JP4559600B2 - アダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＤＭＡ(Space Division Multiple Access：空間分割多元接続、以下本文では“空間多重”と記す)方式の通信システムに関するものであり、アダプティブアレイ基地局でユーザを空間多重で他のユーザと同じＴＣＨ（情報チャネルまたは通話チャネル）物理スロットに割当てる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信端末のデジタル通信システム（特にＰＨＳ）においても、空間多重で複数の呼を同じ物理スロットで確立することが実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＷＬＬ（Wireless Local Loop）システムのような固定無線通信システムでの空間多重技術とは異なり、ＰＨＳのような移動体通信端末では種々の問題や制約があるため未だ実用化レベルに達していないのが現状である。なぜならば、移動体通信端末である為にユーザの上りのダイナミックレンジ（Dynamic Range）が大きかったり、ユーザのスピードが速い場合があり、複数のユーザの呼を空間多重で確立したとしてもＧＯＳ（Grade of Service）が悪く、しばしば干渉回避が為されて空間多重を維持できないことがあるからである。
【０００４】
このように、空間多重の通話はそうでない場合に比べてＧＯＳの観点からリスクが大きく、積極的に空間多重で呼を処理しようとすると、しばしばＧＯＳが容認できない場合がある。また、新しくＣＣＨ（制御チャネル）で呼の要求をしてきたユーザに対して空間多重で呼を確立することは、そのユーザの上りのＲＳＳＩ(受信強度)のダイナミックレンジやスピードに関する情報がないため非常にリスクが大きい。
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法は、送信対象となる移動体通信端末に対しては最大の送信電力で通信するアダプティブビームフォーミングと、与干渉移動体通信端末に対しては影響を与えないようにするアダプティブヌルスティアリングとを使い分けることにより、同一の物理スロットを複数の呼で共有するＳＤＭＡ方式での通信を行うアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、自局の物理スロットに空きがなくなるまでは１呼に対し１物理スロットを割当て、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとを算出し、算出結果に基づいて既存の呼をレベル分けし、自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合、所定レベル以上の既存の呼が複数存在するか確認し、複数存在しない場合には、新たな呼の確立要求を出した移動体通信端末に、割当てを拒否するための制御データを送信し、複数存在する場合には、いくつ存在するか確認し、２つ存在するときには、これら２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、切り替え元の空き物理スロットを新たな呼に割当て、３つ以上存在するときには、それらの呼を前記算出結果に基づいてランク付けし、上位２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、切り替え元の空き物理スロットを新たな呼に割当てることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法は、移動体通信端末からアダプティブアレイ基地局に送出する確立要求メッセージに呼種類識別子用のデータブロックを設け、自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合に、所定レベル以上の既存の呼が１つだけ存在したとき、呼種類識別子から新たな呼の種類を識別し、新たな呼の種類が予め定めた種類に該当する場合には、新たな呼のＣＣＨのＲＳＳＩと、既存の呼のＴＣＨのＲＳＳＩの平均値との差をもとめ、その差が規定値以下のときには、既存の呼の使用している物理スロットを新たな呼と共有させ、ＳＤＭＡ方式での通信を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、上記予め定めた種類はショートメッセージ及びデータ通信であることが好ましい。また、場合によっては位置登録を適応することも考えられる。
なお、１つのＴＣＨ物理スロットでＳＤＭＡ方式により２つの呼を確立した後に、ＴＣＨ物理スロットに空きが生じた場合、ＳＤＭＡ方式での通信を行っている２つの呼のうち１つを、空いた物理スロットにＴＣＨ切り替えさせることが好ましい。
【０００８】
また、ＳＤＭＡ方式での通信をさせるか否かの判断に使用された、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとに関するモニタ情報はＳＤＭＡ方式での通信の間も保持され、それらの呼が終了するまで、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとのモニタを継続する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して、本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をデジタル無線通信用アダブティブアレイ基地局であるＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態について詳細に説明する。なお、図１はアダブティブアレイ基地局の機能ブロック図、図２は電波の放射パターンを表わした図、図３〜５はアダブティブアレイ基地局の処理フロー図である。
【００１１】
図１を参照すると、本発明によるアダプティブアレイ基地局をデジタル無線通信用アダブティブアレイ基地局であるＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図が示されている。
図１において、本実施の形態によるアダプティブアレイ基地局１０は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を備え、これらアンテナＡＮＴが送受信切り替えスイッチ１２に接続されている。送受信切り替えスイッチ１２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。送受信切り替えスイッチ１２には受信系モジュール１４と送信系モジュール２２とが接続されている。
【００１２】
受信系モジュール１４は、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１８、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０により構成されている。受信系モジュール１４はまた、モデム部３０に接続され、ローノイズ増幅器１６、ダウンコンバータ１８およびＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０は、信号経路である送受信切り替えスイッチ１２からモデム部３０に向かってこの順番で接続されている。
【００１３】
送信系モジュール２２は、同様に、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのＤ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ）２４、アッパコンバータ（Ｕ／Ｃ）２６、乗算回路（ＭＰ）２８ａ及びｂにより構成されている。送信系モジュール２２はまた、モデム部３０に接続され、Ｄ／Ａコンバータ２４、アッパコンバータ２６および乗算回路２８ａ及びｂは、信号経路であるモデム部３０から送受信系切り替えスイッチ１２に向かってこの順番で接続されている。
そして、２つの呼に空間多重する場合は、乗算回路２８ａと乗算回路２８ｂとを使って各呼に異なる重みで送信できるようにしている。
【００１４】
モデム部３０は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行なっている。具体的には以下の５つの制御を行う。
１．受信系モジュール１４の最終段で変換されたディジタル信号の例えばＤ／Ｕ(Desire/Undesire: 希望波／妨害波）が最大となるように合成し復調する。
２．アンテナＡＮＴでの受信の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行うＰＨＳ端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
３．干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
４．ｎ本のアンテナに供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。
５．周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている当該ユーザ端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
【００１５】
このモデム部３０は制御部３２に接続されている。
制御部３２は複数のＣＰＵから構成され、アダプティブアレイ基地局１０全体の制御を行う。具体的には以下の６つの制御を行う。
１．モデム部３０に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、モデム部３０が受信したデータを処理する。また、空中に輻射すべきデータを作成してモデム部３０に渡す。さらに、キャリブレーションによって計算された重み付けによる送信出力の制御を指示する。
２．ユーザ端末（ユーザのＰＨＳ端末、以下単にユーザと称す）からのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化速度を計算する。
３．ユーザからの上りのＲＳＳＩの統計処理をする。
４．空間多重した呼のＧＯＳが空間多重でない通常の呼のＧＯＳとできるだけ同じになるようなロジックで空間多重の物理スロット割当てを行う。
５．複数ユーザに対して空間多重で通話を確立する場合は、夫々のユーザへのC/I（Carrier/Interference）がユーザのＧＯＳを良好に保つ為に必要な値以上になるように、夫々のユーザへの重みを計算する。
６．ＩＳＤＮ回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
【００１６】
電源部３４は１００Ｖの電源の供給を受け、アダプティブアレイ基地局１０に電力を供給する電源部である。なお、モデム部３０および制御部３２によりデジタル信号処理部が形成される。アダプティブアレイ基地局１０では、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）本のアンテナから受信した受信情報（振幅と位相）を元にして、各アンテナに対しそれぞれ所定の重み付けで送信するアダプティブアレイ送信を行っている。
【００１７】
ＰＨＳの様な移動通信システムで空間多重で呼を確立する場合、以下の２つの大きな制約が基地局側にある。
（１）空間多重を維持できる複数ユーザからの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジに限界がある。
（２）空間多重を維持できる複数ユーザのスピードに限界がある。
【００１８】
まず、上記（１）について詳細に説明すると、アダプティブアレイ基地局で複数ユーザに対して同じ物理スロットを共有させて空間多重で通話を確立する場合、各ユーザが受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミング（Adaptive Beam Forming）すると同時に、他のユーザに対してアダプティブヌルスティアリング（Adaptive Null Steering）でヌル送信しなければならない。
そこで、ユーザが良好なGOSで受信する為には、ある一定基準以上のC/N（Carrier/Noise）が必要になる。したがって、基地局で或る一定基準以上のヌルを他のユーザに対して作ることができなければ、ユーザのＧＯＳは許容できないものになってしまう。
【００１９】
図２を参照すると、空間多重で呼を確立したときの電波の放射パターンが示されている。同図からわかるように、USER１の受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミングすると同時に、USER２及びUSER３に対してアダプティブヌルスティアリングでヌル送信されている。
同様に、USER２（USER３）の受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミングすると同時に、USER１及びUSER３（USER１及びUSER２）に対してアダプティブヌルスティアリングでヌル送信されている。
【００２０】
一般的にこのヌルの能力は、基地局のC/Iの関数になっている。あるユーザとの通話を考えた場合、他のユーザからの受信は干渉波になる為、複数ユーザからの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが広くなることは、それだけ基地局のC/Iの絶対値が大きくなることを意味している。基地局で或る一定基準以上のヌルを確保できるC/Iのダイナミックレンジはアルゴリズムにもよるが有限である。例えば± 20dBとすれば、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが同じく± 20dB以内に納まっていなければならない。
【００２１】
次に、上記「（２）空間多重を維持できる複数ユーザのスピードに限界がある」について詳細に説明すると、ＰＨＳ端末はＴＤＤ／ＴＤＭＡ方式で通信を行うので基地局から受信して2.5ms後に送信を行う。アダプティブアレイ基地局では、ユーザからの受信情報に基づいて下りの重みを決定して2.5ms後の送信に反映させる。即ち2.5msの遅れがある。従ってユーザのスピードが速ければ、上記の重みの誤差が大きくなり、必要なヌルを確保できないことになる。ここで言うスピードとは、単にユーザの移動速度（モビリティ）だけでなく、ユーザからの受信情報が変化する速さを言う。本実施の形態では、この“ユーザからの受信情報が変化する速さ”をSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとして計算する。
例えばユーザのモビリティは小さくても回りの環境によってはマルチパスの影響で受信情報の変化スピードが速くなる場合もある。空間多重を維持する為には、前述した様に他のユーザに対して或る一定基準以上のヌルを確保しなければならないので、ユーザのスピードも或る一定基準以下でなければならない。
【００２２】
以上（１）〜（２）の２つの制約があるので、移動体通信システムで積極的に空間多重で呼を確立しようとすれば、ユーザのＧＯＳが劣化するリスクを持っている。そのため、空間多重で確立された呼のＧＯＳができるだけそうでない通常の呼のＧＯＳと同じになるように特別なチャネル割当てのアルゴリズムが必要になる。
【００２３】
２多重で空間多重する場合を例にして、そのチャネル割当てアルゴリズムについて説明する。
１）基地局の物理スロットがフルになる迄は通常のチャネルに呼を割当てる。
２）通所のチャネルに割当てられた呼に対しては、後述する方法でユーザの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジとスピードとの２点についてモニタする。
３）２）でのモニタによって、ユーザの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジとスピードとを算出して以下のようなレベル分けを行う。
４）３）のレベル分けの結果、下記のレベルA又はレベルBに属する呼は空間多重チャネルとして物理スロットを共有できるものとする。
【００２４】
＜レベルA＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_A かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
＜レベルB＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_B かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
＜レベルC＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_C かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
但し、Range_C＞Range_B＞Range_Aである。なお、上記レベル分けは一例に過ぎず、レベル数や各レベルの定義はこれに限定されない。
【００２５】
次に、既存の呼のモニタ方法について説明する。
イ）ユーザからのＣＲＣエラー及びＵＷエラーの無いバースト毎にRSSIを記録し、上りのＲＳＳＩのレベル変動幅を記録する。
ロ）ユーザからのＣＲＣエラー及びＵＷエラーの無いバースト毎にSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピード（d）を記録する。Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピード（d）は以下に示すようにして定義される。
【００２６】
ある時間tnにおけるSpatial Signature（受信応答ベクトル）を
【数１】
とし、5ms後のSpatial Signature（受信応答ベクトル）を
【数２】
とすれば、
Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードは以下のように表わされる。
【数３】
【００２７】
次にユーザのSpatial Signature（受信応答ベクトル）について説明する。アンテナn本からなるアダプティブアレイ基地局に於いて、受信部で各アンテナで受信した受信信号を受信Weightsで重み付けしてコンバインされる最終出力
【数４】
は以下の様に表わされる。
【数５】
【００２８】
此処で、
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
はユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）、
【数１０】
は干渉ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）、
【数１１】
は受信Weights、
【数１２】
はユーザが出力した送信信号、
【数１３】
は干渉ユーザが出力した送信信号、
【数１４】
は雑音ベクトルである。
【００２９】
式▲２▼は干渉ユーザがひとり存在する場合を示している。理想的にアダプティブアレイが動作した場合、［数８］は以下の２式を満足するように制御される。
【数１５】
【数１６】
【００３０】
通話状態にあるユーザからの受信信号が変化する速度は式▲１▼を使って推測することができる。式▲１▼で使っているSpatial Signature（受信応答ベクトル）は即ち［数９］のことである。具体的には以下の手順で空間多重チャネルとして許容できるスピードであるかを判定する。
１）T1msec毎に計算されたdの小さい方からP1％の値を抜き出してヒストグラムに入れる。
２）１）の作業を開始してからT2秒経過した時点で作成されたヒストグラムで d ≧ Speed_Threshを満足する割合を計算する。
３）２）の作業は呼が終了する迄続けられる。
４）d ≧ Speed_Threshを満足する割合がP2％以上の時、空間多重チャネルとして許容できると判定する。
【００３１】
以上のことを、その呼が空間多重チャネルを使用している／いないに関わらず、通話が終了するまでモニタして記録する。但しこのモニタ結果は、モニタを始めて規定時間（例えば、ymsec）以上経過しないと無効とみなしてレベルCとする。
また、空間多重をさせるか否かの判断に使用された、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとに関するモニタ情報は空間多重している間も保持される。
【００３２】
図３を参照すると、アダプティブアレイ基地局が新しい呼に物理スロットを割り当てるときの第１の実施の形態である処理フロー図が示されている。
図３のＳ３０１において新しい呼の確立要求があると、ＴＣＨ物理スロットがフル（空きがない）であるか否か確認する（Ｓ３０３）。このとき、フルでなければ空いている物理スロットに新しい呼を割当てる（Ｓ３０５）。
【００３３】
一方、基地局のＴＣＨ物理スロットがフルになった状態で新しく呼の要求があった場合には、実施した前述のレベル分けの結果、既存の呼の中で所定のレベル（この場合、レベルA又はレベルB、且つユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内）に相当する２つ以上の呼があるかどうか確認する（Ｓ３０７）。その結果存在しない場合には、ＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ３０９）。
【００３４】
Ｓ３０７の結果、２つ以上存在した場合にはつづいて３つ以上存在するか否か確認する（Ｓ３１１）。Ｓ３１１の結果、３つ以下（つまり２つ）である場合には２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えをさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ３１３）。そして、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ３１５）。
【００３５】
Ｓ３１１の結果、３つ以上存在する場合には前述した上りのRSSIのダイナミックレンジ、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードに基づいて、該当する既存の呼のランク付けを行う（Ｓ３１７）。そして、空間多重に適した上位２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ３１９）。つづいて、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ３２１）。
【００３６】
図４を参照すると、アダプティブアレイ基地局が新しい呼に物理スロットを割り当てるときの第２の実施の形態である処理フロー図が示されている。なお、第２の実施の形態には以下の前提条件を必要する。
通常、ユーザはＴＣＨに移る前に確立要求メッセージを基地局にCCHで送出する。本実施の形態では、この確立要求メッセージに呼の種類を識別できる識別子（呼種類識別子）用のデータブロックを設け、基地局が予め呼の種類を識別できるようにする。PHSにおける呼の種類としては以下のものがある。
【００３７】
（１）音声（２）位置登録（３）ショートメッセージ（４）データ通信
この中でも、（３）ショートメッセージや（４）データ通信の呼は比較的ユーザのモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが小さいと考えられるので、空間多重チャネルに割当てるには良い候補になる。また、位置登録はその呼の性質上、失敗してもユーザが意識することなく端末で自動的に成功するまでリトライするので、空間多重チャネルに割当てる候補になる可能性がある。
なお、本実施の形態では、空間多重チャネルに適した呼の種類として（３）ショートメッセージや（４）データ通信をあげているが、これら２つは具体例に過ぎず、ユーザのモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが小さいものであればこれに限定されないことは明らかである。
【００３８】
逆に（１）音声はモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが大きい場合が予想されるので、ＣＣＨで要求のあったユーザの呼を直接空間多重チャネルに割当てるのはＧＯＳの観点から非常にリスクが大きい。よって、直接空間多重チャネルに割当てないことを本実施の形態の空間多重チャネル割当てアルゴリズムでは適用する。
【００３９】
図４のＳ４０１において新しい呼の確立要求があると、ＴＣＨ物理スロットがフル（空きがない）であるか否か確認する（Ｓ４０３）。このとき、フルでなければ空いている物理スロットに新しい呼を割当てる（Ｓ４０５）。
一方、基地局のＴＣＨ物理スロットがフルになった状態で新しく呼の要求があった場合には、実施した前述のレベル分けの結果、既存の呼の中でレベルA又はレベルBに相当する既存の呼がいくつあるか確認する（Ｓ４０７）。その結果１つも存在しない場合には、ＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ４２１）。一方、１つだけある場合には後述する処理Ａ（図５）へすすむ（Ｓ４１９）。
【００４０】
Ｓ４０７の結果、２つある場合には２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えをさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ４１５）。そして、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ４１７）。
Ｓ４０７の結果、３つ以上存在する場合には前述した上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードに基づいて、該当する既存の呼のランク付けを行う（Ｓ４０９）。そして、空間多重に適した上位２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ４１１）。つづいて、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ４１３）。
【００４１】
図５を参照すると、前述の処理Ａのフロー図が示されている。Ｓ５０１では物理スロットを共有できる既存の呼が、最高レベル（この場合、レベルA）に属するか否か確認する。その結果、属していなければＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
レベルＡに属している場合には、受信した確立要求メッセージの「呼種類識別子」から新しく要求のあった呼の種類を確認する（Ｓ５０３）。その結果、呼の種類が“ショートメッセージ”や“データ通信”である場合には次処理（Ｓ５０５）へすすむ。それ以外の種類の場合にはＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
【００４２】
Ｓ５０５の結果、“新しく要求のあった呼のＣＣＨのRSSI”と“レベルAに属する既存の呼のＲＳＳＩの平均値”の差が規定値（±XdBuV）以内であれば、要求のあった呼をレベルAの既存の呼と同じ物理スロットで空間多重させて確立させる（Ｓ５０７）。上記条件を満たさない場合にはＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
【００４３】
次に、空間多重をサポートするアダプティブアレイ基地局の運用方法について述べる。
１）空間多重で２ユーザの呼を維持している時に他の物理スロットが空いた場合、２ユーザの内１ユーザの呼を空いた物理スロットにＴＣＨ切り替えで移動させる（通常は誤り率ＦＥＲの多い呼を切り替えさせる）。これは、空間多重の呼に比べて通常の空間多重しない呼の方がＧＯＳの観点から遥かに有利であるためである。
２）空間多重した呼の失敗率やＧＯＲを示すデータ（ＴＣＨ切り替え数、ハンドオーバ数、異常切断数等）を基地局毎に一定周期で記録する（例えば、毎日記録）。
３）空間多重した呼の失敗率が高い、若しくはＧＯＳを示すデータが通常の空間多重しない呼に比べて著しく悪い基地局が見つかった場合は、その基地局の環境が空間多重に適さない可能性があるとして、一定期間（例えば、原因がわかるまで）空間多重で呼を確立することを停止する。
このように、本発明によれば通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できる。
【００４４】
また、許容できるＧＯＳで空間多重チャネルで呼を確立できるので、基地局のチャネル当たりの単価を下げることができると同時に周波数の有効利用を図ることができる。
さらに、基地局の設置環境が空間多重に適さない場合は、その基地局エリア内の空間多重サービスを停止できるので、ネットワークの品質が劣化するのを回避することができる。
なお、本実施の形態では本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をＰＨＳ基地局に適用したが、本発明は特にＰＨＳ基地局に限定されるものではなく、例えばＰＤＣ(Personal Digital Cellular) やＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 等の基地局にも同様に適用可能である。
【発明の効果】
このように本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法によれば、通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】 SDMA方式を適用したとき電波の放射パターンを表わした図。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する処理フロー図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を説明する処理フロー図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明する処理フロー図。
【符号の説明】
１０ アダプティブアレイ基地局
１２ 送受信切り替えスイッチ
１４ 受信系モジュール
２２ 送信系モジュール
３０ モデム部
３２ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＤＭＡ(Space Division Multiple Access：空間分割多元接続、以下本文では“空間多重”と記す)方式の通信システムに関するものであり、アダプティブアレイ基地局でユーザを空間多重で他のユーザと同じＴＣＨ（情報チャネルまたは通話チャネル）物理スロットに割当てる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信端末のデジタル通信システム（特にＰＨＳ）においても、空間多重で複数の呼を同じ物理スロットで確立することが実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＷＬＬ（Wireless Local Loop）システムのような固定無線通信システムでの空間多重技術とは異なり、ＰＨＳのような移動体通信端末では種々の問題や制約があるため未だ実用化レベルに達していないのが現状である。なぜならば、移動体通信端末である為にユーザの上りのダイナミックレンジ（Dynamic Range）が大きかったり、ユーザのスピードが速い場合があり、複数のユーザの呼を空間多重で確立したとしてもＧＯＳ（Grade of Service）が悪く、しばしば干渉回避が為されて空間多重を維持できないことがあるからである。
【０００４】
このように、空間多重の通話はそうでない場合に比べてＧＯＳの観点からリスクが大きく、積極的に空間多重で呼を処理しようとすると、しばしばＧＯＳが容認できない場合がある。また、新しくＣＣＨ（制御チャネル）で呼の要求をしてきたユーザに対して空間多重で呼を確立することは、そのユーザの上りのＲＳＳＩ(受信強度)のダイナミックレンジやスピードに関する情報がないため非常にリスクが大きい。
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法は、送信対象となる移動体通信端末に対しては最大の送信電力で通信するアダプティブビームフォーミングと、与干渉移動体通信端末に対しては影響を与えないようにするアダプティブヌルスティアリングとを使い分けることにより、同一の物理スロットを複数の呼で共有するＳＤＭＡ方式での通信を行うアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、自局の物理スロットに空きがなくなるまでは１呼に対し１物理スロットを割当て、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとを算出し、算出結果に基づいて既存の呼をレベル分けし、自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合、所定レベル以上の既存の呼が複数存在するか確認し、複数存在しない場合には、新たな呼の確立要求を出した移動体通信端末に、割当てを拒否するための制御データを送信し、複数存在する場合には、いくつ存在するか確認し、２つ存在するときには、これら２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、切り替え元の空き物理スロットを新たな呼に割当て、３つ以上存在するときには、それらの呼を前記算出結果に基づいてランク付けし、上位２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、切り替え元の空き物理スロットを新たな呼に割当てることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法は、移動体通信端末からアダプティブアレイ基地局に送出する確立要求メッセージに呼種類識別子用のデータブロックを設け、自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合に、所定レベル以上の既存の呼が１つだけ存在したとき、呼種類識別子から新たな呼の種類を識別し、新たな呼の種類が予め定めた種類に該当する場合には、新たな呼のＣＣＨのＲＳＳＩと、既存の呼のＴＣＨのＲＳＳＩの平均値との差をもとめ、その差が規定値以下のときには、既存の呼の使用している物理スロットを新たな呼と共有させ、ＳＤＭＡ方式での通信を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、上記予め定めた種類はショートメッセージ及びデータ通信であることが好ましい。また、場合によっては位置登録を適応することも考えられる。
なお、１つのＴＣＨ物理スロットでＳＤＭＡ方式により２つの呼を確立した後に、ＴＣＨ物理スロットに空きが生じた場合、ＳＤＭＡ方式での通信を行っている２つの呼のうち１つを、空いた物理スロットにＴＣＨ切り替えさせることが好ましい。
【０００８】
また、ＳＤＭＡ方式での通信をさせるか否かの判断に使用された、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとに関するモニタ情報はＳＤＭＡ方式での通信の間も保持され、それらの呼が終了するまで、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとのモニタを継続する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して、本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をデジタル無線通信用アダブティブアレイ基地局であるＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態について詳細に説明する。なお、図１はアダブティブアレイ基地局の機能ブロック図、図２は電波の放射パターンを表わした図、図３〜５はアダブティブアレイ基地局の処理フロー図である。
【００１１】
図１を参照すると、本発明によるアダプティブアレイ基地局をデジタル無線通信用アダブティブアレイ基地局であるＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図が示されている。
図１において、本実施の形態によるアダプティブアレイ基地局１０は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を備え、これらアンテナＡＮＴが送受信切り替えスイッチ１２に接続されている。送受信切り替えスイッチ１２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。送受信切り替えスイッチ１２には受信系モジュール１４と送信系モジュール２２とが接続されている。
【００１２】
受信系モジュール１４は、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１８、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０により構成されている。受信系モジュール１４はまた、モデム部３０に接続され、ローノイズ増幅器１６、ダウンコンバータ１８およびＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）２０は、信号経路である送受信切り替えスイッチ１２からモデム部３０に向かってこの順番で接続されている。
【００１３】
送信系モジュール２２は、同様に、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのＤ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ）２４、アッパコンバータ（Ｕ／Ｃ）２６、乗算回路（ＭＰ）２８ａ及びｂにより構成されている。送信系モジュール２２はまた、モデム部３０に接続され、Ｄ／Ａコンバータ２４、アッパコンバータ２６および乗算回路２８ａ及びｂは、信号経路であるモデム部３０から送受信系切り替えスイッチ１２に向かってこの順番で接続されている。
そして、２つの呼に空間多重する場合は、乗算回路２８ａと乗算回路２８ｂとを使って各呼に異なる重みで送信できるようにしている。
【００１４】
モデム部３０は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行なっている。具体的には以下の５つの制御を行う。
１．受信系モジュール１４の最終段で変換されたディジタル信号の例えばＤ／Ｕ(Desire/Undesire: 希望波／妨害波）が最大となるように合成し復調する。
２．アンテナＡＮＴでの受信の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行うＰＨＳ端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
３．干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
４．ｎ本のアンテナに供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。
５．周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている当該ユーザ端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
【００１５】
このモデム部３０は制御部３２に接続されている。
制御部３２は複数のＣＰＵから構成され、アダプティブアレイ基地局１０全体の制御を行う。具体的には以下の６つの制御を行う。
１．モデム部３０に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、モデム部３０が受信したデータを処理する。また、空中に輻射すべきデータを作成してモデム部３０に渡す。さらに、キャリブレーションによって計算された重み付けによる送信出力の制御を指示する。
２．ユーザ端末（ユーザのＰＨＳ端末、以下単にユーザと称す）からのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化速度を計算する。
３．ユーザからの上りのＲＳＳＩの統計処理をする。
４．空間多重した呼のＧＯＳが空間多重でない通常の呼のＧＯＳとできるだけ同じになるようなロジックで空間多重の物理スロット割当てを行う。
５．複数ユーザに対して空間多重で通話を確立する場合は、夫々のユーザへのC/I（Carrier/Interference）がユーザのＧＯＳを良好に保つ為に必要な値以上になるように、夫々のユーザへの重みを計算する。
６．ＩＳＤＮ回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
【００１６】
電源部３４は１００Ｖの電源の供給を受け、アダプティブアレイ基地局１０に電力を供給する電源部である。なお、モデム部３０および制御部３２によりデジタル信号処理部が形成される。アダプティブアレイ基地局１０では、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）本のアンテナから受信した受信情報（振幅と位相）を元にして、各アンテナに対しそれぞれ所定の重み付けで送信するアダプティブアレイ送信を行っている。
【００１７】
ＰＨＳの様な移動通信システムで空間多重で呼を確立する場合、以下の２つの大きな制約が基地局側にある。
（１）空間多重を維持できる複数ユーザからの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジに限界がある。
（２）空間多重を維持できる複数ユーザのスピードに限界がある。
【００１８】
まず、上記（１）について詳細に説明すると、アダプティブアレイ基地局で複数ユーザに対して同じ物理スロットを共有させて空間多重で通話を確立する場合、各ユーザが受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミング（Adaptive Beam Forming）すると同時に、他のユーザに対してアダプティブヌルスティアリング（Adaptive Null Steering）でヌル送信しなければならない。
そこで、ユーザが良好なGOSで受信する為には、ある一定基準以上のC/N（Carrier/Noise）が必要になる。したがって、基地局で或る一定基準以上のヌルを他のユーザに対して作ることができなければ、ユーザのＧＯＳは許容できないものになってしまう。
【００１９】
図２を参照すると、空間多重で呼を確立したときの電波の放射パターンが示されている。同図からわかるように、USER１の受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミングすると同時に、USER２及びUSER３に対してアダプティブヌルスティアリングでヌル送信されている。
同様に、USER２（USER３）の受信する利得が高くなるようにアダプティブビームフォーミングすると同時に、USER１及びUSER３（USER１及びUSER２）に対してアダプティブヌルスティアリングでヌル送信されている。
【００２０】
一般的にこのヌルの能力は、基地局のC/Iの関数になっている。あるユーザとの通話を考えた場合、他のユーザからの受信は干渉波になる為、複数ユーザからの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが広くなることは、それだけ基地局のC/Iの絶対値が大きくなることを意味している。基地局で或る一定基準以上のヌルを確保できるC/Iのダイナミックレンジはアルゴリズムにもよるが有限である。例えば± 20dBとすれば、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが同じく± 20dB以内に納まっていなければならない。
【００２１】
次に、上記「（２）空間多重を維持できる複数ユーザのスピードに限界がある」について詳細に説明すると、ＰＨＳ端末はＴＤＤ／ＴＤＭＡ方式で通信を行うので基地局から受信して2.5ms後に送信を行う。アダプティブアレイ基地局では、ユーザからの受信情報に基づいて下りの重みを決定して2.5ms後の送信に反映させる。即ち2.5msの遅れがある。従ってユーザのスピードが速ければ、上記の重みの誤差が大きくなり、必要なヌルを確保できないことになる。ここで言うスピードとは、単にユーザの移動速度（モビリティ）だけでなく、ユーザからの受信情報が変化する速さを言う。本実施の形態では、この“ユーザからの受信情報が変化する速さ”をSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとして計算する。
例えばユーザのモビリティは小さくても回りの環境によってはマルチパスの影響で受信情報の変化スピードが速くなる場合もある。空間多重を維持する為には、前述した様に他のユーザに対して或る一定基準以上のヌルを確保しなければならないので、ユーザのスピードも或る一定基準以下でなければならない。
【００２２】
以上（１）〜（２）の２つの制約があるので、移動体通信システムで積極的に空間多重で呼を確立しようとすれば、ユーザのＧＯＳが劣化するリスクを持っている。そのため、空間多重で確立された呼のＧＯＳができるだけそうでない通常の呼のＧＯＳと同じになるように特別なチャネル割当てのアルゴリズムが必要になる。
【００２３】
２多重で空間多重する場合を例にして、そのチャネル割当てアルゴリズムについて説明する。
１）基地局の物理スロットがフルになる迄は通常のチャネルに呼を割当てる。
２）通所のチャネルに割当てられた呼に対しては、後述する方法でユーザの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジとスピードとの２点についてモニタする。
３）２）でのモニタによって、ユーザの上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジとスピードとを算出して以下のようなレベル分けを行う。
４）３）のレベル分けの結果、下記のレベルA又はレベルBに属する呼は空間多重チャネルとして物理スロットを共有できるものとする。
【００２４】
＜レベルA＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_A かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
＜レベルB＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_B かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
＜レベルC＞
上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ≦Range_C かつ ユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内
但し、Range_C＞Range_B＞Range_Aである。なお、上記レベル分けは一例に過ぎず、レベル数や各レベルの定義はこれに限定されない。
【００２５】
次に、既存の呼のモニタ方法について説明する。
イ）ユーザからのＣＲＣエラー及びＵＷエラーの無いバースト毎にRSSIを記録し、上りのＲＳＳＩのレベル変動幅を記録する。
ロ）ユーザからのＣＲＣエラー及びＵＷエラーの無いバースト毎にSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピード（d）を記録する。Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピード（d）は以下に示すようにして定義される。
【００２６】
ある時間tnにおけるSpatial Signature（受信応答ベクトル）を
【数１】
【数２】
Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードは以下のように表わされる。
【数３】
次にユーザのSpatial Signature（受信応答ベクトル）について説明する。アンテナn本からなるアダプティブアレイ基地局に於いて、受信部で各アンテナで受信した受信信号を受信Weightsで重み付けしてコンバインされる最終出力
【数４】
【数５】
此処で、
【数６】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【数１４】
【００２９】
式▲２▼は干渉ユーザがひとり存在する場合を示している。理想的にアダプティブアレイが動作した場合、［数８］は以下の２式を満足するように制御される。
【数１５】
通話状態にあるユーザからの受信信号が変化する速度は式▲１▼を使って推測することができる。式▲１▼で使っているSpatial Signature（受信応答ベクトル）は即ち［数９］のことである。具体的には以下の手順で空間多重チャネルとして許容できるスピードであるかを判定する。
１）T1msec毎に計算されたdの小さい方からP1％の値を抜き出してヒストグラムに入れる。
２）１）の作業を開始してからT2秒経過した時点で作成されたヒストグラムで d ≧ Speed_Threshを満足する割合を計算する。
３）２）の作業は呼が終了する迄続けられる。
４）d ≧ Speed_Threshを満足する割合がP2％以上の時、空間多重チャネルとして許容できると判定する。
【００３１】
以上のことを、その呼が空間多重チャネルを使用している／いないに関わらず、通話が終了するまでモニタして記録する。但しこのモニタ結果は、モニタを始めて規定時間（例えば、ymsec）以上経過しないと無効とみなしてレベルCとする。
また、空間多重をさせるか否かの判断に使用された、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとに関するモニタ情報は空間多重している間も保持される。
【００３２】
図３を参照すると、アダプティブアレイ基地局が新しい呼に物理スロットを割り当てるときの第１の実施の形態である処理フロー図が示されている。
図３のＳ３０１において新しい呼の確立要求があると、ＴＣＨ物理スロットがフル（空きがない）であるか否か確認する（Ｓ３０３）。このとき、フルでなければ空いている物理スロットに新しい呼を割当てる（Ｓ３０５）。
【００３３】
一方、基地局のＴＣＨ物理スロットがフルになった状態で新しく呼の要求があった場合には、実施した前述のレベル分けの結果、既存の呼の中で所定のレベル（この場合、レベルA又はレベルB、且つユーザからのSpatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードが許容度以内）に相当する２つ以上の呼があるかどうか確認する（Ｓ３０７）。その結果存在しない場合には、ＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ３０９）。
【００３４】
Ｓ３０７の結果、２つ以上存在した場合にはつづいて３つ以上存在するか否か確認する（Ｓ３１１）。Ｓ３１１の結果、３つ以下（つまり２つ）である場合には２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えをさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ３１３）。そして、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ３１５）。
【００３５】
Ｓ３１１の結果、３つ以上存在する場合には前述した上りのRSSIのダイナミックレンジ、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードに基づいて、該当する既存の呼のランク付けを行う（Ｓ３１７）。そして、空間多重に適した上位２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ３１９）。つづいて、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ３２１）。
【００３６】
図４を参照すると、アダプティブアレイ基地局が新しい呼に物理スロットを割り当てるときの第２の実施の形態である処理フロー図が示されている。なお、第２の実施の形態には以下の前提条件を必要する。
通常、ユーザはＴＣＨに移る前に確立要求メッセージを基地局にCCHで送出する。本実施の形態では、この確立要求メッセージに呼の種類を識別できる識別子（呼種類識別子）用のデータブロックを設け、基地局が予め呼の種類を識別できるようにする。PHSにおける呼の種類としては以下のものがある。
【００３７】
（１）音声（２）位置登録（３）ショートメッセージ（４）データ通信
この中でも、（３）ショートメッセージや（４）データ通信の呼は比較的ユーザのモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが小さいと考えられるので、空間多重チャネルに割当てるには良い候補になる。また、位置登録はその呼の性質上、失敗してもユーザが意識することなく端末で自動的に成功するまでリトライするので、空間多重チャネルに割当てる候補になる可能性がある。
なお、本実施の形態では、空間多重チャネルに適した呼の種類として（３）ショートメッセージや（４）データ通信をあげているが、これら２つは具体例に過ぎず、ユーザのモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが小さいものであればこれに限定されないことは明らかである。
【００３８】
逆に（１）音声はモビリティや上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジが大きい場合が予想されるので、ＣＣＨで要求のあったユーザの呼を直接空間多重チャネルに割当てるのはＧＯＳの観点から非常にリスクが大きい。よって、直接空間多重チャネルに割当てないことを本実施の形態の空間多重チャネル割当てアルゴリズムでは適用する。
【００３９】
図４のＳ４０１において新しい呼の確立要求があると、ＴＣＨ物理スロットがフル（空きがない）であるか否か確認する（Ｓ４０３）。このとき、フルでなければ空いている物理スロットに新しい呼を割当てる（Ｓ４０５）。
一方、基地局のＴＣＨ物理スロットがフルになった状態で新しく呼の要求があった場合には、実施した前述のレベル分けの結果、既存の呼の中でレベルA又はレベルBに相当する既存の呼がいくつあるか確認する（Ｓ４０７）。その結果１つも存在しない場合には、ＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ４２１）。一方、１つだけある場合には後述する処理Ａ（図５）へすすむ（Ｓ４１９）。
【００４０】
Ｓ４０７の結果、２つある場合には２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えをさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ４１５）。そして、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ４１７）。
Ｓ４０７の結果、３つ以上存在する場合には前述した上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジ、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードに基づいて、該当する既存の呼のランク付けを行う（Ｓ４０９）。そして、空間多重に適した上位２つの呼の１つを他の一方の物理スロットにＴＣＨ切り替えさせて、１つの物理スロットを共有して空間多重で２つの呼を確立する（Ｓ４１１）。つづいて、新しく要求のあった呼を空いた物理スロットで確立する（Ｓ４１３）。
【００４１】
図５を参照すると、前述の処理Ａのフロー図が示されている。Ｓ５０１では物理スロットを共有できる既存の呼が、最高レベル（この場合、レベルA）に属するか否か確認する。その結果、属していなければＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
レベルＡに属している場合には、受信した確立要求メッセージの「呼種類識別子」から新しく要求のあった呼の種類を確認する（Ｓ５０３）。その結果、呼の種類が“ショートメッセージ”や“データ通信”である場合には次処理（Ｓ５０５）へすすむ。それ以外の種類の場合にはＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
【００４２】
Ｓ５０５の結果、“新しく要求のあった呼のＣＣＨのRSSI”と“レベルAに属する既存の呼のＲＳＳＩの平均値”の差が規定値（±XdBuV）以内であれば、要求のあった呼をレベルAの既存の呼と同じ物理スロットで空間多重させて確立させる（Ｓ５０７）。上記条件を満たさない場合にはＣＣＨで新しい呼に割当て拒否をするための制御データを送信する（Ｓ５０９）。
【００４３】
次に、空間多重をサポートするアダプティブアレイ基地局の運用方法について述べる。
１）空間多重で２ユーザの呼を維持している時に他の物理スロットが空いた場合、２ユーザの内１ユーザの呼を空いた物理スロットにＴＣＨ切り替えで移動させる（通常は誤り率ＦＥＲの多い呼を切り替えさせる）。これは、空間多重の呼に比べて通常の空間多重しない呼の方がＧＯＳの観点から遥かに有利であるためである。
２）空間多重した呼の失敗率やＧＯＲを示すデータ（ＴＣＨ切り替え数、ハンドオーバ数、異常切断数等）を基地局毎に一定周期で記録する（例えば、毎日記録）。
３）空間多重した呼の失敗率が高い、若しくはＧＯＳを示すデータが通常の空間多重しない呼に比べて著しく悪い基地局が見つかった場合は、その基地局の環境が空間多重に適さない可能性があるとして、一定期間（例えば、原因がわかるまで）空間多重で呼を確立することを停止する。
このように、本発明によれば通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できる。
【００４４】
また、許容できるＧＯＳで空間多重チャネルで呼を確立できるので、基地局のチャネル当たりの単価を下げることができると同時に周波数の有効利用を図ることができる。
さらに、基地局の設置環境が空間多重に適さない場合は、その基地局エリア内の空間多重サービスを停止できるので、ネットワークの品質が劣化するのを回避することができる。
なお、本実施の形態では本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をＰＨＳ基地局に適用したが、本発明は特にＰＨＳ基地局に限定されるものではなく、例えばＰＤＣ(Personal Digital Cellular) やＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 等の基地局にも同様に適用可能である。
【発明の効果】
このように本発明のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法によれば、通常の空間多重しない呼と同じＧＯＳで空間多重した呼を確立・維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法をＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】 SDMA方式を適用したとき電波の放射パターンを表わした図。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する処理フロー図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を説明する処理フロー図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明する処理フロー図。
【符号の説明】
１０ アダプティブアレイ基地局
１２ 送受信切り替えスイッチ
１４ 受信系モジュール
２２ 送信系モジュール
３０ モデム部
３２ 制御部
Claims (5)
- 送信対象となる移動体通信端末に対しては最大の送信電力で通信するアダプティブビームフォーミングと、与干渉移動体通信端末に対しては影響を与えないようにするアダプティブヌルスティアリングとを使い分けることにより、同一の物理スロットを複数の呼で共有するＳＤＭＡ方式での通信を行うアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、
自局の物理スロットに空きがなくなるまでは１呼に対し１物理スロットを割当て、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとを算出し、
算出結果に基づいて既存の呼をレベル分けし、
自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合、所定レベル以上の既存の呼が複数存在するか確認し、
複数存在しない場合には、
前記新たな呼の確立要求を出した移動体通信端末に、割当てを拒否するための制御データを送信し、
複数存在する場合には、いくつ存在するか確認し、
２つ存在するときには、
これら２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、切り替え元の空き物理スロットを前記新たな呼に割当て、
３つ以上存在するときには、
それらの呼を前記算出結果に基づいてランク付けし、
上位２つの既存の呼のいずれか一方を、他の一方の呼の使用している物理スロットにＴＣＨ切り替えさせてＳＤＭＡ方式での通信を行い、
切り替え元の空き物理スロットを前記新たな呼に割当てることを特徴とするアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法。 - 請求項１に記載のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、
移動体通信端末からアダプティブアレイ基地局に送出する確立要求メッセージに呼種類識別子用のデータブロックを設け、
自局の物理スロットに空きがなくなった状態で新たな呼の確立要求を受けた場合に、前記所定レベル以上の既存の呼が１つだけ存在したとき、
前記呼種類識別子から前記新たな呼の種類を識別し、
前記新たな呼の種類が予め定めた種類に該当する場合には、
前記新たな呼のＣＣＨのＲＳＳＩと、前記既存の呼のＴＣＨのＲＳＳＩの平均値との差をもとめ、
その差が規定値以下のときには、前記既存の呼の使用している物理スロットを前記新たな呼と共有させ、ＳＤＭＡ方式での通信を行うことを特徴とするアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法。 - 請求項２に記載のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、
前記予め定めた種類が、ショートメッセージ、データ通信、及び／又は位置登録であることを特徴とするアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、
１つのＴＣＨ物理スロットでＳＤＭＡ方式により２つの呼を確立した後に、ＴＣＨ物理スロットに空きが生じた場合、
ＳＤＭＡ方式での通信を行っている２つの呼のうち１つを、空いた物理スロットにＴＣＨ切り替えさせることを特徴とするアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法。 - 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法において、
ＳＤＭＡ方式での通信をさせるか否かの判断に使用された、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとに関するモニタ情報はＳＤＭＡ方式での通信の間も保持され、
それらの呼が終了するまで、各呼ごとに、上りのＲＳＳＩのダイナミックレンジと、Spatial Signature（受信応答ベクトル）の変化スピードとのモニタを継続することを特徴とするアダプティブアレイ基地局による物理スロットの割当て方法。
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