送信方法、無線基地局および無線通信方法
【課題】効率的な通信制御を実現する。
【解決手段】送信部１ａは、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、所定周期内の第２の時間区間では、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する。
【解決手段】送信部１ａは、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、所定周期内の第２の時間区間では、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１又は複数の無線基地局における送信方法、無線基地局および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、サービス提供エリアを複数のセルに分割し、各セルをカバーする無線基地局を設置したセルラ方式の移動通信システムが運用されている。セルラ方式では、通信容量という観点からは、各セルで可能な限り広い周波数帯域を使用できることが好ましい。一方、複数のセル間（特に、隣接するセル間）で同一の周波数帯域を使用すると、電波干渉が生じ得る。このため、通信品質という観点からは、少なくとも隣接セル間では、重複しない周波数帯域を使用することが好ましい。
【０００３】
一方、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）という技術がある。ＦＦＲでは、無線フレーム内にＲ１（Reuse 1）領域という時間帯とＲ３（Reuse 3）領域という時間帯とを設ける。Ｒ１領域では、全セルで共通の広い周波数帯域（システム帯域）を使用する。一方、Ｒ３領域では、Ｒ１領域で使用する周波数帯域の一部であって、隣接セル間で重複がないように各セルに割り当てられた周波数帯域を使用する。無線基地局は、セル内の各移動局との間の通信品質を測定し、通信品質が良好な移動局とはＲ１領域で通信を行い、通信品質が良好でない移動局とはＲ３領域で通信を行う（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
また、各セルの中心に追加で無線基地局を設置し、通常のセルの内側にセル半径の小さいセル（内部ゾーン）を同心円状に形成する方法がある。この方法では、通常のセル（外部ゾーン）では、隣接セル間で重複しない周波数帯域を使用し、内部ゾーンでは全ての内部ゾーンに共通の周波数帯域を使用する。移動局は、内部ゾーンの外側に位置するときは通常のセルを管理する無線基地局と通信を行い、内部ゾーン内に位置するときは内部ゾーンを管理する無線基地局と通信を行う（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】WiMAX Forum, "Mobile WiMAX - Part I： A Technical Overview and Performance Evaluation", 2006-08.
【特許文献１】特開平５−６３６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年は無線通信の更なる高速化・大容量化のため、セル半径を小さくして１つのセルに収容される移動局を少なくし、各移動局により多くの無線リソースを割り当て可能にすることが行われている。また、通信ゾーン毎に無線基地局を設ける代わりに、無線基地局が全方向（放射角３６０度）の電波ではなく指向性（例えば、放射角１２０度）をもったビームを放射することで、１つの無線基地局で複数の通信ゾーン（セクタ）を形成することも行われている。
【０００６】
ここで、セクタ構成をとるシステムでは、セクタ毎に帯域使用管理を行う。そのため、各セクタでは、隣接セルとの干渉に加えて同一セル内の他のセクタとの干渉も考慮することが望まれる。
【０００７】
これに対し、上記非特許文献１に記載の方法を用いた場合、電波送信効率が悪いという問題がある。これは、セクタ境界（他のセルとの境界および他のセクタとの境界）付近では通信品質が低下することが多く、結果として、セクタ境界付近にいる移動局の大部分はＲ３領域で通信を行うことになり、セクタ中心付近にいる移動局がＲ１領域で通信を行うことになるためである。すなわち、セクタ境界付近にいる移動局にとっては、Ｒ１領域の電波は不要である。
【０００８】
一方、上記特許文献１に記載の方法を用いた場合、セル境界付近には内部ゾーンの電波は到達せず、電波送信効率の点では有利であるものの、外部ゾーンと内部ゾーンとの連携が難しく通信制御の効率が悪いという問題がある。これは、外部ゾーンと内部ゾーンとは別個の無線基地局が管理しており、制御チャネルもそれぞれ独立に設定されるためである。また、外部ゾーンと内部ゾーンの境界付近にいる移動局も、外部ゾーンを管理する無線基地局と内部ゾーンを管理する無線基地局の何れか一方を選択して通信を行わなければならず、実際の通信品質に応じた使用周波数帯域の柔軟な割り当てが難しい。
【０００９】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信制御の効率に配慮した送信方法、無線基地局および無線通信方法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に、例えば、互いに隣接する第１のゾーン、第２のゾーンに対して無線信号を送信する１又は複数の無線基地局における送信方法において、第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第２のゾーンに対して第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号を送信し、第３のゾーンに対して、第２の時間区間において該第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第４のゾーンに対して第２の周波数群より周波数が多く、第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号を送信し、第３のゾーンと第４のゾーンは第１のゾーンと第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定され、第３のゾーンは、第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成され、第４のゾーンは、第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される、ことを特徴とする１又は複数の無線基地局における送信方法を用いる。
【００１１】
このような送信方法によれば、１又は複数の無線基地局により、第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信が行われるとともに、第２のゾーンに対して第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号が送信される。そして、第３のゾーンに対して、第２の時間区間において第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信が行われるとともに、第４のゾーンに対して第２の周波数群より周波数が多く、第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号が送信される。ここで、第３のゾーンと第４のゾーンは第１のゾーンと第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定される。第３のゾーンは、第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される。第４のゾーンは、第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局が提供される。この無線基地局は、送信部を有する。送信部は、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、所定周期内の第２の時間区間では、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する。
【００１３】
このような無線基地局によれば、送信部により、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号が、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信される。また、送信部により、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号が、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、上記無線基地局と同様の処理を行う無線通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記送信方法、無線基地局および無線通信方法によれば、効率的な通信制御を実現することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態を示す図である。図１に示す移動通信システムでは、無線基地局と複数の移動局とが無線通信を行う。この移動通信システムは、無線基地局１および移動局２，２ａを有する。なお、無線基地局１は、自装置が形成するセル内に、更に、複数のセクタを形成する。
【００１７】
無線基地局１は、移動局２，２ａと無線通信を行う通信装置である。無線基地局１と移動局２，２ａとは、データ伝送単位として所定の周期で繰り返される無線フレームを用いて通信を行う。
【００１８】
ここで、上記の無線フレームには、第１の時間区間と第２の時間区間が含まれる。そして、無線基地局１は、第１の時間区間で利用する周波数帯域に周波数帯域ｆ1を割り当て、第２の時間区間で利用する周波数帯域に周波数帯域ｆ2を割り当てる。なお、周波数帯域ｆ2は、周波数帯域ｆ1を含んでおり、周波数帯域ｆ1よりも広い周波数帯域である。
【００１９】
無線基地局１は、送信部１ａを有する。
送信部１ａは、無線フレームを、第１の時間区間と第２の時間区間とに割り当てられた周波数帯域の電波に対応付けて、所定の放射方向に向けて放射する。送信部１ａの放射する電波は、放射パターン１０，１０ａ，２０，２０ａを形成する。放射パターン１０，２０と、放射パターン１０ａ，２０ａとは、それぞれ隣接する別個のセクタ内の放射パターンである。なお、以下では、放射パターン１０，２０に注目して説明する。放射パターン１０ａ，２０ａは、放射パターン１０，２０と同様である。
【００２０】
送信部１ａは、電波放射時の指向性を第１の時間区間と第２の時間区間で切り替える。送信部１ａは、第１の時間区間においては、放射パターン１０を形成するよう、指向性を切り替える。そして、第２の時間区間においては、放射パターン２０を形成するよう、指向性を切り替える。
【００２１】
移動局２，２ａは、無線基地局１と無線通信が可能な無線端末装置である。移動局２，２ａは、例えば、携帯電話機である。
移動局２は、放射パターン１０によりカバーされる領域内に存在している。
【００２２】
移動局２ａは、無線基地局１が送信部１ａからの電波で通信可能なゾーン（通信エリア）の端であるエリア端に存在している。移動局２ａが存在する領域は、隣接するセクタの通信エリアの境界（図１では、放射パターン１０，１０ａがカバーする領域）であり、放射パターン１０，１０ａの電波が同一の周波数帯域である場合、電波干渉が発生し、無線品質が劣化する。
【００２３】
放射パターン１０，２０は、送信部１ａの異なる指向性により形成される。放射パターン２０は、放射パターン１０よりも放射方向に鋭いパターンとなる。放射パターン１０は、送信部１ａの形成する１つのセクタ全体をカバーする。また、放射パターン２０がカバーする領域は、放射方向を中心線として、放射パターン１０がカバーする領域よりも狭い領域幅（短径方向の幅）となる。これは、放射パターン２０に対応する送信部１ａの指向性が、放射パターン１０に対応する送信部１ａの指向性よりも強いことを意味する。なお、放射パターン２０の領域幅は、例えば、隣のセクタとの境界を避けるように予め設定される。
【００２４】
ここで、無線基地局１は、隣接するセル・セクタ間で、無線フレームを同期させることが好ましい。そして、放射パターン１０，１０ａの電波に、互いに重複しない周波数帯域を用いる。そして、無線基地局１は、エリア端に存在する移動局２ａとの通信に、第１の時間区間での放射パターン１０で放射された電波を用いる。
【００２５】
また、第２の時間区間における周波数帯域ｆ2を、周波数帯域ｆ1を含むより広い周波数帯域とする。例えば、周波数帯域ｆ2は、全セクタで共通の周波数帯域（例えば、放射パターン１０に適用される周波数と放射パターン１０ａに適用される双方の周波数等）を用いる。そして、移動局２との通信に、第２の時間区間での放射パターン２０で放射された電波を用いる。
【００２６】
このようにすると、無線基地局１は、エリア端に存在する移動局２ａと、他のセル、セクタからの電波干渉を抑えつつ、通信を行うことができる。また、無線基地局１は、移動局２と周波数帯域ｆ1より広い周波数帯域ｆ2を用いて通信を行うことができる。更に、隣接する他のセル・セクタにおいても広い周波数帯域ｆ2の再利用が可能となり、周波数帯域の利用効率が向上する。
【００２７】
また、送信部１ａは、第２の時間区間での指向性が、第１の時間区間での指向性よりも高くなる（ビーム幅を絞る）よう切り替える。このため、第１の時間区間での指向性と同一の指向性で電波送信するよりも移動局の受信電力を向上させることもできる。すなわち、送信不要な領域への電波送信を抑えて電波送信効率を向上することもできる。
【００２８】
また、無線基地局１では、単一の無線フレームにより放射パターン１０，２０のカバーする領域に存在する移動局２，２ａを管理する。このため、第１の時間区間と第２の時間区間との電波を受信可能な移動局２に対しては、各時間区間における無線品質を容易に取得して比較することができる。そして、無線基地局１は、この結果に基づいて、移動局２との通信を、より周波数帯域の利用効率が良い時間区間で行うことができる。更に、無線基地局１は、放射パターン１０，２０で共通の制御チャネルを使用することができる。このため、放射パターン１０，２０に対して別個に無線フレームを用意する場合に比べて周波数帯域の利用効率も向上する。
【００２９】
更に、無線品質の向上により、放射パターン２０の電波を受信可能な移動局２に対して高ビットレートな変調方式を適用することができるため、システム全体としてのスループットを向上することができる。
【００３０】
以上のように、この実施例では、放射パターン１０、放射パターン１０ａにより互いに隣接するゾーン（第１のゾーン、第２のゾーン）（セクタ）に対して無線基地局は無線信号を移動局に送信する。そして、第１のゾーンに対しては、第１の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ１に含まれる第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行い、第２のゾーンに対しては、この第１の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ２（周波数帯域Ｆ１とは共通する周波数を有さない）に含まれる第２の周波数群を用いて無線信号の送信を行う。
【００３１】
また、第２の時間区間（第１の時間区間とは異なる）において、例えば、周波数帯域Ｆ（ここでは、Ｆ１を含み、Ｆ１より広い帯域（例えばＦ１とＦ２の双方を含む周波数帯域））に属する第３の周波数群を用いて放射パターン２０により第３のゾーンに対して無線信号を移動局に対して送信し、この第２の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ（ここでは、Ｆ２を含み、Ｆ２より広い帯域（例えばＦ１とＦ２の双方を含む周波数帯域））に属する第４の周波数群（第３の周波数群と同じであるか又は異なる）を用いて放射パターン２０ａにより第４のゾーンに対して無線信号を移動局に対して送信する。
【００３２】
ここで、第３のゾーンを形成する放射パターン２０は、移動局２ａが位置する第１のゾーンと第２のゾーンの境界の方向からずらして（ここでは第１のゾーンの中心に寄せて）形成し、第４のゾーンを形成する放射パターン２０ａは、移動局２ａが位置する第１のゾーンと第２のゾーンの境界の方向からずらして（ここでは第２のゾーンの中心に寄せて）形成するのである。
【００３３】
尚、放射パターン１０、２０を形成する無線基地局と放射パターン１０ａ、２０ａを形成する無線基地局を共通の無線基地局とすることもできるし、別個の無線基地局とすることもできる。それぞれ適用する周波数、指向性を要件に合わせて設定すればよい。
【００３４】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。図２に示す移動通信システムは、無線基地局と複数の移動局とが無線通信を行うシステムである。第１の実施の形態に係る移動通信システムは、無線基地局１００および移動局２００，２００ａ，２００ｂを有する。
【００３５】
無線基地局１００は、移動局２００，２００ａ，２００ｂと無線通信を行う通信装置である。無線基地局１００は、通信可能なエリアとして、セル３００を形成する。
移動局２００，２００ａ，２００ｂは、無線基地局１００と無線通信が可能な無線端末装置である。
【００３６】
ここで、無線基地局１００と移動局２００，２００ａ，２００ｂとの間のデータ伝送方式には、例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が用いられる。そして、この時のデータ伝送単位としては、所定の周期で繰り返される無線フレーム（以下では、単にフレームという）が用いられる。フレームは、無線基地局１００が利用可能な所定の周波数帯域の電波に対応付けられて移動局２００，２００ａ，２００ｂに送信される。
【００３７】
セル３００は、無線基地局１００の通信エリアである。一般に、基地局のセルは正六角形で示されるが、図２では円状に示してある。ここで、無線基地局１００は、指向性アンテナを用いてセル３００を更に３つに分割し、セクタ構成を形成する。
【００３８】
図３は、第１の実施の形態の無線基地局のセクタ構成を示す図である。無線基地局１００は、セル３００の中央に位置する。セル３００は、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃを有する。
【００３９】
セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃは、セル３００を等角度で３つに分割した領域である。無線基地局１００は、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの全ての領域をカバーするように、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれを２等分する方向に電波を放射する。
【００４０】
ここで、無線基地局１００と移動局２００，２００ａ，２００ｂとは、上記のフレームを用いて、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で通信を行う。この場合、フレームは、下りおよび上りリンク用のサブフレームに分割される。以下の説明では、下りリンク用のサブフレームをＤＬ（Down Link）サブフレームとよび、上りリンク用のサブフレームをＵＬ（Up Link）サブフレームとよぶ。そして、無線基地局１００は、ＤＬサブフレームを、更に、２つの時間領域に分割する。分割された２つの時間領域を、上記３つのセクタに対して、先行する一方の時間領域をＲ３ Ｚｏｎｅとし、他方の時間領域をＲ１ Ｚｏｎｅとする。
【００４１】
次に、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれに向けて電波を放射する無線基地局１００の構成について説明する。
図４は、第１の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。なお、ここでは、移動局２００が位置するセクタ３００ａにおける通信に対する機能のみを説明する。セクタ３００ｂや３００ｃにおける通信に対する機能および構成も、全て同様である。無線基地局１００は、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ（Protocol Data Unit）生成部１０７、送信部１０８、アンテナ切替部１０９、送受信アンテナ１１０，１１１、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４およびパケット生成部１１５を有する。なお、セクタ３００ｂや３００ｃにおける通信に対するアンテナを更に４本追加し、アンテナ以外の機能および構成を各セクタで共通に利用するものとしてもよい。フレームは、各セクタ毎に生成される。
【００４２】
ネットワークインタフェース部１０１は、有線又は無線の通信網を介して他の無線基地局や上位局との通信を行う。ネットワークインタフェース部１０１は、通信網を介して、移動局２００宛のパケットデータを受信し、パケット識別部１０２に出力する。また、ネットワークインタフェース部１０１は、パケット生成部１１５から取得したパケットデータを通信網を介して他の無線基地局や上位局に送信する。
【００４３】
パケット識別部１０２は、ネットワークインタフェース部１０１から取得したパケットデータに基づいて、パケットデータの宛先となる移動局やデータ種別等を識別する。パケット識別部１０２は、識別した宛先やデータ種別に基づいて、取得したパケットデータをパケットバッファ１０３に格納する。
【００４４】
パケットバッファ１０３は、パケット識別部１０２から取得したパケットデータを一時的に記憶しておくための記憶領域である。
制御部１０４は、パケットバッファ１０３に記憶されたパケットデータ毎の宛先やデータ種別、パケットデータのデータ量に基づいて、移動局２００へ送信するデータの優先度や、送信するデータ量等を決定する。そして、制御部１０４は、決定した情報を制御メッセージ生成部１０５およびＭＡＰ情報生成部１０６に出力する。
【００４５】
更に、制御部１０４は、制御メッセージ抽出部１１４から移動局２００の無線品質情報を含む制御メッセージであるＲＥＰ−ＲＳＰ（Report - Response）を取得する。ここで、制御部１０４は、移動局２００からの無線品質情報に対して適用する変調符号化方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）を、制御部１０４の有する記憶領域に記憶されたＭＣＳテーブルで管理している。制御部１０４は、上記の無線品質情報とＭＣＳテーブルに基づいて、移動局２００に送信するデータのＭＣＳを決定する。そして、制御部１０４は、決定したＭＣＳを送信部１０８に出力する。
【００４６】
制御メッセージ生成部１０５は、制御部１０４から取得した情報に基づいて、移動局２００へ送信する制御メッセージを生成する。制御メッセージには、移動局２００へ無線品質の測定結果の送信を促すＲＥＰ−ＲＥＱ（Report - Request）が含まれる。上記のＲＥＰ−ＲＳＰは、このＲＥＰ−ＲＥＱに対する移動局２００からの応答である。制御メッセージ生成部１０５は、制御メッセージの送信対象とする宛先等の情報をＭＡＰ情報生成部１０６に出力する。また、制御メッセージ生成部１０５は、生成した制御メッセージをＰＤＵ生成部１０７に出力する。
【００４７】
ＭＡＰ情報生成部１０６は、制御部１０４や制御メッセージ生成部１０５から取得した情報に基づいて、ＤＬサブフレームおよびＵＬサブフレームへの移動局２００に対するユーザデータ送受信用の周波数帯域の割り当て情報を含むＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰを生成する。そして、ＭＡＰ情報生成部１０６は、生成したＭＡＰ情報をＰＤＵ生成部１０７に出力する。
【００４８】
ＰＤＵ生成部１０７は、制御メッセージ生成部１０５から受け付けた制御メッセージとＭＡＰ情報生成部１０６から受け付けたＭＡＰ情報に基づいて、パケットバッファ１０３に格納されたパケットデータを取得し、移動局２００に送信するデータ、ＭＡＰ情報および制御メッセージを含むＤＬサブフレームを生成する。
【００４９】
送信部１０８は、制御部１０４が決定したＭＣＳに基づいて、ＰＤＵ生成部１０７から取得したＤＬサブフレームの符号化・１次変調を行う。更に、送信部１０８は、符号化・１次変調後の信号を、無線伝送路に送出するための所定の周波数帯域の信号に２次変調する。このとき、送信部１０８は、２次変調後の送信信号に割り当てる周波数帯域を、ＤＬサブフレームの時間領域であるＲ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅによって変化させる。
【００５０】
アンテナ切替部１０９は、送信部１０８からの送信信号を送受信アンテナ１１０，１１１に出力する。アンテナ切替部１０９は、時間帯（Ｒ３ Ｚｏｎｅ、Ｒ１ Ｚｏｎｅ）に応じて送信信号の出力先を切り替える。アンテナ切替部１０９は、Ｒ３ Ｚｏｎｅでは、送受信アンテナ１１０に送信信号を出力し、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、送受信アンテナ１１１に送信信号を出力する。
【００５１】
送受信アンテナ１１０は、送受信共用のアンテナである。送受信アンテナ１１０は、アンテナ切替部１０９から取得するＲ３ Ｚｏｎｅの送信信号を無線送信する。また、送受信アンテナ１１０は、移動局２００から受信する受信信号を受信部１１２に出力する。
【００５２】
送受信アンテナ１１１は、送受信共用のアンテナである。送受信アンテナ１１１は、アンテナ切替部１０９から取得するＲ１ Ｚｏｎｅの送信信号を無線送信する。ここで、送受信アンテナ１１１は、送受信アンテナ１１０よりも高い指向性を有する。
【００５３】
受信部１１２は、送受信アンテナ１１０から受信信号を取得する。受信部１１２は、取得した受信信号の復調・復号を行いＵＬサブフレームを取得する。受信部１１２は、ＵＬサブフレームから移動局２００からのユーザデータや制御メッセージ等を含むデータを抽出し、制御メッセージ抽出部１１４に出力する。
【００５４】
なお、送受信アンテナ１１１も受信用に用い、受信部１１２にて、送受信アンテナ１１０，１１１からの受信信号を、例えば、ダイバーシティ合成して、無線品質を保証するようにしてもよい。
【００５５】
ここで、ＵＬサブフレームは、ユーザデータ等の他に、移動局２００が共通して利用可能な領域であるＲａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎを含んでいる。Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎには、移動局２００の通信エントリ時に、同期補正や送信電力補正等を行うために移動局２００から送信されるＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅが含まれる。受信部１１２は、ＵＬサブフレームのＲａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎに含まれるＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅを抽出して、Ｃｏｄｅ受信部１１３に出力する。
【００５６】
Ｃｏｄｅ受信部１１３は、受信部１１２から取得したＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅに基づき、同期補正情報等を制御部１０４に出力する。この同期補正情報等は、制御部１０４による、同期補正値の特定に用いられ、移動局２００にフィードバックされる。
【００５７】
制御メッセージ抽出部１１４は、受信部１１２から取得したデータから、制御メッセージを抽出する。この抽出する制御メッセージには、制御メッセージ生成部１０５が生成した無線品質情報を要求するＲＥＰ−ＲＥＱへの応答であるＲＥＰ−ＲＳＰが含まれる。制御メッセージ抽出部１１４は、抽出したＲＥＰ−ＲＳＰ等の制御メッセージを制御部１０４に出力する。そして、制御メッセージ抽出部１１４は、制御メッセージ抽出後のデータをパケット生成部１１５に出力する。
【００５８】
パケット生成部１１５は、制御メッセージ抽出部１１４から取得したユーザデータから通信網に送信するためのパケットデータを生成する。パケット生成部１１５は、生成したパケットデータをネットワークインタフェース部１０１に出力する。
【００５９】
図５は、ＭＣＳテーブルのデータ構造例を示す図である。ＭＣＳテーブル１０４ａは、制御部１０４が有する記憶領域に記憶される。ＭＣＳテーブル１０４ａには、ＭＣＳを示す項目およびＣＩＮＲ（Carrier to Interference Noise Ratio）を示す項目が設けられている。ＭＣＳを示す項目には、変調方式および符号化率が設定される。ＣＩＮＲを示す項目には、対応するＭＣＳを適用するために必要なＣＩＮＲ値が設定される。
【００６０】
ＭＣＳテーブル１０４ａには、例えば、ＭＣＳが“ＱＰＳＫ（１／２）”で、ＣＩＮＲが“３ｄＢ”という情報が設定される。これは、ＭＣＳとして変調方式ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、符号化率１／２を適用するためには、移動局２００側の無線品質として、ＣＩＮＲ値が３ｄＢ以上必要であることを示している。ＭＣＳテーブル１０４ａには、無線品質が更に良い場合のＣＩＮＲ値に対応するＭＣＳが設定されている。
【００６１】
制御部１０４は、ＭＣＳテーブル１０４ａに基づいて、移動局２００に対して、最適なＭＣＳを適用することで、より高ビットレートでの通信を実現することができる。
なお、ＭＣＳテーブル１０４ａには、符号化方式（例えば、畳み込みターボ符号）も定義しておいてもよい。
【００６２】
図６は、無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの例を示す図である。フレーム４００は、ＤＬサブフレーム４０１およびＵＬサブフレーム４０２を含む。また、フレーム４００には、各サブフレーム間の送受信切り替え用の図示しない保護期間等も含まれる。
【００６３】
ＤＬサブフレーム４０１は、無線基地局１００から移動局２００に送信される下りリンク用のサブフレームである。ＤＬサブフレーム４０１は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ、ＭＡＰ情報、２つの時間領域であるＲ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅに分割される。無線基地局１００は、ＤＬサブフレーム４０１に含まれる移動局２００それぞれに割り当てたデータ送信用の周波数領域（ＤＬ Ｂｕｒｓｔ）を用いて、データ送信を行う。
【００６４】
ＵＬサブフレーム４０２は、移動局２００から無線基地局１００に送信される上りリンク用のサブフレームである。移動局２００は、ＵＬサブフレーム４０２の無線基地局１００から指定された周波数領域（ＵＬ Ｂｕｒｓｔ）を用いて、無線基地局１００にユーザデータを送信する。なお、ＵＬサブフレーム４０２は、単一のＺｏｎｅで構成される。
【００６５】
図７は、無線基地局から移動局に送信されるＤＬサブフレームの例を示す図である。ＤＬサブフレーム４０１は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰおよびＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域を有する。ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰは、図６のＭＡＰ情報に含まれる領域であり、Ｒ３ Ｚｏｎｅに含まれる。
【００６６】
Ｐｒｅａｍｂｌｅは、移動局２００とのデータ送受信のタイミング同期や移動局２００における無線品質の測定等に用いるための所定の信号である。
ＤＬ−ＭＡＰは、後続のＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域の移動局２００に対するＤＬ Ｂｕｒｓｔ割り当てを通知する信号である。ＵＬ−ＭＡＰは、ＵＬサブフレームにおける、移動局２００に対するＵＬ Ｂｕｒｓｔ割り当てを通知する信号である。
【００６７】
ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰは、Ｒ３ Ｚｏｎｅにのみ存在し、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ ＺｏｎｅやＵＬサブフレームの全てのＢｕｒｓｔ割り当てを移動局２００に通知する。
【００６８】
ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域は、無線基地局１００から移動局２００に送信するデータや制御メッセージを含む信号領域である。ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域には、移動局２００それぞれに割り当てられたＤＬ Ｂｕｒｓｔが、例えば、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃１、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃２、・・・と設けられている。移動局２００は、ＤＬ−ＭＡＰを参照して、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域に含まれる自装置宛の信号を抽出する。
【００６９】
図８は、移動局から無線基地局に送信されるＵＬサブフレームの例を示す図である。ＵＬサブフレーム４０２は、単一のＺｏｎｅに、Ｒａｎｇｉｎｇ ＲｅｇｉｏｎおよびＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域を有する。Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎは、接続する移動局が共通で利用可能な領域であり、無線基地局１００への通信エントリ時のＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅが含まれる。ＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域は、移動局２００から無線基地局１００に送信するユーザデータや制御メッセージを含む信号領域である。ＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域には、移動局２００それぞれに割り当てられたＵＬ Ｂｕｒｓｔが、例えば、ＵＬ Ｂｕｒｓｔ＃１、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃２、・・・と設けられている。移動局２００は、ＤＬサブフレームに含まれるＵＬ−ＭＡＰを参照して、自装置に割り当てられたＵＬ Ｂｕｒｓｔを識別し、識別したＵＬ Ｂｕｒｓｔを用いて無線基地局１００にユーザデータと制御メッセージを送信する。
【００７０】
次に、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅで送信部１０８が、ＤＬサブフレームに割り当てる周波数帯域について説明する。
図９は、ＤＬサブフレームに割り当てられる周波数帯域を示す図である。図９では、説明を分かりやすくするため、図３に示される各セクタを正六角形で図示し、これらに対して図３と同一の符号を付して示してある。セクタ境界領域３００ｄは、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの隣接する他のセクタとのセクタ境界を含む領域である。
【００７１】
ここで、無線基地局１００から隣接するセクタへ重複する周波数帯域の電波が放射されると、セクタ境界領域３００ｄで電波干渉が発生するため、セクタ境界領域３００ｄでの無線品質が低下する。例えば、セクタ３００ａ，３００ｂで同一の周波数帯域の電波を放射すると、セクタ３００ａとセクタ３００ｂの境界付近が干渉エリアとなる。このため、干渉エリアを作ることなく、効率良く周波数帯域を利用するために無線基地局１００の送信部１０８は、ＤＬサブフレームにおいて、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅに対して、以下のように通信に用いる周波数帯域を決定する。
【００７２】
まず、Ｒ３ Ｚｏｎｅでは、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれが隣接する他のセクタと重複しない周波数帯域を利用するようにする。例えば、利用可能な全周波数帯域を３つに等分して、セクタ３００ａに周波数帯域ｆ1、セクタ３００ｂに周波数帯域ｆ2、セクタ３００ｃに周波数帯域ｆ3を割り当てる。そして、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、利用可能な全周波数帯域、すなわち、ｆ1＋ｆ2＋ｆ3を割り当てる。
【００７３】
そして、セクタ境界領域３００ｄに存在する移動局２００ａは、無線基地局１００とＲ３ Ｚｏｎｅで通信を行う。また、セクタ境界領域３００ｄ以外の領域に存在する移動局２００は、無線基地局１００とＲ１ Ｚｏｎｅで通信を行う。
【００７４】
このようにして、Ｒ３Ｚｏｎｅでは、干渉エリアを作ることなく、また、Ｒ１Ｚｏｎｅでは、全セクタにおいて全周波数帯域を効率良く利用することができる。
また、無線基地局１００では、アンテナ切替部１０９により、送受信アンテナ１１０と送受信アンテナ１１０よりも指向性の高い送受信アンテナ１１１とが、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅの各時間帯で切り替えられる。
【００７５】
図１０は、Ｒ３ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。無線基地局１００は、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおいて、送受信アンテナ１１０から電波を放射することにより、放射パターン１１０ａを形成する。また、無線基地局１００は、送受信アンテナ１１０と同等の放射角を有し、セクタ３００ｂ，３００ｃに向けて電波を放射する他の２つの送受信アンテナを更に備えており、これらにより放射パターン１１０ｂ，１１０ｃを形成する。
【００７６】
放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、それぞれが放射されるセクタ全域をカバーする。ただし、放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、その周波数帯域が互いに重複しないように割り当てられている。このため、セクタ境界領域３００ｄにおいても、電波干渉を生じることなく、所定の無線品質を保つことができる。
【００７７】
図１１は、Ｒ１ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。無線基地局１００は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおいて、送受信アンテナ１１１から電波を放射することにより、放射パターン１１１ａを形成する。また、無線基地局１００は、送受信アンテナ１１１と同等の放射角を有し、セクタ３００ｂ，３００ｃに向けて電波を放射する他の２つの送受信アンテナを更に備えており、これらにより放射パターン１１１ｂ，１１１ｃを形成する。
【００７８】
ここで、送受信アンテナ１１１は、送受信アンテナ１１０よりも高い指向性を有している。このため、放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃよりも放射方向に鋭いパターンとなる。放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのカバーする領域は、例えば、セクタ境界領域３００ｄを含まないように、予め送受信アンテナ１１１の指向性を設定することで決定される。
【００７９】
そして、送受信アンテナ１１１は、その高指向性により、送受信アンテナ１１０よりも利得が向上する。すなわち、周波数当たりの送受信アンテナ１１０，１１１の送信電力が同一の場合、移動局２００では、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおける放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの電波の受信電力よりも、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの電波の受信電力の方が高くなる。無線基地局１００は、移動局２００に対して、Ｒ１ Ｚｏｎｅでの通信を高指向性のあるアンテナ１１１で行うことにより、アンテナ１１０で通信を行うに比べ、より高品質な通信環境を提供することができる。
【００８０】
次に、以上のような構成を備える無線基地局１００が移動局２００，２００ａ，２００ｂに通信用のＺｏｎｅおよびＭＣＳを特定する処理の詳細を説明する。以下では、無線基地局１００と移動局２００との処理に関して説明するが、移動局２００ａ，２００ｂに関しても同様である。
【００８１】
図１２は、Ｚｏｎｅ決定処理を示すフローチャートである。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１］送信部１０８は、送受信アンテナ１１０，１１１を介して、移動局２００に無線品質（ＣＩＮＲ）の測定結果を要求するＲＥＰ−ＲＥＱを含むＤＬサブフレームを移動局２００に送信する。ＲＥＰ−ＲＥＱは、例えば、ＤＬサブフレーム内で移動局２００に割り当てられたＤＬ Ｂｕｓｒｔを用いて送信される。ＲＥＰ−ＲＥＱには、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅそれぞれにおける無線品質の応答指示が含まれる。
【００８２】
［ステップＳ１２］受信部１１２は、送受信アンテナ１１０を介して、移動局２００のＵＬ Ｂｕｒｓｔを含むＵＬサブフレームを受信する。受信部１１２は、ＵＬサブフレームのＢｕｒｓｔ領域を制御メッセージ抽出部１１４に出力する。制御メッセージ抽出部１１４は、Ｂｕｒｓｔ領域に含まれる移動局２００のＵＬ ＢｕｒｓｔからＲＥＰ−ＲＳＰを抽出する。制御メッセージ抽出部１１４は、抽出したＲＥＰ−ＲＳＰを制御部１０４に出力する。
【００８３】
［ステップＳ１３］制御部１０４は、制御メッセージ抽出部１１４から抽出した移動局２００のＲＥＰ−ＲＳＰから、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅそれぞれにおける無線品質情報を取得する。
【００８４】
［ステップＳ１４］制御部１０４は、取得した無線品質情報のＣＩＮＲに基づいて、Ｒ１ ＺｏｎｅにおけるＣＩＮＲが、所定の閾値よりも高いか否かを判定する。ＣＩＮＲが所定の閾値よりも高い場合、処理がステップＳ１５に移される。ＣＩＮＲが所定の閾値以下である場合、処理がステップＳ１６に移される。
【００８５】
［ステップＳ１５］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ１ Ｚｏｎｅを用いることを決定する。
［ステップＳ１６］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ３ Ｚｏｎｅを用いることを決定する。
【００８６】
ここで、上記ステップＳ１４におけるＣＩＮＲの閾値には、例えば、通常の無線品質が保証される最低限の値として、ＭＣＳテーブル１０４ａの最低ビットレート“ＱＰＳＫ（１／２）”に対応するＣＩＮＲ値“３ｄＢ”とする。このようにすると、放射パターン１１１ａに存在する移動局には、Ｒ１ Ｚｏｎｅが割り当てられる。そして、放射パターン１１１ａの外部に存在する移動局は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける無線品質が著しく小さくなるため、結果的にＲ３ Ｚｏｎｅに割り当てられる。これにより、移動局２００，２００ａ，２００ｂとの通信を、利用可能な周波数帯域が大きなＲ１ Ｚｏｎｅに可能な限り割り当てることができるので、利用可能な周波数帯域が小さいＲ３ Ｚｏｎｅにおける帯域不足を抑止することができる。
【００８７】
また、ＰＤＵ生成部１０７は、制御部１０４が移動局２００，２００ａ，２００ｂに割り当てたＺｏｎｅ情報に基づいて、ＤＬサブフレームを生成する。
次に、無線基地局１００におけるＭＣＳ特定処理に関して説明する。
【００８８】
図１３は、ＭＣＳ特定処理を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、図１２に示す処理に続いて実行される。以下、図１３に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００８９】
［ステップＳ２１］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ１ Ｚｏｎｅを用いるか否かを判定する。Ｒ１ Ｚｏｎｅを用いる場合、処理がステップＳ２２に移される。Ｒ１ Ｚｏｎｅを用いない、すなわち、Ｒ３ Ｚｏｎｅを用いる場合、処理がステップＳ２３に移される。
【００９０】
［ステップＳ２２］制御部１０４は、制御部１０４が有するメモリに記憶されたＭＣＳテーブルと移動局２００から取得したＲ１ ＺｏｎｅでのＣＩＮＲとに基づいて、適用可能なＭＣＳのうち、最もデータ伝送速度の大きなＭＣＳを特定する。
【００９１】
［ステップＳ２３］制御部１０４は、制御部１０４が有するメモリに記憶されたＭＣＳテーブルと移動局２００から取得したＲ３ ＺｏｎｅでのＣＩＮＲとに基づいて、適用可能なＭＣＳのうち、最もデータ伝送速度の大きなＭＣＳを特定する。
【００９２】
このように、無線基地局１００は、移動局２００，２００ａ，２００ｂをそれぞれのセクタにおける単一のＤＬサブフレームを用いて管理している。このため、移動局２００，２００ａ，２００ｂの各Ｚｏｎｅにおける無線品質情報を取得して、取得した無線品質情報から、通信に利用するＺｏｎｅとして、利用可能な周波数帯域の広いＺｏｎｅを容易に選択することができる。更に、無線基地局１００は、取得した無線品質情報に基づいて移動局２００，２００ａ，２００ｂに対して最適なＭＣＳを特定することができる。更に、移動局２００，２００ａ，２００ｂを各セクタにおける単一のサブフレームで管理することにより、通信制御用の周波数帯域を共通化することができるため、各放射パターンに対してＤＬサブフレームを用意する場合に比べて周波数帯域の利用効率も向上する。
【００９３】
また、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、Ｒ３ Ｚｏｎｅで使用する送受信アンテナ１１０よりも指向性の高い送受信アンテナ１１１を用いて電波を放射する。このため、移動局２００は、Ｒ３ Ｚｏｎｅで放射される電波の受信電力よりも、Ｒ１ Ｚｏｎｅで放射される電波の受信電力が高くなる。
【００９４】
これにより、移動局２００は、無線基地局１００からのデータを指向性を高くしない場合より高品質で受信することができる。また、無線基地局１００は、移動局２００に対し、より高ビットレートのＭＣＳを適用して高スループットでの通信が可能となる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、指向性の異なる２つのアンテナを用いて電波を放射することとしたが、例えば、ＤＬサブフレームを更に複数のＺｏｎｅに分割して周波数帯域の再利用回数を増やす場合、各Ｚｏｎｅにおける電波の放射に、指向性の異なる更に複数のアンテナを用いて、セクタ中央部の通信品質を向上するようにしてもよい。
【００９６】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【００９７】
第２の実施の形態では、無線基地局で電波放射に使用するアンテナとして、アダプティブアレイアンテナを用いる。アダプティブアレイアンテナは、複数のアンテナを並べた構成となっており、電波放射時の指向性を動的に切り替えることができる。アダプティブアレイアンテナを用いると、例えば、受信点の方向に指向性が最大となるよう電波を放射し、干渉波の方向に指向性が落ち込むヌルを設けることで受信点における無線品質を積極的に向上することができる。
【００９８】
第２の実施の形態における移動通信システムの構成は、図２に示す第１の実施の形態の移動通信システムと同一であるため説明を省略する。また、第２の実施の形態における無線基地局のセルおよびセクタ構成は、図３に示す第１の実施の形態の無線基地局１００のセル３００、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの構成と同一であるため説明を省略する。
【００９９】
図１４は、第２の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。無線基地局１００ａは、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ生成部１０７、送信部１０８、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４、パケット生成部１１５、ビームフォーム制御部１１６および送受信アンテナ群１１７を有する。
【０１００】
ここで、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ生成部１０７、送信部１０８、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４、パケット生成部１１５は、図４において同一の符号を付して示した無線基地局１００の機能および構成と同一であるため説明を省略する。ただし、送信部１０８は、送信信号をビームフォーム制御部１１６に出力する。また、受信部１１２は、ビームフォーム制御部１１６から受信信号を取得する。
【０１０１】
ビームフォーム制御部１１６は、送信部１０８から取得した送信信号を送受信アンテナ群１１７に出力する。ビームフォーム制御部１１６は、時間帯（Ｒ３ Ｚｏｎｅ、Ｒ１ Ｚｏｎｅ）に応じて送受信アンテナ群１１７の指向性を切り替える。
【０１０２】
送受信アンテナ群１１７は、送受信共用のアンテナ群である。送受信アンテナ群１１７は、ビームフォーム制御部１１６から取得する送信信号を無線送信する。また、送受信アンテナ群１１７は、移動局２００，２００ａ，２００ｂから受信する受信信号を受信部１１２に出力する。送受信アンテナ群１１７は、ビームフォーム制御部１１６により、フレームの時間領域に応じて予め設定された指向性に切り替えられる。
【０１０３】
第２の実施の形態における無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの構成は、図６〜９に示すフレーム４００、ＤＬサブフレーム４０１およびＵＬサブフレーム４０２の構成と同一であるため説明を省略する。
【０１０４】
ビームフォーム制御部１１６は、ＤＬサブフレームのＲ３ Ｚｏｎｅに対して、図１０に示す放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを形成するよう送受信アンテナ群１１７の指向性を制御する。更に、ビームフォーム制御部１１６は、ＤＬサブフレームのＲ１ Ｚｏｎｅに対して、図１１に示す放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを形成するよう送受信アンテナ群１１７の指向性を制御する。すなわち、ビームフォーム制御部１１６は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける電波の照射に際して、送受信アンテナ群１１７の指向性をＲ３ Ｚｏｎｅにおける指向性よりも高くなるよう制御する。すなわち、Ｒ１ ＺｏｎｅおよびＲ３ Ｚｏｎｅでの送信電力が同一である場合、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける電波を受信可能な移動局２００が受信する際の受信電力は、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおける電波のみを受信可能な移動局２００ａの受信電力よりも高くなる。この場合、無線基地局１００は、移動局２００に対して、より高いＭＣＳを適用することができる。
【０１０５】
無線基地局１００ａは、図１２，１３に示す無線基地局１００と同一のＺｏｎｅ決定処理およびＭＣＳ特定処理を実行することで、移動局２００，２００ａ，２００ｂとの通信に最適なＺｏｎｅおよびＭＣＳを特定する。
【０１０６】
これにより、第１の実施の形態と同一の効果が得られる。
また、無線基地局１００ａは、アダプティブアレイアンテナを用いている。このため、ＤＬサブフレームを更に複数のＺｏｎｅに分割して、周波数帯域の再利用回数を増やす場合にも、新規にアンテナを設置することなく、各Ｚｏｎｅにおいて送受信アンテナ群１１７に更に高い指向性を与えて、この電波を受信する移動局の受信電力を更に向上することができる。このようにして、無線基地局１００ａは、移動局に提供する通信環境の無線品質を更に向上することもできる。
【０１０７】
以上、無線基地局および無線通信方法を図示の実施の形態に基づいて説明したが、これらに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、これらに他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。また、これらは前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本実施の形態を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の無線基地局のセクタ構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。
【図５】ＭＣＳテーブルのデータ構造例を示す図である。
【図６】無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの例を示す図である。
【図７】無線基地局から移動局に送信されるＤＬサブフレームの例を示す図である。
【図８】移動局から無線基地局に送信されるＵＬサブフレームの例を示す図である。
【図９】ＤＬサブフレームに割り当てられる周波数帯域を示す図である。
【図１０】Ｒ３ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。
【図１１】Ｒ１ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。
【図１２】Ｚｏｎｅ決定処理を示すフローチャートである。
【図１３】ＭＣＳ特定処理を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 無線基地局
１ａ 送信部
２，２ａ 移動局
１０，１０ａ，２０，２０ａ 放射パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１又は複数の無線基地局における送信方法、無線基地局および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、サービス提供エリアを複数のセルに分割し、各セルをカバーする無線基地局を設置したセルラ方式の移動通信システムが運用されている。セルラ方式では、通信容量という観点からは、各セルで可能な限り広い周波数帯域を使用できることが好ましい。一方、複数のセル間（特に、隣接するセル間）で同一の周波数帯域を使用すると、電波干渉が生じ得る。このため、通信品質という観点からは、少なくとも隣接セル間では、重複しない周波数帯域を使用することが好ましい。
【０００３】
一方、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）という技術がある。ＦＦＲでは、無線フレーム内にＲ１（Reuse 1）領域という時間帯とＲ３（Reuse 3）領域という時間帯とを設ける。Ｒ１領域では、全セルで共通の広い周波数帯域（システム帯域）を使用する。一方、Ｒ３領域では、Ｒ１領域で使用する周波数帯域の一部であって、隣接セル間で重複がないように各セルに割り当てられた周波数帯域を使用する。無線基地局は、セル内の各移動局との間の通信品質を測定し、通信品質が良好な移動局とはＲ１領域で通信を行い、通信品質が良好でない移動局とはＲ３領域で通信を行う（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
また、各セルの中心に追加で無線基地局を設置し、通常のセルの内側にセル半径の小さいセル（内部ゾーン）を同心円状に形成する方法がある。この方法では、通常のセル（外部ゾーン）では、隣接セル間で重複しない周波数帯域を使用し、内部ゾーンでは全ての内部ゾーンに共通の周波数帯域を使用する。移動局は、内部ゾーンの外側に位置するときは通常のセルを管理する無線基地局と通信を行い、内部ゾーン内に位置するときは内部ゾーンを管理する無線基地局と通信を行う（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】WiMAX Forum, "Mobile WiMAX - Part I： A Technical Overview and Performance Evaluation", 2006-08.
【特許文献１】特開平５−６３６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年は無線通信の更なる高速化・大容量化のため、セル半径を小さくして１つのセルに収容される移動局を少なくし、各移動局により多くの無線リソースを割り当て可能にすることが行われている。また、通信ゾーン毎に無線基地局を設ける代わりに、無線基地局が全方向（放射角３６０度）の電波ではなく指向性（例えば、放射角１２０度）をもったビームを放射することで、１つの無線基地局で複数の通信ゾーン（セクタ）を形成することも行われている。
【０００６】
ここで、セクタ構成をとるシステムでは、セクタ毎に帯域使用管理を行う。そのため、各セクタでは、隣接セルとの干渉に加えて同一セル内の他のセクタとの干渉も考慮することが望まれる。
【０００７】
これに対し、上記非特許文献１に記載の方法を用いた場合、電波送信効率が悪いという問題がある。これは、セクタ境界（他のセルとの境界および他のセクタとの境界）付近では通信品質が低下することが多く、結果として、セクタ境界付近にいる移動局の大部分はＲ３領域で通信を行うことになり、セクタ中心付近にいる移動局がＲ１領域で通信を行うことになるためである。すなわち、セクタ境界付近にいる移動局にとっては、Ｒ１領域の電波は不要である。
【０００８】
一方、上記特許文献１に記載の方法を用いた場合、セル境界付近には内部ゾーンの電波は到達せず、電波送信効率の点では有利であるものの、外部ゾーンと内部ゾーンとの連携が難しく通信制御の効率が悪いという問題がある。これは、外部ゾーンと内部ゾーンとは別個の無線基地局が管理しており、制御チャネルもそれぞれ独立に設定されるためである。また、外部ゾーンと内部ゾーンの境界付近にいる移動局も、外部ゾーンを管理する無線基地局と内部ゾーンを管理する無線基地局の何れか一方を選択して通信を行わなければならず、実際の通信品質に応じた使用周波数帯域の柔軟な割り当てが難しい。
【０００９】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信制御の効率に配慮した送信方法、無線基地局および無線通信方法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に、例えば、互いに隣接する第１のゾーン、第２のゾーンに対して無線信号を送信する１又は複数の無線基地局における送信方法において、第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第２のゾーンに対して第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号を送信し、第３のゾーンに対して、第２の時間区間において該第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第４のゾーンに対して第２の周波数群より周波数が多く、第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号を送信し、第３のゾーンと第４のゾーンは第１のゾーンと第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定され、第３のゾーンは、第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成され、第４のゾーンは、第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される、ことを特徴とする１又は複数の無線基地局における送信方法を用いる。
【００１１】
このような送信方法によれば、１又は複数の無線基地局により、第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信が行われるとともに、第２のゾーンに対して第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号が送信される。そして、第３のゾーンに対して、第２の時間区間において第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信が行われるとともに、第４のゾーンに対して第２の周波数群より周波数が多く、第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号が送信される。ここで、第３のゾーンと第４のゾーンは第１のゾーンと第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定される。第３のゾーンは、第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される。第４のゾーンは、第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局が提供される。この無線基地局は、送信部を有する。送信部は、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、所定周期内の第２の時間区間では、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する。
【００１３】
このような無線基地局によれば、送信部により、各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、該当のゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号が、該当のゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信される。また、送信部により、第１の周波数帯域を含み第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号が、該当のゾーンの一部をカバーする第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、上記無線基地局と同様の処理を行う無線通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記送信方法、無線基地局および無線通信方法によれば、効率的な通信制御を実現することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態を示す図である。図１に示す移動通信システムでは、無線基地局と複数の移動局とが無線通信を行う。この移動通信システムは、無線基地局１および移動局２，２ａを有する。なお、無線基地局１は、自装置が形成するセル内に、更に、複数のセクタを形成する。
【００１７】
無線基地局１は、移動局２，２ａと無線通信を行う通信装置である。無線基地局１と移動局２，２ａとは、データ伝送単位として所定の周期で繰り返される無線フレームを用いて通信を行う。
【００１８】
ここで、上記の無線フレームには、第１の時間区間と第２の時間区間が含まれる。そして、無線基地局１は、第１の時間区間で利用する周波数帯域に周波数帯域ｆ1を割り当て、第２の時間区間で利用する周波数帯域に周波数帯域ｆ2を割り当てる。なお、周波数帯域ｆ2は、周波数帯域ｆ1を含んでおり、周波数帯域ｆ1よりも広い周波数帯域である。
【００１９】
無線基地局１は、送信部１ａを有する。
送信部１ａは、無線フレームを、第１の時間区間と第２の時間区間とに割り当てられた周波数帯域の電波に対応付けて、所定の放射方向に向けて放射する。送信部１ａの放射する電波は、放射パターン１０，１０ａ，２０，２０ａを形成する。放射パターン１０，２０と、放射パターン１０ａ，２０ａとは、それぞれ隣接する別個のセクタ内の放射パターンである。なお、以下では、放射パターン１０，２０に注目して説明する。放射パターン１０ａ，２０ａは、放射パターン１０，２０と同様である。
【００２０】
送信部１ａは、電波放射時の指向性を第１の時間区間と第２の時間区間で切り替える。送信部１ａは、第１の時間区間においては、放射パターン１０を形成するよう、指向性を切り替える。そして、第２の時間区間においては、放射パターン２０を形成するよう、指向性を切り替える。
【００２１】
移動局２，２ａは、無線基地局１と無線通信が可能な無線端末装置である。移動局２，２ａは、例えば、携帯電話機である。
移動局２は、放射パターン１０によりカバーされる領域内に存在している。
【００２２】
移動局２ａは、無線基地局１が送信部１ａからの電波で通信可能なゾーン（通信エリア）の端であるエリア端に存在している。移動局２ａが存在する領域は、隣接するセクタの通信エリアの境界（図１では、放射パターン１０，１０ａがカバーする領域）であり、放射パターン１０，１０ａの電波が同一の周波数帯域である場合、電波干渉が発生し、無線品質が劣化する。
【００２３】
放射パターン１０，２０は、送信部１ａの異なる指向性により形成される。放射パターン２０は、放射パターン１０よりも放射方向に鋭いパターンとなる。放射パターン１０は、送信部１ａの形成する１つのセクタ全体をカバーする。また、放射パターン２０がカバーする領域は、放射方向を中心線として、放射パターン１０がカバーする領域よりも狭い領域幅（短径方向の幅）となる。これは、放射パターン２０に対応する送信部１ａの指向性が、放射パターン１０に対応する送信部１ａの指向性よりも強いことを意味する。なお、放射パターン２０の領域幅は、例えば、隣のセクタとの境界を避けるように予め設定される。
【００２４】
ここで、無線基地局１は、隣接するセル・セクタ間で、無線フレームを同期させることが好ましい。そして、放射パターン１０，１０ａの電波に、互いに重複しない周波数帯域を用いる。そして、無線基地局１は、エリア端に存在する移動局２ａとの通信に、第１の時間区間での放射パターン１０で放射された電波を用いる。
【００２５】
また、第２の時間区間における周波数帯域ｆ2を、周波数帯域ｆ1を含むより広い周波数帯域とする。例えば、周波数帯域ｆ2は、全セクタで共通の周波数帯域（例えば、放射パターン１０に適用される周波数と放射パターン１０ａに適用される双方の周波数等）を用いる。そして、移動局２との通信に、第２の時間区間での放射パターン２０で放射された電波を用いる。
【００２６】
このようにすると、無線基地局１は、エリア端に存在する移動局２ａと、他のセル、セクタからの電波干渉を抑えつつ、通信を行うことができる。また、無線基地局１は、移動局２と周波数帯域ｆ1より広い周波数帯域ｆ2を用いて通信を行うことができる。更に、隣接する他のセル・セクタにおいても広い周波数帯域ｆ2の再利用が可能となり、周波数帯域の利用効率が向上する。
【００２７】
また、送信部１ａは、第２の時間区間での指向性が、第１の時間区間での指向性よりも高くなる（ビーム幅を絞る）よう切り替える。このため、第１の時間区間での指向性と同一の指向性で電波送信するよりも移動局の受信電力を向上させることもできる。すなわち、送信不要な領域への電波送信を抑えて電波送信効率を向上することもできる。
【００２８】
また、無線基地局１では、単一の無線フレームにより放射パターン１０，２０のカバーする領域に存在する移動局２，２ａを管理する。このため、第１の時間区間と第２の時間区間との電波を受信可能な移動局２に対しては、各時間区間における無線品質を容易に取得して比較することができる。そして、無線基地局１は、この結果に基づいて、移動局２との通信を、より周波数帯域の利用効率が良い時間区間で行うことができる。更に、無線基地局１は、放射パターン１０，２０で共通の制御チャネルを使用することができる。このため、放射パターン１０，２０に対して別個に無線フレームを用意する場合に比べて周波数帯域の利用効率も向上する。
【００２９】
更に、無線品質の向上により、放射パターン２０の電波を受信可能な移動局２に対して高ビットレートな変調方式を適用することができるため、システム全体としてのスループットを向上することができる。
【００３０】
以上のように、この実施例では、放射パターン１０、放射パターン１０ａにより互いに隣接するゾーン（第１のゾーン、第２のゾーン）（セクタ）に対して無線基地局は無線信号を移動局に送信する。そして、第１のゾーンに対しては、第１の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ１に含まれる第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行い、第２のゾーンに対しては、この第１の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ２（周波数帯域Ｆ１とは共通する周波数を有さない）に含まれる第２の周波数群を用いて無線信号の送信を行う。
【００３１】
また、第２の時間区間（第１の時間区間とは異なる）において、例えば、周波数帯域Ｆ（ここでは、Ｆ１を含み、Ｆ１より広い帯域（例えばＦ１とＦ２の双方を含む周波数帯域））に属する第３の周波数群を用いて放射パターン２０により第３のゾーンに対して無線信号を移動局に対して送信し、この第２の時間区間において、例えば、周波数帯域Ｆ（ここでは、Ｆ２を含み、Ｆ２より広い帯域（例えばＦ１とＦ２の双方を含む周波数帯域））に属する第４の周波数群（第３の周波数群と同じであるか又は異なる）を用いて放射パターン２０ａにより第４のゾーンに対して無線信号を移動局に対して送信する。
【００３２】
ここで、第３のゾーンを形成する放射パターン２０は、移動局２ａが位置する第１のゾーンと第２のゾーンの境界の方向からずらして（ここでは第１のゾーンの中心に寄せて）形成し、第４のゾーンを形成する放射パターン２０ａは、移動局２ａが位置する第１のゾーンと第２のゾーンの境界の方向からずらして（ここでは第２のゾーンの中心に寄せて）形成するのである。
【００３３】
尚、放射パターン１０、２０を形成する無線基地局と放射パターン１０ａ、２０ａを形成する無線基地局を共通の無線基地局とすることもできるし、別個の無線基地局とすることもできる。それぞれ適用する周波数、指向性を要件に合わせて設定すればよい。
【００３４】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。図２に示す移動通信システムは、無線基地局と複数の移動局とが無線通信を行うシステムである。第１の実施の形態に係る移動通信システムは、無線基地局１００および移動局２００，２００ａ，２００ｂを有する。
【００３５】
無線基地局１００は、移動局２００，２００ａ，２００ｂと無線通信を行う通信装置である。無線基地局１００は、通信可能なエリアとして、セル３００を形成する。
移動局２００，２００ａ，２００ｂは、無線基地局１００と無線通信が可能な無線端末装置である。
【００３６】
ここで、無線基地局１００と移動局２００，２００ａ，２００ｂとの間のデータ伝送方式には、例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が用いられる。そして、この時のデータ伝送単位としては、所定の周期で繰り返される無線フレーム（以下では、単にフレームという）が用いられる。フレームは、無線基地局１００が利用可能な所定の周波数帯域の電波に対応付けられて移動局２００，２００ａ，２００ｂに送信される。
【００３７】
セル３００は、無線基地局１００の通信エリアである。一般に、基地局のセルは正六角形で示されるが、図２では円状に示してある。ここで、無線基地局１００は、指向性アンテナを用いてセル３００を更に３つに分割し、セクタ構成を形成する。
【００３８】
図３は、第１の実施の形態の無線基地局のセクタ構成を示す図である。無線基地局１００は、セル３００の中央に位置する。セル３００は、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃを有する。
【００３９】
セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃは、セル３００を等角度で３つに分割した領域である。無線基地局１００は、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの全ての領域をカバーするように、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれを２等分する方向に電波を放射する。
【００４０】
ここで、無線基地局１００と移動局２００，２００ａ，２００ｂとは、上記のフレームを用いて、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で通信を行う。この場合、フレームは、下りおよび上りリンク用のサブフレームに分割される。以下の説明では、下りリンク用のサブフレームをＤＬ（Down Link）サブフレームとよび、上りリンク用のサブフレームをＵＬ（Up Link）サブフレームとよぶ。そして、無線基地局１００は、ＤＬサブフレームを、更に、２つの時間領域に分割する。分割された２つの時間領域を、上記３つのセクタに対して、先行する一方の時間領域をＲ３ Ｚｏｎｅとし、他方の時間領域をＲ１ Ｚｏｎｅとする。
【００４１】
次に、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれに向けて電波を放射する無線基地局１００の構成について説明する。
図４は、第１の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。なお、ここでは、移動局２００が位置するセクタ３００ａにおける通信に対する機能のみを説明する。セクタ３００ｂや３００ｃにおける通信に対する機能および構成も、全て同様である。無線基地局１００は、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ（Protocol Data Unit）生成部１０７、送信部１０８、アンテナ切替部１０９、送受信アンテナ１１０，１１１、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４およびパケット生成部１１５を有する。なお、セクタ３００ｂや３００ｃにおける通信に対するアンテナを更に４本追加し、アンテナ以外の機能および構成を各セクタで共通に利用するものとしてもよい。フレームは、各セクタ毎に生成される。
【００４２】
ネットワークインタフェース部１０１は、有線又は無線の通信網を介して他の無線基地局や上位局との通信を行う。ネットワークインタフェース部１０１は、通信網を介して、移動局２００宛のパケットデータを受信し、パケット識別部１０２に出力する。また、ネットワークインタフェース部１０１は、パケット生成部１１５から取得したパケットデータを通信網を介して他の無線基地局や上位局に送信する。
【００４３】
パケット識別部１０２は、ネットワークインタフェース部１０１から取得したパケットデータに基づいて、パケットデータの宛先となる移動局やデータ種別等を識別する。パケット識別部１０２は、識別した宛先やデータ種別に基づいて、取得したパケットデータをパケットバッファ１０３に格納する。
【００４４】
パケットバッファ１０３は、パケット識別部１０２から取得したパケットデータを一時的に記憶しておくための記憶領域である。
制御部１０４は、パケットバッファ１０３に記憶されたパケットデータ毎の宛先やデータ種別、パケットデータのデータ量に基づいて、移動局２００へ送信するデータの優先度や、送信するデータ量等を決定する。そして、制御部１０４は、決定した情報を制御メッセージ生成部１０５およびＭＡＰ情報生成部１０６に出力する。
【００４５】
更に、制御部１０４は、制御メッセージ抽出部１１４から移動局２００の無線品質情報を含む制御メッセージであるＲＥＰ−ＲＳＰ（Report - Response）を取得する。ここで、制御部１０４は、移動局２００からの無線品質情報に対して適用する変調符号化方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）を、制御部１０４の有する記憶領域に記憶されたＭＣＳテーブルで管理している。制御部１０４は、上記の無線品質情報とＭＣＳテーブルに基づいて、移動局２００に送信するデータのＭＣＳを決定する。そして、制御部１０４は、決定したＭＣＳを送信部１０８に出力する。
【００４６】
制御メッセージ生成部１０５は、制御部１０４から取得した情報に基づいて、移動局２００へ送信する制御メッセージを生成する。制御メッセージには、移動局２００へ無線品質の測定結果の送信を促すＲＥＰ−ＲＥＱ（Report - Request）が含まれる。上記のＲＥＰ−ＲＳＰは、このＲＥＰ−ＲＥＱに対する移動局２００からの応答である。制御メッセージ生成部１０５は、制御メッセージの送信対象とする宛先等の情報をＭＡＰ情報生成部１０６に出力する。また、制御メッセージ生成部１０５は、生成した制御メッセージをＰＤＵ生成部１０７に出力する。
【００４７】
ＭＡＰ情報生成部１０６は、制御部１０４や制御メッセージ生成部１０５から取得した情報に基づいて、ＤＬサブフレームおよびＵＬサブフレームへの移動局２００に対するユーザデータ送受信用の周波数帯域の割り当て情報を含むＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰを生成する。そして、ＭＡＰ情報生成部１０６は、生成したＭＡＰ情報をＰＤＵ生成部１０７に出力する。
【００４８】
ＰＤＵ生成部１０７は、制御メッセージ生成部１０５から受け付けた制御メッセージとＭＡＰ情報生成部１０６から受け付けたＭＡＰ情報に基づいて、パケットバッファ１０３に格納されたパケットデータを取得し、移動局２００に送信するデータ、ＭＡＰ情報および制御メッセージを含むＤＬサブフレームを生成する。
【００４９】
送信部１０８は、制御部１０４が決定したＭＣＳに基づいて、ＰＤＵ生成部１０７から取得したＤＬサブフレームの符号化・１次変調を行う。更に、送信部１０８は、符号化・１次変調後の信号を、無線伝送路に送出するための所定の周波数帯域の信号に２次変調する。このとき、送信部１０８は、２次変調後の送信信号に割り当てる周波数帯域を、ＤＬサブフレームの時間領域であるＲ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅによって変化させる。
【００５０】
アンテナ切替部１０９は、送信部１０８からの送信信号を送受信アンテナ１１０，１１１に出力する。アンテナ切替部１０９は、時間帯（Ｒ３ Ｚｏｎｅ、Ｒ１ Ｚｏｎｅ）に応じて送信信号の出力先を切り替える。アンテナ切替部１０９は、Ｒ３ Ｚｏｎｅでは、送受信アンテナ１１０に送信信号を出力し、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、送受信アンテナ１１１に送信信号を出力する。
【００５１】
送受信アンテナ１１０は、送受信共用のアンテナである。送受信アンテナ１１０は、アンテナ切替部１０９から取得するＲ３ Ｚｏｎｅの送信信号を無線送信する。また、送受信アンテナ１１０は、移動局２００から受信する受信信号を受信部１１２に出力する。
【００５２】
送受信アンテナ１１１は、送受信共用のアンテナである。送受信アンテナ１１１は、アンテナ切替部１０９から取得するＲ１ Ｚｏｎｅの送信信号を無線送信する。ここで、送受信アンテナ１１１は、送受信アンテナ１１０よりも高い指向性を有する。
【００５３】
受信部１１２は、送受信アンテナ１１０から受信信号を取得する。受信部１１２は、取得した受信信号の復調・復号を行いＵＬサブフレームを取得する。受信部１１２は、ＵＬサブフレームから移動局２００からのユーザデータや制御メッセージ等を含むデータを抽出し、制御メッセージ抽出部１１４に出力する。
【００５４】
なお、送受信アンテナ１１１も受信用に用い、受信部１１２にて、送受信アンテナ１１０，１１１からの受信信号を、例えば、ダイバーシティ合成して、無線品質を保証するようにしてもよい。
【００５５】
ここで、ＵＬサブフレームは、ユーザデータ等の他に、移動局２００が共通して利用可能な領域であるＲａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎを含んでいる。Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎには、移動局２００の通信エントリ時に、同期補正や送信電力補正等を行うために移動局２００から送信されるＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅが含まれる。受信部１１２は、ＵＬサブフレームのＲａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎに含まれるＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅを抽出して、Ｃｏｄｅ受信部１１３に出力する。
【００５６】
Ｃｏｄｅ受信部１１３は、受信部１１２から取得したＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅに基づき、同期補正情報等を制御部１０４に出力する。この同期補正情報等は、制御部１０４による、同期補正値の特定に用いられ、移動局２００にフィードバックされる。
【００５７】
制御メッセージ抽出部１１４は、受信部１１２から取得したデータから、制御メッセージを抽出する。この抽出する制御メッセージには、制御メッセージ生成部１０５が生成した無線品質情報を要求するＲＥＰ−ＲＥＱへの応答であるＲＥＰ−ＲＳＰが含まれる。制御メッセージ抽出部１１４は、抽出したＲＥＰ−ＲＳＰ等の制御メッセージを制御部１０４に出力する。そして、制御メッセージ抽出部１１４は、制御メッセージ抽出後のデータをパケット生成部１１５に出力する。
【００５８】
パケット生成部１１５は、制御メッセージ抽出部１１４から取得したユーザデータから通信網に送信するためのパケットデータを生成する。パケット生成部１１５は、生成したパケットデータをネットワークインタフェース部１０１に出力する。
【００５９】
図５は、ＭＣＳテーブルのデータ構造例を示す図である。ＭＣＳテーブル１０４ａは、制御部１０４が有する記憶領域に記憶される。ＭＣＳテーブル１０４ａには、ＭＣＳを示す項目およびＣＩＮＲ（Carrier to Interference Noise Ratio）を示す項目が設けられている。ＭＣＳを示す項目には、変調方式および符号化率が設定される。ＣＩＮＲを示す項目には、対応するＭＣＳを適用するために必要なＣＩＮＲ値が設定される。
【００６０】
ＭＣＳテーブル１０４ａには、例えば、ＭＣＳが“ＱＰＳＫ（１／２）”で、ＣＩＮＲが“３ｄＢ”という情報が設定される。これは、ＭＣＳとして変調方式ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、符号化率１／２を適用するためには、移動局２００側の無線品質として、ＣＩＮＲ値が３ｄＢ以上必要であることを示している。ＭＣＳテーブル１０４ａには、無線品質が更に良い場合のＣＩＮＲ値に対応するＭＣＳが設定されている。
【００６１】
制御部１０４は、ＭＣＳテーブル１０４ａに基づいて、移動局２００に対して、最適なＭＣＳを適用することで、より高ビットレートでの通信を実現することができる。
なお、ＭＣＳテーブル１０４ａには、符号化方式（例えば、畳み込みターボ符号）も定義しておいてもよい。
【００６２】
図６は、無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの例を示す図である。フレーム４００は、ＤＬサブフレーム４０１およびＵＬサブフレーム４０２を含む。また、フレーム４００には、各サブフレーム間の送受信切り替え用の図示しない保護期間等も含まれる。
【００６３】
ＤＬサブフレーム４０１は、無線基地局１００から移動局２００に送信される下りリンク用のサブフレームである。ＤＬサブフレーム４０１は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ、ＭＡＰ情報、２つの時間領域であるＲ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅに分割される。無線基地局１００は、ＤＬサブフレーム４０１に含まれる移動局２００それぞれに割り当てたデータ送信用の周波数領域（ＤＬ Ｂｕｒｓｔ）を用いて、データ送信を行う。
【００６４】
ＵＬサブフレーム４０２は、移動局２００から無線基地局１００に送信される上りリンク用のサブフレームである。移動局２００は、ＵＬサブフレーム４０２の無線基地局１００から指定された周波数領域（ＵＬ Ｂｕｒｓｔ）を用いて、無線基地局１００にユーザデータを送信する。なお、ＵＬサブフレーム４０２は、単一のＺｏｎｅで構成される。
【００６５】
図７は、無線基地局から移動局に送信されるＤＬサブフレームの例を示す図である。ＤＬサブフレーム４０１は、Ｐｒｅａｍｂｌｅ、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰおよびＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域を有する。ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰは、図６のＭＡＰ情報に含まれる領域であり、Ｒ３ Ｚｏｎｅに含まれる。
【００６６】
Ｐｒｅａｍｂｌｅは、移動局２００とのデータ送受信のタイミング同期や移動局２００における無線品質の測定等に用いるための所定の信号である。
ＤＬ−ＭＡＰは、後続のＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域の移動局２００に対するＤＬ Ｂｕｒｓｔ割り当てを通知する信号である。ＵＬ−ＭＡＰは、ＵＬサブフレームにおける、移動局２００に対するＵＬ Ｂｕｒｓｔ割り当てを通知する信号である。
【００６７】
ＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰは、Ｒ３ Ｚｏｎｅにのみ存在し、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ ＺｏｎｅやＵＬサブフレームの全てのＢｕｒｓｔ割り当てを移動局２００に通知する。
【００６８】
ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域は、無線基地局１００から移動局２００に送信するデータや制御メッセージを含む信号領域である。ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域には、移動局２００それぞれに割り当てられたＤＬ Ｂｕｒｓｔが、例えば、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃１、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃２、・・・と設けられている。移動局２００は、ＤＬ−ＭＡＰを参照して、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ領域に含まれる自装置宛の信号を抽出する。
【００６９】
図８は、移動局から無線基地局に送信されるＵＬサブフレームの例を示す図である。ＵＬサブフレーム４０２は、単一のＺｏｎｅに、Ｒａｎｇｉｎｇ ＲｅｇｉｏｎおよびＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域を有する。Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎは、接続する移動局が共通で利用可能な領域であり、無線基地局１００への通信エントリ時のＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅが含まれる。ＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域は、移動局２００から無線基地局１００に送信するユーザデータや制御メッセージを含む信号領域である。ＵＬ Ｂｕｒｓｔ領域には、移動局２００それぞれに割り当てられたＵＬ Ｂｕｒｓｔが、例えば、ＵＬ Ｂｕｒｓｔ＃１、ＤＬ Ｂｕｒｓｔ＃２、・・・と設けられている。移動局２００は、ＤＬサブフレームに含まれるＵＬ−ＭＡＰを参照して、自装置に割り当てられたＵＬ Ｂｕｒｓｔを識別し、識別したＵＬ Ｂｕｒｓｔを用いて無線基地局１００にユーザデータと制御メッセージを送信する。
【００７０】
次に、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅで送信部１０８が、ＤＬサブフレームに割り当てる周波数帯域について説明する。
図９は、ＤＬサブフレームに割り当てられる周波数帯域を示す図である。図９では、説明を分かりやすくするため、図３に示される各セクタを正六角形で図示し、これらに対して図３と同一の符号を付して示してある。セクタ境界領域３００ｄは、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの隣接する他のセクタとのセクタ境界を含む領域である。
【００７１】
ここで、無線基地局１００から隣接するセクタへ重複する周波数帯域の電波が放射されると、セクタ境界領域３００ｄで電波干渉が発生するため、セクタ境界領域３００ｄでの無線品質が低下する。例えば、セクタ３００ａ，３００ｂで同一の周波数帯域の電波を放射すると、セクタ３００ａとセクタ３００ｂの境界付近が干渉エリアとなる。このため、干渉エリアを作ることなく、効率良く周波数帯域を利用するために無線基地局１００の送信部１０８は、ＤＬサブフレームにおいて、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅに対して、以下のように通信に用いる周波数帯域を決定する。
【００７２】
まず、Ｒ３ Ｚｏｎｅでは、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃそれぞれが隣接する他のセクタと重複しない周波数帯域を利用するようにする。例えば、利用可能な全周波数帯域を３つに等分して、セクタ３００ａに周波数帯域ｆ1、セクタ３００ｂに周波数帯域ｆ2、セクタ３００ｃに周波数帯域ｆ3を割り当てる。そして、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、利用可能な全周波数帯域、すなわち、ｆ1＋ｆ2＋ｆ3を割り当てる。
【００７３】
そして、セクタ境界領域３００ｄに存在する移動局２００ａは、無線基地局１００とＲ３ Ｚｏｎｅで通信を行う。また、セクタ境界領域３００ｄ以外の領域に存在する移動局２００は、無線基地局１００とＲ１ Ｚｏｎｅで通信を行う。
【００７４】
このようにして、Ｒ３Ｚｏｎｅでは、干渉エリアを作ることなく、また、Ｒ１Ｚｏｎｅでは、全セクタにおいて全周波数帯域を効率良く利用することができる。
また、無線基地局１００では、アンテナ切替部１０９により、送受信アンテナ１１０と送受信アンテナ１１０よりも指向性の高い送受信アンテナ１１１とが、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅの各時間帯で切り替えられる。
【００７５】
図１０は、Ｒ３ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。無線基地局１００は、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおいて、送受信アンテナ１１０から電波を放射することにより、放射パターン１１０ａを形成する。また、無線基地局１００は、送受信アンテナ１１０と同等の放射角を有し、セクタ３００ｂ，３００ｃに向けて電波を放射する他の２つの送受信アンテナを更に備えており、これらにより放射パターン１１０ｂ，１１０ｃを形成する。
【００７６】
放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、それぞれが放射されるセクタ全域をカバーする。ただし、放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、その周波数帯域が互いに重複しないように割り当てられている。このため、セクタ境界領域３００ｄにおいても、電波干渉を生じることなく、所定の無線品質を保つことができる。
【００７７】
図１１は、Ｒ１ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。無線基地局１００は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおいて、送受信アンテナ１１１から電波を放射することにより、放射パターン１１１ａを形成する。また、無線基地局１００は、送受信アンテナ１１１と同等の放射角を有し、セクタ３００ｂ，３００ｃに向けて電波を放射する他の２つの送受信アンテナを更に備えており、これらにより放射パターン１１１ｂ，１１１ｃを形成する。
【００７８】
ここで、送受信アンテナ１１１は、送受信アンテナ１１０よりも高い指向性を有している。このため、放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃよりも放射方向に鋭いパターンとなる。放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのカバーする領域は、例えば、セクタ境界領域３００ｄを含まないように、予め送受信アンテナ１１１の指向性を設定することで決定される。
【００７９】
そして、送受信アンテナ１１１は、その高指向性により、送受信アンテナ１１０よりも利得が向上する。すなわち、周波数当たりの送受信アンテナ１１０，１１１の送信電力が同一の場合、移動局２００では、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおける放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの電波の受信電力よりも、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの電波の受信電力の方が高くなる。無線基地局１００は、移動局２００に対して、Ｒ１ Ｚｏｎｅでの通信を高指向性のあるアンテナ１１１で行うことにより、アンテナ１１０で通信を行うに比べ、より高品質な通信環境を提供することができる。
【００８０】
次に、以上のような構成を備える無線基地局１００が移動局２００，２００ａ，２００ｂに通信用のＺｏｎｅおよびＭＣＳを特定する処理の詳細を説明する。以下では、無線基地局１００と移動局２００との処理に関して説明するが、移動局２００ａ，２００ｂに関しても同様である。
【００８１】
図１２は、Ｚｏｎｅ決定処理を示すフローチャートである。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ１１］送信部１０８は、送受信アンテナ１１０，１１１を介して、移動局２００に無線品質（ＣＩＮＲ）の測定結果を要求するＲＥＰ−ＲＥＱを含むＤＬサブフレームを移動局２００に送信する。ＲＥＰ−ＲＥＱは、例えば、ＤＬサブフレーム内で移動局２００に割り当てられたＤＬ Ｂｕｓｒｔを用いて送信される。ＲＥＰ−ＲＥＱには、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅそれぞれにおける無線品質の応答指示が含まれる。
【００８２】
［ステップＳ１２］受信部１１２は、送受信アンテナ１１０を介して、移動局２００のＵＬ Ｂｕｒｓｔを含むＵＬサブフレームを受信する。受信部１１２は、ＵＬサブフレームのＢｕｒｓｔ領域を制御メッセージ抽出部１１４に出力する。制御メッセージ抽出部１１４は、Ｂｕｒｓｔ領域に含まれる移動局２００のＵＬ ＢｕｒｓｔからＲＥＰ−ＲＳＰを抽出する。制御メッセージ抽出部１１４は、抽出したＲＥＰ−ＲＳＰを制御部１０４に出力する。
【００８３】
［ステップＳ１３］制御部１０４は、制御メッセージ抽出部１１４から抽出した移動局２００のＲＥＰ−ＲＳＰから、Ｒ３ ＺｏｎｅおよびＲ１ Ｚｏｎｅそれぞれにおける無線品質情報を取得する。
【００８４】
［ステップＳ１４］制御部１０４は、取得した無線品質情報のＣＩＮＲに基づいて、Ｒ１ ＺｏｎｅにおけるＣＩＮＲが、所定の閾値よりも高いか否かを判定する。ＣＩＮＲが所定の閾値よりも高い場合、処理がステップＳ１５に移される。ＣＩＮＲが所定の閾値以下である場合、処理がステップＳ１６に移される。
【００８５】
［ステップＳ１５］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ１ Ｚｏｎｅを用いることを決定する。
［ステップＳ１６］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ３ Ｚｏｎｅを用いることを決定する。
【００８６】
ここで、上記ステップＳ１４におけるＣＩＮＲの閾値には、例えば、通常の無線品質が保証される最低限の値として、ＭＣＳテーブル１０４ａの最低ビットレート“ＱＰＳＫ（１／２）”に対応するＣＩＮＲ値“３ｄＢ”とする。このようにすると、放射パターン１１１ａに存在する移動局には、Ｒ１ Ｚｏｎｅが割り当てられる。そして、放射パターン１１１ａの外部に存在する移動局は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける無線品質が著しく小さくなるため、結果的にＲ３ Ｚｏｎｅに割り当てられる。これにより、移動局２００，２００ａ，２００ｂとの通信を、利用可能な周波数帯域が大きなＲ１ Ｚｏｎｅに可能な限り割り当てることができるので、利用可能な周波数帯域が小さいＲ３ Ｚｏｎｅにおける帯域不足を抑止することができる。
【００８７】
また、ＰＤＵ生成部１０７は、制御部１０４が移動局２００，２００ａ，２００ｂに割り当てたＺｏｎｅ情報に基づいて、ＤＬサブフレームを生成する。
次に、無線基地局１００におけるＭＣＳ特定処理に関して説明する。
【００８８】
図１３は、ＭＣＳ特定処理を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、図１２に示す処理に続いて実行される。以下、図１３に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
【００８９】
［ステップＳ２１］制御部１０４は、移動局２００との通信にＲ１ Ｚｏｎｅを用いるか否かを判定する。Ｒ１ Ｚｏｎｅを用いる場合、処理がステップＳ２２に移される。Ｒ１ Ｚｏｎｅを用いない、すなわち、Ｒ３ Ｚｏｎｅを用いる場合、処理がステップＳ２３に移される。
【００９０】
［ステップＳ２２］制御部１０４は、制御部１０４が有するメモリに記憶されたＭＣＳテーブルと移動局２００から取得したＲ１ ＺｏｎｅでのＣＩＮＲとに基づいて、適用可能なＭＣＳのうち、最もデータ伝送速度の大きなＭＣＳを特定する。
【００９１】
［ステップＳ２３］制御部１０４は、制御部１０４が有するメモリに記憶されたＭＣＳテーブルと移動局２００から取得したＲ３ ＺｏｎｅでのＣＩＮＲとに基づいて、適用可能なＭＣＳのうち、最もデータ伝送速度の大きなＭＣＳを特定する。
【００９２】
このように、無線基地局１００は、移動局２００，２００ａ，２００ｂをそれぞれのセクタにおける単一のＤＬサブフレームを用いて管理している。このため、移動局２００，２００ａ，２００ｂの各Ｚｏｎｅにおける無線品質情報を取得して、取得した無線品質情報から、通信に利用するＺｏｎｅとして、利用可能な周波数帯域の広いＺｏｎｅを容易に選択することができる。更に、無線基地局１００は、取得した無線品質情報に基づいて移動局２００，２００ａ，２００ｂに対して最適なＭＣＳを特定することができる。更に、移動局２００，２００ａ，２００ｂを各セクタにおける単一のサブフレームで管理することにより、通信制御用の周波数帯域を共通化することができるため、各放射パターンに対してＤＬサブフレームを用意する場合に比べて周波数帯域の利用効率も向上する。
【００９３】
また、Ｒ１ Ｚｏｎｅでは、Ｒ３ Ｚｏｎｅで使用する送受信アンテナ１１０よりも指向性の高い送受信アンテナ１１１を用いて電波を放射する。このため、移動局２００は、Ｒ３ Ｚｏｎｅで放射される電波の受信電力よりも、Ｒ１ Ｚｏｎｅで放射される電波の受信電力が高くなる。
【００９４】
これにより、移動局２００は、無線基地局１００からのデータを指向性を高くしない場合より高品質で受信することができる。また、無線基地局１００は、移動局２００に対し、より高ビットレートのＭＣＳを適用して高スループットでの通信が可能となる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、指向性の異なる２つのアンテナを用いて電波を放射することとしたが、例えば、ＤＬサブフレームを更に複数のＺｏｎｅに分割して周波数帯域の再利用回数を増やす場合、各Ｚｏｎｅにおける電波の放射に、指向性の異なる更に複数のアンテナを用いて、セクタ中央部の通信品質を向上するようにしてもよい。
【００９６】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
【００９７】
第２の実施の形態では、無線基地局で電波放射に使用するアンテナとして、アダプティブアレイアンテナを用いる。アダプティブアレイアンテナは、複数のアンテナを並べた構成となっており、電波放射時の指向性を動的に切り替えることができる。アダプティブアレイアンテナを用いると、例えば、受信点の方向に指向性が最大となるよう電波を放射し、干渉波の方向に指向性が落ち込むヌルを設けることで受信点における無線品質を積極的に向上することができる。
【００９８】
第２の実施の形態における移動通信システムの構成は、図２に示す第１の実施の形態の移動通信システムと同一であるため説明を省略する。また、第２の実施の形態における無線基地局のセルおよびセクタ構成は、図３に示す第１の実施の形態の無線基地局１００のセル３００、セクタ３００ａ，３００ｂ，３００ｃの構成と同一であるため説明を省略する。
【００９９】
図１４は、第２の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。無線基地局１００ａは、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ生成部１０７、送信部１０８、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４、パケット生成部１１５、ビームフォーム制御部１１６および送受信アンテナ群１１７を有する。
【０１００】
ここで、ネットワークインタフェース部１０１、パケット識別部１０２、パケットバッファ１０３、制御部１０４、制御メッセージ生成部１０５、ＭＡＰ情報生成部１０６、ＰＤＵ生成部１０７、送信部１０８、受信部１１２、Ｃｏｄｅ受信部１１３、制御メッセージ抽出部１１４、パケット生成部１１５は、図４において同一の符号を付して示した無線基地局１００の機能および構成と同一であるため説明を省略する。ただし、送信部１０８は、送信信号をビームフォーム制御部１１６に出力する。また、受信部１１２は、ビームフォーム制御部１１６から受信信号を取得する。
【０１０１】
ビームフォーム制御部１１６は、送信部１０８から取得した送信信号を送受信アンテナ群１１７に出力する。ビームフォーム制御部１１６は、時間帯（Ｒ３ Ｚｏｎｅ、Ｒ１ Ｚｏｎｅ）に応じて送受信アンテナ群１１７の指向性を切り替える。
【０１０２】
送受信アンテナ群１１７は、送受信共用のアンテナ群である。送受信アンテナ群１１７は、ビームフォーム制御部１１６から取得する送信信号を無線送信する。また、送受信アンテナ群１１７は、移動局２００，２００ａ，２００ｂから受信する受信信号を受信部１１２に出力する。送受信アンテナ群１１７は、ビームフォーム制御部１１６により、フレームの時間領域に応じて予め設定された指向性に切り替えられる。
【０１０３】
第２の実施の形態における無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの構成は、図６〜９に示すフレーム４００、ＤＬサブフレーム４０１およびＵＬサブフレーム４０２の構成と同一であるため説明を省略する。
【０１０４】
ビームフォーム制御部１１６は、ＤＬサブフレームのＲ３ Ｚｏｎｅに対して、図１０に示す放射パターン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを形成するよう送受信アンテナ群１１７の指向性を制御する。更に、ビームフォーム制御部１１６は、ＤＬサブフレームのＲ１ Ｚｏｎｅに対して、図１１に示す放射パターン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを形成するよう送受信アンテナ群１１７の指向性を制御する。すなわち、ビームフォーム制御部１１６は、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける電波の照射に際して、送受信アンテナ群１１７の指向性をＲ３ Ｚｏｎｅにおける指向性よりも高くなるよう制御する。すなわち、Ｒ１ ＺｏｎｅおよびＲ３ Ｚｏｎｅでの送信電力が同一である場合、Ｒ１ Ｚｏｎｅにおける電波を受信可能な移動局２００が受信する際の受信電力は、Ｒ３ Ｚｏｎｅにおける電波のみを受信可能な移動局２００ａの受信電力よりも高くなる。この場合、無線基地局１００は、移動局２００に対して、より高いＭＣＳを適用することができる。
【０１０５】
無線基地局１００ａは、図１２，１３に示す無線基地局１００と同一のＺｏｎｅ決定処理およびＭＣＳ特定処理を実行することで、移動局２００，２００ａ，２００ｂとの通信に最適なＺｏｎｅおよびＭＣＳを特定する。
【０１０６】
これにより、第１の実施の形態と同一の効果が得られる。
また、無線基地局１００ａは、アダプティブアレイアンテナを用いている。このため、ＤＬサブフレームを更に複数のＺｏｎｅに分割して、周波数帯域の再利用回数を増やす場合にも、新規にアンテナを設置することなく、各Ｚｏｎｅにおいて送受信アンテナ群１１７に更に高い指向性を与えて、この電波を受信する移動局の受信電力を更に向上することができる。このようにして、無線基地局１００ａは、移動局に提供する通信環境の無線品質を更に向上することもできる。
【０１０７】
以上、無線基地局および無線通信方法を図示の実施の形態に基づいて説明したが、これらに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、これらに他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。また、これらは前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本実施の形態を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の移動通信システムの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の無線基地局のセクタ構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。
【図５】ＭＣＳテーブルのデータ構造例を示す図である。
【図６】無線基地局と移動局との間で送受信されるフレームの例を示す図である。
【図７】無線基地局から移動局に送信されるＤＬサブフレームの例を示す図である。
【図８】移動局から無線基地局に送信されるＵＬサブフレームの例を示す図である。
【図９】ＤＬサブフレームに割り当てられる周波数帯域を示す図である。
【図１０】Ｒ３ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。
【図１１】Ｒ１ Ｚｏｎｅでの無線基地局の電波の放射パターンを示す模式図である。
【図１２】Ｚｏｎｅ決定処理を示すフローチャートである。
【図１３】ＭＣＳ特定処理を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態の無線基地局の機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 無線基地局
１ａ 送信部
２，２ａ 移動局
１０，１０ａ，２０，２０ａ 放射パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する第１のゾーン、第２のゾーンに対して無線信号を送信する１又は複数の無線基地局における送信方法において、
前記第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、前記第２のゾーンに対して前記第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号を送信し、
第３のゾーンに対して、第２の時間区間において該第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第４のゾーンに対して前記第２の周波数群より周波数が多く、前記第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号を送信し、
前記第３のゾーンと前記第４のゾーンは前記第１のゾーンと前記第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定され、前記第３のゾーンは、前記第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成され、前記第４のゾーンは、前記第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される、
ことを特徴とする１又は複数の無線基地局における送信方法。
【請求項２】
指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局であって、
各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、当該ゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、当該ゾーンをカバーする第１の指向性ビームにより送信し、前記所定周期内の第２の時間区間では、前記第１の周波数帯域を含み前記第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、前記第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい、当該ゾーンの一部をカバーする第２の指向性ビームにより送信する送信部、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項３】
前記送信部で送信した信号に対する受信品質情報を移動局から取得する受信部と、
前記受信部で取得した前記受信品質情報が示す前記第１の周波数帯域の受信品質と前記第２の周波数帯域の受信品質に基づいて、前記移動局を割り当てる前記時間区間を決定する制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項４】
前記制御部は、前記移動局に対して送信する信号に用いる変調符号化方式を、前記第１の時間区間のリソースを割り当てた場合は前記第１の周波数帯域の受信品質に基づいて決定し、前記第２の時間区間のリソースを割り当てた場合は前記第２の周波数帯域の受信品質に基づいて決定することを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
【請求項５】
前記送信部は、前記第１の指向性ビームを放射可能な第１のアンテナと前記第２の指向性ビームを放射可能な第２のアンテナとを時分割で用いて信号を送信することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項６】
前記送信部は、アダプティブアレイアンテナを前記第１の指向性ビームと前記第２の指向性ビームとを放射可能に制御して信号を送信することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項７】
指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局の無線通信方法であって、
各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、当該ゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、当該ゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、前記所定周期内の第２の時間区間では、前記第１の周波数帯域を含み前記第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、当該ゾーンの一部をカバーする前記第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
互いに隣接する第１のゾーン、第２のゾーンに対して無線信号を送信する１又は複数の無線基地局における送信方法において、
前記第１のゾーンに対して第１の時間区間において第１の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、前記第２のゾーンに対して前記第１の周波数群と共通する周波数を持たない第２の周波数群を用いて無線信号を送信し、
第３のゾーンに対して、第２の時間区間において該第１の周波数群より周波数が多い第３の周波数群を用いて無線信号の送信を行うとともに、第４のゾーンに対して前記第２の周波数群より周波数が多く、前記第３の周波数群と少なくとも共通する周波数を含む第４の周波数群を用いて無線信号を送信し、
前記第３のゾーンと前記第４のゾーンは前記第１のゾーンと前記第２のゾーンの境界方向から方向をずらして設定され、前記第３のゾーンは、前記第１のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成され、前記第４のゾーンは、前記第２のゾーンに対するビームに対してビーム幅が絞られたビームにより形成される、
ことを特徴とする１又は複数の無線基地局における送信方法。
【請求項２】
指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局であって、
各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、当該ゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、当該ゾーンをカバーする第１の指向性ビームにより送信し、前記所定周期内の第２の時間区間では、前記第１の周波数帯域を含み前記第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、前記第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい、当該ゾーンの一部をカバーする第２の指向性ビームにより送信する送信部、
を有することを特徴とする無線基地局。
【請求項３】
前記送信部で送信した信号に対する受信品質情報を移動局から取得する受信部と、
前記受信部で取得した前記受信品質情報が示す前記第１の周波数帯域の受信品質と前記第２の周波数帯域の受信品質に基づいて、前記移動局を割り当てる前記時間区間を決定する制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項４】
前記制御部は、前記移動局に対して送信する信号に用いる変調符号化方式を、前記第１の時間区間のリソースを割り当てた場合は前記第１の周波数帯域の受信品質に基づいて決定し、前記第２の時間区間のリソースを割り当てた場合は前記第２の周波数帯域の受信品質に基づいて決定することを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
【請求項５】
前記送信部は、前記第１の指向性ビームを放射可能な第１のアンテナと前記第２の指向性ビームを放射可能な第２のアンテナとを時分割で用いて信号を送信することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項６】
前記送信部は、アダプティブアレイアンテナを前記第１の指向性ビームと前記第２の指向性ビームとを放射可能に制御して信号を送信することを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項７】
指向性ビームにより１又はそれ以上のゾーンを形成する無線基地局の無線通信方法であって、
各ゾーンについて、所定周期内の第１の時間区間では、当該ゾーンに割り当てられた第１の周波数帯域の信号を、当該ゾーン全域をカバーする第１の指向性ビームにより送信し、前記所定周期内の第２の時間区間では、前記第１の周波数帯域を含み前記第１の周波数帯域より帯域幅の大きい第２の周波数帯域の信号を、当該ゾーンの一部をカバーする前記第１の指向性ビームよりビーム幅の小さい第２の指向性ビームにより送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【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】
【公開番号】特開２００９−２４６７９８（Ｐ２００９−２４６７９８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２６２９（Ｐ２００８−９２６２９）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]