無線通信システム及びその基地局
【課題】 従来の無線通信システムは、周辺基地局からの下り信号を受信するために受信機能を必要とし、下りのベースバンド信号フォーマット及びフレームフォーマットと、上りのベースバンド信号フォーマット及びフレームフォーマットとが異なる無線通信システムにおいては、異なる受信回路又はファームウェアを保有しなければならなかった。
【解決手段】 この発明に係る無線通信システムは、フレームタイミングをオフセットさせるフレームタイミングオフセット手段と、オフセットされたフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、生成されたフレームタイミングに基づき下りリンクサブフレーム領域における受信電界強度を測定する受信電界強度測定手段と、受信電界強度測定手段により測定された受信電界強度に基づき搬送波周波数を決定する周波数決定手段を有する。
【解決手段】 この発明に係る無線通信システムは、フレームタイミングをオフセットさせるフレームタイミングオフセット手段と、オフセットされたフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、生成されたフレームタイミングに基づき下りリンクサブフレーム領域における受信電界強度を測定する受信電界強度測定手段と、受信電界強度測定手段により測定された受信電界強度に基づき搬送波周波数を決定する周波数決定手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局または端末が無線で通信を行う無線通信システムにおける無線通信システム及びその基地局であって、特に上りリンクと下りリンクを同一の周波数を使用し、時間軸で分割した上りリンクと下りリンクを交互に切り替える時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式に関連して、基地局または端末が運用前に、システムに割り当てられた複数の周波数の受信電界強度を測定し、周辺基地局または端末からの上りリンクおよび下りリンクに対して相互に干渉しない運用周波数を決定する無線通信システム及びその基地局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信システムでは、運用前の置局設計または周辺局からの受信電界強度等の通信品質測定によって、周辺の基地局および端末と異なる周波数を予め設定するものや、運用後に基地局または端末において、受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の通信品質を測定することによって、周辺の基地局および端末と相互に干渉しない運用周波数に変更するものや、運用後に基地局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の上りリンクの通信品質測定結果と端末局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の下りリンクの通信品質測定結果に基づき、周辺の基地局および端末と相互に干渉しない運用周波数を決定するものがある。
【０００３】
しかしながら、従来の無線通信システムは、運用前に周波数を決定する場合においては、電波伝搬の予測と置局後の実際の電波伝搬結果と大きく異なることや、通信品質測定においても上りまたは下りどちらか片側のみのリンクの測定結果に基づき周波数を決定するために、運用後に周辺局との干渉電力が想定と異なり、システムスループットの劣化を招くという課題があった。
【０００４】
また、運用後に周波数を決定する場合においては、端末局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の下りリンクの通信品質測定結果を基地局側に通知する必要があるため、そのための帯域が必要とされることおよび基地局において複雑な周波数決定アルゴリズムが必要となり、回路規模等が増大するという課題があった。
【０００５】
これら課題に対して関連する公知技術として、自基地局装置の立ち上げ時にコンフィグレーション制御部からの切替信号によりＲＦ信号の送受信切替スイッチを切替えると共に同期部を制御して上り下りのタイミングを変更し、通常の下りフレーム送信タイミングで受信部を動作させて、ベースバンド信号処理を他の基地局装置の下り信号を受信する処理に切替え、周辺基地局の使用搬送波周波数情報、報知情報の取得、信号レベルの測定を行い、自基地局装置の設置のために必要な送信電力等の設定を自動的に行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７０９１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の発明で示されている基地局装置における周波数決定方法によると、基地局装置でありながら、周辺基地局からの下り信号を受信するために端末の受信機能を要するために、下りのベースバンド信号フォーマットおよびフレームフォーマットと上りのベースバンド信号フォーマットおよびフレームフォーマットが異なる無線通信システムにおいては、異なる受信回路またはファームウェアを保有しておかなければならない。また、基地局用受信機能と端末用受信機能を入れ替えるためのコンフィグレーションに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１の発明では、基地局装置は、周辺基地局の使用搬送波周波数情報、報知情報の取得および信号レベルの測定のみを実施している。すなわち、下りリンクの測定結果のみに基づいた設置情報の設定を行なうため、上りリンクの干渉波の影響が考慮されていない。このため、周辺基地局に接続している端末がセルエッジに存在している場合、自基地局が運用後に接続する端末と周辺基地局に接続する端末が上りリンクで相互に干渉波の影響を被ることを回避出来ないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、回路規模またはファームウェア処理量を増加させることなく、周辺基地局および周辺端末からの干渉波の信号レベルを測定することにより、干渉量が最も小さい搬送波周波数を決定することを自律的に行うことが可能な無線通信システム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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、フレームタイミングをオフセットさせるフレームタイミングオフセット手段と、前記フレームタイミングオフセット手段によりオフセットされた前記フレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、前記フレームタイミング生成手段により生成されたフレームタイミングに基づき下りリンクサブフレーム領域における受信電界強度を測定する受信電界強度測定手段と、前記受信電界強度測定手段により測定された受信電界強度に基づき搬送波周波数を決定する周波数決定手段を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上記の従来技術と同様に周辺基地局からの干渉量を低減することが可能であるのに加え、周辺端末からの干渉量を低減する効果を得ながら、上記の従来技術と比較して回路規模またはファームウェア処理量等を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムの一例である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムの別の例である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す基地局のＯＦＤＭ無線送受信回路の構成図の一例である。
【図４】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法を示すフレームフォーマットである。
【図５】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法および搬送波周波数の決定方法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】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
実施の形態１．
本実施例に係る無線通信システムについて説明する。
【００１５】
本実施例に係る無線通信システムは、ＴＤＤが適用される。ＴＤＤにおける伝送フレームには、下りリンクの信号が送信される下りリンクサブフレーム（DL Subframe）と、上りリンクの信号が送信される上りリンクサブフレーム（UL Subframe）とが含まれる。本実施例では、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を一例として説明する。しかし、ＴＤＤが適用されるアクセス方式を採用する他の無線通信システムであってもよい。
【００１６】
図１は本実施例の無線通信システムを示す図である。図１において、周辺基地局１１０が構成する周辺無線通信エリア５１０の中あるいは近傍にあらたに基地局１００が設置される場合において、運用開始前に周辺端末２１０からの上りリンク２１１の受信電界強度および周辺基地局１１０からの下りリンク１１１の受信電界強度を測定することによって、周辺局で使用している搬送波周波数ｆ１とは異なる搬送波周波数ｆ０を自律的に決定し、無線通信エリア５００を形成し、端末２００との通信を周辺局との相互干渉の影響を得ずに行うことが可能となる。
【００１７】
図２は本実施例の無線通信システムを示す別の図である。図２において、周辺基地局１１０が構成する周辺無線通信エリア５１０の外に基地局１００が設置される場合において、運用開始前に周辺端末２１０からの上りリンク２１１の受信電界強度および周辺基地局１１０からの下りリンク１１１の受信電界強度を測定することによって、周辺基地局１１０からの下りリンク１１１が基地局１００に到達せずとも、周辺端末からの上りリンク２１１の受信電界強度を測定することが可能であるため、周辺局で使用している搬送波周波数ｆ１とは異なる搬送波周波数ｆ０を自律的に決定し、無線通信エリア５００を形成し、端末２００との通信を周辺局との相互干渉の影響を得ずに行うことが可能となる。
【００１８】
図３は本実施例の無線通信システムを構成する基地局１００のＯＦＤＭＡ無線送受信回路の構成図の一例である。アンテナ１０はＲＦ信号を送受信し、送受信信号切替部３０に接続される。送受信信号切替部３は、無線送受信部４０から出力されるＲＦ送信信号とアンテナ１０から入力されるＲＦ受信信号の切り替えを行う。ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号の切替えタイミングはタイミング生成部９０より指示される。無線送受信部４０は、ＲＦ受信信号をＩＦ信号にダウンコンバートし、デジタル変換したベースバンド受信信号をベースバンド部５０に入力し、ベースバンド部５０から出力されたベースバンド送信信号をアナログ変換し、ＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートし、ＲＦ送信信号として、送受信信号切替部３０へ出力する。
【００１９】
ＧＰＳアンテナ２０にてＧＰＳ衛星から受信した信号をＧＰＳ受信機８０で１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックを生成し、タイミング生成部９０に出力する。１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックは、同一無線システムの基地局間の無線フレームタイミングを同期させるための基準信号として使用する。タイミング生成部９０では、装置管理部７０より設定される送信タイミング値および受信タイミングの値に従い、送受信信号切替部３０、無線送受信部４０およびベースバンド部５０それぞれが必要な基準タイミングを分配する。
【００２０】
ベースバンド部５０はデジタル無線信号処理を行う。無線送受信部４０部より入力されたベースバンド受信信号を-ＧＩ５８及びＦＦＴ部５７でＯＦＤＭ復調処理が行われる。ＤＥＭ５６ではＩ、Ｑデマッピング処理が行われ、ＤＥＣ５５にて復号処理が行われ、アクセス制御部６０へ受信パケットを出力する。また、ベースバンド部５０はアクセス制御部６０から入力された送信パケットをＥＮＣ５４にて誤り訂正処理が施され、ＭＯＤ５３では変調度数に応じて、Ｉ、Ｑマッピング処理が行われる。ＩＦＦＴ５２及び+ＧＩ５１では、ＯＦＤＭ変調処理が行われ、ベースバンド送信信号として無線送受信部４０に出力される。受信電界強度測定部５９では、下りリンクサブフレーム内の有効サブキャリアにおける電力積算値等を求めることにより受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を装置管理部７０およびアクセス制御部６０へ出力する。
【００２１】
アクセス制御部６０は、ネットワークまたはアプリケーションからの制御パケットまたはデータパケットをベースバンド部５０へ送受信するために、パケットを生成・解析するフレーム解析、無線回線で誤りが発生した場合にパケット再送処理を行う再送制御、端末からの帯域要求、無線通信品質及びトラヒック状況に応じて、下りリンク/上りリンクの帯域割り当てを制御するスケジューラおよび端末の移動に伴うハンドオーバ制御等の処理を行う。また、受信電界強度測定部５９から入力されたＲＳＳＩ値は、帯域割り当てまたはハンドオーバの制御に使用される。
【００２２】
装置管理部７０は、同一無線システムで許容されている搬送波周波数毎のＲＳＳＩ値を周辺基地局１１０および周辺端末２１０それぞれから取得するために、搬送波周波数の設定を無線送受信部４０に対して設定し、フレームタイミングの設定をタイミング生成部９０に対して設定する。装置管理部７０は、搬送波周波数毎の周辺基地局１１０および周辺端末２１０からの干渉電力をそれぞれ記憶し、例えば干渉電力が最小の搬送波周波数を基地局１００の搬送波周波数として決定し、本運用に移行する。
【００２３】
図４は本実施例の無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法を示す図の一例である。新たに設置する基地局１００において、周辺局からの干渉電力を測定する場合、ＧＰＳ信号に基づく、フレームタイミングを検出した後、UL Subframeの先頭が周辺基地局のDL Subframeの先頭と一致またはプリアンブル信号またはフレーム制御ヘッダ情報（FCH）およびバーストマッピング情報（DL-MAP、UL-MAP）の制御情報等、常に送信される領域が含まれるよう、フレームタイミングを周辺基地局１１０のフレームタイミングからオフセットさせるように設定する。次に基地局１００のUL Subframeにて周辺基地局１１０からの下りリンクの受信電界強度を測定する。さらに、フレームタイミングを周辺基地局の先頭に合わせるように設定し、基地局１００のUL Subframeにて周辺端末２１０からの上りリンクの受信電界強度を測定する。この時、基地局１００のDL Subframeでは、送信信号の出力を停止しておく。このように、フレームタイミングを周辺基地局が使用しているものからオフセットさせることにより、下りリンクと上りリンクの受信電界強度の測定が、１つの受信電界強度測定部５９を共用することで可能となる。
【００２４】
なお、受信電界強度測定の領域は、装置管理部７０から受信電界強度測定部５９に対して指定されるものであるが、図４で示すようにUL Subframe全領域に限らず、測定領域のシンボル数およびサブチャネル数を指定し、領域を細分化して測定しても良い。例えば、下りリンクであれば、プリアンブル信号の領域のみを指定したり、上りリンクであれば、レンジング領域等の制御情報がマッピングされている領域のみを指定することで、測定精度を向上することが可能となる。
【００２５】
図５は、本実施例の無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法および搬送波周波数の決定方法を示すフローチャートである。
Ｓ０００では、ＧＰＳ受信機８０で生成された１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックに基づき、同一無線通信システムに共通のフレームタイミングに同期し、Ｓ００１に進む。但し、この段階では同期するフレームタイミングを検出するのみで、実際の無線送受信部４０およびベースバンド部５０を処理するまでには至らなくてよい。
【００２６】
Ｓ００１では、周辺基地局１１０のDL Subframeと基地局１００のUL Subframeが一致するようフレームタイミングをオフセットする。本オフセット値は、装置管理部７０からタイミング生成部９０に指定しても良いし、予め定められた値をタイミング生成部９０が保持していても良い。また、オフセット値の他に、ＲＳＳＩ測定領域を表すシンボル値およびサブチャネル値を示しても良い。タイミング生成部９０にてオフセット処理が終了するとＳ００２に進む。
【００２７】
Ｓ００２では、周辺基地局１１０からの下りリンクのＲＳＳＩを受信電界強度測定部５９にて測定し、測定結果を装置管理部７０へ報告する。装置管理部７０では、報告されたＲＳＳＩ値をメモリに保持する。ＲＳＳＩの測定が完了するとＳ００３に進む。
Ｓ００３では、基地局１００が使用可能な搬送波周波数候補の中で、下りリンクのＲＳＳＩ測定が全て完了したか否かの判定を装置管理部７０にて行う。全て完了していない場合は、Ｓ００４に進み、全て完了した場合には、Ｓ００５に進む。
Ｓ００４では、装置管理部７０が、その他の搬送波周波数に変更する指示を無線送受信部４０に行う。無線送受信部４０にて搬送波周波数の変更が完了するとＳ００２に進む。
【００２８】
Ｓ００５では、周辺基地局１１０のDL Subframeと基地局１００のDL Subframeが一致するようフレームタイミングを同期させるよう、装置管理部７０からタイミング生成部９０に通知する。タイミング生成部９０にて同期処理が完了すると、Ｓ００６に進む。
Ｓ００６では、周辺端末２１０からの上りリンクのＲＳＳＩを受信電界強度測定部５９にて測定し、測定結果を装置管理部７０へ報告する。装置管理部７０では、報告されたＲＳＳＩ値をメモリに保持する。ＲＳＳＩの測定が完了するとＳ００７に進む。
【００２９】
Ｓ００７では、基地局１００が使用可能な搬送波周波数候補の中で、上りリンクのＲＳＳＩ測定が全て完了したか否かの判定を装置管理部７０にて行う。全て完了していない場合は、Ｓ００８に進み、全て完了した場合には、Ｓ００９に進む。
Ｓ００８では、装置管理部７０が、その他の搬送波周波数に変更する指示を無線送受信部４０に行う。無線送受信部４０にて搬送波周波数の変更が完了するとＳ００６に進む。
【００３０】
Ｓ００９では、装置管理部７０にて、メモリに保持された搬送波周波数毎の下りリンクのＲＳＳＩ値と上りリンクのＲＳＳＩ値を参照し、最も低いＲＳＳＩ値である搬送波周波数を基地局１００が運用時に使用する搬送波周波数に決定する。この時、下りリンクのＲＳＳＩ値と登りリンクのＲＳＳＩ値の平均値を算出後に比較しても良いし、下りリンクのＲＳＳＩ値と上りリンクのＲＳＳＩ値を搬送波周波数毎に別々に比較しても良い。別々に比較した場合、異なる結果が生じた場合は、予め定められた順序に従い選択したり、最も高いＲＳＳＩ値が検出された搬送波周波数から離れている方を選択しても良い。運用時に使用する搬送波周波数が決定するとＳ０１０に進む。
Ｓ０１０では、基地局１００にて、タイミング生成部９０、無線送受信部４０およびベースバンド部５０等、各部が必要とするパラメータ設定などの初期化処理を装置管理部７０から実施し、決定した搬送波周波数を用いて運用を開始する。
【符号の説明】
【００３１】
１０ アンテナ、２０ ＧＰＳアンテナ、３０ 送受信信号切替部、４０ 無線送受信部、５０ ベースバンド部、５１ +ＧＩ、５２ ＩＦＦＴ、５３ ＭＯＤ、５４ ＥＮＣ、５５ ＤＥＣ、５６ ＤＥＭ、５７ ＦＦＴ、５８ -ＧＩ、５９ 受信電界強度測定部、６０ アクセス制御部、７０ 装置管理部、８０ ＧＰＳ受信機、９０ タイミング生成部、１００ 基地局、１１０ 周辺基地局、１１１ 周辺基地局からの下りリンク、２００ 端末、２１０ 周辺端末、２１１ 周辺端末からの上りリンク、５００ 無線通信エリア、５１０ 周辺無線通信エリア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局または端末が無線で通信を行う無線通信システムにおける無線通信システム及びその基地局であって、特に上りリンクと下りリンクを同一の周波数を使用し、時間軸で分割した上りリンクと下りリンクを交互に切り替える時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式に関連して、基地局または端末が運用前に、システムに割り当てられた複数の周波数の受信電界強度を測定し、周辺基地局または端末からの上りリンクおよび下りリンクに対して相互に干渉しない運用周波数を決定する無線通信システム及びその基地局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信システムでは、運用前の置局設計または周辺局からの受信電界強度等の通信品質測定によって、周辺の基地局および端末と異なる周波数を予め設定するものや、運用後に基地局または端末において、受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の通信品質を測定することによって、周辺の基地局および端末と相互に干渉しない運用周波数に変更するものや、運用後に基地局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の上りリンクの通信品質測定結果と端末局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の下りリンクの通信品質測定結果に基づき、周辺の基地局および端末と相互に干渉しない運用周波数を決定するものがある。
【０００３】
しかしながら、従来の無線通信システムは、運用前に周波数を決定する場合においては、電波伝搬の予測と置局後の実際の電波伝搬結果と大きく異なることや、通信品質測定においても上りまたは下りどちらか片側のみのリンクの測定結果に基づき周波数を決定するために、運用後に周辺局との干渉電力が想定と異なり、システムスループットの劣化を招くという課題があった。
【０００４】
また、運用後に周波数を決定する場合においては、端末局において測定した受信電界強度または搬送波レベル対干渉・雑音比等の下りリンクの通信品質測定結果を基地局側に通知する必要があるため、そのための帯域が必要とされることおよび基地局において複雑な周波数決定アルゴリズムが必要となり、回路規模等が増大するという課題があった。
【０００５】
これら課題に対して関連する公知技術として、自基地局装置の立ち上げ時にコンフィグレーション制御部からの切替信号によりＲＦ信号の送受信切替スイッチを切替えると共に同期部を制御して上り下りのタイミングを変更し、通常の下りフレーム送信タイミングで受信部を動作させて、ベースバンド信号処理を他の基地局装置の下り信号を受信する処理に切替え、周辺基地局の使用搬送波周波数情報、報知情報の取得、信号レベルの測定を行い、自基地局装置の設置のために必要な送信電力等の設定を自動的に行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７０９１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の発明で示されている基地局装置における周波数決定方法によると、基地局装置でありながら、周辺基地局からの下り信号を受信するために端末の受信機能を要するために、下りのベースバンド信号フォーマットおよびフレームフォーマットと上りのベースバンド信号フォーマットおよびフレームフォーマットが異なる無線通信システムにおいては、異なる受信回路またはファームウェアを保有しておかなければならない。また、基地局用受信機能と端末用受信機能を入れ替えるためのコンフィグレーションに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１の発明では、基地局装置は、周辺基地局の使用搬送波周波数情報、報知情報の取得および信号レベルの測定のみを実施している。すなわち、下りリンクの測定結果のみに基づいた設置情報の設定を行なうため、上りリンクの干渉波の影響が考慮されていない。このため、周辺基地局に接続している端末がセルエッジに存在している場合、自基地局が運用後に接続する端末と周辺基地局に接続する端末が上りリンクで相互に干渉波の影響を被ることを回避出来ないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、回路規模またはファームウェア処理量を増加させることなく、周辺基地局および周辺端末からの干渉波の信号レベルを測定することにより、干渉量が最も小さい搬送波周波数を決定することを自律的に行うことが可能な無線通信システム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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、フレームタイミングをオフセットさせるフレームタイミングオフセット手段と、前記フレームタイミングオフセット手段によりオフセットされた前記フレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、前記フレームタイミング生成手段により生成されたフレームタイミングに基づき下りリンクサブフレーム領域における受信電界強度を測定する受信電界強度測定手段と、前記受信電界強度測定手段により測定された受信電界強度に基づき搬送波周波数を決定する周波数決定手段を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上記の従来技術と同様に周辺基地局からの干渉量を低減することが可能であるのに加え、周辺端末からの干渉量を低減する効果を得ながら、上記の従来技術と比較して回路規模またはファームウェア処理量等を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムの一例である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムの別の例である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す基地局のＯＦＤＭ無線送受信回路の構成図の一例である。
【図４】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法を示すフレームフォーマットである。
【図５】本発明の実施の形態１を示す無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法および搬送波周波数の決定方法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】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
実施の形態１．
本実施例に係る無線通信システムについて説明する。
【００１５】
本実施例に係る無線通信システムは、ＴＤＤが適用される。ＴＤＤにおける伝送フレームには、下りリンクの信号が送信される下りリンクサブフレーム（DL Subframe）と、上りリンクの信号が送信される上りリンクサブフレーム（UL Subframe）とが含まれる。本実施例では、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を一例として説明する。しかし、ＴＤＤが適用されるアクセス方式を採用する他の無線通信システムであってもよい。
【００１６】
図１は本実施例の無線通信システムを示す図である。図１において、周辺基地局１１０が構成する周辺無線通信エリア５１０の中あるいは近傍にあらたに基地局１００が設置される場合において、運用開始前に周辺端末２１０からの上りリンク２１１の受信電界強度および周辺基地局１１０からの下りリンク１１１の受信電界強度を測定することによって、周辺局で使用している搬送波周波数ｆ１とは異なる搬送波周波数ｆ０を自律的に決定し、無線通信エリア５００を形成し、端末２００との通信を周辺局との相互干渉の影響を得ずに行うことが可能となる。
【００１７】
図２は本実施例の無線通信システムを示す別の図である。図２において、周辺基地局１１０が構成する周辺無線通信エリア５１０の外に基地局１００が設置される場合において、運用開始前に周辺端末２１０からの上りリンク２１１の受信電界強度および周辺基地局１１０からの下りリンク１１１の受信電界強度を測定することによって、周辺基地局１１０からの下りリンク１１１が基地局１００に到達せずとも、周辺端末からの上りリンク２１１の受信電界強度を測定することが可能であるため、周辺局で使用している搬送波周波数ｆ１とは異なる搬送波周波数ｆ０を自律的に決定し、無線通信エリア５００を形成し、端末２００との通信を周辺局との相互干渉の影響を得ずに行うことが可能となる。
【００１８】
図３は本実施例の無線通信システムを構成する基地局１００のＯＦＤＭＡ無線送受信回路の構成図の一例である。アンテナ１０はＲＦ信号を送受信し、送受信信号切替部３０に接続される。送受信信号切替部３は、無線送受信部４０から出力されるＲＦ送信信号とアンテナ１０から入力されるＲＦ受信信号の切り替えを行う。ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号の切替えタイミングはタイミング生成部９０より指示される。無線送受信部４０は、ＲＦ受信信号をＩＦ信号にダウンコンバートし、デジタル変換したベースバンド受信信号をベースバンド部５０に入力し、ベースバンド部５０から出力されたベースバンド送信信号をアナログ変換し、ＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートし、ＲＦ送信信号として、送受信信号切替部３０へ出力する。
【００１９】
ＧＰＳアンテナ２０にてＧＰＳ衛星から受信した信号をＧＰＳ受信機８０で１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックを生成し、タイミング生成部９０に出力する。１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックは、同一無線システムの基地局間の無線フレームタイミングを同期させるための基準信号として使用する。タイミング生成部９０では、装置管理部７０より設定される送信タイミング値および受信タイミングの値に従い、送受信信号切替部３０、無線送受信部４０およびベースバンド部５０それぞれが必要な基準タイミングを分配する。
【００２０】
ベースバンド部５０はデジタル無線信号処理を行う。無線送受信部４０部より入力されたベースバンド受信信号を-ＧＩ５８及びＦＦＴ部５７でＯＦＤＭ復調処理が行われる。ＤＥＭ５６ではＩ、Ｑデマッピング処理が行われ、ＤＥＣ５５にて復号処理が行われ、アクセス制御部６０へ受信パケットを出力する。また、ベースバンド部５０はアクセス制御部６０から入力された送信パケットをＥＮＣ５４にて誤り訂正処理が施され、ＭＯＤ５３では変調度数に応じて、Ｉ、Ｑマッピング処理が行われる。ＩＦＦＴ５２及び+ＧＩ５１では、ＯＦＤＭ変調処理が行われ、ベースバンド送信信号として無線送受信部４０に出力される。受信電界強度測定部５９では、下りリンクサブフレーム内の有効サブキャリアにおける電力積算値等を求めることにより受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を装置管理部７０およびアクセス制御部６０へ出力する。
【００２１】
アクセス制御部６０は、ネットワークまたはアプリケーションからの制御パケットまたはデータパケットをベースバンド部５０へ送受信するために、パケットを生成・解析するフレーム解析、無線回線で誤りが発生した場合にパケット再送処理を行う再送制御、端末からの帯域要求、無線通信品質及びトラヒック状況に応じて、下りリンク/上りリンクの帯域割り当てを制御するスケジューラおよび端末の移動に伴うハンドオーバ制御等の処理を行う。また、受信電界強度測定部５９から入力されたＲＳＳＩ値は、帯域割り当てまたはハンドオーバの制御に使用される。
【００２２】
装置管理部７０は、同一無線システムで許容されている搬送波周波数毎のＲＳＳＩ値を周辺基地局１１０および周辺端末２１０それぞれから取得するために、搬送波周波数の設定を無線送受信部４０に対して設定し、フレームタイミングの設定をタイミング生成部９０に対して設定する。装置管理部７０は、搬送波周波数毎の周辺基地局１１０および周辺端末２１０からの干渉電力をそれぞれ記憶し、例えば干渉電力が最小の搬送波周波数を基地局１００の搬送波周波数として決定し、本運用に移行する。
【００２３】
図４は本実施例の無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法を示す図の一例である。新たに設置する基地局１００において、周辺局からの干渉電力を測定する場合、ＧＰＳ信号に基づく、フレームタイミングを検出した後、UL Subframeの先頭が周辺基地局のDL Subframeの先頭と一致またはプリアンブル信号またはフレーム制御ヘッダ情報（FCH）およびバーストマッピング情報（DL-MAP、UL-MAP）の制御情報等、常に送信される領域が含まれるよう、フレームタイミングを周辺基地局１１０のフレームタイミングからオフセットさせるように設定する。次に基地局１００のUL Subframeにて周辺基地局１１０からの下りリンクの受信電界強度を測定する。さらに、フレームタイミングを周辺基地局の先頭に合わせるように設定し、基地局１００のUL Subframeにて周辺端末２１０からの上りリンクの受信電界強度を測定する。この時、基地局１００のDL Subframeでは、送信信号の出力を停止しておく。このように、フレームタイミングを周辺基地局が使用しているものからオフセットさせることにより、下りリンクと上りリンクの受信電界強度の測定が、１つの受信電界強度測定部５９を共用することで可能となる。
【００２４】
なお、受信電界強度測定の領域は、装置管理部７０から受信電界強度測定部５９に対して指定されるものであるが、図４で示すようにUL Subframe全領域に限らず、測定領域のシンボル数およびサブチャネル数を指定し、領域を細分化して測定しても良い。例えば、下りリンクであれば、プリアンブル信号の領域のみを指定したり、上りリンクであれば、レンジング領域等の制御情報がマッピングされている領域のみを指定することで、測定精度を向上することが可能となる。
【００２５】
図５は、本実施例の無線通信システムにおける周辺局の干渉電力の測定方法および搬送波周波数の決定方法を示すフローチャートである。
Ｓ０００では、ＧＰＳ受信機８０で生成された１ＰＰＳ信号および１０MHzクロックに基づき、同一無線通信システムに共通のフレームタイミングに同期し、Ｓ００１に進む。但し、この段階では同期するフレームタイミングを検出するのみで、実際の無線送受信部４０およびベースバンド部５０を処理するまでには至らなくてよい。
【００２６】
Ｓ００１では、周辺基地局１１０のDL Subframeと基地局１００のUL Subframeが一致するようフレームタイミングをオフセットする。本オフセット値は、装置管理部７０からタイミング生成部９０に指定しても良いし、予め定められた値をタイミング生成部９０が保持していても良い。また、オフセット値の他に、ＲＳＳＩ測定領域を表すシンボル値およびサブチャネル値を示しても良い。タイミング生成部９０にてオフセット処理が終了するとＳ００２に進む。
【００２７】
Ｓ００２では、周辺基地局１１０からの下りリンクのＲＳＳＩを受信電界強度測定部５９にて測定し、測定結果を装置管理部７０へ報告する。装置管理部７０では、報告されたＲＳＳＩ値をメモリに保持する。ＲＳＳＩの測定が完了するとＳ００３に進む。
Ｓ００３では、基地局１００が使用可能な搬送波周波数候補の中で、下りリンクのＲＳＳＩ測定が全て完了したか否かの判定を装置管理部７０にて行う。全て完了していない場合は、Ｓ００４に進み、全て完了した場合には、Ｓ００５に進む。
Ｓ００４では、装置管理部７０が、その他の搬送波周波数に変更する指示を無線送受信部４０に行う。無線送受信部４０にて搬送波周波数の変更が完了するとＳ００２に進む。
【００２８】
Ｓ００５では、周辺基地局１１０のDL Subframeと基地局１００のDL Subframeが一致するようフレームタイミングを同期させるよう、装置管理部７０からタイミング生成部９０に通知する。タイミング生成部９０にて同期処理が完了すると、Ｓ００６に進む。
Ｓ００６では、周辺端末２１０からの上りリンクのＲＳＳＩを受信電界強度測定部５９にて測定し、測定結果を装置管理部７０へ報告する。装置管理部７０では、報告されたＲＳＳＩ値をメモリに保持する。ＲＳＳＩの測定が完了するとＳ００７に進む。
【００２９】
Ｓ００７では、基地局１００が使用可能な搬送波周波数候補の中で、上りリンクのＲＳＳＩ測定が全て完了したか否かの判定を装置管理部７０にて行う。全て完了していない場合は、Ｓ００８に進み、全て完了した場合には、Ｓ００９に進む。
Ｓ００８では、装置管理部７０が、その他の搬送波周波数に変更する指示を無線送受信部４０に行う。無線送受信部４０にて搬送波周波数の変更が完了するとＳ００６に進む。
【００３０】
Ｓ００９では、装置管理部７０にて、メモリに保持された搬送波周波数毎の下りリンクのＲＳＳＩ値と上りリンクのＲＳＳＩ値を参照し、最も低いＲＳＳＩ値である搬送波周波数を基地局１００が運用時に使用する搬送波周波数に決定する。この時、下りリンクのＲＳＳＩ値と登りリンクのＲＳＳＩ値の平均値を算出後に比較しても良いし、下りリンクのＲＳＳＩ値と上りリンクのＲＳＳＩ値を搬送波周波数毎に別々に比較しても良い。別々に比較した場合、異なる結果が生じた場合は、予め定められた順序に従い選択したり、最も高いＲＳＳＩ値が検出された搬送波周波数から離れている方を選択しても良い。運用時に使用する搬送波周波数が決定するとＳ０１０に進む。
Ｓ０１０では、基地局１００にて、タイミング生成部９０、無線送受信部４０およびベースバンド部５０等、各部が必要とするパラメータ設定などの初期化処理を装置管理部７０から実施し、決定した搬送波周波数を用いて運用を開始する。
【符号の説明】
【００３１】
１０ アンテナ、２０ ＧＰＳアンテナ、３０ 送受信信号切替部、４０ 無線送受信部、５０ ベースバンド部、５１ +ＧＩ、５２ ＩＦＦＴ、５３ ＭＯＤ、５４ ＥＮＣ、５５ ＤＥＣ、５６ ＤＥＭ、５７ ＦＦＴ、５８ -ＧＩ、５９ 受信電界強度測定部、６０ アクセス制御部、７０ 装置管理部、８０ ＧＰＳ受信機、９０ タイミング生成部、１００ 基地局、１１０ 周辺基地局、１１１ 周辺基地局からの下りリンク、２００ 端末、２１０ 周辺端末、２１１ 周辺端末からの上りリンク、５００ 無線通信エリア、５１０ 周辺無線通信エリア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数の端末との間で、無線で通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
同一無線通信システムに共通のフレームタイミングをオフセットするタイミング生成部と、前記タイミング生成部に対して、下りリンクサブフレームの先頭または上りリンクサブフレームの先頭に同期するかの選択と受信電界強度の測定領域を設定すると共に、搬送波周波数を設定する装置管理部と、前記下りリンクまたは上りリンクサブフレームタイミングと受信電界強度度の測定領域に従い、下りリンクと上りリンクの受信電界強度を測定する受信電界強度測定部とを備え、
運用開始前に、搬送波周波数を変更しながら、前記下りリンクサブフレームの先頭および上りリンクサブフレームの先頭に順次フレームタイミング同期して、それぞれの受信電界強度を前記受信電界強度測定部にて測定した結果を前記装置管理部で保持し、最も受信電界強度の低い搬送波周波数を運用時の搬送波周波数と決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
同一無線通信システムに共通のフレームタイミングをオフセットするタイミング生成部と、
前記タイミング生成部に対して、下りリンクサブフレームの先頭または上りリンクサブフレームの先頭に同期するかの選択と受信電界強度の測定領域を設定すると共に、搬送波周波数を設定する装置管理部と、
前記下りリンクまたは上りリンクサブフレームタイミングと受信電界強度度の測定領域に従い、下りリンクと上りリンクの受信電界強度を測定する受信電界強度測定部と
を備え、
運用開始前に、搬送波周波数を変更しながら、前記下りリンクサブフレームの先頭および上りリンクサブフレームの先頭に順次フレームタイミング同期して、それぞれの受信電界強度を前記受信電界強度測定部にて測定した結果を前記装置管理部で保持し、
最も受信電界強度の低い搬送波周波数を運用時の搬送波周波数と決定する
ことを特徴とする基地局。
【請求項１】
基地局と複数の端末との間で、無線で通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
同一無線通信システムに共通のフレームタイミングをオフセットするタイミング生成部と、前記タイミング生成部に対して、下りリンクサブフレームの先頭または上りリンクサブフレームの先頭に同期するかの選択と受信電界強度の測定領域を設定すると共に、搬送波周波数を設定する装置管理部と、前記下りリンクまたは上りリンクサブフレームタイミングと受信電界強度度の測定領域に従い、下りリンクと上りリンクの受信電界強度を測定する受信電界強度測定部とを備え、
運用開始前に、搬送波周波数を変更しながら、前記下りリンクサブフレームの先頭および上りリンクサブフレームの先頭に順次フレームタイミング同期して、それぞれの受信電界強度を前記受信電界強度測定部にて測定した結果を前記装置管理部で保持し、最も受信電界強度の低い搬送波周波数を運用時の搬送波周波数と決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
同一無線通信システムに共通のフレームタイミングをオフセットするタイミング生成部と、
前記タイミング生成部に対して、下りリンクサブフレームの先頭または上りリンクサブフレームの先頭に同期するかの選択と受信電界強度の測定領域を設定すると共に、搬送波周波数を設定する装置管理部と、
前記下りリンクまたは上りリンクサブフレームタイミングと受信電界強度度の測定領域に従い、下りリンクと上りリンクの受信電界強度を測定する受信電界強度測定部と
を備え、
運用開始前に、搬送波周波数を変更しながら、前記下りリンクサブフレームの先頭および上りリンクサブフレームの先頭に順次フレームタイミング同期して、それぞれの受信電界強度を前記受信電界強度測定部にて測定した結果を前記装置管理部で保持し、
最も受信電界強度の低い搬送波周波数を運用時の搬送波周波数と決定する
ことを特徴とする基地局。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３５１５５（Ｐ２０１１−１３５１５５Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０４７５（Ｐ２００９−２９０４７５）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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