JP3618719B2 - 移動通信システムにおける通信制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおける通信制御方法及び装置に係り、詳しくは、移動通信システムにおいて、所謂、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）に基づいて基地局と移動局との間の通信を制御する通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空間分割多元接続（以下、ＳＤＭＡという）の通信制御方法が提案されている。セルラ方式の移動通信システムにおける基地局と移動局との間の通信制御として上記ＳＤＭＡの通信制御方法を採用する場合、例えば、図１５に示すように、通信エリア（セル）Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を統括する各基地局２０１、２０２、２０３は、その通信エリア全体をカバーする電波を放射するのではなく、移動局の存在する方向に延びる電波ビームＢを形成し、移動局と通信を行う。
【０００３】
このようなＳＤＭＡの通信制御方法に従って基地局と移動局間の通信制御がなされるセルラ方式の移動通信システムでは、基地局から移動局に向かう方向が異なれば、形成される各電波ビームＢの方向が異なる。従って、隣接する通信エリアにおいて同一周波数での通信が可能となり、周波数の面的な利用効率の向上が期待できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各基地局の通信エリアに在圏する移動局の数が増大すると、隣接する複数の通信エリアにおいて同じ方向や正対する方向に同じタイミングで電波ビームが形成される機会や、基地局から複数の移動局に向かって形成される電波ビームが重なってしまう機会が増え、それらの電波ビームが干渉波として互いに作用しあう結果となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、移動通信システムにおいて各基地局から移動局に向かって放射される電波ビームによる干渉を低減することができるようなＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に基づいた通信制御方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際の通信制御方法において、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御するように構成され、また、ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局が、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成される。
このような通信制御方法では、各基地局から電波ビームを放射するタイミングが、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御される。そのため、その干渉が予想される方向において同時に複数の基地局から電波ビームが放射することがなくなる。また、ビームを細くすることによる問題を解決し、干渉の少ない通信路を確保できる。
また、常に品質のよい通信を確保するという観点から、本発明は、請求項２に記載されているように、ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成するように構成することができる。
基地局側でも干渉の少ない通信路を確保するという観点から、前記基地局に対向する移動局の方向からの電波ビームによる信号の該基地局における受信レベルが低下するときに、該基地局が、該移動局から放射され該基地局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、パスを確保するようにすることもできる。
移動局が指向性アンテナでなく無指向性アンテナをもつ場合にも請求項１の発明と同様の効果を得るという観点から、本発明は、請求項３に記載されているように、ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局が、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームを選択し、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成できる。
また、移動局が指向性アンテナでなく無指向性アンテナをもつ場合にも請求項２の発明と同様の効果を得るという観点から、本発明は、請求項４に記載されているように、上記通信制御方法において、ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成するように構成できる。
【０００８】
本発明は、請求項５に記載されるように、上記通信制御方法において、基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局を予め定め、該基地局に対して上記他の基地局から放射される電波ビームの方向とその放射タイミングとを通知し、該基地局がその通知された情報に基づいて、自局から放射する電波ビームのタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御するように構成することができる。
【０００９】
各基地局からの電波ビームによる干渉の影響がより強い範囲の基地局を考慮するという観点から、本発明は、請求項６に記載されるように、上記通信制御方法において、上記基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局は、当該基地局に隣接する基地局とすることができる。
【００１０】
移動局のハンドオーバを可能にするという観点から、本発明は、請求項７に記載されるように、上記各通信制御方法において、移動局の移動に伴って該移動局と通信を行う基地局から放射される電波ビームが第一の電波ビームから第二の電波ビームに切替えられる際に、第一の電波ビームの放射タイミングと第二の電波ビームの放射タイミングを異ならせるように構成することができる。
【００１１】
基地局から放射される電波ビームが複数の移動局をカバーする場合に、周波数をより効率的に利用することができるという観点から、本発明は、請求項８に記載されるように、上記各通信制御方法において、基地局から放射される電波ビームが複数の移動局をカバーする場合、該電波ビームの放射タイミングを各移動局毎に異ならせるように構成することができる。
【００１２】
本発明は、請求項９に記載されるように、上記通信制御方法において、基地局から所定の周期毎に複数の時間帯で移動局に対して電波ビームを放射するように該電波ビームの放射タイミングを制御するように構成することができる。
【００１３】
上記所定の周期毎の複数の時間帯は、例えば、時間フレームを構成する時間スロットで定義することができる。
【００１４】
各基地局での通信状態に応じて移動局に対する通信量を制御することができるという観点から、本発明は、請求項１０に記載されるように、上記通信制御方法において、上記電波ビームを放射する所定の周期毎の時間帯の数を該基地局での通信状態に基いて決定するように構成することができる。
【００１５】
上記基地局での通信状態は、各移動局に対する個別的な通信状態（移動局に対する通信量）であっても、基地局での総合的な通信状態（トラヒック状態）のいずれであってもよい。
【００２３】
また、本発明の移動局は、請求項１１に記載されているように、各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行うセルラ方式の移動通信システムにおける移動局であって、対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成することができる。
【００２４】
また、本発明の移動局は、請求項１２に記載されているように、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、該基地局が、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行ったのちに、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成する手段を有するように構成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。第１の実施の形態は、本発明の基本的な構成を示す実施の形態であり、第２の実施の形態は、第１の実施の形態における構成において、移動局が反射波方向にビームを向け、時間スロット割り当てを要求してパスを確保する実施の形態である。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の一形態に係る通信制御方法に従って基地局と移動局との間の通信制御がなされる移動通信システムは、例えば、図１に示すように構成される。
【００２７】
図１において、各通信エリア（セル）Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を統括する基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６が、制御局３０に接続されている。通信エリアＥ０に在圏する移動局（携帯電話端末、ＰＨＳ端末、携帯情報端末（ＰＤＡ）など）１０は、基地局２００と無線通信を行い、その基地局２００、制御局３０及び所定の通信網（図示略）を介して他の通信端末と通信（音声通信、データ通信）を行う。なお、他の通信エリアＥ１〜Ｅ６に在圏する移動局も同様にその通信エリアを統括する基地局２０１、２０２、２０３２０４、２０５、２０６と無線通信を行う。各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６は、移動局と無線通信を行う際に、同一の周波数を利用する。
【００２８】
上記各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６（以下、基地局を総称する場合には参照符号２０を用いる）は、基本的にＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に従って移動局と無線通信を行うが、その構成は、例えば、図２に示すようになる。
【００２９】
図２において、この基地局２０は、複数のアンテナ素子にて構成されるアンテナアレイ２１、合成器２２、方向検出器２３、ビーム形成器２４、送受信機２５及び基地局制御装置２６を有している。方向検出器２３は、合成器２２を介して入力されるアレイアンテナ２１の各アンテナ素子での受信信号に基づいて当該基地局２０と通信を行う移動局１０の方向を検出する。ビーム形成器２４は、方向検出器２３にて検出された移動局１０の方向に基地局制御装置２６から指示された放射タイミングにて電波ビームが形成されるように所定のパラメータを設定する。
【００３０】
送受信機２５は、アレイアンテナ２１、合成器２２及びビーム形成器２４を介して上記のように形成された電波ビームにて移動局１０と信号の送受を行う。その信号の送受に際して、任意の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）の適用が可能である。基地局制御装置２６は、上述したようにビーム形成器２６に電波ビームの放射タイミングを指示すうると共に、送受信機２５を制御して送受信機２５にて受信された信号を通信網に転送する一方、通信網からの信号を送受信機２５に供給する。
【００３１】
上記のような構成の基地局２０は、所謂アダプティブアレイアンテナの制御手法により移動局１０の方向に電波ビームを形成し、当該移動局１０と所定の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）に従って割当てられたチャンネル（時間スロット、コードなど）にて通信を行う。そして、例えば、図３に示すように、通信エリアＥの全方位（２π＝３６０°）をｍ分割（この場合、１２分割）した各方向（０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°、３６０°）に向けたビームＢ１〜Ｂｍ（この場合、Ｂ１〜Ｂ１２）の形成が可能である。その形成される各電波ビームは、隣接する電波ビームと一部重なる。
【００３２】
図１に戻って、制御局３０は、各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６にて形成される電波ビームの延びる方向とその電波ビームの放射タイミング（時間）を管理する。この管理の詳細は後述する。
【００３３】
例えば、図４に示すように、通信エリアＥ０において、３０°の方向に移動局１０１、９０°の方向に移動局１０２、２４０°の方向に移動局１０３及び３００°の方向に移動局１０４、１０５が在圏する場合、基地局２００は、それらの方向、即ち、３０°の方向、９０°の方向、２４０°の方向及び３００°の方向の夫々に電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を放射する。そして、基地局２００（基地局制御装置２６）は、各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の放射タイミング（各電波ビームが形成されるタイミング）を制御する。この各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の放射タイミングの制御は、基地局２００の通信エリアＥ０に隣接する通信エリアＥ１〜Ｅ６を統括する各基地局２０１〜２０６にて形成される電波ビームのうち上記各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４による干渉が予想される方向の電波ビームの放射タイミングと異なるタイミングで当該電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が放射されるようにしている。なお、この例では、基地局２００からの電波ビームは、伝搬減衰により隣接する基地局２０１〜２０６以外の基地局からの電波ビームに対しては干渉しないものとする。
【００３４】
基地局２００の各方向に放射される電波ビームによる干渉が予想される隣接基地局２０１〜２０６からの電波ビームは、例えば、図５に示すように予想される。
【００３５】
図５において、基地局２００から０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から２４０°の方向及び隣接する基地局２０６から１２０°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から３０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から２１０°の方向（正対する方向）及び３０°の方向（同一方向）のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。また、基地局２００から６０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から１８０°の方向及び隣接する基地局２０２から３００°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から９０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０２から２７０°の方向及び９０°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００３６】
以下、同様に、基地局２００から１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°及び３３０°の各方向に放射される電波ビームも、隣接する各基地局２０２、２０３、２０４及び２０５から図５に示すような方向に放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００３７】
このような各基地局から放射される電波ビームのそれに隣接する基地局から放射される電波ビームを用いた通信に対する干渉状況の予想に基づいて、上記制御局３０は、各基地局から放射される電波ビームの方向とその放射タイミングの管理を次のようにして行う。
【００３８】
各基地局（基地局制御装置２６）は、システム内で予め定義された複数の時間スロットで構成される時間フレーム単位に各方向の電波ビームの放射タイミングを制御する。そのような制御により、各方向の電波ビームは、それに割当てられた時間スロットのタイミングで放射される。各基地局は、各方向の電波ビームに割当てられた時間スロットを制御局３０に逐次報告する。このような報告を受ける制御局３０は、各基地局から各方向に放射される電波ビームに割当てられた時間スロットを管理している。
【００３９】
そして、制御局３０は、その報告に基づいて、基地局（例えば、基地局２００）からの電波ビームの干渉が予想される各方向（図５参照）に対応した方向に各隣接基地局（例えば、２０１〜２０６）から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットを調べる。その結果、制御局３０は、図６に示すような各基地局に対する干渉管理テーブルを作成する。
【００４０】
図６は、基地局２００に対する干渉管理テーブルを示している。
【００４１】
この干渉管理テーブルは、基地局２００から０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２４０°の方向に放射される電子ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ５及びＳ１であり、基地局２００の同方向に対応した隣接基地局２０６から１２０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ１であることを表す。また、この干渉管理テーブルは、基地局２００から３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ２及びＳ６であり、同隣接基地局２０１から３０°の方向に放射される電波ビームに既に割当てられた時間スロットがＳ３であることを表す。更に、この干渉管理テーブルは、基地局２００から６０°の方向に対応した隣接基地局２０１から１８０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ４及びＳ５であり、基地局２００の同方向に対応した隣接基地局２０２から３００°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ２であることを表している。
【００４２】
この干渉管理テーブルは、更に、上記と同様に基地局２０からの各方向（９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°）に対した各隣接基地局から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットが何であるかを表す。
【００４３】
なお、上記干渉テーブルでは、基地局２００から３００°の方向に対応した隣接基地局２０５から６０°の方向及び隣接基地局２０６から１８０°方向には、移動局が存在せず、電波ビームの放射がなされていないことを表す。
【００４４】
このような干渉管理テーブルの内容は、各基地局から上記電波ビームを放射するために割当てられた時間スロットが制御局３０に報告される毎に更新される。そして、制御局３０は、干渉管理テーブルの内容が更新される毎に、その干渉管理テーブルを各基地局に転送する。
【００４５】
このような干渉管理テーブルを受信した各基地局は、この干渉管理テーブルを参照して、各方向に形成されるべき電波ビームの放射タイミングを制御する。即ち、干渉が予想される各方向（０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°）に対して放射すべき電波ビームには、その方向に対応した方向に隣接基地局から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロット以外の時間スロットが所定の規則に従って割当てられる。また、各基地局からの各方向に対応した方向に隣接基地局から電波ビームが放射されていない場合、あるいは、隣接基地局からそれに対応しない方向に電波ビームが放射されていても、隣接基地局からの放射ビームに係わりなく、各基地局から各方向に放射すべき電波ビームに対して時間スロットが所定の規則に従って割当てられる。
【００４６】
各基地局、例えば、基地局２００が上記のようにして各方向に放射する電波ビームに対して時間スロットを割当てる結果、例えば、図７に示すように、電波ビームの放射タイミング制御がなされる。
【００４７】
図７において、基地局２００は、移動局１０１と通信を行うために３０°の方向に電波ビームＢ１を、その３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に移動局１０１１及び１０１２と通信を行うために当該隣接基地局２０１から放射される電波ビームＢ１１の時間スロットＳ２及びＳ６と異なる時間スロットＳ１のタイミングで放射する。また、基地局２００は、移動局１０２と通信を行うために９０°の方向に電波ビームＢ２を、その９０°の方向に対応した隣接基地局２０３から２７０°の方向に移動局１０２１と通信を行うために当該隣接基地局２０３から放射される電波ビームＢ２１の時間スロットＳ２と異なる時間スロットＳ３のタイミングで放射する。更に、基地局２００は、移動局１０３と通信を行うために２１０°の方向に電波ビームＢ３を、その２１０°の方向に対応した隣接基地局２０４から３０°の方向に移動局１０４１及び１０４２と通信を行うために当該隣接基地局２０４から放射される電波ビームＢ４１の時間スロットＳｌ及びＳｍと異なる時間スロットＳｎのタイミングで放射する。
【００４８】
基地局２００から３００°に対応する隣接基地局２０５から６０°の方向及び隣接基地局２０６から１８０°の方向には、それぞれ電波ビームが放射されていないので、基地局２００は、移動局１０４及び１０５と通信を行うために３００°の方向に電波ビームＢ４を、隣接基地局２０５、２０６から放射される電波ビームに係わりなく定められた時間スロットＳｉ、Ｓｊのタイミングで放射する。
【００４９】
上記のように電波ビームの放射タイミングの制御のためにシステム内で定義された時間フレームは、時間スロットを移動局に通知する信号（時間スロット指定信号）などの制御信号のための制御用時間スロットと、通信すべき情報を含む通信信号のための通信用時間スロットにて構成される。各基地局は、通信相手となる移動局との通信目的（制御信号の送受信、または、通信信号の送受信）に応じて放射される電波ビームに割当てるべき時間スロットの種類（制御用時間スロットまたは通信信号用時間スロット）を切替える。
【００５０】
移動局１０は、アレイアンテナを備えており、基地局２０からの電波が最も強く受信される方向にビームの放射方向を向ける。そして、移動局１０は、上記制御用時間スロットのタイミングで基地局２０から電波ビームが放射される際に、当該基地局２０から通信用時間スロットの指定信号を受信し、その指定信号にて指定される通信用時間スロットのタイミングで基地局２０から電波ビームが放射される際に当該基地局２０から送信される通信信号を受信する。また、移動局２０は、指定された通信用時間スロットのタイミングで基地局２０に対して通信信号を送信し、当該通信用時間スロットのタイミングで基地局２０は移動局１０からの通信信号を受信する。このようにして、各基地局２０と移動局１０との間の通信が行われる。
【００５１】
上述したような電波ビームの放射タイミング制御によれば、干渉が予想される方向においては、各時間フレームの異なる時間帯（時間スロット）にて各基地局から電波ビームが放射されることになる。そのため、各基地局が各移動局の方向に電波ビームを放射して当該各移動局と同一周波数で通信を行った場合、各電波ビームの他の電波ビームを用いた通信に対する干渉をより低減させることができる。
【００５２】
なお、上記の例では、基地局２００の３００°の方向に放射される電波ビームＢ４のように１つの電波ビームに複数の移動局（１０４、１０５）が含まれる場合（図７参照）、その基地局はそれらの移動局と通信を行うための電波ビームの各時間フレーム内での放射時間帯（時間スロット）を変えているが、電波ビームを単一の時間帯で放射して異なるチャネル（ＴＤＭＡの時間スロット、ＣＤＭＡのコード）で通信がなされるようにしてもよい。
【００５３】
また、１つの電波ビームに含まれる移動局の数が所定の閾値を越えた場合に、当該電波ビームを単一の時間帯（時間スロット）で放射して異なるチャネルで通信がなされるようにすることができる。
【００５４】
更に、上記例では、システム内で定義される時間フレームは制御用時間スロットと通信用時間スロットにて構成されているが、制御信号と通信信号をそれぞれ異なるチャネル（周波数、コード）で送受信する場合、制御用時間スロット及び通信用時間スロットそれぞれにて別の時間フレームを構成することができる。この場合、制御信号を送受信のための電波ビームの放射タイミングと通信信号を送受信のための電波ビームの放射タイミングが別々の時間フレーム単位に制御される。
【００５５】
また、基地局と移動局との間の通信量や、基地局におけるトラヒック（時間スロットの割当状況）等の通信状況に応じて移動局に対する電波ビームに割当てるべき時間スロットの数を制御することが可能である。
【００５６】
例えば、図８において、基地局２００のトラヒックが少なくなった場合や、基地局２００と移動局１０１との間の通信量が増大した場合、基地局２００は、移動局１０１と通信を行うために３０°の方向に電波ビームＢ１を、その３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に移動局１０１１および１０１２と通信を行うために当該基地局２０１から放射される電波ビームＢ１１の時間スロットＳ２及びＳ６と異なる複数の時間スロットＳ１、Ｓ３及びＳｎのタイミングで放射する。
【００５７】
更に、移動局が移動して、ある方向に放射された電波ビームがカバーする領域から隣接する電波ビームにてカバーされる領域に移動する場合、例えば、図９に示すように、ハンドオーバ制御がなされる。
【００５８】
図９において、基地局２０がある方向に時間スロットＳｎ−ｘで電波ビームＢ１を放射して位置Ｐ１の移動局１０と通信を行う。移動局１０が基地局２０と通信を行いながら移動して当該電波ビームＢ１がカバーする領域と電波ビームＢ２がカバーする領域との共通部分における位置Ｐ２に達すると、基地局２０は、時間スロットＳｎ−ｘで電波ビームＢ１を放射すると共に時間スロットＳｎ−ｉで電波ビームＢ２を放射して、当該位置Ｐ２の移動局１０との通信を継続する。更に、移動局１０が移動して電波ビームＢ２にてのみカバーされる領域の位置Ｐ３に達すると、基地局２０は、時間スロットＳｎ−ｉで電波ビームＢ２を放射して当該位置Ｐ３の移動局１０との通信を継続する。
【００５９】
図５に示す例では、全ての通信エリア（セル）において同一の周波数で通信がおこなわれる場合の予想される干渉の状況を表している。例えば、図１０に示すように、各セルが３つの周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の割当てられたセクタに分割されている場合も、各セル（通信エリア）を統括する基地局は、同一の周波数が割当てられた各領域（セクタ）において上記のような各方向における電波ビームの放射タイミング制御を行うことができる。
【００６０】
この場合、図１０に示すように、基地局２００から周波数Ｆ１の割当てられたセクタに放射される電波ビームは、各隣接基地局２０６、２０１、２０２、２０３の周波数Ｆ１の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。具体的には、基地局２００から０°の方向放射された電波ビームは、隣接する基地局２０６から１２０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から３０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から３０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想される。また、基地局２００から９０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０２から９０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から１２０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０３から０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００６１】
また、上記と同様に、基地局２００から周波数Ｆ２の割当てられたセクタに放射される電波ビームは、各隣接基地局２０２、２０３、２０４、２０５の周波数Ｆ２の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。また、基地局２００から周波数Ｆ３の割当てられたセクタに放射される電波ビームも、上記と同様に、各隣接基地局２０４、２０５、２０６、２０１の周波数Ｆ３の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。
【００６２】
このような各基地局から放射される電波ビームのそれに隣接する基地局から放射される電波ビームを用いた通信に対する干渉状況の予想から、上記制御局３０は、各基地局から報告される各電波ビームに割当てられた時間スロットに基づいて、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような干渉管理テーブルを作成する。
【００６３】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、基地局２００に対する干渉管理テーブルを示している。
【００６４】
図１１（ａ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ１が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものである。図１１（ａ）において、基地局２００から０°の方向に対応した隣接基地局２０６から１２０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ４であって、基地局２００の３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から３０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ２である。また、基地局２００から９０°の方向に対応した隣接基地局２０２から９０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ４及びＳ６であって、基地局２００から１２０°の方向に対応した隣接基地局２０３から０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ１である。
【００６５】
図１１（ｂ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ２が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものであり、図１１（ｃ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ３が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものである。図１１（ｂ）及び（ｃ）に示す各干渉管理テーブルも、周波数Ｆ１が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理する干渉管理テーブル（図１１（ａ）参照）と同様に、基地局２００から放射される電波ビームの各方向に対した方向に隣接基地局から電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットが何であるかを表す。
【００６６】
上記のような干渉管理テーブルを受信した基地局２００は、前述した例と同様に、その干渉管理テーブルを参照して、各セクタにおいて、干渉が予想される各方向の電波ビームの放射タイミングを、隣接する各基地局からその対応した方向に放射される電波ビームの放射タイミングと異なるタイミングとなるように制御する。
【００６７】
このように各基地局が統括するセルを複数のセルに分割することにより、各基地局から放射される電波ビームが干渉として影響を与えると予想される隣接基地局からの電波ビームの数が低減され、上記干渉管理テーブルを用いた電波ビームの放射タイミングの制御がより簡略化することができる。
【００６８】
上述した各例において、制御局３０が干渉管理テーブルを作成して各基地局に転送しているようにしている。しかし、これに限られず、移動局と通信を行うために各方向に放射する電波ビームに割当てた時間スロットを基地局間で順次転送し、各基地局がその情報に基づいて、上述したような干渉を考慮して（干渉管理テーブルの内容に相当する情報に基づいて）各方向に対する電波ビームの放射タイミング（時間スロット）を決定することもできる。
【００６９】
上記各例において、制御局３０及び基地局２００の機能にて通信制御装置を構成するタイミング制御手段が実現されている。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７１】
ＳＤＭＡのように細いビームを使用する方式では、基地局からの電波が移動局の周辺の建物にブロックされることが多くなり、目的とする基地局との間でパスを確保することが難しくなる場合がある。一方、他の方向に放射されるビームが建物等に反射して移動局に到達することも起きるので（ブロードなビームを使用して様々な方向に電波を放射することと、多くの細いビームを様々な方向に放射することとは等価であるため）、移動局は対向する基地局方向ではなく、反射波等の方向にビームを向ければパスを確保することができる。
【００７２】
しかし、ひとつの方向のビームを連続して使用するＳＤＭＡでは、そのビーム方向で通信を行っている場合、他の方向の通信にスロットを割り当てることができない。ＣＤＭＡを併用して割り当てた場合でも干渉量が増すため、システム容量を圧迫することになる。いずれにせよ、ＳＤＭＡでは通信品質の劣化を招くことになる。
【００７３】
ここで、第１の実施の形態で説明したようなビームを時分割多重で使用する時分割多元接続（ＴＳＤＭＡ）方式では、ビーム内の使用しているスロットとは別のスロットを他の通信に割り当てることができる。
【００７４】
上記のような観点から、本実施の形態では、移動局が対向する基地局方向にビームを向け、他ビームからの反射波方向にはヌルを形成する場合において、パスが建物等で遮断され受信レベルが低下するとき、最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向け、そのビームでのスロット割り当てを基地局に要求してパスを確保するようにする。これにより、いわゆるパスダイバーシティを行うことが可能となり、ビームを細くすることによる上述のような問題を解消し、干渉の少ない通信路を確保することができる。
【００７５】
ここで、移動局が最も強い他ビームを検出するには、例えば、ポーリングにより各方向の受信レベルを把握しておく方法がある。また、スロット割り当て要求を受け基地局は、図６に示したような干渉管理テーブルを参照して時間スロットの割り当てを行う。
【００７６】
また、移動局は対向する基地局方向にビームを向けて指定のスロットを受信するとともに、最も強い他ビームからの電波到来方向にもそのビームでのスロット割り当てを要求して指定スロットを受信し、これらのスロットの選択合成を行うようにすることもできる。
【００７７】
次に、上記の機能を実現するためのアダプティブアレーアンテナ（指向性アンテナ）をもつ移動局の構成を図１２に示す。
【００７８】
この移動局は、複数のアンテナ素子にて構成されるアンテナアレイ３１、合成器３２、方向検出器３３、ビーム形成器３４、送受信機３５を有している。方向検出器３３は、合成器３２を介して入力されるアレイアンテナ３１の各アンテナ素子での受信信号に基づいて最も強いビームの方向を検出する。ビーム形成器３４は、方向検出器３３にて検出された基地局の方向もしくは強いビームの方向に電波ビームが形成されるように所定のパラメータを設定する。
【００７９】
送受信機３５は、アレイアンテナ３１、合成器３２及びビーム形成器３４を介して上記のように形成された電波ビームにて基地局と信号の送受を行う。その信号の送受に際して、任意の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）の適用が可能である。
【００８０】
上記のような構成の移動局は、所謂アダプティブアレイアンテナの制御手法により最も強いビーム（反射波）の方向に電波ビームを形成し、所定の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）に従って割当てられたチャンネル（時間スロット、コードなど）にて通信を行う。
【００８１】
次に、パスが建物等で遮断され受信レベルが低下するとき、移動局が最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向け、そのビームでのスロット割り当てを要求してパスを確保する場合における具体的な動作につき図１３を用いて説明する。
【００８２】
移動局は通常、対向する基地局方向にビームを向け、他ビームからの反射方向にはヌルを形成する。基地局２００が通信エリアＥ０において、２７０°の方向にビームＡを向けた場合、移動局＃ｊと基地局２００との間に、建物等の遮蔽物ＳＡがある場合には、基地局２００からのビームＡにより放射される電波は減衰され、移動局＃ｊでは受信信号レベルが低下する。
【００８３】
このときに、基地局２００から３００°方向に放射されるビームＢの電波が、遮蔽物ＳＢにより反射され移動局＃ｊに到達する電波伝搬経路がある場合は、移動局＃ｊは、基地局２００から放射される各電波ビームの強さを、移動局＃ｊの所有するアダプティブアレーアンテナもしくは指向性アンテナにより測定し、受信品質たとえば受信信号レベルが最良（最大）となる基地局２００のビームを選択する。このとき、移動局＃ｊのアンテナの指向性は、必ずしも、幾何学的に基地局２００の方向を指している必要はなく、図１３に示すように、受信品質（ここでは電波の強度）が最大となる方向（ここでは移動局＃ｊから見て建物ＳＢの方向）を指すように制御される。そして、移動局＃ｊはその方向にビームを向け、そのビームでの時間スロット割り当てを要求し、パスを確保する。
【００８４】
このときの時間スロットの割り当てについて図６の干渉管理テーブルを用いて説明する。
【００８５】
図６の干渉管理テーブルに示されるように、基地局２００の２７０°に対応する隣接基地局２０５の２７０°の方向にはＳｋが割り当てられ、隣接基地局２０５の９０°の方向にはＳｉがそれぞれ割り当てられ、また、ビームＢの方向である基地局２００から３００°の方向に対応する隣接基地局２０５の６０°と隣接基地局２０６の１８０°の方向には時間スロットが割り当てられていないので、当該移動局のビームＢによる通信用には、ＳｋとＳｉ以外の時間スロットＳｍが割り当てられることとなる。
【００８６】
移動局＃ｊとの通信はビームＡの方向及びビームＢの方向の時間スロットとして管理されることとなり、この時間スロットの割り当てに関する情報が制御局に通知され、各基地局における干渉管理テーブルが更新される。
【００８７】
次に、対向する基地局方向のビームの時間スロットと反射による最も強い他ビームの時間スロットの選択合成を行う場合の具体的動作について図１４を用いて次に説明する。
【００８８】
図１４において、基地局２００の通信エリアＥ０において、２７０°の方向にビームＡを向けた場合、移動局＃ｊと基地局２００の間に電波伝搬路が形成され通信がなされている。このとき、他のビーム（ここでは３００°方向のビームＢ）方向において、反射建物等ＳＢによりビーム方向Ｂに電波を放射した場合にも、反射建物ＳＢおよび移動局＃ｊの間に電波伝搬路が形成され、通信が可能な場合がある。すなわち、基地局２００と移動局＃ｊ間及び反射建物等ＳＢと移動局＃ｊ間の両方で通信が可能な場合がある。
【００８９】
ここで、ビームＡおよびビームＢで形成される電波伝搬路の特性は、一般に異なることが多く、これらのビーム方向に形成される電波伝搬の時間変動特性（移動局＃ｊが移動する場合）が異なる。このような場合には、ビームＡまたはビームＢのどちらか一方を選択して使用するよりも、各ビームでの電波放射時間スロットに空きがある場合には、両方のビームにおいて電波放射のための時間スロットを設けて、これらの電波の到来する複数の方向に移動局＃ｊのアンテナビームを形成し、両方から到来する電波を合成受信することを行うことにより、通信品質を確保することができる。
【００９０】
この時も、上記の例と同様に、図６に示す干渉管理テーブルにおいて、基地局２００の２７０°に対応する隣接基地局２０５の２７０°の方向にはＳｋが割り当てられ、隣接基地局２０５の９０°の方向にはＳｉがそれぞれ割り当てられ、また、ビームＢの方向である基地局２００の３００°に対応する隣接基地局２０５の６０°と隣接基地局２０６の１８０°の方向には時間スロットが割り当てられていないので、ビームＡにはＳｋとＳｉを除いた時間スロットＳｍが割り当てられ、ビームＢには、ＳｋとＳｉ及びＳｍを除いた時間スロットＳｎが割り当てられる。なお、ビームＡに割り当てられる時間スロットＳｍは当初から割り当てられていた時間スロットと考えることができる。なお、上記の合成の方法としては、選択合成、最大比合成、等利得合成のいずれを使用することができる。
【００９１】
また、上記の移動局の動作と同様にして、基地局は、対向する移動局方向にビームを向けているときに、パスが建物等で遮断された場合、移動局からの最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向けてパスを確保するように構成することができる。また、移動局からのスロット割り当て要求情報に基づき、この動作を行うことができる。
【００９２】
さて、移動局がアダプティブアレイアンテナのような指向性アンテナでなく無指向性アンテナを持つ場合にも、上記のようなビームの切り替えや合成受信を行うことが可能である。
【００９３】
基地局２００からのビームが図１３に示すような状況において、無指向性アンテナを持つ移動局＃ｊは、基地局２００から放射される各電波ビームの強さを、移動局＃ｊの所有するアンテナにより測定し、受信品質たとえば受信信号レベルが最良（最大）となるビーム（この場合は、３００°方向に照射され遮蔽物ＳＢにより反射した電波）を選択する。これにより、指向性アンテナを使用した場合と同様に、ビームＢによる通信を行うことができる。時間スロットの割り当ては、指向性アンテナを使用したときと同様である。
【００９４】
次に、移動局が指向性アンテナをもたずに無指向性アンテナを有する場合において、図１４に示したような複数方向からのビームの時間スロットの合成を行う場合について説明する。
【００９５】
基地局からのビームの状況が図１４に示すような場合において、ビームＡまたはビームＢのどちらか一方を選択して使用するのではなく、各ビームでの電波放射時間スロットに空きがある場合には、両方のビームにおいて電波放射のための時間スロットを設けて、両方から到来する電波を合成受信することを行う。時間スロットの割り当てに関しては上記の指向性アンテナを使用する場合と同様である。
【００９６】
このとき、移動局＃ｊは、複数の方向から到来する電波を受信することになるが、これらの到来波間には、移動局＃ｊへの到達時間差が生じている。ＣＤＭＡ方式を用いた受信機においては、ＲＡＫＥ受信機を適用することにより、到来時間差を持つ複数のパスからの信号を合成し、パスダイバーシチ効果を利用することができる。符号拡散を行わないその他のディジタル通信方式においても、複数の伝送信号シンボル時間間隔あるいはその整数分の１の時間間隔で設定されたトランスバーサルフィルタを用いることにより、複数経路を経て到達する複数の受信信号を等化合成する構成とすることができパスダイバーシチ効果を利用し、受信特性を改善することが可能である。
【００９７】
本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、干渉が予想される方向において同時に複数の基地局から電波ビームが放射することがなくなるので、移動通信システムにおいて各基地局から移動局に向かって放射される電波ビームによる干渉を低減することができるようなＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に基づいた通信制御方法及び装置を実現することができるようになる。
【００９９】
また、基地局から移動局への通信パスが建物等により遮断されたような場合でも、最も強い他電波ビームでの時間スロットの割り当てを行うことにより、パスを確保でき、通信の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
また、複数の方向から基地局の電波を受信する場合には、受信信号を合成することにより通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信制御方法が適用される移動通信システムの構成例を示す図である。
【図２】各基地局の構成例を示すブロック図である。
【図３】各基地局から放射可能な電波ビームの一例を示す図である。
【図４】基地局とその通信エリア内の移動局とが通信を行う際に形成される各電波ビームの状態を示す図である。
【図５】基地局から放射される各電波ビームとその各電波ビームからの干渉が受けることが予想される隣接基地局から放射される各電波ビームとの関係の一例を示す図である。
【図６】干渉管理テーブルの一例を示す図である。
【図７】各基地局から放射される電波ビームに割当てられた時間スロットの一例を示す図である。
【図８】ある基地局から放射される電波ビームに割当てられた時間スロットの他の一例を示す図である。
【図９】移動局がハンドオーバする際の動作例を示す図である。
【図１０】基地局から放射される各電波ビームとその各電波ビームからの干渉が受けることが予想される隣接基地局から放射される各電波ビームとの関係の他の一例を示す図である。
【図１１】干渉管理テーブルの他の一例を示す図である。
【図１２】移動局の構成例を示すブロック図である。
【図１３】パスが建物等で遮断された場合の動作を説明するための図である。
【図１４】２方向から信号を受信し、合成を行う場合の動作を説明するための図である。
【図１５】ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に従った通信制御が行われる従来の移動通信システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 移動局
２０（２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６） 基地局
２１、３１ アンテナアレイ
２２、３２ 合成器
２３、３３ 方向検出器
２４、３４ ビーム形成器
２５、３５ 送受信機
２６ 基地局制御装置
３０ 制御局
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおける通信制御方法及び装置に係り、詳しくは、移動通信システムにおいて、所謂、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）に基づいて基地局と移動局との間の通信を制御する通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空間分割多元接続（以下、ＳＤＭＡという）の通信制御方法が提案されている。セルラ方式の移動通信システムにおける基地局と移動局との間の通信制御として上記ＳＤＭＡの通信制御方法を採用する場合、例えば、図１５に示すように、通信エリア（セル）Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を統括する各基地局２０１、２０２、２０３は、その通信エリア全体をカバーする電波を放射するのではなく、移動局の存在する方向に延びる電波ビームＢを形成し、移動局と通信を行う。
【０００３】
このようなＳＤＭＡの通信制御方法に従って基地局と移動局間の通信制御がなされるセルラ方式の移動通信システムでは、基地局から移動局に向かう方向が異なれば、形成される各電波ビームＢの方向が異なる。従って、隣接する通信エリアにおいて同一周波数での通信が可能となり、周波数の面的な利用効率の向上が期待できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各基地局の通信エリアに在圏する移動局の数が増大すると、隣接する複数の通信エリアにおいて同じ方向や正対する方向に同じタイミングで電波ビームが形成される機会や、基地局から複数の移動局に向かって形成される電波ビームが重なってしまう機会が増え、それらの電波ビームが干渉波として互いに作用しあう結果となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、移動通信システムにおいて各基地局から移動局に向かって放射される電波ビームによる干渉を低減することができるようなＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に基づいた通信制御方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際の通信制御方法において、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御するように構成され、また、ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局が、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成される。
このような通信制御方法では、各基地局から電波ビームを放射するタイミングが、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御される。そのため、その干渉が予想される方向において同時に複数の基地局から電波ビームが放射することがなくなる。また、ビームを細くすることによる問題を解決し、干渉の少ない通信路を確保できる。
また、常に品質のよい通信を確保するという観点から、本発明は、請求項２に記載されているように、ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成するように構成することができる。
基地局側でも干渉の少ない通信路を確保するという観点から、前記基地局に対向する移動局の方向からの電波ビームによる信号の該基地局における受信レベルが低下するときに、該基地局が、該移動局から放射され該基地局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、パスを確保するようにすることもできる。
移動局が指向性アンテナでなく無指向性アンテナをもつ場合にも請求項１の発明と同様の効果を得るという観点から、本発明は、請求項３に記載されているように、ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局が、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームを選択し、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成できる。
また、移動局が指向性アンテナでなく無指向性アンテナをもつ場合にも請求項２の発明と同様の効果を得るという観点から、本発明は、請求項４に記載されているように、上記通信制御方法において、ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成するように構成できる。
【０００８】
本発明は、請求項５に記載されるように、上記通信制御方法において、基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局を予め定め、該基地局に対して上記他の基地局から放射される電波ビームの方向とその放射タイミングとを通知し、該基地局がその通知された情報に基づいて、自局から放射する電波ビームのタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御するように構成することができる。
【０００９】
各基地局からの電波ビームによる干渉の影響がより強い範囲の基地局を考慮するという観点から、本発明は、請求項６に記載されるように、上記通信制御方法において、上記基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局は、当該基地局に隣接する基地局とすることができる。
【００１０】
移動局のハンドオーバを可能にするという観点から、本発明は、請求項７に記載されるように、上記各通信制御方法において、移動局の移動に伴って該移動局と通信を行う基地局から放射される電波ビームが第一の電波ビームから第二の電波ビームに切替えられる際に、第一の電波ビームの放射タイミングと第二の電波ビームの放射タイミングを異ならせるように構成することができる。
【００１１】
基地局から放射される電波ビームが複数の移動局をカバーする場合に、周波数をより効率的に利用することができるという観点から、本発明は、請求項８に記載されるように、上記各通信制御方法において、基地局から放射される電波ビームが複数の移動局をカバーする場合、該電波ビームの放射タイミングを各移動局毎に異ならせるように構成することができる。
【００１２】
本発明は、請求項９に記載されるように、上記通信制御方法において、基地局から所定の周期毎に複数の時間帯で移動局に対して電波ビームを放射するように該電波ビームの放射タイミングを制御するように構成することができる。
【００１３】
上記所定の周期毎の複数の時間帯は、例えば、時間フレームを構成する時間スロットで定義することができる。
【００１４】
各基地局での通信状態に応じて移動局に対する通信量を制御することができるという観点から、本発明は、請求項１０に記載されるように、上記通信制御方法において、上記電波ビームを放射する所定の周期毎の時間帯の数を該基地局での通信状態に基いて決定するように構成することができる。
【００１５】
上記基地局での通信状態は、各移動局に対する個別的な通信状態（移動局に対する通信量）であっても、基地局での総合的な通信状態（トラヒック状態）のいずれであってもよい。
【００２３】
また、本発明の移動局は、請求項１１に記載されているように、各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行うセルラ方式の移動通信システムにおける移動局であって、対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うように構成することができる。
【００２４】
また、本発明の移動局は、請求項１２に記載されているように、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、該基地局が、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行ったのちに、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成する手段を有するように構成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。第１の実施の形態は、本発明の基本的な構成を示す実施の形態であり、第２の実施の形態は、第１の実施の形態における構成において、移動局が反射波方向にビームを向け、時間スロット割り当てを要求してパスを確保する実施の形態である。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の一形態に係る通信制御方法に従って基地局と移動局との間の通信制御がなされる移動通信システムは、例えば、図１に示すように構成される。
【００２７】
図１において、各通信エリア（セル）Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を統括する基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６が、制御局３０に接続されている。通信エリアＥ０に在圏する移動局（携帯電話端末、ＰＨＳ端末、携帯情報端末（ＰＤＡ）など）１０は、基地局２００と無線通信を行い、その基地局２００、制御局３０及び所定の通信網（図示略）を介して他の通信端末と通信（音声通信、データ通信）を行う。なお、他の通信エリアＥ１〜Ｅ６に在圏する移動局も同様にその通信エリアを統括する基地局２０１、２０２、２０３２０４、２０５、２０６と無線通信を行う。各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６は、移動局と無線通信を行う際に、同一の周波数を利用する。
【００２８】
上記各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６（以下、基地局を総称する場合には参照符号２０を用いる）は、基本的にＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に従って移動局と無線通信を行うが、その構成は、例えば、図２に示すようになる。
【００２９】
図２において、この基地局２０は、複数のアンテナ素子にて構成されるアンテナアレイ２１、合成器２２、方向検出器２３、ビーム形成器２４、送受信機２５及び基地局制御装置２６を有している。方向検出器２３は、合成器２２を介して入力されるアレイアンテナ２１の各アンテナ素子での受信信号に基づいて当該基地局２０と通信を行う移動局１０の方向を検出する。ビーム形成器２４は、方向検出器２３にて検出された移動局１０の方向に基地局制御装置２６から指示された放射タイミングにて電波ビームが形成されるように所定のパラメータを設定する。
【００３０】
送受信機２５は、アレイアンテナ２１、合成器２２及びビーム形成器２４を介して上記のように形成された電波ビームにて移動局１０と信号の送受を行う。その信号の送受に際して、任意の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）の適用が可能である。基地局制御装置２６は、上述したようにビーム形成器２６に電波ビームの放射タイミングを指示すうると共に、送受信機２５を制御して送受信機２５にて受信された信号を通信網に転送する一方、通信網からの信号を送受信機２５に供給する。
【００３１】
上記のような構成の基地局２０は、所謂アダプティブアレイアンテナの制御手法により移動局１０の方向に電波ビームを形成し、当該移動局１０と所定の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）に従って割当てられたチャンネル（時間スロット、コードなど）にて通信を行う。そして、例えば、図３に示すように、通信エリアＥの全方位（２π＝３６０°）をｍ分割（この場合、１２分割）した各方向（０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°、３６０°）に向けたビームＢ１〜Ｂｍ（この場合、Ｂ１〜Ｂ１２）の形成が可能である。その形成される各電波ビームは、隣接する電波ビームと一部重なる。
【００３２】
図１に戻って、制御局３０は、各基地局２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６にて形成される電波ビームの延びる方向とその電波ビームの放射タイミング（時間）を管理する。この管理の詳細は後述する。
【００３３】
例えば、図４に示すように、通信エリアＥ０において、３０°の方向に移動局１０１、９０°の方向に移動局１０２、２４０°の方向に移動局１０３及び３００°の方向に移動局１０４、１０５が在圏する場合、基地局２００は、それらの方向、即ち、３０°の方向、９０°の方向、２４０°の方向及び３００°の方向の夫々に電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を放射する。そして、基地局２００（基地局制御装置２６）は、各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の放射タイミング（各電波ビームが形成されるタイミング）を制御する。この各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の放射タイミングの制御は、基地局２００の通信エリアＥ０に隣接する通信エリアＥ１〜Ｅ６を統括する各基地局２０１〜２０６にて形成される電波ビームのうち上記各電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４による干渉が予想される方向の電波ビームの放射タイミングと異なるタイミングで当該電波ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が放射されるようにしている。なお、この例では、基地局２００からの電波ビームは、伝搬減衰により隣接する基地局２０１〜２０６以外の基地局からの電波ビームに対しては干渉しないものとする。
【００３４】
基地局２００の各方向に放射される電波ビームによる干渉が予想される隣接基地局２０１〜２０６からの電波ビームは、例えば、図５に示すように予想される。
【００３５】
図５において、基地局２００から０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から２４０°の方向及び隣接する基地局２０６から１２０°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から３０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から２１０°の方向（正対する方向）及び３０°の方向（同一方向）のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。また、基地局２００から６０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から１８０°の方向及び隣接する基地局２０２から３００°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から９０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０２から２７０°の方向及び９０°の方向のそれぞれに放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００３６】
以下、同様に、基地局２００から１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°及び３３０°の各方向に放射される電波ビームも、隣接する各基地局２０２、２０３、２０４及び２０５から図５に示すような方向に放射される電波ビームを用いた各通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００３７】
このような各基地局から放射される電波ビームのそれに隣接する基地局から放射される電波ビームを用いた通信に対する干渉状況の予想に基づいて、上記制御局３０は、各基地局から放射される電波ビームの方向とその放射タイミングの管理を次のようにして行う。
【００３８】
各基地局（基地局制御装置２６）は、システム内で予め定義された複数の時間スロットで構成される時間フレーム単位に各方向の電波ビームの放射タイミングを制御する。そのような制御により、各方向の電波ビームは、それに割当てられた時間スロットのタイミングで放射される。各基地局は、各方向の電波ビームに割当てられた時間スロットを制御局３０に逐次報告する。このような報告を受ける制御局３０は、各基地局から各方向に放射される電波ビームに割当てられた時間スロットを管理している。
【００３９】
そして、制御局３０は、その報告に基づいて、基地局（例えば、基地局２００）からの電波ビームの干渉が予想される各方向（図５参照）に対応した方向に各隣接基地局（例えば、２０１〜２０６）から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットを調べる。その結果、制御局３０は、図６に示すような各基地局に対する干渉管理テーブルを作成する。
【００４０】
図６は、基地局２００に対する干渉管理テーブルを示している。
【００４１】
この干渉管理テーブルは、基地局２００から０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２４０°の方向に放射される電子ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ５及びＳ１であり、基地局２００の同方向に対応した隣接基地局２０６から１２０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ１であることを表す。また、この干渉管理テーブルは、基地局２００から３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ２及びＳ６であり、同隣接基地局２０１から３０°の方向に放射される電波ビームに既に割当てられた時間スロットがＳ３であることを表す。更に、この干渉管理テーブルは、基地局２００から６０°の方向に対応した隣接基地局２０１から１８０°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ４及びＳ５であり、基地局２００の同方向に対応した隣接基地局２０２から３００°の方向に放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットがＳ２であることを表している。
【００４２】
この干渉管理テーブルは、更に、上記と同様に基地局２０からの各方向（９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°）に対した各隣接基地局から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロットが何であるかを表す。
【００４３】
なお、上記干渉テーブルでは、基地局２００から３００°の方向に対応した隣接基地局２０５から６０°の方向及び隣接基地局２０６から１８０°方向には、移動局が存在せず、電波ビームの放射がなされていないことを表す。
【００４４】
このような干渉管理テーブルの内容は、各基地局から上記電波ビームを放射するために割当てられた時間スロットが制御局３０に報告される毎に更新される。そして、制御局３０は、干渉管理テーブルの内容が更新される毎に、その干渉管理テーブルを各基地局に転送する。
【００４５】
このような干渉管理テーブルを受信した各基地局は、この干渉管理テーブルを参照して、各方向に形成されるべき電波ビームの放射タイミングを制御する。即ち、干渉が予想される各方向（０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、３３０°）に対して放射すべき電波ビームには、その方向に対応した方向に隣接基地局から放射される電波ビームに対して既に割当てられた時間スロット以外の時間スロットが所定の規則に従って割当てられる。また、各基地局からの各方向に対応した方向に隣接基地局から電波ビームが放射されていない場合、あるいは、隣接基地局からそれに対応しない方向に電波ビームが放射されていても、隣接基地局からの放射ビームに係わりなく、各基地局から各方向に放射すべき電波ビームに対して時間スロットが所定の規則に従って割当てられる。
【００４６】
各基地局、例えば、基地局２００が上記のようにして各方向に放射する電波ビームに対して時間スロットを割当てる結果、例えば、図７に示すように、電波ビームの放射タイミング制御がなされる。
【００４７】
図７において、基地局２００は、移動局１０１と通信を行うために３０°の方向に電波ビームＢ１を、その３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に移動局１０１１及び１０１２と通信を行うために当該隣接基地局２０１から放射される電波ビームＢ１１の時間スロットＳ２及びＳ６と異なる時間スロットＳ１のタイミングで放射する。また、基地局２００は、移動局１０２と通信を行うために９０°の方向に電波ビームＢ２を、その９０°の方向に対応した隣接基地局２０３から２７０°の方向に移動局１０２１と通信を行うために当該隣接基地局２０３から放射される電波ビームＢ２１の時間スロットＳ２と異なる時間スロットＳ３のタイミングで放射する。更に、基地局２００は、移動局１０３と通信を行うために２１０°の方向に電波ビームＢ３を、その２１０°の方向に対応した隣接基地局２０４から３０°の方向に移動局１０４１及び１０４２と通信を行うために当該隣接基地局２０４から放射される電波ビームＢ４１の時間スロットＳｌ及びＳｍと異なる時間スロットＳｎのタイミングで放射する。
【００４８】
基地局２００から３００°に対応する隣接基地局２０５から６０°の方向及び隣接基地局２０６から１８０°の方向には、それぞれ電波ビームが放射されていないので、基地局２００は、移動局１０４及び１０５と通信を行うために３００°の方向に電波ビームＢ４を、隣接基地局２０５、２０６から放射される電波ビームに係わりなく定められた時間スロットＳｉ、Ｓｊのタイミングで放射する。
【００４９】
上記のように電波ビームの放射タイミングの制御のためにシステム内で定義された時間フレームは、時間スロットを移動局に通知する信号（時間スロット指定信号）などの制御信号のための制御用時間スロットと、通信すべき情報を含む通信信号のための通信用時間スロットにて構成される。各基地局は、通信相手となる移動局との通信目的（制御信号の送受信、または、通信信号の送受信）に応じて放射される電波ビームに割当てるべき時間スロットの種類（制御用時間スロットまたは通信信号用時間スロット）を切替える。
【００５０】
移動局１０は、アレイアンテナを備えており、基地局２０からの電波が最も強く受信される方向にビームの放射方向を向ける。そして、移動局１０は、上記制御用時間スロットのタイミングで基地局２０から電波ビームが放射される際に、当該基地局２０から通信用時間スロットの指定信号を受信し、その指定信号にて指定される通信用時間スロットのタイミングで基地局２０から電波ビームが放射される際に当該基地局２０から送信される通信信号を受信する。また、移動局２０は、指定された通信用時間スロットのタイミングで基地局２０に対して通信信号を送信し、当該通信用時間スロットのタイミングで基地局２０は移動局１０からの通信信号を受信する。このようにして、各基地局２０と移動局１０との間の通信が行われる。
【００５１】
上述したような電波ビームの放射タイミング制御によれば、干渉が予想される方向においては、各時間フレームの異なる時間帯（時間スロット）にて各基地局から電波ビームが放射されることになる。そのため、各基地局が各移動局の方向に電波ビームを放射して当該各移動局と同一周波数で通信を行った場合、各電波ビームの他の電波ビームを用いた通信に対する干渉をより低減させることができる。
【００５２】
なお、上記の例では、基地局２００の３００°の方向に放射される電波ビームＢ４のように１つの電波ビームに複数の移動局（１０４、１０５）が含まれる場合（図７参照）、その基地局はそれらの移動局と通信を行うための電波ビームの各時間フレーム内での放射時間帯（時間スロット）を変えているが、電波ビームを単一の時間帯で放射して異なるチャネル（ＴＤＭＡの時間スロット、ＣＤＭＡのコード）で通信がなされるようにしてもよい。
【００５３】
また、１つの電波ビームに含まれる移動局の数が所定の閾値を越えた場合に、当該電波ビームを単一の時間帯（時間スロット）で放射して異なるチャネルで通信がなされるようにすることができる。
【００５４】
更に、上記例では、システム内で定義される時間フレームは制御用時間スロットと通信用時間スロットにて構成されているが、制御信号と通信信号をそれぞれ異なるチャネル（周波数、コード）で送受信する場合、制御用時間スロット及び通信用時間スロットそれぞれにて別の時間フレームを構成することができる。この場合、制御信号を送受信のための電波ビームの放射タイミングと通信信号を送受信のための電波ビームの放射タイミングが別々の時間フレーム単位に制御される。
【００５５】
また、基地局と移動局との間の通信量や、基地局におけるトラヒック（時間スロットの割当状況）等の通信状況に応じて移動局に対する電波ビームに割当てるべき時間スロットの数を制御することが可能である。
【００５６】
例えば、図８において、基地局２００のトラヒックが少なくなった場合や、基地局２００と移動局１０１との間の通信量が増大した場合、基地局２００は、移動局１０１と通信を行うために３０°の方向に電波ビームＢ１を、その３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から２１０°の方向に移動局１０１１および１０１２と通信を行うために当該基地局２０１から放射される電波ビームＢ１１の時間スロットＳ２及びＳ６と異なる複数の時間スロットＳ１、Ｓ３及びＳｎのタイミングで放射する。
【００５７】
更に、移動局が移動して、ある方向に放射された電波ビームがカバーする領域から隣接する電波ビームにてカバーされる領域に移動する場合、例えば、図９に示すように、ハンドオーバ制御がなされる。
【００５８】
図９において、基地局２０がある方向に時間スロットＳｎ−ｘで電波ビームＢ１を放射して位置Ｐ１の移動局１０と通信を行う。移動局１０が基地局２０と通信を行いながら移動して当該電波ビームＢ１がカバーする領域と電波ビームＢ２がカバーする領域との共通部分における位置Ｐ２に達すると、基地局２０は、時間スロットＳｎ−ｘで電波ビームＢ１を放射すると共に時間スロットＳｎ−ｉで電波ビームＢ２を放射して、当該位置Ｐ２の移動局１０との通信を継続する。更に、移動局１０が移動して電波ビームＢ２にてのみカバーされる領域の位置Ｐ３に達すると、基地局２０は、時間スロットＳｎ−ｉで電波ビームＢ２を放射して当該位置Ｐ３の移動局１０との通信を継続する。
【００５９】
図５に示す例では、全ての通信エリア（セル）において同一の周波数で通信がおこなわれる場合の予想される干渉の状況を表している。例えば、図１０に示すように、各セルが３つの周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の割当てられたセクタに分割されている場合も、各セル（通信エリア）を統括する基地局は、同一の周波数が割当てられた各領域（セクタ）において上記のような各方向における電波ビームの放射タイミング制御を行うことができる。
【００６０】
この場合、図１０に示すように、基地局２００から周波数Ｆ１の割当てられたセクタに放射される電波ビームは、各隣接基地局２０６、２０１、２０２、２０３の周波数Ｆ１の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。具体的には、基地局２００から０°の方向放射された電波ビームは、隣接する基地局２０６から１２０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から３０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０１から３０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想される。また、基地局２００から９０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０２から９０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想され、基地局２００から１２０°の方向に放射される電波ビームは、隣接する基地局２０３から０°の方向に放射される電波ビームを用いた通信に対して干渉波として作用することが予想される。
【００６１】
また、上記と同様に、基地局２００から周波数Ｆ２の割当てられたセクタに放射される電波ビームは、各隣接基地局２０２、２０３、２０４、２０５の周波数Ｆ２の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。また、基地局２００から周波数Ｆ３の割当てられたセクタに放射される電波ビームも、上記と同様に、各隣接基地局２０４、２０５、２０６、２０１の周波数Ｆ３の割当てられたセクタに対して干渉波として影響を与え得る。
【００６２】
このような各基地局から放射される電波ビームのそれに隣接する基地局から放射される電波ビームを用いた通信に対する干渉状況の予想から、上記制御局３０は、各基地局から報告される各電波ビームに割当てられた時間スロットに基づいて、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような干渉管理テーブルを作成する。
【００６３】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、基地局２００に対する干渉管理テーブルを示している。
【００６４】
図１１（ａ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ１が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものである。図１１（ａ）において、基地局２００から０°の方向に対応した隣接基地局２０６から１２０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ４であって、基地局２００の３０°の方向に対応した隣接基地局２０１から３０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ２である。また、基地局２００から９０°の方向に対応した隣接基地局２０２から９０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ４及びＳ６であって、基地局２００から１２０°の方向に対応した隣接基地局２０３から０°の方向に電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットがＳ１である。
【００６５】
図１１（ｂ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ２が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものであり、図１１（ｃ）に示す干渉管理テーブルは、周波数Ｆ３が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理するものである。図１１（ｂ）及び（ｃ）に示す各干渉管理テーブルも、周波数Ｆ１が割当てられたセクタに放射される各電波ビームに割当てられる時間スロットを管理する干渉管理テーブル（図１１（ａ）参照）と同様に、基地局２００から放射される電波ビームの各方向に対した方向に隣接基地局から電波ビームを放射するために既に割当てられた時間スロットが何であるかを表す。
【００６６】
上記のような干渉管理テーブルを受信した基地局２００は、前述した例と同様に、その干渉管理テーブルを参照して、各セクタにおいて、干渉が予想される各方向の電波ビームの放射タイミングを、隣接する各基地局からその対応した方向に放射される電波ビームの放射タイミングと異なるタイミングとなるように制御する。
【００６７】
このように各基地局が統括するセルを複数のセルに分割することにより、各基地局から放射される電波ビームが干渉として影響を与えると予想される隣接基地局からの電波ビームの数が低減され、上記干渉管理テーブルを用いた電波ビームの放射タイミングの制御がより簡略化することができる。
【００６８】
上述した各例において、制御局３０が干渉管理テーブルを作成して各基地局に転送しているようにしている。しかし、これに限られず、移動局と通信を行うために各方向に放射する電波ビームに割当てた時間スロットを基地局間で順次転送し、各基地局がその情報に基づいて、上述したような干渉を考慮して（干渉管理テーブルの内容に相当する情報に基づいて）各方向に対する電波ビームの放射タイミング（時間スロット）を決定することもできる。
【００６９】
上記各例において、制御局３０及び基地局２００の機能にて通信制御装置を構成するタイミング制御手段が実現されている。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７１】
ＳＤＭＡのように細いビームを使用する方式では、基地局からの電波が移動局の周辺の建物にブロックされることが多くなり、目的とする基地局との間でパスを確保することが難しくなる場合がある。一方、他の方向に放射されるビームが建物等に反射して移動局に到達することも起きるので（ブロードなビームを使用して様々な方向に電波を放射することと、多くの細いビームを様々な方向に放射することとは等価であるため）、移動局は対向する基地局方向ではなく、反射波等の方向にビームを向ければパスを確保することができる。
【００７２】
しかし、ひとつの方向のビームを連続して使用するＳＤＭＡでは、そのビーム方向で通信を行っている場合、他の方向の通信にスロットを割り当てることができない。ＣＤＭＡを併用して割り当てた場合でも干渉量が増すため、システム容量を圧迫することになる。いずれにせよ、ＳＤＭＡでは通信品質の劣化を招くことになる。
【００７３】
ここで、第１の実施の形態で説明したようなビームを時分割多重で使用する時分割多元接続（ＴＳＤＭＡ）方式では、ビーム内の使用しているスロットとは別のスロットを他の通信に割り当てることができる。
【００７４】
上記のような観点から、本実施の形態では、移動局が対向する基地局方向にビームを向け、他ビームからの反射波方向にはヌルを形成する場合において、パスが建物等で遮断され受信レベルが低下するとき、最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向け、そのビームでのスロット割り当てを基地局に要求してパスを確保するようにする。これにより、いわゆるパスダイバーシティを行うことが可能となり、ビームを細くすることによる上述のような問題を解消し、干渉の少ない通信路を確保することができる。
【００７５】
ここで、移動局が最も強い他ビームを検出するには、例えば、ポーリングにより各方向の受信レベルを把握しておく方法がある。また、スロット割り当て要求を受け基地局は、図６に示したような干渉管理テーブルを参照して時間スロットの割り当てを行う。
【００７６】
また、移動局は対向する基地局方向にビームを向けて指定のスロットを受信するとともに、最も強い他ビームからの電波到来方向にもそのビームでのスロット割り当てを要求して指定スロットを受信し、これらのスロットの選択合成を行うようにすることもできる。
【００７７】
次に、上記の機能を実現するためのアダプティブアレーアンテナ（指向性アンテナ）をもつ移動局の構成を図１２に示す。
【００７８】
この移動局は、複数のアンテナ素子にて構成されるアンテナアレイ３１、合成器３２、方向検出器３３、ビーム形成器３４、送受信機３５を有している。方向検出器３３は、合成器３２を介して入力されるアレイアンテナ３１の各アンテナ素子での受信信号に基づいて最も強いビームの方向を検出する。ビーム形成器３４は、方向検出器３３にて検出された基地局の方向もしくは強いビームの方向に電波ビームが形成されるように所定のパラメータを設定する。
【００７９】
送受信機３５は、アレイアンテナ３１、合成器３２及びビーム形成器３４を介して上記のように形成された電波ビームにて基地局と信号の送受を行う。その信号の送受に際して、任意の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）の適用が可能である。
【００８０】
上記のような構成の移動局は、所謂アダプティブアレイアンテナの制御手法により最も強いビーム（反射波）の方向に電波ビームを形成し、所定の分割多元接続（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡなど）に従って割当てられたチャンネル（時間スロット、コードなど）にて通信を行う。
【００８１】
次に、パスが建物等で遮断され受信レベルが低下するとき、移動局が最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向け、そのビームでのスロット割り当てを要求してパスを確保する場合における具体的な動作につき図１３を用いて説明する。
【００８２】
移動局は通常、対向する基地局方向にビームを向け、他ビームからの反射方向にはヌルを形成する。基地局２００が通信エリアＥ０において、２７０°の方向にビームＡを向けた場合、移動局＃ｊと基地局２００との間に、建物等の遮蔽物ＳＡがある場合には、基地局２００からのビームＡにより放射される電波は減衰され、移動局＃ｊでは受信信号レベルが低下する。
【００８３】
このときに、基地局２００から３００°方向に放射されるビームＢの電波が、遮蔽物ＳＢにより反射され移動局＃ｊに到達する電波伝搬経路がある場合は、移動局＃ｊは、基地局２００から放射される各電波ビームの強さを、移動局＃ｊの所有するアダプティブアレーアンテナもしくは指向性アンテナにより測定し、受信品質たとえば受信信号レベルが最良（最大）となる基地局２００のビームを選択する。このとき、移動局＃ｊのアンテナの指向性は、必ずしも、幾何学的に基地局２００の方向を指している必要はなく、図１３に示すように、受信品質（ここでは電波の強度）が最大となる方向（ここでは移動局＃ｊから見て建物ＳＢの方向）を指すように制御される。そして、移動局＃ｊはその方向にビームを向け、そのビームでの時間スロット割り当てを要求し、パスを確保する。
【００８４】
このときの時間スロットの割り当てについて図６の干渉管理テーブルを用いて説明する。
【００８５】
図６の干渉管理テーブルに示されるように、基地局２００の２７０°に対応する隣接基地局２０５の２７０°の方向にはＳｋが割り当てられ、隣接基地局２０５の９０°の方向にはＳｉがそれぞれ割り当てられ、また、ビームＢの方向である基地局２００から３００°の方向に対応する隣接基地局２０５の６０°と隣接基地局２０６の１８０°の方向には時間スロットが割り当てられていないので、当該移動局のビームＢによる通信用には、ＳｋとＳｉ以外の時間スロットＳｍが割り当てられることとなる。
【００８６】
移動局＃ｊとの通信はビームＡの方向及びビームＢの方向の時間スロットとして管理されることとなり、この時間スロットの割り当てに関する情報が制御局に通知され、各基地局における干渉管理テーブルが更新される。
【００８７】
次に、対向する基地局方向のビームの時間スロットと反射による最も強い他ビームの時間スロットの選択合成を行う場合の具体的動作について図１４を用いて次に説明する。
【００８８】
図１４において、基地局２００の通信エリアＥ０において、２７０°の方向にビームＡを向けた場合、移動局＃ｊと基地局２００の間に電波伝搬路が形成され通信がなされている。このとき、他のビーム（ここでは３００°方向のビームＢ）方向において、反射建物等ＳＢによりビーム方向Ｂに電波を放射した場合にも、反射建物ＳＢおよび移動局＃ｊの間に電波伝搬路が形成され、通信が可能な場合がある。すなわち、基地局２００と移動局＃ｊ間及び反射建物等ＳＢと移動局＃ｊ間の両方で通信が可能な場合がある。
【００８９】
ここで、ビームＡおよびビームＢで形成される電波伝搬路の特性は、一般に異なることが多く、これらのビーム方向に形成される電波伝搬の時間変動特性（移動局＃ｊが移動する場合）が異なる。このような場合には、ビームＡまたはビームＢのどちらか一方を選択して使用するよりも、各ビームでの電波放射時間スロットに空きがある場合には、両方のビームにおいて電波放射のための時間スロットを設けて、これらの電波の到来する複数の方向に移動局＃ｊのアンテナビームを形成し、両方から到来する電波を合成受信することを行うことにより、通信品質を確保することができる。
【００９０】
この時も、上記の例と同様に、図６に示す干渉管理テーブルにおいて、基地局２００の２７０°に対応する隣接基地局２０５の２７０°の方向にはＳｋが割り当てられ、隣接基地局２０５の９０°の方向にはＳｉがそれぞれ割り当てられ、また、ビームＢの方向である基地局２００の３００°に対応する隣接基地局２０５の６０°と隣接基地局２０６の１８０°の方向には時間スロットが割り当てられていないので、ビームＡにはＳｋとＳｉを除いた時間スロットＳｍが割り当てられ、ビームＢには、ＳｋとＳｉ及びＳｍを除いた時間スロットＳｎが割り当てられる。なお、ビームＡに割り当てられる時間スロットＳｍは当初から割り当てられていた時間スロットと考えることができる。なお、上記の合成の方法としては、選択合成、最大比合成、等利得合成のいずれを使用することができる。
【００９１】
また、上記の移動局の動作と同様にして、基地局は、対向する移動局方向にビームを向けているときに、パスが建物等で遮断された場合、移動局からの最も強い他ビームからの電波到来方向にビームを向けてパスを確保するように構成することができる。また、移動局からのスロット割り当て要求情報に基づき、この動作を行うことができる。
【００９２】
さて、移動局がアダプティブアレイアンテナのような指向性アンテナでなく無指向性アンテナを持つ場合にも、上記のようなビームの切り替えや合成受信を行うことが可能である。
【００９３】
基地局２００からのビームが図１３に示すような状況において、無指向性アンテナを持つ移動局＃ｊは、基地局２００から放射される各電波ビームの強さを、移動局＃ｊの所有するアンテナにより測定し、受信品質たとえば受信信号レベルが最良（最大）となるビーム（この場合は、３００°方向に照射され遮蔽物ＳＢにより反射した電波）を選択する。これにより、指向性アンテナを使用した場合と同様に、ビームＢによる通信を行うことができる。時間スロットの割り当ては、指向性アンテナを使用したときと同様である。
【００９４】
次に、移動局が指向性アンテナをもたずに無指向性アンテナを有する場合において、図１４に示したような複数方向からのビームの時間スロットの合成を行う場合について説明する。
【００９５】
基地局からのビームの状況が図１４に示すような場合において、ビームＡまたはビームＢのどちらか一方を選択して使用するのではなく、各ビームでの電波放射時間スロットに空きがある場合には、両方のビームにおいて電波放射のための時間スロットを設けて、両方から到来する電波を合成受信することを行う。時間スロットの割り当てに関しては上記の指向性アンテナを使用する場合と同様である。
【００９６】
このとき、移動局＃ｊは、複数の方向から到来する電波を受信することになるが、これらの到来波間には、移動局＃ｊへの到達時間差が生じている。ＣＤＭＡ方式を用いた受信機においては、ＲＡＫＥ受信機を適用することにより、到来時間差を持つ複数のパスからの信号を合成し、パスダイバーシチ効果を利用することができる。符号拡散を行わないその他のディジタル通信方式においても、複数の伝送信号シンボル時間間隔あるいはその整数分の１の時間間隔で設定されたトランスバーサルフィルタを用いることにより、複数経路を経て到達する複数の受信信号を等化合成する構成とすることができパスダイバーシチ効果を利用し、受信特性を改善することが可能である。
【００９７】
本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、干渉が予想される方向において同時に複数の基地局から電波ビームが放射することがなくなるので、移動通信システムにおいて各基地局から移動局に向かって放射される電波ビームによる干渉を低減することができるようなＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に基づいた通信制御方法及び装置を実現することができるようになる。
【００９９】
また、基地局から移動局への通信パスが建物等により遮断されたような場合でも、最も強い他電波ビームでの時間スロットの割り当てを行うことにより、パスを確保でき、通信の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
また、複数の方向から基地局の電波を受信する場合には、受信信号を合成することにより通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信制御方法が適用される移動通信システムの構成例を示す図である。
【図２】各基地局の構成例を示すブロック図である。
【図３】各基地局から放射可能な電波ビームの一例を示す図である。
【図４】基地局とその通信エリア内の移動局とが通信を行う際に形成される各電波ビームの状態を示す図である。
【図５】基地局から放射される各電波ビームとその各電波ビームからの干渉が受けることが予想される隣接基地局から放射される各電波ビームとの関係の一例を示す図である。
【図６】干渉管理テーブルの一例を示す図である。
【図７】各基地局から放射される電波ビームに割当てられた時間スロットの一例を示す図である。
【図８】ある基地局から放射される電波ビームに割当てられた時間スロットの他の一例を示す図である。
【図９】移動局がハンドオーバする際の動作例を示す図である。
【図１０】基地局から放射される各電波ビームとその各電波ビームからの干渉が受けることが予想される隣接基地局から放射される各電波ビームとの関係の他の一例を示す図である。
【図１１】干渉管理テーブルの他の一例を示す図である。
【図１２】移動局の構成例を示すブロック図である。
【図１３】パスが建物等で遮断された場合の動作を説明するための図である。
【図１４】２方向から信号を受信し、合成を行う場合の動作を説明するための図である。
【図１５】ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）に従った通信制御が行われる従来の移動通信システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 移動局
２０（２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６） 基地局
２１、３１ アンテナアレイ
２２、３２ 合成器
２３、３３ 方向検出器
２４、３４ ビーム形成器
２５、３５ 送受信機
２６ 基地局制御装置
３０ 制御局
Claims (12)
- 各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際に、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御する移動通信システムにおける通信制御方法であって、
ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局は、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、
基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行う移動通信システムにおける通信制御方法。 - 各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際に、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御する移動通信システムにおける通信制御方法であって、
ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成する移動通信システムにおける通信制御方法。 - 各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際に、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御する移動通信システムにおける通信制御方法であって、
ある移動局に対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該移動局が、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームを選択し、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、
基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行う移動通信システムにおける通信制御方法。 - 各基地局から複数の方向に電波ビームの放射が可能なセルラ方式の移動通信システムにおける該各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行う際に、基地局から電波ビームを放射するタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御する移動通信システムにおける通信制御方法であって、
ある移動局は、該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求し、
基地局は、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行い、該移動局は、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成する移動通信システムにおける通信制御方法。 - 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局を予め定め、
該基地局に対して上記他の基地局から放射される電波ビームの方向とその放射タイミングとを通知し、
該基地局がその通知された情報に基づいて、自局から放射する電波ビームのタイミングを、その電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの当該放射タイミングと異なるように制御するようにした移動通信システムの通信制御方法。 - 請求項５記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
上記基地局に対してその基地局からの電波ビームの干渉を考慮すべき他の基地局は、当該基地局に隣接する基地局とした移動通信システムの通信制御方法。 - 請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
移動局の移動に伴って該移動局と通信を行う基地局から放射される電波ビームが第一の電波ビームから第二の電波ビームに切替えられる際に、第一の電波ビームの放射タイミングと第二の電波ビームの放射タイミングを異ならせるようにした移動通信システムにおける通信制御方法。 - 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
基地局から放射される電波ビームが複数の移動局をカバーする場合、該電波ビームの放射タイミングを各移動局毎に異ならせるようにした移動通信システムにおける通信制御方法。 - 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
基地局から所定の周期毎に複数の時間帯で移動局に対して電波ビームを放射するように該電波ビームの放射タイミングを制御するようにした移動通信システムにおける通信制御方法。 - 請求項９記載の移動通信システムにおける通信制御方法において、
上記電波ビームを放射する所定の周期毎の時間帯の数を該基地局での通信状態に基いて決定するようにした移動通信システムにおける通信制御方法。 - 各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行うセルラ方式の移動通信システムにおける移動局であって、
対向する基地局の方向からの電波ビームによる信号の該移動局における受信レベルが低下するときに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来する他電波ビームのうちで最良の受信品質を有する他電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該他電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、
基地局は、該他電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行うことを特徴とする移動局。 - 各基地局から移動局に向けて電波ビームを放射して各基地局が同一の周波数にて移動局と通信を行うセルラ方式の移動通信システムにおける移動局であって、
該移動局に対向する基地局の方向からの第１の電波ビームによる信号を受信するとともに、該基地局から該移動局と異なる移動局に向けて放射され該移動局に到来するその他の電波ビームである第２の電波ビームの到来方向に電波ビームを向け、該第２の電波ビームでの時間スロットの割り当てを要求する手段を有し、
該基地局が、該第２の電波ビームによる干渉が予想される方向に合致する方向に対して他の基地局から放射される電波ビームの放射タイミングと異なるようにその時間スロットの割り当てを行ったのちに、前記第１の電波ビームによる受信信号と前記第２の電波ビームによる受信信号とを合成する手段を有することを特徴とする移動局。
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