JP2016167776A - ビーム制御方法、基地局及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビーム制御方法は、複数の無線端末と基地局との間の伝送路の通信品質を推定するステップS12、S16と、通信品質が所定レベル以下の第1無線端末がビームを受信するために必要な第1ビームウェイトを、第1無線端末に関連付けて決定する第1決定ステップS14と、通信品質が所定レベルより高い第2無線端末が、第1ビームウェイトのいずれかのビームウェイトを用いて生成される第1ビームを受信できるか否かを判定する判定ステップS17と、第1ビームを受信できない第2無線端末がビームを受信するために必要な第2ビームウェイトを、第2無線端末に関連付けて決定する第2決定ステップS19と、第1ビームウェイト及び第2ビームウェイトから複数のビームウェイトを選択する選択ステップS21と、を有する。
【選択図】図10
Description
初めに、図1を参照して本発明の通信システムSの概要を説明する。通信システムSは、基地局1と、複数の無線端末2(図1においては、UE1〜UE4)を含んで構成されている。基地局1は、指向性がある電波であるビームを送信する。基地局1は、複数のアンテナを備え、複数のアンテナから送信する信号の振幅及び位相を定めるビームウェイトを制御することにより、送信するビームの指向性を制御する。
以下、基地局1の構成と動作の詳細について説明する。
図2は、本発明の基地局1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、基地局1は、送受信部11と、記憶部12と、制御部13と、を含んで構成され、送受信部11から送信される信号の振幅及び位相を調整することで、送信する電波の送信パターンを制御する。なお、基地局1の通信方式はどのような通信方式でもよく、無線端末2との間の多重方式は、時分割多重(TDD:Time-Division-Duplex)であってもよく、周波数分割多重(FDD:Frequency-Division-Duplex)であってもよい。
(1)Wa、Wb、Wc
(2)Wa、Wc、Wd、We
また、選択部137は、SN比ではなくスループットの推定値を判定基準として用いてもよい。スループットの推定値は、SN比と1対1で対応するものとして、関数又は参照テーブルとして記憶部12が保持することができる。
第2決定部136は、複数の第2無線端末2bが受信可能なビームウェイトを、例えば、以下の方法1又は方法2により算出することができる。
第2無線端末2bのSN比が、ビームを受信できる最低レベルから3dB以内である場合、第2決定部136は、そのような第2無線端末2bに専用のビームウェイトを算出し、当該ビームウェイトを第2ビームウェイトに決定する。
第2決定部136は、第2無線端末2bが送信する電波の到来方向を推定し、推定した到来方向に基づいて、第2ビームウェイトを決定する。具体的には、第2決定部136は、公知の方向拘束付電力最小化(DCMP:Directionally Constrained Minimization of Power)アダプティブアレーの手法を用いることができる。
図10は、基地局1におけるビーム制御処理のフローチャートである。以下、図10を参照して、基地局1におけるビーム制御処理の手順について説明する。
以上説明したように、本実施形態における基地局1は、まず、通信品質が低い第1無線端末2aがビームを受信するために必要な第1ビームウェイトを決定し、その後、通信品質が第1無線端末2aよりも高い第2無線端末2bが受信可能な第2ビームウェイトを決定する。その際、基地局1は、複数の第2無線端末2bがビームを受信できるためのビームウェイトを第2ビームウェイトとする。このようにすることで、例えば、基地局1に比較的近い第2無線端末2bに対しては、夫々の第2無線端末2bにおける受信電力が小さく抑えられた指向性の弱いビームウェイトを用いることで、複数の第2無線端末2bが1つの第2ビームウェイトを共用できる。したがって、使用するビームウェイトの数を少なくすることができるので、無線端末2の通信機会を増やすことができる。
2 無線端末
11 送受信部
12 記憶部
13 制御部
111 変調部
112 信号発生部
113 アンテナ素子
131 ウェイト制御部
132 探索部
133 推定部
134 第1決定部
135 判定部
136 第2決定部
137 選択部
S 通信システム
Claims (14)
- 複数のアンテナを用いて基地局から複数の無線端末に送信するビームの指向性を定めるビームウェイトを制御するビーム制御方法であって、
前記複数の無線端末の夫々と前記基地局との間の伝送路の通信品質を推定するステップと、
前記通信品質が所定のレベル以下の一以上の第1無線端末が前記ビームを受信するために必要な一以上の第1ビームウェイトを、前記一以上の第1無線端末の夫々に関連付けて決定する第1決定ステップと、
前記通信品質が前記所定のレベルより高い無線端末が、前記一以上の第1ビームウェイトのいずれかのビームウェイトを用いて生成される第1ビームを受信できるか否かを判定する判定ステップと、
前記第1ビームを受信できない一以上の第2無線端末がビームを受信するために必要な一以上の第2ビームウェイトを、前記一以上の第2無線端末に関連付けて決定する第2決定ステップと、
前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトから複数のビームウェイトを選択する選択ステップと、
を有するビーム制御方法。 - 前記選択ステップは、
前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトの夫々に対応する前記ビームを前記複数の無線端末が受信した際の通信品質を特定するステップと、
前記複数の無線端末の全てが、前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトの少なくともいずれかの前記ビームを前記所定のレベル以上の通信品質で受信できるように、前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトから複数のビームウェイトを選択するステップと、
を有する、
請求項1に記載のビーム制御方法。 - 前記選択ステップは、
前記複数のビームウェイトの一部を含む複数の組み合わせを生成するステップと、
前記複数のビームウェイトの夫々を用いて生成された前記ビームを受信した前記複数の無線端末の複数の通信品質を特定するステップと、
前記複数の通信品質の和を算出した結果に基づいて、前記複数の組み合わせから一の組み合わせを選択するステップと、
を有する請求項2に記載のビーム制御方法。 - 前記一の組み合わせを選択するステップにおいて、前記複数の無線端末のうち、通信レートが所定の閾値以下の種別の無線端末における前記通信品質を除外して、前記複数の通信品質の和を算出する、
請求項3に記載のビーム制御方法。 - 前記複数のビームウェイトを用いて生成される複数の前記ビームを、時分割多重化又は周波数多重化することにより送信するステップをさらに有する、
請求項3又は4に記載のビーム制御方法。 - 前記一の組み合わせを選択するステップにおいて、前記複数の無線端末が通信可能な機会の多さを前記通信品質として用いる、
請求項5に記載のビーム制御方法。 - 前記複数の組み合わせを生成するステップにおいて、前記複数のビームウェイトの夫々に異なる重み付けをすることにより、前記複数の組み合わせを生成する、
請求項5又は6に記載のビーム制御方法。 - 前記複数のビームウェイトの夫々に対して与えた重み付けの比率と同一の比率で、前記時分割多重化又は周波数多重化において夫々のビームウェイトに割り当てるリソースの比率を決定する、
請求項7に記載のビーム制御方法。 - 前記第2決定ステップは、
前記一以上の第2無線端末の夫々が、所定の強度の前記ビームを受信するために必要な暫定的なビームウェイトを、前記一以上の第2無線端末の夫々に関連付けて決定するステップと、
前記一以上の第2無線端末の夫々に関連付けられた一以上の前記暫定的なビームウェイトを平均することにより前記一以上の第2ビームウェイトを決定するステップと、
を有する、
請求項1から8のいずれか1項に記載のビーム制御方法。 - 前記一以上の第2ビームウェイトを決定するステップにおいて、前記一以上の第2無線端末の夫々に関連付けられた一以上の前記暫定的なビームウェイトの一方に位相回転を与えた後に他方と平均することにより、前記一以上の第2ビームウェイトを決定する、
請求項9に記載のビーム制御方法。 - 前記一以上の第2ビームウェイトを決定するステップにおいて、前記一以上の第2無線端末の各々と前記基地局との間のチャネル情報を用いて、前記第2無線端末の通信品質が所定のレベル以上になるように、前記基地局で用いる第2ビームウェイトを探索することにより、前記一以上の第2ビームウェイトを決定する、
請求項9に記載のビーム制御方法。 - 前記第2決定ステップは、
前記一以上の第2無線端末が送信する電波の到来方向を推定するステップと、
前記到来方向に基づいて、前記一以上の第2ビームウェイトを決定するステップと、
を有する、
請求項1から8のいずれか1項に記載のビーム制御方法。 - 複数のアンテナを用いて複数の無線端末に送信するビームの指向性を定めるビームウェイトを制御可能な基地局であって、
前記複数の無線端末の夫々と前記基地局との間の伝送路の通信品質を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記通信品質が所定のレベル以下の一以上の第1無線端末が前記ビームを受信するために必要な一以上の第1ビームウェイトを、前記一以上の第1無線端末の夫々に関連付けて決定する第1決定部と、
前記通信品質が前記所定のレベルより高い無線端末が、前記一以上の第1ビームウェイトのいずれかのビームウェイトを用いた第1ビームを受信できるか否かを判定する判定部と、
前記第1ビームを受信できない一以上の第2無線端末がビームを受信するために必要な一以上の第2ビームウェイトを、前記一以上の第2無線端末に関連付けて決定する第2決定部と、
前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトから複数のビームウェイトを選択する選択部と、
を有する基地局。 - 複数の無線端末と、前記複数の無線端末に複数のアンテナを用いて送信するビームの指向性を定めるビームウェイトを制御可能な基地局と、を備える通信システムであって、
前記基地局は、
前記複数の無線端末の夫々と前記基地局との間の伝送路の通信品質を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記通信品質が所定のレベル以下の一以上の第1無線端末が前記ビームを受信するために必要な一以上の第1ビームウェイトを、前記一以上の第1無線端末の夫々に関連付けて決定する第1決定部と、
前記通信品質が前記所定のレベルより高い無線端末が、前記一以上の第1ビームウェイトのいずれかのビームウェイトを用いた第1ビームを受信できるか否かを判定する判定部と、
前記第1ビームを受信できない一以上の第2無線端末がビームを受信するために必要な一以上の第2ビームウェイトを、前記一以上の第2無線端末に関連付けて決定する第2決定部と、
前記一以上の第1ビームウェイト及び前記一以上の第2ビームウェイトから複数のビームウェイトを選択する選択部と、
を有し、
前記複数の無線端末は、
前記基地局から前記ビームを受信する無線端末受信部と、
前記無線端末受信部が前記ビームを受信したことに応じて、前記無線端末受信部が受信した前記ビームに含まれる信号の振幅及び位相に関する情報を含む応答信号を送信する無線端末送信部と、
を有する、通信システム。
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