、 EIRPに加え、ビームフォーミング利得を考慮して行う。外側ゾーン 12の設計は、ビームフォーミングを用いる場合と SDMAを用いる場合とで異なる。ビームフォーミングの場合はビームフォーミング利得分を考慮し、 SDMAの場合は SDMA数が最大の時のビームフォーミング利得を考慮した時の許容伝搬損失から求められる。以下に、（1)ビームフォーミングの場合、（2) SDMAの場合について、外側ゾーン 12のゾーン径の設定方法について詳細に説明する。

[0057] (1)ビームフォーミングの場合：

ビームフォーミング利得 BGainは、下式により算出される。

[0058] BGain = 10*logl0{アンテナ素子数 } · · · (1)

パスロスモデルにより、式（1)により算出されるビームフォーミング利得に相当するパスロスを与える伝搬距離を逆算し、逆算した伝搬距離を外側ゾーン 12のゾーン径とする。図 5 (a)に、 12素子等間隔円形アレーの空間相関特性 (素子間隔 = 3. δ λ ) を示す。

[0059] (2) SDMAの場合：

ビームフォーミングの場合と同様である力 SDMAの場合、 SDMA数（空間多重数）によってビーム利得が変化する。そのため、そのビーム利得が最小となる場合、つまり最大 SDMA数におけるビームフォーミング利得に相当するパスロスを与える伝搬距離をパスロスモデル力も算出し、算出した伝搬距離をゾーン径とする。最大 SD MA数におけ Sビームフォーミング利得 BGainは、次式で与えられる。

[0060] BGain = 10*logl0{アンテナ素子数 }_10*logl0{SDMAの最大多重数 } …（2)

図 5 (b)に具体的な設計例を示す。パスロスモデルは Extended COST231_Hata Mo del for metropolitan,キャリア周波数 = 2· 5GHz、基地局/移動局アンテナ高 = 32 /1. 5mを想定する。

[0061] ビームフォーミング利得を考慮しない従来の EIRPにおける最大許容パスロスを 1 30dBとした場合、内側ゾーン 11のゾーン径は約 400mとなる。 12本のビーム利得は、 10 * loglO (12) = 10 [dB]となるため、ビーム利得による最大許容パスロスは 1 40dBとなり、中心からの径は約 780mとなる。従って、外側ゾーン 12の幅は 780— 4 00 = 380mに設計される。

[0062] (コネクション制御フロー例）

次に、基地局 BS及び移動局 MS間におけるコネクション制御フロー例について説明する。図 6は、基地局 BS及び移動局 MS間におけるコネクション制御フロー例を示すフローチャートである。ただし、移動局 MSがいずれのゾーンに位置しているかの判断基準として、基地局 BSで測定される推定パスロスを用いる場合について説明す

[0063] ステップ S101において、基地局 BSと移動局 MSとの間で同期処理が実行される。

[0064] ステップ S102において、移動局 MSは、基地局 BS力、らブロードキャストマップを受信する。ステップ S 103において、基地局 BSと移動局 MSとの間でレンジング処理が実行される。ステップ S 104において、移動局 MSは基地局 BSに接続する。

[0065] ステップ S105において、基地局 BSはパスロスを推定する。ステップ S106において、基地局 BSは、ステップ S 105で推定したパスロスと、あらかじめ設定された閾値 Los s とを比較する。ステップ S105で推定したパスロスが閾値 Loss 以上である場合に th th

は、ステップ S107に処理が進む。一方、ステップ S105で推定したパスロスが閾値 L oss よりも小さい場合には、ステップ S108に処理が進む。

th

[0066] ステップ S107において、基地局 BSは、移動局 MSに対し、ビームフォーミング専用

[0067] ステップ S108においては、基地局 BSは、移動局 MSに対し、ブロードキャストによりマップを送信する。

[0068] (基地局及び移動局の動作シーケンス例）

次に、基地局 BS及び移動局 MSの動作シーケンス例について説明する。具体的には、図 7 (a)に示すように、時刻 tOにて内側ゾーン 11内に位置する移動局 MSが、外側ゾーン 12へ向けて移動し、時刻 tlにて内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12の境界に至る場合の動作について説明する。図 7 (b)は、基地局 BS及び移動局 MSの動作シーケンス例を示すシーケンス図である。ただし、移動局 MSが内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12のどちらのゾーンに存在するかの判断基準として、 SINRを用いる場合について説明する。

[0069] ステップ S201において、基地局 BSと移動局 MSとの間で同期処理が実行される。

[0070] ステップ S202において、基地局 BSは、報知チャネルを介してブロードキャストマツプを移動局 MSに通知する。

[0071] ステップ S203において、基地局 BSは、 SINRの報告要求を移動局 MSに通知する

[0072] ステップ S204において、移動局 MSは、基地局 BSからの受信信号に基づいて SI NRを測定し、測定結果を報告応答として基地局 BSに通知する。

[0073] ステップ S205において、基地局 BSは、ステップ S204で通知された報告応答（SI NR)と、あらかじめ設定された閾値 SINR とを比較する。ここでは、ステップ S204で

th

通知された報告応答（SINR)が、あらかじめ設定された閾値 SINR 以上であるとす

th

る。この場合、基地局 BSは、移動局 MSが内側ゾーン 11に位置していると判定する

[0074] ステップ S206において、基地局 BSは、報知チャネルを介してブロードキャストマツプを移動局 MSに通知する。ステップ S207において、基地局 BSと移動局 MSとの間でコネクションが確立される。

[0075] ステップ S208において、基地局 BSは、 SINRの報告要求を移動局 MSに通知する

[0076] ステップ S209において、移動局 MSは、基地局 BSからの受信信号に基づいて SI NRを測定し、測定結果を報告応答として基地局 BSに通知する。

[0077] ステップ S210において、基地局 BSは、ステップ S209で通知された報告応答（SI NR)と、あらかじめ設定された閾値 SINR とを比較する。ここでは、ステップ S204で

th

通知された報告応答（SINR)が、あらかじめ設定された閾値 SINR よりも小さいものとする。この場合、基地局 BSは、移動局 MSが内側ゾーン 11の端部に位置していると判定する。

[0078] ステップ S211において、基地局 BSは、ビームフォーミング専用チャネルを移動局 MSに割り当て、割り当てたビームフォーミング専用チャネルを介してプライベートマツプ及びデータを移動局 MSに送信する。

[0079] (作用'効果）

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、基地局 BSは、基地局 BSと接続中の移動局 MSが、ブロードキャストマップのカバレッジ（内側ゾーン 11)の端部に移動し、ブロードキャストマップを受信できず通信が不安定になる前に、移動局 MSへ向けてビームフォーミングを用いて移動局個別に制御情報を通知する。

[0080] この結果、内側ゾーン 11力も外側ゾーン 12へ移動した移動局 MS力外側ゾーン 12にて安定した通信を行うことが可能となり、セル'エッジの強化および不感知地帯の削減を図ることができる。

[0081] [第 2実施形態]

本発明の第 2実施形態においては、上述した第 1実施形態に係るセルゾーン構成方法をセルラネットワークシステムに適用した構成について説明する。なお、本実施形態では第 1実施形態と異なる点を主として説明し、重複する説明を省略する。

[0082] (セルゾーン構成例）

図 8に、本実施形態に係る無線通信システムのセルゾーン構成例を示す。図 8の例では、 3つの基地局 BS；!〜 BS3 (以下、適宜「基地局 BS」と総称する）によって、 3つのセル C1〜C3がそれぞれ形成されている。セル C1は、同心円状の内側ゾーン 11 及び外側ゾーン 12からなる。セル C2は、同心円状の内側ゾーン 21及び外側ゾーン 22力もなる。セル C3は、同心円状の内側ゾーン 31及び外側ゾーン 32からなる。

[0083] 基地局 BS 1は、内側ゾーン 11の一部と隣接基地局 BS2, BS3が構成する外側ゾーン 22, 32の一部とが重なり、且つ、内側ゾーン 11と隣接基地局 BS2, BS3が構成する内側ゾーン 21 , 31とが重ならないように、内側ゾーン 11及び外側ゾーン 12を設疋。

[0084] 同様に、基地局 BS2は、内側ゾーン 21の一部と隣接基地局 BS 1 , BS3が構成する外側ゾーン 12, 32の一部とが重なり、且つ、内側ゾーン 21と隣接基地局 BS1 , BS 3が構成する内側ゾーン 11 , 31とが重ならな!/、ように、内側ゾーン 21及び外側ゾーン 22を設定する。

[0085] 基地局 BS3は、内側ゾーン 31の一部と隣接基地局 BS1 , BS2が構成する外側ゾーン 12, 22の一部とが重なり、且つ、内側ゾーン 31と隣接基地局 BS 1 , BS2が構成する内側ゾーン 11 , 21とが重ならないように、内側ゾーン 31及び外側ゾーン 32を設疋。

[0086] (ゾーン時分割方法の一例）

次に、図 9〜図 11を参照しながら、上記のセルゾーン構成例において内側ゾーンと外側ゾーンとを時分割する一例について説明する。

[0087] 上記のセルゾーン構成例では、互いに隣接するセル間において、内側ゾーンの一部と外側ゾーンの一部が重なるために、セル間干渉が発生する。例えば、図 9に示すように、セル C1の内側ゾーン 11とセル C2の外側ゾーン 22とが重複する距離 D1の増加に伴い、セル間干渉によって通信が不安定となるエリアの増加が問題となる。

[0088] この問題の解決策として、図 10に示すように、内側ゾーンと外側ゾーンを時分割に割り当てる。つまり、基地局 BSが、内側ゾーン内の移動局 MSと通信を行う期間と、外側ゾーン内の移動局 MSと通信を行う期間とを、時分割で制御する。

[0089] 具体的には、図 11に示すように、隣接セル間（セル C1〜セル CN (N ; 2以上の整数)）において、内側ゾーンの期間が同期し、外側ゾーンの期間が同期している。この結果、内側ゾーンと外側ゾーンとの重複エリアにおいて、セル間干渉によって通信が不安定となることを角早決できる。

[0090] (ゾーン時分割比の設定方法の一例）

次に、図 12を参照しながら、内側ゾーンと外側ゾーンを時分割に割り当てる場合の、ゾーン時分割比の設定方法の一例につ!/、て説明する。

[0091] 図 12 (a)に示すように、上記のセルゾーン構成における内側ゾーンのゾーン径を" Rl"、外側ゾーンのゾーン径を" R2"とする。また、図 12 (b)に示すように、 DLフレームにおいてノーマルチャネルの期間を" Tl"、ビームフォーミング専用チャネルの期間を" Τ2"とする。 [0092] セル内ユーザ分布は一般的に、セル内一様分布と想定される。従って、基本的には内側ゾーンと外側ゾーンの面積比に応じて" Τ 、 "Τ2"を調整する。しかしながら、外側ゾーンでは、距離減衰および隣接セル干渉の増加により、内側ゾーンに比べ SINRが低くなる。

[0093] 従って、外側ゾーン 12においては、 SINRに依存する変調方式や符号化率、 SD ΜΑ数などが、内側ゾーンと異なる。このようなこと力、ら、ビームフォーミング専用チヤネルの時分割比は、次式で調整される。

[0094] 國 r₂ -^A « … ）

ここで" A"は、電波伝搬環境、隣接セル干渉量、ネットワーク負荷 (例えば接続移動局数、変調方式や符号化率）、 SDMA数などに応じて、少なくともフレーム毎に動的にチューユングされるパラメータである。

[0095] (作用'効果）

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、隣接基地局間でセル間干渉を抑制しつつ、移動局が安定した通信を実現困難なエリアの発生を回避することができ、セル ·エッジの移動局 MSであっても安定して通信可能とすることができる。

[0096] [その他の実施形態]

上記のように、本発明は第 1及び第 2実施形態によって記載した力この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

[0097] 例えば、基地局 BSは、トラヒック負荷又は収容移動局数の少なくとも一方に応じて、内側ゾーン及び外側ゾーンのゾーン径を動的に制御しても良レ、。

[0098] 上述した第 1及び第 2実施形態においては、 IEEE802. 16e (Mobile WiMAX ( 登録商標））に基づく無線通信システムを例に説明した。しかし、 IEEE802. 16e (M obile WiMAX (登録商標））に基づく無線通信システムに限定されず、マルチアンテナ技術を利用する無線通信システムであれば、上述した第 1及び第 2実施形態に係るセルゾーン構成例やビームフォーミング専用チャネルの割り当て方法などを適用可能である。

[0099] また、上述した第 1実施形態においては、内側ゾーンに位置する移動局が外側ゾーンへ向けて移動した場合の制御情報の通知方法について説明した。しかしながら、このような通知方法に加えて、以下のような通知方法を基地局が実行してもよい。

[0100] すなわち、第 1実施形態において、移動局が外側ゾーンに位置し、当該外側ゾーンに位置する移動局が内側ゾーンに移動した場合に、外側ゾーンに位置する移動局に対しては、基地局がビームフォーミングによって個別チャネルを介して制御情報を通知している。このような状況で、移動局が内側ゾーンに移動した場合には、基地局が報知チャネルを介して制御情報を通知するようにし、ビームフォーミングによる個別チャネルでの制御情報 (報知制御情報）の通知を止めるようにする。

[0101] これは、移動局それぞれの個別情報チャネルが、伝送レートに対して、複数の移動局で共有されることになる報知チャネルのサイズと比べるとオーバーヘッドが大きくなるため、できる限り報知チャネルでの制御情報を通知する方が望ましいためである。

[0102] このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

[0103] なお、曰本国特許出願第 2006— 294995号（2006年 10月 30曰出願）の全内容力参照により、本願明細書に組み込まれている。

産業上の利用可能性

[0104] 以上のように、本発明に係る無線通信方法及び基地局は、複数のアンテナ素子を備える基地局のセル ·エッジにおいて、移動局が安定した通信を行うことを可能とする無線通信方法及び基地局を提供することができるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のアンテナ素子を具備する基地局における無線通信方法であって、

前記基地局によって形成されるセルを内側ゾーン及び外側ゾーンの 2つに分けて所定の基準に基づ!/、て、移動局が前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンの!/、ずれに位置するかを判定するステップと、

前記内側ゾーンに位置する移動局に対して、チャネル割当及び通信方式の情報を含む制御情報を、報知チャネルを介して通知するステップと、

前記外側ゾーンに位置する移動局に対して、前記複数のアンテナ素子を用いるビームフォーミングによって、個別チャネルを介して前記制御情報を通知するステップと

を含む無線通信方法。

[2] 前記判定するステップでは、前記内側ゾーンに位置する移動局が前記外側ゾーンへ向けて移動したことにより前記内側ゾーンの端部に到達したか否かを判定し、前記個別チャネルを介して前記制御情報を通知するステップでは、前記内側ゾーンの端部に到達した移動局に対して、前記個別チャネルを割り当てる請求項 1に記載の無線通信方法。

[3] 前記判定するステップでは、前記所定の基準として、前記移動局との通信中に検出されるパスロス、受信信号強度、信号対干渉 ·ノイズ比、又は干渉量の少なくとも 1 つを用いる請求項 1に記載の無線通信方法。

[4] 前記設定するステップでは、前記複数のアンテナ素子の数に応じて算出されるビームフォーミング利得から、前記外側ゾーンのゾーン径を設定する請求項 1に記載の無線通信方法。

[5] 前記設定するステップでは、 SDMA方式による空間多重数が最大である場合の前記ビームフォーミング利得から、前記外側ゾーンのゾーン径を設定する請求項 4に記載の無線通信方法。

[6] 前記設定するステップでは、前記内側ゾーンの一部と隣接基地局が構成する外側ゾーンの一部とが重なり、且つ、前記内側ゾーンと前記隣接基地局が構成する内側ゾーンとが重ならな!/、ように、前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンを設定する請求項；!〜 5のいずれか 1項に記載の無線通信方法。

[7] 前記内側ゾーンに位置する移動局と通信を行う第 1期間と、前記外側ゾーンに位置する移動局と通信を行う第 2期間とを時分割で制御するステップを更に含み、前記第 1期間は、前記隣接基地局における前記第 1期間と同期しており、前記第 2期間は、前記隣接基地局における前記第 2期間と同期している請求項 6に記載の無線通信方法。

[8] 前記制御するステップでは、前記基地局の通信状態に応じて、前記第 1期間及び前記第 2期間の時分割比を少なくともフレーム毎に最適化する請求項 7に記載の無線通信方法。

[9] 複数のアンテナ素子を具備する基地局であって、

前記基地局によって形成されるセルを内側ゾーン及び外側ゾーンの 2つに分けて設定する設定部と、

所定の基準に基づ!/、て、移動局が前記内側ゾーン及び前記外側ゾーンの!/、ずれに位置するかを判定する判定部と、

前記内側ゾーンに位置する移動局に対して、チャネル割当及び通信方式の情報を含む制御情報を、報知チャネルを介して通知する通信制御部とを備え、

前記通信制御部は、前記外側ゾーンに位置する移動局に対して、前記複数のアンテナ素子を用いるビームフォーミングによって、個別チャネルを介して前記制御情報を通知する基地局。