WO2010001707A1 - 無線通信システム、通信装置、無線通信方法、及び無線通信プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2008年07月03日に、日本に出願された特願2008-174817号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
そこで、3Gと4Gの技術的、時間的なギャップを埋め、4Gへのスムーズな移行を実現するために、3Gと同一の周波数を使用し、4Gの候補となっている新技術を導入して、下りの通信速度が100Mbps程度を実現するE-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)が3GPP(The 3rd Generation Partnership Project:第3世代パートナシッププロジェクト)で活発に議論されている。
E-UTRAでは、下りリンクとしてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:直交周波数分割多元接続)方式が提案されている。また、複数の変調方式や符号化率を適応的に変更するようなAMC(Adaptive Modulation and Coding:適応変調方式、3GPPではLink Adaptationとも表現されている)という技術や、送信側、受信側共に、複数のアンテナを使用してデータの送受信を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output:多入力多出力)伝送方式などが採用されている。
LTE(Long Term Evolution:3GPPの発展系)では、無線フレーム内でランダムアクセス信号を割り当て可能なRACHスロットの位置が16種類のRACH slot configuration(RACHスロットパターン)によって定義されており、eNode B(無線基地局装置)はセル内でどのRACHスロットパターンを使用するのかを報知情報で端末(移動局装置)に通知する。
報知情報を受信した端末は、受信した情報からRACHを送信できるタイミングを認識し、通信が必要な場合、RACHスロットパターンで定義されたRACHスロットのタイミングでランダムアクセスプリアンブル信号(ランダムアクセス信号)を送信する。
非特許文献1には、新規のRACHスロットパターンについて記載されている。
また、特許文献2には、伝搬損失を求め、基地局から上りスロットの占有状況と干渉量を受信し、前記伝搬損失から所望波電力を求め、前記所望波電力と前記干渉量とから前記占有状況が空きである各スロットにおける所望波電力対干渉量の比を求め、前記所望波電力対干渉量の比を用いて送信スロットを選択するスロット選択方法が記載されている。
また、ランダムアクセス信号を割り当て可能な帯域に対し、在圏する移動局装置が少ない基地局装置では、移動局装置から送信されるランダムアクセス信号が少ないため、無駄なリソースが確保されることになり、スループットが低下するという欠点がある。
さらに、都市部のビジネス街等では、日中は在圏する移動局装置が多く、夜間は在圏する移動局装置が少ない等、時間帯によって、ランダムアクセス信号の送信状況が変化するため、時間帯により接続品質の低下や、スループットの低下が発生するという欠点がある。
上記構成によると、第2の通信装置がランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に基づいて、予め記憶する複数の帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定するので、ランダムアクセス信号の受信頻度が高い場合に発生するランダムアクセス信号の衝突を避け、また、ランダムアクセス信号の受信頻度が低い場合に帯域割当パターンの帯域を他の通信に割り当てることができ、高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態に係る通信システムの概念図である。
この図において、携帯電話装置A1(第1の通信装置)は、基地局装置B1(第2の通信装置)のセルに在圏し、基地局装置B1と通信を行う。ここで、セルとは、基地局装置が携帯電話装置と通信可能な範囲であり、在圏とは、セルサーチ等により携帯電話装置の識別情報が基地局装置に登録され、基地局装置と該登録された携帯電話装置が通信可能になっている状態をいう。
また、携帯電話装置A2と携帯電話装置A3とは、基地局装置B2のセルに在圏し、基地局装置B2と通信を行う。このように、基地局装置は、複数の携帯電話装置と通信を行ってもよい。
携帯電話装置A1(A2、A3)から基地局装置B1(B2)への上りリンクは、ランダムアクセスチャネルPRACH(Physical Random Access Channel)、上りリンク共用チャネルPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)、及び、上りリンク制御チャネルPUCCH(Physical Uplink Control Channel)により構成される。
基地局装置B1(B2)は、該基地局装置B1(B2)のセルに在圏するすべての携帯電話装置(基地局装置B1の場合、携帯電話装置A1、基地局装置B2の場合、携帯電話装置A2、A3)から、ランダムアクセスチャネルRACHに割り当てられたランダムアクセス信号を受信する状態にある。
図2は、本実施形態に係るRACHスロットパターンテーブルの一例を示す概略図である。
図示するように、RACHスロットパターンテーブルは、行と列からなる2次元の表形式のデータであり、パターン番号、ランダムアクセス(RA)周期、及び、ランダムアクセス(RA)サブフレーム番号の各項目の列を有している。このRACHスロットパターンテーブルの主キーは、パターン番号である。
ランダムアクセス周期とは、所定の時間間隔であるサブフレームの数で表わされる周期であり、ランダムアクセスサブフレーム番号は、後述するように、該周期内においてサブフレームを順序付けた番号である。
RACHスロットパターンテーブルの各行のデータが示すランダムアクセス信号を割り当て可能な帯域の組み合わせのパターン(RACH slot configuration)をRACHスロットパターン(帯域割当パターン)という。
この図は、上りリンクの無線リソース構成を示し、横軸に時間をとり、縦軸に周波数とっている。この図において、無線リソースは、横軸(時間軸)方向に、所定の時間間隔であるサブフレームごとに区切られ、ランダムアクセス周期に対応した、ランダムアクセスサブフレーム番号が付けられている。また、無線リソースは、縦軸(周波数軸)方向に、所定の周波数間隔で区切られている。
帯域は、この図において区切られた無線リソースで表され、例えば、時間間隔で区切られた周波数帯域、周波数間隔で区切られた時間帯域、時間間隔と周波数間隔とで区切られた帯域がある。
この図において、ハッチングされた帯域が、ランダムアクセス信号を割り当て可能な帯域である(以下、RACHスロットという)。
なお、ランダムアクセス信号を割り当て可能な帯域について、周波数領域の帯域の選択については、例えば、周期的に予め定められている。
また、図3Cは、図2におけるパターン番号「2」のRACHスロットパターンであり、RACHスロットは、ランダムアクセス周期「5」ごとに、ランダムアクセスサブフレーム番号「2」のサブフレームの最も周波数の大きい帯域2つと最も周波数の小さい帯域2つとが繰り返されていることを示している。
図3Aで表わされるRACHスロットパターンは、図3Bで表わされるRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロットの数が少なく、つまり、帯域が小さい。また、図3Cで表わされるRACHスロットパターンは、図3Bで表わされるRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロットの数が多く、つまり、帯域が大きい。
すなわち、RACHスロットパターンテーブルが示すRACHスロットパターンは、互いに、単位時間内のRACHスロットの数(帯域の大きさ)が互いに異なる複数RACHスロットパターンである。
基地局装置b1は、アンテナ部b10、受信部b11、記憶部b12、制御部b13、及び送信部b14を含んで構成される。また、基地局装置b1は、その他、基地局装置の一般的な公知の機能を備える。
RACHスロットパターン候補記憶部b121は、上述のRACHスロットパターンテーブル(図2)を記憶する。すなわち、RACHスロットの組み合わせであるRACHスロットパターンであって、該組み合わせた帯域の大きさが互いに異なる複数のRACHスロットパターンを予め記憶する。
表1は、在圏数閾値記憶部b122が記憶する在圏数閾値ファイルの一例である。
また、表1の在圏数閾値ファイルは、在圏数が多く、ランダムアクセス信号の受信頻度が多いとする在圏数Xであって、閾値100台以上の在圏数Xに対し、パターン番号「1」のRACHスロットパターンに比べ、単位時間内のRACHスロット数が多い、つまり、帯域が多いRACHスロットパターンのパターン番号「2」が対応付けられていることを示している。
制御部b13は、在圏数検出部b131、RACHスロットパターン判定部b132、RACHスロットパターン決定部b133(帯域割当パターン決定部)、及びRACHスロットパターン通知部b134(帯域割当パターン通知部)を含んで構成される。
例えば、RACHスロットパターン判定部b132は、閾値THが100台であるとき、在圏数検出部b131が検出した在圏数Xが110台であれば、「在圏数Xは閾値100台以上」と判定し、在圏数Xが90台であれば、「在圏数Xは閾値100台より少ない」と判定する。
すなわち、RACHスロットパターン決定部b133は、在圏数X(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
例えば、RACHスロットパターン通知部b134は、RACHスロットパターンのパターン番号を、下りリンクの報知情報として報知する。携帯電話装置a1は、該報知情報を受信する。
また、RACHスロットパターン通知部b134は、該報知したRACHスロットパターンを、RACHスロットパターンのパターン番号を記憶部b12に記憶させる。
携帯電話装置a1は、アンテナ部a10、受信部a11、記憶部a12、制御部a13、及び送信部a14を含んで構成される。また、携帯電話装置a1は、その他、携帯電話装置の一般的な公知の機能を備える。
制御部a13は、RACHスロットパターン受信部a131と、RACHスロット割当部a132(帯域割当部)とを含んで構成される。
例えば、RACHスロットパターンのパターン番号は、下りリンクで報知された報知情報に含まれ、これを受信したRACHスロットパターン受信部a131は、該パターン番号をRACHスロットパターン記憶部a121に記憶させる。
すなわち、RACHスロット割当部a132は、ランダムアクセス信号を、基地局装置b1のRACHスロットパターン決定部b133が決定したRACHスロットパターンのいずれかのRACHスロットの中に割り当てる。
なお、携帯電話装置a1は、RACHスロットパターンのパターン番号とRACHスロットとの関係について、RACHスロットパターンテーブル(図2)を記憶部a12に製造時などに予め記憶させておいてもよいし、基地局装置b1のRACHスロットパターン通知部b134に通知させて、携帯電話装置a1の記憶部a12に記憶させてもよい。
RACH信号生成部a141は、ランダムアクセス信号をRACHスロット割当部a132が割り当てた帯域を使って、アンテナ部a10の送信アンテナを介し、基地局装置b1に送信する。
まず、基地局装置b1は、在圏数Xを検出する(S101)。
次に、基地局装置b1は、S101において検出した在圏数Xが、在圏数閾値ファイルの在圏数に含まれるかを判定する(S102)。
基地局装置b1は、S103にて決定したRACHスロットパターンのパターン番号を、携帯電話装置a1に通知する(S104)。
携帯電話装置a1は、S104の処理により通知されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S105)。
これにより、無線通信システムは、在圏数が多くランダムアクセス信号の受信頻度が多い場合には、RACHスロットを多くして発生するランダムアクセス信号の衝突の発生を抑制し、また、在圏数が少なくランダムアクセス信号の受信頻度が少ない場合には、RACHスロットパターンのRACHスロットを少なくして、他の通信に割り当て可能な帯域を増やすことができ、各移動局装置との接続の成功率を示す接続品質について、高い接続品質の確保や、高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、無線通信システムは、基地局装置のセルに在圏する携帯電話装置の数に基づき、RACHスロットパターンを決定した。本実施形態では、無線通信システムは、時間帯に基づき、RACHスロットパターンを決定する。
なお、通信システムの概念図は、第1の実施形態の図1と同じである。
本実施形態による無線通信システム(図6)と、第1の実施形態による無線通信システム(図4)を比較すると、携帯電話装置a1が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態による基地局装置b2(図6)と、第1の実施形態による基地局装置b1(図4)を比較すると、記憶部b22と制御部b23が異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部b10、受信部b11、及び送信部b14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
RACHスロットパターン候補記憶部b121が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
表2は、時間帯情報記憶部b222が記憶する時間帯情報ファイルの一例である。
また、表2の時間帯情報ファイルは、一般に携帯電話による通信が多い時間帯であり、ランダムアクセス信号の受信頻度が多い時間帯T1「11:00~14:00」及び、T2「17:00~23:00」に対し、パターン番号「1」のRACHスロットパターンに比べ、単位時間内のRACHスロット数が多い、つまり、帯域が多いRACHスロットパターンのパターン番号「2」が対応付けられていることを示している。
また、表2の時間帯情報ファイルは、一般に携帯電話による通信が少ない時間帯であり、ランダムアクセス信号の受信頻度が少ない時間帯T3「23:00~6:00」に対し、パターン番号「1」のRACHスロットパターンに比べ、単位時間内のRACHスロット数が少ない、つまり、帯域が少ないRACHスロットパターンのパターン番号「0」が対応付けられていることを示している。
制御部b23は、時刻検出部b231、RACHスロットパターン判定部b232、RACHスロットパターン決定部b233(帯域割当パターン決定部)、及びRACHスロットパターン通知部b134を含んで構成される。
RACHスロットパターン通知部b134が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
時刻検出部b231は、時計機能を備え、現在時刻Tを検出する。
例えば、RACHスロットパターン判定部b232は、時刻検出部b231が検出した現在時刻Tが11:05であれば、「現在時刻Tは時間帯T1に含まれる」と判定する。
また、RACHスロットパターン決定部b233は、RACHスロットパターン判定部b232が「現在時刻Tは時間帯T3に含まれる」と判定したとき、パターン番号「0」のRACHスロットパターンに決定する。
すなわち、RACHスロットパターン決定部b233は、時間帯(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
まず、基地局装置b2は、現在時刻Tを検出する(S201)。
次に、基地局装置b2は、S201において検出した現在時刻Tが、時間帯情報ファイルのどの時間帯に含まれるかを判定する(S202)。
基地局装置b2は、S203にて決定したRACHスロットパターンを、携帯電話装置a1に通知する(S204)。
携帯電話装置a1は、S204の処理により通知されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S205)。
これにより、無線通信システムは、携帯電話による通信が多くランダムアクセス信号の受信頻度が多い時間帯には、RACHスロットを多くして発生するランダムアクセス信号の衝突の発生を抑制し、また、携帯電話による通信が少なくランダムアクセス信号の受信頻度が少ない時間帯には、RACHスロットパターンのRACHスロットを少なくして、他の通信に割り当て可能な帯域を増やすことができ、高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、無線通信システムは、基地局装置のセルに在圏する携帯電話装置の数に基づき、RACHスロットパターンを決定した。本実施形態では、無線通信システムは、ランダムアクセス信号の受信率に基づき、RACHスロットパターンを決定する。また、通信システムの概念図は、第1の実施形態の図1と同じである。
本実施形態による無線通信システム(図8)と、第1の実施形態による無線通信システム(図4)を比較すると、携帯電話装置a1が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態による基地局装置b3(図8)と、第1の実施形態による基地局装置b1(図4)を比較すると、記憶部b32と制御部b33とが異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部b10、受信部b11、及び送信部b14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
RACHスロットパターン候補記憶部b121が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
なお、後述するように、受信率P1は、その値が高い程、ランダムアクセス信号の受信頻度が多く、その値が低い程、ランダムアクセス信号の受信頻度が少ないことを表わしている。
例えば、受信率閾値記憶部b322は、受信率P1が高くランダムアクセス信号の受信頻度が多いとする受信率P1の閾値THが、70%であることを記憶する。
制御部b33は、ランダムアクセス信号受信率検出部b331、RACHスロットパターン判定部b332、RACHスロットパターン決定部b333、及びRACHスロットパターン通知部b134を含んで構成される。
なお、RACHスロットパターン通知部b134が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
次に、ランダムアクセス信号受信率検出部b331は、該検出したランダムアクセス信号の電力が予め定められた電力の閾値E1を超える場合、ランダムアクセス信号を検出したとして、検出回数Ndを1増加させる。一方、ランダムアクセス信号受信率検出部b331は、該検出したランダムアクセス信号の電力が予め定められた電力の別の閾値E2を超えるが、閾値E1を超えない場合、ランダムアクセス信号を検出していないとして、未検出回数Nmを1増加させる。
つまり、ランダムアクセス信号受信率検出部b331が検出する電力が、閾値E2より小さいノイズ、あるいは、ランダムアクセス信号以外の信号等を、ランダムアクセス信号の受信率の算出対象から除外している。
P1=100×Nd/(Nd+Nm)・・・(1)
例えば、RACHスロットパターン判定部b332は、閾値THが70%であるとき、ランダムアクセス信号受信率検出部b331が検出した受信率P1が74%であれば、「受信率P1は閾値70%以上」と判定し、受信率P1が68%であれば、「受信率P1は閾値70%より少ない」と判定する。
また、RACHスロットパターン決定部b333は、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号を、記憶部b32から読み込む。なお、記憶部b32から読み込むパターン番号は、RACHスロットパターン通知部b134が、RACHスロットパターンを携帯電話装置a1に通知する際に記憶部b32に記憶させたパターン番号である。
すなわち、RACHスロットパターン決定部b333は、受信率P1(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
まず、基地局装置b3は、ランダムアクセス信号を検出し、該ランダムアクセス信号の受信率P1を算出する(S301)。
次に、基地局装置b3は、S301において算出したランダムアクセス信号の受信率P1について、RACHスロットパターン判定部b332の判定結果が変わったか否かを判断する(S302)。
一方、S302において、RACHスロットパターン判定部b332の判定結果が変わっていないと判断した場合、基地局装置b3は、S301の処理に進む。
基地局装置b3は、S303の処理で決定したRACHスロットパターンを、携帯電話装置a1に通知する(S304)。
携帯電話装置a1は、S304の処理により通知されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S305)。
これにより、無線通信システムは、受信率P1が低くランダムアクセス信号の受信頻度が少ない場合には、RACHスロットを多くして発生するランダムアクセス信号の衝突の発生を抑制し、また、受信率P1が高くランダムアクセス信号の受信頻度が多い場合には、RACHスロットパターンのRACHスロットを少なくして、他の通信に割り当て可能な帯域を増やすことができ、高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第4の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、無線通信システムは、基地局装置のセルに在圏する携帯電話装置の数に基づき、RACHスロットパターンを決定した。本実施形態では、無線通信システムは、基地局装置と該基地局装置のセルに在圏する携帯電話装置との通信のトラフィック量の総和(以下、総トラフィック量という)に基づき、RACHスロットパターンを決定する。
なお、通信システムの概念図は、第1の実施形態の図1と同じである。
本実施形態において、携帯電話装置A2、A3と基地局装置B2とは、ランダムアクセス信号以外の通信、例えば、電話機能の通話に必要なデータや、電子メールのデータ等の通信を行う。
また、本実施形態による無線通信システム(図11)と、第1の実施形態による無線通信システム(図4)を比較すると、携帯電話装置a1が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態による基地局装置b4(図11)と、第1の実施形態による基地局装置b1(図4)を比較すると、記憶部b42と制御部b43が異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部b10、受信部b11、及び送信部b14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
RACHスロットパターン候補記憶部b121が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
制御部b43は、総トラフィック量検出部b431、RACHスロットパターン判定部b432、RACHスロットパターン決定部b433、及びRACHスロットパターン通知部b134を含んで構成される。
RACHスロットパターン通知部b134が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
例えば、RACHスロットパターン判定部b432は、閾値THが50Mバイトであるとき、総トラフィック量検出部b431が検出した総トラフィック量Yが40Mバイトであれば、「総トラフィック量Yは、閾値50Mバイトより小さい」と判定し、総トラフィック量Yが60Mバイトであれば、「総トラフィック量Yは、閾値50Mバイト以上」と判定する。
また、RACHスロットパターン決定部b433は、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンを、記憶部b42から読み込む。
このとき、RACHスロットパターン決定部b433は、例えば、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号が図2中のパターン番号「1」である場合、RACHスロットパターンを、パターン番号「1」のRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロット数が多い、該パターン番号より帯域が大きいパターン番号「2」のRACHスロットパターンに決定する。
すなわち、RACHスロットパターン決定部b433は、総トラフィック量Y(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
このとき、RACHスロットパターン決定部b433は、例えば、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号が図2中のパターン番号「1」である場合、RACHスロットパターンを、パターン番号「1」のRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロット数が少ない、該パターン番号より帯域が小さいパターン番号「0」のRACHスロットパターンに決定してもよい。
まず、基地局装置b4は、総トラフィック量Yを算出する(S401)。
次に、基地局装置b4は、S401において検出した総トラフィック量について、RACHスロットパターン判定部b432の判定結果が変わったか否かを判断する(S402)。
一方、S402において、RACHスロットパターン判定部b432の判定結果が変わっていないと判断した場合、基地局装置b4は、S401の処理に進む。
基地局装置b4は、S403の処理で決定したRACHスロットパターンを、携帯電話装置a1に通知する(S404)。
携帯電話装置a1は、S404の処理により通知されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S405)。
これにより、無線通信システムは、総トラフィック量Yが大きく、ランダムアクセス信号の受信頻度が多い場合には、RACHスロットを多くして発生するランダムアクセス信号の衝突の発生を抑制し、また、総トラフィック量Yが小さく、ランダムアクセス信号の受信頻度が少ない場合には、RACHスロットパターンのRACHスロットを少なくして、他の通信に割り当て可能な帯域を増やすことができ、高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第5の実施形態について説明する。
第4の実施形態では、無線通信システムは、基地局装置と該基地局装置のセルに在圏する携帯電話装置との通信のトラフィック量の総和(以下、総トラフィック量という)に基づき、RACHスロットパターンを決定した。
本実施形態では、無線通信システムにおいて、ランダムアクセス信号の総受信情報量に基づきRACHスロットパターンを決定する。
また、通信システムの概念図は、第1の実施形態の図1と同じである。
また、本実施形態による無線通信システム(図13)と、第1の実施形態による無線通信システム(図4)を比較すると、携帯電話装置a1が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
本実施形態による基地局装置b5(図13)と、第1の実施形態による基地局装置b1(図4)を比較すると、記憶部b52と制御部b53が異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部b10、受信部b11、及び送信部b14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
RACHスロットパターン候補記憶部b121が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
ランダムアクセス信号量閾値記憶部b522は、基地局装置b5と各携帯電話装置との間で利用するランダムアクセス信号量と比較する閾値THを記憶する。
制御部b53は、ランダムアクセス信号量検出部b531、RACHスロットパターン判定部b532、RACHスロットパターン決定部b533、及びRACHスロットパターン通知部b134を含んで構成される。
RACHスロットパターン通知部b134が持つ機能は、第1の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
ランダムアクセス信号量検出部b531は、所定の時間内において、受信部b11が受信するランダムアクセス信号量を検出し、該検出した信号量の総和である総信号量Zを算出する。
例えば、RACHスロットパターン判定部b532は、閾値THが1000ビットであるとき、ランダムアクセス信号量検出部b531が検出した総信号量Zが800ビットであれば、「総信号量Zは、閾値TH以下」と判定し、総信号量Zが1200ビットであれば、「総信号量Zは、閾値TH以上」と判定する。
また、RACHスロットパターン決定部b533は、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンを、記憶部b52から読み込む。
このとき、RACHスロットパターン決定部b533は、例えば、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号が図2中のパターン番号「1」である場合、RACHスロットパターンを、パターン番号「1」のRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロット数が多い、該パターン番号より帯域が大きいパターン番号「2」のRACHスロットパターンに決定する。
すなわち、RACHスロットパターン決定部b533は、総信号量Z(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
このとき、RACHスロットパターン決定部b533は、例えば、携帯電話装置a1が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号が、図2中のパターン番号「1」である場合、RACHスロットパターンを、パターン番号「1」のRACHスロットパターンより、単位時間内のRACHスロット数が少ない、該パターン番号より帯域が小さいパターン番号「0」のRACHスロットパターンに決定してもよい。
まず、基地局装置b5は、ランダムアクセス信号の総信号量Zを算出する(S501)。
次に、基地局装置b5は、S501において検出した総信号量Zについて、RACHスロットパターン判定部b532の判定結果が変わったか否かを判断する(S502)。
また、S502において、検出した総信号量Zが、RACHスロットパターン判定部b532の判定結果が変わっていないと判断した場合に、基地局装置b5は、S501の処理に進む。
基地局装置b5は、S503の処理で決定したRACHスロットパターンを、携帯電話装置a1に通知する(S504)。
携帯電話装置a1は、S504の処理により通知されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S505)。
これにより、無線通信システムは、ランダムアクセス信号の総信号量Zが多い場合に、RACHスロットの数を多くし、帯域を大きくすることで、端末からのランダムアクセス信号が衝突することを抑制し、また、総信号量Zが少ない場合は、RACHスロット数を減らし、RACHスロット数を減らした部分をユーザーデータに割り当てることができ高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第6の実施形態について説明する。
上記各実施形態では、無線通信システムは、基地局装置がRACHスロットパターンを決定した。本実施形態では、無線通信システムは、携帯電話装置が、ランダムアクセス信号の検出頻度に基づき、RACHスロットパターンを決定する。
なお、通信システムの概念図は、第1の実施形態の図1と同じである。
本実施形態による携帯電話装置a6(図15)と、第1の実施形態による携帯電話装置a1(図4)を比較すると、記憶部a62と制御部a63とが異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部a10、受信部a11、及び送信部a14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
RACHスロットパターン候補記憶部a621が持つ機能は、第1の実施形態のRACHスロットパターン候補記憶部b121と同じであるので、説明は省略する。
なお、後述するように、送信成功率P2は、その値が低い程、ランダムアクセス信号の受信頻度が多く、その値が高い程、ランダムアクセス信号の受信頻度が少ないことを表わしている。
制御部a63は、送信成功率検出部a631、RACHスロットパターン判定部a632、RACHスロットパターン決定部a633(帯域割当パターン決定部)、RACHスロットパターン通知部a634、RACHスロット割当部a635を含んで構成される。
例えば、携帯電話装置a6がランダムアクセス信号を5回送信し、基地局装置b6からの応答を1回検出した場合は、20%となる。
例えば、RACHスロットパターン判定部a632は、閾値THが50%であるとき、送信成功率検出部a631が検出した送信成功率P2が54%であれば、「送信成功率P2は閾値50%以上」と判定し、送信成功率P2が46%であれば、「送信成功率P2は閾値50%より少ない」と判定する。
また、携帯電話装置a6が現在、ランダムアクセス信号の割り当てに用いるRACHスロットパターンのパターン番号を、記憶部a62から読み込む。
すなわち、RACHスロットパターン決定部a633は、送信成功率P2(ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値)に基づいて、RACHスロットパターン候補記憶部b121が記憶するRACHスロットパターンの中から、RACHスロットパターンを決定する。
RACHスロット割当部a635は、ランダムアクセス信号を、RACHスロットパターン通知部a634が送信したRACHスロットパターンのRACHスロットに割り当てる。
本実施形態による基地局装置b6(図13)と、第1の実施形態による基地局装置b1(図4)を比較すると、記憶部b62と制御部b63とが異なる。しかし、他の構成要素(アンテナ部b10、受信部b11、及び送信部b14)が持つ機能は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
制御部b63は、RACHスロットパターン受信部b631を含んで構成される。
RACHスロットパターン受信部b631は、携帯電話装置a6のRACHスロットパターン通知部a634から通知されたRACHスロットパターンのパターン番号をRACHスロットパターン記憶部b621に記憶させる。
制御部b63は、RACHスロットパターン記憶部b621が記憶するRACHスロットパターンのパターン番号を読み出し、該RACHスロットパターンのRACHスロットに割り当てられたランダムアクセス信号を受信する。
まず、携帯電話装置a6は、ランダムアクセス信号の送信回数と、基地局装置b6からの応答の検出回数とを検出し、該ランダムアクセス信号の送信成功率P2を算出する(S601)。
次に、携帯電話装置a6は、S601において検出したランダムアクセス信号の送信成功率P2について、RACHスロットパターン判定部a632の判定結果が変わったか否かを判断する(S602)。
一方、S602において、RACHスロットパターン判定部a632の判定結果が変わっていないと判断した場合、携帯電話装置a6は、S601の処理に進む。
携帯電話装置a6は、S603の処理で決定したRACHスロットパターンを、基地局装置b6に通知する(S604)。
携帯電話装置a6は、S603の処理により決定されたRACHスロットパターンのRACHスロットに、ランダムアクセス信号を割り当てる(S605)。
これにより、無線通信システムは、送信成功率P2が小さくランダムアクセス信号の受信頻度が高い場合には、RACHスロットを多くして発生するランダムアクセス信号の衝突の発生を抑制し、また、送信成功率P2が大きくランダムアクセス信号の受信頻度が低い場合には、RACHスロットパターンのRACHスロットを少なくして、他の通信に割り当て可能な帯域を増やすことができ、高い接続品質の確保や高いスループットを得ることができる。
また、基地局装置b2は、一定時間毎にRACHスロットパターンを決定してもよいし、イベント開催時間にあわせてRACHスロットパターンを決定してもよい。
例えば、携帯電話装置は、携帯電話装置a6の送信成功率検出部a631と同等の機能を備え、該機能により検出したランダムアクセス信号の送信成功率P2を基地局装置に送信する。基地局装置は、複数の携帯電話装置から、所定の時間内に受信したランダムアクセス信号の送信成功率P2の平均値を算出する。基地局装置は、該算出したランダムアクセス信号の送信成功率P2の平均値が、予め記憶するランダムアクセス信号の送信成功率の閾値THと比較し、RACHスロットパターン決定部a633と同様にして、RACHスロットパターンを決定してもよい。
ここで、変化量ΔYは、予め定めた総トラフィック量Y1(例えば、1キガバイト)と、現在の総トラフィック量Yを用いて、ΔY=(Y-Y1)/Y1により算出する。
しかし、本発明はこれに限らず、例えば、基地局装置b3、及び携帯電話装置a6は、第1の実施形態の基地局装置b1、第2の実施形態の基地局装置b2のように、予めランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値とRACHスロットパターンとを対応付けて記憶し(表1、表2参照)、RACHスロットパターンを、検出したランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に対応するRACHスロットパターンに決定してもよい。
また、受信部b11、制御部b13~b63、送信部b14は、記憶部b12~b62の保持するプログラムを読み出し実行することにより、又は、電子回路により実現される。
また、記憶部b12~b62、記憶部a12、記憶部a62は、データを保持するものであり、磁気ハードディスク装置あるいは半導体メモリを用いて実現される。
a10・・・アンテナ部、a11・・・受信部、a12,a62・・・記憶部、a13,a63・・・制御部、a14・・・送信部
a121・・・RACHスロットパターン記憶部、a131・・・RACHスロットパターン受信部、a132,a635・・・RACHスロット割当部(帯域割当部)、a141・・・RACH信号生成部、a621・・・RACHスロットパターン候補記憶部(帯域割当パターン候補記憶部)、a622・・・検出率閾値記憶部、a631・・・送信成功率検出部、a632・・・RACHスロットパターン判定部、a633・・・RACHスロットパターン決定部(帯域割当パターン決定部)、a634・・・RACHスロットパターン通知部
b10・・・アンテナ部、b11・・・受信部、b12,b22,b32,b42,b52,b62・・・記憶部、b13,b23,b33,b43,b53,b63・・・制御部、b14・・・送信部
b121・・・RACHスロットパターン候補記憶部(帯域割当パターン候補記憶部)、b122・・・在圏数閾値記憶部、b222・・・時間帯情報記憶部、b322・・・受信率閾値記憶部、b422・・・総トラフィック量閾値記憶部、b522・・・ランダムアクセス信号量閾値記憶部、b131・・・在圏数検出部、b231・・・時刻検出部、b331・・・ランダムアクセス信号受信率検出部、b431・・・総トラフィック量検出部、b531・・・ランダムアクセス信号量検出部、b132,b232,b332,b432,b532・・・RACHスロットパターン判定部、b133,b233,b333,b433,b533・・・RACHスロットパターン決定部(帯域割当パターン決定部)、b134・・・RACHスロットパターン通知部、b621・・・RACHスロットパターン記憶部、b631・・・RACHスロットパターン受信部
Claims (10)
- ランダムアクセス信号を定められた帯域の中に割り当てて送信する第1の通信装置と、該送信装置から送信されたランダムアクセス信号を受信する第2の通信装置と、を備える無線通信システムにおいて、
前記第2の通信装置は、
前記帯域の組み合わせである帯域割当パターンであって、該組み合わせた帯域の大きさが、互いに異なる複数の前記帯域割当パターンを予め記憶する帯域割当パターン候補記憶部と、
前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に基づいて、前記帯域割当パターン候補記憶部が記憶する帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定する帯域割当パターン決定部と、
前記帯域割当パターン決定部が決定した帯域割当パターンの情報を通知する帯域割当パターン通知部と
を備え、
前記第1の通信装置は、
前記ランダムアクセス信号を、前記第2の通信装置の帯域割当パターン通知部から通知された情報の帯域割当パターンの帯域の中に割り当てる帯域割当部
を備える
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記帯域割当パターン決定部は、前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値の変化量に基づいて、前記帯域割当パターン候補記憶部が記憶する帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値は、前記第2の通信装置の通信範囲であるセルに在圏する前記第1の通信装置の数である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値は、時間帯である
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値は、前記ランダムアクセス信号の検出頻度である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記無線通信システムは、複数の前記第1の通信装置を備え、
該複数の第1の通信装置と前記第2の通信装置とは、前記ランダムアクセス信号以外の通信を行い、
前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値は、前記複数の第1の通信装置と前記第2の通信装置との通信情報量であって、少なくとも前記ランダムアクセス信号以外の通信の通信情報量を含む通信情報量である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値は、前記ランダムアクセス信号の通信情報量である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 - 定められた帯域の中に割り当てて送信されたランダムアクセス信号を受信する通信装置において、
前記帯域の組み合わせである帯域割当パターンであって、該組み合わせた帯域の大きさが互い異なる複数の前記帯域割当パターンを予め記憶する帯域割当パターン候補記憶部と、
前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に基づいて、前記帯域割当パターン候補記憶部が記憶する帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定する帯域割当パターン決定部と、
前記帯域割当パターン決定部が決定した帯域割当パターンの情報を通知する帯域割当パターン通知部と
を備える
ことを特徴とする通信装置。 - 定められた帯域の中に割り当てて送信されたランダムアクセス信号を受信する通信装置における無線通信方法において、
前記通信装置が、前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に基づいて、前記帯域の組み合わせである帯域割当パターンであって、該組み合わせた帯域の大きさが互いに異なる複数の前記帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定する第1過程と、
前記通信装置が、前記第1の過程にて決定した帯域割当パターンの情報を通知する第2の過程と
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 定められた帯域の中に割り当てて送信されたランダムアクセス信号を受信する通信装置のコンピュータに、
前記ランダムアクセス信号の受信頻度を表わす値に基づいて、前記帯域の組み合わせである帯域割当パターンであって、該組み合わせた帯域の大きさが互いに異なる複数の前記帯域割当パターンの中から、帯域割当パターンを決定する帯域割当パターン決定手段、
前記帯域割当パターン決定手段が決定した帯域割当パターンの情報を通知する帯域割当パターン通知手段
として機能させる無線通信プログラム。
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