基地局、通信システム、及び通信方法
【課題】不感地帯に存在する移動局のスループットを向上させると共に、周囲に存在する移動局への干渉を低減する。
【解決手段】一般回線を介してコアネットワークと接続する基地局において、移動局及び他基地局と無線信号を送受信し、コアネットワークとデータ信号を送受信する送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、データ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、送受信部において他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を備える。
【解決手段】一般回線を介してコアネットワークと接続する基地局において、移動局及び他基地局と無線信号を送受信し、コアネットワークとデータ信号を送受信する送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、データ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、送受信部において他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件開示の発明は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局、通信システム、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルの隙間、屋内、地下街や高層エリアなどの電波状況が悪いエリアを解消するためにフェムト基地局がある。フェムト基地局は、家庭やSOHO(Small Office/Home Office)などの小規模オフィス等に設置され、半径数十ｍ程度の限られた範囲（フェムトセル）をカバーする。また、フェムト基地局は、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna TeleVision)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続される。
【０００３】
上述のフェムト基地局を設置することによって、ビルの隙間、屋内、地下街や高層エリアなどの電波が届かない、いわゆる不感地帯においても不感地帯に在圏する端末が通信できるようになると共に、小規模範囲内のユーザーで占有することが出来るので、公衆基地局であるマクロ基地局に比べてスループットを向上させることが出来る。
【０００４】
また以下に記載の先行技術文献には次のようなフェムト基地局が開示されている。フェムト基地局が接続している回線等に異常があり、フェムト基地局が動作不能状態になった場合に、リピーターモードに切り替えることが出来るというものである（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-56881
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ユーザーがフェムト基地局を設置するエリアは、完全不感地帯に加え、電波は届いているが移動局が通信困難な場所を包含するエリアであることが多いため、マクロ基地局のセル範囲（マクロセル）とフェムト基地局のセル範囲（フェムトセル）が重なることが考えられる。さらに、マクロ基地局が通信に使用する周波数帯域とフェムト基地局が通信に使用する周波数帯域とは、同じであることが多いため、マクロセルとフェムトセルが重複している範囲で、干渉が生じてしまうことが考えられる。
【０００７】
例えば、建物内の中心付近は完全不感地帯であって、窓際等は電波が届いているが端末が通信困難な場所であるといった場合である。この場合、図１に示すように、ユーザーがフェムト基地局１２を窓際に設置してしまうと建物の外にフェムト基地局１２が出力する電波が漏れる。このとき、マクロ基地局１１とフェムト基地局１２が通信に使用する周波数帯域が同一であったとすると、マクロ基地局１１と接続している移動局１４に、窓から漏れたフェムト基地局１２から出力される電波が影響してしまい、該移動局１４に干渉を及ぼしてしまう。
【０００８】
上述した干渉を低減するためにフェムト基地局１２の送信電力を低減させてしまうと、該フェムト基地局１２に接続している移動局１３に十分なサービスを提供できないので、本来のフェムト基地局を設置する目的である屋内の移動局のスループットの向上が見込めなくなってしまう。
【０００９】
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、不感地帯に存在する移動局のスループットを向上させると共に、周囲に存在する移動局への干渉を低減することである。
【００１０】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するため形態に示す各構成より、導かれる作用効果であって従来技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本件開示の基地局、通信システム、及び通信方法は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局において、移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、コアネットワークとデータ信号を送受信する第２送受信部と、受信するデータ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、第１送受信部において他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を提供する。
【００１２】
また、本開示の通信システムは、一般回線を介してコアネットワークと接続する基地局と移動局を含む通信システムにおいて、基地局は、移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１の送受信部と、コアネットワークとデータ信号を送受信する第２の送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、受信するデータ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を提供し、移動局は、基地局と無線信号を送受信する第３の送受信部とを提供する。
【００１３】
また、本開示の通信方法は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局が実行する通信方法において、移動局及び他基地局から無線信号を受信し、コアネットワークからデータ信号を受信し、受信した他基地局が送信した無線信号の受信レベルを測定し、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、コアネットワークから受信するデータ信号は、無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信する第１の通信方法と、他基地局と送受信する無線信号を他基地局と移動局との間において中継する第２の通信方法と、のいずれかの通信を選択する。
【発明の効果】
【００１４】
本件開示の基地局、通信システム、及び通信方法によれば、マクロ基地局と通信を行う移動局に対しての干渉を考慮せずに、フェムト基地局を任意に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局への干渉を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術における課題の概要図である。
【図２】第１実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図３】第１実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図４】第１実施形態におけるSinrについての説明図である。
【図５】第１実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図６】第１実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図８】第２実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図９】第２実施形態におけるRssiについての説明図である。
【図１０】第２実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図１１】第２実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図１３】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図１４】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例１において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図１５】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例２において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図１６】第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図１７】第３実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図１８】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図１９】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図２０】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例１において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図２１】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例２において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図２２】第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図２３】第３実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、開示の基地局、通信システム、及び通信方法に係る実施形態を説明する。以下の実施形態の図面に示す構成は一例であって、斯かる構成に本件発明が限定されるものではない。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のSinr(Signal Interference Noise Ratio)を測定し、測定結果が閾値よりも大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択しリピーターとして動作し、測定結果が閾値よりも小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。
【００１８】
図２〜図６を用いて、第１実施形態についての詳細を説明する。
【００１９】
1.1 概要
図２及び図３は、本実施形態における概要図である。図２のフェムト基地局２２は、後述する通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作し、図３のフェムト基地局３２は、後述する無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作する。
【００２０】
図２は、本実施形態におけるフェムト基地局が通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作している様子を示した概要図である。例えば、本実施形態のフェムト基地局２２が、不感地帯である部屋の奥等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局２１に対するSinrの値が閾値より小さいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局２２は、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作する。なおSinrについては、図４の説明において後述するが、Sinrは信号対干渉電力比を示す。また、閾値は当業者がシミュレーション等を行うことで自由に設定してよい。
【００２１】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局２２の設置場所におけるマクロ基地局２１に対するSinrが小さい場所であることから、マクロ基地局２１から受信する信号は弱く、マクロ基地局２１とフェムト基地局２２のセル範囲の重なりは小さいことが考えられる。よって、フェムト基地局２２がマクロ基地局２１と接続している移動局２４に及ぼす干渉は少ないと考えられる。さらに、本実施形態のフェムト基地局２２と接続している移動局２３にとっても、通信機能部による通信によって、十分なスループットでの通信が提供可能となる。
【００２２】
次に図３は、本実施形態におけるフェムト基地局が無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作している様子を示した概要図である。図３は、本実施形態におけるフェムト基地局３２が、完全不感地帯ではない部屋の窓際等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局３１に対するSinrが大きいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局３２は、リピーターモードの動作を開始し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作する。
【００２３】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局３２の設置場所におけるマクロ基地局３１に対するSinrの値が大きい場所であることから、マクロ基地局３１から受信する信号は強く、マクロ基地局３１とフェムト基地局３２のセル範囲の重なりは大きいことが考えられる。よって、フェムト基地局３２がフェムトモードで動作してしまうと、フェムト基地局３２がマクロ基地局３１と接続している移動局３４に及ぼす干渉が大きくなってしまうことが考えられる。よって、リピーターモードで動作することによって、マクロ基地局３１と接続している移動局３４に対しての干渉を軽減することが出来る。さらに、本実施形態のフェムト基地局３２がリピーターモードの動作をする場合であっても、移動局３３が、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２を介してマクロ基地局３１の信号を受信すると、マクロ基地局３１との通信に切り替え、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２を介してマクロ基地局３１と通信を行う。さらに、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２は、マクロ基地局３１から受信する信号を増幅して移動局３３に中継し、移動局３３から受信する信号を増幅してマクロ基地局３１に中継するので、移動局３３にも、十分なスループットでの通信を提供することが可能になる。
【００２４】
ここで、図４を用いて、Sinrについて説明する。Sinrは信号対干渉電力比を示す。本実施形態においては、フェムト基地局が他基地局から受信する無線信号の受信電力と、他基地局以外の基地局が送出し当該フェムト基地局に到達する無線信号の受信電力の合計との比率からなる。ここでは、フェムト基地局４５にとってのマクロ基地局４１に対するSinrをマクロ基地局４２、マクロ基地局４３、マクロ基地局４４からの信号を干渉波とみなして、信号対干渉電力比を示している。
【００２５】
Sinrは、
[信号波(マクロ基地局４１からの電波)の電力値（S1)／干渉波の総電力値(S2＋S3＋S4)]
で表される。上記の式からもわかるように、Sinrの高い場所は、マクロ基地局４１から信号波を強く受信していることがわかる。よって、Sinrの高い場所からフェムト基地局４５が電波を放射すると、放射された電波は、強い干渉となり、その周辺に存在し、マクロ基地局４１と通信を行う移動局にとって干渉が大きくなることがわかる。
【００２６】
反対に、Sinrの低い場所は、マクロ基地局４１から受信する信号波は弱いことがわかる。つまり、Sinrの低い場所は不感地帯であることが考えられる。よって、Sinrの低い場所からフェムト基地局４５が電波を放射すると、放射された電波によって、不感地帯に存在する移動局の通信をカバーすることが出来る。
【００２７】
つまり、Sinrが高い場所では、リピーターを設置することによって、マクロ基地局４１の電波を中継し、マクロ基地局４１のSinrを高く維持したまま、移動局はマクロ基地局４１と通信することが可能になる。さらに、Sinrの低い場所では、フェムト基地局を設置することによって、外部への干渉が少ない状態で周辺の移動局のフェムト基地局に対するSinrを高くし、フェムト基地局４５のSinrを高く維持したままま、移動局はフェムト基地局４５と通信することが可能になる。
【００２８】
1.2 構成
図５は、第１実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【００２９】
図５に示すように、本実施形態のフェムト基地局５００は、通信機能部５１０と、無線中継機能部５４０と、選択制御部５７０とを備える。
【００３０】
通信機能部５１０は、MAC（Media Access Control）処理部５１１と、HighLayer処理部５１２と、符号化部５１３と、変調部５１４と、IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）部５１５と、D/A変換部５１６と、局部信号発生部５１７、アップコンバータ部５１８と、切替制御部５７０と、送信増幅器５１９、デュープレクサ５２０、対移動局アンテナ５２１と、受信増幅器５２２、ダウンコンバータ部５２３、A/D変換部５２４、FFT（Fast Fourier Transform）部５２５、RS(Reference Signal)抽出部５２６、チャネル推定部５２７と、復調部５２８と、復号化部５２９と、を備える。また、IFFT部５１５は、S/P（Serial/Parallel）変換部５３０と、IFFT変換部５３１と、P/S（Parallel/Serial）変換部５３２と、CP(Cyclic Prefix)挿入部５３３と、を備える。FFT部５２５は、CP除去部５３４と、S/P変換部５３５と、FFT変換部５３６と、P/S変換部５３７と、を備える。
【００３１】
上述の構成を備える通信機能部５１０は、本実施形態におけるフェムトモードを実現するための機能部であり、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna TeleVision)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続され、半径数十メートル程度をカバーするようなフェムト基地局と同等の機能を実現する。つまり、通信機能部を用いる通信によって、移動局と通信を行い、一般回線等を介してコアネットワークから受信するデータ信号を無線信号に変換して、移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換して、一般回線等を介してコアネットワークに送信する。
【００３２】
無線中継機能部５４０は、対基地局アンテナ５４１と、デュープレクサ５４２と、受信増幅器５４３と、切替制御部５７０と、送信増幅器５１９と、デュープレクサ５２０と、対移動局アンテナ５２１と、受信増幅器５２２と、送信増幅器５４４と、を備える。また、通信機能部５１０における切替制御部５７０と、送信増幅器５１９と、受信増幅器５２２と、デュープレクサ５２０と、対移動局アンテナ５２１と、切替制御部５７０とは、同一のものである。
【００３３】
上述の構成を備える無線中継機能部５４０は、本発明におけるリピーターモードを実現するための機能部であり、他基地局と移動局間で送受信する無線信号を中継するように制御するリピーター同等の機能を実現する。つまり、無線中継機能部を用いる通信によって、移動局と通信を行い、他基地局から送信される下りの無線信号を増幅して移動局へ送信し、移動局から送信される上りの無線信号を増幅して基地局へ送信する。
【００３４】
切替制御部５７０は、局部信号発生部５７１と、ダウンコンバータ部５７２と、A/D変換部５７３と、FFT部５７４と、RS抽出部５７５と、Sinr測定部５７６と、選択制御部５７７と、スイッチ５７８とスイッチ５７９と、を備える。また、切替制御部５７０は、上述の通信機能部５１０及び無線中継機能部５４０が備える切替制御部５７０のことである。
【００３５】
上述の構成を備える切替制御部５７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルを測定し、測定した無線信号の受信レベルに基づいて、移動局との通信として、上述の通信機能部５１０を用いる通信であるフェムトモードと無線中継機能部５４０を用いる通信であるリピーターモードとのいずれかを選択し、切り替える機能を実現する。本実施形態においては、切替制御部５７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルとして、Sinrを測定し、測定したSinrの値に基づきフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択し、切り替える。
【００３６】
また、MAC処理部５１１と、HighLayer処理部５１２と、選択制御部５７７とは、CPU５０１に含まれ、符号化部５１３と、変調部５１４と、IFFT部５１５と、D/A変換部５１６と、A/D変換部５２４、FFT部５２５と、RS抽出部５２６と、チャネル推定部５２７と、復調部５２８と、復号化部５２９とA/D変換部５７３と、FFT部５７４と、RS抽出部５７５と、Sinr測定部５７６とは、DSP５０２に含まれ、それ以外は、RF部品５０３である。
【００３７】
ここで、CPU５０１(Central Processing Unit)は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。また、パケット処理や呼処理を制御する。
【００３８】
DSP５０２(Digital Signal Processor)は、デジタル信号処理に特化したプロセッサであり、信号の変調及び復調を実行する。
【００３９】
RF部品５０３(Radio Frequency)とは、高周波部品の総称のことであり、例えば、増幅回路等の部品である。
【００４０】
1.3 切替制御部
ここで、切替制御部５７０について、詳しい説明をする。
【００４１】
ダウンコンバータ部５７２は、対基地局アンテナ５４１と、デュープレクサ５４２と、受信増幅器５４３を介して、高周波信号を受信すると、デジタル処理における負担を軽減するために、局部信号発生器５７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【００４２】
A/D変換部５７３は、ダウンコンバータ部５７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部５７４に出力する。FFT部５７４は、離散フーリエ変換を効率良く実現するアルゴリズムを備えた機能部であり、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【００４３】
RS抽出部５７５は、RS信号を抽出し、Sinr測定部５７６に出力する。Sinr測定部５７６は、RS抽出部５７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるSinr値を測定し、測定結果を選択制御部５７７に出力する。
【００４４】
選択制御部５７７は、Sinr測定部５７６からの入力に基づいて、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを選択し、スイッチ５７８とスイッチ５７９を、選択結果に基づいて制御する。
【００４５】
例えば、Sinrが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作することを選択し、スイッチ５７８及びスイッチ５７９に対して、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。反対に、Sinrが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作することを選択し、スイッチ５７８及びスイッチ５７９に対して、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。
【００４６】
1.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【００４７】
通信機能部５１０において、
MAC処理部５１１は、複数のIPパケットデータをパッキング、又は、分割後、MAC Header等を付け加える。HighLayer処理部５１２は、IPパケットデータをMAC処理部５１１へ渡すためのバッファ制御機能を備える。
【００４８】
符号化部５１３は、例えば、符号器等で符号化された信号を変調部５１４に出力する。
【００４９】
変調部５１４は、複数ビットのデータを対応する複素シンボルに変換するためのものであり、シンボルの変調方式に対応した構成をとる。変調部５１４は、各搬送波を送信すべきデータビット列に変調するための複素シンボルに変換され、IFFT部５１５に出力される。
【００５０】
IFFT部５１５は、S/P変換部５３０とIFFT変換部５３１とP/S変換部５３２とCP挿入部５３３とを備える。変調部５１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部５３０に蓄積され、IFFT変換部５３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部５３２で並直列変換され、CP挿入部５３３でCPを挿入し、D/A変換部５１６に出力される。CP挿入部５３３は、OFDMシンボルの最後の部分をコピーしてOFDMシンボルの最初の部分に挿入することで、無線チャネルにおいてOFDM信号が時間分散による悪影響を受けにくくする。
【００５１】
D/A変換部５１６は、IFFT部５１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部５１８に出力する。
【００５２】
アップコンバータ部５１８は、局部信号発生器５１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ５７８に出力する。
【００５３】
スイッチ５７８は、選択制御部５７７によって、アップコンバータ部５１８から送信増幅器５１９への入力を制御する。例えば、選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、アップコンバータ部５１８からの出力信号を送信増幅器５１９に入力する。選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、アップコンバータ部５１８からの出力信号を送信増幅器５１９に入力せずに抑止する。
【００５４】
無線中継機能部５４０において、
対基地局アンテナ５４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ５４２に入力され、デュープレクサ５４２は、送受信のアンテナを１本で共有するためのものであり、送信経路と受信経路を電気的に分離する。
【００５５】
受信増幅器５４３は、例えば、LNA(Low Noise Amplifier)のことであり、デュープレクサ５４２から入力された信号を増幅し、スイッチ５７８に出力する。
【００５６】
スイッチ５７８は、選択制御部５７７によって、受信増幅器５４３から送信増幅器５１９への入力を制御する。例えば、選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、受信増幅器５４３からの出力信号を送信増幅器５１９に入力せずに抑止する。選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、受信増幅器５４３からの出力信号を送信増幅器５１９に入力する。
【００５７】
送信増幅器５１９は、例えば、AMP(Amplifier)のことであり、スイッチ５７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ５２０と対移動局アンテナ５２１を介して、移動局に向けて送信する。
【００５８】
1.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【００５９】
対移動局アンテナ５２１を介して受信した信号は、デュープレクサ５２０を介して、受信増幅器５２２に出力される。
【００６０】
受信増幅器５２２は、デュープレクサ５２０から入力された信号を増幅して、スイッチ５７９に出力する。スイッチ５７９は、選択制御部５７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部５２３もしくは送信増幅器５４４に、受信増幅器５２２からの信号を入力する。
【００６１】
通信機能部５１０において、
選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ５７９は、受信増幅器５２２からの出力信号をダウンコンバータ部５２３に出力する。ダウンコンバータ部５２３は、スイッチ５７９から信号が入力されると、局部信号発生器５１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部５２４に出力される。A/D変換部５２４は、ダウンコンバータ部５２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部５２５に出力する。
【００６２】
FFT部５２５は、CP除去部５３４とS/P変換部５３５とFFT変換部５３６とP/S変換部５３７を備える。CP除去部５３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部５３５に出力する。S/P変換部５３５は、CP除去部５３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部５３６に出力する。FFT変換部５３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部５３７に出力する。P/S変換部５３７では、並直列変換を行い、RS抽出部５２６と復調部５２８に出力する。
【００６３】
RS抽出部５２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部５２７に出力する。チャネル推定部５２７は、RS抽出部５２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【００６４】
復調部５２８は、FFT部５２５から入力された変調信号から、チャネル推定部５２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部５２９に出力する。復号化部５２９は、復調部５２８から入力された信号を復号する。例えば、ビタビ復号等を用いる。
【００６５】
MAC処理部５１１とHighLayer処理部５１２は、復号化部５２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部５１１及びHighLayer処理部５１２は、選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【００６６】
無線中継機能部５４０において、
選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ５７９は、受信増幅器５２２からの出力信号を送信増幅器５４４に入力する。
【００６７】
送信増幅器５４４は、デュープレクサ５４２と対基地局アンテナ５４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【００６８】
1.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図６は、本実施形態におけるフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替の動作・処理を示すフローチャートである。
【００６９】
フェムト基地局は、設置後(S６０)、フェムト基地局の電源がONされると(S６１)、Sinr測定部５７６は、設置場所での下りSinrを以下の数式(1)〜(3)を用いて測定する(S６２)。この時、マクロ基地局からの信号で最大のものを信号Sとし、それ以外の基地局からの信号の合計を干渉Iとする。
【００７０】
【数１】
【００７１】
-------------------- (1)
【００７２】
【数２】
【００７３】
------------------ (2)
【００７４】
【数３】
【００７５】
----------------- (3)
Sinrの測定結果に基づき、選択制御部５７７は、フェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S６３)。このとき、選択制御部５７７は、Sinrが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作するように制御し(S６４)、Sinrが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作するように制御する(S６５)。
【００７６】
次に、Sinr測定部５７６は、フェムトモード又はリピーターモードの動作を開始すると、動作開始時点からの時間を測定する(S６６)。
【００７７】
Sinr測定部５７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードの動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S６７)。所定時間が経過した場合は、ステップS６３に戻り、再度、Sinr測定部５７６は、Sinrを測定する(S６３)。また、所定時間が経過していない場合は、Sinr測定部５７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S６８)。
【００７８】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS６６も戻り、Sinr測定部５７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S６６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S６９)。
【００７９】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードからリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、当該移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。そして、マクロ基地局に当該移動局が接続した際には、マクロ基地局は当該移動局も含めてスケジューリングを行い、通信を開始することで、他の移動局との干渉は発生しない。
【００８０】
1.7 シミュレーション結果
ここで、所定条件のもと、リピーター機能を起動させるSinrの切り替えポイント(上述の閾値)についてのシミュレーション結果を示す。
【００８１】
Sinrを、下りリンク、帯域幅:5[MHz]、MIMO:2×2MIMO、フェージングモデル:EPA5の条件の下で測定したとき、
１、Sinr≧10[dB]でリピーター動作、Sinr＜10[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=10[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大9.7[Mbps]。
Sinr=10[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
２、Sinr≧5[dB]でリピーター動作、Sinr＜5[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=5[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大6.4[Mbps]。
Sinr=5[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
３、Sinr≧0[dB]でリピーター動作、Sinr＜0[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=0[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大3.5[Mbps]。
Sinr=0[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
【００８２】
よって、フェムト動作時の外部への干渉とリピーター動作時の当該フェムト基地局と通信をする移動局のスループット向上を考慮すると、閾値をSinr＝5〜10[dB]の間で設定するのが、適当な閾値であるといえる。しかし、上述の閾値は一例であって、本件発明が限定されるものではない。
【００８３】
1.6 効果
第１実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能部と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のRssi(Receive Signal Strength Indication)を測定し、測定結果が閾値よりも大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択しリピーターとして動作し、測定結果が閾値よりも小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。動作を選択する際に用いる測定方法として、Rssiの測定結果を用いる点で、第１実施形態とは異なる。
【００８５】
図７〜図１１を用いて、第２実施形態についての詳細を説明する。
【００８６】
2.1 概要
図７及び図８は、本実施形態における概要図である。図７のフェムト基地局７２は、後述する通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作し、図８のフェムト基地局８２は、後述する無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作する。
【００８７】
図７は、本実施形態におけるフェムト基地局の通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作している様子を示した概要図である。例えば、本実施形態のフェムト基地局７２が、不感地帯である部屋の奥等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局７１に対するRssiの値が閾値より小さいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局７２は、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部による通信を行うことでフェムト基地局として動作する。なお、Rssiについては、図９の説明において後述するが、Rssiは受信信号強度を示す。また、閾値は当業者がシミュレーション等を行うことで自由に設定してよい。
【００８８】
そして、本実施形態のフェムト基地局７２の設置場所におけるマクロ基地局７１に対するRssiが小さい場所であることから、マクロ基地局７１から受信する信号は弱く、マクロ基地局７１のセル範囲とフェムト基地局７２のセル範囲の重なりが小さいと考えられる。よって、フェムト基地局７２がマクロ基地局７１と接続している移動局７４に及ぼす干渉は少ないと考えられる。さらに、本実施形態のフェムト基地局７２と接続している移動局７３にとっても、通信機能部を用いる通信によって、十分なスループットでの通信が提供可能となる。
【００８９】
次に図８は、本実施形態におけるフェムト基地局が無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作している様子を示した概要図である。図８は、本実施形態におけるフェムト基地局８２が不感地帯ではない部屋の窓際等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局８１に対するRssiが大きいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局８２は、リピーターモードの動作を開始し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作する。
【００９０】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局８２の設置場所におけるマクロ基地局８１に対するRssiの値が大きい場所であることから、マクロ基地局８１から受信する信号が強く、マクロ基地局８１とフェムト基地局８２のセル範囲の重なりは大きいことが考えられる。よって、フェムト基地局８２がフェムトモードで動作してしまうと、フェムト基地局８２がマクロ基地局８１と接続している移動局８４に及ぼす干渉が大きくなってしまうことが考えられる。
【００９１】
よって、リピーターモードで動作することによって、マクロ基地局８１と接続している移動局８４に対しての干渉を軽減することが出来る。さらに、本実施形態のフェムト基地局８２がリピーターの動作をする場合であっても、移動局８３が、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２を介してマクロ基地局８１の信号を受信すると、マクロ基地局８１との通信に切り替え、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２を介してマクロ基地局８１と通信を行う。さらに、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２は、マクロ基地局８１から受信する信号を増幅して移動局８３に中継し、移動局８３から受信する信号を増幅してマクロ基地局８１に中継するので、移動局８３にも、十分なスループットでの通信を提供することが可能になる。
【００９２】
ここで、図９を用いて、Rssiについて説明する。Rssiは受信信号強度を示す。本実施形態では、フェムト基地局が他基地局から受信する無線信号の受信信号強度である。ここでは、フェムト基地局９５にとってのマクロ基地局９１に対するRssiをマクロ基地局９２、マクロ基地局９３、マクロ基地局９４からの信号を干渉波とみなして、受信電力強度を示している。Rssiは、フェムト基地局９５における受信電力が最大値を示す信号のみを考慮し、その他の干渉波は考慮しない。
【００９３】
Rssiは、
[信号波(マクロ基地局９１からの電波)の電力値（S1)]
で表される。上記の式からもわかるように、Rssiの高い場所は、マクロ基地局９１から信号波を強く受信していることがわかる。よって、Rssiの高い場所からフェムト基地局８５が電波を放射すると、放射された電波は、強い干渉となり、その周辺に存在し、マクロ基地局９１と通信を行う移動局にとって干渉が大きくなることがわかる。
【００９４】
反対に、Rssiの低い場所は、マクロ基地局９１から受信する信号波は弱いことがわかる。よって、Rssiの低い場所からフェムト基地局９５が電波を放射すると、放射された電波によって、不感地帯に存在する移動局の通信をカバーすることが出来る。
【００９５】
つまり、Rssiが高い場所では、リピーターを設置することによって、周辺のRssiを高いまま維持することが可能になる。さらに、Rssiの低い場所では、フェムト基地局を設置することによって、外部への干渉が少ない状態で周辺の移動局のフェムト基地局に対するRssiを高くし、フェムト基地局９５のRssiを高く維持したまま、移動局はフェムト基地局９５と通信することが可能になる。
【００９６】
2.2 構成
図１０は、第２実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【００９７】
図１０に示すように、本実施形態のフェムト基地局１０００は、通信機能部１０１０と、無線中継機能部１０４０と、切替制御部１０７０と、を備える。
【００９８】
通信機能部１０１０は、MAC処理部１０１１と、HighLayer処理部１０１２と、符号化部１０１３と、変調部１０１４と、IFFT部１０１５と、D/A変換部１０１６と、局部信号発生部１０１７、アップコンバータ部１０１８と、切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９、デュープレクサ１０２０、対移動局アンテナ１０２１と、受信増幅器１０２２、ダウンコンバータ部１０２３、A/D変換部１０２４、FFT部１０２５、RS抽出部１０２６、チャネル推定部１０２７と、復調部１０２８と、復号化部１０２９と、を備える。また、IFFT部１０１５は、S/P変換部１０３０と、IFFT変換部１０３１と、P/S変換部１０３２と、CP挿入部１０３３と、を備える。FFT部１０２５は、CP除去部１０３４と、S/P変換部１０３５と、FFT変換部１０３６と、P/S変換部１０３７と、を備える。
【００９９】
上述の構成を備える通信機能部１０１０は、第１実施形態と同様に、一般回線等を介してコアネットワークから受信するデータ信号を無線信号に変換して移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換してコアネットワークに送信することで、移動局と通信を行うフェムトモードの機能を実現する。
【０１００】
無線中継機能部１０４０は、対基地局アンテナ１０４１と、デュープレクサ１０４２と、受信増幅器１０４３と、切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９と、デュープレクサ１０２０と、対移動局アンテナ１０２１と、受信増幅器１０２２と、送信増幅器１０４４と、を備える。また、通信機能部１０１０における切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９と、受信増幅器１０２２と、デュープレクサ１０２０と、対移動局アンテナ１０２１と、切替制御部１０７０とは、同一のものである。
【０１０１】
上述の構成を備える無線中継機能部１０４０は、第１実施形態と同様に、他基地局と移動局間で送受信する無線信号を中継するように制御するリピーター同等の機能を実現する。
【０１０２】
切替制御部１０７０は、局部信号発生部１０７１と、ダウンコンバータ部１０７２と、A/D変換部１０７３と、FFT部１０７４と、RS抽出部１０７５と、Rssi測定部１０７６と、選択制御部１０７７と、スイッチ１０７８とスイッチ１０７９と、を備える。また、切替制御部１０７０は、上述の通信機能部１０１０及び無線中継機能部１０４０が備える切替制御部１０７０のことである。
【０１０３】
上述の構成を備える切替制御部１０７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルを測定し、測定した無線信号の受信レベルに基づいて、上述の通信機能部１０１０を用いる通信であるフェムトモードと無線中継機能部１０４０を用いる通信であるリピーターモードとのいずれかを選択し、切り替える機能を実現する。本実施形態においては、切替制御部１０７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルとして、Rssiを測定し、測定したRssiの値に基づきフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択し、切り替える。
【０１０４】
また、MAC処理部１０１１と、HighLayer処理部１０１２と、選択制御部１０７７とは、CPU１００１に含まれ、符号化部１０１３と、変調部１０１４と、IFFT部１０１５と、D/A変換部１０１６と、A/D変換部１０２４、FFT部１０２５と、RS抽出部１０２６と、チャネル推定部１０２７と、復調部１０２８と、復号化部１０２９とA/D変換部１０７３と、FFT部１０７４と、RS抽出部１０７５と、Rssi測定部１０７６とは、DSP１００２に含まれ、それ以外は、RF部品１００３である。
【０１０５】
2.3 切替制御部
ここで、切替制御部１０７０について、詳しい説明をする。
【０１０６】
ダウンコンバータ部１０７２は、対基地局アンテナ１０４１と、デュープレクサ１０４２と、受信増幅器１０４３を介して、高周波信号を受信すると、デジタル処理における負担を軽減するために、局部信号発生器１０７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０１０７】
A/D変換部１０７３は、ダウンコンバータ部１０７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部１０７４に出力する。FFT部１０７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０１０８】
RS抽出部１０７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Rssi測定部１０７６に出力する。
【０１０９】
Rssi測定部１０７６は、RS抽出部１０７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるRssi値を測定し、測定結果を選択制御部１０７７に出力する。
【０１１０】
選択制御部１０７７は、Rssi測定部１０７６からの入力に基づいて、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを選択し、スイッチ１０７８とスイッチ１０７９に、選択結果に基づいて制御する。
【０１１１】
例えば、Rssiが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作することを選択し、スイッチ１０７８及びスイッチ１０７９に対して、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。反対に、Rssiが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作することを選択し、スイッチ１０７８及びスイッチ１０７９に対して、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。
【０１１２】
2.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０１１３】
通信機能部１０１０において、
MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２を介して受信したデータ信号を符号化部１０１３に出力する。符号化部１０１３は、符号化した信号を変調部１０１４に出力する。
【０１１４】
変調部１０１４は、送信すべきデータビット列を、各搬送波を変調するための複素シンボルに変換し、IFFT部１０１５に出力する。
【０１１５】
変調部１０１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部１０３０に蓄積され、IFFT変換部１０３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部１０３２で並直列変換され、CP挿入部１０３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部１０１６に出力される。
【０１１６】
D/A変換部１０１６は、IFFT部１０１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部１０１８に出力する。
【０１１７】
アップコンバータ部１０１８は、局部信号発生器１０１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ１０７８に出力する。
【０１１８】
スイッチ１０７８は、選択制御部１０７７によって、アップコンバータ部１０１８から送信増幅器１０１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、アップコンバータ部１０１８からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力する。選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、アップコンバータ部１０１８からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力せずに抑止する。
【０１１９】
無線中継機能部１０４０において、
対基地局アンテナ１０４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ１０４２に入力され、受信増幅器１０４３に出力する。
【０１２０】
受信増幅器１０４３は、デュープレクサ１０４２から入力された信号を増幅し、スイッチ１０７８に出力する。
【０１２１】
スイッチ１０７８は、選択制御部１０７７によって、受信増幅器１０４３から送信増幅器１０１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、受信増幅器１０４３からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力せずに抑止する。選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、受信増幅器１０４３からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力する。
【０１２２】
送信増幅器１０１９は、スイッチ１０７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ１０２０と対移動局アンテナ１０２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０１２３】
2.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０１２４】
対移動局アンテナ１０２１を介して受信した信号は、デュープレクサ１０２０を介して、受信増幅器１０２２に出力される。
【０１２５】
受信増幅器１０２２は、デュープレクサ１０２０から入力された信号を増幅して、スイッチ１０７９に出力する。スイッチ１０７９は、選択制御部１０７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部１０２３もしくは送信増幅器１０４４に、受信増幅器１０２２からの信号を入力する。
【０１２６】
通信機能部１０１０において、
選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ１０７９は、受信増幅器１０２２からの出力信号をダウンコンバータ部１０２３に出力する。ダウンコンバータ部１０２３は、スイッチ１０７９から信号が入力されると、局部信号発生器１０１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部１０２４に出力される。A/D変換部１０２４は、ダウンコンバータ部１０２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部１０２５に出力する。
【０１２７】
CP除去部１０３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部１０３５に出力する。S/P変換部１０３５は、CP除去部１０３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部１０３６に出力する。FFT変換部１０３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部１０３７に出力する。P/S変換部１０３７では、並直列変換を行い、RS抽出部１０２６と復調部１０２８に出力する。
【０１２８】
RS抽出部１０２６は、RS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部１０２７に出力する。チャネル推定部１０２７は、RS抽出部１０２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０１２９】
復調部１０２８は、FFT部１０２５から入力された変調信号から、チャネル推定部１０２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部１０２９に出力する。
【０１３０】
復号化部１０２９は、復調部１０２８から入力された信号を復号し、MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２に出力する。MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２は、復号化部１０２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部１０１１及びHighLayer処理部１０１２は、選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０１３１】
無線中継機能部１０４０において、
選択制御部１０７７がリピーターモードで動作ことを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ１０７９は、受信増幅器１０２２からの出力信号を送信増幅器１０４４に入力する。
【０１３２】
送信増幅器１０４４は、デュープレクサ１０４２と対基地局アンテナ１０４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０１３３】
2.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図１１は、本実施形態のフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を示すフローチャートである。
【０１３４】
フェムト基地局を設置後(S１１０)、フェムト基地局の電源がONされると(S１１１)、Rssi測定部１０７６は、設置場所での下りRssiを以下の数式(4)を用いて測定する(S１１２)。この時、マクロ基地局からの信号で最大のものを信号Sとする。
【０１３５】
【数４】
【０１３６】
---------------------- (4)
Rssiの測定結果に基づき、選択制御部１０７７は、フェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S１１３)。このとき、選択制御部１０７７は、Rssiが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作するように制御し(S１１４)、Rssiが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作するように制御する(S１１５)。
【０１３７】
次に、Rssi測定部１０７６は、フェムトモード又はリピーターモードの動作を開始すると、動作開始時点からの時間を測定する(S１１６)。
【０１３８】
Rssi測定部１０７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードの動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S１１７)。所定時間が経過した場合は、ステップS１１３に戻り、Rssi測定部１０７６は、再度、Rssi測定部１０７６は、Rssiを測定する(S１１３)。また、所定時間が経過していない場合は、Rssi測定部１０７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S１１８)。
【０１３９】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS１１６に戻り、Rssi測定部１０７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S１１６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S１１９)。
【０１４０】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、当該移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。そして、マクロ基地局に当該移動局が接続した際には、マクロ基地局は当該移動局も含めてスケジューリングを行い、通信を開始することで、他の起動局との干渉は発生しない。
【０１４１】
2.6 効果
第２実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。
【０１４２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能部と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のSinrを測定し、測定結果が閾値より大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択し、リピーターモードとして動作し、測定結果が閾値より小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。
【０１４３】
さらに、フェムト基地局が、第１の測定結果によって選択した通信と、第１の測定から所定時間経過後に測定した第２の測定結果によって選択した通信が異なる場合、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信との両方を用いる通信を行った後に、第２の測定結果によって選択した通信に切り替える。
【０１４４】
つまり、フェムトモードからリピーターモードに切り替える際には、無線中継機能部と通信機能部との両方を用いる通信を行った後に、無線中継機能部を用いる通信を行うことで、フェムトモードからリピーターモードに切り替える。
【０１４５】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替える際には、無線中継機能部と通信機能部との両方を用いる通信を行った後に、通信機能部を用いる通信を行うことで、リピーターモードからフェムトモードに切り替える。
【０１４６】
動作モードを瞬時に切り替えずに、時間をかけて切り替える点で、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。
【０１４７】
図１２〜図１７を用いて、第３実施形態についての詳細を説明する。
【０１４８】
3.1 概要
図１２〜図１５は、本実施形態における概要図である。
【０１４９】
図１２は、本実施形態におけるフェムト基地局が、リピーターモードからフェムトモードへの切り替えを実行した時の概要図である。
【０１５０】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１２０２を、完全不感地帯ではない窓際等のマクロ基地局１２０１に対するSinrが大きい場所から、不感地帯である部屋の奥等のマクロ基地局１２０１に対するSinrが小さい場所に、ユーザーが移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１２０２は、リピーターモードの動作を徐々に止めながら、フェムトモードの動作を開始し、最終的に、通信機能部を用いる通信を行うフェムト基地局として動作する。
【０１５１】
また、図１４は、図１２のフェムト基地局１２０２の動作切り替え時の移動局１２０３におけるフェムト基地局１２０２からの受信レベルの変化を示したものである。
【０１５２】
図１２及び図１４が示すように、移動局１２０３は、リピーターとして動作しているフェムト基地局１２０２を介して、マクロ基地局１２０１と通信を行っている。そして、フェムト基地局１２０２が、フェムトモードを選択し、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部を用いる通信を行っているフェムト基地局１２０２の信号が受信可能になると、移動局１２０３は、フェムト基地局１２０２との通信を追加し、マクロ基地局１２０１及びフェムト基地局１２０２と同時に通信を行う。マクロ基地局１２０１からの信号が弱くなると、マクロ基地局との通信を開放し、通信機能部を用いる通信を行っているフェムト基地局との通信を継続する。
【０１５３】
本実施形態のフェムト基地局１２０２は、瞬時に動作を切り替えるのではなく、徐々に動作を切り替えることが特徴である。そして、本実施形態のフェムト基地局１２０２は、リピーターモードからフェムトモードへの動作切り替えの際に、切り替え先の基地局にも同時に接続し、切り替え先基地局との接続が完了してから切り替え前の基地局との通信を解除する。これにより通信の瞬断なくハンドオーバーが可能となる。よって、移動局にとって通信断は発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０１５４】
図１３は、本実施形態におけるフェムト基地局が、フェムトモードからリピーターモードへの切り替えを実行した時の概要図である。
【０１５５】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１３０２を、不感地帯である部屋の奥等のマクロ基地局１３０１に対するSinrが小さい場所から、完全不感地帯ではない窓際等のマクロ基地国１３０１に対するSinrが大きい場所に、ユーザーが移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１３０２は、フェムトモードの動作を徐々に止めながら、リピーターモードの動作を徐々に開始し、最終的に、無線中継機能部を用いる通信を行うリピーターとして動作する。
【０１５６】
また、図１５は、図１３のフェムト基地局１３０２の動作切り替え時の移動局１３０３におけるフェムト基地局１３０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０１５７】
本実施形態のフェムト基地局１３０２は、図１４のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１３０２は、フェムトモードからリピーターモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０１５８】
3.2 構成
図１６は、第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【０１５９】
図１６に示すように、本実施形態のフェムト基地局１６００は、通信機能部１６１０と、無線中継機能部１６４０と、切替制御部１６７０と、を備える。
【０１６０】
通信機能部１６１０は、MAC処理部１６１１と、HighLayer処理部１６１２と、符号化部１６１３と、変調部１６１４と、IFFT部１６１５と、D/A変換部１６１６と、局部信号発生部１６１７、アップコンバータ部１６１８と、切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９、デュープレクサ１６２０、対移動局アンテナ１６２１と、受信増幅器１６２２、ダウンコンバータ部１６２３、A/D変換部１６２４、FFT部１６２５、RS抽出部１６２６、チャネル推定部１６２７と、復調部１６２８と、復号化部１６２９と、を備える。また、IFFT部１６１５は、S/P変換部１６３０と、IFFT変換部１６３１と、P/S変換部１６３２と、CP挿入部１６３３と、を備える。FFT部１６２５は、CP除去部１６３４と、S/P変換部１６３５と、FFT変換部１６３６と、P/S変換部１６３７と、を備える。
【０１６１】
無線中継機能部１６４０は、対基地局アンテナ１６４１と、デュープレクサ１６４２と、受信増幅器１６４３と、切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９と、デュープレクサ１６２０と、対移動局アンテナ１６２１と、受信増幅器１６２２と、送信増幅器１６４４と、を備える。また、通信機能部１６１０における切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９と、受信増幅器１６２２と、デュープレクサ１６２０と、対移動局アンテナ１６２１と、切替制御部１６７０とは、同一のものである。
【０１６２】
切替制御部１６７０は、局部信号発生部１６７１と、ダウンコンバータ部１６７２と、A/D変換部１６７３と、FFT部１６７４と、RS抽出部１６７５と、Sinr測定部１６７６と、選択制御部１６７７と、スイッチ１６７８とスイッチ１６７９と、を備える。スイッチ１６７８は、合成器１６８０と可変抵抗器１６８１と可変抵抗器１６８２とを備え、スイッチ１６７９は、合成器１６８３と可変抵抗器１６８４と可変抵抗器１６８５とを備える。また、切替制御部１６７０は、上述の通信機能部１６１０及び無線中継機能部１６４０が備える切替制御部１６７０のことである。
【０１６３】
上述の構成を備える切替制御部１６７０は、上述のフェムト機能とリピーター機能を所定の条件によって、徐々に切り替える機能を実現する。
【０１６４】
また、MAC処理部１６１１と、HighLayer処理部１６１２と、選択制御部１６７７とは、CPU１６０１に含まれ、符号化部１６１３と、変調部１６１４と、IFFT部１６１５と、D/A変換部１６１６と、A/D変換部１６２４、FFT部１６２５と、RS抽出部１６２６と、チャネル推定部１６２７と、復調部１６２８と、復号化部１６２９とA/D変換部１６７３と、FFT部１６７４と、RS抽出部１６７５と、Sinr測定部１６７６とは、DSP１６０２に含まれ、それ以外は、RF部品１６０３である。
【０１６５】
3.3 切替制御部
ここで、切替制御部１６７０について、詳しい説明をする。
【０１６６】
ダウンコンバータ部１６７２は、対基地局アンテナ１６４１と、デュープレクサ１６４２と、受信増幅器１６４３を介して、高周波信号を受信すると、局部信号発生器１６７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０１６７】
A/D変換部１６７３は、ダウンコンバータ部１６７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部１６７４に出力する。FFT部１６７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０１６８】
RS抽出部１６７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Sinr測定部１６７６に出力する。
【０１６９】
Sinr測定部１６７６は、RS抽出部１６７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるSinr値を測定し、測定結果を選択制御部１６７７に出力する。
【０１７０】
選択制御部１６７７は、Sinr測定部１６７６からの入力に基づいて、スイッチ５７８とスイッチ５７９に、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを制御する。
【０１７１】
例えば、Sinrが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作するように、スイッチ１６７８及びスイッチ１６７９に制御信号を出力する。反対に、Sinrが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作するように、スイッチ１６７８及びスイッチ１６７９に制御信号を出力する。
【０１７２】
このとき、選択制御部１６７７は、上述の制御信号を可変抵抗器１６８１、１６８２、１６８４、１６８５のそれぞれに出力する。
【０１７３】
可変抵抗器１６８１、１６８２、１６８４、１６８５は、入力された制御信号に基づいて動作する。
【０１７４】
例えば、選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器１６８１、１６８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけ、可変抵抗器１６８２、１６８４の抵抗値を徐々に最大値に近づける。
【０１７５】
また、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作すること選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器１６８１、１６８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけ、可変抵抗器１６８２、１６８４の抵抗値を徐々に最小値に近づける。
【０１７６】
合成器１６８０は、可変抵抗器１６８１、１６８２を介して入力される信号を送信増幅器１６１９に出力する。
【０１７７】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８４、１６８５に出力する。
【０１７８】
3.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０１７９】
通信機能部１６１０において、
MAC処理部１６１１とHighLayer処理部１６１２を介して受信したデータ信号を符号化部１６１３に出力する。符号化部１６１３は、符号化した信号を変調部１６１４に出力する。
【０１８０】
変調部１６１４は、送信すべきデータビット列を各搬送波で変調するための複素シンボルに変換し、IFFT部１６１５に出力される。
【０１８１】
変調部１６１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部１６３０に蓄積され、IFFT変換部１６３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部１６３２で並直列変換され、CP挿入部１６３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部１６１６に出力される。
【０１８２】
D/A変換部１６１６は、IFFT部１６１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部１６１８に出力する。
【０１８３】
アップコンバータ部１６１８は、局部信号発生器１６１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ１６７８に出力する。
【０１８４】
スイッチ１６７８は、選択制御部１６７７によって、アップコンバータ部１６１８から送信増幅器１６１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器１６８１の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器１６８２の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０１８５】
合成器１６８０は、アップコンバータ部１６１８から可変抵抗器１６８１を介して入力された信号と、後述する受信増幅器１６４３から可変抵抗器１６８２を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器１６１９に出力する。
【０１８６】
こうすることで、通信機能部１６１０からの信号は少しずつ増加し、無線中継機能部１６４０からの信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０１８７】
無線中継機能部１６４０において、
対基地局アンテナ１６４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ１６４２に入力され、受信増幅器１６４３に出力される。受信増幅器１６４３は、デュープレクサ１６４２から入力された信号を増幅し、スイッチ１６７８に出力する。
【０１８８】
スイッチ１６７８は、選択制御部１６７７によって、受信増幅器１６４３から送信増幅器１６１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器１６８１の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器１６８２の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０１８９】
合成器１６８０は、受信増幅器１６４３から可変抵抗器１６８２を介して入力された信号と、上述のアップコンバータ部１６１８から可変抵抗器１６８１を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器１６１９に出力する。
【０１９０】
こうすることで、通信機能部１６１０からの信号は少しずつ低下し、無線中継機能部１６４０からの信号は少しずつ増加するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は、発生しない。
【０１９１】
送信増幅器１６１９は、スイッチ１６７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ１６２０と対移動局アンテナ１６２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０１９２】
3.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０１９３】
対移動局アンテナ１６２１を介して受信した信号は、デュープレクサ１６２０を介して、受信増幅器１６２２に出力される。
【０１９４】
受信増幅器１６２２は、デュープレクサ１６２０から入力された信号を増幅して、スイッチ１６７９に出力する。スイッチ１６７９は、選択制御部１６７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部１６２３もしくは送信増幅器１６４４に、受信増幅器１６２２からの信号を入力する。
【０１９５】
通信機能部１６１０において、
選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器１６８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器１６８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０１９６】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を、可変抵抗器１６８５を介してダウンコンバータ部１６２３に出力する。合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を、可変抵抗器１６８４を介して送信増幅器１６４４に出力する。
【０１９７】
こうすることで、通信機能部１６１０への信号は少しずつ増加し、無線中継機能部１６４０への信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は、発生しない。
ダウンコンバータ部１６２３は、スイッチ１６７９から信号が入力されると、局部信号発生器１６１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部１６２４に出力される。A/D変換部１６２４は、ダウンコンバータ部１６２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部１６２５に出力する。
【０１９８】
CP除去部１６３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部１６３５に出力する。S/P変換部１６３５は、CP除去部１６３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部１６３６に出力する。FFT変換部１６３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部１６３７に出力する。P/S変換部１６３７では、並直列変換を行い、RS抽出部１６２６と復調部１６２８に出力する。
【０１９９】
RS抽出部１６２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部１６２７に出力する。チャネル推定部１６２７は、RS抽出部１６２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０２００】
復調部１６２８は、FFT部１６２５から入力された変調信号から、チャネル推定部１６２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部１６２９に出力する。
【０２０１】
復号化部１６２９は、復調部１６２８から入力された信号を復号する。MAC処理部１６１１とHighLayer処理部１６１２は、復号化部１６２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部１６１１及びHighLayer処理部１６１２は、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０２０２】
無線中継機能部１６４０において、
選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器１６８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器１６８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２０３】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８４を介して送信増幅器１６４４に出力する。合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８５を介してダウンコンバータ部１６２３に出力する。
【０２０４】
こうすることで、無線中継機能部１６４０への信号は少しずつ増加し、通信機能部１６１０への信号は少しずつ低下するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２０５】
送信増幅器１６４４は、デュープレクサ１６４２と対基地局アンテナ１６４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０２０６】
3.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図１７は、本実施形態のフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を示すフローチャートである。
【０２０７】
フェムト基地局を設置後(S１７００)、フェムト基地局の電源がONされると(S１７０１)、Sinr測定部１６７６は設置場所での下りSinrを測定する(S１７０２)。
【０２０８】
Sinrの測定結果に基づき、選択制御部１６７７はフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S１７０３)。このとき、選択制御部１６７７は、Sinrが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、フェムト基地局として動作するように制御し(S１７０４)、Sinrが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、リピーターとして動作するように制御する(S１７０５)。
【０２０９】
次に、Sinr測定部１６７６は、フェムトモード又はリピーターモードとして動作し始めた動作開始時点からの時間を測定する(S１７０６)。
【０２１０】
Sinr測定部１６７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードとして動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S１７０７)。所定時間が経過した場合は、Sinr測定部１６７６は、再度、Sinrを測定する(S１７０８)。Sinrの測定結果に基づき、選択制御部１６７７は、フェムトモードとリピーターモードとのどちらで動作するかを判断する(S１７０９)。選択制御部１６７７は、ステップS１７０９で決定した動作モードが、現在の動作モードと同じかどうかを判断する（S１７１０）。選択制御部１６７６は、動作モードが同じであった場合は、そのままの動作モードで動作する(S１７１１)。ステップS１７０９で決定した動作モードが異なる場合は、選択制御部１６７７は、現在の動作モードから異なる決定した動作モードに徐々に切り替える(S１７１２)。
【０２１１】
また、ステップS１７０７で、所定時間が経過していない場合は、Sinr測定部１６７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S１７１３)。
【０２１２】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS１７０６に戻り、Sinr測定部１６７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S１７０６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S１７１４)。
【０２１３】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。
【０２１４】
3.6 効果
第３実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。さらに、フェムト基地局と接続するユーザーが通信断となる可能性を低減することが出来る。
【０２１５】
＜第４実施形態＞
図１８〜図２３を用いて、第４実施形態についての詳細を説明する。
【０２１６】
第４実施形態では、フェムト基地局が通信機能部と無線中継機能部とを備え、該フェムト基地局の設置場所のRssiを測定し、測定結果が閾値より大きい場合に無線中継機能部によってリピーターモードとして動作する。さらに、フェムト基地局がフェムトモードからリピーターモードに切り替える際には、瞬時に動作を切り替えずに、ある程度の時間をかけて、フェムトモードからリピーターモードに切り替える。
【０２１７】
また、該フェムト基地局の設置場所のRssiが閾値より小さい場合に通信機能部によってフェムト基地局として動作する。さらに、フェムト基地局がリピーターモードからフェムトモードに切り替える際には、瞬時に切り替えずに、ある程度の時間をかけて、リピーターモードからフェムトモードに切り替える。Rssiの値を測定する点で、第３実施形態とは異なる。
【０２１８】
4.1 概要
図１８〜図２１は、本実施形態における概要図である。
【０２１９】
図１８は、本実施形態におけるフェムト基地局のリピーターモードからフェムトモードに切り替わった時の概要図である。
【０２２０】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１８０２を窓際等のマクロ基地局１８０１からのRssiが大きい場所から、部屋の奥等のRssiが小さい場所に移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１８０２は、リピーターモードの動作を徐々に止めて、フェムトモードの動作を開始し、最終的に、フェムトモードとして動作する。
【０２２１】
また、図２０は、図１８のフェムト基地局１８０２の動作切り替え時の移動局１８０３におけるフェムト基地局１８０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０２２２】
本実施形態のフェムト基地局１８０２は、図２０のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１８０２は、リピーターモードからフェムトモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０２２３】
図１９は、本実施形態におけるフェムト基地局のフェムトモードからリピーターモードに切り替わった時の概要図である。
【０２２４】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１９０２を部屋の奥等のマクロ基地局１９０１からのRssiが小さい場所から、窓際等のRssiが大きい場所に移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１９０２は、リピーターモードの動作を徐々に開始し、最終的に、リピーターとして動作する。
【０２２５】
また、図２１は、図１９のフェムト基地局１９０２の動作切り替え時の移動局１９０３におけるフェムト基地局１９０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０２２６】
本実施形態のフェムト基地局１９０２は、図２１のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１９０２は、フェムトモードからリピーターモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０２２７】
4.2 構成
図２２は、第４実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【０２２８】
図２２に示すように、本実施形態のフェムト基地局２２００は、通信機能部２２１０と、無線中継機能部２２４０と、切替制御部２２７０と、を備える。
【０２２９】
通信機能部２２１０は、MAC処理部２２１１と、HighLayer処理部２２１２と、符号化部２２１３と、変調部２２１４と、IFFT部２２１５と、D/A変換部２２１６と、局部信号発生部２２１７、アップコンバータ部２２１８と、切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９、デュープレクサ２２２０、対移動局アンテナ２２２１と、受信増幅器２２２２、ダウンコンバータ部２２２３、A/D変換部２２２４、FFT部２２２５、RS抽出部２２２６、チャネル推定部２２２７と、復調部２２２８と、復号化部２２２９と、を備える。また、IFFT部２２１５は、S/P変換部２２３０と、IFFT変換部２２３１と、P/S変換部２２３２と、CP挿入部２２３３と、を備える。FFT部２２２５は、CP除去部２２３４と、S/P変換部２２３５と、FFT変換部２２３６と、P/S変換部２２３７と、を備える。
【０２３０】
無線中継機能部２２４０は、対基地局アンテナ２２４１と、デュープレクサ２２４２と、受信増幅器２２４３と、切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９と、デュープレクサ２２２０と、対移動局アンテナ２２２１と、受信増幅器２２２２と、送信増幅器２２４４と、を備える。また、通信機能部２２１０における切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９と、受信増幅器２２２２と、デュープレクサ２２２０と、対移動局アンテナ２２２１と、切替制御部２２７０とは、同一のものである。
【０２３１】
切替制御部２２７０は、局部信号発生部２２７１と、ダウンコンバータ部２２７２と、A/D変換部２２７３と、FFT部２２７４と、RS抽出部２２７５と、Rssi測定部２２７６と、選択制御部２２７７と、スイッチ２２７８とスイッチ２２７９と、を備える。スイッチ２２７８は、合成器２２８０と可変抵抗器２２８１と可変抵抗器２２８２とを備え、スイッチ２２７９は、合成器２２８３と可変抵抗器２２８４と可変抵抗器２２８５とを備える。また、切替制御部２２７０は、上述の通信機能部２２１０及び無線中継機能部２２４０が備える切替制御部２２７０のことである。
【０２３２】
上述の構成を備える切替制御部２２７０は、上述の通信機能部２２１０によるフェムトモードと無線中継機能部２２４０によるリピーターモードを所定の条件によって、徐々に切り替える機能を実現する。
【０２３３】
また、MAC処理部２２１１と、HighLayer処理部２２１２と、選択制御部２２７７とは、CPU２２０１に含まれ、符号化部２２１３と、変調部２２１４と、IFFT部２２１５と、D/A変換部２２１６と、A/D変換部２２２４、FFT部２２２５と、RS抽出部２２２６と、チャネル推定部２２２７と、復調部２２２８と、復号化部２２２９とA/D変換部２２７３と、FFT部２２７４と、RS抽出部２２７５と、Rssi測定部２２７６とは、DSP２２０２に含まれ、それ以外は、RF部品２２０３である。
【０２３４】
4.3 切替制御部２２７０
ここで、切替制御部２２７０について、詳しい説明をする。
【０２３５】
ダウンコンバータ部２２７２は、対基地局アンテナ２２４１と、デュープレクサ２２４２と、受信増幅器２２４３を介して、高周波信号を受信すると、局部信号発生器２２７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０２３６】
A/D変換部２２７３は、ダウンコンバータ部２２７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部２２７４に出力する。FFT部２２７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０２３７】
RS抽出部２２７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Rssi測定部２２７６に出力する。
【０２３８】
Rssi測定部２２７６は、RS抽出部２２７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるRssi値を測定し、測定結果を選択制御部２２７７に出力する。
【０２３９】
選択制御部２２７７は、Rssi測定部２２７６からの入力に基づいて、スイッチ２２７８とスイッチ２２７９に、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作させるかを制御する。
【０２４０】
例えば、Rssiが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作するように、スイッチ２２７８及びスイッチ２２７９に制御信号を出力する。反対に、Rssiが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作するように、スイッチ２２７８及びスイッチ２２７９に制御信号を出力する。
【０２４１】
このとき、選択制御部２２７７は、上述の制御信号を可変抵抗器２２８１、２２８２、２２８４、２２８５のそれぞれに出力する。
【０２４２】
可変抵抗器２２８１、２２８２、２２８４、２２８５は、入力された制御信号に基づいて動作する。
【０２４３】
例えば、選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器２２８１、２２８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８２、２２８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２４４】
また、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器２２８１、２２８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８２、２２８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２４５】
合成器２２８０は、可変抵抗器２２８１、２２８２を介して入力される信号を送信増幅器２２１９に出力する。
【０２４６】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８４、２２８５に出力する。
【０２４７】
4.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０２４８】
通信機能部２２１０において、
MAC処理部２２１１とHighLayer処理部２２１２を介して受信したデータ信号を符号化部２２１３に出力する。
【０２４９】
符号化部２２１３は、例えば、符号器等で符号化された信号を変調部２２１４に出力する。
【０２５０】
変調部２２１４は、送信すべきデータビット列を各搬送波を変調するための複素シンボルに変換され、IFFT部２２１５に出力される。
【０２５１】
変調部２２１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部２２３０に蓄積され、IFFT変換部２２３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部２２３２で並直列変換され、CP挿入部２２３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部２２１６に出力される。
【０２５２】
D/A変換部２２１６は、IFFT部２２１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部２２１８に出力する。アップコンバータ部２２１８は、局部信号発生器２２１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ２２７８に出力する。
【０２５３】
スイッチ２２７８は、選択制御部２２７７によって、アップコンバータ部２２１８から送信増幅器２２１９への入力を制御する。例えば、選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器２２８１の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８２の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２５４】
合成器２２８０は、アップコンバータ部２２１８から可変抵抗器２２８１を介して入力された信号と、後述する受信増幅器２２４３から可変抵抗器２２８２を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器２２１９に出力する。
【０２５５】
こうすることで、通信機能部２２１０からの信号は少しずつ増加し、無線中継機能部２２４０からの信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２５６】
無線中継機能部２２４０において、
対基地局アンテナ２２４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ２２４２に入力され、受信増幅器２２４３に出力される。受信増幅器２２４３は、デュープレクサ２２４２から入力された信号を増幅し、スイッチ２２７８に出力する。
【０２５７】
スイッチ２２７８は、選択制御部２２７７によって、受信増幅器２２４３から送信増幅器２２１９への入力を制御する。例えば、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器２２８１の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８２の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２５８】
合成器２２８０は、受信増幅器２２４３から可変抵抗器２２８２を介して入力された信号と、上述のアップコンバータ部２２１８から可変抵抗器２２８１を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器２２１９に出力する。
【０２５９】
こうすることで、通信機能部２２１０からの信号は少しずつ低下し、無線中継機能部２２４０からの信号は少しずつ増加するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２６０】
送信増幅器２２１９は、スイッチ２２７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ２２２０と対移動局アンテナ２２２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０２６１】
4.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０２６２】
対移動局アンテナ２２２１を介して受信した信号は、デュープレクサ２２２０を介して、受信増幅器２２２２に出力される。受信増幅器２２２２は、デュープレクサ２２２０から入力された信号を増幅して、スイッチ２２７９に出力する。
【０２６３】
スイッチ２２７９は、選択制御部２２７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部２２２３もしくは送信増幅器２２４４に、受信増幅器２２２２からの信号を入力する。
【０２６４】
通信機能部２２１０において、
選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器２２８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２６５】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を、可変抵抗器２２８５を介してダウンコンバータ部２２２３に出力する。合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を、可変抵抗器２２８４を介して送信増幅器２２４４に出力する。
【０２６６】
こうすることで、通信機能部２２１０への信号は少しずつ増加し、無線中継機能部２２４０への信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２６７】
ダウンコンバータ部２２２３は、スイッチ２２７９から信号が入力されると、局部信号発生器２２１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部２２２４に出力される。A/D変換部２２２４は、ダウンコンバータ部２２２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部２２２５に出力する。
【０２６８】
CP除去部２２３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部２２３５に出力する。S/P変換部２２３５は、CP除去部２２３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部２２３６に出力する。FFT変換部２２３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部２２３７に出力する。P/S変換部２２３７では、並直列変換を行い、RS抽出部２２２６と復調部２２２８に出力する。
【０２６９】
RS抽出部２２２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部２２２７に出力する。チャネル推定部２２２７は、RS抽出部２２２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０２７０】
復調部２２２８は、FFT部２２２５から入力された変調信号から、チャネル推定部２２２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部２２２９に出力する。
【０２７１】
復号化部２２２９は、復調部２２２８から入力された信号を復号する。MAC処理部２２１１とHighLayer処理部２２１２は、復号化部２２２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部２２１１及びHighLayer処理部２２１２は、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０２７２】
無線中継機能部２２４０において、
選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器２２８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２７３】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８４を介して送信増幅器２２４４に出力する。合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８５を介してダウンコンバータ部２２２３に出力する。
【０２７４】
こうすることで、無線中継機能部２２４０への信号は少しずつ増加し、通信機能部２２１０への信号は少しずつ低下するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２７５】
送信増幅器２２４４は、デュープレクサ２２４２と対基地局アンテナ１６４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０２７６】
4.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図２３は、本実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【０２７７】
フェムト基地局を設置後(S２３００)、フェムト基地局の電源がONされると(S２３０１)、Rssi測定部２２７６は、設置場所での下りRssiを測定する(S２３０２)。
【０２７８】
Rssiの測定結果に基づき、選択制御部２２７６はフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S２３０３)。このとき、選択制御部２２７７は、Rssiが閾値よりも小さい場合にフェムトモードを選択し、フェムト基地局として動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御し(S２３０４)、Rssiが閾値よりも大きい場合にリピーターモードを選択し、リピーターとして動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御する(S２３０５)。
【０２７９】
次に、フェムトモード又はリピーターモードとして動作し始めた動作開始時点からの時間を測定する(S２３０６)。
【０２８０】
Rssi測定部２２７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードとして動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S２３０７)。所定時間が経過した場合は、Rssi測定部２２７６は、再度、Rssiを測定する(S２３０８)。選択制御部２２７７は、Rssiの測定結果に基づき、フェムトモードとリピーターモードとのどちらで動作するかを判断する(S２３０９)。選択制御部２２７７は、ステップS２３０９で決定した動作モードが、現在の動作モードと同じかどうかを判断する（S２３１０）。同じであった場合は、選択制御部２２７７は、そのままの動作モードで動作することを選択し、同じ機能部を用いる通信を行うように制御する(S２３１１)。ステップS２３０９で決定した動作モードが異なる場合は、選択制御部２２７７は、現在の動作モードから決定した動作モードを選択し、徐々に切り替える(S２３１２)。
【０２８１】
また、ステップS２３０７で、所定時間が経過していない場合は、Rssi測定部２２７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S２３１３)。
【０２８２】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS２３０６に戻り、Rssi測定部２２７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S２３０６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点で処理を終了する(S２３１４)。
【０２８３】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。
【０２８４】
4.6 効果
第４実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。さらに、フェムト基地局と接続するユーザーが通信断となる可能性を低減することが出来る。
【符号の説明】
【０２８５】
１１、３１、４１、４２、４３、４４、７１、８１、９１、９２、９３、９４、１２０１、１３０１、１８０１、１９０１ マクロ基地局
１２、３２、４５、７２、８２、９５、５００、１０００、１２０２、１３０２、１８０２、１９０２ フェムト基地局
１３、１４、３３、３４、７３、７４、８３、８４、１２０３、１２０４、１３０３、１３０４、１８０３、１８０４、１９０３、１９０４ 移動局
５０１、１００１、１６０１、２２０１ CPU
５０２、１００２、１６０２、２２０２ DSP
５０３、１００３、１６０３、２２０３ RF部品
５１０、１０１０、１６１０、２２１０ 通信機能部
５１１、１０１１、１６１１、２２１１ MAC処理部
５１２、１０１２、１６１２、２２１２ HighLayer処理部
５１３、１０１３、１６１３、２２１３ 符号化部
５１４、１０１４、１６１４、２２１４ 変調部
５１５、１０１５、１６１５、２２１５ IFFT部
５１６、１０１６、１６１６、２２１６ D/A変換部
５１７、５７１、１０１７、１０７１、１６１７、１６７１、２２１７、２２７１ 局部信号発生器
５１８、１０１８、１６１８、２２１８ アップコンバータ部
５１９、５４４、１０１９、１０４４、１６１９、１６４４、２２１９、２２４４ 送信増幅器
５２０、５４２、１０２０、１０４２、１６２０、１６４２、２２２０、２２４２ デュープレクサ
５２１、１０２１、１６２１、２２２１ 対移動局アンテナ
５２２、５４３、１０２２、１０４３、１６２２、１６４３、２２２２、２２４３ 受信増幅器
５２３、５７２、１０２３、１０７２、１６２３、１６７２、２２２３、２２７２ ダウンコンバータ部
５２４、５７３、１０２４、１０７３、１６２４、１６７３、２２２４、２２７３ A/D変換部
５２５、５７４、１０２５、１０７４、１６２５、１６７４、２２２５、２２７４ FFT部
５２６、５７５、１０２６、１０７５、１６２６、１６７５、２２２６、２２７５ RS抽出部
５２７、１０２７、１６２７、２２２７ チャネル推定部
５２８、１０２８、１６２８、２２２８ 復調部
５２９、１０２９、１６２９、２２２９ 復号化部
５３０、５３５、１０３０、１０３５、１６３０、１６３５、２２３０、２２３５ S/P変換部
５３１、１０３１、１６３１、２２３１ IFFT変換部
５３２、５３７、１０３２、１０３７、１６３２、１６３７、２２３２、２２３７ P/S変換部
５３３、１０３３、１６３３、２２３３ CP挿入部
５３４、１０３４、１６３４、２２３４ CP除去部
５３６、１０３６、１６３６、２２３６ FFT変換部
５４０、１０４０、１６４０、２２４０ 無線中継機能部
５４１、１０４１、１６４１、２２４１ 対基地局アンテナ
５７０、１０７０、１６７０、２２７０ 切替制御部
５７６、１６７６ Sinr測定部
５７７、１０７７、１６７７、２２７７ 選択制御部
５７８、５７９、１０７８、１０７９、１６７８、１６７９、２２７８、２２７９ スイッチ
１０７６、２２７６ Rssi測定部
１６８０、１６８３、２２８０、２２８３ 合成器
１６８１、１６８２、１６８４、１６８５、２２８１、２２８２、２２８４、２２８５ 可変抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本件開示の発明は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局、通信システム、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルの隙間、屋内、地下街や高層エリアなどの電波状況が悪いエリアを解消するためにフェムト基地局がある。フェムト基地局は、家庭やSOHO(Small Office/Home Office)などの小規模オフィス等に設置され、半径数十ｍ程度の限られた範囲（フェムトセル）をカバーする。また、フェムト基地局は、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna TeleVision)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続される。
【０００３】
上述のフェムト基地局を設置することによって、ビルの隙間、屋内、地下街や高層エリアなどの電波が届かない、いわゆる不感地帯においても不感地帯に在圏する端末が通信できるようになると共に、小規模範囲内のユーザーで占有することが出来るので、公衆基地局であるマクロ基地局に比べてスループットを向上させることが出来る。
【０００４】
また以下に記載の先行技術文献には次のようなフェムト基地局が開示されている。フェムト基地局が接続している回線等に異常があり、フェムト基地局が動作不能状態になった場合に、リピーターモードに切り替えることが出来るというものである（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-56881
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ユーザーがフェムト基地局を設置するエリアは、完全不感地帯に加え、電波は届いているが移動局が通信困難な場所を包含するエリアであることが多いため、マクロ基地局のセル範囲（マクロセル）とフェムト基地局のセル範囲（フェムトセル）が重なることが考えられる。さらに、マクロ基地局が通信に使用する周波数帯域とフェムト基地局が通信に使用する周波数帯域とは、同じであることが多いため、マクロセルとフェムトセルが重複している範囲で、干渉が生じてしまうことが考えられる。
【０００７】
例えば、建物内の中心付近は完全不感地帯であって、窓際等は電波が届いているが端末が通信困難な場所であるといった場合である。この場合、図１に示すように、ユーザーがフェムト基地局１２を窓際に設置してしまうと建物の外にフェムト基地局１２が出力する電波が漏れる。このとき、マクロ基地局１１とフェムト基地局１２が通信に使用する周波数帯域が同一であったとすると、マクロ基地局１１と接続している移動局１４に、窓から漏れたフェムト基地局１２から出力される電波が影響してしまい、該移動局１４に干渉を及ぼしてしまう。
【０００８】
上述した干渉を低減するためにフェムト基地局１２の送信電力を低減させてしまうと、該フェムト基地局１２に接続している移動局１３に十分なサービスを提供できないので、本来のフェムト基地局を設置する目的である屋内の移動局のスループットの向上が見込めなくなってしまう。
【０００９】
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、不感地帯に存在する移動局のスループットを向上させると共に、周囲に存在する移動局への干渉を低減することである。
【００１０】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するため形態に示す各構成より、導かれる作用効果であって従来技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本件開示の基地局、通信システム、及び通信方法は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局において、移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、コアネットワークとデータ信号を送受信する第２送受信部と、受信するデータ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、第１送受信部において他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を提供する。
【００１２】
また、本開示の通信システムは、一般回線を介してコアネットワークと接続する基地局と移動局を含む通信システムにおいて、基地局は、移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１の送受信部と、コアネットワークとデータ信号を送受信する第２の送受信部と、他基地局と送受信する無線信号を、他基地局と移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、受信するデータ信号を無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信するように制御し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、他基地局から受信した無線信号の受信レベルを測定する測定部と、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、を提供し、移動局は、基地局と無線信号を送受信する第３の送受信部とを提供する。
【００１３】
また、本開示の通信方法は、一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局が実行する通信方法において、移動局及び他基地局から無線信号を受信し、コアネットワークからデータ信号を受信し、受信した他基地局が送信した無線信号の受信レベルを測定し、測定した受信レベルに基づいて、移動局との通信として、コアネットワークから受信するデータ信号は、無線信号に変換し、変換した無線信号を移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換し、変換したデータ信号をコアネットワークに送信する第１の通信方法と、他基地局と送受信する無線信号を他基地局と移動局との間において中継する第２の通信方法と、のいずれかの通信を選択する。
【発明の効果】
【００１４】
本件開示の基地局、通信システム、及び通信方法によれば、マクロ基地局と通信を行う移動局に対しての干渉を考慮せずに、フェムト基地局を任意に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局への干渉を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術における課題の概要図である。
【図２】第１実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図３】第１実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図４】第１実施形態におけるSinrについての説明図である。
【図５】第１実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図６】第１実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図８】第２実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図９】第２実施形態におけるRssiについての説明図である。
【図１０】第２実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図１１】第２実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図１３】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図１４】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例１において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図１５】第３実施形態におけるフェムト基地局適用例２において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図１６】第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図１７】第３実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【図１８】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例１を示す概要図である。
【図１９】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例２を示す概要図である。
【図２０】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例１において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図２１】第４実施形態におけるフェムト基地局適用例２において、該フェムト基地局と通信をする移動局の受信電力レベルを示す図である。
【図２２】第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。
【図２３】第３実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、開示の基地局、通信システム、及び通信方法に係る実施形態を説明する。以下の実施形態の図面に示す構成は一例であって、斯かる構成に本件発明が限定されるものではない。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のSinr(Signal Interference Noise Ratio)を測定し、測定結果が閾値よりも大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択しリピーターとして動作し、測定結果が閾値よりも小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。
【００１８】
図２〜図６を用いて、第１実施形態についての詳細を説明する。
【００１９】
1.1 概要
図２及び図３は、本実施形態における概要図である。図２のフェムト基地局２２は、後述する通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作し、図３のフェムト基地局３２は、後述する無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作する。
【００２０】
図２は、本実施形態におけるフェムト基地局が通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作している様子を示した概要図である。例えば、本実施形態のフェムト基地局２２が、不感地帯である部屋の奥等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局２１に対するSinrの値が閾値より小さいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局２２は、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作する。なおSinrについては、図４の説明において後述するが、Sinrは信号対干渉電力比を示す。また、閾値は当業者がシミュレーション等を行うことで自由に設定してよい。
【００２１】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局２２の設置場所におけるマクロ基地局２１に対するSinrが小さい場所であることから、マクロ基地局２１から受信する信号は弱く、マクロ基地局２１とフェムト基地局２２のセル範囲の重なりは小さいことが考えられる。よって、フェムト基地局２２がマクロ基地局２１と接続している移動局２４に及ぼす干渉は少ないと考えられる。さらに、本実施形態のフェムト基地局２２と接続している移動局２３にとっても、通信機能部による通信によって、十分なスループットでの通信が提供可能となる。
【００２２】
次に図３は、本実施形態におけるフェムト基地局が無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作している様子を示した概要図である。図３は、本実施形態におけるフェムト基地局３２が、完全不感地帯ではない部屋の窓際等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局３１に対するSinrが大きいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局３２は、リピーターモードの動作を開始し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作する。
【００２３】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局３２の設置場所におけるマクロ基地局３１に対するSinrの値が大きい場所であることから、マクロ基地局３１から受信する信号は強く、マクロ基地局３１とフェムト基地局３２のセル範囲の重なりは大きいことが考えられる。よって、フェムト基地局３２がフェムトモードで動作してしまうと、フェムト基地局３２がマクロ基地局３１と接続している移動局３４に及ぼす干渉が大きくなってしまうことが考えられる。よって、リピーターモードで動作することによって、マクロ基地局３１と接続している移動局３４に対しての干渉を軽減することが出来る。さらに、本実施形態のフェムト基地局３２がリピーターモードの動作をする場合であっても、移動局３３が、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２を介してマクロ基地局３１の信号を受信すると、マクロ基地局３１との通信に切り替え、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２を介してマクロ基地局３１と通信を行う。さらに、リピーターモードで動作するフェムト基地局３２は、マクロ基地局３１から受信する信号を増幅して移動局３３に中継し、移動局３３から受信する信号を増幅してマクロ基地局３１に中継するので、移動局３３にも、十分なスループットでの通信を提供することが可能になる。
【００２４】
ここで、図４を用いて、Sinrについて説明する。Sinrは信号対干渉電力比を示す。本実施形態においては、フェムト基地局が他基地局から受信する無線信号の受信電力と、他基地局以外の基地局が送出し当該フェムト基地局に到達する無線信号の受信電力の合計との比率からなる。ここでは、フェムト基地局４５にとってのマクロ基地局４１に対するSinrをマクロ基地局４２、マクロ基地局４３、マクロ基地局４４からの信号を干渉波とみなして、信号対干渉電力比を示している。
【００２５】
Sinrは、
[信号波(マクロ基地局４１からの電波)の電力値（S1)／干渉波の総電力値(S2＋S3＋S4)]
で表される。上記の式からもわかるように、Sinrの高い場所は、マクロ基地局４１から信号波を強く受信していることがわかる。よって、Sinrの高い場所からフェムト基地局４５が電波を放射すると、放射された電波は、強い干渉となり、その周辺に存在し、マクロ基地局４１と通信を行う移動局にとって干渉が大きくなることがわかる。
【００２６】
反対に、Sinrの低い場所は、マクロ基地局４１から受信する信号波は弱いことがわかる。つまり、Sinrの低い場所は不感地帯であることが考えられる。よって、Sinrの低い場所からフェムト基地局４５が電波を放射すると、放射された電波によって、不感地帯に存在する移動局の通信をカバーすることが出来る。
【００２７】
つまり、Sinrが高い場所では、リピーターを設置することによって、マクロ基地局４１の電波を中継し、マクロ基地局４１のSinrを高く維持したまま、移動局はマクロ基地局４１と通信することが可能になる。さらに、Sinrの低い場所では、フェムト基地局を設置することによって、外部への干渉が少ない状態で周辺の移動局のフェムト基地局に対するSinrを高くし、フェムト基地局４５のSinrを高く維持したままま、移動局はフェムト基地局４５と通信することが可能になる。
【００２８】
1.2 構成
図５は、第１実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【００２９】
図５に示すように、本実施形態のフェムト基地局５００は、通信機能部５１０と、無線中継機能部５４０と、選択制御部５７０とを備える。
【００３０】
通信機能部５１０は、MAC（Media Access Control）処理部５１１と、HighLayer処理部５１２と、符号化部５１３と、変調部５１４と、IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）部５１５と、D/A変換部５１６と、局部信号発生部５１７、アップコンバータ部５１８と、切替制御部５７０と、送信増幅器５１９、デュープレクサ５２０、対移動局アンテナ５２１と、受信増幅器５２２、ダウンコンバータ部５２３、A/D変換部５２４、FFT（Fast Fourier Transform）部５２５、RS(Reference Signal)抽出部５２６、チャネル推定部５２７と、復調部５２８と、復号化部５２９と、を備える。また、IFFT部５１５は、S/P（Serial/Parallel）変換部５３０と、IFFT変換部５３１と、P/S（Parallel/Serial）変換部５３２と、CP(Cyclic Prefix)挿入部５３３と、を備える。FFT部５２５は、CP除去部５３４と、S/P変換部５３５と、FFT変換部５３６と、P/S変換部５３７と、を備える。
【００３１】
上述の構成を備える通信機能部５１０は、本実施形態におけるフェムトモードを実現するための機能部であり、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna TeleVision)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続され、半径数十メートル程度をカバーするようなフェムト基地局と同等の機能を実現する。つまり、通信機能部を用いる通信によって、移動局と通信を行い、一般回線等を介してコアネットワークから受信するデータ信号を無線信号に変換して、移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換して、一般回線等を介してコアネットワークに送信する。
【００３２】
無線中継機能部５４０は、対基地局アンテナ５４１と、デュープレクサ５４２と、受信増幅器５４３と、切替制御部５７０と、送信増幅器５１９と、デュープレクサ５２０と、対移動局アンテナ５２１と、受信増幅器５２２と、送信増幅器５４４と、を備える。また、通信機能部５１０における切替制御部５７０と、送信増幅器５１９と、受信増幅器５２２と、デュープレクサ５２０と、対移動局アンテナ５２１と、切替制御部５７０とは、同一のものである。
【００３３】
上述の構成を備える無線中継機能部５４０は、本発明におけるリピーターモードを実現するための機能部であり、他基地局と移動局間で送受信する無線信号を中継するように制御するリピーター同等の機能を実現する。つまり、無線中継機能部を用いる通信によって、移動局と通信を行い、他基地局から送信される下りの無線信号を増幅して移動局へ送信し、移動局から送信される上りの無線信号を増幅して基地局へ送信する。
【００３４】
切替制御部５７０は、局部信号発生部５７１と、ダウンコンバータ部５７２と、A/D変換部５７３と、FFT部５７４と、RS抽出部５７５と、Sinr測定部５７６と、選択制御部５７７と、スイッチ５７８とスイッチ５７９と、を備える。また、切替制御部５７０は、上述の通信機能部５１０及び無線中継機能部５４０が備える切替制御部５７０のことである。
【００３５】
上述の構成を備える切替制御部５７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルを測定し、測定した無線信号の受信レベルに基づいて、移動局との通信として、上述の通信機能部５１０を用いる通信であるフェムトモードと無線中継機能部５４０を用いる通信であるリピーターモードとのいずれかを選択し、切り替える機能を実現する。本実施形態においては、切替制御部５７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルとして、Sinrを測定し、測定したSinrの値に基づきフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択し、切り替える。
【００３６】
また、MAC処理部５１１と、HighLayer処理部５１２と、選択制御部５７７とは、CPU５０１に含まれ、符号化部５１３と、変調部５１４と、IFFT部５１５と、D/A変換部５１６と、A/D変換部５２４、FFT部５２５と、RS抽出部５２６と、チャネル推定部５２７と、復調部５２８と、復号化部５２９とA/D変換部５７３と、FFT部５７４と、RS抽出部５７５と、Sinr測定部５７６とは、DSP５０２に含まれ、それ以外は、RF部品５０３である。
【００３７】
ここで、CPU５０１(Central Processing Unit)は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。また、パケット処理や呼処理を制御する。
【００３８】
DSP５０２(Digital Signal Processor)は、デジタル信号処理に特化したプロセッサであり、信号の変調及び復調を実行する。
【００３９】
RF部品５０３(Radio Frequency)とは、高周波部品の総称のことであり、例えば、増幅回路等の部品である。
【００４０】
1.3 切替制御部
ここで、切替制御部５７０について、詳しい説明をする。
【００４１】
ダウンコンバータ部５７２は、対基地局アンテナ５４１と、デュープレクサ５４２と、受信増幅器５４３を介して、高周波信号を受信すると、デジタル処理における負担を軽減するために、局部信号発生器５７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【００４２】
A/D変換部５７３は、ダウンコンバータ部５７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部５７４に出力する。FFT部５７４は、離散フーリエ変換を効率良く実現するアルゴリズムを備えた機能部であり、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【００４３】
RS抽出部５７５は、RS信号を抽出し、Sinr測定部５７６に出力する。Sinr測定部５７６は、RS抽出部５７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるSinr値を測定し、測定結果を選択制御部５７７に出力する。
【００４４】
選択制御部５７７は、Sinr測定部５７６からの入力に基づいて、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを選択し、スイッチ５７８とスイッチ５７９を、選択結果に基づいて制御する。
【００４５】
例えば、Sinrが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作することを選択し、スイッチ５７８及びスイッチ５７９に対して、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。反対に、Sinrが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作することを選択し、スイッチ５７８及びスイッチ５７９に対して、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。
【００４６】
1.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【００４７】
通信機能部５１０において、
MAC処理部５１１は、複数のIPパケットデータをパッキング、又は、分割後、MAC Header等を付け加える。HighLayer処理部５１２は、IPパケットデータをMAC処理部５１１へ渡すためのバッファ制御機能を備える。
【００４８】
符号化部５１３は、例えば、符号器等で符号化された信号を変調部５１４に出力する。
【００４９】
変調部５１４は、複数ビットのデータを対応する複素シンボルに変換するためのものであり、シンボルの変調方式に対応した構成をとる。変調部５１４は、各搬送波を送信すべきデータビット列に変調するための複素シンボルに変換され、IFFT部５１５に出力される。
【００５０】
IFFT部５１５は、S/P変換部５３０とIFFT変換部５３１とP/S変換部５３２とCP挿入部５３３とを備える。変調部５１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部５３０に蓄積され、IFFT変換部５３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部５３２で並直列変換され、CP挿入部５３３でCPを挿入し、D/A変換部５１６に出力される。CP挿入部５３３は、OFDMシンボルの最後の部分をコピーしてOFDMシンボルの最初の部分に挿入することで、無線チャネルにおいてOFDM信号が時間分散による悪影響を受けにくくする。
【００５１】
D/A変換部５１６は、IFFT部５１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部５１８に出力する。
【００５２】
アップコンバータ部５１８は、局部信号発生器５１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ５７８に出力する。
【００５３】
スイッチ５７８は、選択制御部５７７によって、アップコンバータ部５１８から送信増幅器５１９への入力を制御する。例えば、選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、アップコンバータ部５１８からの出力信号を送信増幅器５１９に入力する。選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、アップコンバータ部５１８からの出力信号を送信増幅器５１９に入力せずに抑止する。
【００５４】
無線中継機能部５４０において、
対基地局アンテナ５４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ５４２に入力され、デュープレクサ５４２は、送受信のアンテナを１本で共有するためのものであり、送信経路と受信経路を電気的に分離する。
【００５５】
受信増幅器５４３は、例えば、LNA(Low Noise Amplifier)のことであり、デュープレクサ５４２から入力された信号を増幅し、スイッチ５７８に出力する。
【００５６】
スイッチ５７８は、選択制御部５７７によって、受信増幅器５４３から送信増幅器５１９への入力を制御する。例えば、選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、受信増幅器５４３からの出力信号を送信増幅器５１９に入力せずに抑止する。選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ５７８は、受信増幅器５４３からの出力信号を送信増幅器５１９に入力する。
【００５７】
送信増幅器５１９は、例えば、AMP(Amplifier)のことであり、スイッチ５７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ５２０と対移動局アンテナ５２１を介して、移動局に向けて送信する。
【００５８】
1.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【００５９】
対移動局アンテナ５２１を介して受信した信号は、デュープレクサ５２０を介して、受信増幅器５２２に出力される。
【００６０】
受信増幅器５２２は、デュープレクサ５２０から入力された信号を増幅して、スイッチ５７９に出力する。スイッチ５７９は、選択制御部５７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部５２３もしくは送信増幅器５４４に、受信増幅器５２２からの信号を入力する。
【００６１】
通信機能部５１０において、
選択制御部５７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ５７９は、受信増幅器５２２からの出力信号をダウンコンバータ部５２３に出力する。ダウンコンバータ部５２３は、スイッチ５７９から信号が入力されると、局部信号発生器５１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部５２４に出力される。A/D変換部５２４は、ダウンコンバータ部５２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部５２５に出力する。
【００６２】
FFT部５２５は、CP除去部５３４とS/P変換部５３５とFFT変換部５３６とP/S変換部５３７を備える。CP除去部５３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部５３５に出力する。S/P変換部５３５は、CP除去部５３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部５３６に出力する。FFT変換部５３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部５３７に出力する。P/S変換部５３７では、並直列変換を行い、RS抽出部５２６と復調部５２８に出力する。
【００６３】
RS抽出部５２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部５２７に出力する。チャネル推定部５２７は、RS抽出部５２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【００６４】
復調部５２８は、FFT部５２５から入力された変調信号から、チャネル推定部５２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部５２９に出力する。復号化部５２９は、復調部５２８から入力された信号を復号する。例えば、ビタビ復号等を用いる。
【００６５】
MAC処理部５１１とHighLayer処理部５１２は、復号化部５２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部５１１及びHighLayer処理部５１２は、選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【００６６】
無線中継機能部５４０において、
選択制御部５７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ５７９は、受信増幅器５２２からの出力信号を送信増幅器５４４に入力する。
【００６７】
送信増幅器５４４は、デュープレクサ５４２と対基地局アンテナ５４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【００６８】
1.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図６は、本実施形態におけるフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替の動作・処理を示すフローチャートである。
【００６９】
フェムト基地局は、設置後(S６０)、フェムト基地局の電源がONされると(S６１)、Sinr測定部５７６は、設置場所での下りSinrを以下の数式(1)〜(3)を用いて測定する(S６２)。この時、マクロ基地局からの信号で最大のものを信号Sとし、それ以外の基地局からの信号の合計を干渉Iとする。
【００７０】
【数１】
【００７１】
-------------------- (1)
【００７２】
【数２】
【００７３】
------------------ (2)
【００７４】
【数３】
【００７５】
----------------- (3)
Sinrの測定結果に基づき、選択制御部５７７は、フェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S６３)。このとき、選択制御部５７７は、Sinrが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作するように制御し(S６４)、Sinrが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作するように制御する(S６５)。
【００７６】
次に、Sinr測定部５７６は、フェムトモード又はリピーターモードの動作を開始すると、動作開始時点からの時間を測定する(S６６)。
【００７７】
Sinr測定部５７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードの動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S６７)。所定時間が経過した場合は、ステップS６３に戻り、再度、Sinr測定部５７６は、Sinrを測定する(S６３)。また、所定時間が経過していない場合は、Sinr測定部５７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S６８)。
【００７８】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS６６も戻り、Sinr測定部５７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S６６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S６９)。
【００７９】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードからリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、当該移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。そして、マクロ基地局に当該移動局が接続した際には、マクロ基地局は当該移動局も含めてスケジューリングを行い、通信を開始することで、他の移動局との干渉は発生しない。
【００８０】
1.7 シミュレーション結果
ここで、所定条件のもと、リピーター機能を起動させるSinrの切り替えポイント(上述の閾値)についてのシミュレーション結果を示す。
【００８１】
Sinrを、下りリンク、帯域幅:5[MHz]、MIMO:2×2MIMO、フェージングモデル:EPA5の条件の下で測定したとき、
１、Sinr≧10[dB]でリピーター動作、Sinr＜10[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=10[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大9.7[Mbps]。
Sinr=10[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
２、Sinr≧5[dB]でリピーター動作、Sinr＜5[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=5[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大6.4[Mbps]。
Sinr=5[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
３、Sinr≧0[dB]でリピーター動作、Sinr＜0[dB]でフェムト動作とした場合
Sinr=0[dB]の境界でリピーター動作した場合、スループット最大3.5[Mbps]。
Sinr=0[dB]の境界でフェムト動作した場合、スループット最大30.0[Mbps]となるが、外部への干渉があり他UEへのスループット低下がある。
【００８２】
よって、フェムト動作時の外部への干渉とリピーター動作時の当該フェムト基地局と通信をする移動局のスループット向上を考慮すると、閾値をSinr＝5〜10[dB]の間で設定するのが、適当な閾値であるといえる。しかし、上述の閾値は一例であって、本件発明が限定されるものではない。
【００８３】
1.6 効果
第１実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能部と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のRssi(Receive Signal Strength Indication)を測定し、測定結果が閾値よりも大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択しリピーターとして動作し、測定結果が閾値よりも小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。動作を選択する際に用いる測定方法として、Rssiの測定結果を用いる点で、第１実施形態とは異なる。
【００８５】
図７〜図１１を用いて、第２実施形態についての詳細を説明する。
【００８６】
2.1 概要
図７及び図８は、本実施形態における概要図である。図７のフェムト基地局７２は、後述する通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作し、図８のフェムト基地局８２は、後述する無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作する。
【００８７】
図７は、本実施形態におけるフェムト基地局の通信機能部を用いる通信を行うことで、フェムト基地局として動作している様子を示した概要図である。例えば、本実施形態のフェムト基地局７２が、不感地帯である部屋の奥等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局７１に対するRssiの値が閾値より小さいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局７２は、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部による通信を行うことでフェムト基地局として動作する。なお、Rssiについては、図９の説明において後述するが、Rssiは受信信号強度を示す。また、閾値は当業者がシミュレーション等を行うことで自由に設定してよい。
【００８８】
そして、本実施形態のフェムト基地局７２の設置場所におけるマクロ基地局７１に対するRssiが小さい場所であることから、マクロ基地局７１から受信する信号は弱く、マクロ基地局７１のセル範囲とフェムト基地局７２のセル範囲の重なりが小さいと考えられる。よって、フェムト基地局７２がマクロ基地局７１と接続している移動局７４に及ぼす干渉は少ないと考えられる。さらに、本実施形態のフェムト基地局７２と接続している移動局７３にとっても、通信機能部を用いる通信によって、十分なスループットでの通信が提供可能となる。
【００８９】
次に図８は、本実施形態におけるフェムト基地局が無線中継機能部を用いる通信を行うことで、リピーターとして動作している様子を示した概要図である。図８は、本実施形態におけるフェムト基地局８２が不感地帯ではない部屋の窓際等に設置され、設置場所におけるマクロ基地局８１に対するRssiが大きいとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局８２は、リピーターモードの動作を開始し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作する。
【００９０】
そして、この場合、本実施形態のフェムト基地局８２の設置場所におけるマクロ基地局８１に対するRssiの値が大きい場所であることから、マクロ基地局８１から受信する信号が強く、マクロ基地局８１とフェムト基地局８２のセル範囲の重なりは大きいことが考えられる。よって、フェムト基地局８２がフェムトモードで動作してしまうと、フェムト基地局８２がマクロ基地局８１と接続している移動局８４に及ぼす干渉が大きくなってしまうことが考えられる。
【００９１】
よって、リピーターモードで動作することによって、マクロ基地局８１と接続している移動局８４に対しての干渉を軽減することが出来る。さらに、本実施形態のフェムト基地局８２がリピーターの動作をする場合であっても、移動局８３が、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２を介してマクロ基地局８１の信号を受信すると、マクロ基地局８１との通信に切り替え、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２を介してマクロ基地局８１と通信を行う。さらに、リピーターモードで動作するフェムト基地局８２は、マクロ基地局８１から受信する信号を増幅して移動局８３に中継し、移動局８３から受信する信号を増幅してマクロ基地局８１に中継するので、移動局８３にも、十分なスループットでの通信を提供することが可能になる。
【００９２】
ここで、図９を用いて、Rssiについて説明する。Rssiは受信信号強度を示す。本実施形態では、フェムト基地局が他基地局から受信する無線信号の受信信号強度である。ここでは、フェムト基地局９５にとってのマクロ基地局９１に対するRssiをマクロ基地局９２、マクロ基地局９３、マクロ基地局９４からの信号を干渉波とみなして、受信電力強度を示している。Rssiは、フェムト基地局９５における受信電力が最大値を示す信号のみを考慮し、その他の干渉波は考慮しない。
【００９３】
Rssiは、
[信号波(マクロ基地局９１からの電波)の電力値（S1)]
で表される。上記の式からもわかるように、Rssiの高い場所は、マクロ基地局９１から信号波を強く受信していることがわかる。よって、Rssiの高い場所からフェムト基地局８５が電波を放射すると、放射された電波は、強い干渉となり、その周辺に存在し、マクロ基地局９１と通信を行う移動局にとって干渉が大きくなることがわかる。
【００９４】
反対に、Rssiの低い場所は、マクロ基地局９１から受信する信号波は弱いことがわかる。よって、Rssiの低い場所からフェムト基地局９５が電波を放射すると、放射された電波によって、不感地帯に存在する移動局の通信をカバーすることが出来る。
【００９５】
つまり、Rssiが高い場所では、リピーターを設置することによって、周辺のRssiを高いまま維持することが可能になる。さらに、Rssiの低い場所では、フェムト基地局を設置することによって、外部への干渉が少ない状態で周辺の移動局のフェムト基地局に対するRssiを高くし、フェムト基地局９５のRssiを高く維持したまま、移動局はフェムト基地局９５と通信することが可能になる。
【００９６】
2.2 構成
図１０は、第２実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【００９７】
図１０に示すように、本実施形態のフェムト基地局１０００は、通信機能部１０１０と、無線中継機能部１０４０と、切替制御部１０７０と、を備える。
【００９８】
通信機能部１０１０は、MAC処理部１０１１と、HighLayer処理部１０１２と、符号化部１０１３と、変調部１０１４と、IFFT部１０１５と、D/A変換部１０１６と、局部信号発生部１０１７、アップコンバータ部１０１８と、切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９、デュープレクサ１０２０、対移動局アンテナ１０２１と、受信増幅器１０２２、ダウンコンバータ部１０２３、A/D変換部１０２４、FFT部１０２５、RS抽出部１０２６、チャネル推定部１０２７と、復調部１０２８と、復号化部１０２９と、を備える。また、IFFT部１０１５は、S/P変換部１０３０と、IFFT変換部１０３１と、P/S変換部１０３２と、CP挿入部１０３３と、を備える。FFT部１０２５は、CP除去部１０３４と、S/P変換部１０３５と、FFT変換部１０３６と、P/S変換部１０３７と、を備える。
【００９９】
上述の構成を備える通信機能部１０１０は、第１実施形態と同様に、一般回線等を介してコアネットワークから受信するデータ信号を無線信号に変換して移動局に送信し、移動局から受信する無線信号をデータ信号に変換してコアネットワークに送信することで、移動局と通信を行うフェムトモードの機能を実現する。
【０１００】
無線中継機能部１０４０は、対基地局アンテナ１０４１と、デュープレクサ１０４２と、受信増幅器１０４３と、切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９と、デュープレクサ１０２０と、対移動局アンテナ１０２１と、受信増幅器１０２２と、送信増幅器１０４４と、を備える。また、通信機能部１０１０における切替制御部１０７０と、送信増幅器１０１９と、受信増幅器１０２２と、デュープレクサ１０２０と、対移動局アンテナ１０２１と、切替制御部１０７０とは、同一のものである。
【０１０１】
上述の構成を備える無線中継機能部１０４０は、第１実施形態と同様に、他基地局と移動局間で送受信する無線信号を中継するように制御するリピーター同等の機能を実現する。
【０１０２】
切替制御部１０７０は、局部信号発生部１０７１と、ダウンコンバータ部１０７２と、A/D変換部１０７３と、FFT部１０７４と、RS抽出部１０７５と、Rssi測定部１０７６と、選択制御部１０７７と、スイッチ１０７８とスイッチ１０７９と、を備える。また、切替制御部１０７０は、上述の通信機能部１０１０及び無線中継機能部１０４０が備える切替制御部１０７０のことである。
【０１０３】
上述の構成を備える切替制御部１０７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルを測定し、測定した無線信号の受信レベルに基づいて、上述の通信機能部１０１０を用いる通信であるフェムトモードと無線中継機能部１０４０を用いる通信であるリピーターモードとのいずれかを選択し、切り替える機能を実現する。本実施形態においては、切替制御部１０７０は、他基地局から受信する無線信号の受信レベルとして、Rssiを測定し、測定したRssiの値に基づきフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択し、切り替える。
【０１０４】
また、MAC処理部１０１１と、HighLayer処理部１０１２と、選択制御部１０７７とは、CPU１００１に含まれ、符号化部１０１３と、変調部１０１４と、IFFT部１０１５と、D/A変換部１０１６と、A/D変換部１０２４、FFT部１０２５と、RS抽出部１０２６と、チャネル推定部１０２７と、復調部１０２８と、復号化部１０２９とA/D変換部１０７３と、FFT部１０７４と、RS抽出部１０７５と、Rssi測定部１０７６とは、DSP１００２に含まれ、それ以外は、RF部品１００３である。
【０１０５】
2.3 切替制御部
ここで、切替制御部１０７０について、詳しい説明をする。
【０１０６】
ダウンコンバータ部１０７２は、対基地局アンテナ１０４１と、デュープレクサ１０４２と、受信増幅器１０４３を介して、高周波信号を受信すると、デジタル処理における負担を軽減するために、局部信号発生器１０７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０１０７】
A/D変換部１０７３は、ダウンコンバータ部１０７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部１０７４に出力する。FFT部１０７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０１０８】
RS抽出部１０７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Rssi測定部１０７６に出力する。
【０１０９】
Rssi測定部１０７６は、RS抽出部１０７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるRssi値を測定し、測定結果を選択制御部１０７７に出力する。
【０１１０】
選択制御部１０７７は、Rssi測定部１０７６からの入力に基づいて、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを選択し、スイッチ１０７８とスイッチ１０７９に、選択結果に基づいて制御する。
【０１１１】
例えば、Rssiが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作することを選択し、スイッチ１０７８及びスイッチ１０７９に対して、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。反対に、Rssiが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作することを選択し、スイッチ１０７８及びスイッチ１０７９に対して、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を出力する。
【０１１２】
2.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０１１３】
通信機能部１０１０において、
MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２を介して受信したデータ信号を符号化部１０１３に出力する。符号化部１０１３は、符号化した信号を変調部１０１４に出力する。
【０１１４】
変調部１０１４は、送信すべきデータビット列を、各搬送波を変調するための複素シンボルに変換し、IFFT部１０１５に出力する。
【０１１５】
変調部１０１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部１０３０に蓄積され、IFFT変換部１０３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部１０３２で並直列変換され、CP挿入部１０３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部１０１６に出力される。
【０１１６】
D/A変換部１０１６は、IFFT部１０１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部１０１８に出力する。
【０１１７】
アップコンバータ部１０１８は、局部信号発生器１０１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ１０７８に出力する。
【０１１８】
スイッチ１０７８は、選択制御部１０７７によって、アップコンバータ部１０１８から送信増幅器１０１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、アップコンバータ部１０１８からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力する。選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、アップコンバータ部１０１８からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力せずに抑止する。
【０１１９】
無線中継機能部１０４０において、
対基地局アンテナ１０４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ１０４２に入力され、受信増幅器１０４３に出力する。
【０１２０】
受信増幅器１０４３は、デュープレクサ１０４２から入力された信号を増幅し、スイッチ１０７８に出力する。
【０１２１】
スイッチ１０７８は、選択制御部１０７７によって、受信増幅器１０４３から送信増幅器１０１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、受信増幅器１０４３からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力せずに抑止する。選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、スイッチ１０７８は、受信増幅器１０４３からの出力信号を送信増幅器１０１９に入力する。
【０１２２】
送信増幅器１０１９は、スイッチ１０７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ１０２０と対移動局アンテナ１０２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０１２３】
2.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０１２４】
対移動局アンテナ１０２１を介して受信した信号は、デュープレクサ１０２０を介して、受信増幅器１０２２に出力される。
【０１２５】
受信増幅器１０２２は、デュープレクサ１０２０から入力された信号を増幅して、スイッチ１０７９に出力する。スイッチ１０７９は、選択制御部１０７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部１０２３もしくは送信増幅器１０４４に、受信増幅器１０２２からの信号を入力する。
【０１２６】
通信機能部１０１０において、
選択制御部１０７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ１０７９は、受信増幅器１０２２からの出力信号をダウンコンバータ部１０２３に出力する。ダウンコンバータ部１０２３は、スイッチ１０７９から信号が入力されると、局部信号発生器１０１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部１０２４に出力される。A/D変換部１０２４は、ダウンコンバータ部１０２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部１０２５に出力する。
【０１２７】
CP除去部１０３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部１０３５に出力する。S/P変換部１０３５は、CP除去部１０３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部１０３６に出力する。FFT変換部１０３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部１０３７に出力する。P/S変換部１０３７では、並直列変換を行い、RS抽出部１０２６と復調部１０２８に出力する。
【０１２８】
RS抽出部１０２６は、RS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部１０２７に出力する。チャネル推定部１０２７は、RS抽出部１０２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０１２９】
復調部１０２８は、FFT部１０２５から入力された変調信号から、チャネル推定部１０２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部１０２９に出力する。
【０１３０】
復号化部１０２９は、復調部１０２８から入力された信号を復号し、MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２に出力する。MAC処理部１０１１とHighLayer処理部１０１２は、復号化部１０２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部１０１１及びHighLayer処理部１０１２は、選択制御部１０７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０１３１】
無線中継機能部１０４０において、
選択制御部１０７７がリピーターモードで動作ことを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、スイッチ１０７９は、受信増幅器１０２２からの出力信号を送信増幅器１０４４に入力する。
【０１３２】
送信増幅器１０４４は、デュープレクサ１０４２と対基地局アンテナ１０４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０１３３】
2.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図１１は、本実施形態のフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を示すフローチャートである。
【０１３４】
フェムト基地局を設置後(S１１０)、フェムト基地局の電源がONされると(S１１１)、Rssi測定部１０７６は、設置場所での下りRssiを以下の数式(4)を用いて測定する(S１１２)。この時、マクロ基地局からの信号で最大のものを信号Sとする。
【０１３５】
【数４】
【０１３６】
---------------------- (4)
Rssiの測定結果に基づき、選択制御部１０７７は、フェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S１１３)。このとき、選択制御部１０７７は、Rssiが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、通信機能部を用いる通信を行うことでフェムト基地局として動作するように制御し(S１１４)、Rssiが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うことでリピーターとして動作するように制御する(S１１５)。
【０１３７】
次に、Rssi測定部１０７６は、フェムトモード又はリピーターモードの動作を開始すると、動作開始時点からの時間を測定する(S１１６)。
【０１３８】
Rssi測定部１０７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードの動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S１１７)。所定時間が経過した場合は、ステップS１１３に戻り、Rssi測定部１０７６は、再度、Rssi測定部１０７６は、Rssiを測定する(S１１３)。また、所定時間が経過していない場合は、Rssi測定部１０７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S１１８)。
【０１３９】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS１１６に戻り、Rssi測定部１０７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S１１６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S１１９)。
【０１４０】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、当該移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。そして、マクロ基地局に当該移動局が接続した際には、マクロ基地局は当該移動局も含めてスケジューリングを行い、通信を開始することで、他の起動局との干渉は発生しない。
【０１４１】
2.6 効果
第２実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、さらに、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。
【０１４２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、フェムト基地局が無線中継機能部と通信機能部とを備え、当該フェムト基地局の設置場所のSinrを測定し、測定結果が閾値より大きい場合は無線中継機能部を用いる通信を選択し、リピーターモードとして動作し、測定結果が閾値より小さい場合は通信機能部を用いる通信を選択しフェムト基地局として動作する。
【０１４３】
さらに、フェムト基地局が、第１の測定結果によって選択した通信と、第１の測定から所定時間経過後に測定した第２の測定結果によって選択した通信が異なる場合、無線中継機能部を用いる通信と通信機能部を用いる通信との両方を用いる通信を行った後に、第２の測定結果によって選択した通信に切り替える。
【０１４４】
つまり、フェムトモードからリピーターモードに切り替える際には、無線中継機能部と通信機能部との両方を用いる通信を行った後に、無線中継機能部を用いる通信を行うことで、フェムトモードからリピーターモードに切り替える。
【０１４５】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替える際には、無線中継機能部と通信機能部との両方を用いる通信を行った後に、通信機能部を用いる通信を行うことで、リピーターモードからフェムトモードに切り替える。
【０１４６】
動作モードを瞬時に切り替えずに、時間をかけて切り替える点で、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。
【０１４７】
図１２〜図１７を用いて、第３実施形態についての詳細を説明する。
【０１４８】
3.1 概要
図１２〜図１５は、本実施形態における概要図である。
【０１４９】
図１２は、本実施形態におけるフェムト基地局が、リピーターモードからフェムトモードへの切り替えを実行した時の概要図である。
【０１５０】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１２０２を、完全不感地帯ではない窓際等のマクロ基地局１２０１に対するSinrが大きい場所から、不感地帯である部屋の奥等のマクロ基地局１２０１に対するSinrが小さい場所に、ユーザーが移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１２０２は、リピーターモードの動作を徐々に止めながら、フェムトモードの動作を開始し、最終的に、通信機能部を用いる通信を行うフェムト基地局として動作する。
【０１５１】
また、図１４は、図１２のフェムト基地局１２０２の動作切り替え時の移動局１２０３におけるフェムト基地局１２０２からの受信レベルの変化を示したものである。
【０１５２】
図１２及び図１４が示すように、移動局１２０３は、リピーターとして動作しているフェムト基地局１２０２を介して、マクロ基地局１２０１と通信を行っている。そして、フェムト基地局１２０２が、フェムトモードを選択し、フェムトモードの動作を開始し、通信機能部を用いる通信を行っているフェムト基地局１２０２の信号が受信可能になると、移動局１２０３は、フェムト基地局１２０２との通信を追加し、マクロ基地局１２０１及びフェムト基地局１２０２と同時に通信を行う。マクロ基地局１２０１からの信号が弱くなると、マクロ基地局との通信を開放し、通信機能部を用いる通信を行っているフェムト基地局との通信を継続する。
【０１５３】
本実施形態のフェムト基地局１２０２は、瞬時に動作を切り替えるのではなく、徐々に動作を切り替えることが特徴である。そして、本実施形態のフェムト基地局１２０２は、リピーターモードからフェムトモードへの動作切り替えの際に、切り替え先の基地局にも同時に接続し、切り替え先基地局との接続が完了してから切り替え前の基地局との通信を解除する。これにより通信の瞬断なくハンドオーバーが可能となる。よって、移動局にとって通信断は発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０１５４】
図１３は、本実施形態におけるフェムト基地局が、フェムトモードからリピーターモードへの切り替えを実行した時の概要図である。
【０１５５】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１３０２を、不感地帯である部屋の奥等のマクロ基地局１３０１に対するSinrが小さい場所から、完全不感地帯ではない窓際等のマクロ基地国１３０１に対するSinrが大きい場所に、ユーザーが移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１３０２は、フェムトモードの動作を徐々に止めながら、リピーターモードの動作を徐々に開始し、最終的に、無線中継機能部を用いる通信を行うリピーターとして動作する。
【０１５６】
また、図１５は、図１３のフェムト基地局１３０２の動作切り替え時の移動局１３０３におけるフェムト基地局１３０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０１５７】
本実施形態のフェムト基地局１３０２は、図１４のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１３０２は、フェムトモードからリピーターモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０１５８】
3.2 構成
図１６は、第３実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【０１５９】
図１６に示すように、本実施形態のフェムト基地局１６００は、通信機能部１６１０と、無線中継機能部１６４０と、切替制御部１６７０と、を備える。
【０１６０】
通信機能部１６１０は、MAC処理部１６１１と、HighLayer処理部１６１２と、符号化部１６１３と、変調部１６１４と、IFFT部１６１５と、D/A変換部１６１６と、局部信号発生部１６１７、アップコンバータ部１６１８と、切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９、デュープレクサ１６２０、対移動局アンテナ１６２１と、受信増幅器１６２２、ダウンコンバータ部１６２３、A/D変換部１６２４、FFT部１６２５、RS抽出部１６２６、チャネル推定部１６２７と、復調部１６２８と、復号化部１６２９と、を備える。また、IFFT部１６１５は、S/P変換部１６３０と、IFFT変換部１６３１と、P/S変換部１６３２と、CP挿入部１６３３と、を備える。FFT部１６２５は、CP除去部１６３４と、S/P変換部１６３５と、FFT変換部１６３６と、P/S変換部１６３７と、を備える。
【０１６１】
無線中継機能部１６４０は、対基地局アンテナ１６４１と、デュープレクサ１６４２と、受信増幅器１６４３と、切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９と、デュープレクサ１６２０と、対移動局アンテナ１６２１と、受信増幅器１６２２と、送信増幅器１６４４と、を備える。また、通信機能部１６１０における切替制御部１６７０と、送信増幅器１６１９と、受信増幅器１６２２と、デュープレクサ１６２０と、対移動局アンテナ１６２１と、切替制御部１６７０とは、同一のものである。
【０１６２】
切替制御部１６７０は、局部信号発生部１６７１と、ダウンコンバータ部１６７２と、A/D変換部１６７３と、FFT部１６７４と、RS抽出部１６７５と、Sinr測定部１６７６と、選択制御部１６７７と、スイッチ１６７８とスイッチ１６７９と、を備える。スイッチ１６７８は、合成器１６８０と可変抵抗器１６８１と可変抵抗器１６８２とを備え、スイッチ１６７９は、合成器１６８３と可変抵抗器１６８４と可変抵抗器１６８５とを備える。また、切替制御部１６７０は、上述の通信機能部１６１０及び無線中継機能部１６４０が備える切替制御部１６７０のことである。
【０１６３】
上述の構成を備える切替制御部１６７０は、上述のフェムト機能とリピーター機能を所定の条件によって、徐々に切り替える機能を実現する。
【０１６４】
また、MAC処理部１６１１と、HighLayer処理部１６１２と、選択制御部１６７７とは、CPU１６０１に含まれ、符号化部１６１３と、変調部１６１４と、IFFT部１６１５と、D/A変換部１６１６と、A/D変換部１６２４、FFT部１６２５と、RS抽出部１６２６と、チャネル推定部１６２７と、復調部１６２８と、復号化部１６２９とA/D変換部１６７３と、FFT部１６７４と、RS抽出部１６７５と、Sinr測定部１６７６とは、DSP１６０２に含まれ、それ以外は、RF部品１６０３である。
【０１６５】
3.3 切替制御部
ここで、切替制御部１６７０について、詳しい説明をする。
【０１６６】
ダウンコンバータ部１６７２は、対基地局アンテナ１６４１と、デュープレクサ１６４２と、受信増幅器１６４３を介して、高周波信号を受信すると、局部信号発生器１６７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０１６７】
A/D変換部１６７３は、ダウンコンバータ部１６７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部１６７４に出力する。FFT部１６７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０１６８】
RS抽出部１６７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Sinr測定部１６７６に出力する。
【０１６９】
Sinr測定部１６７６は、RS抽出部１６７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるSinr値を測定し、測定結果を選択制御部１６７７に出力する。
【０１７０】
選択制御部１６７７は、Sinr測定部１６７６からの入力に基づいて、スイッチ５７８とスイッチ５７９に、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作するかを制御する。
【０１７１】
例えば、Sinrが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作するように、スイッチ１６７８及びスイッチ１６７９に制御信号を出力する。反対に、Sinrが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作するように、スイッチ１６７８及びスイッチ１６７９に制御信号を出力する。
【０１７２】
このとき、選択制御部１６７７は、上述の制御信号を可変抵抗器１６８１、１６８２、１６８４、１６８５のそれぞれに出力する。
【０１７３】
可変抵抗器１６８１、１６８２、１６８４、１６８５は、入力された制御信号に基づいて動作する。
【０１７４】
例えば、選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器１６８１、１６８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけ、可変抵抗器１６８２、１６８４の抵抗値を徐々に最大値に近づける。
【０１７５】
また、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作すること選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器１６８１、１６８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけ、可変抵抗器１６８２、１６８４の抵抗値を徐々に最小値に近づける。
【０１７６】
合成器１６８０は、可変抵抗器１６８１、１６８２を介して入力される信号を送信増幅器１６１９に出力する。
【０１７７】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８４、１６８５に出力する。
【０１７８】
3.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０１７９】
通信機能部１６１０において、
MAC処理部１６１１とHighLayer処理部１６１２を介して受信したデータ信号を符号化部１６１３に出力する。符号化部１６１３は、符号化した信号を変調部１６１４に出力する。
【０１８０】
変調部１６１４は、送信すべきデータビット列を各搬送波で変調するための複素シンボルに変換し、IFFT部１６１５に出力される。
【０１８１】
変調部１６１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部１６３０に蓄積され、IFFT変換部１６３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部１６３２で並直列変換され、CP挿入部１６３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部１６１６に出力される。
【０１８２】
D/A変換部１６１６は、IFFT部１６１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部１６１８に出力する。
【０１８３】
アップコンバータ部１６１８は、局部信号発生器１６１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ１６７８に出力する。
【０１８４】
スイッチ１６７８は、選択制御部１６７７によって、アップコンバータ部１６１８から送信増幅器１６１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器１６８１の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器１６８２の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０１８５】
合成器１６８０は、アップコンバータ部１６１８から可変抵抗器１６８１を介して入力された信号と、後述する受信増幅器１６４３から可変抵抗器１６８２を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器１６１９に出力する。
【０１８６】
こうすることで、通信機能部１６１０からの信号は少しずつ増加し、無線中継機能部１６４０からの信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０１８７】
無線中継機能部１６４０において、
対基地局アンテナ１６４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ１６４２に入力され、受信増幅器１６４３に出力される。受信増幅器１６４３は、デュープレクサ１６４２から入力された信号を増幅し、スイッチ１６７８に出力する。
【０１８８】
スイッチ１６７８は、選択制御部１６７７によって、受信増幅器１６４３から送信増幅器１６１９への入力を制御する。例えば、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器１６８１の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器１６８２の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０１８９】
合成器１６８０は、受信増幅器１６４３から可変抵抗器１６８２を介して入力された信号と、上述のアップコンバータ部１６１８から可変抵抗器１６８１を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器１６１９に出力する。
【０１９０】
こうすることで、通信機能部１６１０からの信号は少しずつ低下し、無線中継機能部１６４０からの信号は少しずつ増加するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は、発生しない。
【０１９１】
送信増幅器１６１９は、スイッチ１６７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ１６２０と対移動局アンテナ１６２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０１９２】
3.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０１９３】
対移動局アンテナ１６２１を介して受信した信号は、デュープレクサ１６２０を介して、受信増幅器１６２２に出力される。
【０１９４】
受信増幅器１６２２は、デュープレクサ１６２０から入力された信号を増幅して、スイッチ１６７９に出力する。スイッチ１６７９は、選択制御部１６７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部１６２３もしくは送信増幅器１６４４に、受信増幅器１６２２からの信号を入力する。
【０１９５】
通信機能部１６１０において、
選択制御部１６７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器１６８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器１６８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０１９６】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を、可変抵抗器１６８５を介してダウンコンバータ部１６２３に出力する。合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を、可変抵抗器１６８４を介して送信増幅器１６４４に出力する。
【０１９７】
こうすることで、通信機能部１６１０への信号は少しずつ増加し、無線中継機能部１６４０への信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は、発生しない。
ダウンコンバータ部１６２３は、スイッチ１６７９から信号が入力されると、局部信号発生器１６１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部１６２４に出力される。A/D変換部１６２４は、ダウンコンバータ部１６２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部１６２５に出力する。
【０１９８】
CP除去部１６３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部１６３５に出力する。S/P変換部１６３５は、CP除去部１６３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部１６３６に出力する。FFT変換部１６３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部１６３７に出力する。P/S変換部１６３７では、並直列変換を行い、RS抽出部１６２６と復調部１６２８に出力する。
【０１９９】
RS抽出部１６２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部１６２７に出力する。チャネル推定部１６２７は、RS抽出部１６２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０２００】
復調部１６２８は、FFT部１６２５から入力された変調信号から、チャネル推定部１６２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部１６２９に出力する。
【０２０１】
復号化部１６２９は、復調部１６２８から入力された信号を復号する。MAC処理部１６１１とHighLayer処理部１６１２は、復号化部１６２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部１６１１及びHighLayer処理部１６１２は、選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０２０２】
無線中継機能部１６４０において、
選択制御部１６７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器１６８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器１６８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２０３】
合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８４を介して送信増幅器１６４４に出力する。合成器１６８３は、受信増幅器１６２２からの信号を可変抵抗器１６８５を介してダウンコンバータ部１６２３に出力する。
【０２０４】
こうすることで、無線中継機能部１６４０への信号は少しずつ増加し、通信機能部１６１０への信号は少しずつ低下するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２０５】
送信増幅器１６４４は、デュープレクサ１６４２と対基地局アンテナ１６４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０２０６】
3.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図１７は、本実施形態のフェムト基地局におけるフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を示すフローチャートである。
【０２０７】
フェムト基地局を設置後(S１７００)、フェムト基地局の電源がONされると(S１７０１)、Sinr測定部１６７６は設置場所での下りSinrを測定する(S１７０２)。
【０２０８】
Sinrの測定結果に基づき、選択制御部１６７７はフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S１７０３)。このとき、選択制御部１６７７は、Sinrが閾値よりも小さい場合はフェムトモードを選択し、フェムト基地局として動作するように制御し(S１７０４)、Sinrが閾値よりも大きい場合はリピーターモードを選択し、リピーターとして動作するように制御する(S１７０５)。
【０２０９】
次に、Sinr測定部１６７６は、フェムトモード又はリピーターモードとして動作し始めた動作開始時点からの時間を測定する(S１７０６)。
【０２１０】
Sinr測定部１６７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードとして動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S１７０７)。所定時間が経過した場合は、Sinr測定部１６７６は、再度、Sinrを測定する(S１７０８)。Sinrの測定結果に基づき、選択制御部１６７７は、フェムトモードとリピーターモードとのどちらで動作するかを判断する(S１７０９)。選択制御部１６７７は、ステップS１７０９で決定した動作モードが、現在の動作モードと同じかどうかを判断する（S１７１０）。選択制御部１６７６は、動作モードが同じであった場合は、そのままの動作モードで動作する(S１７１１)。ステップS１７０９で決定した動作モードが異なる場合は、選択制御部１６７７は、現在の動作モードから異なる決定した動作モードに徐々に切り替える(S１７１２)。
【０２１１】
また、ステップS１７０７で、所定時間が経過していない場合は、Sinr測定部１６７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S１７１３)。
【０２１２】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS１７０６に戻り、Sinr測定部１６７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S１７０６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点でフェムトモードとリピーターモードの切替動作・処理を終了する(S１７１４)。
【０２１３】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。
【０２１４】
3.6 効果
第３実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。さらに、フェムト基地局と接続するユーザーが通信断となる可能性を低減することが出来る。
【０２１５】
＜第４実施形態＞
図１８〜図２３を用いて、第４実施形態についての詳細を説明する。
【０２１６】
第４実施形態では、フェムト基地局が通信機能部と無線中継機能部とを備え、該フェムト基地局の設置場所のRssiを測定し、測定結果が閾値より大きい場合に無線中継機能部によってリピーターモードとして動作する。さらに、フェムト基地局がフェムトモードからリピーターモードに切り替える際には、瞬時に動作を切り替えずに、ある程度の時間をかけて、フェムトモードからリピーターモードに切り替える。
【０２１７】
また、該フェムト基地局の設置場所のRssiが閾値より小さい場合に通信機能部によってフェムト基地局として動作する。さらに、フェムト基地局がリピーターモードからフェムトモードに切り替える際には、瞬時に切り替えずに、ある程度の時間をかけて、リピーターモードからフェムトモードに切り替える。Rssiの値を測定する点で、第３実施形態とは異なる。
【０２１８】
4.1 概要
図１８〜図２１は、本実施形態における概要図である。
【０２１９】
図１８は、本実施形態におけるフェムト基地局のリピーターモードからフェムトモードに切り替わった時の概要図である。
【０２２０】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１８０２を窓際等のマクロ基地局１８０１からのRssiが大きい場所から、部屋の奥等のRssiが小さい場所に移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１８０２は、リピーターモードの動作を徐々に止めて、フェムトモードの動作を開始し、最終的に、フェムトモードとして動作する。
【０２２１】
また、図２０は、図１８のフェムト基地局１８０２の動作切り替え時の移動局１８０３におけるフェムト基地局１８０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０２２２】
本実施形態のフェムト基地局１８０２は、図２０のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１８０２は、リピーターモードからフェムトモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０２２３】
図１９は、本実施形態におけるフェムト基地局のフェムトモードからリピーターモードに切り替わった時の概要図である。
【０２２４】
例えば、本実施形態のフェムト基地局１９０２を部屋の奥等のマクロ基地局１９０１からのRssiが小さい場所から、窓際等のRssiが大きい場所に移動させたとする。この場合、本実施形態のフェムト基地局１９０２は、リピーターモードの動作を徐々に開始し、最終的に、リピーターとして動作する。
【０２２５】
また、図２１は、図１９のフェムト基地局１９０２の動作切り替え時の移動局１９０３におけるフェムト基地局１９０２からの受信電力レベルの変化を示したものである。
【０２２６】
本実施形態のフェムト基地局１９０２は、図２１のように、徐々に動作を切り替えることに特徴がある。そして、本実施形態のフェムト基地局１９０２は、フェムトモードからリピーターモードへの動作切り替えの際に、通信断が発生してしまう可能性を軽減することが出来る。
【０２２７】
4.2 構成
図２２は、第４実施形態におけるフェムト基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図である。尚、ここでは、OFDM変調を例にとり説明するが、本発明がOFDM変調に限定されるものではない。
【０２２８】
図２２に示すように、本実施形態のフェムト基地局２２００は、通信機能部２２１０と、無線中継機能部２２４０と、切替制御部２２７０と、を備える。
【０２２９】
通信機能部２２１０は、MAC処理部２２１１と、HighLayer処理部２２１２と、符号化部２２１３と、変調部２２１４と、IFFT部２２１５と、D/A変換部２２１６と、局部信号発生部２２１７、アップコンバータ部２２１８と、切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９、デュープレクサ２２２０、対移動局アンテナ２２２１と、受信増幅器２２２２、ダウンコンバータ部２２２３、A/D変換部２２２４、FFT部２２２５、RS抽出部２２２６、チャネル推定部２２２７と、復調部２２２８と、復号化部２２２９と、を備える。また、IFFT部２２１５は、S/P変換部２２３０と、IFFT変換部２２３１と、P/S変換部２２３２と、CP挿入部２２３３と、を備える。FFT部２２２５は、CP除去部２２３４と、S/P変換部２２３５と、FFT変換部２２３６と、P/S変換部２２３７と、を備える。
【０２３０】
無線中継機能部２２４０は、対基地局アンテナ２２４１と、デュープレクサ２２４２と、受信増幅器２２４３と、切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９と、デュープレクサ２２２０と、対移動局アンテナ２２２１と、受信増幅器２２２２と、送信増幅器２２４４と、を備える。また、通信機能部２２１０における切替制御部２２７０と、送信増幅器２２１９と、受信増幅器２２２２と、デュープレクサ２２２０と、対移動局アンテナ２２２１と、切替制御部２２７０とは、同一のものである。
【０２３１】
切替制御部２２７０は、局部信号発生部２２７１と、ダウンコンバータ部２２７２と、A/D変換部２２７３と、FFT部２２７４と、RS抽出部２２７５と、Rssi測定部２２７６と、選択制御部２２７７と、スイッチ２２７８とスイッチ２２７９と、を備える。スイッチ２２７８は、合成器２２８０と可変抵抗器２２８１と可変抵抗器２２８２とを備え、スイッチ２２７９は、合成器２２８３と可変抵抗器２２８４と可変抵抗器２２８５とを備える。また、切替制御部２２７０は、上述の通信機能部２２１０及び無線中継機能部２２４０が備える切替制御部２２７０のことである。
【０２３２】
上述の構成を備える切替制御部２２７０は、上述の通信機能部２２１０によるフェムトモードと無線中継機能部２２４０によるリピーターモードを所定の条件によって、徐々に切り替える機能を実現する。
【０２３３】
また、MAC処理部２２１１と、HighLayer処理部２２１２と、選択制御部２２７７とは、CPU２２０１に含まれ、符号化部２２１３と、変調部２２１４と、IFFT部２２１５と、D/A変換部２２１６と、A/D変換部２２２４、FFT部２２２５と、RS抽出部２２２６と、チャネル推定部２２２７と、復調部２２２８と、復号化部２２２９とA/D変換部２２７３と、FFT部２２７４と、RS抽出部２２７５と、Rssi測定部２２７６とは、DSP２２０２に含まれ、それ以外は、RF部品２２０３である。
【０２３４】
4.3 切替制御部２２７０
ここで、切替制御部２２７０について、詳しい説明をする。
【０２３５】
ダウンコンバータ部２２７２は、対基地局アンテナ２２４１と、デュープレクサ２２４２と、受信増幅器２２４３を介して、高周波信号を受信すると、局部信号発生器２２７１からの入力されるローカル信号を用いて、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンする。
【０２３６】
A/D変換部２２７３は、ダウンコンバータ部２２７２からの入力信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、FFT部２２７４に出力する。FFT部２２７４(Fast Fourier Transform)は、時間領域の離散シーケンスを周波数領域の離散スペクトラムに変換する。
【０２３７】
RS抽出部２２７５(Reference Signal)は、RS信号を抽出し、Rssi測定部２２７６に出力する。
【０２３８】
Rssi測定部２２７６は、RS抽出部２２７５からの入力信号から、自フェムト基地局におけるRssi値を測定し、測定結果を選択制御部２２７７に出力する。
【０２３９】
選択制御部２２７７は、Rssi測定部２２７６からの入力に基づいて、スイッチ２２７８とスイッチ２２７９に、フェムトモードで動作するか、リピーターモードで動作させるかを制御する。
【０２４０】
例えば、Rssiが閾値よりも小さい値であった場合には、フェムトモードで動作するように、スイッチ２２７８及びスイッチ２２７９に制御信号を出力する。反対に、Rssiが閾値よりも大きい場合には、リピーターモードで動作するように、スイッチ２２７８及びスイッチ２２７９に制御信号を出力する。
【０２４１】
このとき、選択制御部２２７７は、上述の制御信号を可変抵抗器２２８１、２２８２、２２８４、２２８５のそれぞれに出力する。
【０２４２】
可変抵抗器２２８１、２２８２、２２８４、２２８５は、入力された制御信号に基づいて動作する。
【０２４３】
例えば、選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器２２８１、２２８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８２、２２８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２４４】
また、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御信号を入力した場合、可変抵抗器２２８１、２２８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８２、２２８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２４５】
合成器２２８０は、可変抵抗器２２８１、２２８２を介して入力される信号を送信増幅器２２１９に出力する。
【０２４６】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８４、２２８５に出力する。
【０２４７】
4.4.1 ダウンリンク
ここで、本実施形態におけるダウンリンク通信について説明をする。
【０２４８】
通信機能部２２１０において、
MAC処理部２２１１とHighLayer処理部２２１２を介して受信したデータ信号を符号化部２２１３に出力する。
【０２４９】
符号化部２２１３は、例えば、符号器等で符号化された信号を変調部２２１４に出力する。
【０２５０】
変調部２２１４は、送信すべきデータビット列を各搬送波を変調するための複素シンボルに変換され、IFFT部２２１５に出力される。
【０２５１】
変調部２２１４から入力された複素シンボル列は、S/P変換部２２３０に蓄積され、IFFT変換部２２３１で、逆離散フーリエ変換によって一括変換され、標本値が生成される。さらに、得られた標本値はP/S変換部２２３２で並直列変換され、CP挿入部２２３３でCP(Cyclic Prefix)を挿入し、D/A変換部２２１６に出力される。
【０２５２】
D/A変換部２２１６は、IFFT部２２１５から入力された信号をアナログに変換し、連続信号に変換された信号をアップコンバータ部２２１８に出力する。アップコンバータ部２２１８は、局部信号発生器２２１７から出力される搬送波を掛け合わせることで、搬送帯域の信号を生成し、スイッチ２２７８に出力する。
【０２５３】
スイッチ２２７８は、選択制御部２２７７によって、アップコンバータ部２２１８から送信増幅器２２１９への入力を制御する。例えば、選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器２２８１の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８２の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２５４】
合成器２２８０は、アップコンバータ部２２１８から可変抵抗器２２８１を介して入力された信号と、後述する受信増幅器２２４３から可変抵抗器２２８２を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器２２１９に出力する。
【０２５５】
こうすることで、通信機能部２２１０からの信号は少しずつ増加し、無線中継機能部２２４０からの信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２５６】
無線中継機能部２２４０において、
対基地局アンテナ２２４１を介して、受信した信号は、デュープレクサ２２４２に入力され、受信増幅器２２４３に出力される。受信増幅器２２４３は、デュープレクサ２２４２から入力された信号を増幅し、スイッチ２２７８に出力する。
【０２５７】
スイッチ２２７８は、選択制御部２２７７によって、受信増幅器２２４３から送信増幅器２２１９への入力を制御する。例えば、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合は、可変抵抗器２２８１の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８２の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２５８】
合成器２２８０は、受信増幅器２２４３から可変抵抗器２２８２を介して入力された信号と、上述のアップコンバータ部２２１８から可変抵抗器２２８１を介して入力された信号を、合成して、送信増幅器２２１９に出力する。
【０２５９】
こうすることで、通信機能部２２１０からの信号は少しずつ低下し、無線中継機能部２２４０からの信号は少しずつ増加するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２６０】
送信増幅器２２１９は、スイッチ２２７８から入力された信号を増幅して、デュープレクサ２２２０と対移動局アンテナ２２２１を介して、移動局に向けて送信する。
【０２６１】
4.4.2 アップリンク
次に、本実施形態におけるアップリンク通信について説明する。
【０２６２】
対移動局アンテナ２２２１を介して受信した信号は、デュープレクサ２２２０を介して、受信増幅器２２２２に出力される。受信増幅器２２２２は、デュープレクサ２２２０から入力された信号を増幅して、スイッチ２２７９に出力する。
【０２６３】
スイッチ２２７９は、選択制御部２２７７からの制御信号によって、ダウンコンバータ部２２２３もしくは送信増幅器２２４４に、受信増幅器２２２２からの信号を入力する。
【０２６４】
通信機能部２２１０において、
選択制御部２２７７がフェムトモードで動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器２２８５の抵抗値を徐々に最小値に近づけていき、可変抵抗器２２８４の抵抗値を徐々に最大値に近づけていく。
【０２６５】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を、可変抵抗器２２８５を介してダウンコンバータ部２２２３に出力する。合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を、可変抵抗器２２８４を介して送信増幅器２２４４に出力する。
【０２６６】
こうすることで、通信機能部２２１０への信号は少しずつ増加し、無線中継機能部２２４０への信号は少しずつ低下するので、リピーターモードからフェムトモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２６７】
ダウンコンバータ部２２２３は、スイッチ２２７９から信号が入力されると、局部信号発生器２２１７から入力されたローカル信号を用いてベースバンド信号にダウンコンバーションした後に、A/D変換部２２２４に出力される。A/D変換部２２２４は、ダウンコンバータ部２２２３から信号が入力されると、デジタル信号に変換し、FFT部２２２５に出力する。
【０２６８】
CP除去部２２３４は、信号に付与されているCPを除去し、S/P変換部２２３５に出力する。S/P変換部２２３５は、CP除去部２２３４から入力された信号を、直並列変換をして、FFT変換部２２３６に出力する。FFT変換部２２３６では、離散フーリエ変換によって、標本値から複素シンボルに変換し、P/S変換部２２３７に出力する。P/S変換部２２３７では、並直列変換を行い、RS抽出部２２２６と復調部２２２８に出力する。
【０２６９】
RS抽出部２２２６は、同期検波のために挿入されていたRS(Reference Signal)信号を抽出し、チャネル推定部２２２７に出力する。チャネル推定部２２２７は、RS抽出部２２２６から入力されたRS信号を基に、無線伝播経路の時間的、周波数的変動を推定する。
【０２７０】
復調部２２２８は、FFT部２２２５から入力された変調信号から、チャネル推定部２２２７から入力された無線伝播変動を差し引いて、無線伝播歪を補正し、復号化部２２２９に出力する。
【０２７１】
復号化部２２２９は、復調部２２２８から入力された信号を復号する。MAC処理部２２１１とHighLayer処理部２２１２は、復号化部２２２９から入力された信号をIPネットワーク内の信号に変換する。MAC処理部２２１１及びHighLayer処理部２２１２は、選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御している場合は、有線ネットワークにイリーガルな信号をIPネットワーク内に送信しないように制御する。
【０２７２】
無線中継機能部２２４０において、
選択制御部２２７７がリピーターモードで動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御した場合、可変抵抗器２２８５の抵抗値を徐々に最大値に近づけていき、可変抵抗器２２８４の抵抗値を徐々に最小値に近づけていく。
【０２７３】
合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８４を介して送信増幅器２２４４に出力する。合成器２２８３は、受信増幅器２２２２からの信号を可変抵抗器２２８５を介してダウンコンバータ部２２２３に出力する。
【０２７４】
こうすることで、無線中継機能部２２４０への信号は少しずつ増加し、通信機能部２２１０への信号は少しずつ低下するので、フェムトモードからリピーターモードへのハンドオーバーが可能となり、通信断は発生しない。
【０２７５】
送信増幅器２２４４は、デュープレクサ２２４２と対基地局アンテナ１６４１を介して、マクロ基地局に対して信号を送信する。
【０２７６】
4.5 フェムトモードとリピーターモードの切替処理
図２３は、本実施形態におけるフェムト基地局の動作・処理を示すフローチャートである。
【０２７７】
フェムト基地局を設置後(S２３００)、フェムト基地局の電源がONされると(S２３０１)、Rssi測定部２２７６は、設置場所での下りRssiを測定する(S２３０２)。
【０２７８】
Rssiの測定結果に基づき、選択制御部２２７６はフェムトモードとリピーターモードのいずれかを選択する(S２３０３)。このとき、選択制御部２２７７は、Rssiが閾値よりも小さい場合にフェムトモードを選択し、フェムト基地局として動作することを選択し、通信機能部を用いる通信を行うように制御し(S２３０４)、Rssiが閾値よりも大きい場合にリピーターモードを選択し、リピーターとして動作することを選択し、無線中継機能部を用いる通信を行うように制御する(S２３０５)。
【０２７９】
次に、フェムトモード又はリピーターモードとして動作し始めた動作開始時点からの時間を測定する(S２３０６)。
【０２８０】
Rssi測定部２２７６は、フェムト基地局がフェムトモード又はリピーターモードとして動作を開始してから、所定時間が経過したかどうか判断する(S２３０７)。所定時間が経過した場合は、Rssi測定部２２７６は、再度、Rssiを測定する(S２３０８)。選択制御部２２７７は、Rssiの測定結果に基づき、フェムトモードとリピーターモードとのどちらで動作するかを判断する(S２３０９)。選択制御部２２７７は、ステップS２３０９で決定した動作モードが、現在の動作モードと同じかどうかを判断する（S２３１０）。同じであった場合は、選択制御部２２７７は、そのままの動作モードで動作することを選択し、同じ機能部を用いる通信を行うように制御する(S２３１１)。ステップS２３０９で決定した動作モードが異なる場合は、選択制御部２２７７は、現在の動作モードから決定した動作モードを選択し、徐々に切り替える(S２３１２)。
【０２８１】
また、ステップS２３０７で、所定時間が経過していない場合は、Rssi測定部２２７６は、フェムト基地局の電源ON/OFFを確認する(S２３１３)。
【０２８２】
フェムト基地局の電源がONの状態の場合は、ステップS２３０６に戻り、Rssi測定部２２７６は、再度、フェムトモード又はリピーターモードの動作開始時点からの時刻を測定する(S２３０６)。フェムト基地局の電源がOFFになった時点で処理を終了する(S２３１４)。
【０２８３】
また、リピーターモードからフェムトモードに切り替えるとき、及びフェムトモードかたリピーターモードに切り替えるときには、当該フェムト基地局に接続している移動局は、ハンドオーバーを行うことで、通信を切り替える。このときには、移動局がフェムト基地局又はマクロ基地局に対してハンドオーバー要求を通知することでハンドオーバーを実施しても良いし、フェムト基地局又はマクロ基地局が制御するようにしても良い。
【０２８４】
4.6 効果
第４実施形態によると、ユーザーがフェムト基地局を自由に設置することができると共に、フェムト基地局と通信を行う移動局のスループットを向上させ、屋外に存在する基地局と通信を行う移動局への干渉を低減させることができる。さらに、フェムト基地局と接続するユーザーが通信断となる可能性を低減することが出来る。
【符号の説明】
【０２８５】
１１、３１、４１、４２、４３、４４、７１、８１、９１、９２、９３、９４、１２０１、１３０１、１８０１、１９０１ マクロ基地局
１２、３２、４５、７２、８２、９５、５００、１０００、１２０２、１３０２、１８０２、１９０２ フェムト基地局
１３、１４、３３、３４、７３、７４、８３、８４、１２０３、１２０４、１３０３、１３０４、１８０３、１８０４、１９０３、１９０４ 移動局
５０１、１００１、１６０１、２２０１ CPU
５０２、１００２、１６０２、２２０２ DSP
５０３、１００３、１６０３、２２０３ RF部品
５１０、１０１０、１６１０、２２１０ 通信機能部
５１１、１０１１、１６１１、２２１１ MAC処理部
５１２、１０１２、１６１２、２２１２ HighLayer処理部
５１３、１０１３、１６１３、２２１３ 符号化部
５１４、１０１４、１６１４、２２１４ 変調部
５１５、１０１５、１６１５、２２１５ IFFT部
５１６、１０１６、１６１６、２２１６ D/A変換部
５１７、５７１、１０１７、１０７１、１６１７、１６７１、２２１７、２２７１ 局部信号発生器
５１８、１０１８、１６１８、２２１８ アップコンバータ部
５１９、５４４、１０１９、１０４４、１６１９、１６４４、２２１９、２２４４ 送信増幅器
５２０、５４２、１０２０、１０４２、１６２０、１６４２、２２２０、２２４２ デュープレクサ
５２１、１０２１、１６２１、２２２１ 対移動局アンテナ
５２２、５４３、１０２２、１０４３、１６２２、１６４３、２２２２、２２４３ 受信増幅器
５２３、５７２、１０２３、１０７２、１６２３、１６７２、２２２３、２２７２ ダウンコンバータ部
５２４、５７３、１０２４、１０７３、１６２４、１６７３、２２２４、２２７３ A/D変換部
５２５、５７４、１０２５、１０７４、１６２５、１６７４、２２２５、２２７４ FFT部
５２６、５７５、１０２６、１０７５、１６２６、１６７５、２２２６、２２７５ RS抽出部
５２７、１０２７、１６２７、２２２７ チャネル推定部
５２８、１０２８、１６２８、２２２８ 復調部
５２９、１０２９、１６２９、２２２９ 復号化部
５３０、５３５、１０３０、１０３５、１６３０、１６３５、２２３０、２２３５ S/P変換部
５３１、１０３１、１６３１、２２３１ IFFT変換部
５３２、５３７、１０３２、１０３７、１６３２、１６３７、２２３２、２２３７ P/S変換部
５３３、１０３３、１６３３、２２３３ CP挿入部
５３４、１０３４、１６３４、２２３４ CP除去部
５３６、１０３６、１６３６、２２３６ FFT変換部
５４０、１０４０、１６４０、２２４０ 無線中継機能部
５４１、１０４１、１６４１、２２４１ 対基地局アンテナ
５７０、１０７０、１６７０、２２７０ 切替制御部
５７６、１６７６ Sinr測定部
５７７、１０７７、１６７７、２２７７ 選択制御部
５７８、５７９、１０７８、１０７９、１６７８、１６７９、２２７８、２２７９ スイッチ
１０７６、２２７６ Rssi測定部
１６８０、１６８３、２２８０、２２８３ 合成器
１６８１、１６８２、１６８４、１６８５、２２８１、２２８２、２２８４、２２８５ 可変抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局において、
前記移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１送受信部と、
前記コアネットワークとデータ信号を送受信する第２送受信部と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を、前記他基地局と前記移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、
受信する前記データ信号を無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信するように制御し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、
前記第１送受信部において前記他基地局から受信した前記無線信号の受信レベルを測定する測定部と、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記選択制御部は、
前記受信レベルが閾値よりも大きい場合は前記中継機能部を用いる通信を選択し、前記受信レベルが閾値よりも小さい場合は前記通信機能部を用いる通信を選択すること
を特徴とする請求項１記載の基地局。
【請求項３】
前記測定部は、
前記他基地局から受信する前記無線信号の受信電力と、前記他基地局以外の基地局が送出し前記基地局に到達する無線信号の受信電力の合計との比率であるSinrによって、前記受信レベルを測定することを特徴とする請求項１又は２記載の基地局。
【請求項４】
前記測定部は、
前記他基地局から受信する無線信号の受信信号強度であるRssiによって、前記受信レベルを測定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の基地局。
【請求項５】
前記測定部は、
第１の測定から所定時間経過後に第２の測定を行い、
前記選択制御部は、
前記第１の測定の測定結果によって選択した第１の通信と、前記第２の測定の測定結果によって選択した第２の通信とが異なる場合、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信との両方を用いる通信を行うように制御した後に、第２の通信に切り替えるように制御すること
を特徴とする請求項１乃至４記載の基地局。
【請求項６】
前記通信機能部は、
第１最小値から第１最大値の範囲で抵抗値の増減が可能である第１可変抵抗器を更に備え、
前記無線中継機能部は、
第２最小値から第２最大値の範囲で抵抗値の増減が可能である第２可変抵抗器を更に備え、
前記選択制御部は、
前記通信機能部を用いる通信から前記無線中継機能部を用いる通信に切り替える場合は、前記第２可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第２最小値に近づけると共に、前記第１可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第１最大値に近づけることで、通信を切り替え、
前記無線中継機能部を用いる通信から前記通信機能部を用いる通信に切り替える場合は、前記第１可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第１最小値に近づけると共に、前記第２可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第２最大値に近づけることで、通信を切り替えること
を特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項７】
コアネットワークと接続する基地局と移動局を含む通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１の送受信部と、
前記コアネットワークとデータ信号を送受信する第２の送受信部と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を、前記他基地局と前記移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、
受信する前記データ信号を無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信するように制御し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、
前記他基地局から受信した前記無線信号の受信レベルを測定する測定部と、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、
を備え、
前記移動局は、
前記基地局と無線信号を送受信する第３の送受信部と
を備えること
を特徴とする通信システム。
【請求項８】
コアネットワークと接続し移動局と通信可能な基地局が実行する通信方法において、
前記移動局及び他基地局から無線信号を受信し、
前記コアネットワークからデータ信号を受信し、
受信した前記他基地局が送信した前記無線信号の受信レベルを測定し、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、
前記コアネットワークから受信する前記データ信号は、無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信する第１の通信方法と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を前記他基地局と前記移動局との間において中継する第２の通信方法と、
のいずれかの通信を選択すること
を特徴とする通信方法。
【請求項１】
一般回線を介してコアネットワークと接続し、移動局と通信可能な基地局において、
前記移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１送受信部と、
前記コアネットワークとデータ信号を送受信する第２送受信部と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を、前記他基地局と前記移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、
受信する前記データ信号を無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信するように制御し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、
前記第１送受信部において前記他基地局から受信した前記無線信号の受信レベルを測定する測定部と、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記選択制御部は、
前記受信レベルが閾値よりも大きい場合は前記中継機能部を用いる通信を選択し、前記受信レベルが閾値よりも小さい場合は前記通信機能部を用いる通信を選択すること
を特徴とする請求項１記載の基地局。
【請求項３】
前記測定部は、
前記他基地局から受信する前記無線信号の受信電力と、前記他基地局以外の基地局が送出し前記基地局に到達する無線信号の受信電力の合計との比率であるSinrによって、前記受信レベルを測定することを特徴とする請求項１又は２記載の基地局。
【請求項４】
前記測定部は、
前記他基地局から受信する無線信号の受信信号強度であるRssiによって、前記受信レベルを測定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の基地局。
【請求項５】
前記測定部は、
第１の測定から所定時間経過後に第２の測定を行い、
前記選択制御部は、
前記第１の測定の測定結果によって選択した第１の通信と、前記第２の測定の測定結果によって選択した第２の通信とが異なる場合、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信との両方を用いる通信を行うように制御した後に、第２の通信に切り替えるように制御すること
を特徴とする請求項１乃至４記載の基地局。
【請求項６】
前記通信機能部は、
第１最小値から第１最大値の範囲で抵抗値の増減が可能である第１可変抵抗器を更に備え、
前記無線中継機能部は、
第２最小値から第２最大値の範囲で抵抗値の増減が可能である第２可変抵抗器を更に備え、
前記選択制御部は、
前記通信機能部を用いる通信から前記無線中継機能部を用いる通信に切り替える場合は、前記第２可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第２最小値に近づけると共に、前記第１可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第１最大値に近づけることで、通信を切り替え、
前記無線中継機能部を用いる通信から前記通信機能部を用いる通信に切り替える場合は、前記第１可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第１最小値に近づけると共に、前記第２可変抵抗器の抵抗値を徐々に前記第２最大値に近づけることで、通信を切り替えること
を特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項７】
コアネットワークと接続する基地局と移動局を含む通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記移動局及び他基地局と無線信号を送受信する第１の送受信部と、
前記コアネットワークとデータ信号を送受信する第２の送受信部と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を、前記他基地局と前記移動局との間において中継するように制御する無線中継機能部と、
受信する前記データ信号を無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信するように制御し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信するように制御する通信機能部と、
前記他基地局から受信した前記無線信号の受信レベルを測定する測定部と、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、前記無線中継機能部を用いる通信と前記通信機能部を用いる通信とのいずれかを選択する選択制御部と、
を備え、
前記移動局は、
前記基地局と無線信号を送受信する第３の送受信部と
を備えること
を特徴とする通信システム。
【請求項８】
コアネットワークと接続し移動局と通信可能な基地局が実行する通信方法において、
前記移動局及び他基地局から無線信号を受信し、
前記コアネットワークからデータ信号を受信し、
受信した前記他基地局が送信した前記無線信号の受信レベルを測定し、
測定した前記受信レベルに基づいて、前記移動局との通信として、
前記コアネットワークから受信する前記データ信号は、無線信号に変換し、変換した前記無線信号を前記移動局に送信し、前記移動局から受信する前記無線信号をデータ信号に変換し、変換した前記データ信号を前記コアネットワークに送信する第１の通信方法と、
前記他基地局と送受信する前記無線信号を前記他基地局と前記移動局との間において中継する第２の通信方法と、
のいずれかの通信を選択すること
を特徴とする通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２１７１５４（Ｐ２０１２−２１７１５４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５８５２２（Ｐ２０１２−５８５２２）
【出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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