基地局及び無線通信システム
【課題】基地局と通信端末との間の通信性能が向上することが可能な技術を提供する。
【解決手段】判定部１２５は、周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの割り当て要求信号に応じて送信する割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているかを判定する。通信部１３は、判定部１２５において、周辺基地局が通信端末からの割り当て要求信号に応じて送信する割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、複数のアンテナ１１０ａでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【解決手段】判定部１２５は、周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの割り当て要求信号に応じて送信する割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているかを判定する。通信部１３は、判定部１２５において、周辺基地局が通信端末からの割り当て要求信号に応じて送信する割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、複数のアンテナ１１０ａでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信端末と通信する基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、通信端末と通信する基地局に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基地局と通信端末の間においては、通信性能を向上させることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、基地局と通信端末の間の通信性能を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、通信端末と通信する基地局であって、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記基地局の周辺に位置する周辺基地局と通信する通信端末は、当該周辺基地局に対して、当該周辺基地局との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を送信し、当該割り当て要求信号を受信した当該周辺基地局から、当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、前記周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、前記通信部は、前記判定部において、前記周辺基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【０００７】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定する判定期間が終了すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する。
【０００８】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを用いて通信を開始すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信システムは、それぞれが通信端末と通信し、互いに周辺に位置する第１及び第２基地局を備え、前記第１基地局は、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する第１通信部と、前記第１通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第１無線リソース割り当て部とを有し、前記第２基地局は、第２通信部と、前記第２通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第２無線リソース割り当て部とを有し、前記第２基地局では、前記第２通信部が、当該第２通信部と通信する通信端末から、当該第２通信部との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を受信すると、前記第２無線リソース割り当て部が、当該通信端末に対して、前記第２通信部との通信で使用する無線リソースを割り当てるとともに、前記第２通信部が、前記第２無線リソース割り当て部において当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末に送信し、前記第２基地局と通信する通信端末は、前記第２基地局から前記割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、前記第１基地局は、前記第２基地局が当該第２基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記第１通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、前記第１基地局では、前記第１通信部は、前記判定部において、前記第２基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信に使用していると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基地局と通信端末との間の通信性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】基地局の構成を示す図である。
【図３】通信端末の構成を示す図である。
【図４】ＴＤＭＡフレームの構成を示す図である。
【図５】リンクチャネル確立処理を示すフローチャートである。
【図６】基地局の送信指向性を示す図である。
【図７】基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】基地局の動作を示すフローチャートである。
【図９】基地局の送信指向性を示す図である。
【図１０】基地局の動作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】
【００１２】
図１は本実施の形態に係る無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、例えばＰＨＳ（Personal Handyphone System）であって、それぞれがＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）方式で通信端末２と通信する複数の基地局１を備えている。
【００１３】
図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在することがある。
【００１４】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。
【００１５】
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。
【００１６】
図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００１７】
また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。
【００１８】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２では、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内の各種プログラムを実行することによって、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３、受信ウェイト処理部１２４及び判定部１２５などの機能ブロックが形成される。
【００１９】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。
【００２０】
送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。
【００２１】
受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号を生成する。
【００２２】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された新たな受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００２３】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。
【００２４】
また、本実施の形態に係る基地局１では、受信ウェイトの算出に、例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム及びＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズムなどのＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared. Error、最小二乗誤差法）が使用される。受信ウェイトの算出にＬＭＳアルゴリズムあるはＲＬＳアルゴリズムが使用される場合には、ヌルステアリング及びビームフォーミングの両方が行われる。以後、アレイアンテナ１１０から信号を送信する際の当該アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶことがある。また、アレイアンテナ１１０で信号を受信する際の当該アレイアンテナ１１０の受信指向性の制御を「アレイ受信制御」と呼ぶことがある。
【００２５】
無線リソース割り当て部１２２は、データ通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータ通信で使用する上り無線リソース及び下り無線リソースを割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。また、送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた無線リソース（上り無線リソース及び下り無線リソース）を当該通信端末２に通知するための制御データである割り当て通知信号を含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１が当該通信端末２に割り当てた上り無線リソース及び下り無線リソースを知ることができ、当該基地局１からの信号を適切に受信することができるとともに、当該基地局１で割り当てられた上り無線リソースを用いて当該基地局１に対してデータを無線送信することができる。
【００２６】
判定部１２５は、受信データ取得部１２１において、自基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が当該周辺基地局１と通信する通信端末２に送信する割り当て通知信号が取得されると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているかを判定する。割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているか否かについては、無線リソース割り当て部１２２での通信端末２に対する無線リソースの割り当て結果に基づいて判定することができる。判定部１２５での判定結果は、後述するように、通信部１３でのアレイ送信制御で利用される。
【００２７】
図３は各通信端末２の構成を示す図である。図３に示されるように、通信端末２は、アンテナ２１ａを用いて基地局１と無線通信を行う無線通信部２１と、当該無線通信部２１を制御する制御部２２とを備えている。
【００２８】
無線通信部２１は、アンテナ２１ａで受信される受信信号に対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの受信信号を生成して制御部２２に出力する。また、無線通信部２１は、制御部２２で生成されるベースバンドの送信信号に対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の送信信号を生成する。そして、無線通信部２１は、生成した搬送帯域の送信信号をアンテナ２１ａに入力する。これにより、アンテナ２１ａから送信信号が無線送信される。
【００２９】
制御部２２は、ＣＰＵ、ＤＳＰ及びメモリなどで構成されている。制御部２２では、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内の各種プログラムを実行することによって、様々な機能ブロックが形成される。
【００３０】
制御部２２は、通信対象の基地局１に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、制御部２２は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成して出力する。また制御部２２は、無線通信部２１から入力される受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００３１】
＜ＴＤＭＡフレームの構成＞
次に基地局１が通信端末２との通信に使用するＴＤＭＡフレーム２００の構成について説明する。図４はＴＤＭＡフレーム２００の構成を示す図である。図４に示されるように、ＴＤＭＡフレーム２００は、基地局１が通信端末２に信号を送信するための下りフレーム２００ｄと、基地局１が通信端末２からの信号を受信するための上りフレーム２００ｕとで構成されている。下りフレーム２００ｄ及び上りフレーム２００ｕのそれぞれは、４つのスロットＳＬで構成されている。
【００３２】
以後、下りフレーム２００ｄに含まれるスロットＳＬを「下りスロットＳＬ」と呼ぶ。そして、下りフレーム２００ｄに含まれる４つの下りスロットＳＬを先頭から順に第１〜第４下りスロットＳＬとそれぞれ呼ぶ。また、上りフレーム２００ｕに含まれるスロットＳＬを「上りスロットＳＬ」と呼ぶ。そして、上りフレーム２００ｕに含まれる４つの上りスロットＳＬを先頭から順に第１〜第４上りスロットＳＬとそれぞれ呼ぶ。
【００３３】
ここで、ＰＨＳにおいては、制御データの送受信だけに使用される制御用キャリアと、ユーザデータと一部の制御データの送受信に使用される通信用キャリアとが規定されている。制御用キャリアの周波数と通信用キャリアの周波数とは互いに異なっている。ＰＨＳでは、互いに周波数が異なる複数の通信用キャリアが規定されている。
【００３４】
また、ＰＨＳにおいては、機能チャネル（論理チャネル）として、制御データの送受信に使用されるＣＣＨ（制御チャネル）と、ユーザデータの送受信に使用されるＴＣＨ（情報チャネル）とが規定されている。ＣＣＨには共通チャネルと個別チャネルが含まれる。ＣＣＨの共通チャネル、つまりＢＣＣＨ（報知チャネル）、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）及びＳＣＣＨ（個別セル用チャネル）で送受信される制御データの送受信には制御用キャリアが用いられる。一方で、ＴＣＨで送受信されるユーザデータとＣＣＨの個別チャネル、つまりＡＣＣＨ（付随制御チャネル）で送受信される制御データとの送受信には通信用キャリアが用いられる。ＡＣＣＨとしては、低速ＡＣＣＨ（ＳＡＣＣＨ）と高速ＡＣＣＨ（ＦＡＣＣＨ）が存在する。
【００３５】
以後、ＣＣＨの共通チャネルで送受信される制御データを「共通制御データ」と呼ぶ。また、ＣＣＨの個別チャネルで送受信される制御データを「個別制御データ」と呼ぶ。共通制御データの送受信に使用される周波数（制御用キャリアの周波数）と、ユーザデータ及び個別制御データの送受信に使用される周波数（通信用キャリアの周波数）とは互いに異なっている。以後、説明の便宜上、特に断らない限り、ユーザデータと言えば、個別制御データも含むものとする。
【００３６】
本実施の形態では、基地局１は、第１〜第４下りスロットＳＬのうちの１つの第Ｎ下りスロットＳＬ（１≦Ｎ≦４）と、第１〜第４上りスロットＳＬのうちの１つの第Ｎ上りスロットＳＬとを共通制御データの通信に使用する。つまり、基地局１は、制御用キャリアの周波数と第Ｎ下りスロットＳＬとで特定される下り無線リソースを共通制御データの下り通信に使用し、当該制御用キャリアの周波数と第Ｎ上りスロットＳＬとで特定される上り無線リソースを共通制御データの上り通信に使用する。共通制御データに関して、基地局１が上り通信で使用するスロットＳＬの番号と、下り通信で使用するスロットＳＬの番号とは一致している。
【００３７】
また、基地局１の無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２とのユーザデータの通信で使用する無線リソースとして、複数の通信用キャリアのうちの一つの通信用キャリアと、同一のＴＤＭＡフレーム２００に含まれる、第Ｍ下りスロットＳＬ（１≦Ｍ≦４、Ｍ≠Ｎ）及び第Ｍ上りスロットＳＬとを、当該通信端末２に対して割り当てる。つまり、無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２とのユーザデータの下り通信で使用する下り無線リソースとして、一つの通信用キャリアの周波数と第Ｍ下りスロットＳＬとで特定される下り無線リソースを当該通信端末２に割り当てるとともに、当該通信端末２とのユーザデータの上り通信で使用する上り無線リソースとして、当該一つの通信用キャリアの周波数と第Ｍ上りスロットＳＬとで特定される上り無線リソースを当該通信端末２に割り当てる。無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２に対して、同じ番号の下りスロットＳＬ及び上りスロットＳＬを、ユーザデータの通信で使用するスロットＳＬとして割り当てる。
【００３８】
また、基地局１の通信部１３は、Ｌ個（Ｌ≧２）のＴＤＭＡフレーム２００に１回、下りスロットＳＬを使用して共通制御データを送信する。このＬ個のＴＤＭＡフレーム２００は「ＬＣＣＨ（Logical Control CHannel）スパーフレーム」と呼ばれている。互いに周辺に位置する複数の基地局１においては、共通制御データを送信する際に使用する下りスロットＳＬが一致しないようになっている。
【００３９】
通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において、通信端末２とのユーザデータの通信で使用する無線リソース（通信用キャリアの周波数及びスロットＳＬ）が当該通信端末２に対して割り当てられると、当該無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末２に送信する。通信端末２は、基地局１からの割り当て通知信号で通知された無線リソースを用いて当該基地局１との間でユーザデータの通信を行う。
【００４０】
以後、共通制御データの通信に使用されるスロットＳＬを「制御用スロットＳＬ」と呼ぶことがある。そして、共通制御データの通信に使用される無線リソース（制御用キャリアの周波数及び制御用スロットＳＬ）を「制御用無線リソース」と呼ぶことがある。一つの制御用スロットＳＬにおいては、共通制御データと「ユニークワード」と呼ばれる既知信号とが同じ制御用キャリアが用いられて送信される。制御用スロットＳＬで送信される既知信号を「第１既知信号」と呼ぶ。
【００４１】
また、ユーザデータの通信に使用されるスロットＳＬを「通信用スロットＳＬ」と呼ぶことがある。そして、ユーザデータの通信に使用される無線リソース（通信用キャリアの周波数及び通信用スロットＳＬ）を「通信用無線リソース」と呼ぶことがある。一つの通信用スロットＳＬにおいては、ユーザデータと「ユニークワード」と呼ばれる既知信号とが同じ通信用キャリアが用いられて送信される。通信用スロットＳＬで送信される既知信号を「第２既知信号」と呼ぶ。
【００４２】
＜リンクチャネル確立処理＞
次に、基地局１と通信端末２との間で行われるリンクチャネル確立処理について説明する。図５はリンクチャネル確立処理を示すフローチャートである。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。
【００４３】
図５に示されるように、ステップｓ１において、対象通信端末２は、接続対象の基地局１に対して、リンクチャネル確立要求メッセージを送信する。リンクチャネル確立要求メッセージは、基地局１に対してリンクの設定を要求するための信号であって、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソース（チャネル）の割り当てを要求するための割り当て要求信号でもある。リンクチャネル確立要求メッセージには、通信端末２が対応しているＲＴ（Radio Frequency Transmission Management）・ＭＭ（Mobility Management）のプロトコルのバージョンを示す情報及び通信端末２が対応可能な周波数帯域を示す情報などが含まれている。リンクチャネル確立要求メッセージは、ＣＣＨの共通チャネルの一種であるＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４４】
対象通信端末２からリンクチャネル確立要求メッセージを受信した基地局１では、ステップｓ２において、無線リソース割り当て部１２２が、対象通信端末２に対して、ユーザデータの通信で使用する通信用無線リソース（上り無線リソース及び下り無線リソース）を割り当てる。そして、基地局１では、ステップｓ３において、通信部１３が、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に対して割り当てられた通信用無線リソースを通知するための割り当て通知信号であるリンクチャネル割当メッセージを対象通信端末２に送信する。リンクチャネル割当メッセージには、対象通信端末２に対して割り当てられた通信用無線リソース（通信用キャリアの周波数及び通信用スロットＳＬ）を特定するための情報などが含まれている。リンクチャネル割当メッセージはＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４５】
基地局１からリンクチャネル割当メッセージを受信した通信端末２は、ステップｓ４において、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該通信用無線リソースが使用可能かを判定するキャリアセンスを行う。通信端末２では、制御部２２は、基地局１からのリンクチャネル割当メッセージを取得すると、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて無線通信部２１が受信する受信信号に基づいて、当該通信用無線リソースで受信される干渉波の信号レベルを求める。そして、制御部２２は、求めた干渉波の信号レベルがしきい値以下の場合には、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが使用可能であると判定する。この場合には、キャリアセンスがＯＫとなる。一方で、制御部２２は、求めた干渉波の信号レベルがしきい値よりも大きい場合には、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが使用不可であると判定する。この場合には、キャリアセンスがＮＧとなる。
【００４６】
ステップｓ５において、対象通信端末２でキャリアセンスがＯＫとなると、リンクチャネル確立処理が終了し、対象通信端末２と基地局１との間にリンクが設定される。つまり、対象通信端末２は基地局１と接続される。
【００４７】
一方で、ステップｓ５において、対象通信端末２でキャリアセンスがＮＧとなると、ステップｓ６において、対象通信端末２は、接続対象の基地局１に対して、リンクチャネル確立再要求メッセージを送信する。リンクチャネル確立再要求メッセージは、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソースの割り当てを再度要求するための割り当て要求信号である。リンクチャネル確立再要求メッセージには、通信端末２が対応しているＲＴ・ＭＭのプロトコルのバージョンを示す情報などとともに、無線リソースの割り当てを再度要求する理由を示す情報、ここでは、割り当てられた通信用無線リソースが使用不可であることを示す情報が含まれている。リンクチャネル確立再要求メッセージはＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４８】
対象通信端末２からリンクチャネル確立再要求メッセージを受信した基地局１では、ステップｓ２が再度実行されて、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対して、前回割り当てた通信用無線リソースとは別の通信用無線リソースを割り当てる。以後、同様の処理が行われる。
【００４９】
以上のようにして基地局１と対象通信端末２との間のリンクが確立し、その後、基地局１と対象通信端末２との間においてユーザデータの通信が開始すると、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いて対象通信端末２からのユーザデータを受信する際にはアレイ受信制御を行う。通信部１３は、対象通信端末２が通信用スロットＳＬを用いて当該ユーザデータとともに送信する第２既知信号に基づいてアレイ受信制御を行う。
【００５０】
ここで、基地局１が通信する対象通信端末２が送信する第２既知信号と、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する第２既知信号とが同じ通信用無線リソースを用いて送信されている場合には、基地局１が対象通信端末２から受信する第２既知信号には、周辺基地局１が通信する当該通信端末２が送信する第２既知信号が干渉波成分として含まれることになる。このような場合において、基地局１の通信部１３が、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいてアレイ受信制御を行うと、アレイアンテナ１１０の受信指向性に関して、対象通信端末２に対してビームを向けることができるとともに、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルを向けることができる。よって、基地局１は、周辺基地局１が通信する当該通信端末２からの干渉波を受信することを抑制することができる。
【００５１】
また、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いてユーザデータを対象通信端末２に送信する際には、対象通信端末２が通信用スロットＳＬを用いて送信する第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。基地局１が通信する対象通信端末２が送信する第２既知信号と、周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する第２既知信号とが同じ通使用無線リソースを用いて送信されている場合には、基地局１が対象通信端末２から受信する第２既知信号には、周辺基地局１が通信する当該通信端末２が送信する第２既知信号が干渉波成分として含まれることになる。このような場合において、基地局１の通信部１３が、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うと、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象通信端末２に対してビームを向けることができるとともに、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルを向けることができる。よって、基地局１は、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。
【００５２】
また、基地局１の通信部１３は、制御用無線リソースを用いて、対象通信端末２からの共通制御データを受信する際には、対象通信端末２が制御用スロットＳＬを用いて当該共通制御データとともに送信する第１既知信号に基づいてアレイ受信制御を行う。そして、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に対して制御用無線リソースを用いて、割り当て通知信号等の共通制御データを送信する際には、対象通信端末２が制御用スロットＳＬを用いて送信する第１既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【００５３】
以後、説明の便宜上、「リンクチャネル確立要求メッセージ」と言えば、リンクチャネル確立再要求メッセージも含むものとする。
【００５４】
＜キャリアセンスでの問題点＞
上述のように、基地局１と通信する対象通信端末２が行うキャリアセンスでは、当該基地局１から送信される割り当て通知信号（リンクチャネル割当メッセージ）で通知される無線リソースが使用可能であるかについて、当該無線リソースで受信される干渉波の信号レベルに基づいて判定されている。したがって、基地局１と通信する対象通信端末２がキャリアセンスを行っている期間（以後、「キャリアセンス期間」と呼ぶ）において、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が、当該基地局１が送信する割り当て通知信号で通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて通信端末２に信号を送信する際には、周辺基地局１が送信する当該信号が、対象通信端末２ではキャリアセンス期間において干渉波として受信されるようになる。そうすると、対象通信端末２ではキャリアセンスがＮＧとなる可能性が高くなる。
【００５５】
図６は、第１基地局１ａとその周辺に位置する第２基地局１ｂでの送信指向性の一例を示す図である。図６の例では、第１基地局１ａは、端末番号１の通信端末２との間においてリンクチャネル確立処理を行っている。また、第２基地局１ｂは、リンクチャネル確立処理において第１基地局１ａによって端末番号１の通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて端末番号５の通信端末２に対してユーザデータの送信を行っている。
【００５６】
第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２との間でリンクチャネル確立処理が行われている際には、第１基地局１ａでの端末番号１の通信端末２からの第１既知信号に基づくアレイ送信制御によって、図６に示されるように、第１基地局１ａの送信指向性に関するビーム３００ａは端末番号１の通信端末２に向いている。
【００５７】
一方で、第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づくアレイ送信制御によって、送信指向性に関するビーム３００ｂが端末番号５の通信端末２に向いている。
【００５８】
ここで、リンクチャネル確立処理において端末番号１の通信端末２が送信する第１既知信号と、端末番号５の通信端末２がユーザデータとともに送信する第２既知信号とは、互いに異なった無線リソースを用いて必ず送信されることから、第２基地局１ｂは、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号を受信する際には、端末番号１の通信端末２が送信する第１既知信号を干渉波として受信することが無い。したがって、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づいて単にアレイ送信制御を行うだけでは、第２基地局１ｂの送信指向性に関するヌルを意図的に端末番号１の通信端末２に向けることができず、図６に示されるように、第２基地局１ｂの送信指向性に関するビーム３０１ｂが、端末番号１の通信端末２に向く可能性がある。よって、端末番号１の通信端末２においては、キャリアセンス期間において、第２基地局１ｂが端末番号５の通信端末２に送信する信号が干渉波として受信される可能性があり、キャリアセンスがＮＧとなる可能性が高くなる。
【００５９】
これに対して、第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２との間のリンクが確立して、第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２とが、当該通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いてユーザデータの通信を開始すると、端末番号１の通信端末２は、割り当てられた通信用無線リソースを用いて、ユーザデータとともに第２既知信号を送信するようになる。したがって、端末番号１の通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて端末番号５の通信端末２と通信する第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号を受信する際に、端末番号１の通信端末２からの第２既知信号を干渉波として受信するようになる。そのため、第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づくアレイ送信制御によって、送信指向性に関するヌルを端末番号１の通信端末２に意図的に向けることが可能となる。よって、第２基地局１ｂは、第１基地局１ａとユーザデータの通信を行う端末番号１の通信端末２に対しては、干渉を与えることを抑制することができる。
【００６０】
このように、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づいて単にアレイ送信制御を行うだけでは、第２基地局１ｂでは、端末番号１の通信端末２がユーザデータの通信を行っているときには端末番号１の通信端末２にヌルを向けることができるものの、端末番号１の通信端末２がキャリアセンスを行っているときには端末番号１の通信端末２にヌルを向けることはできない。したがって、端末番号１の通信端末２においては、それを用いて実際にユーザデータの通信を行う際には適切な通信を行うことが可能となるような通信用無線リソースについてのキャリアセンスがＮＧとなって、当該通信用無線リソースが使用できないと判定される可能性が高くなる。対象通信端末２においてキャリアセンスがＮＧとなると、対象通信端末２からリンクチャネル確立再要求メッセージが送信されることになり、対象通信端末２が基地局１と接続するまでに時間がかかることになる。あるいは、対象通信端末２と基地局１との間にリンクが確立せず、対象通信端末２は基地局１とユーザデータの通信を行うことができない可能性がある。その結果、基地局１と対象通信端末２の間の通信性能が低下する。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信する通信端末２（以後、「周辺端末２」と呼ぶことがある）においてキャリアセンスが行われている際の当該基地局１でのアレイ送信制御を工夫することによって、当該基地局１での送信指向性に関して、当該周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルが向くようにしている。これにより、周辺端末２においてキャリアセンスがＮＧとなることを抑制することができる。その結果、周辺基地局１と周辺端末２の間の通信性能を向上することができる。以下にこの点について詳細に説明する。以後、周辺端末２においてキャリアセンスが行われている際の基地局１でのアレイ送信制御を「周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御」と呼ぶ。また、説明の対象となる周辺端末２を「対象周辺端末２」と呼ぶ。
【００６２】
＜周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御＞
図７は基地局１における周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御を示すフローチャートである。図７に示されるように、ステップｓ２１において、通信部１３は、周辺基地局１と通信する対象周辺端末２が当該周辺基地局１に送信するリンクチャネル確立要求メッセージを受信すると、ステップｓ２２において、通信部１３は、対象周辺端末２が当該リンクチャネル確立要求メッセージとともに送信する第１既知信号を保存する。上述のように、リンクチャネル確立要求メッセージと第１既知信号は、同じ制御用スロットＳＬにおいて同じ制御用キャリアを用いて送信される。周辺基地局１は、対象周辺端末２からのリンクチャネル確立要求メッセージを受信すると、対象周辺端末２に対してリンクチャネル割当メッセージを送信する。
【００６３】
ステップｓ２２の後、ステップｓ２３において、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するリンクチャネル割当メッセージを通信部１３が受信すると、ステップｓ２４において、判定部１２５は、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが、通信部１３で使用されているかを判定する。
【００６４】
ステップｓ２４において、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていると判定されると、ステップｓ２５において、通信部１３は、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、ステップｓ２２で保存した、対象周辺端末２からの第１既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。これにより、通信部１３が、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、当該通信部１３の送信指向性に関するヌルが、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して向くようになる。よって、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。以後、ステップｓ２５でのヌルステアリングを「改良ヌルステアリング」と呼ぶ。
【００６５】
一方で、ステップｓ２４において、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていないと判定されると、ステップｓ２６において、通信部１３は、ステップｓ２２で保存した第１既知信号を破棄する。この場合には、通信部１３は、通常通りに、通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００６６】
＜改良ヌルステアリングの詳細＞
次に改良ヌルステアリングの詳細について説明する。図８は改良ヌルステアリングを示すフローチャートである。以下の説明では、通信部１３は、周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２と通信するものとする。
【００６７】
図８に示されるように、ステップｓ３１において、通信部１３では、受信ウェイト処理部１２４が、ステップｓ２２で保存された第１既知信号に含まれる所望波成分のアレイ応答ベクトル（チャネル行列とも呼ばれる）を求める。ステップｓ２２で保存された第１既知信号、つまり通信部１３で受信された第１既知信号には、対象周辺端末２で生成された状態の第１既知信号、つまり理想的な状態の第１既知信号が所望波成分として含まれている。ステップｓ２２で保存された第１既知信号の所望波成分のアレイ応答ベクトルは、ステップｓ２２で保存した第１既知信号（複数のアンテナ１１０ａでそれぞれ受信された複数の第１既知信号）と、第１既知信号の理想的な信号である参照信号との相関値を求めることによって求めることができる。通信部１３で求められるアレイ応答ベクトルは、対象周辺端末２と、当該通信部１３が属する基地局１との間の伝送路の特性を示している。
【００６８】
次にステップｓ３２において、受信ウェイト処理部１２４は、ステップｓ３１で求めたアレイ応答ベクトルを用いて、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号を生成する。ステップｓ３２においては、ステップｓ３１で求められたアレイ応答ベクトルと、複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ対応する、疑似干渉信号生成用の複数の既知信号（例えば、第１既知信号）から成る信号ベクトルとを乗算して得られる信号ベクトルが疑似干渉信号として求められる。このように、通信部１３では、ステップｓ２２で保存された第１既知信号に基づいて、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号が生成される。
【００６９】
次にステップｓ３３において、受信ウェイト処理部１２４は、通信部１３が周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースにおいて対象通信端末２から受信される第２既知信号（より詳細には、複数のアンテナ１１０ａでそれぞれ受信された複数の第２既知信号から成る信号ベクトル）に対して疑似信号干渉信号を足し合わせて新たな第２既知信号を生成する。この新たな第２既知信号には、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号が含まれている。
【００７０】
そしてステップｓ３４において、通信部１３は、周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２に信号を送信する際には、ステップｓ３３で生成された新たな第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【００７１】
具体的には、受信ウェイト処理部１２４は、ステップｓ３３で生成された新たな第２既知信号に基づいて受信ウェイトを算出し、送信ウェイト処理部１２３が当該受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを算出する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて送信する送信信号に対して、算出した送信ウェイトを設定する。これにより、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２に対して意図的にヌルが向くヌルステアリングが行われる。
【００７２】
図９は、図６に対応する図であって、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２に対して信号を送信する際に改良ヌルステアリングを行う際の第１基地局１ａ及び第２基地局１ｂの送信指向性を示す図である。上記の図７，８を用いた説明での基地局１、対象通信端末２、周辺基地局１、対象周辺端末２は、図９における第２基地局１ｂ、端末番号５の通信端末２、第１基地局１ａ、端末番号１の通信端末２にそれぞれ対応している。
【００７３】
図９に示されるように、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２に対して信号を送信する際に改良ヌルステアリングを行うことによって、第２基地局１ｂの送信指向性に関して、ヌル３１０ｂが端末番号１の通信端末２に向くようになり、図６では端末番号１の通信端末２に向いていたビーム３０１ｂが端末番号１の通信端末２に向かなくなる。よって、第２基地局１ｂは、キャリアセンスを行っている端末番号１の通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができ、端末番号１の通信端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。
【００７４】
＜改良ヌルステアリングの実行の中止＞
本実施の形態に係る基地局１では、通信部１３は、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止するようになっている。通信部１３は、改良ヌルステアリングの実行を中止すると、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２に信号を送信する際には、通常通りに、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００７５】
各通信端末２においては、接続対象の基地局１からのリンクチャネル割当メッセージの受信から一定期間キャリアセンスが行われることから、その一定期間を示す情報を各基地局１において予め記憶させることによって、各基地局１では、通信部１３は、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するリンクチャネル割当メッセージを受信することによって、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間を特定することができる。
【００７６】
このように、通信部１３が、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止することによって、改良ヌルステアリングが無駄に行われることを抑制することができる。その結果、基地局１の通信性能が向上する。
【００７７】
また、通信部１３は、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止する代わりに、キャリアセンスを行っていた対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始すると、言い換えれば、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて、対象周辺端末２からの干渉波の受信を開始すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止するようにしても良い。この場合であっても、改良ヌルステアリングが無駄に行われることを抑制することができ、基地局１の通信性能が向上する。
【００７８】
対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始したかについては様々な方法では判断することができる。
【００７９】
例えば、通信部１３は、上述のステップｓ３１で求めたアレイ応答ベクトルと、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信される第２既知信号に含まれる所望波成分（理想的な第２既知信号）のアレイ応答ベクトルとを比較する。そして、通信部１３は、両者が近い場合には、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信された第２既知信号は対象周辺端末２が送信したものであると判定し、対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始したと判断する。
【００８０】
以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、通信部１３は、判定部１２５において、周辺基地局１が対象周辺端末２からの割り当て要求信号（リンクチャネル確立要求メッセージ）に応じて送信する割り当て通知信号（リンクチャネル割当メッセージ）で通知される無線リソースが自基地局１において通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、複数のアンテナ１１０ａでの送信指向性に関して、対象周辺端末２から当該割り当て要求信号とともに送信される第１既知信号を用いて対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。これにより、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができ。そのため、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２と周辺基地局１の間の通信性能を向上することができる。
【００８１】
なお、各通信端末２においては、基地局１との間のリンクチャネル確立処理だけではなく、基地局１とのリンクが設定された後に、通信用無線リソースが他の通信用無線リソースに切り替えられる際にもキャリアセンスが行われる。したがって、基地局１は、周辺端末２が当該キャリアセンスを行っている際に、当該周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行っても良い。以下にこの場合の基地局１のアレイ送信制御について詳細に説明する。
【００８２】
図１０は基地局１のアレイ送信制御を示すフローチャートである。図１０に示されるように、ステップｓ４１において、通信部１３は、周辺基地局１と通信する対象周辺端末２が、現在割り当てられている通信用無線リソースを用いて当該周辺基地局１に対して送信するＴＣＨ切替要求メッセージを受信すると、ステップｓ４２において、対象周辺端末２が当該通信用無線リソースの通信用スロットＳＬにおいて当該ＴＣＨ切替要求メッセージとともに送信する第２既知信号を保存する。
【００８３】
ここで、ＴＣＨ切替要求メッセージとは、通信端末２が基地局１に対して、使用している通信用無線リソースを他の通信用無線リソースに切り替えることを要求するための信号である。つまり、ＴＣＨ切替要求メッセージとは、通信端末２が基地局１に対して、新たな通信用無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号である。通信端末２は、現在使用している通信用無線リソースにおいて干渉波の信号レベルが大きくなるなどして、当該通信用無線リソースを使用することができなくなったと判断した場合には、基地局１に対して、現在使用している通信用無線リソースを用いてＴＣＨ切替要求メッセージを送信する。ＴＣＨ切替要求メッセージは、ＳＡＣＣＨを用いて送信される個別制御データである。上述のように、個別制御データとユーザデータ（個別制御データを除く）と第２既知信号は、同じ通信用スロットＳＬにおいて同じ通信用キャリアを用いて送信されることから、対象周辺端末２は、周辺基地局１から割り当てられた通信用無線リソースを用いてＴＣＨ切替要求メッセージを送信する際には第２既知信号も送信する。
【００８４】
ステップｓ４２の後、ステップｓ４３において、通信部１３が、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するＴＣＨ切替指示メッセージを受信すると、ステップｓ４４が実行される。ＴＣＨ切替指示メッセージは、基地局１が、ＴＣＨ切替要求メッセージを送信した通信端末２に対して新たに割り当てた通信用無線リソースを通知するための割り当て通知信号である。基地局１では、通信部１３が通信端末２からＴＣＨ切替要求メッセージを受信すると、無線リソース割り当て部１２２は、当該通信端末２に対して、前回割り当てた通信用無線リソースとは別の新たな通信用無線リソースを割り当てる。通信部１３は、当該通信端末２に対して新たな通信用無線リソースが割り当てられると、当該新たな通信用無線リソースを通知するためのＴＣＨ切替指示メッセージを当該通信端末２に対して送信する。
【００８５】
ステップｓ４４においては、判定部１２５は、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソース（変更後の通信用無線リソース）が、通信部１３で使用されているかを判定する。
【００８６】
ステップｓ４４において、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていると判定されると、ステップｓ４５において、通信部１３は、受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、ステップｓ４２で保存した、対象周辺端末２からの第２既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。上述の図８を参照して説明した改良ヌルステアリングと同様に、通信部１３は、ステップｓ４２に保存した第２既知信号の所望波成分のアレイ応答ベクトルを算出し、それを用いて、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【００８７】
ここで、基地局１に対してＴＣＨ切替要求メッセージを送信した通信端末２は、当該基地局１からＴＣＨ切替指示メッセージを受信すると、リンクチャネル割当メッセージを受信した場合と同様に、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースで受信される干渉波信号の信号レベルに基づいて当該通信用無線リソースが使用可能かを判定するキャリアセンスを行う。そして、通信端末２は、キャリアセンスがＯＫとなると、新たな通信用無線リソースを用いた基地局１とのユーザデータの通信を開始する。
【００８８】
一方で、通信端末２は、キャリアセンスがＮＧとなると、基地局１に対して、ＴＣＨ切替再要求メッセージを送信する。ＴＣＨ切替再要求メッセージは、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソースの変更を再度要求するための信号、言い換えれば、通信用無線リソースの新たな割り当てを要求するための割り当て要求信号である。ＴＣＨ切替再要求メッセージはＳＡＣＣＨを用いて送信される。通信端末２からＴＣＨ切替再要求メッセージを受信した基地局１は、ＴＣＨ切替要求メッセージを受信した場合と同様にして、当該通信端末２に対して新たな通信用無線リソースを割り当てて、当該新たな通信用無線リソースを通知するためのＴＣＨ切替指示メッセージを当該通信端末２に送信する。ＴＣＨ切替指示メッセージを受信した通信端末２は、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行う。
【００８９】
このように、通信端末２は、ＴＣＨ切替指示メッセージを受信した場合には、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行う。したがって、上述のステップｓ４５のように、通信部１３が、周辺基地局１から受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際に、ステップｓ４２で保存した、対象周辺端末２からの第２既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行うことによって、当該通信部１３の送信指向性に関するヌルが、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して向くようになる。よって、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。
【００９０】
一方で、ステップｓ４４において、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていないと判定されると、ステップｓ４６において、通信部１３は、ステップｓ４２で保存した第２既知信号を破棄する。この場合には、通信部１３は、通常通りに、通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００９１】
なお、ＰＨＳにおいては、通信用無線リソースで送信されるユーザデータ（個別制御データを含む）は暗号化されていることから、基地局１では、周辺基地局１が送信するＴＣＨ切替指示メッセージの内容を理解することは困難である。上記の例では、ユーザデータは暗号化されておらず、基地局１では、周辺基地局１が送信するＴＣＨ切替指示メッセージの内容を理解することができるものとして説明している。
【００９２】
このように、周辺基地局１と周辺端末２との間にリンクが設定される場合に当該周辺端末２が行うキャリアセンスの実行期間だけではなく、周辺基地局１との間に既にリンクが設定されている周辺端末２に対して新たな通信用無線リソースが割り当てられる場合に当該周辺端末２が行うキャリアセンスの実行期間において、当該周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行うことによって、当該周辺端末２と周辺基地局１との間の通信性能をさらに向上することができる。
【００９３】
また、上記の例では、本願発明をＰＨＳに適用する場合について説明したが、本願発明は他の無線通信システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 基地局
１ａ 第１基地局
１ｂ 第２基地局
２ 通信端末
１３ 通信部
１００ 無線通信システム
１２２ 無線リソース割り当て部
１２５ 判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信端末と通信する基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、通信端末と通信する基地局に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基地局と通信端末の間においては、通信性能を向上させることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、基地局と通信端末の間の通信性能を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、通信端末と通信する基地局であって、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記基地局の周辺に位置する周辺基地局と通信する通信端末は、当該周辺基地局に対して、当該周辺基地局との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を送信し、当該割り当て要求信号を受信した当該周辺基地局から、当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、前記周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、前記通信部は、前記判定部において、前記周辺基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【０００７】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定する判定期間が終了すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する。
【０００８】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを用いて通信を開始すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信システムは、それぞれが通信端末と通信し、互いに周辺に位置する第１及び第２基地局を備え、前記第１基地局は、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する第１通信部と、前記第１通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第１無線リソース割り当て部とを有し、前記第２基地局は、第２通信部と、前記第２通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第２無線リソース割り当て部とを有し、前記第２基地局では、前記第２通信部が、当該第２通信部と通信する通信端末から、当該第２通信部との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を受信すると、前記第２無線リソース割り当て部が、当該通信端末に対して、前記第２通信部との通信で使用する無線リソースを割り当てるとともに、前記第２通信部が、前記第２無線リソース割り当て部において当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末に送信し、前記第２基地局と通信する通信端末は、前記第２基地局から前記割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、前記第１基地局は、前記第２基地局が当該第２基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記第１通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、前記第１基地局では、前記第１通信部は、前記判定部において、前記第２基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信に使用していると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基地局と通信端末との間の通信性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】基地局の構成を示す図である。
【図３】通信端末の構成を示す図である。
【図４】ＴＤＭＡフレームの構成を示す図である。
【図５】リンクチャネル確立処理を示すフローチャートである。
【図６】基地局の送信指向性を示す図である。
【図７】基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】基地局の動作を示すフローチャートである。
【図９】基地局の送信指向性を示す図である。
【図１０】基地局の動作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】
【００１２】
図１は本実施の形態に係る無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、例えばＰＨＳ（Personal Handyphone System）であって、それぞれがＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）方式で通信端末２と通信する複数の基地局１を備えている。
【００１３】
図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在することがある。
【００１４】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。
【００１５】
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。
【００１６】
図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００１７】
また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。
【００１８】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２では、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内の各種プログラムを実行することによって、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３、受信ウェイト処理部１２４及び判定部１２５などの機能ブロックが形成される。
【００１９】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。
【００２０】
送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。
【００２１】
受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号を生成する。
【００２２】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された新たな受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００２３】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。
【００２４】
また、本実施の形態に係る基地局１では、受信ウェイトの算出に、例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム及びＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズムなどのＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared. Error、最小二乗誤差法）が使用される。受信ウェイトの算出にＬＭＳアルゴリズムあるはＲＬＳアルゴリズムが使用される場合には、ヌルステアリング及びビームフォーミングの両方が行われる。以後、アレイアンテナ１１０から信号を送信する際の当該アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶことがある。また、アレイアンテナ１１０で信号を受信する際の当該アレイアンテナ１１０の受信指向性の制御を「アレイ受信制御」と呼ぶことがある。
【００２５】
無線リソース割り当て部１２２は、データ通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータ通信で使用する上り無線リソース及び下り無線リソースを割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。また、送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた無線リソース（上り無線リソース及び下り無線リソース）を当該通信端末２に通知するための制御データである割り当て通知信号を含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１が当該通信端末２に割り当てた上り無線リソース及び下り無線リソースを知ることができ、当該基地局１からの信号を適切に受信することができるとともに、当該基地局１で割り当てられた上り無線リソースを用いて当該基地局１に対してデータを無線送信することができる。
【００２６】
判定部１２５は、受信データ取得部１２１において、自基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が当該周辺基地局１と通信する通信端末２に送信する割り当て通知信号が取得されると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているかを判定する。割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信部１３が通信に使用しているか否かについては、無線リソース割り当て部１２２での通信端末２に対する無線リソースの割り当て結果に基づいて判定することができる。判定部１２５での判定結果は、後述するように、通信部１３でのアレイ送信制御で利用される。
【００２７】
図３は各通信端末２の構成を示す図である。図３に示されるように、通信端末２は、アンテナ２１ａを用いて基地局１と無線通信を行う無線通信部２１と、当該無線通信部２１を制御する制御部２２とを備えている。
【００２８】
無線通信部２１は、アンテナ２１ａで受信される受信信号に対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの受信信号を生成して制御部２２に出力する。また、無線通信部２１は、制御部２２で生成されるベースバンドの送信信号に対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の送信信号を生成する。そして、無線通信部２１は、生成した搬送帯域の送信信号をアンテナ２１ａに入力する。これにより、アンテナ２１ａから送信信号が無線送信される。
【００２９】
制御部２２は、ＣＰＵ、ＤＳＰ及びメモリなどで構成されている。制御部２２では、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内の各種プログラムを実行することによって、様々な機能ブロックが形成される。
【００３０】
制御部２２は、通信対象の基地局１に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、制御部２２は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成して出力する。また制御部２２は、無線通信部２１から入力される受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００３１】
＜ＴＤＭＡフレームの構成＞
次に基地局１が通信端末２との通信に使用するＴＤＭＡフレーム２００の構成について説明する。図４はＴＤＭＡフレーム２００の構成を示す図である。図４に示されるように、ＴＤＭＡフレーム２００は、基地局１が通信端末２に信号を送信するための下りフレーム２００ｄと、基地局１が通信端末２からの信号を受信するための上りフレーム２００ｕとで構成されている。下りフレーム２００ｄ及び上りフレーム２００ｕのそれぞれは、４つのスロットＳＬで構成されている。
【００３２】
以後、下りフレーム２００ｄに含まれるスロットＳＬを「下りスロットＳＬ」と呼ぶ。そして、下りフレーム２００ｄに含まれる４つの下りスロットＳＬを先頭から順に第１〜第４下りスロットＳＬとそれぞれ呼ぶ。また、上りフレーム２００ｕに含まれるスロットＳＬを「上りスロットＳＬ」と呼ぶ。そして、上りフレーム２００ｕに含まれる４つの上りスロットＳＬを先頭から順に第１〜第４上りスロットＳＬとそれぞれ呼ぶ。
【００３３】
ここで、ＰＨＳにおいては、制御データの送受信だけに使用される制御用キャリアと、ユーザデータと一部の制御データの送受信に使用される通信用キャリアとが規定されている。制御用キャリアの周波数と通信用キャリアの周波数とは互いに異なっている。ＰＨＳでは、互いに周波数が異なる複数の通信用キャリアが規定されている。
【００３４】
また、ＰＨＳにおいては、機能チャネル（論理チャネル）として、制御データの送受信に使用されるＣＣＨ（制御チャネル）と、ユーザデータの送受信に使用されるＴＣＨ（情報チャネル）とが規定されている。ＣＣＨには共通チャネルと個別チャネルが含まれる。ＣＣＨの共通チャネル、つまりＢＣＣＨ（報知チャネル）、ＰＣＨ（一斉呼び出しチャネル）及びＳＣＣＨ（個別セル用チャネル）で送受信される制御データの送受信には制御用キャリアが用いられる。一方で、ＴＣＨで送受信されるユーザデータとＣＣＨの個別チャネル、つまりＡＣＣＨ（付随制御チャネル）で送受信される制御データとの送受信には通信用キャリアが用いられる。ＡＣＣＨとしては、低速ＡＣＣＨ（ＳＡＣＣＨ）と高速ＡＣＣＨ（ＦＡＣＣＨ）が存在する。
【００３５】
以後、ＣＣＨの共通チャネルで送受信される制御データを「共通制御データ」と呼ぶ。また、ＣＣＨの個別チャネルで送受信される制御データを「個別制御データ」と呼ぶ。共通制御データの送受信に使用される周波数（制御用キャリアの周波数）と、ユーザデータ及び個別制御データの送受信に使用される周波数（通信用キャリアの周波数）とは互いに異なっている。以後、説明の便宜上、特に断らない限り、ユーザデータと言えば、個別制御データも含むものとする。
【００３６】
本実施の形態では、基地局１は、第１〜第４下りスロットＳＬのうちの１つの第Ｎ下りスロットＳＬ（１≦Ｎ≦４）と、第１〜第４上りスロットＳＬのうちの１つの第Ｎ上りスロットＳＬとを共通制御データの通信に使用する。つまり、基地局１は、制御用キャリアの周波数と第Ｎ下りスロットＳＬとで特定される下り無線リソースを共通制御データの下り通信に使用し、当該制御用キャリアの周波数と第Ｎ上りスロットＳＬとで特定される上り無線リソースを共通制御データの上り通信に使用する。共通制御データに関して、基地局１が上り通信で使用するスロットＳＬの番号と、下り通信で使用するスロットＳＬの番号とは一致している。
【００３７】
また、基地局１の無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２とのユーザデータの通信で使用する無線リソースとして、複数の通信用キャリアのうちの一つの通信用キャリアと、同一のＴＤＭＡフレーム２００に含まれる、第Ｍ下りスロットＳＬ（１≦Ｍ≦４、Ｍ≠Ｎ）及び第Ｍ上りスロットＳＬとを、当該通信端末２に対して割り当てる。つまり、無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２とのユーザデータの下り通信で使用する下り無線リソースとして、一つの通信用キャリアの周波数と第Ｍ下りスロットＳＬとで特定される下り無線リソースを当該通信端末２に割り当てるとともに、当該通信端末２とのユーザデータの上り通信で使用する上り無線リソースとして、当該一つの通信用キャリアの周波数と第Ｍ上りスロットＳＬとで特定される上り無線リソースを当該通信端末２に割り当てる。無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２に対して、同じ番号の下りスロットＳＬ及び上りスロットＳＬを、ユーザデータの通信で使用するスロットＳＬとして割り当てる。
【００３８】
また、基地局１の通信部１３は、Ｌ個（Ｌ≧２）のＴＤＭＡフレーム２００に１回、下りスロットＳＬを使用して共通制御データを送信する。このＬ個のＴＤＭＡフレーム２００は「ＬＣＣＨ（Logical Control CHannel）スパーフレーム」と呼ばれている。互いに周辺に位置する複数の基地局１においては、共通制御データを送信する際に使用する下りスロットＳＬが一致しないようになっている。
【００３９】
通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において、通信端末２とのユーザデータの通信で使用する無線リソース（通信用キャリアの周波数及びスロットＳＬ）が当該通信端末２に対して割り当てられると、当該無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末２に送信する。通信端末２は、基地局１からの割り当て通知信号で通知された無線リソースを用いて当該基地局１との間でユーザデータの通信を行う。
【００４０】
以後、共通制御データの通信に使用されるスロットＳＬを「制御用スロットＳＬ」と呼ぶことがある。そして、共通制御データの通信に使用される無線リソース（制御用キャリアの周波数及び制御用スロットＳＬ）を「制御用無線リソース」と呼ぶことがある。一つの制御用スロットＳＬにおいては、共通制御データと「ユニークワード」と呼ばれる既知信号とが同じ制御用キャリアが用いられて送信される。制御用スロットＳＬで送信される既知信号を「第１既知信号」と呼ぶ。
【００４１】
また、ユーザデータの通信に使用されるスロットＳＬを「通信用スロットＳＬ」と呼ぶことがある。そして、ユーザデータの通信に使用される無線リソース（通信用キャリアの周波数及び通信用スロットＳＬ）を「通信用無線リソース」と呼ぶことがある。一つの通信用スロットＳＬにおいては、ユーザデータと「ユニークワード」と呼ばれる既知信号とが同じ通信用キャリアが用いられて送信される。通信用スロットＳＬで送信される既知信号を「第２既知信号」と呼ぶ。
【００４２】
＜リンクチャネル確立処理＞
次に、基地局１と通信端末２との間で行われるリンクチャネル確立処理について説明する。図５はリンクチャネル確立処理を示すフローチャートである。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。
【００４３】
図５に示されるように、ステップｓ１において、対象通信端末２は、接続対象の基地局１に対して、リンクチャネル確立要求メッセージを送信する。リンクチャネル確立要求メッセージは、基地局１に対してリンクの設定を要求するための信号であって、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソース（チャネル）の割り当てを要求するための割り当て要求信号でもある。リンクチャネル確立要求メッセージには、通信端末２が対応しているＲＴ（Radio Frequency Transmission Management）・ＭＭ（Mobility Management）のプロトコルのバージョンを示す情報及び通信端末２が対応可能な周波数帯域を示す情報などが含まれている。リンクチャネル確立要求メッセージは、ＣＣＨの共通チャネルの一種であるＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４４】
対象通信端末２からリンクチャネル確立要求メッセージを受信した基地局１では、ステップｓ２において、無線リソース割り当て部１２２が、対象通信端末２に対して、ユーザデータの通信で使用する通信用無線リソース（上り無線リソース及び下り無線リソース）を割り当てる。そして、基地局１では、ステップｓ３において、通信部１３が、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に対して割り当てられた通信用無線リソースを通知するための割り当て通知信号であるリンクチャネル割当メッセージを対象通信端末２に送信する。リンクチャネル割当メッセージには、対象通信端末２に対して割り当てられた通信用無線リソース（通信用キャリアの周波数及び通信用スロットＳＬ）を特定するための情報などが含まれている。リンクチャネル割当メッセージはＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４５】
基地局１からリンクチャネル割当メッセージを受信した通信端末２は、ステップｓ４において、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該通信用無線リソースが使用可能かを判定するキャリアセンスを行う。通信端末２では、制御部２２は、基地局１からのリンクチャネル割当メッセージを取得すると、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて無線通信部２１が受信する受信信号に基づいて、当該通信用無線リソースで受信される干渉波の信号レベルを求める。そして、制御部２２は、求めた干渉波の信号レベルがしきい値以下の場合には、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが使用可能であると判定する。この場合には、キャリアセンスがＯＫとなる。一方で、制御部２２は、求めた干渉波の信号レベルがしきい値よりも大きい場合には、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが使用不可であると判定する。この場合には、キャリアセンスがＮＧとなる。
【００４６】
ステップｓ５において、対象通信端末２でキャリアセンスがＯＫとなると、リンクチャネル確立処理が終了し、対象通信端末２と基地局１との間にリンクが設定される。つまり、対象通信端末２は基地局１と接続される。
【００４７】
一方で、ステップｓ５において、対象通信端末２でキャリアセンスがＮＧとなると、ステップｓ６において、対象通信端末２は、接続対象の基地局１に対して、リンクチャネル確立再要求メッセージを送信する。リンクチャネル確立再要求メッセージは、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソースの割り当てを再度要求するための割り当て要求信号である。リンクチャネル確立再要求メッセージには、通信端末２が対応しているＲＴ・ＭＭのプロトコルのバージョンを示す情報などとともに、無線リソースの割り当てを再度要求する理由を示す情報、ここでは、割り当てられた通信用無線リソースが使用不可であることを示す情報が含まれている。リンクチャネル確立再要求メッセージはＳＣＣＨを用いて送信される。
【００４８】
対象通信端末２からリンクチャネル確立再要求メッセージを受信した基地局１では、ステップｓ２が再度実行されて、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対して、前回割り当てた通信用無線リソースとは別の通信用無線リソースを割り当てる。以後、同様の処理が行われる。
【００４９】
以上のようにして基地局１と対象通信端末２との間のリンクが確立し、その後、基地局１と対象通信端末２との間においてユーザデータの通信が開始すると、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いて対象通信端末２からのユーザデータを受信する際にはアレイ受信制御を行う。通信部１３は、対象通信端末２が通信用スロットＳＬを用いて当該ユーザデータとともに送信する第２既知信号に基づいてアレイ受信制御を行う。
【００５０】
ここで、基地局１が通信する対象通信端末２が送信する第２既知信号と、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する第２既知信号とが同じ通信用無線リソースを用いて送信されている場合には、基地局１が対象通信端末２から受信する第２既知信号には、周辺基地局１が通信する当該通信端末２が送信する第２既知信号が干渉波成分として含まれることになる。このような場合において、基地局１の通信部１３が、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいてアレイ受信制御を行うと、アレイアンテナ１１０の受信指向性に関して、対象通信端末２に対してビームを向けることができるとともに、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルを向けることができる。よって、基地局１は、周辺基地局１が通信する当該通信端末２からの干渉波を受信することを抑制することができる。
【００５１】
また、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いてユーザデータを対象通信端末２に送信する際には、対象通信端末２が通信用スロットＳＬを用いて送信する第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。基地局１が通信する対象通信端末２が送信する第２既知信号と、周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する第２既知信号とが同じ通使用無線リソースを用いて送信されている場合には、基地局１が対象通信端末２から受信する第２既知信号には、周辺基地局１が通信する当該通信端末２が送信する第２既知信号が干渉波成分として含まれることになる。このような場合において、基地局１の通信部１３が、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うと、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象通信端末２に対してビームを向けることができるとともに、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルを向けることができる。よって、基地局１は、周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。
【００５２】
また、基地局１の通信部１３は、制御用無線リソースを用いて、対象通信端末２からの共通制御データを受信する際には、対象通信端末２が制御用スロットＳＬを用いて当該共通制御データとともに送信する第１既知信号に基づいてアレイ受信制御を行う。そして、基地局１の通信部１３は、対象通信端末２に対して制御用無線リソースを用いて、割り当て通知信号等の共通制御データを送信する際には、対象通信端末２が制御用スロットＳＬを用いて送信する第１既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【００５３】
以後、説明の便宜上、「リンクチャネル確立要求メッセージ」と言えば、リンクチャネル確立再要求メッセージも含むものとする。
【００５４】
＜キャリアセンスでの問題点＞
上述のように、基地局１と通信する対象通信端末２が行うキャリアセンスでは、当該基地局１から送信される割り当て通知信号（リンクチャネル割当メッセージ）で通知される無線リソースが使用可能であるかについて、当該無線リソースで受信される干渉波の信号レベルに基づいて判定されている。したがって、基地局１と通信する対象通信端末２がキャリアセンスを行っている期間（以後、「キャリアセンス期間」と呼ぶ）において、当該基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が、当該基地局１が送信する割り当て通知信号で通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて通信端末２に信号を送信する際には、周辺基地局１が送信する当該信号が、対象通信端末２ではキャリアセンス期間において干渉波として受信されるようになる。そうすると、対象通信端末２ではキャリアセンスがＮＧとなる可能性が高くなる。
【００５５】
図６は、第１基地局１ａとその周辺に位置する第２基地局１ｂでの送信指向性の一例を示す図である。図６の例では、第１基地局１ａは、端末番号１の通信端末２との間においてリンクチャネル確立処理を行っている。また、第２基地局１ｂは、リンクチャネル確立処理において第１基地局１ａによって端末番号１の通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて端末番号５の通信端末２に対してユーザデータの送信を行っている。
【００５６】
第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２との間でリンクチャネル確立処理が行われている際には、第１基地局１ａでの端末番号１の通信端末２からの第１既知信号に基づくアレイ送信制御によって、図６に示されるように、第１基地局１ａの送信指向性に関するビーム３００ａは端末番号１の通信端末２に向いている。
【００５７】
一方で、第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づくアレイ送信制御によって、送信指向性に関するビーム３００ｂが端末番号５の通信端末２に向いている。
【００５８】
ここで、リンクチャネル確立処理において端末番号１の通信端末２が送信する第１既知信号と、端末番号５の通信端末２がユーザデータとともに送信する第２既知信号とは、互いに異なった無線リソースを用いて必ず送信されることから、第２基地局１ｂは、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号を受信する際には、端末番号１の通信端末２が送信する第１既知信号を干渉波として受信することが無い。したがって、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づいて単にアレイ送信制御を行うだけでは、第２基地局１ｂの送信指向性に関するヌルを意図的に端末番号１の通信端末２に向けることができず、図６に示されるように、第２基地局１ｂの送信指向性に関するビーム３０１ｂが、端末番号１の通信端末２に向く可能性がある。よって、端末番号１の通信端末２においては、キャリアセンス期間において、第２基地局１ｂが端末番号５の通信端末２に送信する信号が干渉波として受信される可能性があり、キャリアセンスがＮＧとなる可能性が高くなる。
【００５９】
これに対して、第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２との間のリンクが確立して、第１基地局１ａと端末番号１の通信端末２とが、当該通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースを用いてユーザデータの通信を開始すると、端末番号１の通信端末２は、割り当てられた通信用無線リソースを用いて、ユーザデータとともに第２既知信号を送信するようになる。したがって、端末番号１の通信端末２に割り当てられた通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて端末番号５の通信端末２と通信する第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号を受信する際に、端末番号１の通信端末２からの第２既知信号を干渉波として受信するようになる。そのため、第２基地局１ｂにおいては、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づくアレイ送信制御によって、送信指向性に関するヌルを端末番号１の通信端末２に意図的に向けることが可能となる。よって、第２基地局１ｂは、第１基地局１ａとユーザデータの通信を行う端末番号１の通信端末２に対しては、干渉を与えることを抑制することができる。
【００６０】
このように、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２からの第２既知信号に基づいて単にアレイ送信制御を行うだけでは、第２基地局１ｂでは、端末番号１の通信端末２がユーザデータの通信を行っているときには端末番号１の通信端末２にヌルを向けることができるものの、端末番号１の通信端末２がキャリアセンスを行っているときには端末番号１の通信端末２にヌルを向けることはできない。したがって、端末番号１の通信端末２においては、それを用いて実際にユーザデータの通信を行う際には適切な通信を行うことが可能となるような通信用無線リソースについてのキャリアセンスがＮＧとなって、当該通信用無線リソースが使用できないと判定される可能性が高くなる。対象通信端末２においてキャリアセンスがＮＧとなると、対象通信端末２からリンクチャネル確立再要求メッセージが送信されることになり、対象通信端末２が基地局１と接続するまでに時間がかかることになる。あるいは、対象通信端末２と基地局１との間にリンクが確立せず、対象通信端末２は基地局１とユーザデータの通信を行うことができない可能性がある。その結果、基地局１と対象通信端末２の間の通信性能が低下する。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信する通信端末２（以後、「周辺端末２」と呼ぶことがある）においてキャリアセンスが行われている際の当該基地局１でのアレイ送信制御を工夫することによって、当該基地局１での送信指向性に関して、当該周辺基地局１が通信する当該通信端末２に対してヌルが向くようにしている。これにより、周辺端末２においてキャリアセンスがＮＧとなることを抑制することができる。その結果、周辺基地局１と周辺端末２の間の通信性能を向上することができる。以下にこの点について詳細に説明する。以後、周辺端末２においてキャリアセンスが行われている際の基地局１でのアレイ送信制御を「周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御」と呼ぶ。また、説明の対象となる周辺端末２を「対象周辺端末２」と呼ぶ。
【００６２】
＜周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御＞
図７は基地局１における周辺キャリアセンス時のアレイ送信制御を示すフローチャートである。図７に示されるように、ステップｓ２１において、通信部１３は、周辺基地局１と通信する対象周辺端末２が当該周辺基地局１に送信するリンクチャネル確立要求メッセージを受信すると、ステップｓ２２において、通信部１３は、対象周辺端末２が当該リンクチャネル確立要求メッセージとともに送信する第１既知信号を保存する。上述のように、リンクチャネル確立要求メッセージと第１既知信号は、同じ制御用スロットＳＬにおいて同じ制御用キャリアを用いて送信される。周辺基地局１は、対象周辺端末２からのリンクチャネル確立要求メッセージを受信すると、対象周辺端末２に対してリンクチャネル割当メッセージを送信する。
【００６３】
ステップｓ２２の後、ステップｓ２３において、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するリンクチャネル割当メッセージを通信部１３が受信すると、ステップｓ２４において、判定部１２５は、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが、通信部１３で使用されているかを判定する。
【００６４】
ステップｓ２４において、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていると判定されると、ステップｓ２５において、通信部１３は、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、ステップｓ２２で保存した、対象周辺端末２からの第１既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。これにより、通信部１３が、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、当該通信部１３の送信指向性に関するヌルが、当該リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して向くようになる。よって、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。以後、ステップｓ２５でのヌルステアリングを「改良ヌルステアリング」と呼ぶ。
【００６５】
一方で、ステップｓ２４において、通信部１３が受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていないと判定されると、ステップｓ２６において、通信部１３は、ステップｓ２２で保存した第１既知信号を破棄する。この場合には、通信部１３は、通常通りに、通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００６６】
＜改良ヌルステアリングの詳細＞
次に改良ヌルステアリングの詳細について説明する。図８は改良ヌルステアリングを示すフローチャートである。以下の説明では、通信部１３は、周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２と通信するものとする。
【００６７】
図８に示されるように、ステップｓ３１において、通信部１３では、受信ウェイト処理部１２４が、ステップｓ２２で保存された第１既知信号に含まれる所望波成分のアレイ応答ベクトル（チャネル行列とも呼ばれる）を求める。ステップｓ２２で保存された第１既知信号、つまり通信部１３で受信された第１既知信号には、対象周辺端末２で生成された状態の第１既知信号、つまり理想的な状態の第１既知信号が所望波成分として含まれている。ステップｓ２２で保存された第１既知信号の所望波成分のアレイ応答ベクトルは、ステップｓ２２で保存した第１既知信号（複数のアンテナ１１０ａでそれぞれ受信された複数の第１既知信号）と、第１既知信号の理想的な信号である参照信号との相関値を求めることによって求めることができる。通信部１３で求められるアレイ応答ベクトルは、対象周辺端末２と、当該通信部１３が属する基地局１との間の伝送路の特性を示している。
【００６８】
次にステップｓ３２において、受信ウェイト処理部１２４は、ステップｓ３１で求めたアレイ応答ベクトルを用いて、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号を生成する。ステップｓ３２においては、ステップｓ３１で求められたアレイ応答ベクトルと、複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ対応する、疑似干渉信号生成用の複数の既知信号（例えば、第１既知信号）から成る信号ベクトルとを乗算して得られる信号ベクトルが疑似干渉信号として求められる。このように、通信部１３では、ステップｓ２２で保存された第１既知信号に基づいて、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号が生成される。
【００６９】
次にステップｓ３３において、受信ウェイト処理部１２４は、通信部１３が周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースにおいて対象通信端末２から受信される第２既知信号（より詳細には、複数のアンテナ１１０ａでそれぞれ受信された複数の第２既知信号から成る信号ベクトル）に対して疑似信号干渉信号を足し合わせて新たな第２既知信号を生成する。この新たな第２既知信号には、対象周辺端末２からの干渉波と見なすことができる疑似干渉信号が含まれている。
【００７０】
そしてステップｓ３４において、通信部１３は、周辺基地局１から受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２に信号を送信する際には、ステップｓ３３で生成された新たな第２既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【００７１】
具体的には、受信ウェイト処理部１２４は、ステップｓ３３で生成された新たな第２既知信号に基づいて受信ウェイトを算出し、送信ウェイト処理部１２３が当該受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを算出する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、リンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて送信する送信信号に対して、算出した送信ウェイトを設定する。これにより、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２に対して意図的にヌルが向くヌルステアリングが行われる。
【００７２】
図９は、図６に対応する図であって、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２に対して信号を送信する際に改良ヌルステアリングを行う際の第１基地局１ａ及び第２基地局１ｂの送信指向性を示す図である。上記の図７，８を用いた説明での基地局１、対象通信端末２、周辺基地局１、対象周辺端末２は、図９における第２基地局１ｂ、端末番号５の通信端末２、第１基地局１ａ、端末番号１の通信端末２にそれぞれ対応している。
【００７３】
図９に示されるように、第２基地局１ｂが、端末番号５の通信端末２に対して信号を送信する際に改良ヌルステアリングを行うことによって、第２基地局１ｂの送信指向性に関して、ヌル３１０ｂが端末番号１の通信端末２に向くようになり、図６では端末番号１の通信端末２に向いていたビーム３０１ｂが端末番号１の通信端末２に向かなくなる。よって、第２基地局１ｂは、キャリアセンスを行っている端末番号１の通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができ、端末番号１の通信端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。
【００７４】
＜改良ヌルステアリングの実行の中止＞
本実施の形態に係る基地局１では、通信部１３は、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止するようになっている。通信部１３は、改良ヌルステアリングの実行を中止すると、受信したリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて対象通信端末２に信号を送信する際には、通常通りに、対象通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００７５】
各通信端末２においては、接続対象の基地局１からのリンクチャネル割当メッセージの受信から一定期間キャリアセンスが行われることから、その一定期間を示す情報を各基地局１において予め記憶させることによって、各基地局１では、通信部１３は、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するリンクチャネル割当メッセージを受信することによって、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間を特定することができる。
【００７６】
このように、通信部１３が、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止することによって、改良ヌルステアリングが無駄に行われることを抑制することができる。その結果、基地局１の通信性能が向上する。
【００７７】
また、通信部１３は、対象周辺端末２でのキャリアセンス期間が終了すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止する代わりに、キャリアセンスを行っていた対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始すると、言い換えれば、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて、対象周辺端末２からの干渉波の受信を開始すると、対象周辺端末２についての改良ヌルステアリングの実行を中止するようにしても良い。この場合であっても、改良ヌルステアリングが無駄に行われることを抑制することができ、基地局１の通信性能が向上する。
【００７８】
対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始したかについては様々な方法では判断することができる。
【００７９】
例えば、通信部１３は、上述のステップｓ３１で求めたアレイ応答ベクトルと、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信される第２既知信号に含まれる所望波成分（理想的な第２既知信号）のアレイ応答ベクトルとを比較する。そして、通信部１３は、両者が近い場合には、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースにおいて受信された第２既知信号は対象周辺端末２が送信したものであると判定し、対象周辺端末２が、周辺基地局１からのリンクチャネル割当メッセージで通知される通信用無線リソースを用いて通信を開始したと判断する。
【００８０】
以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、通信部１３は、判定部１２５において、周辺基地局１が対象周辺端末２からの割り当て要求信号（リンクチャネル確立要求メッセージ）に応じて送信する割り当て通知信号（リンクチャネル割当メッセージ）で通知される無線リソースが自基地局１において通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、複数のアンテナ１１０ａでの送信指向性に関して、対象周辺端末２から当該割り当て要求信号とともに送信される第１既知信号を用いて対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。これにより、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができ。そのため、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２と周辺基地局１の間の通信性能を向上することができる。
【００８１】
なお、各通信端末２においては、基地局１との間のリンクチャネル確立処理だけではなく、基地局１とのリンクが設定された後に、通信用無線リソースが他の通信用無線リソースに切り替えられる際にもキャリアセンスが行われる。したがって、基地局１は、周辺端末２が当該キャリアセンスを行っている際に、当該周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行っても良い。以下にこの場合の基地局１のアレイ送信制御について詳細に説明する。
【００８２】
図１０は基地局１のアレイ送信制御を示すフローチャートである。図１０に示されるように、ステップｓ４１において、通信部１３は、周辺基地局１と通信する対象周辺端末２が、現在割り当てられている通信用無線リソースを用いて当該周辺基地局１に対して送信するＴＣＨ切替要求メッセージを受信すると、ステップｓ４２において、対象周辺端末２が当該通信用無線リソースの通信用スロットＳＬにおいて当該ＴＣＨ切替要求メッセージとともに送信する第２既知信号を保存する。
【００８３】
ここで、ＴＣＨ切替要求メッセージとは、通信端末２が基地局１に対して、使用している通信用無線リソースを他の通信用無線リソースに切り替えることを要求するための信号である。つまり、ＴＣＨ切替要求メッセージとは、通信端末２が基地局１に対して、新たな通信用無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号である。通信端末２は、現在使用している通信用無線リソースにおいて干渉波の信号レベルが大きくなるなどして、当該通信用無線リソースを使用することができなくなったと判断した場合には、基地局１に対して、現在使用している通信用無線リソースを用いてＴＣＨ切替要求メッセージを送信する。ＴＣＨ切替要求メッセージは、ＳＡＣＣＨを用いて送信される個別制御データである。上述のように、個別制御データとユーザデータ（個別制御データを除く）と第２既知信号は、同じ通信用スロットＳＬにおいて同じ通信用キャリアを用いて送信されることから、対象周辺端末２は、周辺基地局１から割り当てられた通信用無線リソースを用いてＴＣＨ切替要求メッセージを送信する際には第２既知信号も送信する。
【００８４】
ステップｓ４２の後、ステップｓ４３において、通信部１３が、周辺基地局１が対象周辺端末２に送信するＴＣＨ切替指示メッセージを受信すると、ステップｓ４４が実行される。ＴＣＨ切替指示メッセージは、基地局１が、ＴＣＨ切替要求メッセージを送信した通信端末２に対して新たに割り当てた通信用無線リソースを通知するための割り当て通知信号である。基地局１では、通信部１３が通信端末２からＴＣＨ切替要求メッセージを受信すると、無線リソース割り当て部１２２は、当該通信端末２に対して、前回割り当てた通信用無線リソースとは別の新たな通信用無線リソースを割り当てる。通信部１３は、当該通信端末２に対して新たな通信用無線リソースが割り当てられると、当該新たな通信用無線リソースを通知するためのＴＣＨ切替指示メッセージを当該通信端末２に対して送信する。
【００８５】
ステップｓ４４においては、判定部１２５は、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソース（変更後の通信用無線リソース）が、通信部１３で使用されているかを判定する。
【００８６】
ステップｓ４４において、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていると判定されると、ステップｓ４５において、通信部１３は、受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際には、ステップｓ４２で保存した、対象周辺端末２からの第２既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。上述の図８を参照して説明した改良ヌルステアリングと同様に、通信部１３は、ステップｓ４２に保存した第２既知信号の所望波成分のアレイ応答ベクトルを算出し、それを用いて、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行う。
【００８７】
ここで、基地局１に対してＴＣＨ切替要求メッセージを送信した通信端末２は、当該基地局１からＴＣＨ切替指示メッセージを受信すると、リンクチャネル割当メッセージを受信した場合と同様に、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースで受信される干渉波信号の信号レベルに基づいて当該通信用無線リソースが使用可能かを判定するキャリアセンスを行う。そして、通信端末２は、キャリアセンスがＯＫとなると、新たな通信用無線リソースを用いた基地局１とのユーザデータの通信を開始する。
【００８８】
一方で、通信端末２は、キャリアセンスがＮＧとなると、基地局１に対して、ＴＣＨ切替再要求メッセージを送信する。ＴＣＨ切替再要求メッセージは、基地局１に対して、当該基地局１とのユーザデータの通信に使用する通信用無線リソースの変更を再度要求するための信号、言い換えれば、通信用無線リソースの新たな割り当てを要求するための割り当て要求信号である。ＴＣＨ切替再要求メッセージはＳＡＣＣＨを用いて送信される。通信端末２からＴＣＨ切替再要求メッセージを受信した基地局１は、ＴＣＨ切替要求メッセージを受信した場合と同様にして、当該通信端末２に対して新たな通信用無線リソースを割り当てて、当該新たな通信用無線リソースを通知するためのＴＣＨ切替指示メッセージを当該通信端末２に送信する。ＴＣＨ切替指示メッセージを受信した通信端末２は、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行う。
【００８９】
このように、通信端末２は、ＴＣＨ切替指示メッセージを受信した場合には、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される新たな通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行う。したがって、上述のステップｓ４５のように、通信部１３が、周辺基地局１から受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースと同じ通信用無線リソースを用いて信号を送信する際に、ステップｓ４２で保存した、対象周辺端末２からの第２既知信号を用いて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、対象周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行うことによって、当該通信部１３の送信指向性に関するヌルが、当該ＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースについてのキャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して向くようになる。よって、基地局１は、キャリアセンスを行っている対象周辺端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。その結果、対象周辺端末２においてキャリアセンスのＮＧが発生することを抑制することができる。
【００９０】
一方で、ステップｓ４４において、通信部１３が受信したＴＣＨ切替指示メッセージで通知される通信用無線リソースが通信部１３で使用されていないと判定されると、ステップｓ４６において、通信部１３は、ステップｓ４２で保存した第２既知信号を破棄する。この場合には、通信部１３は、通常通りに、通信端末２からの第２既知信号に基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを送信信号に設定することによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関して、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００９１】
なお、ＰＨＳにおいては、通信用無線リソースで送信されるユーザデータ（個別制御データを含む）は暗号化されていることから、基地局１では、周辺基地局１が送信するＴＣＨ切替指示メッセージの内容を理解することは困難である。上記の例では、ユーザデータは暗号化されておらず、基地局１では、周辺基地局１が送信するＴＣＨ切替指示メッセージの内容を理解することができるものとして説明している。
【００９２】
このように、周辺基地局１と周辺端末２との間にリンクが設定される場合に当該周辺端末２が行うキャリアセンスの実行期間だけではなく、周辺基地局１との間に既にリンクが設定されている周辺端末２に対して新たな通信用無線リソースが割り当てられる場合に当該周辺端末２が行うキャリアセンスの実行期間において、当該周辺端末２にヌルを向けるヌルステアリングを行うことによって、当該周辺端末２と周辺基地局１との間の通信性能をさらに向上することができる。
【００９３】
また、上記の例では、本願発明をＰＨＳに適用する場合について説明したが、本願発明は他の無線通信システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 基地局
１ａ 第１基地局
１ｂ 第２基地局
２ 通信端末
１３ 通信部
１００ 無線通信システム
１２２ 無線リソース割り当て部
１２５ 判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信端末と通信する基地局であって、
複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記基地局の周辺に位置する周辺基地局と通信する通信端末は、当該周辺基地局に対して、当該周辺基地局との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を送信し、当該割り当て要求信号を受信した当該周辺基地局から、当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、
前記周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、
前記通信部は、前記判定部において、前記周辺基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う、基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定する判定期間が終了すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する、基地局。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを用いて通信を開始すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する、基地局。
【請求項４】
それぞれが通信端末と通信し、互いに周辺に位置する第１及び第２基地局を備え、
前記第１基地局は、
複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する第１通信部と、
前記第１通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第１無線リソース割り当て部と
を有し、
前記第２基地局は、
第２通信部と、
前記第２通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第２無線リソース割り当て部と
を有し、
前記第２基地局では、前記第２通信部が、当該第２通信部と通信する通信端末から、当該第２通信部との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を受信すると、前記第２無線リソース割り当て部が、当該通信端末に対して、前記第２通信部との通信で使用する無線リソースを割り当てるとともに、前記第２通信部が、前記第２無線リソース割り当て部において当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末に送信し、
前記第２基地局と通信する通信端末は、前記第２基地局から前記割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、
前記第１基地局は、前記第２基地局が当該第２基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記第１通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、
前記第１基地局では、前記第１通信部は、前記判定部において、前記第２基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信に使用していると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う、無線通信システム。
【請求項１】
通信端末と通信する基地局であって、
複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記基地局の周辺に位置する周辺基地局と通信する通信端末は、当該周辺基地局に対して、当該周辺基地局との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を送信し、当該割り当て要求信号を受信した当該周辺基地局から、当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、
前記周辺基地局が当該周辺基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、
前記通信部は、前記判定部において、前記周辺基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースが通信に使用されていると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う、基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定する判定期間が終了すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する、基地局。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記周辺基地局と通信する通信端末が、当該周辺基地局から通知される前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを用いて通信を開始すると、当該通信端末についての前記ヌルステアリングの実行を中止する、基地局。
【請求項４】
それぞれが通信端末と通信し、互いに周辺に位置する第１及び第２基地局を備え、
前記第１基地局は、
複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する第１通信部と、
前記第１通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第１無線リソース割り当て部と
を有し、
前記第２基地局は、
第２通信部と、
前記第２通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる第２無線リソース割り当て部と
を有し、
前記第２基地局では、前記第２通信部が、当該第２通信部と通信する通信端末から、当該第２通信部との通信で使用する無線リソースの割り当てを要求するための割り当て要求信号を受信すると、前記第２無線リソース割り当て部が、当該通信端末に対して、前記第２通信部との通信で使用する無線リソースを割り当てるとともに、前記第２通信部が、前記第２無線リソース割り当て部において当該通信端末に対して割り当てられた無線リソースを通知するための割り当て通知信号を当該通信端末に送信し、
前記第２基地局と通信する通信端末は、前記第２基地局から前記割り当て通知信号を受信すると、当該割り当て通知信号で通知される無線リソースにおいて受信される干渉波の信号レベルに基づいて当該無線リソースが使用可能かを判定し、
前記第１基地局は、前記第２基地局が当該第２基地局と通信する通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを前記第１通信部が通信に使用しているかを判定する判定部をさらに備え、
前記第１基地局では、前記第１通信部は、前記判定部において、前記第２基地局が通信端末からの前記割り当て要求信号に応じて送信する前記割り当て通知信号で通知される無線リソースを通信に使用していると判定されると、当該無線リソースを使用して信号を送信する際に、前記複数のアンテナでの送信指向性に関して、当該通信端末から当該割り当て要求信号とともに送信される既知信号を用いて当該通信端末にヌルを向けるヌルステアリングを行う、無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１５５３６（Ｐ２０１３−１１５５３６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８６３２（Ｐ２０１１−２５８６３２）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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