JP3898533B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル無線通信システムにおいて、面的あるいは線的にサービスエリアを有するセルラーシステムにおいて、同一周波数を用いてセルを構成する場合において、高速で安定した通信を与えることの出来る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の無線システムでは、無線のサービスとして、面的に通信エリアをカバーする必要性があること、電波の到達距離が限られており、一つの基地局でサービスエリアをカバーできないことから複数の基地局（アクセスポイント：以下アクセスポイントＡＰと称する。）を用いて端末局が移動しても、継続して通信が出来るようになっている。
【０００３】
それを実現するため、図９に示すようなセル構成と呼ばれるシステムが用いられる。図９に示すように、各六角形はセル３２を模式的に表したものであり、その中心にアクセスポイントＡＰ（３１）が配置されているものとする。また、各セル３２内においては、端末ＭＴ（３３）は、アクセスポイントＡＰ（３１）に制御され、アクセスポイントＡＰ（３１）−端末ＭＴ（３３）間で通信が行われる。
【０００４】
このような構成において、端末ＭＴが移動しても継続して電話等のサービスを行うために、各セル３２は少なくとも隣接し或いは一部重複した領域を有して配置されている必要がある。但し、電波が隣接セルに入り干渉するのを避けるため、隣接して配置されているセル同士は異なる周波数で通信する必要がある。同一周波数で通信を行うためには、例えば数セル分だけ分離したセル間であれば、干渉波の強度は十分に減衰した状態となるため問題が生じない。このような方式は、現在の携帯電話であるＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）などに適用されている。
【０００５】
しかしながら、このようなシステム構成では、実際に１つのセルで使える周波数は、システム全体に割り当てられている周波数の数分の１程度であるため、同一セル内に収容できる回線の容量に限界がある。
ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いて同一周波数でセルを構成する提案がなされている。この周波数と時間の共用法を図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の時間と周波数との関係を示す図であり、図１０（ｂ）はＴＤＭＡ方式でにおける時間と周波数との関係を示す図である。
【０００６】
図１０（ａ）に示すように、ＦＤＭＡ方式では、ユーザーごとに別々の周波数を割り当てるため、時間軸上においては同一の周波数を１ユーザーが占有して通信する。また、１つのセル内には複数のユーザーがいるため、セルごとに複数個の周波数チャンネルを割り当てている。例えば、セル１にはｆ１からｆ４までのそれぞれの周波数を用いて通信を行うユーザーが存在する。セル２にはｆ５からｆ８までのそれぞれの周波数を用いて通信を行うユーザーが存在する。
【０００７】
図１０（ｂ）に示すように、ＴＤＭＡ方式では、用いる周波数（帯）は１種類であり、時間軸上において細かいスロットに分けていて、ユーザーはそれぞれのスロットを用いることにより通信を行う。但し、通信を行う場合には、ユーザー毎に、繰り返してスロットを割り当てる必要がある。そこで、繰返し周期を１サイクルとして、各周期毎にユーザーを割り当てるなどの制御が行われる。
次に、第１のアクセスポイントＡＰ１に隣接するセル内に他の第２のアクセスポイントＡＰ２が存在する場合のタイムスロットの使い方について図１１を参照して説明する。
【０００８】
２つのアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２は、ＴＤＭＡ方式の通信システムとして動作しており、同一のタイムスロット数（繰り返し周期）、タイムスロット時間を有し、その時間は第１及び第２の２つのアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２間において同期しているものとする。尚、図１１においては、８個のタイムスロットＴＳ１からＴＳ８までを有するシステムを例に示している。
【０００９】
図１１に示すように、第１のアクセスポイントＡＰ１と端末（図示せず）との間で、２つ目のタイムスロットＴＳ２を用いて通信している。従って、タイムスロットとしては、ＴＳ１と、ＴＳ３からＴＳ８までのタイムスロットが空いていることになる。
【００１０】
第２のアクセスポイントＡＰ２と端末間では、２つ目のタイムスロットＴＳ２を用いると第１のアクセスポイントＡＰ１と端末間の通信による電波との間での干渉が大きくなるため、２つ目のタイムスロットＴＳ２を除くその他の７つのタイムスロットから選択されるいずれかのタイムスロットを用いて通信することになる。
このように同一周波数を用い、かつ、時間領域を複数のタイムスロットに分割することにより、異なるアクセスポイントＡＰ間において通信するための周波数を共用することが可能となる。
【００１１】
また、従来の周波数分割方式では、フィルタ等のアナログ回路の制限から自由に周波数幅を変えることは困難であるが、ＴＤＭＡ方式を用いると時間軸上で分割できるため、回路的な制約がない。１つの端末が１つのタイムスロットのみではなく、２つ或いは３つのタイムスロットを用いることもできる。このようにすれば、通信容量を２倍或いは３倍にすることも可能であり、マルチメディア通信などにおいて、帯域を自由にコントロールすることができる。
以上のことから、ＴＤＭＡ方式は、伝送容量が常に変化する、例えばパケットデータ通信にも有利な通信方式である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、ＴＤＭＡ方式の通信システムにおいて、セル構成をとる場合に、最小単位となるタイムスロットの空き状態が収容できる端末数に大きく影響してくる。同一周波数でセルを組む場合において、タイムスロット数と干渉距離とセル配置とによって、セル内に収容できる端末数が決まってくる。
【００１３】
無線通信においては、通信に必要な受信電力（Ｃ）対雑音電力（Ｎ）比（Ｃ／Ｎ）或いは受信電力（Ｃ）対干渉電力（Ｉ）比（Ｃ／Ｉ）がシステムや端末の性能によって決まっており、それを満たさない場合には通信に支障が発生する。また、両方の影響を加味した式である、（Ｃ／（Ｎ＋Ｉ））を通信が可能であるか否かの指標として用いることもある。
【００１４】
図１１に示すように、決められたタイムスロットＴＳの中で使うことのできるタイムスロットは、他の無線局に起因する干渉の影響が、上記の式、Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）以下のスロットであり、例えば許容電力以上の干渉電力が入っているタイムスロットにはアクセスポイントＡＰを追加して割り当てることはできない。
【００１５】
そのために、アクセスポイントＡＰと接続しようとする端末は、全タイムスロットの受信電力、あるいはＣ／（Ｎ＋Ｉ）比を測定し、その情報をアクセスポイントＡＰに通知、アクセスポイントＡＰは、干渉の影響のないタイムスロットであり、かつ、そのセル内で空きスロットとなるタイムスロットを端末に割り当てるように制御する必要があった。
【００１６】
さらに、ＴＤＭＡシステムにおいてパケット通信を行う場合には、端末は、タイムスロットを恒常的に占有するものではなく、空きスロットは常に変化している。従って、端末は、全タイムスロットの占有状況を常時監視する必要があり、常に受信状態となるため消費電力が大きくなる等の点で問題となっていた。
【００１７】
また、端末数が多くなり、隣接するセルにおいて用いられている電波の干渉の影響が大きくなると、タイムスロットが全て使えないケースも生じ、その端末はビジー状態になる。従って、他の端末との通信が終わるか、干渉局が通信を終えるか、自局が移動等によって電波環境が変わるまでは通信を行うことができないという問題が生じていた。
【００１８】
さらに、別の問題点としてハンドオフ時の問題がある。上記のようなセルに分割されたサービスエリアを、端末が通信しながらセルを越えて移動する場合、端末との間において通信の対象となるアクセスポイントＡＰを切替える操作（ハンドオフ）を行う。
【００１９】
このハンドオフには、端末と移動先のアクセスポイントＡＰとの回線の接続を、移動元のアクセスポイントＡＰとの回線接続の切断後に行い、アクセスポイントＡＰを切替えるやり方（ハード・ハンドオフ）と、端末ＭＴと移動先のアクセスポイントＡＰとの回線の接続を、移動元のアクセスポイントＡＰとの回線接続の切断前に行い、端末ＭＴとアクセスポイントＡＰとの回線接続の重み付けを、移動元アクセスポイントＡＰから移動先アクセスポイントＡＰへと徐々に切り替え、アクセスポイントＡＰを切替えるやり方（ソフト・ハンドオフ）の２つのやり方がある。
【００２０】
ＴＤＭＡ方式は、同一周波数を用いて通信していることから、端末ＭＴには、移動元及び移動先のアクセスポイントＡＰと同時に通信できるソフトハンドオフが可能であるという特徴を有している。
ソフトハンドオフでは、移動元と移動先のアクセスポイントＡＰ間において、タイムスロットのうち、移動元で使っていたタイムスロットが移動先で空いている場合、このタイムスロットをソフトハンドオフ用に割り当て、端末ＭＴは、２つのアクセスポイントＡＰに対して、同一の周波数、同一のタイムスロットで通信を行うことにより、１種類の電波を出すだけで２つのアクセスポイントＡＰとの通信が可能になり、システム側でのソフトハンドオフが可能になっていた。
【００２１】
図１２に、この場合のタイムスロットの使い方を示す。２つのアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２は、ＴＤＭＡ無線通信システムとして動作しており、同一のタイムスロット数（繰り返し周期）、タイムスロット時間を有し、タイムスロット時間は同期しているものとする。図１２においては、８個のタイムスロットを有するシステム例を示している。
【００２２】
第１のアクセスポイントＡＰ１は、自局のセル内に存在する第１の端末と２つ目のタイムスロットＴＳ２を用いて通信しており、第２のアクセスポイントＡＰ２は、自局のセル内にいる第１の端末とは異なる第２の端末と６つ目のタイムスロットＴＳ６を用いて通信している。
【００２３】
ここで、ソフトハンドオフを行う場合、ソフトハンドオフを行う第３の端末は、４番目のタイムスロットを用いて通信を行っていたとする。また、この例においては、第２のアクセスポイントＡＰ２は、４番目のタイムスロットＴＳ４を使用していないので、ソフトハンドオフが可能になる。
【００２４】
しかしながら、第２のアクセスポイントＡＰ２に隣接し或いは強く影響を与える第３のアクセスポイントＡＰ（図示せず）が４番目のタイムスロットＴＳ４を用いており、第２のアクセスポイントＡＰ２にとっては、第４番目のタイムスロットＴＳ４は自局では使っていなくても干渉の影響が大きい場合、第４のタイムスロットを通信に使うことができないといった場合もあり、このような場合にはソフトハンドオフができなかった。
【００２５】
以上説明したように、ＴＤＭＡシステムのメリットであるソフトハンドオフも、端末の存在密度が大きくなるにつれて、２つのアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２に共通の干渉の少ない空きタイムスロットを選択することが難しくなってくる。
【００２６】
本発明は、端末が各タイムスロットを監視する必要がない無線通信システムを提供することを目的とする。さらに、全タイムスロットが使えず端末が通信できないか或いはソフトハンドオフができない状況を解消できる技術を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムであって、前記第１の無線局が、前記第２の無線局において所望の伝送レートを得られるサブキャリアのみを選択的に変調して通信を行うことを特徴としたＴＤＭＡ無線通信システムが提供される。
【００２８】
前記第１の無線局（例えば基地局）は、前記第２の無線局（例えば端末局）との通信に用いる時分割されたタイムスロットを時局で制御している第２の無線局に任意に割り当てることができる。
【００２９】
上記ＴＤＭＡ無線通信システムにおいて、前記第２の無線局は、サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力とをサブキャリア毎に検知する電力検知手段と、該電力検知手段により検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報を前記第１の無線局に通知する通知手段とを有し、前記第１の無線局は、前記第２の無線局から返信されたサブキャリア毎の受信状況と干渉状況とに基づいて、前記第２の無線局において所望の伝送レートを達成できるサブキャリアを選別するサブキャリア選択手段とサブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段とを有しているのが好ましい。
【００３０】
本発明においては、複数搬送波（複数サブキャリア）変調方式を用いた無線通信システムにおいて、セル構成をとり、各セルは同一の周波数を用いてＴＤＭＡ方式で接続を行うセルラーシステムにおいて、端末局で、各サブキャリア毎の受信電力と、自局と通信している基地局以外の他基地局からの干渉電力を各サブキャリア毎に検知し、基地局に通知することで、基地局は、端末局から返信されたサブキャリア毎の受信状況、干渉状況から、端末局において、所望の伝送レートを達成できるサブキャリアを選別し通信する。
【００３１】
この結果、他セルとの干渉を考えることなく、自局で制御している端末局に任意にタイムスロットを割り当てることができるようになる。
また、干渉電力検知手段として、基地局が、自セルエリアで干渉を与える他基地局とグループ化し、順次定期的に１局ずつ巡回して報知信号を送信し、端末局は、各基地局のサブキャリア毎にその干渉電力状況を算出、記憶することで、サブキャリア毎に希望波電力対干渉電力を算出できる。
【００３２】
また、別の干渉電力検知手段として、基地局が、自セルエリアで干渉を与える他基地局とグループ化し、各基地局は同一タイミングで報知信号を送信する手段を有し、順次定期的に１局ずつ巡回して送信を止めることで、端末局は自局と通信している基地局を除いた他基地局の干渉電力を測定、希望波電力対干渉電力を算出できる。
また、ソフトハンドオフにおいて、端末局は、基地局Ａ，Ｂの受信電力、他局の干渉電力を各サブキャリア毎に以下の条件分けを行うことで、より精度の良いハンドオフ条件の基準を作ることができる。
【００３３】
条件１：基地局ＡのＣ／（Ｎ＋Ｉ）が、基地局ＢのＣ／（Ｎ＋Ｉ）より大きい。
条件２：基地局ＢのＣ／（Ｎ＋Ｉ）が、基地局ＡのＣ／（Ｎ＋Ｉ）より大きい。
条件３：基地局Ａと基地局ＢのＣ／（Ｎ＋Ｉ）が同等である。
【００３４】
また、ハンドオフ制御は、
（条件１＋３のサブキャリア数 ＞ 条件２のサブキャリア数）
の場合には、主たる制御は基地局Ａで行い、
（条件２＋３のサブキャリア数 ＞ 条件１のサブキャリア数）
の場合には、主たる制御は基地局Ｂで行うことで、より精度の良いハンドオフを行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する前に、発明者の行った考察について説明する。
発明者は、多重化方式としてＴＤＭＡ方式を用いた無線通信システムにおいて、変調方式としてＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇａｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式を用いると、アクセスポイント（第１の無線局）と端末局（第２の無線局）が無線通信で使用するタイムスロットと、それらと隣接する別の無線局同士が無線通信で使用するタイムスロットとが同じタイムスロットであっても、無線通信を継続できる可能性に思い当たった。
この点について、図５（ａ）から図５（ｃ）までを参照してより詳細に説明する。
【００３６】
図５（ａ）は、希望波（実際に無線通信に用いられる信号）のスペクトルを示したグラフであり、縦軸に電力を横軸に周波数を取っている。このスペクトル全体を合成希望波として考えると、このスペクトルは、符号ＭＶＤで示される破線により規定され周波数によらない平均電力値を有している。
【００３７】
図５（ｂ）は、干渉波（他の無線通信に起因して入ってくる信号）のスペクトルを示したグラフである。このスペクトル全体を合成干渉波として考えると、このスペクトルは、符号ＭＶＩで示される破線により規定され周波数によらない平均電力値を有している。
【００３８】
図５（ａ）に示す合成希望波と図５（ｂ）に示す合成干渉波との電力値に差がない場合（２つの無線通信体が近接した場合など）には、いずれの周波数においても合成希望波と合成干渉波との電力値の差がなくなる。従って、同じタイムスロットを用いて通信を行うことはできない。
【００３９】
ところが、実際には、図５（ａ）に示すように、ＯＦＤＭ方式で変調された希望波のスペクトルは、多数のサブキャリアの合成波として表すことができる。そして、各々のサブキャリアは、フェージングの影響によりレイリー分布に従う時間変動を持っている。すなわち、電力値は時間により変動している。
【００４０】
発明者は、ある時間における希望波と干渉波とのスペクトル（電力と周波数との関係）は、図５（ｃ）に示すようになっていると考えた。図５（ｃ）に示すように、サブキャリア単位でかつある時間でみると、希望波の電力が干渉波の電力強度を大きく上回る（干渉波を無視できる）周波数帯（図５（ｃ）ではｆｂ１とｆｂ２）が存在すると考えられる。換言すれば、周波数帯ｆｂ１及びｆｂ２では、同じタイムスロットを用いていても干渉波の影響が無視できるため、無線局間の通信において、異なる送受信処理を同じタイムスロットで行うことができる可能性がある。
【００４１】
さらに、発明者は、図５（ｃ）に示す周波数帯ｆｂ１及びｆｂ２を検知する手段を設け、この周波数帯（サブキャリア）のみを用いて送受信処理を行えば、同じタイムスロットで異なる送受信処理を確実に行うことができると考えた。
上記の考察に基づき、以下に本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態による無線通信システムについて、図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
アクセスポイントが存在するセルに端末も存在する場合について説明する。端末は、アクセスポイントと通信を行うことで、通信システムとしてネットワークと接続される。そのためには、アクセスポイントと通信を行うタイムスロットを決める必要がある。
【００４３】
本発明においては、端末と通信する際のタイムスロットは、アクセスポイントに対してシステムにより用意されている全てのタイムスロットのうち、自局内の他の端末に割り当てていないタイムスロットを自由に割り当てることができる。
また、アクセスポイントは、例えば、端末がアクセスポイントの信号の強度を測定し、干渉信号の強度と比較するための検知信号を周期的に送信する。
【００４４】
かかる検知信号は、全てのアクセスポイントが送信する必要がある。従って、例えば、アクセスポイントＡＰ１が上記検知信号を出す頻度は、アクセスポイントＡＰ１のセルを含み干渉が当該セルに及ぶと思われるグループ化されたアクセスポイントＡＰの数に応じて、交替で出すように構成されている。
【００４５】
図１は、本発明の実施の形態による無線通信システムの概略的な概念図である。
図１に示すように、本実施の形態による無線通信システムは、それぞれが六角形状の７つのセル１、１、１…を含むグループ化された１つのセルグループ２を有している。
【００４６】
セルグループ２は、第１アクセスポイントＡＰ１が存在するセルと、このセルを中心としてセルの６辺のそれぞれが、他の６セルのそれぞれの１辺と接しているセル構成を有している。他の６セルのそれぞれには、第２から第７までのアクセスポイントＡＰ２からＡＰ７までが１セルに１アクセスポイントずつ配置されている。
【００４７】
図１に示す無線通信システムにおいては、アクセスポイントＡＰ１が存在するセルは、他の６つのアクセスポイントからの干渉信号の影響を受けると想定され、この７局が１グループとなる。この場合には、７局で順次検知信号を送信する。
その結果、７回に１回の頻度でアクセスポイントＡＰ１の検知信号が送信される。
【００４８】
図２に検知パケットの構成例を示す。図２に示すように、タイムスロットの繰返し周期において、少なくとも１つ以上のタイムスロットの中にグループ化された基地局で使う検知信号区間を用意する。ここでは、ブロードキャスト用タイムスロット３の中に、検知情報が入っている例を示している。ＴＤＭＡ方式による無線通信システムにおけるタイムスロットを、複数個のＯＦＤＭシンボルにより構成させ、その前半にブロードキャスト用データを割り当て、後半に各アクセスポイントＡＰ毎に割り当てる検知信号５，６（アクセスポイントＡＰ１又はＡＰ２のいずれかのみから信号を出す旨の情報を含む）を割り当てる。サブキャリア毎の信号を測定するためには、最低１ＯＦＤＭ信号は、１つのアクセスポイントＡＰで占有する必要がある。
【００４９】
この例では、繰り返し毎に、２アクセスポイントＡＰずつ順次送信しているので、３．５回で１巡することになる。他にも、１アクセスポイントＡＰずつ巡回し、７回の繰返し周期とすることもできる。これは、グループ化するアクセスポイントＡＰの数と１タイムスロットの長さ、ブロードキャストデータの長さ等から決まる検知情報に使える時間に依存する。このように、各アクセスポイントＡＰは周期的に自局の検知パケットを送ることができる。
端末局では、受信した信号から、この報知信号のサブキャリア毎の強度を測定する。この構成図の例を図３に示す。
【００５０】
図３（ａ）は、本実施の形態による無線端末（ＭＴ）の構成例を示す機能ブロック図である。図３（ｂ）は、本実施の形態によるアクセスポイント（ＡＰ）の構成例を示す機能ブロック図である。
図３（ａ）に示すように、受信した信号は、アンテナ、周波数変換器等を通って、フィルタ７、ＦＦＴ８、復調器９へと受信動作が行われる。この時に、ブロードキャスト検出部１３において、ブロードキャストタイムスロットを検出し、この中から検知情報を抽出し、サブキャリア電力検出回路１４においてサブキャリア毎の電力を測定する。これらの情報は、ＭＡＣ層（上位レイヤー）１７が有する記憶手段１５によって７つのアクセスポイントＡＰ分が記憶される。
【００５１】
次いで、端末局（ＭＴ）では、サブキャリア毎のアクセスポイントＡＰ１に対する干渉比となるＣ／（Ｎ＋Ｉ）をＣ／（Ｎ＋Ｉ）算出部１６において求める。尚、この（Ｎ＋Ｉ）は、熱雑音とアクセスポイントＡＰ２からアクセスポイントＡＰ７までの干渉を加えた非希望波（干渉波）電力である。
Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）算出部１６において求められた値（検知情報）を、変調器１２、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換回路）回路１１、及びフィルタ１０を介して送信する。
【００５２】
尚、本実施の形態においては、端末（ＭＴ）側においてＣ／（Ｎ＋Ｉ）の算出を行っているが、端末（ＭＴ）側でなく、個別の測定結果を伝送手段で受けたアクセスポイントＡＰ１側で求めても良い。この結果から、基地局は通信に使用可能なサブキャリアを選択し通信を行う。
【００５３】
図３（ｂ）に示すように、アクセスポイント（ＡＰ）側では、端末（ＭＴ）から送られ、フィルタ１８、ＦＦＴ１９及び復調器２０を介してＭＡＣ層２６中の判定回路２５において、上記検知情報に基づき、いずれのサブキャリアが通信可能かを判定し通信可能なサブキャリアのみを選択する。尚、この判別は、端末機の性能とシステムで必要となるＣ／（Ｎ＋Ｉ）に、システムマージンを加えた値を基準としている。
【００５４】
判別回路２５による判定結果を受けて、送信サブキャリア選択回路２４において、送信するサブキャリアが選択される。加えて、判別回路２５は上位層に対して１タイムスロットで送信可能な情報ビット数を通知する。これは、送信可能なビット数により、全体の必要な伝送時間が変わってくるため、上位層でのコントロールが必要となるためである。
また、端末ＭＴ側にいずれのサブキャリアに信号が載っているかを通知するためには、情報信号部分ではなく、制御信号部分にも信号を載せる必要がある。
そのための構成に関して図４を参照して説明する。
【００５５】
図４に示すように、ブロードキャストパケットに個別情報２７とアクセスポイントＡＰ１，２用検知情報（アクセスポイントＡＰ１が送信情報を出さない旨を通知する情報）とが、端末ＭＴに転送される。端末ＭＴでは、これらの信号に基づき復調するサブキャリアを判断する。
【００５６】
尚、上記の例では、アクセスポイントＡＰ側で送るサブキャリアを選択したが、端末ＭＴ側で選択してアクセスポイントＡＰに使用可能なサブキャリアを知らせることも可能である。この場合には、どのサブキャリアに信号が載っているか端末で判定する必要がなくなり、構成が容易となる。通知の方法としては、端末ＭＴ側からの制御信号を使うことができる。
従来のＴＤＭＡシステムでは、タイムスロットとして、所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たさない場合には、通信品質が保てず、そのタイムスロットを使うことができなかった。
【００５７】
これに対して、本実施の形態による無線通信技術（ＴＤＭＡ方式にＯＦＤＭ復調方式を）適用した場合には、各々のサブキャリアが独立しており、平均電力が所定のＣ／（Ｎ＋Ｉ）以下であっても、上述のように、各々のサブキャリアがレイリー分布に応じた電力変動を伴うので、所定のＣ／（Ｎ＋Ｉ）を上回るサブキャリアが存在し、それを検出して通信を行えば、実際上通信可能となる。
この様子を図５（ａ）から図５（ｃ）までに示した。図５は、希望波のスペクトルと、干渉波のスペクトルを示している。
【００５８】
前述のように、全電力的に見ると、この希望波と干渉波とで電力差はあまりなく、全電力のＣ／（Ｎ＋Ｉ）を指標にすると、通信できないように見える。しかしながら、図５（ｃ）に示すように、サブキャリア毎で識別すると、所望Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）が得られるサブキャリアが多数存在することがわかる。従って、アクセスポイントＡＰは任意にタイムスロットを割り当てた場合でも、サブキャリアで通信が可能となる領域（ｆｂ１、ｆｂ２）が存在する。本実施の形態による無線通信技術では、アクセスポイントＡＰが他アクセスポイントＡＰからの干渉の影響を低減できるため、自局のアクセスポイントＡＰの判断のみによりタイムスロットを振り分けることができる。従って、無線通信システムにおける制御が容易となる。
【００５９】
尚、アクセスポイントＡＰは、端末ＭＴからの全タイムスロットのＣ／（Ｎ＋Ｉ）情報を必要としない。従って、端末ＭＴは、全タイムスロットの受信電力、或いはＣ／（Ｎ＋Ｉ）比を測定する必要がなくなる。その結果、端末ＭＴは全てのタイムスロットを監視することなく、自局用のタイムスロット時間のみ受信動作をすれば良く、監視に関する消費電力を大幅に下げることができるようになる。
【００６０】
次に本実施の形態による無線通信システムの変形例による無線通信システムについて図面を参照して説明する。この変形例においては、上記とは異なる干渉電力算出方法を用いる。
本発明の第１の実施の形態による干渉電力の検知方法は、個別のアクセスポイントＡＰ信号を受信することで、演算によってＣ／（Ｎ＋Ｉ）を求める方法を用いていた。
【００６１】
本発明の第１の実施の形態の変形例による方法では、巡回的に１局のみ送信しないようにする技術を用いる。かかる技術に関して図６を参照して説明する。
上述の第１の実施の形態による無線通信技術においては、多局の信号を個別に送っていたために各々を算出する必要があった。
【００６２】
しかしながら、本変形例では、周期的に自局を除いた他局の信号の合成された信号（例えば領域２８では、ＡＰ１を除くＡＰ２＋ＡＰ３＋ＡＰ４＋ＡＰ５＋ＡＰ６＋ＡＰ７の電力和）を送るようにした。従って、（Ｎ＋Ｉ）は、この部分２８の信号を測定することにより容易に算出できる。領域２９では、ＡＰ２を除くＡＰ１＋ＡＰ３＋ＡＰ４＋ＡＰ５＋ＡＰ６＋ＡＰ７の電力和を送る。その後は、第１の実施の形態と同様に制御することにより、本変形例による無線通信システムにおいても、通信に使用するサブキャリアを選択することが可能となる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施の形態による無線通信システムについて、図面を参照して説明する。
本発明の第２の実施の形態による無線通信システムは、端末がセル間を移動するハンドオフ処理に関する技術に特徴を有する。
ハンドオフ処理は、端末が移動して、アクセスポイントを次々に切替えていき、端末が無線通信システムと連続的に繋がるようにする処理である。
【００６４】
図７に示すように、ハンドオフ処理においては、端末ＭＴ側で２つのアクセスポイントＡＰ（ＡＰ１，ＡＰ２）からの電波の強さを比較し、ハンドオフ処理の要求を行うもの、アクセスポイントＡＰ間で端末ＭＴから到来する電波の強さ、遅延時間などに基づき最適なアクセスポイントＡＰを選定し、それに基づき無線通信システム側で指示を行うもの等がある。一般的に、ハンドオフ領域はアクセスポイントＡＰ間の境界にある。従って、ハンドオフ領域では、双方の電波の強さの差が小さくなる。
【００６５】
図７に示すように、ある距離だけ離れて設けられた２つのアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２と、移動する端末ＭＴと、を有する無線通信システムを例にする。この無線通信システムにおいてＴＤＭＡ方式の特徴であるソフトハンドオフ処理を行う場合に、２つのアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２間の電力差がある閾値を下回ると、ソフトハンドオフ処理が開始される。図示するソフトハンドオフ領域においては、２つのアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２と端末ＭＴとが接続されている。
【００６６】
接続元のアクセスポイントを符号ＡＰ１で、接続先のアクセスポイントを符号ＡＰ２で示すと、ソフトハンドオフ領域に入る前には、使用するタイムスロットは、アクセスポイントＡＰ１内のみで管理されている。
一方、ソフトハンドオフ領域では、アクセスポイントＡＰ１、アクセスポイントＡＰ２の両方でタイムスロットが空いている必要があり、空いていない場合には、以下の方法が考えられる。
【００６７】
▲１▼端末ＭＴがソフトハンドオフに移る前に、アクセスポイントＡＰ２からそのタイムスロットを使っていた別の端末（ＭＴ）にタイムスロット変更指示を出し、当該タイムスロットを空けさせる。
▲２▼端末ＭＴがソフトハンドオフに移る前に、アクセスポイントＡＰ１、アクセスポイントＡＰ２で共通に空いているタイムスロットに、当該端末ＭＴに変更指示を出してソフトハンドオフに移る。
【００６８】
いずれかの方法で両アクセスポイントＡＰに共通なタイムスロットを確保できるが、この場合も第１の実施例と同様、アクセスポイントＡＰ１、２以外のアクセスポイントＡＰからの干渉を計測して、空きスロットを探す必要がないので、２つのアクセスポイントＡＰ間での整合だけであり、簡易にソフトハンドオフに移行できる。
【００６９】
制御がソフトハンドオフに移行した後に、端末ＭＴは、第１の実施の形態による無線通信システムと同様にＣ／（Ｎ＋Ｉ）を測定するが、端末ＭＴは、２つのアクセスポイント（基地局）と接続されているため、２つのアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２のＣ／（Ｎ＋Ｉ）情報を測定する。さらに、各サブキャリア単位で、２つのアクセスポイントＡＰの信号を３つの条件に選別する。
上記機能を有する端末（ＭＴ）の構成例を示す機能ブロック図を図８に示す。
【００７０】
図８に示す端末は、図３に示す端末と同様に、各サブキャリアの電力を検出（検知情報検出部３３、サブキャリア電力検出回路３４）し、記憶（記憶手段３５）するが、さらに当該２つのアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２について、以下の条件１から３までのいずれに該当するかによりサブキャリアを選別する。
【００７１】
条件１：アクセスポイントＡＰ１のＣ／（Ｎ＋Ｉ）が、アクセスポイントＡＰ２のＣ／（Ｎ＋Ｉ）よりも大きい。
条件２：アクセスポイントＡＰ２のＣ／（Ｎ＋Ｉ）が、アクセスポイントＡＰ１のＣ／（Ｎ＋Ｉ）より大きい。
条件３：アクセスポイントＡＰ１とアクセスポイントＡＰ２のＣ／（Ｎ＋Ｉ）とが同等の大きさを有する。
【００７２】
ここで、ハンドオフ処理においては、（条件１＋３のサブキャリア数＞条件２のサブキャリア数）の場合には、制御はアクセスポイント（基地局Ａ）ＡＰ１のままで保持され、（条件２＋３のサブキャリア数＞条件１のサブキャリア数）の場合には、制御をアクセスポイント（基地局Ｂ）ＡＰ２に移す。
尚、この間の領域については、いずれのアクセスポイントが制御しても良いが、端末ＭＴの制御が頻繁に切り替わるのを防止するため、ヒステリシスを有する状態とする、すなわち、前のアクセスポイントＡＰの制御下とするのが好ましい。
【００７３】
従来のハンドオフにおいては、総電力だけでハンドオフを行っていたが、本実施の形態による無線通信システムにおいては、実際の通信での品質にポイントをおき、復調性能で基準となるＣ/（Ｎ＋Ｉ）の良い方が多いアクセスポイントＡＰにより制御するようにするのが好ましい。
【００７４】
総電力判定においては、従来、非常に電力の強いサブキャリアが１本あった場合には、全体の他のサブキャリアの特性が悪くても、それを元に判定を行ってしまう危険性があった。また、本発明の第１の実施の形態による無線通信システムでは、干渉波の影響が大きいことから、受信電力の強弱だけではデータの信頼性の判定はできなかった。
しかしながら、本発明の第２の実施の形態による無線通信システムを用いることにより、必ずＣ／（Ｎ＋Ｉ）の良いサブキャリアが多いアクセスポイントＡＰを選ぶので、より正確なハンドオフ処理が可能になる。
【００７５】
以上のように、本発明の各実施の形態による無線通信システムにおいては、セル構成をとり、各セルは同一の周波数を用いてＴＤＭＡ方式で接続を行うセルラーシステムにおいて、通信可能なサブキャリアを用いて通信する制御を行うことで、他局からの干渉がある場合にも、通信が可能になる。
その結果、他セルとの干渉を考慮する必要がなく、自局で制御している端末局に任意にタイムスロットを割り当てることができるようになる。
【００７６】
従って、制御が簡易になり、端末における全タイムスロットの監視が不要になることから、端末の低消費電力化も実現できる。
また、ソフトハンドオフ処理においても、タイムスロットの選択を接続元アクセスポイントと接続先アクセスポイントとだけにより行うことができるのでソフトハンドオフが容易に行えるようになる。
【００７７】
また、サブキャリア毎に２つのアクセスポイントＡＰ間での良否を判定できるので、より精度の良いハンドオフを行うことができるようになり、効率の良いセルラーシステム構築を行うことができる。
以上、実施の形態に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【００７８】
【発明の効果】
本発明のＴＤＭＡ方式を用いた無線通信システムによれば、通信可能なサブキャリアを用いて通信する制御を行うことで、他局からの干渉がある場合にも、通信が可能になる。他のセルとの干渉を考慮する必要がなくなり、自局で制御している端末局に対して任意のタイムスロットを割り当てることができる。
【００７９】
従って、制御が簡易化され、端末での全タイムスロットの監視が不要になることから、端末の低消費電力化も実現できる。
また、ソフトハンドオフにおいても、タイムスロットの選択を、接続元アクセスポイントＡＰと接続先アクセスポイントＡＰだけで行うことができるのでソフトハンドオフが容易かつ精度良くに行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルラーシステムにおけるグループ化モデルを示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムにおけるブロードキャスト用タイムスロットの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムに用いられる無線局であって、図３（ａ）は、端末局の構成を示す機能ブロック図、図３（ｂ）はアクセスポイントの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムにおいて用いられるブロードキャスト用タイムスロットの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムにおいて用いられるブロードキャスト用タイムスロットの構成例を示す図であり、図５（ａ）は希望波の電力スペクトル図、図５（ｂ）は干渉波の電力スペクトル図、図５（ｃ）は希望波と干渉波の電力スペクトルを同時に受けたときの電力スペクトルの図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例による無線通信システムにおけるブロードキャスト用タイムスロットの構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による無線通信システムにおけるソフトハンドオフの概念を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの端末局の構成を示すブロック図である。
【図９】一般的なセルラーシステムの構成を示す概念図である。
【図１０】ＦＤＭＡとＴＤＭＡのユーザーの使い方の違いを示す図であり、図１０（ａ）はＦＤＭＡ方式における時間−周波数軸上でのユーザの占有状況を示す図であり、図１０（ｂ）は、ＴＤＭＡ方式における時間−周波数軸上でのユーザの占有状況を示す図である。
【図１１】ＴＤＭＡシステムにおけるタイムスロットの使い方の概略を示す図である。
【図１２】ＴＤＭＡシステムにおけるソフトハンドオフ処理におけるタイムスロットの使用状況を示す概念図である。
【符号の説明】
１…セル、２…グループ化されたセル、ＡＰ…アクセスポイント（基地局）、ＭＴ…端末、３…タイムスロット、４…ブロードキャスト情報領域、５、６…アクセスポイント用検知情報領域、７、１０…フィルタ、８…ＦＦＴ、９…復調器、１１…ＩＦＦＴ、１２…変調器、１３…ブロードキャスト検出部、１４…サブキャリア電力検出回路、１５…記憶手段、１６…Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）算出部、１７…上位層（ＭＡＣ層）、２４…送信サブキャリア選択回路、２５…判定回路、２７…個別情報、２８、２９…アクセスポイント用検知情報領域、３６…条件判定部

Claims (7)

1. 複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムであって、
   前記第２の無線局は、サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力とをサブキャリア毎に検知する電力検知手段と、該電力検知手段により検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報から、所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアを前記第１の無線局に通知する通知手段とを有し、
   前記第１の無線局は、サブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段を有し、前記第２の無線局からの通知に基づいて、前記所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアのみを前記スイッチ手段を用いて変調して前記第２の無線局に送信するＴＤＭＡ無線通信システム。
2. 前記電力検知手段は、
   前記第１の無線局が、自己の通信エリア内で干渉を与える他の第１の無線局とともにグループ化され、該グループ化された前記第１の無線局が順次１局ずつ報知信号を送信した際に、前記第２の無線局が、それぞれの前記第２の無線局のサブキャリア毎にその干渉電力状況を抽出又は算出する干渉電力判定手段と、その値を記憶する記憶手段と、サブキャリア毎に希望波電力と干渉電力との比を算出する演算手段とを含む請求項１に記載のＴＤＭＡ無線通信システム。
3. 前記電力検知手段は、
   前記第１の無線局が、自己の通信エリア内で干渉を与える他の第１の無線局とともにグループ化され、該グループ化された前記第１の無線局のそれぞれは、同一タイミングで報知信号を送信し、順次定期的に１局ずつ巡回して送信を止めた際に、前記第２の無線局が、自己と通信している前記第１の無線局を除いた他の第１の無線局の干渉電力をサブキャリア毎に測定する干渉電力測定手段と、サブキャリア毎に希望波電力と干渉電力との比を算出する演算手段とを含む請求項１に記載のＴＤＭＡ無線通信システム。
4. 複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムであって、前記第１の無線局が、前記第２の無線局において所望の伝送レートを得られるサブキャリアのみを選択的に変調して通信を行うことを特徴としたＴＤＭＡ無線通信システムにおいて、
   前記第２の無線局は、サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力とをサブキャリア毎に検知する電力検知手段と、該電力検知手段により検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報を前記第１の無線局に通知する通知手段とを有し、前記第１の無線局は、前記第２の無線局から返信されたサブキャリア毎の受信状況と干渉状況とに基づいて、前記第２の無線局において所望の伝送レートを達成できるサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段とサブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段とを有しており、
   前記電力検知手段は、前記第１の無線局が、自己の通信エリア内で干渉を与える他の第１の無線局とともにグループ化され、該グループ化された前記第１の無線局が順次１局ずつ報知信号を送信した際に、前記第２の無線局が、それぞれの前記第２の無線局のサブキャリア毎にその干渉電力状況を抽出又は算出する干渉電力判定手段と、その値を記憶する記憶手段と、サブキャリア毎に希望波電力と干渉電力との比を算出する演算手段とを含むＴＤＭＡ無線通信システム。
5. 複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムであって、前記第１の無線局が、前記第２の無線局において所望の伝送 レートを得られるサブキャリアのみを選択的に変調して通信を行うことを特徴としたＴＤＭＡ無線通信システムにおいて、
   前記第２の無線局は、サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力とをサブキャリア毎に検知する電力検知手段と、該電力検知手段により検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報を前記第１の無線局に通知する通知手段とを有し、前記第１の無線局は、前記第２の無線局から返信されたサブキャリア毎の受信状況と干渉状況とに基づいて、前記第２の無線局において所望の伝送レートを達成できるサブキャリアを選択するサブキャリア選択手段とサブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段とを有しており、
   前記電力検知手段は、前記第１の無線局が、自己の通信エリア内で干渉を与える他の第１の無線局とともにグループ化され、該グループ化された前記第１の無線局のそれぞれは、同一タイミングで報知信号を送信し、順次定期的に１局ずつ巡回して送信を止めた際に、前記第２の無線局が、自己と通信している前記第１の無線局を除いた他の第１の無線局の干渉電力をサブキャリア毎に測定する干渉電力測定手段と、サブキャリア毎に希望波電力と干渉電力との比を算出する演算手段とを含むＴＤＭＡ無線通信システム。
6. 複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムに用いられ、
   サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力とをサブキャリア毎に検知する電力検知手段と、該電力検知手段により検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報から、所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアを、前記第１の無線局に通知する通知手段とを有し、サブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段を有する前記第１の無線局に対して、前記第２の無線局からの通知に基づいて、前記所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアのみを前記スイッチ手段を用いて変調して前記第２の無線局に送信するように促すことを特徴とする第２の無線局。
7. 複数サブキャリア変調方式を用い、少なくとも第１及び第２の無線局を有するＴＤＭＡ無線通信システムに用いられ、
   サブキャリア毎の受信電力と、前記第２の無線局が通信している前記第１の無線局以外の無線局からの干渉電力と、をサブキャリア毎に検知し、検知された前記受信電力と前記干渉電力に関する情報から所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアに関する前記第２の無線局からの通知に基づいて、サブキャリア単位で変調をオン／オフできるスイッチ手段により、前記所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）を満たすサブキャリアのみを前記スイッチ手段を用いて変調して前記第２の無線局に送信することを特徴とする第１の無線局。

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