通信システム、基地局及び通信制御方法
【課題】複数の基地局における協調用リソースの管理を確実に行うことができるとともに、複数の基地局からの協調送信の効率を向上させることができる通信システム、基地局及び通信制御方法を提供する。
【解決手段】協調元の基地局１１０は、データの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、協調先の基地局１２０から協調用リソースを借り受けて、借り受けた協調用リソースを基地局１１０から遠隔的に制御できるようにし、基地局１２０へデータ及び協調制御情報を送信し、協調用リソースの情報に基づいてデータを端末２００に送信する。基地局１２０は、基地局１１０によって決定された協調用リソースを基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出し、基地局１１０からデータ及び協調制御情報を受信し、その協調制御情報に基づいて、基地局１１０から遠隔的に制御された協調用リソースを介して端末２００にデータを送信する。
【解決手段】協調元の基地局１１０は、データの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、協調先の基地局１２０から協調用リソースを借り受けて、借り受けた協調用リソースを基地局１１０から遠隔的に制御できるようにし、基地局１２０へデータ及び協調制御情報を送信し、協調用リソースの情報に基づいてデータを端末２００に送信する。基地局１２０は、基地局１１０によって決定された協調用リソースを基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出し、基地局１１０からデータ及び協調制御情報を受信し、その協調制御情報に基づいて、基地局１１０から遠隔的に制御された協調用リソースを介して端末２００にデータを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信により複数の基地局から通信端末にデータを協調して送信することができる通信システム、並びに、その通信システムに用いることができる基地局及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の基地局の無線通信エリア（セル）が重複している境界エリアにおけるスループットの向上、通信品質の向上、通信帯域の有効利用等の実現するために、それら複数の基地局から通信端末に、同一内容のデータ又は互いに異なる内容データを協調して送信する通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この複数の基地局からの協調送信は、同一の周波数を用いて行う場合もあるし、互いに異なる周波数を用いて行う場合もある。また、複数の基地局から協調送信するタイミングについても、同一の送信時刻でタイミングを合わせて同期送信する場合もあるし、互いに異なる送信時刻でタイミングをずらして送信する場合もある。このような協調送信を行う通信システムでは、上記周波数及び送信時刻のいずれの組み合わせにおいても、所定の周波数及び送信時刻で上記協調送信を確実に実行できるように、地理的に離れた２地点それぞれに位置する複数の基地局間で協調用リソース（周波数及び送信時刻）を管理する必要がある。
【０００３】
また、上記協調送信を行う通信システムとして、複数の基地局の１つを協調元の基地局として機能させ、その協調元の基地局がコアノードからデータを受信し、そのデータを他の協調先の基地局に分配することにより、各基地局から通信端末にデータを協調送信できるアンカー方式のものが知られている（非特許文献１参照）。このアンカー方式は、コアノードから複数の基地局それぞれに協調送信対象のデータを分配して各基地局から協調送信する方式に比べて、協調送信の制御に用いる制御信号を削減でき応答制御が早くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アンカー方式の通信システムにおいても、所定の周波数及び送信時刻で上記協調送信を確実に実行できるように、地理的に離れた協調元の基地局と協調先の基地局との間で、協調用のリソース（周波数及び送信時刻）を管理する必要がある。このリソース管理のために、各データの協調送信ごとに、協調元の基地局と協調先の基地局との間で基地局間回線を介したネゴシエーションが行われる。しかしながら、各データの協調送信ごとに基地局間でネゴシエーションを行うと、協調送信の効率が低下するという問題がある。また、上記基地局間でのネゴシエーションのときの通信に遅延が発生するおそれがある。このような通信の遅延が発生した状態で上記ネゴシエーションを行うと、例えば、ネゴシエーションが完了するまでに時間がかかったり、データを同期送信しようとするときにネゴシエーションで決めた送信時刻に間に合わなくなったりするおそれがある。そのため、上記協調送信の効率が更に低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の基地局における協調用リソースの管理を確実に行うことができるとともに、複数の基地局からの協調送信の効率を向上させることができる通信システム、基地局及び通信制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通信システムは、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムであって、前記複数の基地局のいずれか一つの基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であり、前記複数の基地局の他の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局であり、前記協調元の基地局は、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備え、前記協調先の基地局は、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る基地局は、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて前記複数の基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であって、通信端末と無線通信する無線通信部と、協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
また、本発明に係る他の基地局は、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて協調元の基地局からデータの協調送信が制御される協調先の基地局であって、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
また、本発明に係る通信制御方法は、複数の基地局のいずれか一つの協調元の基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御し、その他の協調先の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御されることにより、無線通信により前記複数の基地局から通信端末へデータを協調送信するときの通信制御方法であって、前記協調元の基地局が、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように前記協調元の基地局へ前記協調用リソースを貸し出すステップと、前記協調元の基地局が、前記協調用リソースを貸し出した前記協調先の基地局に、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信するステップと、前記協調元の基地局が、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するステップと、を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る更に他の基地局は、前記無線通信部及び前記基地局間通信部を備えるとともに、前記協調元の基地局における制御部の機能と前記協調先の基地局における制御部の機能とを備えるように構成してもよい。
【０００８】
本発明において、前記協調用リソースは、前記データの協調送信に用いる送信時刻の時間リソースを含むものであってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行ってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングで定期的に行ってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記基地局と前記通信端末との間の無線通信の品質情報に基づいて行ってもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定してもよい。
また、本発明において、前記通信システムは、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれから協調送信されたデータを受信可能な通信端末を含むものであってもよい。
【０００９】
また、本発明において、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局はそれぞれ、複数の通信レイヤ構造を有し、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを該協調元の基地局の所定の通信レイヤから分岐し、その分岐した協調通信対象のデータを前記協調先の基地局の通信レイヤのうち該協調元の基地局の所定の通信レイヤと同じ通信レイヤ又は該所定の通信レイヤ以降の通信レイヤに送信するように制御してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを前記協調元の基地局の通信レイヤにおける最終の信号処理が行われる物理層内でデジタル信号処理が完了した後に分岐し、その分岐した協調通信対象のデータのデジタル信号を該協調元の基地局の基地局間通信部からＩＰパケット化して前記協調先の基地局の最終の信号処理が行われる通信レイヤに送信し、該協調先の基地局の通信レイヤ内でアナログ信号処理するように制御してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを前記協調元の基地局の通信レイヤにおける最終の信号処理が行われる物理層内でデジタル信号処理及びアナログ信号処理が完了した後に分岐し、その分岐した協調通信対象のデータのアナログ信号を前記協調先の基地局に送信し、該協調先の基地局から前記通信端末に協調送信するように制御してもよい。
【００１０】
なお、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信は、同一の周波数を用いて行ってもよいし、互いに異なる周波数を用いて行ってもよい。
また、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信は、同一の送信タイミングでタイミングを合わせて行ってもよいし、互いに異なる送信タイミングでタイミングをずらして行ってもよい。
また、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信されるデータは、同一の内容のデータであってもよいし、互いに異なる内容のデータであってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースは、複数レベルに送信電力を設定可能な場合は協調送信に用いる送信電力を含んでもよく、また、複数種類のアンテナを使用可能な場合は協調送信に用いるアンテナを含んでもよい。
また、本発明において、前記協調先の基地局は、１つの基地局であってもよいし、２つ以上の基地局であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、データの協調送信に先だって、協調元の基地局は、協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、協調先の基地局は、協調元の基地局によって決定された協調用リソースを協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出す。このように協調先の基地局における協調用リソースを借り受けた状態で、協調元の基地局は、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を協調先の基地局に送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信する。一方。協調先の基地局は、協調元の基地局から遠隔的に制御できるように協調用リソースを貸し出した状態で、協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信すると、その協調制御情報に基づいて、その貸し出した協調用リソースを介して通信端末に協調送信対象のデータを送信する。このように協調元の基地局が各基地局における協調用リソースを一元的に制御できるので、各基地局がそれぞれ協調用リソースを個別に制御する場合に比して、各基地局からの協調送信に用いる協調用リソースの管理をより確実に行うことができる。しかも、協調元の基地局が各基地局における協調用リソースを一元的に制御可能な状態で、各基地局からのデータの協調送信を繰り返し行うことができる。よって、データを協調送信するたびに基地局間のネゴシエーションによって協調用リソースの調整を行う場合に比して、基地局間の通信遅延の影響を受けにくく、協調送信の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、同通信システムにおける協調送信開始前、協調送信中及び協調送信終了後における通信の一例を示す説明図。
【図３】協調用リソースの割り当てを例示する説明図。
【図４】複数の基地局による協調通信制御の一例を示すシーケンス図。
【図５】リソース貸し出し・借り受けの概念の一例を示した説明図。
【図６】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した機能ブロック図。
【図７】複数の基地局による協調通信制御の他の例を示すシーケンス図。
【図８】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した他の例を示した機能ブロック図。
【図９】図８の例における通信レイヤ構造の物理層の構成をより詳細に示した機能ブロック図。
【図１０】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した更に他の例を示した機能ブロック図。
【図１１】図１０の例における協調通信制御例を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図である。本実施形態に係る通信システム１０は、複数の無線基地局装置として、第１の基地局１１０及び第２の基地局１２０を備えている。これらの基地局１１０、１２０は、有線又は無線の通信回線を介して相互に通信することができ、互いに協調することにより、各基地局１１０、１２０の無線通信エリアが重複した境界エリアに存在する通信端末（以下「端末」という。）２００に協調送信対象のデータを協調送信することができる。この協調送信により、端末２００による通信時におけるスループットの向上、通信品質の向上および通信帯域の有効利用を実現できる。
【００１４】
なお、本実施形態では、互いに協調してデータを送信可能な複数の基地局が２つである場合について説明するが、当該複数の基地局は３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、複数の基地局から協調送信された複数のデータを１台の端末で受信する場合について説明するが、当該協調送信された複数のデータを受信する端末は複数台であってもよい。また、本実施形態では、複数の基地局から同一の周波数でタイミングを合わせて所定の送信時刻にデータを協調送信する場合について説明するが、各基地局から協調して送信される電波の周波数は互い異なるものであってもよいし、各基地局から協調送信する送信時刻は互いに異なってもよい。
【００１５】
図１において、上記複数の基地局１１０、１２０のうち、一方の第１の基地局１１０が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局である。また、他方の第２の基地局１２０が、協調元の基地局１１０によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局である。これらの基地局１１０、１２０は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）の仕様においては「ＮｏｄｅＢ」と呼ばれたり、更に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様では発展型のＮｏｄｅＢとして「ｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）」と呼ばれたりする場合がある。また、協調元の基地局はアンカー基地局やマスター基地局と呼ばれ、協調先の基地局はスレーブ基地局と呼ばれる場合もある。
【００１６】
通信システム１０は、複数の基地局１１０、１２０に協調送信対象のデータであるデータを配信するコアノード装置（以下「コアノード」という。）１３０を含んでもよい。コアノード１３０は、データ通信網１４１を介して外部のネットワークと通信することができる。コアノード１３０と複数の基地局１１０、１２０とは、パケット網などのデータ通信網１４０を介して接続されている。通信システム１０は、データ通信網１４０を含んでもよい。また、通信システム１０は、複数の基地局１１０、１２０から協調送信される複数のデータを受信可能な端末２００を含んでもよい。また、端末２００は、通信サービスの利用者によって使用されるためユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）と呼ばれる場合があり、移動可能なものであるため移動局と呼ばれる場合もあり、また、無線機と呼ばれる場合もある。
【００１７】
端末２００は、携帯電話機等の移動通信端末であってもよく、基地局１１０、１２０及びデータ通信網１４０等で構築されるネットワークは、移動通信ネットワークのセルラーネットワークであってもよい。データ通信網１４１は、移動通信ネットワークのコアネットワークであってもよい。基地局１１０、１２０の無線通信エリアはそれぞれ、互いに大きさが異なるマクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル等の各種セルのいずれかであってもよい。
【００１８】
端末２００と無線通信可能な複数の基地局１１０、１２０のうちいずれか一つは、複数の基地局１１０、１２０からデータを協調して送信する協調通信動作を制御する機能を備える協調元の基地局である。協調元の基地局以外の他の基地局は、協調元の基地局によって協調動作させるように制御される被協調基地局としての協調先の基地局である。協調元の基地局１１０は、例えば、端末２００と通信可能な複数の基地局のうち端末２００との無線通信において受信電界強度が最も大きく無線通信品質が最も高いものが選択される。協調元の基地局１１０の選択は、端末２００等から受信して取得した受信電界強度等の無線通信品質の情報に基づいて、端末２００と通信可能な基地局が自律的にかつ動的に切り換わるようにしてもよい。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本実施形態に係る通信システム１０における協調送信開始前、協調送信中及び協調送信終了後における通信の一例を示す説明図である。
図２（ａ）に示す協調送信開始前においては、第１の基地局１１０の無線管理エリアであるセル１１０ａ内に端末２００が在圏している。第１の基地局１１０は、コアノード１３０から送信対象のデータを受信すると、そのデータについて生成された無線電波の送信信号を、第１のセル内の端末２００に送信する。端末２００は、第１の基地局１１０からデータの受信の際に、第１の基地局１１０及びその近隣の第２の基地局１２０の電波の受信強度を計測し、フィードバック情報として第１の基地局１１０に報告する。ここで、例えば上記受信強度の差が協調送信開始の閾値内であれば、第１の基地局１１０は、各基地局１１０、１２０の双方のセル１１０ａ、１２０ａが重複している境界エリアＡ内に端末２００が存在していると判断し、協調送信を開始する。ここで、第１の基地局１１０が協調元の基地局として機能し、第２の基地局１２０が協調先の基地局として機能する。
【００２０】
図２（ｂ）に示す協調送信中において、協調元の基地局１１０は、コアノード１３０から受信したデータを協調送信のため、協調先の基地局１２０に分配する。協調元の基地局１１０から協調先の基地局１２０へのデータの分配はＧＴＰｖ２（GPRS Tunneling Protocol Version2）などのトンネリングプロトコルを用いることができる。
【００２１】
図２（ｃ）に示す協調送信終了時において、協調元の基地局１１０は、例えば上記各基地局１１０、１２０の電波の受信強度差が協調終了の閾値以上になると、端末２００が境界エリアＡから出て協調先の基地局１２０のセル１２０ａのみのエリアに在圏するようになったと判断し、協調先の基地局１２０及び端末２００に協調終了指示を出す。これにより、各基地局１１０、１２０による協調通信が終了し、第１の基地局１１０は協調元としての役目を終え、第２の基地局１２０は協調先としての役目を終える。その後、第１の基地局１１０は、端末２００へのデータの分配を停止する。第２の基地局１２０は、コアノード１３０に対してパス切替指令を出し、コアノード１３０から第２の基地局１２０へデータ送信の経路を変更させる。
【００２２】
図３は、端末２００との間の無線通信方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式を用いた場合に決定される協調用リソースの割り当てを例示する説明図である。図示のように、ＯＦＤＭＡ方式を採用する場合は、所定周波数帯域を１単位とした周波数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・）と、所定時間幅のサブフレームを１単位とした送信タイミングの時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）とを指定することにより、通信リソースを割り当てる。例えば、図示の例では、ユーザＵ１の端末に対して周波数Ｆ２、Ｆ３及び時間Ｔ２で指定される２ブロックの通信リソースが割り当てられ、ユーザＵ２の端末に対して周波数Ｆ５及び時間Ｔ２で指定される１ブロックの通信リソースが割り当てられている。また、ユーザＵ３の端末に対して周波数Ｆ４、Ｆ５及び時間Ｔ５、Ｔ６で指定される４ブロックの通信リソースが割り当てられ、ユーザＵ４の端末に対して周波数Ｆ２及び時間Ｔ５で指定される１ブロックの通信リソースが割り当てられている。協調用リソース決定部３１１は、いずれの通信リソースも割り当てられていない周波数及び時間の組み合わせからなるブロックを、協調用リソースとして決定し、割り当てる。なお、本実施形態ではＯＦＤＭＡ方式を用いた通信システムについて説明するが、本発明はＯＦＤＭＡ方式以外の他の無線通信方式の用いた通信システムにも同様に適用することができる。
【００２３】
ＯＦＤＭＡ方式を用いた協調通信を行う場合では、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０の双方から周波数および送信タイミングを協調させてデータを送信することにより、セル境界での干渉を抑制し、より高い性能を得ることができる。そのためには、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０がリソースのネゴシエーションを行う必要がある。
【００２４】
図４は、図２に示す協調送信開始前、協調送信中、協調送信終了後という一連の動作における通信制御例を示すシーケンス図である。なお、図中のかっこで示した数字は制御ステップの順番を便宜的に示したものである。
【００２５】
まず、協調送信開始前のシーケンスを、図４を用いて説明する。コアノード１３０から単独の協調元の基地局１１０を介して端末２００へデータが送信される通常のデータ送信が行われると（ステップ１、２）、端末２００から協調元の基地局１１０に、近隣の基地局からの電波の電界強度の情報やチャネル品質指標（ＣＱＩ）を含むフィードバック情報が返信される（ステップ３）。協調元の基地局１１０は、端末２００から受信したフィードバック情報に基づいて、協調元の基地局１１０の無線通信エリア（セル）と協調先の基地局１２０の無線通信エリア（セル）との境界部分のエリアに端末２００が在圏していると判断すると、データの協調通信の開始を決定し（ステップ４）、協調通信開始要求を、協調先の基地局１２０に送信する（ステップ５）。協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から協調通信開始要求を受信すると、協調送信に使用可能な周波数の空きリソースをチェックし、その空きリソースを協調元基地局に貸し出し、協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるようにする（ステップ６）。また、協調先の基地局１２０は、上記周波数の空きリソースの情報とともに、上記協調通信開始要求に応答する協調通信開始応答を協調元の基地局１１０に返信する（ステップ７）。協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数の空きリソースの情報に基づいて、データの協調通信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し（ステップ８）、協調通信開始コマンドを端末２００に送信する（ステップ９）。
【００２６】
図５は、上記のリソース貸し出し・借り受けの概念の一例を示した説明図である。本例では、協調先の基地局１２０の周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂを協調元の基地局１１０に貸し出している。協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂに協調送信データを割り当てることができる。一方、協調先の基地局１２０は貸し出した周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂを使用することができなくなる。以上により、協調送信中は、協調元の基地局１１０のスケジューラが単独で周波数リソースに協調送信データを割り当てることができる。（図５の例では、協調元の基地局１１０のＦ１ａおよびＦ２ａ、協調先の基地局１２０のＦ１ｂおよびＦ２ｂを用いて協調送信している。）よって、協調送信中に協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０とリソースのネゴシエーションを行うことなく、単独で協調送信することが可能になる。
【００２７】
次に、協調送信中のシーケンスを、図４を用いて説明する。端末２００は、協調元の基地局１１０から協調通信開始コマンドを受信すると、各基地局１１０、１２０から協調送信されてくるデータを処理するための所定の協調通信用プログラムを起動して協調通信処理を開始し、協調通信データを処理可能な状態になる（ステップ１０）。協調元の基地局１１０は、協調通信開始コマンドに対するフィードバック情報を端末２００から受信する（ステップ１１）。協調元の基地局１１０は、上記フィードバック情報を端末２００から受信した後、コアノード１３０から協調送信対象のデータを受信する（ステップ１２）と、当該データを協調送信する送信時刻の情報を含む協調制御情報とともに、当該データを協調先の基地局１２０に送信する（ステップ１３）。その後、上記予め設定した周波数及び送信時刻で、各基地局１１０、１２０から端末２００に協調送信対象のデータが協調送信される（ステップ１４、１４’）。ここで、協調制御情報には協調先の基地局１２０を遠隔に制御するためのＭＣＳ情報を含んでもよい。ＭＣＳ情報とは変調方式および符号化方式を定める情報で、上記フィードバック情報に基づいて協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６で計算される。
【００２８】
図６は、上記協調送信中の協調元の基地局１１０及び協調先の基地局１２０の通信レイヤ構造に着目した機能ブロック図である。各基地局１１０、１２０は、図示しないインターネットプロトコル層（ＩＰ層）のほか、データ収斂プロトコル層（ＰＤＣＰ層）１１１、１２１、無線リンク制御層（ＲＬＣ層）１１２、１２２、メディアアクセス制御層（ＭＡＣ層）１１３、１２３、及び物理層（ＰＨＹ層）１１４、１２４からなる、多層の通信レイヤ構造を有している。ＰＤＣＰ層１１１、１２１では、データの圧縮及び暗号化並び伸張及び復号化等の処理を行う。ＲＬＣ層１１２、１２２では、データの分割、結合、順序制御及び再送（ＡＲＱ：Automatic Repeat-Request）等の処理を行う。ＭＡＣ層１１３、１２３では、データの送信のスケジューリング、多重化、再送（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）等の処理を行う。また、ＰＨＹ層１１４、１２４では、端末２００との間で送受信される高周波の送受信信号の変調、復調、符号化等の処理を行う。このＰＨＹ層１１４、１２４は、端末２００と無線通信する無線通信部として機能する。
【００２９】
協調元の基地局１１０の制御部１１７は、協調開始時に、協調元の基地局１１０および協調先の基地局１２０それぞれにおいてデータの協調送信に用いる協調用リソース（例えば周波数）を決定し、協調先の基地局１２０から協調用リソースを借り受ける。また、制御部１１７は、協調先の基地局１２０から借り受けた協調用リソースを遠隔から制御する。更に、制御部１１７は、協調先の基地局１２０を遠隔的に制御するために、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信する。
【００３０】
協調先の基地局１２０の制御部１２７は、協調開始時（図４のステップ８）において、協調元の基地局１１０で決定された協調用リソースを協調元の基地局１１０に貸し出す。
【００３１】
また、複数の基地局１１０、１２０はそれぞれ、基地局間通信部１１５、１２５とスケジューラ１１６、１２６とを備えている。基地局間通信部１１５、１２５は、有線又は無線の通信回線を介して、自己以外の他の基地局と通信するものである。また、スケジューラ１１６、１２６はそれぞれ、各基地局１１０、１２０における処理・動作を制御する制御部１１７、１２７の一部を構成し、どのリソース（時間および周波数）を使用して送信するかを決定し、前述のＲＬＣ層１１２、１２２、ＭＡＣ層１１３、１２３及びＰＨＹ層１１４、１２４を制御して、データの送信を行う。さらに協調送信中において、スケジューラ１１６は、どの協調用リソース（時間および周波数）を使用して送信するかを決定し、協調元の基地局１１０のＲＬＣ層１１２、ＭＡＣ層１１３、ＰＨＹ層１１４を制御するとともに、協調先の基地局１２０の協調リソース制御部１２８を介して、協調先の基地局１２０のＰＨＹ層１２４を制御して、データの協調送信を行う。
【００３２】
また、協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から送信される協調制御信号に基づいて協調送信対象のデータの協調用リソース（周波数、送信タイミング）を遠隔的に制御するための協調用リソース制御部１２８を備えている。協調先の基地局１２０における協調用リソースは、協調用リソース制御部１２８を介して、協調元の基地局１１０に対して貸し出され、協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６によって遠隔的に制御可能になっている。
【００３３】
図６において、協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０のＭＡＣ層１１３から通信回線を介して、協調送信対象のデータであるデータを受信し、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に転送する。また、協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６から通信回線を介して、協調制御情報（送信タイミングの情報、ＭＣＳ情報、受信品質情報等）を受信する。協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０から受信した協調制御情報に基づいて、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４における協調送信対象のデータの送信を制御する。具体的には、ＭＣＳ情報に指定された変調方式および符号化方式でＰＨＹ層１２４における変調処理および符号化処理を実施し、送信タイミング情報に指定された時間にＰＨＹ層１２４から端末２００へ送信処理を行う。
【００３４】
なお、協調用リソース制御部１２８を独立に設けずに、協調用リソース制御部１２８の機能を、協調先の基地局１２０内の制御部１２７に組み込むように構成してもよい。
【００３５】
また、図６では、協調通信動作の説明の都合上、協調先の基地局１２０についてのみ協調用リソース制御部１２８を設けているが、図６における協調元の基地局１１０が協調先の基地局となる場合もある。そのため、図６における協調元の基地局１１０についても上記協調用リソース制御部を備えるように構成してもよい。
【００３６】
上記構成の通信システムに用いる基地局１１０、１２０のハードウェアは、例えば、アンテナのほか、送信増幅器、受信増幅器、無線信号処理部、ベースバンド信号処理部、有線伝送路インターフェース部、コンピュータ装置などで構成される。また、これらのハードウェア構成のうち、アンテナ、送信増幅器及び受信増幅器は前述の無線通信部に対応し、有線伝送路インターフェース部は前述の基地局間通信部に対応する。コンピュータ装置は、例えばマイクロコンピュータで構成され、前述の制御部１１７、１２７や協調用リソース制御部１２８として機能し、予め組み込まれた所定の制御プログラムに基づいて各部を制御する。特に、コンピュータ装置は、所定の制御プログラムに基づいて無線信号処理部やベースバンド信号処理部を制御することにより、例えば前述のＰＤＣＰ層、ＲＬＣ層、ＭＡＣ層及びＰＨＹ層などの複数の通信レイヤ構造を介して、送受信のデータや信号を処理する。
【００３７】
次に、協調送信終了後のシーケンスを、図４を用いて説明する。協調元の基地局１１０は、協調送信対象のデータに対するフィードバック情報を端末２００から受信し（ステップ１９）、そのフィードバック情報に基づいて、端末２００が上記境界部分のエリアから協調先の基地局１２０の無線通信エリア（セル）に移動したと判断すると、データの協調通信の終了を決定する（ステップ２０）。その後、協調元の基地局１１０は、協調通信終了要求を協調先の基地局１２０に送信し（ステップ２１）、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数リソースを返却する。次に、協調先の基地局１２０から協調通信応答を受信する（ステップ２２）と、協調通信終了コマンドを端末２００に送信する（ステップ２３）。端末２００は、協調元の基地局１１０から協調通信終了コマンドを受信すると、上記起動していた協調通信用プログラムを停止して協調通信終了処理を実行する（ステップ２４）。端末２００は、通常のデータ通信が可能な状態になると、協調通信終了コマンド成功応答を協調先の基地局１２０に送信する（ステップ２５）。協調先の基地局１２０は、端末２００から協調通信終了コマンド成功応答を受信すると、端末２００についてデータ通信のパスを切り替えるためのパス切替要求をコアノード１３０に送信する（ステップ２６）。協調先の基地局１２０は、コアノード１３０からパス切替要求成功応答を受信する（ステップ２７）と、単独の基地局１２０を介して端末２００とデータ通信するためのコンテキストが貸し出され、基地局１２０を介したデータ送受信のためのリンクが確立される（ステップ２８）。以上により、協調通信の終了処理が完了し、その後は、コアノード１３０から単独の基地局１２０を介して端末２００へデータが送信される通常のデータ送信が行われる（ステップ２９、３０）。
【００３８】
なお、図４の例では、協調元の基地局１１０が、協調先の基地局１２０に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、無線通信リソースにおける空きリソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定しているが、他の方法で協調用リソースを決定してもよい。
【００３９】
例えば、図７に示すように、協調元の基地局１１０が、協調先の基地局１２０に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し（ステップ５）、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し（ステップ７）、その協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定してもよい（ステップ８）。
【００４０】
図７において、協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から協調通信開始要求を受信する（ステップ５）と、前記協調通信リソースの候補について、無線通信リソースの空きリソースがあるか否かをチェックし（ステップ６）、その空きリソースのチェック結果を含む協調通信開始応答を協調元の基地局１１０に送信する（ステップ７）。協調元の基地局１１０は、前記空きリソースがあるというチェック結果を協調先の基地局１２０から受信すると、その空きリソースを協調通信リソースとして決定する（ステップ８）。協調先の基地局１２０は、上記空きリソースを協調用リソースとして、協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出す（ステップ６）。
【００４１】
一方、図７のステップ６において、前記協調通信リソースの候補について無線通信リソースの空きリソースがなかった場合は、空きリソースがなかった旨のチェック結果を含む協調通信開始応答を、協調元の基地局１１０に送信する。協調元の基地局１１０は、その協調通信開始応答に基づいて、協調通信の初期化処理を中断して協調通信処理を開始しないように制御してもよいし、他の協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を協調先の基地局１２０に送信するように制御してもよい。なお、図７において、図４と共通する処理・制御のステップについては説明を省略する。
【００４２】
また、図４、７の制御例では、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを協調通信開始時に行っているが、予め設定した所定のタイミングに定期的に行うようにしてもよい。例えば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、基地局間通信の時間（数ｍ秒）よりも十分に長いタイミングで定期的に（例えば、１秒、５秒又は１０秒ごとに）行うようにしてもよい。
【００４３】
また、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けは、端末２００との間の無線通信の品質を示すチャネル品質指標（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）に基づいて行ってもよい。このＣＱＩは、複数の無線通信チャネル（複数の周波数）ごとに、端末２００が無線通信可能な基地局との間の無線通信チャネルの品質を示すものであり、端末２００からのフィードバック情報に含まれる。この端末２００から受信したＣＱＩに基づいて、例えば各無線通信チャネル（周波数）のＣＱＩの値が所定の範囲よりも大きく変化したか否かを判断する。そして、前記ＣＱＩの値が所定の範囲よりも大きく変化したタイミングで、協調送信に最適な無線通信チャネル（周波数）のリソースに切り替えるように前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを行う。
【００４４】
なお、図６の例では、協調元の基地局１１０内のＭＡＣ層１１３から協調送信対象のデータを分岐して、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に転送しているので、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４でデータ処理が行われるとともに、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４で協調送信対象のデータのデータ処理が行われる。そのため、データ処理が重複して協調送信の効率が悪化するおそれがある。このようなデータ処理の重複を回避して協調送信の効率を向上させるために、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４以降の段階で協調送信対象のデータを分岐して協調先の基地局１２０に送信してもよい。
【００４５】
図８は、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４から分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する構成の一例を示した機能ブロック図である。なお、図８において、図６と共通する部分については説明を省略する。図８の例では、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４の途中の工程で協調送信対象のデータを分岐し、協調元の基地局１１０内の基地局間通信部１１５とデジタル通信回線と協調先の基地局１２０内の基地局間通信部１２５とを介して、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する。そして、協調先の基地局１２０では、ＰＨＹ層１１４の途中の工程からデータ処理を行うことができる。したがって、協調先の基地局１２０内のＰＤＣＰ層１２１からＰＨＹ層１１４の途中の工程までのデータ処理が不要になり、協調送信の効率を向上させることができる。
【００４６】
図９は、図８の例における協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４及び協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の構成をより詳細に示した機能ブロック図である。なお、図９の例では、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４と協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４とは同じ構成であるので、以下、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４の構成について説明し、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の構成について重複する部分の説明を省略する。
【００４７】
図９において、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４は、ＣＲＣ（巡回冗長性検査）部１１４ａ、セグメント部１１４ｂ、ＦＥＣ（前方誤り訂正）部１１４ｃ、ＲＭ（Rate Matching）＋ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求）部１１４ｄ、スクランブル部１１４ｅ、変調部１１４ｆ及び出力部１１４ｇからなる７つの処理部を備えている。
【００４８】
ＣＲＣ部１１４ａは、周期冗長検査とも呼ばれデータ転送時のエラーをチェックするためのＣＲＣ符号（ビット）を生成して協調送信対象のデータ（パケット）に付加する処理を行う。
セグメント部１１４ｂは、複数の物理チャネルが用いられる場合に、協調送信対象のデータのビットを複数の物理チャネルに分配する処理を行う。
【００４９】
ＦＥＣ部１１４ｃは、誤り検出とその訂正を受信側が単独で行う前方誤り訂正ができるように、協調送信対象のデータに冗長性を付与してチャネル符号化を行う。
【００５０】
ＲＭ＋ＨＡＲＱ部１１４ｄは、ＲＭ（レートマッチング）及びＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求）の処理を行う。レートマッチングは、協調送信対象のデータから符号化された伝送ビット列を、物理チャネルのビット数に合わせる処理である。また、ハイブリッド自動再送要求は、誤りを含んだパケットの受信した時に、付加情報を送付して誤りを訂正する処理のことである。
【００５１】
スクランブル部１１４ｅは、受信側である端末２００の復調部でのパルスの判定誤りの増大を防ぐために規則的なデータ系列を擬似的にランダムにする処理を行うものである。受信側の端末２００でランダムな情報を受けていると、復調部はランダム系列に最適な唯一の状態に留まり、平均的な意味で最適な状態を保つことができる。
【００５２】
変調部１１４ｆは、協調送信対象のデータを無線通信で伝送するために最適なアナログの電気信号に変調する処理を行う。また、出力部１１４ｇは、変調部１１４ｆで変調された電気信号を所定のレベルまで増幅し、アンテナを介して送信する。ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）の技術を用いて協調送信を行う場合は、出力部１１４ｇにおいて複数のアンテナに対するマッピングが行われる。
【００５３】
図９に示すＰＨＹ層１１４において、ＣＲＣ部１１４ａからスクランブル部１１４ｅまではデジタル信号でデータ処理が行われ、変調部１１４ｆではデジタル信号に基づいてアナログ信号が生成され、出力部１１４ｇではアナログ信号の送信処理が行われる。図９に示すように、協調送信対象のデータは、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４のスクランブル部１１４ｅから分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の変調部１２４ｆに送信される。協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信されたデータは、変調部１２４ｆ及び出力部１２４ｇでアナログ信号となって端末２００に協調送信される。このように、協調送信対象のデータのデジタル処理は協調元の基地局１１０で共通に行い、アナログ信号の処理は協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とで別々に行う。これにより、協調送信対象のデータ処理の重複が減り、協調送信の効率が向上する。また、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０との間の基地局間回線は例えばＩＰ回線であるため、協調元の基地局１１０でデジタル処理後に生成されたデジタル信号をＩＰパケット化して、そのまま協調先の基地局１２０に送信することができる。
【００５４】
なお、図８及び図９における協調元の基地局１１０及び協調先の基地局１２０による協調通信は、例えば図４又は図７のシーケンスに示すように制御することができる。
【００５５】
また、図８及び図９では、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４から分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する構成例について説明したが、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で処理してアナログ信号にした後に分岐して協調先の基地局１２０に送信し、協調先の基地局１２０から端末２００に送信するように構成してもよい。
【００５６】
図１０は、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で処理してアナログ信号にした後に分岐する構成例を示す機能ブロック図である。なお、図１０において、図６及び図８と共通する部分については説明を省略する。図１０の例では、すべてのデジタル処理及びアナログ処理が協調元の基地局１１０で行われるため、協調先の基地局１２０で重複した処理がなく更に効率がよい。ただし、基地局間回線が例えばデジタル信号のＩＰ回線の場合、協調元の基地局１１０で生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換して協調先の基地局１２０に送信するため、Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の処理を行う必要がある。
【００５７】
図１０において、協調送信対象のデータは、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で信号処理が完了した後に分岐される。分岐された協調送信対象のデータはアナログ信号であるため、協調先の基地局１２０へデジタル信号としてＩＰパケット送信するために協調元の基地局１１０内にＡ／Ｄ変換器１１６が備えられる。また、協調先の基地局１２０内には、協調元の基地局１１０から受信した協調送信対象のデジタル信号をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器１２６が備えられる。
【００５８】
図１１は、図１０に示した構成の協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とによる協調通信制御例を示すシーケンス図である。なお、図１１において、図４と共通する処理・制御のステップについては説明を省略する。図１１において、協調元の基地局１１０は、コアノード１３０から協調送信対象のデータを受信する（ステップ１２）と、協調先の基地局１２０に送信するデータをＡ／Ｄ変換（ステップ１３ａ）し、当該データを協調送信する送信時刻の情報を含む協調制御情報とともに、当該データを協調先の基地局１２０に送信する（ステップ１３）。協調先の基地局１２０では送信されたデータをＤ／Ａ変換する（ステップ１３ｂ）。その後、上記予め設定した周波数及び送信時刻で、各基地局１１０、１２０から端末２００に協調送信対象のデータが協調送信される（ステップ１４、１４’）。なお、図１１の例で用いる協調通信リソースについては、前述の図７のステップ５〜８で説明した方法を用いて決定してもよい。
【００５９】
以上、本実施形態によれば、協調元の基地局１１０が各基地局１１０、１２０における協調用リソースを一元的に制御できるので、各基地局１１０、１２０がそれぞれ協調用リソースを個別に制御する場合に比して、各基地局１１０、１２０からの協調送信に用いる協調用リソースの管理をより確実に行うことができる。しかも、協調元の基地局１１０が協調用リソースを一元的に制御可能な状態で、各基地局１１０、１２０からのデータの協調送信を繰り返し行うことができる。よって、データを協調送信するたびに基地局１１０、１２０間のネゴシエーションによって協調用リソースの調整を行う場合に比して、基地局１１０、１２０間の通信遅延の影響を受けにくく、協調送信の効率が向上する。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースが、周波数のリソースだけでなく、データを協調送信する送信時刻の時間リソースを含むことにより、協調元の基地局１１０は、周波数のリソースだけでなく送信時刻の時間リソースを含む協調用リソースが決定することができる。また、協調先の基地局１２０は、その決定された周波数及び送信時刻の協調用リソースを協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出すことができる。従って、周波数のリソースだけでなく送信時刻の時間リソースが確実に空いた状態で、データの協調送信を実行することができ、データの協調送信の失敗をより確実に回避できる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行うことにより、その協調通信開始時における無線通信リソースの空き状態に基づいて最適な協調用リソースを使用できるので、データの協調送信を確実にすることができる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングに定期的に行うことにより、協調通信により適した協調用リソースに更新することができるため、データの協調送信をより確実にすることができる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、基地局１１０、１２０と端末２００との間の無線通信の品質情報（ＣＱＩ）に基づいて行うことにより、基地局−端末間の無線通信状況の変化に応じて、前記協調用リソースを、協調送信に最適な無線通信リソースに更新することができる。
また、本実施形態（図４参照）によれば、協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定する。このように協調先の基地局１２０における空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定することにより、協調元の基地局１１０は、決定した協調用リソースの情報を協調先の基地局１２０に送信する必要がなくなる。また、協調先の基地局１２０では、空き無線通信リソースを協調用リソースとして速やかに貸し出すことができる。従って、協調通信の初期化処理の効率化を図ることができる。特に、この場合は、協調先の基地局１２０における空き無線通信リソースを協調元の基地局１１０に提示するため、協調用リソースとして優先的に設定することができる。
また、本実施形態（図７参照）によれば、協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、その協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定する。この場合も、協調元の基地局１１０は、決定した協調用リソースの情報を協調先の基地局１２０に送信する必要がなくなり、協調先の基地局１２０では、空き無線通信リソースを協調用リソースとして速やかに貸し出すことができる。従って、協調通信の初期化処理の効率化を図ることができる。特に、この場合は、協調元の基地局１１０の空き無線通信リソースを協調通信リソースの候補として協調先の基地局１２０に提示することができるため、協調元の基地局１１０における空き無線通信リソースを、協調用リソースとして優先的に設定することが可能になる。
また、本実施形態（図８、９参照）によれば、協調送信対象のデータのデジタル処理は協調元の基地局１１０で共通に行い、アナログ処理は協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とで別々に行う。これにより、協調送信対象のデータの処理の重複が減り、協調送信の処理効率の向上を図ることができる。また、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０との間の基地局間回線は例えばＩＰ回線であるため、協調元の基地局１１０でデジタル処理後に生成されたデジタルデータをＩＰパケット化して、そのまま協調先の基地局１２０に送信することができる。
また、本実施形態（図１０、１１参照）によれば、協調送信対象のデータのデータ処理（デジタル処理及びアナログ処理）が協調元の基地局１１０で行われ、協調先の基地局１２０に送信された協調送信対象のデータを端末２００に無線伝送することができる。これにより、協調先の基地局１２０で重複した処理がなく、更に協調送信の処理効率がよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、各基地局１１０、１２０から協調送信されるデータが同じ内容の同一データである場合について説明したが、本発明は、互いに異なる内容のデータを協調送信する場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 通信システム
１１０ 協調元の基地局（第１の基地局）
１２０ 協調先の基地局（第２の基地局）
１１１、１２１ データ収斂プロトコル層(ＰＤＣＰ層)
１１２、１２２ 無線リンク制御層(ＲＬＣ層)
１１３、１２３ メディアアクセス制御層(ＭＡＣ層)
１１４、１２４ 物理層(ＰＨＹ層)
１１５、１２５ 基地局間通信部
１１６、１２６ スケジューラ
１１７、１２７ 制御部
１２８ 協調用リソース制御部
１３０ コアノード
２００ 端末
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２００９−１７１３８２号公報
【００６３】
【非特許文献１】厳 宝山、岡廻 隆生、林 秀樹、「複数基地局間協調送信のためのネットワーク制御システムの基本設計と実装」、電気通信学会２０１０年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集、１１９頁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信により複数の基地局から通信端末にデータを協調して送信することができる通信システム、並びに、その通信システムに用いることができる基地局及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の基地局の無線通信エリア（セル）が重複している境界エリアにおけるスループットの向上、通信品質の向上、通信帯域の有効利用等の実現するために、それら複数の基地局から通信端末に、同一内容のデータ又は互いに異なる内容データを協調して送信する通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この複数の基地局からの協調送信は、同一の周波数を用いて行う場合もあるし、互いに異なる周波数を用いて行う場合もある。また、複数の基地局から協調送信するタイミングについても、同一の送信時刻でタイミングを合わせて同期送信する場合もあるし、互いに異なる送信時刻でタイミングをずらして送信する場合もある。このような協調送信を行う通信システムでは、上記周波数及び送信時刻のいずれの組み合わせにおいても、所定の周波数及び送信時刻で上記協調送信を確実に実行できるように、地理的に離れた２地点それぞれに位置する複数の基地局間で協調用リソース（周波数及び送信時刻）を管理する必要がある。
【０００３】
また、上記協調送信を行う通信システムとして、複数の基地局の１つを協調元の基地局として機能させ、その協調元の基地局がコアノードからデータを受信し、そのデータを他の協調先の基地局に分配することにより、各基地局から通信端末にデータを協調送信できるアンカー方式のものが知られている（非特許文献１参照）。このアンカー方式は、コアノードから複数の基地局それぞれに協調送信対象のデータを分配して各基地局から協調送信する方式に比べて、協調送信の制御に用いる制御信号を削減でき応答制御が早くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アンカー方式の通信システムにおいても、所定の周波数及び送信時刻で上記協調送信を確実に実行できるように、地理的に離れた協調元の基地局と協調先の基地局との間で、協調用のリソース（周波数及び送信時刻）を管理する必要がある。このリソース管理のために、各データの協調送信ごとに、協調元の基地局と協調先の基地局との間で基地局間回線を介したネゴシエーションが行われる。しかしながら、各データの協調送信ごとに基地局間でネゴシエーションを行うと、協調送信の効率が低下するという問題がある。また、上記基地局間でのネゴシエーションのときの通信に遅延が発生するおそれがある。このような通信の遅延が発生した状態で上記ネゴシエーションを行うと、例えば、ネゴシエーションが完了するまでに時間がかかったり、データを同期送信しようとするときにネゴシエーションで決めた送信時刻に間に合わなくなったりするおそれがある。そのため、上記協調送信の効率が更に低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の基地局における協調用リソースの管理を確実に行うことができるとともに、複数の基地局からの協調送信の効率を向上させることができる通信システム、基地局及び通信制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通信システムは、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムであって、前記複数の基地局のいずれか一つの基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であり、前記複数の基地局の他の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局であり、前記協調元の基地局は、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備え、前記協調先の基地局は、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る基地局は、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて前記複数の基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であって、通信端末と無線通信する無線通信部と、協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
また、本発明に係る他の基地局は、無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて協調元の基地局からデータの協調送信が制御される協調先の基地局であって、通信端末と無線通信する無線通信部と、前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
また、本発明に係る通信制御方法は、複数の基地局のいずれか一つの協調元の基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御し、その他の協調先の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御されることにより、無線通信により前記複数の基地局から通信端末へデータを協調送信するときの通信制御方法であって、前記協調元の基地局が、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように前記協調元の基地局へ前記協調用リソースを貸し出すステップと、前記協調元の基地局が、前記協調用リソースを貸し出した前記協調先の基地局に、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信するステップと、前記協調元の基地局が、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信するステップと、前記協調先の基地局が、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するステップと、を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る更に他の基地局は、前記無線通信部及び前記基地局間通信部を備えるとともに、前記協調元の基地局における制御部の機能と前記協調先の基地局における制御部の機能とを備えるように構成してもよい。
【０００８】
本発明において、前記協調用リソースは、前記データの協調送信に用いる送信時刻の時間リソースを含むものであってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行ってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングで定期的に行ってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記基地局と前記通信端末との間の無線通信の品質情報に基づいて行ってもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定してもよい。
また、本発明において、前記通信システムは、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれから協調送信されたデータを受信可能な通信端末を含むものであってもよい。
【０００９】
また、本発明において、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局はそれぞれ、複数の通信レイヤ構造を有し、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを該協調元の基地局の所定の通信レイヤから分岐し、その分岐した協調通信対象のデータを前記協調先の基地局の通信レイヤのうち該協調元の基地局の所定の通信レイヤと同じ通信レイヤ又は該所定の通信レイヤ以降の通信レイヤに送信するように制御してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを前記協調元の基地局の通信レイヤにおける最終の信号処理が行われる物理層内でデジタル信号処理が完了した後に分岐し、その分岐した協調通信対象のデータのデジタル信号を該協調元の基地局の基地局間通信部からＩＰパケット化して前記協調先の基地局の最終の信号処理が行われる通信レイヤに送信し、該協調先の基地局の通信レイヤ内でアナログ信号処理するように制御してもよい。
また、本発明において、前記協調元の基地局の制御部は、前記協調通信対象のデータを前記協調元の基地局の通信レイヤにおける最終の信号処理が行われる物理層内でデジタル信号処理及びアナログ信号処理が完了した後に分岐し、その分岐した協調通信対象のデータのアナログ信号を前記協調先の基地局に送信し、該協調先の基地局から前記通信端末に協調送信するように制御してもよい。
【００１０】
なお、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信は、同一の周波数を用いて行ってもよいし、互いに異なる周波数を用いて行ってもよい。
また、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信は、同一の送信タイミングでタイミングを合わせて行ってもよいし、互いに異なる送信タイミングでタイミングをずらして行ってもよい。
また、本発明において、前記複数の基地局からの協調送信されるデータは、同一の内容のデータであってもよいし、互いに異なる内容のデータであってもよい。
また、本発明において、前記協調用リソースは、複数レベルに送信電力を設定可能な場合は協調送信に用いる送信電力を含んでもよく、また、複数種類のアンテナを使用可能な場合は協調送信に用いるアンテナを含んでもよい。
また、本発明において、前記協調先の基地局は、１つの基地局であってもよいし、２つ以上の基地局であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、データの協調送信に先だって、協調元の基地局は、協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、協調先の基地局は、協調元の基地局によって決定された協調用リソースを協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出す。このように協調先の基地局における協調用リソースを借り受けた状態で、協調元の基地局は、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を協調先の基地局に送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信する。一方。協調先の基地局は、協調元の基地局から遠隔的に制御できるように協調用リソースを貸し出した状態で、協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信すると、その協調制御情報に基づいて、その貸し出した協調用リソースを介して通信端末に協調送信対象のデータを送信する。このように協調元の基地局が各基地局における協調用リソースを一元的に制御できるので、各基地局がそれぞれ協調用リソースを個別に制御する場合に比して、各基地局からの協調送信に用いる協調用リソースの管理をより確実に行うことができる。しかも、協調元の基地局が各基地局における協調用リソースを一元的に制御可能な状態で、各基地局からのデータの協調送信を繰り返し行うことができる。よって、データを協調送信するたびに基地局間のネゴシエーションによって協調用リソースの調整を行う場合に比して、基地局間の通信遅延の影響を受けにくく、協調送信の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、同通信システムにおける協調送信開始前、協調送信中及び協調送信終了後における通信の一例を示す説明図。
【図３】協調用リソースの割り当てを例示する説明図。
【図４】複数の基地局による協調通信制御の一例を示すシーケンス図。
【図５】リソース貸し出し・借り受けの概念の一例を示した説明図。
【図６】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した機能ブロック図。
【図７】複数の基地局による協調通信制御の他の例を示すシーケンス図。
【図８】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した他の例を示した機能ブロック図。
【図９】図８の例における通信レイヤ構造の物理層の構成をより詳細に示した機能ブロック図。
【図１０】協調通信中の基地局の通信レイヤ構造に着目した更に他の例を示した機能ブロック図。
【図１１】図１０の例における協調通信制御例を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図である。本実施形態に係る通信システム１０は、複数の無線基地局装置として、第１の基地局１１０及び第２の基地局１２０を備えている。これらの基地局１１０、１２０は、有線又は無線の通信回線を介して相互に通信することができ、互いに協調することにより、各基地局１１０、１２０の無線通信エリアが重複した境界エリアに存在する通信端末（以下「端末」という。）２００に協調送信対象のデータを協調送信することができる。この協調送信により、端末２００による通信時におけるスループットの向上、通信品質の向上および通信帯域の有効利用を実現できる。
【００１４】
なお、本実施形態では、互いに協調してデータを送信可能な複数の基地局が２つである場合について説明するが、当該複数の基地局は３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、複数の基地局から協調送信された複数のデータを１台の端末で受信する場合について説明するが、当該協調送信された複数のデータを受信する端末は複数台であってもよい。また、本実施形態では、複数の基地局から同一の周波数でタイミングを合わせて所定の送信時刻にデータを協調送信する場合について説明するが、各基地局から協調して送信される電波の周波数は互い異なるものであってもよいし、各基地局から協調送信する送信時刻は互いに異なってもよい。
【００１５】
図１において、上記複数の基地局１１０、１２０のうち、一方の第１の基地局１１０が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局である。また、他方の第２の基地局１２０が、協調元の基地局１１０によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局である。これらの基地局１１０、１２０は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）の仕様においては「ＮｏｄｅＢ」と呼ばれたり、更に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様では発展型のＮｏｄｅＢとして「ｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）」と呼ばれたりする場合がある。また、協調元の基地局はアンカー基地局やマスター基地局と呼ばれ、協調先の基地局はスレーブ基地局と呼ばれる場合もある。
【００１６】
通信システム１０は、複数の基地局１１０、１２０に協調送信対象のデータであるデータを配信するコアノード装置（以下「コアノード」という。）１３０を含んでもよい。コアノード１３０は、データ通信網１４１を介して外部のネットワークと通信することができる。コアノード１３０と複数の基地局１１０、１２０とは、パケット網などのデータ通信網１４０を介して接続されている。通信システム１０は、データ通信網１４０を含んでもよい。また、通信システム１０は、複数の基地局１１０、１２０から協調送信される複数のデータを受信可能な端末２００を含んでもよい。また、端末２００は、通信サービスの利用者によって使用されるためユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）と呼ばれる場合があり、移動可能なものであるため移動局と呼ばれる場合もあり、また、無線機と呼ばれる場合もある。
【００１７】
端末２００は、携帯電話機等の移動通信端末であってもよく、基地局１１０、１２０及びデータ通信網１４０等で構築されるネットワークは、移動通信ネットワークのセルラーネットワークであってもよい。データ通信網１４１は、移動通信ネットワークのコアネットワークであってもよい。基地局１１０、１２０の無線通信エリアはそれぞれ、互いに大きさが異なるマクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル等の各種セルのいずれかであってもよい。
【００１８】
端末２００と無線通信可能な複数の基地局１１０、１２０のうちいずれか一つは、複数の基地局１１０、１２０からデータを協調して送信する協調通信動作を制御する機能を備える協調元の基地局である。協調元の基地局以外の他の基地局は、協調元の基地局によって協調動作させるように制御される被協調基地局としての協調先の基地局である。協調元の基地局１１０は、例えば、端末２００と通信可能な複数の基地局のうち端末２００との無線通信において受信電界強度が最も大きく無線通信品質が最も高いものが選択される。協調元の基地局１１０の選択は、端末２００等から受信して取得した受信電界強度等の無線通信品質の情報に基づいて、端末２００と通信可能な基地局が自律的にかつ動的に切り換わるようにしてもよい。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本実施形態に係る通信システム１０における協調送信開始前、協調送信中及び協調送信終了後における通信の一例を示す説明図である。
図２（ａ）に示す協調送信開始前においては、第１の基地局１１０の無線管理エリアであるセル１１０ａ内に端末２００が在圏している。第１の基地局１１０は、コアノード１３０から送信対象のデータを受信すると、そのデータについて生成された無線電波の送信信号を、第１のセル内の端末２００に送信する。端末２００は、第１の基地局１１０からデータの受信の際に、第１の基地局１１０及びその近隣の第２の基地局１２０の電波の受信強度を計測し、フィードバック情報として第１の基地局１１０に報告する。ここで、例えば上記受信強度の差が協調送信開始の閾値内であれば、第１の基地局１１０は、各基地局１１０、１２０の双方のセル１１０ａ、１２０ａが重複している境界エリアＡ内に端末２００が存在していると判断し、協調送信を開始する。ここで、第１の基地局１１０が協調元の基地局として機能し、第２の基地局１２０が協調先の基地局として機能する。
【００２０】
図２（ｂ）に示す協調送信中において、協調元の基地局１１０は、コアノード１３０から受信したデータを協調送信のため、協調先の基地局１２０に分配する。協調元の基地局１１０から協調先の基地局１２０へのデータの分配はＧＴＰｖ２（GPRS Tunneling Protocol Version2）などのトンネリングプロトコルを用いることができる。
【００２１】
図２（ｃ）に示す協調送信終了時において、協調元の基地局１１０は、例えば上記各基地局１１０、１２０の電波の受信強度差が協調終了の閾値以上になると、端末２００が境界エリアＡから出て協調先の基地局１２０のセル１２０ａのみのエリアに在圏するようになったと判断し、協調先の基地局１２０及び端末２００に協調終了指示を出す。これにより、各基地局１１０、１２０による協調通信が終了し、第１の基地局１１０は協調元としての役目を終え、第２の基地局１２０は協調先としての役目を終える。その後、第１の基地局１１０は、端末２００へのデータの分配を停止する。第２の基地局１２０は、コアノード１３０に対してパス切替指令を出し、コアノード１３０から第２の基地局１２０へデータ送信の経路を変更させる。
【００２２】
図３は、端末２００との間の無線通信方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式を用いた場合に決定される協調用リソースの割り当てを例示する説明図である。図示のように、ＯＦＤＭＡ方式を採用する場合は、所定周波数帯域を１単位とした周波数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・）と、所定時間幅のサブフレームを１単位とした送信タイミングの時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・）とを指定することにより、通信リソースを割り当てる。例えば、図示の例では、ユーザＵ１の端末に対して周波数Ｆ２、Ｆ３及び時間Ｔ２で指定される２ブロックの通信リソースが割り当てられ、ユーザＵ２の端末に対して周波数Ｆ５及び時間Ｔ２で指定される１ブロックの通信リソースが割り当てられている。また、ユーザＵ３の端末に対して周波数Ｆ４、Ｆ５及び時間Ｔ５、Ｔ６で指定される４ブロックの通信リソースが割り当てられ、ユーザＵ４の端末に対して周波数Ｆ２及び時間Ｔ５で指定される１ブロックの通信リソースが割り当てられている。協調用リソース決定部３１１は、いずれの通信リソースも割り当てられていない周波数及び時間の組み合わせからなるブロックを、協調用リソースとして決定し、割り当てる。なお、本実施形態ではＯＦＤＭＡ方式を用いた通信システムについて説明するが、本発明はＯＦＤＭＡ方式以外の他の無線通信方式の用いた通信システムにも同様に適用することができる。
【００２３】
ＯＦＤＭＡ方式を用いた協調通信を行う場合では、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０の双方から周波数および送信タイミングを協調させてデータを送信することにより、セル境界での干渉を抑制し、より高い性能を得ることができる。そのためには、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０がリソースのネゴシエーションを行う必要がある。
【００２４】
図４は、図２に示す協調送信開始前、協調送信中、協調送信終了後という一連の動作における通信制御例を示すシーケンス図である。なお、図中のかっこで示した数字は制御ステップの順番を便宜的に示したものである。
【００２５】
まず、協調送信開始前のシーケンスを、図４を用いて説明する。コアノード１３０から単独の協調元の基地局１１０を介して端末２００へデータが送信される通常のデータ送信が行われると（ステップ１、２）、端末２００から協調元の基地局１１０に、近隣の基地局からの電波の電界強度の情報やチャネル品質指標（ＣＱＩ）を含むフィードバック情報が返信される（ステップ３）。協調元の基地局１１０は、端末２００から受信したフィードバック情報に基づいて、協調元の基地局１１０の無線通信エリア（セル）と協調先の基地局１２０の無線通信エリア（セル）との境界部分のエリアに端末２００が在圏していると判断すると、データの協調通信の開始を決定し（ステップ４）、協調通信開始要求を、協調先の基地局１２０に送信する（ステップ５）。協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から協調通信開始要求を受信すると、協調送信に使用可能な周波数の空きリソースをチェックし、その空きリソースを協調元基地局に貸し出し、協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるようにする（ステップ６）。また、協調先の基地局１２０は、上記周波数の空きリソースの情報とともに、上記協調通信開始要求に応答する協調通信開始応答を協調元の基地局１１０に返信する（ステップ７）。協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数の空きリソースの情報に基づいて、データの協調通信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し（ステップ８）、協調通信開始コマンドを端末２００に送信する（ステップ９）。
【００２６】
図５は、上記のリソース貸し出し・借り受けの概念の一例を示した説明図である。本例では、協調先の基地局１２０の周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂを協調元の基地局１１０に貸し出している。協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂに協調送信データを割り当てることができる。一方、協調先の基地局１２０は貸し出した周波数リソースＦ１ｂおよびＦ２ｂを使用することができなくなる。以上により、協調送信中は、協調元の基地局１１０のスケジューラが単独で周波数リソースに協調送信データを割り当てることができる。（図５の例では、協調元の基地局１１０のＦ１ａおよびＦ２ａ、協調先の基地局１２０のＦ１ｂおよびＦ２ｂを用いて協調送信している。）よって、協調送信中に協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０とリソースのネゴシエーションを行うことなく、単独で協調送信することが可能になる。
【００２７】
次に、協調送信中のシーケンスを、図４を用いて説明する。端末２００は、協調元の基地局１１０から協調通信開始コマンドを受信すると、各基地局１１０、１２０から協調送信されてくるデータを処理するための所定の協調通信用プログラムを起動して協調通信処理を開始し、協調通信データを処理可能な状態になる（ステップ１０）。協調元の基地局１１０は、協調通信開始コマンドに対するフィードバック情報を端末２００から受信する（ステップ１１）。協調元の基地局１１０は、上記フィードバック情報を端末２００から受信した後、コアノード１３０から協調送信対象のデータを受信する（ステップ１２）と、当該データを協調送信する送信時刻の情報を含む協調制御情報とともに、当該データを協調先の基地局１２０に送信する（ステップ１３）。その後、上記予め設定した周波数及び送信時刻で、各基地局１１０、１２０から端末２００に協調送信対象のデータが協調送信される（ステップ１４、１４’）。ここで、協調制御情報には協調先の基地局１２０を遠隔に制御するためのＭＣＳ情報を含んでもよい。ＭＣＳ情報とは変調方式および符号化方式を定める情報で、上記フィードバック情報に基づいて協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６で計算される。
【００２８】
図６は、上記協調送信中の協調元の基地局１１０及び協調先の基地局１２０の通信レイヤ構造に着目した機能ブロック図である。各基地局１１０、１２０は、図示しないインターネットプロトコル層（ＩＰ層）のほか、データ収斂プロトコル層（ＰＤＣＰ層）１１１、１２１、無線リンク制御層（ＲＬＣ層）１１２、１２２、メディアアクセス制御層（ＭＡＣ層）１１３、１２３、及び物理層（ＰＨＹ層）１１４、１２４からなる、多層の通信レイヤ構造を有している。ＰＤＣＰ層１１１、１２１では、データの圧縮及び暗号化並び伸張及び復号化等の処理を行う。ＲＬＣ層１１２、１２２では、データの分割、結合、順序制御及び再送（ＡＲＱ：Automatic Repeat-Request）等の処理を行う。ＭＡＣ層１１３、１２３では、データの送信のスケジューリング、多重化、再送（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）等の処理を行う。また、ＰＨＹ層１１４、１２４では、端末２００との間で送受信される高周波の送受信信号の変調、復調、符号化等の処理を行う。このＰＨＹ層１１４、１２４は、端末２００と無線通信する無線通信部として機能する。
【００２９】
協調元の基地局１１０の制御部１１７は、協調開始時に、協調元の基地局１１０および協調先の基地局１２０それぞれにおいてデータの協調送信に用いる協調用リソース（例えば周波数）を決定し、協調先の基地局１２０から協調用リソースを借り受ける。また、制御部１１７は、協調先の基地局１２０から借り受けた協調用リソースを遠隔から制御する。更に、制御部１１７は、協調先の基地局１２０を遠隔的に制御するために、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信する。
【００３０】
協調先の基地局１２０の制御部１２７は、協調開始時（図４のステップ８）において、協調元の基地局１１０で決定された協調用リソースを協調元の基地局１１０に貸し出す。
【００３１】
また、複数の基地局１１０、１２０はそれぞれ、基地局間通信部１１５、１２５とスケジューラ１１６、１２６とを備えている。基地局間通信部１１５、１２５は、有線又は無線の通信回線を介して、自己以外の他の基地局と通信するものである。また、スケジューラ１１６、１２６はそれぞれ、各基地局１１０、１２０における処理・動作を制御する制御部１１７、１２７の一部を構成し、どのリソース（時間および周波数）を使用して送信するかを決定し、前述のＲＬＣ層１１２、１２２、ＭＡＣ層１１３、１２３及びＰＨＹ層１１４、１２４を制御して、データの送信を行う。さらに協調送信中において、スケジューラ１１６は、どの協調用リソース（時間および周波数）を使用して送信するかを決定し、協調元の基地局１１０のＲＬＣ層１１２、ＭＡＣ層１１３、ＰＨＹ層１１４を制御するとともに、協調先の基地局１２０の協調リソース制御部１２８を介して、協調先の基地局１２０のＰＨＹ層１２４を制御して、データの協調送信を行う。
【００３２】
また、協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から送信される協調制御信号に基づいて協調送信対象のデータの協調用リソース（周波数、送信タイミング）を遠隔的に制御するための協調用リソース制御部１２８を備えている。協調先の基地局１２０における協調用リソースは、協調用リソース制御部１２８を介して、協調元の基地局１１０に対して貸し出され、協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６によって遠隔的に制御可能になっている。
【００３３】
図６において、協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０のＭＡＣ層１１３から通信回線を介して、協調送信対象のデータであるデータを受信し、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に転送する。また、協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０のスケジューラ１１６から通信回線を介して、協調制御情報（送信タイミングの情報、ＭＣＳ情報、受信品質情報等）を受信する。協調用リソース制御部１２８は、協調元の基地局１１０から受信した協調制御情報に基づいて、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４における協調送信対象のデータの送信を制御する。具体的には、ＭＣＳ情報に指定された変調方式および符号化方式でＰＨＹ層１２４における変調処理および符号化処理を実施し、送信タイミング情報に指定された時間にＰＨＹ層１２４から端末２００へ送信処理を行う。
【００３４】
なお、協調用リソース制御部１２８を独立に設けずに、協調用リソース制御部１２８の機能を、協調先の基地局１２０内の制御部１２７に組み込むように構成してもよい。
【００３５】
また、図６では、協調通信動作の説明の都合上、協調先の基地局１２０についてのみ協調用リソース制御部１２８を設けているが、図６における協調元の基地局１１０が協調先の基地局となる場合もある。そのため、図６における協調元の基地局１１０についても上記協調用リソース制御部を備えるように構成してもよい。
【００３６】
上記構成の通信システムに用いる基地局１１０、１２０のハードウェアは、例えば、アンテナのほか、送信増幅器、受信増幅器、無線信号処理部、ベースバンド信号処理部、有線伝送路インターフェース部、コンピュータ装置などで構成される。また、これらのハードウェア構成のうち、アンテナ、送信増幅器及び受信増幅器は前述の無線通信部に対応し、有線伝送路インターフェース部は前述の基地局間通信部に対応する。コンピュータ装置は、例えばマイクロコンピュータで構成され、前述の制御部１１７、１２７や協調用リソース制御部１２８として機能し、予め組み込まれた所定の制御プログラムに基づいて各部を制御する。特に、コンピュータ装置は、所定の制御プログラムに基づいて無線信号処理部やベースバンド信号処理部を制御することにより、例えば前述のＰＤＣＰ層、ＲＬＣ層、ＭＡＣ層及びＰＨＹ層などの複数の通信レイヤ構造を介して、送受信のデータや信号を処理する。
【００３７】
次に、協調送信終了後のシーケンスを、図４を用いて説明する。協調元の基地局１１０は、協調送信対象のデータに対するフィードバック情報を端末２００から受信し（ステップ１９）、そのフィードバック情報に基づいて、端末２００が上記境界部分のエリアから協調先の基地局１２０の無線通信エリア（セル）に移動したと判断すると、データの協調通信の終了を決定する（ステップ２０）。その後、協調元の基地局１１０は、協調通信終了要求を協調先の基地局１２０に送信し（ステップ２１）、協調先の基地局１２０から借り受けた周波数リソースを返却する。次に、協調先の基地局１２０から協調通信応答を受信する（ステップ２２）と、協調通信終了コマンドを端末２００に送信する（ステップ２３）。端末２００は、協調元の基地局１１０から協調通信終了コマンドを受信すると、上記起動していた協調通信用プログラムを停止して協調通信終了処理を実行する（ステップ２４）。端末２００は、通常のデータ通信が可能な状態になると、協調通信終了コマンド成功応答を協調先の基地局１２０に送信する（ステップ２５）。協調先の基地局１２０は、端末２００から協調通信終了コマンド成功応答を受信すると、端末２００についてデータ通信のパスを切り替えるためのパス切替要求をコアノード１３０に送信する（ステップ２６）。協調先の基地局１２０は、コアノード１３０からパス切替要求成功応答を受信する（ステップ２７）と、単独の基地局１２０を介して端末２００とデータ通信するためのコンテキストが貸し出され、基地局１２０を介したデータ送受信のためのリンクが確立される（ステップ２８）。以上により、協調通信の終了処理が完了し、その後は、コアノード１３０から単独の基地局１２０を介して端末２００へデータが送信される通常のデータ送信が行われる（ステップ２９、３０）。
【００３８】
なお、図４の例では、協調元の基地局１１０が、協調先の基地局１２０に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、無線通信リソースにおける空きリソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定しているが、他の方法で協調用リソースを決定してもよい。
【００３９】
例えば、図７に示すように、協調元の基地局１１０が、協調先の基地局１２０に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し（ステップ５）、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し（ステップ７）、その協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定してもよい（ステップ８）。
【００４０】
図７において、協調先の基地局１２０は、協調元の基地局１１０から協調通信開始要求を受信する（ステップ５）と、前記協調通信リソースの候補について、無線通信リソースの空きリソースがあるか否かをチェックし（ステップ６）、その空きリソースのチェック結果を含む協調通信開始応答を協調元の基地局１１０に送信する（ステップ７）。協調元の基地局１１０は、前記空きリソースがあるというチェック結果を協調先の基地局１２０から受信すると、その空きリソースを協調通信リソースとして決定する（ステップ８）。協調先の基地局１２０は、上記空きリソースを協調用リソースとして、協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出す（ステップ６）。
【００４１】
一方、図７のステップ６において、前記協調通信リソースの候補について無線通信リソースの空きリソースがなかった場合は、空きリソースがなかった旨のチェック結果を含む協調通信開始応答を、協調元の基地局１１０に送信する。協調元の基地局１１０は、その協調通信開始応答に基づいて、協調通信の初期化処理を中断して協調通信処理を開始しないように制御してもよいし、他の協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を協調先の基地局１２０に送信するように制御してもよい。なお、図７において、図４と共通する処理・制御のステップについては説明を省略する。
【００４２】
また、図４、７の制御例では、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを協調通信開始時に行っているが、予め設定した所定のタイミングに定期的に行うようにしてもよい。例えば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、基地局間通信の時間（数ｍ秒）よりも十分に長いタイミングで定期的に（例えば、１秒、５秒又は１０秒ごとに）行うようにしてもよい。
【００４３】
また、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けは、端末２００との間の無線通信の品質を示すチャネル品質指標（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）に基づいて行ってもよい。このＣＱＩは、複数の無線通信チャネル（複数の周波数）ごとに、端末２００が無線通信可能な基地局との間の無線通信チャネルの品質を示すものであり、端末２００からのフィードバック情報に含まれる。この端末２００から受信したＣＱＩに基づいて、例えば各無線通信チャネル（周波数）のＣＱＩの値が所定の範囲よりも大きく変化したか否かを判断する。そして、前記ＣＱＩの値が所定の範囲よりも大きく変化したタイミングで、協調送信に最適な無線通信チャネル（周波数）のリソースに切り替えるように前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを行う。
【００４４】
なお、図６の例では、協調元の基地局１１０内のＭＡＣ層１１３から協調送信対象のデータを分岐して、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に転送しているので、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４でデータ処理が行われるとともに、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４で協調送信対象のデータのデータ処理が行われる。そのため、データ処理が重複して協調送信の効率が悪化するおそれがある。このようなデータ処理の重複を回避して協調送信の効率を向上させるために、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４以降の段階で協調送信対象のデータを分岐して協調先の基地局１２０に送信してもよい。
【００４５】
図８は、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４から分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する構成の一例を示した機能ブロック図である。なお、図８において、図６と共通する部分については説明を省略する。図８の例では、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４の途中の工程で協調送信対象のデータを分岐し、協調元の基地局１１０内の基地局間通信部１１５とデジタル通信回線と協調先の基地局１２０内の基地局間通信部１２５とを介して、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する。そして、協調先の基地局１２０では、ＰＨＹ層１１４の途中の工程からデータ処理を行うことができる。したがって、協調先の基地局１２０内のＰＤＣＰ層１２１からＰＨＹ層１１４の途中の工程までのデータ処理が不要になり、協調送信の効率を向上させることができる。
【００４６】
図９は、図８の例における協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４及び協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の構成をより詳細に示した機能ブロック図である。なお、図９の例では、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４と協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４とは同じ構成であるので、以下、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４の構成について説明し、協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の構成について重複する部分の説明を省略する。
【００４７】
図９において、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４は、ＣＲＣ（巡回冗長性検査）部１１４ａ、セグメント部１１４ｂ、ＦＥＣ（前方誤り訂正）部１１４ｃ、ＲＭ（Rate Matching）＋ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求）部１１４ｄ、スクランブル部１１４ｅ、変調部１１４ｆ及び出力部１１４ｇからなる７つの処理部を備えている。
【００４８】
ＣＲＣ部１１４ａは、周期冗長検査とも呼ばれデータ転送時のエラーをチェックするためのＣＲＣ符号（ビット）を生成して協調送信対象のデータ（パケット）に付加する処理を行う。
セグメント部１１４ｂは、複数の物理チャネルが用いられる場合に、協調送信対象のデータのビットを複数の物理チャネルに分配する処理を行う。
【００４９】
ＦＥＣ部１１４ｃは、誤り検出とその訂正を受信側が単独で行う前方誤り訂正ができるように、協調送信対象のデータに冗長性を付与してチャネル符号化を行う。
【００５０】
ＲＭ＋ＨＡＲＱ部１１４ｄは、ＲＭ（レートマッチング）及びＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求）の処理を行う。レートマッチングは、協調送信対象のデータから符号化された伝送ビット列を、物理チャネルのビット数に合わせる処理である。また、ハイブリッド自動再送要求は、誤りを含んだパケットの受信した時に、付加情報を送付して誤りを訂正する処理のことである。
【００５１】
スクランブル部１１４ｅは、受信側である端末２００の復調部でのパルスの判定誤りの増大を防ぐために規則的なデータ系列を擬似的にランダムにする処理を行うものである。受信側の端末２００でランダムな情報を受けていると、復調部はランダム系列に最適な唯一の状態に留まり、平均的な意味で最適な状態を保つことができる。
【００５２】
変調部１１４ｆは、協調送信対象のデータを無線通信で伝送するために最適なアナログの電気信号に変調する処理を行う。また、出力部１１４ｇは、変調部１１４ｆで変調された電気信号を所定のレベルまで増幅し、アンテナを介して送信する。ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）の技術を用いて協調送信を行う場合は、出力部１１４ｇにおいて複数のアンテナに対するマッピングが行われる。
【００５３】
図９に示すＰＨＹ層１１４において、ＣＲＣ部１１４ａからスクランブル部１１４ｅまではデジタル信号でデータ処理が行われ、変調部１１４ｆではデジタル信号に基づいてアナログ信号が生成され、出力部１１４ｇではアナログ信号の送信処理が行われる。図９に示すように、協調送信対象のデータは、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４のスクランブル部１１４ｅから分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４の変調部１２４ｆに送信される。協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信されたデータは、変調部１２４ｆ及び出力部１２４ｇでアナログ信号となって端末２００に協調送信される。このように、協調送信対象のデータのデジタル処理は協調元の基地局１１０で共通に行い、アナログ信号の処理は協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とで別々に行う。これにより、協調送信対象のデータ処理の重複が減り、協調送信の効率が向上する。また、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０との間の基地局間回線は例えばＩＰ回線であるため、協調元の基地局１１０でデジタル処理後に生成されたデジタル信号をＩＰパケット化して、そのまま協調先の基地局１２０に送信することができる。
【００５４】
なお、図８及び図９における協調元の基地局１１０及び協調先の基地局１２０による協調通信は、例えば図４又は図７のシーケンスに示すように制御することができる。
【００５５】
また、図８及び図９では、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４から分岐して協調先の基地局１２０内のＰＨＹ層１２４に送信する構成例について説明したが、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で処理してアナログ信号にした後に分岐して協調先の基地局１２０に送信し、協調先の基地局１２０から端末２００に送信するように構成してもよい。
【００５６】
図１０は、協調送信対象のデータを協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で処理してアナログ信号にした後に分岐する構成例を示す機能ブロック図である。なお、図１０において、図６及び図８と共通する部分については説明を省略する。図１０の例では、すべてのデジタル処理及びアナログ処理が協調元の基地局１１０で行われるため、協調先の基地局１２０で重複した処理がなく更に効率がよい。ただし、基地局間回線が例えばデジタル信号のＩＰ回線の場合、協調元の基地局１１０で生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換して協調先の基地局１２０に送信するため、Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の処理を行う必要がある。
【００５７】
図１０において、協調送信対象のデータは、協調元の基地局１１０内のＰＨＹ層１１４で信号処理が完了した後に分岐される。分岐された協調送信対象のデータはアナログ信号であるため、協調先の基地局１２０へデジタル信号としてＩＰパケット送信するために協調元の基地局１１０内にＡ／Ｄ変換器１１６が備えられる。また、協調先の基地局１２０内には、協調元の基地局１１０から受信した協調送信対象のデジタル信号をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器１２６が備えられる。
【００５８】
図１１は、図１０に示した構成の協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とによる協調通信制御例を示すシーケンス図である。なお、図１１において、図４と共通する処理・制御のステップについては説明を省略する。図１１において、協調元の基地局１１０は、コアノード１３０から協調送信対象のデータを受信する（ステップ１２）と、協調先の基地局１２０に送信するデータをＡ／Ｄ変換（ステップ１３ａ）し、当該データを協調送信する送信時刻の情報を含む協調制御情報とともに、当該データを協調先の基地局１２０に送信する（ステップ１３）。協調先の基地局１２０では送信されたデータをＤ／Ａ変換する（ステップ１３ｂ）。その後、上記予め設定した周波数及び送信時刻で、各基地局１１０、１２０から端末２００に協調送信対象のデータが協調送信される（ステップ１４、１４’）。なお、図１１の例で用いる協調通信リソースについては、前述の図７のステップ５〜８で説明した方法を用いて決定してもよい。
【００５９】
以上、本実施形態によれば、協調元の基地局１１０が各基地局１１０、１２０における協調用リソースを一元的に制御できるので、各基地局１１０、１２０がそれぞれ協調用リソースを個別に制御する場合に比して、各基地局１１０、１２０からの協調送信に用いる協調用リソースの管理をより確実に行うことができる。しかも、協調元の基地局１１０が協調用リソースを一元的に制御可能な状態で、各基地局１１０、１２０からのデータの協調送信を繰り返し行うことができる。よって、データを協調送信するたびに基地局１１０、１２０間のネゴシエーションによって協調用リソースの調整を行う場合に比して、基地局１１０、１２０間の通信遅延の影響を受けにくく、協調送信の効率が向上する。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースが、周波数のリソースだけでなく、データを協調送信する送信時刻の時間リソースを含むことにより、協調元の基地局１１０は、周波数のリソースだけでなく送信時刻の時間リソースを含む協調用リソースが決定することができる。また、協調先の基地局１２０は、その決定された周波数及び送信時刻の協調用リソースを協調元の基地局１１０から遠隔的に制御できるように貸し出すことができる。従って、周波数のリソースだけでなく送信時刻の時間リソースが確実に空いた状態で、データの協調送信を実行することができ、データの協調送信の失敗をより確実に回避できる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行うことにより、その協調通信開始時における無線通信リソースの空き状態に基づいて最適な協調用リソースを使用できるので、データの協調送信を確実にすることができる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングに定期的に行うことにより、協調通信により適した協調用リソースに更新することができるため、データの協調送信をより確実にすることができる。
また、本実施形態によれば、前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、基地局１１０、１２０と端末２００との間の無線通信の品質情報（ＣＱＩ）に基づいて行うことにより、基地局−端末間の無線通信状況の変化に応じて、前記協調用リソースを、協調送信に最適な無線通信リソースに更新することができる。
また、本実施形態（図４参照）によれば、協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定する。このように協調先の基地局１２０における空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答に基づいて協調用リソースを決定することにより、協調元の基地局１１０は、決定した協調用リソースの情報を協調先の基地局１２０に送信する必要がなくなる。また、協調先の基地局１２０では、空き無線通信リソースを協調用リソースとして速やかに貸し出すことができる。従って、協調通信の初期化処理の効率化を図ることができる。特に、この場合は、協調先の基地局１２０における空き無線通信リソースを協調元の基地局１１０に提示するため、協調用リソースとして優先的に設定することができる。
また、本実施形態（図７参照）によれば、協調元の基地局１１０は、協調先の基地局１２０に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局１２０から、その協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定する。この場合も、協調元の基地局１１０は、決定した協調用リソースの情報を協調先の基地局１２０に送信する必要がなくなり、協調先の基地局１２０では、空き無線通信リソースを協調用リソースとして速やかに貸し出すことができる。従って、協調通信の初期化処理の効率化を図ることができる。特に、この場合は、協調元の基地局１１０の空き無線通信リソースを協調通信リソースの候補として協調先の基地局１２０に提示することができるため、協調元の基地局１１０における空き無線通信リソースを、協調用リソースとして優先的に設定することが可能になる。
また、本実施形態（図８、９参照）によれば、協調送信対象のデータのデジタル処理は協調元の基地局１１０で共通に行い、アナログ処理は協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０とで別々に行う。これにより、協調送信対象のデータの処理の重複が減り、協調送信の処理効率の向上を図ることができる。また、協調元の基地局１１０と協調先の基地局１２０との間の基地局間回線は例えばＩＰ回線であるため、協調元の基地局１１０でデジタル処理後に生成されたデジタルデータをＩＰパケット化して、そのまま協調先の基地局１２０に送信することができる。
また、本実施形態（図１０、１１参照）によれば、協調送信対象のデータのデータ処理（デジタル処理及びアナログ処理）が協調元の基地局１１０で行われ、協調先の基地局１２０に送信された協調送信対象のデータを端末２００に無線伝送することができる。これにより、協調先の基地局１２０で重複した処理がなく、更に協調送信の処理効率がよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、各基地局１１０、１２０から協調送信されるデータが同じ内容の同一データである場合について説明したが、本発明は、互いに異なる内容のデータを協調送信する場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 通信システム
１１０ 協調元の基地局（第１の基地局）
１２０ 協調先の基地局（第２の基地局）
１１１、１２１ データ収斂プロトコル層(ＰＤＣＰ層)
１１２、１２２ 無線リンク制御層(ＲＬＣ層)
１１３、１２３ メディアアクセス制御層(ＭＡＣ層)
１１４、１２４ 物理層(ＰＨＹ層)
１１５、１２５ 基地局間通信部
１１６、１２６ スケジューラ
１１７、１２７ 制御部
１２８ 協調用リソース制御部
１３０ コアノード
２００ 端末
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２００９−１７１３８２号公報
【００６３】
【非特許文献１】厳 宝山、岡廻 隆生、林 秀樹、「複数基地局間協調送信のためのネットワーク制御システムの基本設計と実装」、電気通信学会２０１０年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集、１１９頁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムであって、
前記複数の基地局のいずれか一つの基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であり、前記複数の基地局の他の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局であり、
前記協調元の基地局は、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備え、
前記協調先の基地局は、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１の通信システムにおいて、
前記協調用リソースは、前記データの協調送信に用いる送信時刻の時間リソースを含むことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２の通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行うことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１又は２の通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングで定期的に行うことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記基地局と前記通信端末との間の無線通信の品質情報に基づいて行うことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれから協調送信されたデータを受信可能な通信端末を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて前記複数の基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であって、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前期協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１０】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて協調元の基地局からデータの協調送信が制御される協調先の基地局であって、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１１】
複数の基地局のいずれか一つの協調元の基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御し、その他の協調先の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御されることにより、無線通信により前記複数の基地局から通信端末へデータを協調送信するときの通信制御方法であって、
前記協調元の基地局が、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように前記協調元の基地局へ前記協調用リソースを貸し出すステップと、
前記協調元の基地局が、前記協調用リソースを貸し出した前記協調先の基地局に、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信するステップと、
前記協調元の基地局が、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するステップと、を含むことを特徴とする通信制御方法。
【請求項１】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムであって、
前記複数の基地局のいずれか一つの基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であり、前記複数の基地局の他の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御される協調先の基地局であり、
前記協調元の基地局は、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前記協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備え、
前記協調先の基地局は、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１の通信システムにおいて、
前記協調用リソースは、前記データの協調送信に用いる送信時刻の時間リソースを含むことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２の通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記協調送信を可能にする協調通信開始時に行うことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１又は２の通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、予め設定した所定のタイミングで定期的に行うことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調用リソースの決定、貸し出し及び借り受けを、前記基地局と前記通信端末との間の無線通信の品質情報に基づいて行うことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、空き無線通信リソースの情報を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局は、前記協調先の基地局に協調通信リソースの候補を含む協調通信開始要求を送信し、その協調通信開始要求を受信した協調先の基地局から、前記協調通信リソースの候補について使用可能か否かを判断した判断結果を含む協調通信開始応答を受信し、その協調通信開始応答に基づいて前記協調用リソースを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれから協調送信されたデータを受信可能な通信端末を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて前記複数の基地局からのデータの協調送信を制御する機能を有する協調元の基地局であって、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
協調先の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定し、前期協調先の基地局から前記協調用リソースを借り受けて、前記借り受けた協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるようにし、前記協調先の基地局へ協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信し、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１０】
無線通信により複数の基地局から通信端末へデータを協調送信可能な通信システムにおいて協調元の基地局からデータの協調送信が制御される協調先の基地局であって、
通信端末と無線通信する無線通信部と、
前記協調元の基地局と通信する基地局間通信部と、
前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように貸し出し、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信し、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項１１】
複数の基地局のいずれか一つの協調元の基地局が、各基地局からのデータの協調送信を制御し、その他の協調先の基地局が、前記協調元の基地局によってデータの協調送信が制御されることにより、無線通信により前記複数の基地局から通信端末へデータを協調送信するときの通信制御方法であって、
前記協調元の基地局が、前記協調元の基地局及び前記協調先の基地局それぞれにおけるデータの協調送信に用いる周波数を含む協調用リソースを決定するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局によって決定された協調用リソースを前記協調元の基地局から遠隔的に制御できるように前記協調元の基地局へ前記協調用リソースを貸し出すステップと、
前記協調元の基地局が、前記協調用リソースを貸し出した前記協調先の基地局に、協調送信対象のデータ及び協調制御情報を送信するステップと、
前記協調元の基地局が、前記協調用リソースの情報に基づいて協調送信対象のデータを通信端末に送信するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調元の基地局から協調送信対象のデータ及び協調制御情報を受信するステップと、
前記協調先の基地局が、前記協調制御情報に基づいて、前記協調元の基地局から遠隔的に制御された協調用リソースを介して前記通信端末に協調送信対象のデータを送信するステップと、を含むことを特徴とする通信制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７８８２２（Ｐ２０１２−１７８８２２Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９０５０（Ｐ２０１２−９０５０）
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度及び平成２３年度、総務省、「異なる大きさのセルが混在する環境下における複数基地局間協調制御技術の研究開発」の委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１４４０６８４）ソフトバンクモバイル株式会社 (654)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度及び平成２３年度、総務省、「異なる大きさのセルが混在する環境下における複数基地局間協調制御技術の研究開発」の委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１４４０６８４）ソフトバンクモバイル株式会社 (654)
【Ｆターム（参考）】
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