JP2013247656A

JP2013247656A - 通信装置および通信制御方法

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Publication number: JP2013247656A
Application number: JP2012122461A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shoji; 剛史東海林; Masashi Iwami; 昌志岩見
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP5959316B2

Abstract

【課題】情報を送信する際のビーム形成に要する時間を短縮することができる通信装置および通信制御方法を提供する。
【解決手段】基地局は、無線通信を開始する前に通信相手の移動通信端末が自装置に送信した上り無線信号、例えば、移動通信端末からの位置登録のための上り無線信号等に基づいて予めウェイト情報を取得し、取得したウェイト情報を記憶しておく。基地局は、通信相手との無線通信が開始される際には、通信相手から受信する位置関係の変化の有無を示す情報から、通信相手が移動していない、または、通信相手の移動量が所定範囲内であると判断すると、取得したウェイト情報の利用を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ送信を行う通信装置およびその通信制御方法に関する。

ＰＨＳなどの無線通信システムには、複数のアンテナを用いたマルチアンテナ技術によるアダプティブアレイ送信（ビーム形成）によって、通信品質を向上させる技術がある。しかしながら、アダプティブアレイ送信を行うためには、通信相手（端末）からの信号を受信し、受信信号からアレイ送信に用いるウェイトを生成する必要がある。そのため、通信相手からの信号受信以前においては、アダプティブアレイ送信をすることができない。例えば、基地局エリア内の端末に送信する報知・制御メッセージ（ＢＣＣＨ）や、特定の端末を呼び出すための着呼メッセージ（ＰＣＨ）などは、端末からの信号を受信する以前に送信するため、アダプティブアレイ送信ができなかった。

この問題に対し、アダプティブアレイ方式を採用する基地局において、予め設定された複数のウェイトパターン各々を所定周期で変更しながら、報知・制御メッセージや着呼メッセージを送信する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。図７は、アダプティブアレイ送信のビームの範囲とＮＵＬＬの範囲を示す図であり、４つのウェイトパターンを所定周期で変更しながら、報知・制御メッセージ等を送信している状態を示している。ウェイトパターンを固定でアダプティブアレイ送信を行った場合は、常にＮＵＬＬが向いているポイントができてしまい、そのポイントにいる端末は、報知・制御メッセージ等を受信できない。そのため、複数のウェイトパターンを用意し、報知・制御メッセージ等の送信時にローテーションさせることで、特定のポイントにＮＵＬＬが向く状態を避けるようにしている。

特開２００１−１２７６８１号公報特開２００６−００５８２２号公報

しかしながら、上記技術では、ウェイトパターンのビームをローテーションさせて向けるため、端末に報知・制御メッセージ等が届くのに時間がかかる。図７では、基地局から送信されたビームが端末に届くまでに最大で４回のウェイトパターンの変更が必要である。そのため、報知・制御メッセージは、１．２秒に１回送信されるため、最大で４．８秒の遅延が生じることがある。このように、上記技術では、報知・制御メッセージ等の情報を送信すべき通信相手端末に適切なビームを向けるのに時間を要する場合があり、その改善が望まれている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、無線通信を行う際のビーム形成に要する時間を短縮することができる通信装置および通信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを有する通信装置であって、通信相手との無線通信が開始される際、当該通信相手との位置関係の変化に応じて、当該無線通信を開始する前に当該通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定する制御部、を備えることを特徴とする。

第１の態様において、前記制御部は、前記ウェイト情報を、接続要求に対する応答を送信する際に利用することが好ましい。
また、前記制御部は、前記ウェイト情報を前記通信相手の位置登録時に取得することが好ましい。
また、前記制御部は、前記通信相手から受信する位置関係の変化の有無を示す情報から、前記通信相手が移動していない、または、前記通信相手の移動量が所定範囲内であると判断すると、前記ウェイト情報を利用することが好ましい。

また、第１の態様において、前記制御部は、前記ウェイト情報を、接続要求を送信する際に利用することが好ましい。
また、前記制御部は、自装置が移動していない、または、自装置の移動量が所定範囲内であると判断すると、前記ウェイト情報を利用することが好ましい。

また、第１の態様において、前記ウェイト情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、無線通信を開始する前の一の無線通信において、前記通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得した複数のウェイト情報を前記記憶部に記憶し、当該通信相手との位置関係の変化が、当該一の無線通信における位置関係の変化と同一である場合、記憶する複数のウェイト情報のいずれかを利用することが好ましい。

また、本発明の第２の態様は、アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを有する通信装置の通信制御方法であって、通信相手との無線通信が開始される際、前記通信相手との位置関係の変化を求め、当該位置関係の変化に応じて、前記無線通信を開始する前に前記通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定することを特徴とする。

本発明は、アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを有する通信装置において、無線通信を行う際のビーム形成に要する時間を短縮することができる。

本発明の第１の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。基地局が、通信相手が自装置に送信した無線信号に基づいてウェイト情報を取得するときの動作を説明するフローチャートである。基地局が、通信相手に無線信号を送信するときの動作を説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。移動通信端末が、通信相手が自装置に送信した無線信号に基づいてウェイト情報を取得するときの動作を説明するフローチャートである。移動通信端末が、通信相手に無線信号を送信するときの動作を説明するフローチャートである。アダプティブアレイ送信のビームの範囲とＮＵＬＬの範囲を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。なお、第１の実施形態に係る通信装置は、例えば基地局や固定中継局であるが、ここでは、通信装置を基地局として説明する。図１において、基地局１は、アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナ１１を有しており、無線通信部１２と、制御部１３と、記憶部１４と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１５を備えている。

無線通信部１２は、複数のアンテナ１１を用いてアダプティブアレイ制御を行って移動通信端末または中継局（移動中継局、または、固定中継局）との間で無線信号を送受信する。Ｉ／Ｆ部１５は、ネットワーク、サーバ等を介して、他の基地局との間でデータの送受信を行う。

制御部１３は、無線通信を開始する前に通信相手の移動通信端末または中継局が自装置に送信した上り無線信号、例えば、データ通信時における上り無線信号、移動通信端末または中継局からの位置登録のための上り無線信号等に基づいて予めウェイト情報を取得し、取得したウェイト情報を記憶部１４に記憶しておく。なお、ウェイト情報の取得については、従来の手法でよいため、その説明は省略する。制御部１３は、通信相手との無線通信が開始される際には、通信相手との位置関係の変化に応じて、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定する。そして、制御部１３は、通信相手から受信する位置関係の変化の有無を示す情報から、通信相手が移動していない、または、通信相手の移動量が所定範囲以内であると判断すると、通信相手に下り無線信号（例えば、接続要求信号に対する応答信号）を送信する際に、取得したウェイト情報を利用する。ここで、位置関係の変化を示す情報とは、通信相手が自身の位置を検出して、自身が移動しているか否か、また移動している場合はその移動量、を含む情報である。

記憶部１４は、アダプティブアレイ送信を行うための各アンテナのウェイト値の情報と、通信相手のＩＤと、通信相手から送られてくる信号に含まれる当該通信相手の位置情報からなる移動局リストを保持する。

図２は、基地局が、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づいてウェイト情報を取得するときの動作を説明するフローチャートである。なお、通信相手からの上り無線信号は、通信相手が移動しているか否かを示す移動フラグを含むように構成されているものとする。また、通信相手からの上り無線信号には、通信相手が備える位置情報取得システム（例えばＧＰＳ等）により求めた当該通信相手の位置情報を含むものとする。

基地局１は、通信相手の移動通信端末または移動中継局から上り無線信号（例えば、データ通信信号、位置登録信号等）を受信すると（Ｓ１０１）、上り無線信号中の移動フラグを参照し（Ｓ１０２）、移動フラグがＯＮの場合（Ｓ１０２でＹｅｓの場合）、すなわち、通信相手が移動していない場合は、受信した上り無線信号から各アンテナのウェイト値を計算し（Ｓ１０３）、計算したウェイト値の情報を、無線信号を送信した通信相手のＩＤ、通信相手の送信位置とともに記憶部１４の移動局リストに登録する（Ｓ１０４）。基地局１は、移動フラグがＯＦＦの場合（Ｓ１０２でＮｏの場合）、すなわち通信相手が移動している場合は、処理を終了する。

図３は、基地局が、通信相手に無線信号を送信するときの動作を説明するフローチャートである。

基地局１は、通信相手から上り無線信号（例えば、データ通信信号、接続要求信号等）を受信する（Ｓ２０１）。基地局１は、移動局リストに通信相手のＩＤが登録されているか否かを判定する（Ｓ２０２）。基地局１は、通信相手のＩＤが登録されていない場合（Ｓ２０２でＮｏの場合）は、処理を終了して、従来のように、予め設定されている複数のウェイトパターン各々を所定周期で変更しながら下り無線信号（例えば、接続要求信号に対する応答信号等）を送信する。

基地局１は、移動局リストに通信相手のＩＤが登録されている場合（Ｓ２０２でＹｅｓの場合）は、通信相手から受信した無線信号に含まれる位置情報に基づいて通信相手が前回の送信時から位置が移動しているか否かを判定する（Ｓ２０３）。基地局１は、通信相手が移動していないか、または、通信相手の移動量が所定範囲内である場合（Ｓ２０３でＮｏの場合）は、移動局リストに登録されているウェイト値を利用して、通信相手に対してアダプティブアレイ送信により下り無線信号を送信する（Ｓ２０５）。

基地局１は、通信相手の移動量が所定範囲より大きい場合（Ｓ２０３でＹｅｓの場合）は、受信した無線信号から、再度、各アンテナのウェイト値を計算して、登録した移動局リストのウェイト値を更新する（Ｓ２０４）。そして、基地局１は、従来のように、予め設定されている複数のウェイトパターン各々を所定周期で変更しながら下り無線信号を送信する。

なお、移動通信端末を所持するユーザが自動車で高速道路上を移動する場合や、移動中継局が設置された列車が線路上を移動する場合のように、移動通信端末や移動中継局が特定のルート上を移動する場合は、制御部１３は、通信相手と無線通信を開始する前の一の無線通信時（例えば、データ通信時）において、通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報を、順次、通信相手のＩＤ、無線信号に含まれる位置情報と対応付けて記憶部１４に予め記憶しておき、その後、通信相手との通信開始時に、通信相手が、登録した情報に含まれる位置情報とほぼ同様に移動している（位置関係の変化が生じている）場合、すなわち、通信相手が特定のルート上を移動して、当該通信相手との位置関係の変化が、当該一の無線通信における位置関係の変化と同一である場合は、記憶する複数のウェイト情報のいずれかを利用するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る通信装置について説明する。上述した第１の実施形態では、通信装置を基地局および固定中継局として説明したが、本発明は、ダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを備える移動通信端末および移動中継局にも適用できるものである。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。なお、第２の実施形態に係る通信装置は、例えば移動通信端末や移動中継局であるが、ここでは、通信装置を移動通信端末として説明する。図４において、移動通信端末２は、アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナ２１を有しており、無線通信部２２と、制御部２３と、記憶部２４、位置検出部２５を備えている。

無線通信部２２は、複数のアンテナ２１を用いてアダプティブアレイ制御を行って基地局または固定中継局との間で無線信号を送受信する。位置検出部２５は、位置情報取得システム（例えばＧＰＳ等）を用いて自装置の位置を検出する。

制御部２３は、無線通信を開始する前に通信相手の基地局または固定中継局が自装置に送信した下り無線信号、例えば、データ通信時における下り無線信号、基地局からの下り制御信号等に基づいて予めウェイト情報を取得し、取得したウェイト情報を記憶部２４に記憶しておく。制御部２３は、通信相手との無線通信が開始される際には、通信相手との位置関係の変化に応じて、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定する。そして、制御部１３は、位置検出部２５が検出する自装置の位置を参照することで、自装置が移動していない、または、自装置の移動量が所定範囲以内であると判断すると、通信相手に上り無線信号（例えば、接続要求信号）を送信する際に、取得したウェイト情報を利用する。

記憶部２４は、アダプティブアレイ送信を行うための各アンテナのウェイト値の情報と、通信相手のＩＤと、自装置の位置情報からなる固定局リストを保持する。

図５は、移動通信端末が、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づいてウェイト情報を取得するときの動作を説明するフローチャートである。

移動通信端末２は、通信相手の基地局または固定中継局のエリア内で、当該通信相手から下り無線信号（データ通信時における下り無線信号、下り制御信号等）を受信する（Ｓ３０１）。移動通信端末２は、その時、自装置が移動していないか否かを判定し（Ｓ３０２）、移動していない場合（Ｓ３０２でＹｅｓの場合）は、受信した下り無線信号から各アンテナのウェイト値を計算する（Ｓ３０３）。移動通信端末２は、計算したウェイト値の情報を、無線信号を送信した通信相手のＩＤ、受信位置とともに記憶部２４の固定局リストに登録する（Ｓ３０４）。移動通信端末２は、自装置が移動している場合（Ｓ３０２でＮｏの場合）は、処理を終了する。

図６は、移動通信端末が、通信相手に無線信号を送信するときの動作を説明するフローチャートである。

移動通信端末２は、新たにデータ通信、音声通信等を行う場合、上述した固定局リストに通信相手のＩＤが登録されているか否かを判定する（Ｓ４０１）。移動通信端末２は、通信相手のＩＤが登録されていない場合（Ｓ４０１でＮｏの場合）は、処理を終了して、従来のように、予め設定されている複数のウェイトパターン各々を所定周期で変更しながら上り無線信号を送信する。

移動通信端末２は、固定局リストに通信相手のＩＤが登録されている場合（Ｓ４０１でＹｅｓの場合）は、固定局リストに登録した受信位置から自装置が移動しているか否かを判定する（Ｓ４０２）。移動通信端末２は、自装置が移動していないか、または、自装置の移動量が所定範囲内である場合（Ｓ４０２でＮｏの場合）は、固定局リストに登録されているウェイト値を用いて、通信相手に対してアダプティブアレイ送信により上り無線信号を送信する（Ｓ４０４）。

移動通信端末２は、自装置が移動している場合、すなわち自装置の移動量が所定範囲より大きい場合（Ｓ４０２でＹｅｓの場合）は、通信相手からの下り無線信号（下り制御信号等）から、再度、各アンテナのウェイト値を計算して、登録した固定局リストのウェイト値を更新（または新たに登録）し（Ｓ４０３）、更新した（新たに登録した）ウェイト値を用いて、通信相手に対してアダプティブアレイ送信により上り無線信号を送信する。

なお、移動通信端末を所持するユーザが自動車で高速道路上を移動する場合や、移動中継局が設置された列車が線路上を移動する場合のように、移動通信端末や移動中継局が特定のルート上を移動する場合は、制御部２３は、通信相手と無線通信を開始する前の一の無線通信時（例えば、データ通信時）において、通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報を、順次、通信相手のＩＤ、自装置の位置情報と対応付けて記憶部２４に予め記憶しておき、その後、通信相手との通信開始時に、自装置が、登録した情報に含まれる位置情報とほぼ同様に移動している（位置関係の変化が生じている）場合、すなわち、自装置が特定のルート上を移動して、当該通信相手との位置関係の変化が、当該一の無線通信における位置関係の変化と同一である場合は、記憶する複数のウェイト情報のいずれかを利用するようにしてもよい。

上述したように、本発明は、通信相手との無線通信が開始される際に、当該通信相手との位置関係の変化に応じて、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報を利用することができるので、情報を送信する際のビーム形成に要する時間を短縮することができる。

なお、上記においては、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報を、無線信号を送信する際に利用したが、通信相手から送信される無線信号を受信する際にも、無線通信を開始する前に通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報を用いることが可能である。これにより、情報を受信する際のビーム形成に要する時間も短縮することができる。

１基地局
２移動通信端末
１１、２１アンテナ
１２、２２無線通信部
１３、２３制御部
１４、２４記憶部
１５Ｉ／Ｆ（インターフェース）部
２５位置検出部

Claims

アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを有する通信装置であって、
通信相手との無線通信が開始される際、当該通信相手との位置関係の変化に応じて、当該無線通信を開始する前に当該通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定する制御部、を備えることを特徴とする通信装置。
前記制御部は、前記ウェイト情報を、接続要求に対する応答を送信する際に利用することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記制御部は、前記ウェイト情報を前記通信相手の位置登録時に取得することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
前記制御部は、前記通信相手から受信する位置関係の変化の有無を示す情報から、前記通信相手が移動していない、または、前記通信相手の移動量が所定範囲内であると判断すると、前記ウェイト情報を利用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記制御部は、前記ウェイト情報を、接続要求を送信する際に利用することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記制御部は、自装置が移動していない、または、自装置の移動量が所定範囲内であると判断すると、前記ウェイト情報を利用することを特徴とする請求項１または５に記載の通信装置。
前記ウェイト情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、無線通信を開始する前の一の無線通信において、前記通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得した複数のウェイト情報を前記記憶部に記憶し、当該通信相手との位置関係の変化が、当該一の無線通信における位置関係の変化と同一である場合、記憶する複数のウェイト情報のいずれかを利用することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
アダプティブアレイ方式を採用し、複数のアンテナを有する通信装置の通信制御方法であって、
通信相手との無線通信が開始される際、前記通信相手との位置関係の変化を求め、当該位置関係の変化に応じて、前記無線通信を開始する前に前記通信相手が自装置に送信した無線信号に基づき取得したウェイト情報の利用の有無を決定することを特徴とする通信制御方法。