JP4696078B2

JP4696078B2 - セル選択装置及びセル選択方法

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Publication number: JP4696078B2
Application number: JP2006544693A
Authority: JP
Inventors: 義博河▲崎▼
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-10
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Description

本発明は、無線通信の技術分野に関連し、特に、複数の通信システムが共存する地域における移動端末が、何れの無線通信システムのセルで通信すべきかを決定するセル選択装置及びセル選択方法に関連する。

現在、複数の無線セルから構成される移動体通信システムとして、日本国内では、時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）を利用する第２世代携帯電話システムとＰＨＳ、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）を利用する第３世代携帯電話システムがある。現在のところ、第３世代携帯電話システムでは、シングルキャリアのＣＤＭＡ方式が主流となっているが、シングルキャリアＣＤＭＡの場合、高速化するにしたがって伝送帯域幅が広くなり、周波数選択性フェ−ジングの影響を受けやすくなる。また、高速化によりチップレートが高くなり（チップ長が短くなり）、マルチパスの分離能が高まる一方で、各受信パスの振幅は小さくなり、レーク（ＲＡＫＥ）合成時の特性劣化が大きくなる。このような理由により、通常のシングルキャリアＣＤＭＡでは、高速化に限界があり、高速移動時にダウンリンクで１００Ｍｂｐｓ以上を実現しようとする第４世代移動体通信システムでは、通常のシングルキャリアＣＤＭＡではなく直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式による高速化実現が有望であると考えられている。現在のところ、ＯＦＤＭ方式は地上波デジタル放送、ＩＥＥＥ８０２．１１系やハイパーラン（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）等の無線ＬＡＮで利用されている。

現在、第３世代携帯電話システムで採用されている無線アクセス方式として代表的なものは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式であり、特にＷＣＤＭＡ方式とｃｄｍａ２０００方式が主流であるが、上記のような技術動向及び市場ニーズにも配慮しなければならない。このため、ＷＣＤＭＡ方式を利用する３Ｇシステムの仕様検討及び策定を行う３ＧＰＰにおいて、ＷＣＤＭＡ方式システムの上位層を利用して、物理層及び無線区間にＯＦＤＭ方式を導入することが検討されている。３ＧＰＰで行われた３ＧシステムへのＯＦＤＭ方式の導入に関する結論及び同意された技術内容等は、３ＧＰＰが発行するドキュメントに掲載されている（例えば、非特許文献１参照。）。

ＷＣＤＭＡ方式を用いる３Ｇシステムの無線アクセス方式にＯＦＤＭ方式を新たに導入使用とする理由の１つには、ＯＦＤＭ方式はマルチパス伝搬環境でも優れた伝送特性を示すことが挙げられる。また、既に仕様化が完了している高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）方式により伝送される信号を、ＷＣＤＭＡ方式ではなくＯＦＤＭ方式で伝送した方が、スループットが良くなる等の理由も挙げられる。３ＧＰＰでの議論において、検討のために想定されたシステムでは、無線基地局設備の共用化を図るため、現行のＷＣＤＭＡ方式のシステムのＭＡＣ層を含む上位層は双方のシステムで共有され、物理層は各システムで独立したものが使用されるが、無線部（ＲＦ部、アンテナ部）は両者で共有される。このようなシステムでは、ＷＣＤＭＡ方式の信号（以下、ＷＣＤＭＡ信号という。）とＯＦＤＭ方式の信号（以下、ＯＦＤＭ信号という。）が同一アンテナから送信されるため、ＷＣＤＭＡ方式のセルとＯＦＤＭ方式のセルが共存し、これらのセルは同心円状に形成される。

将来の第４世代移動体通信システムでは、マルチキャリア信号伝送方式、例えばＯＦＤＭあるいはＯＦＤＭをベースに符号拡散技術が導入されたＯＦＣＤＭ（ＭＣ−ＣＤＭＡとも呼ばれる）方式を基本とする無線アクセス方式が採用される可能性が高い。従って、第３世代システムから第４世代システムへ移行する過程で、更には第４世代システムが普及するに至った後でも、第３世代システムと第４世代システムが共存するものと考えられる。第３世代システムから第４世代システムへ移行する過程では、両方のシステムに接続可能な携帯端末が登場するであろう。また、第４世代が十分普及するに至った後であっても、音声通信あるいは低速データ通信用に、第３世代システムが存続することも考えられる。ちなみに、３ＧＰＰで議論されたＷＣＤＭＡ方式とＯＦＤＭ方式が共存するシステムでは、移動端末とネットワーク間の接続等はＷＣＤＭＡ方式の無線リンクを利用するため、ＯＦＤＭ方式の無線リンクを利用する移動端末では、必ずＷＣＤＭＡ方式の無線リンクを使用可能であること（ＷＣＤＭＡ方式のセルと接続可能であること）が前提になっている。

上述したように、第３世代のセルと一部の第４世代のセルは同心円状に形成される。従って、何れのセルも選択可能な地域が存在し、そのような地域に在圏する移動端末は、通信を行うために何れかのセルを選択する必要がある。マルチパス干渉に強いＯＦＤＭ方式のセルは、信号の遅延量がガードインターバルの範囲内であれば、ＷＣＤＭＡ方式よりも高品質かつ高速の信号伝送を行うことができるであろう。

一方、ＯＦＤＭ方式の無線信号は、マルチパス干渉に対する耐性を高めるために、ガードインターバルを含んでいる。遅延波の遅延量がガードインターバル長以下の場合、遅延波がもたらす特性劣化は大きく低減されるので（実質的に無視できる）、ガードインターバルの長さを長くすれば、移動端末の受信信号に含まれる遅延波の遅延量が大きくても干渉を回避することができる。また、セル半径が大きくなるほど、信号伝搬距離の増加に起因して遅延波の遅延量も大きくなる傾向がある。従って、セル半径が大きくなるほど、そのセルの無線区間で伝送するＯＦＤＭ信号に挿入するガードインターバル部を長くする必要がある。しかしながら、ガードインターバルの部分そのものは、データ伝送そのものに貢献しないので、長いガードインターバルを信号に挿入することは、伝送効率の劣化につながる。そのため、ＯＦＤＭ方式のセルでは、伝送効率の低下を極力抑えるため、セル半径を小さく設定し、伝送するＯＦＤＭ信号のガードインターバル部を極力短くすることが好ましい。このため、ＷＣＤＭＡ方式のセルとＯＦＤＭ方式のセルが共存する場合、１つのセルの大きさは、ＯＦＤＭ方式のセルの方が小さくなることが予想される。

ガードインターバル部の長さを通信状況に合わせて最適に設定する技術については、例えば特許文献１に記載されている。
（先行技術文献）
非特許文献１：３ＧＰＰＴＲ２５．８９２，Ｖ６．０．０（２００４−０６）
特許文献１：特開２００２−３４５０３５号公報

ＷＣＤＭＡ方式及びＯＦＤＭ方式のセルが共存するシステムでは、両方のセルと接続可能な移動端末がどのセルと接続されるべきかが適切に判断されなければならない。上記の考察によれば、何れのセルも利用可能であれば、多くの場合に、ＯＦＤＭ方式のセルの方が、より高い性能（伝送特性、スループット）を有することが予想される。

ところで、一般に移動体通信システム（第３世代の携帯電話システムを含む）において、複数のセルの中から、接続するセルを一つ選択する場合には、パイロット信号が各セルから送信され、それらが移動端末で受信され、受信特性（受信ＳＮＲ特性等）が測定され、その測定結果に基づいてセルの選択が行われる。更に、各セルにおける負荷状態（現在接続中の端末数やトラフィック量等）が考慮されることもある。この方法を、ＷＣＤＭＡ方式のセル及びＯＦＤＭ方式のセルが同心円状に共存するシステムにおけるセル選択に適用することを考察する。この場合において、ＯＦＤＭ方式のセルは、ＷＣＤＭＡ方式のセルよりもセル半径が小さく、移動端末はＯＦＤＭ方式のセル内に在圏するものとする。移動端末が受信するＷＣＤＭＡ方式及びＯＦＤＭ方式のパイロット信号の電力を比較した場合、前者は後者よりも良好な受信特性を示すことが予想される。

図１に示されるように、セル端で同程度の受信電力（Ｐ_ｔｈ）が確保されるようにするには、ＷＣＤＭＡ方式のパイロット信号は、ＯＦＤＭ方式のパイロット信号より多くの電力で送信される必要がある。そのため、ＯＦＤＭ方式のセル内の移動端末で受信されるＷＣＤＭＡ方式のパイロット信号の受信電力（Ｐ_ＣＤＭＡ）は、多くの場合に、ＯＦＤＭ方式のパイロット信号の受信電力（Ｐ_ＯＦＤＭ）より大きくなることが予想される。その結果、より良好な信号伝送特性を有するＯＦＤＭ方式のセル内にいるにもかかわらず、ＷＣＤＭＡ方式のセルが選択されることになる。

このような不都合に対処するため、移動端末で受信されたパイロット信号の受信電力にオフセットを与え、パイロット信号の受信電力差の補正を行うことが考えられる。しかしながら、そのような電力値の補正は必ずしも容易ではない。仮にそのような補正ができたとしても、双方のセルからのパイロット信号が同程度の受信強度で受信された場合には、何れのセルが選択されるべきかを適切に判断することは容易ではない。

このような問題は、ＷＣＤＭＡ方式とＯＦＤＭ方式のセルの共存するシステムだけでなく、他の任意のセルが共存するシステムで生じる虞がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明の課題は、複数の通信システムが共存する地域に移動端末が存在し、複数の通信システムの少なくとも１つがガードインターバルを含む信号を使用する場合に、移動端末が何れの通信システムで通信すべきかを通信状況に応じて適切に決定することができるセル選択装置及びセル選択方法を提供することである。

開示される発明の一形態によれば、複数の通信システムが共存する地域で使用されるセル選択装置が使用される。本装置は、無線受信信号から遅延プロファイルを作成し、複数の到来波の電力及びタイミングを検出する手段と、閾値を上回る電力を有する到来波のうち、最も送れて到来する遅延波の遅延量と、複数の通信システムに含まれる少なくとも１つの通信システムで使用される信号のガードインターバルの長さとを比較する比較手段と、比較結果に応じて、移動端末が何れの通信システムのセルで通信すべきかを決定する手段とを備える。前記決定する手段は、前記遅延波の遅延量が前記ガードインターバルの長さ以下であった場合、前記ガードインターバルを利用する通信システムのセルで通信すべきことを決定する。

本発明によれば、複数の通信システムが共存する地域に移動端末が存在し、複数の通信システムの少なくとも１つがガードインターバルを含む信号を使用する場合に、移動端末が何れの通信システムで通信すべきかを通信状況に応じて適切に決定することができる。

電界強度と距離との関係を示す図である。本発明の一実施例で使用される無線基地局及び移動端末を示す図である。共存するセルの一態様を示す図である。本発明の一実施例で使用される別の無線基地局及び移動端末を示す図である。共存するセルで使用される周波数帯域の模式的な図を示す。ＯＦＤＭ方式の信号を示す図である。本発明の一実施例による移動端末の部分ブロック図を示す。本発明の一実施例によるセル選択方法を示すフローチャートである。遅延プロファイルを模式的に示す図である。本発明の一実施例によるセル選択方法のフローチャートを示す。本発明の一実施例によるセル選択方法のフローチャートを示す。本発明の一実施例で使用される無線基地局及び移動端末を示す図である。本発明の一実施例で使用される無線基地局及び移動端末を示す図である。ガードインターバルを含むＣＤＭＡ方式の信号を示す図である。共存するセルの別の態様を示す図である。無線基地局及び移動端末を示す図である。ガードインターバル長の異なる２つのＯＦＤＭ方式の信号を示す図である。共存するセルで使用される周波数帯域の模式的な図を示す。共存するセルの別の態様を示す図である。本発明の一実施例によるセル選択方法のフローチャートを示す。ガードインターバル長と選択されるセルの関係を示す図である。

符号の説明

２０２無線基地局；２０４移動端末；２１２制御部；２１４，２１６信号処理部；２１６無線部；２１８アンテナ；
７０２アンテナ；７０４受信部；７０６ガードインターバル除去部；７０８高速フーリエ変換部；７０９パイロット信号抽出部；７１０復調・復号部；７１２エラーチェック部；７２２遅延プロファイル作成部；７２４比較部；７２６遅延波抽出部；７２８比較部；７３０セル選択部；７３２信号品質測定部；７３４信号処理部；７３６信号品質測定部；７３８比較部；
１９０１，１９０２セル

本発明の一態様によれば、複数の通信システムが共存する地域において、無線受信信号から遅延プロファイルが作成され、複数の到来波の振幅及びタイミングが検出され、複数の到来波の少なくとも１つの遅延量と、複数の通信システムに含まれる少なくとも１つの通信システムで使用される信号のガードインターバルの長さとが比較され、比較結果に応じて、移動端末が何れの通信システムのセルで通信すべきかが決定される。到来波の遅延量がガードインターバル長と比較され、比較結果に応じてセルが決定されるので、移動端末が何れの通信システムのセルで通信すべきかが、通信状況に応じて適切に決定される。

本発明の一態様によれば、前記複数の通信システムの各々に関する無線受信信号の品質が測定される。これにより、遅延量の長短に加えて、受信電力の強弱も加味して、通信に適切なセルを選択することができる。

本発明の一態様によれば、前記少なくとも１つの遅延量が、２種類以上のガードインターバルの長さと比較され、前記２種類以上のガードインターバルは、前記複数の通信システムに含まれる２以上の通信システムの信号にそれぞれ含まれる。セル選択の選択肢の何れもガードインターバルを利用するような場合であっても、適切なセルを選択することができる。

本発明の一態様によれば、第１の長さのガードインターバルを利用するセルが、前記第１の長さより短い第２の長さのガードインターバルを利用するセルの全域を包含する。

本発明の一態様によるセル選択装置は、移動端末に設けられてもよいし、無線基地局又はその上位装置に設けられてもよい。更に、本発明の一態様によるセル選択方法の全部又は一部が移動端末で行われてもよい。本発明の一態様によるセル選択方法の全部又は一部が無線基地局又はその上位装置で行われてもよい。

本発明の一態様によれば、ガードインターバルを含む信号を利用する通信システムが、ＯＦＤＭ方式又はＣＤＭＡ方式の通信システムである。

本発明の一態様によれば、前記ＣＤＭＡ方式のセルが、ガードインターバルを利用する通信システムのセルの全域を包含する。

本発明の一態様によれば、前記複数の通信システムの少なくとも１つが、ＣＤＭＡ方式の通信システムである。

本発明の一態様によれば、３以上のセルの間でセル選択が行われる。

以下に使用される「ＯＦＤＭ」という用語は広義に解釈され、信号が符号拡散されない方式に加えて、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式のような信号が符号拡散される方式も含まれるものとする。

図２は、本発明の一実施例にて使用可能な無線基地局２０２及び移動端末２０４を示す。本実施例における上り回線（アップリンク、リバースリンク等と言及されることもある。）ではＷＣＤＭＡ方式が採用され、下り回線（ダウンリンク、フォワードリンク等と言及されることもある。）ではＷＣＤＭＡ方式とＯＦＤＭ方式が採用されているものとする。言い換えれば、上り回線についてはＷＣＤＭＡ方式の単独の無線セルしか存在しないが、下り回線については図３に示されるような２つの無線セルが共存している。セルの大きさは同心円の半径で表現され、円の中心に無線基地局が存在するものとする。簡単のため、本実施例では、無線基地局が無指向性のアンテナを用いて同心円状に電波を送信及び受信するように図示されるが、セクタ化された地域で本発明が使用されてもよい。

図２の無線基地局２０２は、上位層の制御部２１２と、ＯＦＤＭ方式の信号を処理する処理部２１４と、無線部２１６と、アンテナ２１８と、ＷＣＤＭＡ方式の信号を処理する処理部２２０とを有する。上位層の制御部２１２は、無線基地局より上位の装置（例えば、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ））と通信を行い、上り信号及び下り信号に関する制御を行う。処理部２１４は、ＯＦＤＭ方式の信号伝送における物理層の処理を行う。無線部２１６は、アンテナ２１８を通じて送受信される信号のフロントエンドの処理を行う。処理部２２０は、ＷＣＤＭＡ方式の信号伝送における物理層の処理を行う。図示の例では、アンテナ２１８は、ＯＦＤＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式の信号伝送に共用されているが、図４に示されるように、各セルに別々のアンテナ２１８−１，２が用意されてもよい。

ＷＣＤＭＡ方式及び／又はＯＦＤＭ方式の信号の周波数は、例えば５ＭＨｚの帯域を占めてもよい。共存するセルで使用される周波数帯域は、図５に示されるように、比較的接近して設定されている。このことは本発明に必須ではないが、無線基地局及び／又は移動端末におけるアンテナを双方のシステムで共用する観点からは、双方のシステムで使用される信号の帯域は接近していることが望ましい。また、広狭様々な帯域幅が各システムで使用されてもよい。周波数選択性フェージングに対する耐性を利用し、或いは、ガードインターバルの挿入による伝送効率の低下を補うという観点からは、ＯＦＤＭ方式の信号の帯域を広く設定することが望ましい。

図６に示されるように、ＯＦＤＭ方式の信号は、ガードインターバルと呼ばれる部分を含む。一般に、ガードインターバルは、それが付加されるシンボルの末尾部分の複製である。或いは、シンボルの先頭部分の複製がシンボルの末尾に付加されてもよい。

図７は、本発明の一実施例による移動端末の内、本発明に関連する主要な部分のブロック図を示す。本実施例では、セル選択に関する動作が移動端末で行われるが、その全部又は一部が移動端末以外の装置（例えば、無線基地局や無線ネットワークコントローラ等）で行われてもよい。移動端末は、アンテナ７０２と、受信部７０４と、ガードインターバル（ＧＩ）除去部７０６と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７０８と、パイロット信号抽出部７０９と、復調・復号部７１０と、エラーチェック部７１２とを有する。また、移動端末は、遅延プロファイル作成部７２２と、比較部７２４と、遅延波抽出部７２６と、比較部７２８と、セル選択部７３０とを有する。更に、移動端末は、信号品質測定部７３２と、ＷＣＤＭＡ方式の信号を処理する処理部７３４と、信号品質測定部７３６と、比較部７３８とを有する。

受信部７０４は、アンテナ７０２を通じて受信した信号に対して、帯域濾波や周波数変換その他の受信フロントエンドにおける処理を行う。本実施例では、下り回線はＯＦＤＭ方式又はＷＣＤＭＡ方式の信号が使用されるので、受信部７０４はそれぞれの周波数領域に関する処理を行う。

ガードインターバル（ＧＩ）除去部７０６は、ＯＦＤＭ方式の信号からガードインターバルの部分を除去する。

高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７０８は、そこに入力された時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。より正確には、高速フーリエ変換の行われる前に直並列変換が行われる。高速フーリエ変換部７０８は、サブキャリア毎の信号成分を並列に出力する。必要に応じて、並直列変換等も行われる。

復調・復号部７１０は、サブキャリア毎に得られた信号をそれぞれ復調して復号（デコード）する。

エラーチェック部７１２は、復調・復号された信号に対して、例えば、送信側で付加されたＣＲＣ符号をもとに誤り検査を行う。

遅延プロファイル作成部７２２は、ガードインターバルの除去された信号に含まれるパイロット信号等に基づいて、遅延プロファイルを作成する。例えば、パイロット信号と受信信号の相関を計算することによって、遅延プロファイルが作成される。遅延プロファイルは、複数の到来波（パス）のタイミング及び振幅を決定するために使用される。送信側のアンテナから送信されたＯＦＤＭ信号は、障害物が存在するかもしれない空間内を伝搬し、反射、回折、透過等を経て伝搬した後、受信側のアンテナ７０２に到達する。到来した電波（到来波）は直接的に到来したものだけではなく、反射を繰り返して伝搬長が長くなり、遅れて到達したものもある。到来波の中で最初に到達したものを主波、遅れて到達したものを遅延波ということにする。主波は、反射等が全く無い見通し内伝搬により受信側に到達する場合と、途中反射等があって見通し外伝搬により受信側に到達する場合がある。遅延波は１波ではなく、複数検出されるのが一般的である。主波が到着してから、各遅延波が到着するまでの時間差を各遅延波の遅延量とする。

比較部７２４は、到来波の振幅（又は電力）と所定の閾値とを比較する。この閾値は、例えば各遅延波が特性劣化をもたらすものか否かを判別するための閾値である。閾値は、事前の実験やシミュレーション等によって決められてもよいし、固定的に設定された値でもよいし、通信状況に応じて適宜変更されてもよい。適宜変更する場合には、例えば、エラーチェック部７１２の誤り検出結果に応じて閾値が変更されてもよい。例えば、誤りが検出された場合には閾値が小さく設定され、そうでなければ変更せずに維持するか、或いは大きく設定されてもよい。

遅延波抽出部７２６は、閾値を上回る振幅又は電力を有する遅延波のうち、最も遅れて到来する遅延波の遅延量Ｔｒを出力する。言い換えれば、遅延量Ｔｒは最大遅延量である。

比較部７２８は、最大遅延量Ｔｒと、ガードインターバルの期間Ｔｇとを比較する。

セル選択部７３０は、比較結果に基づいて、ＷＣＤＭＡ方式又はＯＦＤＭ方式の何れのセルで移動端末が通信すべきかを判別する。判定結果は、上位層に送られる。更に、無線基地局に通知するために、送信側のアップリング制御信号生成部（図示せず）にも送られる。

高速フーリエ変換後の信号はパイロット信号抽出部７０９にも送られ、パイロット信号の抽出が行われ、更に、抽出されたパイロット信号が信号品質測定部７３２に送られて、受信信号品質の測定が行われる。信号品質は、例えば希望波の電力と非希望波（干渉波や雑音信号）の電力の比率で表現されてもよい。

処理部７３４は、ＷＣＤＭＡ方式の信号の受信処理を行う。

信号品質測定部７３６は、ＷＣＤＭＡ方式の信号の信号品質を測定する。信号品質測定部７３２と同様に、信号品質は、例えば希望波の電力と非希望波の電力の比率で表現されてもよい。

比較部７３８は、ＯＦＤＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式の信号の信号品質を比較し、比較結果をセル選択部７３０に与える。

図８及び図７等を参照しながら、本発明の一実施例によるセル選択方法が説明される。概して、図７に示される要素は「７」から始まる参照番号で示され、図８の各ステップは「８」から始まる参照番号で示される。本実施例におけるこのフローは、主に移動端末で行われる（他の実施例では、無線基地局等で全部又は一部の処理が行われる。）。フローは、図８のステップ８０２から始まる。先ず、アンテナ７０２により、ＯＦＤＭ方式の信号が受信される。この信号にはパイロット信号が含まれている。パイロット信号は、既知信号、参照信号、トレーニング信号等と呼ばれることもある。パイロット信号は、不図示の無線基地局から一定の電力で送信され、その信号内容は送受信側で既知である。パイロット信号を含むＯＦＤＭ方式の信号は、アンテナ７０２、受信部７０４を経てガードインターバル除去部７０６に入力され、ガードインターバルが除去される。ガードインターバルの除去された信号は、ＦＦＴ部７０８にて高速フーリエ変換され、復調・復号部７１０で復調及び復号され、エラーチェック部７１２で誤り検出される。

ステップ８０４では、遅延プロファイル作成部７２２にて遅延プロファイルが作成される。上述したように、到来波には、主波と遅延波とが含まれている。図９に示される遅延プロファイルの例では、到来波は合計４つあり、主波に対して３つの遅延波（遅延波１，２，３）が図示されている。

ステップ８０６では、閾値を超える遅延波の内で最も遅く到来する遅延波が判別され、その遅延波の遅延量Ｔｒが決定される。これは、比較部７２４及び遅延波抽出部７２６により行われる。図９の例で説明すると、遅延プロファイル作成部７２２にて識別された遅延波１，２，３の振幅が、比較部７２４にて閾値と比較され、閾値を上回る振幅を有する遅延波１，２が選別される。遅延波３は振幅が閾値に満たないので選択されない。選別された遅延波１，２の内で、最も大きな遅延量を有する遅延波２の遅延量が、最大遅延量Ｔｒとして決定され、遅延波抽出部７２６から出力される。本実施例において各遅延波が閾値と比較されているのは、閾値を下回る振幅しか有しない遅延波は、たとえ遅延量が大きかったとしても、受信信号の特性劣化に大きな影響を与えないと考えられるからである。

ステップ８０８では、最大遅延量Ｔｒとガードインターバルの長さＴｇとが、比較部７２８にて比較される。最大遅延量Ｔｒがガードインターバル以下である場合はフローはステップ８１０に進む。

ステップ８１０に至る場合は、最大遅延量ＴｒがガードインターバルＴｇ以下である。従ってこの場合は、移動端末は、ＯＦＤＭ方式のセルを選択し、マルチパス干渉を効果的に抑制できる方式で信号を受信すべきである。このような決定が、セル選択部７３０でなされる。

ステップ８１１に至る場合は、最大遅延量ＴｒがガードインターバルＴｇを上回る場合である。従って、この場合にＯＦＤＭ方式の信号を利用すると、シンボル間干渉が大きくなり、得策ではない。従って、この場合はＷＣＤＭＡ方式のセルが選択されるべきである。このような決定が、セル選択部７３０でなされる。

ステップ８１２では、セル選択部７３０でなされた判断内容が無線基地局に通知され、フローはステップ８１６に進んで終了する。尚、セル選択の処理が無線基地局又はその上位装置で行われる場合には、判断内容が移動端末に通知される。

上記の実施例では、ステップ８０６が行われた後にステップ８０８が行われるように図示されている。しかし、それらの手順は逆でもよい。即ち、ガードインターバルを超える遅延波の存否が先に判別され、それが存在しなければＯＦＤＭ方式のセルが採用され、そうでなければＷＣＤＭＡ方式のセルが採用されるようにしてもよい。例えば、図１０に示されるように、ステップ８０８’にて、ある遅延波の遅延量とガードインターバルの長さＴｇとが比較される。ガードインターバルＴｇより長い遅延量を有する遅延波が検出されると、フローはステップ８１１に進み、説明済みの処理が行われ、ＷＣＤＭＡ方式のセルが選択される。ステップ８０８’及びステップ８０９により、総ての遅延波の遅延量がガードインターバルＴｇの範囲内にあった場合にのみ、フローはステップ８１０に進み、説明済みの処理が行われ、ＯＦＤＭ方式のセルが選択される。

なお、到来波の電力レベルは、瞬時的には高低様々な値をとるかもしれないので、電力レベルを複数回測定して平均化された値が、遅延プロファイル測定部７２２等の要素で使用されてもよい。或いは、ステップ８１０，８１１で行われるようなセル選択の判断が、所定の回数以上なされた場合に、実際にセル選択が行われるようにしてもよい。動作の安定性を確保する観点からは、真にセル変更が必要な場合に限って実際にセル変更を行うべきだからである。

図１１は、本発明の一実施例によるセル選択方法のフローチャートを示す。フローは、図８のステップ８０２から始まる。先ず、アンテナ７０２により、パイロット信号を含むＯＦＤＭ方式の信号が受信される。受信された信号は、受信部７０４を経てガードインターバル除去部７０６に入力され、ガードインターバルが除去される。ガードインターバルの除去された信号は、ＦＦＴ部７０８にて高速逆フーリエ変換され、復調・復号部７１０で復調及び復号され、エラーチェック部７１２で誤り検出される。

ステップ８０４では、遅延プロファイル作成部７２２にて遅延プロファイルが作成される。

ステップ８０６では、閾値を超える遅延波の内で最も遅く到来する遅延波が判別され、その遅延波の遅延量Ｔｒが決定される。これは、比較部７２４及び遅延波抽出部７２６により行われ、最大の遅延量Ｔｒを有する遅延波が識別される。

ステップ８０８では、最大遅延量Ｔｒとガードインターバルの長さＴｇとが、比較部７２８にて比較される。最大遅延量Ｔｒがガードインターバル以下である場合はフローはステップ１１０２に進む。

ステップ１１０２に至る場合は、最大遅延量ＴｒがガードインターバルＴｇ以下である。従ってこの場合は、移動端末は、ＯＦＤＭ方式のセルを選択することが可能である。しかしながら、受信信号品質によっては、ＷＣＤＭＡ方式の無線セルを採用した方がよい可能性も残っている。本実施例におけるセル選択では、遅延量の長短に加えて、受信信号品質の良否もセル選択の判断基準に採用されている。

ステップ１１０４では、ＷＣＤＭＡ方式の信号の受信信号品質（例えば、Ｓ_Ｗとする。）が測定される。これは、図７の処理部７３４及び信号品質測定部７３６等により行われる。受信信号品質Ｓ_Ｗは、受信信号に含まれるパイロット信号の受信状況に基づいて、希望波の電力及び非希望波の電力の比率を調べることによって判別されてもよい。

ステップ１１０６では、ＯＦＤＭ方式の信号の受信信号品質（例えば、Ｓ_ＯＦとする。）が測定される。これは、図７の信号品質測定部７３２等により行われる。受信信号品質Ｓ_ＯＦは、受信信号に含まれるパイロット信号の受信状況に基づいて、希望波の電力及び非希望波の電力の比率を調べることによって判別されてもよい。図１１のフローでは、ステップ１１０４の後に１１０６が行われるかのように描かれているが、それらの順序は逆であってもよいし、全部又は一部の処理が同時に行われてもよい。

ステップ１１０８では、例えば、受信信号品質の差分 Δ＝Ｓ_Ｗ−Ｓ_ＯＦが算出される。

ステップ１１１０では、差分Δが所定値以下であるか否かが判別される。差分Δが所定以下ならば、フローはステップ１１１２に進む。信号品質の比較は比較部７３８で行われ、その比較結果はセル選択部７３０に与えられる。

ステップ１１１２に至る場合は、到来波の最大遅延量ＴｒがガードインターバルＴｇ以下であって、ＯＦＤＭ方式の信号品質が良好な場合である。従って、この場合は、移動端末はＯＦＤＭ方式のセルで通信を行うべきであり、そのような判断がセル選択部７３０でなされる。以後、フローはステップ１１１６に進む。

ステップ１１１４に至る場合は、到来波の最大遅延量ＴｒがガードインターバルＴｇ以下であるが、ＯＦＤＭ方式よりもＷＣＤＭＡ方式の信号品質が良好な場合である。従って、この場合にはＷＣＤＭＡ方式のセルを選択する判断が、セル選択部７３０でなされる。以後、フローはステップ１１１６に進む。

ステップ１１０３に至る場合は、到来波の最大遅延量Ｔｒがガードインターバルを上回る場合である。従って、この場合はＷＣＤＭＡ方式のセルが選択されるべきであり、そのような決定がセル選択部７３０でなされる。以後、フローはステップ１１１６に進む。

ステップ１１１６では、セル選択部７３０でなされた判断内容が無線基地局に通知され、フローはステップ１１１６に進んで終了する。尚、セル選択の処理が無線基地局又はその上位装置で行われる場合には、判断内容が移動端末に通知される。

本実施例によれば、到来波の遅延量の長短に加えて、信号品質の良否も加味してセル選択が行われる。従って、例えば内側のセルの外側で、誤って内側のセルを選択してしまうことを防ぐことができる。

本実施例でも、図１０に示されるように、遅延量とガードインターバルを比較するステップが、遅延プロファイルの作成後に行われてもよい。

上記の実施例では、ＷＣＤＭＡ方式の無線セルが上下の回線に設定され、下りの回線に更にＯＦＤＭ方式の無線セルが設定されていた。しかしながら、本発明はそのような態様に限定されず、図１２に示されるように、上り回線にＯＦＤＭ方式の無線セルが設定されてもよい。この場合において、図７に示されるようなセル選択に関する要素は、無線基地局２０２の２１４に設けられる。ＯＦＤＭ方式のパイロット信号が、移動端末２０４から無線基地局２０２に送信され、図８等に示されるような処理が無線基地局で行われてもよい。この場合、最後の選択結果通知は、無線基地局から移動端末に対して行われる。また、図１３に示されるように、上下の回線の双方に、ＷＣＤＭＡ方式及びＯＦＤＭ方式のセルが設定されてもよい。但し、回線容量を増やして高速伝送する要請が高いのは下り回線である場合が多いので、そのような観点からは実施例１に説明されたように、下り回線に複数のセルを設定することが有利であろう。ＯＦＤＭ方式のセルは、上り回線のみに、下り回線のみに、又は上下双方の回線に設定されてもよい。

ところで、上記の各実施例では、ＷＣＤＭＡ方式のセルとＯＦＤＭ方式のセルとが共存する場合が説明されていたが、本発明はそのような態様に限定されない。例えば、ＯＦＤＭ方式のセルの代わりに、サイクリックプレフィックスＣＤＭＡ（ＣＰ−ＣＤＭＡ：ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘＣＤＭＡ）方式のセルが設定されてもよい。ＷＣＤＭＡ方式及びＣＰ−ＣＤＭＡ方式のセルが共存する場合でも、上記の実施例にて説明済みのセル選択を行うことができる。

図１４に示されるように、ＣＰ−ＣＤＭＡ方式では、シングルキャリアのＣＤＭＡ信号にガードインターバルが導入され、送信機から送信される。ガードインターバルに含まれる内容は、送信されるシンボルの一部を複製することで得られる。受信側では、ＯＦＤＭ方式の受信信号と同様に、ガードインターバルが除去され、高速フーリエ変換され、受信信号が時間領域から周波数領域に変換される。そして、例えば最小二乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づくウェイト信号により周波数領域等化が行われ、マルチパスの影響が除去される。等化された信号は再び高速逆フーリエ変換され、等化された時間領域の信号に変換される。これにより、伝送信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が過剰に大きくなる問題（ＯＦＤＭ方式の信号のようなマルチキャリア信号を使用する際に問題となる）を解消又は軽減しながら、マルチパス耐性の強い高速信号伝送が、ＣＰ−ＣＤＭＡ方式を利用することにより可能になる。

上記の実施例では、図３に示されるような、ガードインターバルを含まない信号が使用されるセルの内側に、ガードインターバルを含む信号を使用するセルが含まれる状況が想定されていた。しかしながら、本発明はそのような態様に限定されず、それとは異なるセルの配置にも使用することができる。例えば、図１５に示されるように、ＯＦＤＭ方式のセルの一部分のみが、ＷＣＤＭＡ方式のセルに重複するような環境で、上記の実施例で説明されたセル選択が行われてもよい。但し、図１５に示されるような状況では、各方式の無線基地局は、図１６に示されるように、別個に存在することになる。

上記の実施例では、ガードインターバルを含まない信号が使用されるセルと、それを含む信号を使用するセルとが共存する状況が想定されていた。しかしながら、本発明はそのような態様に限定されない。本実施例では、共存する通信システムが共にガードインターバルを含む信号を利用するが、ガードインターバルの長さが異なるようなシステムが説明される。ガードインターバルを含む信号を利用するシステムとしては、ＯＦＤＭ方式のシステムや、ＣＰ−ＣＤＭＡ方式のシステムが挙げられるが、それらに限定されない。

図１７に示されるように、第１の通信システムでは、第１のガードインターバル長（Ｔ_ｇ１）を有するＯＦＤＭ方式の信号が使用され（図中下側の信号）、第２の通信システムでは、第２のガードインターバル長（Ｔ_ｇ２）を有するＯＦＤＭ方式の信号が使用される（図中上側の信号）。また、各信号は、例えば図１８に示されるような帯域を占めるものとするが（但し、周波数の高低は一例であり、逆転してもよい。）、第２のＯＦＤＭ信号を伝送するセルの帯域幅の方を広く設定してもよい。説明の便宜上、第１のガードインターバル長は第２のガードインターバル量より大きいものとする（Ｔ_ｇ１＞Ｔ_ｇ２）。本発明に必須ではないが、無線基地局及び／又は移動端末におけるアンテナを双方のシステムで共用する観点からは、双方のシステムで使用される信号の帯域は接近していることが望ましい。上述したように、ガードインターバルの部分が長いほど、大きな遅延量の遅延波の影響を抑制することができる。従って、図１９に示されるように、第１の通信システムのセル１９０１の内側に第２の通信システムのセル１９０２が包含されるようなセル配置が望ましい。このような状況でも、双方のセルで通信可能な移動端末は、到来波の遅延量がＴ_ｇ２以下ならば、ガードインターバルの短い信号を利用するセル（第２の通信システム）を選択し、伝送効率に優れた通信が行われるべきである。

図２０は、本発明の一実施例によるセル選択方法のフローチャートを示す。フローはステップ２００２から始まり、ステップ２００４に進む。説明の便宜上、上下回線にガードインターバルＴ_ｇ１を利用するセル１９０１（第１の通信システム）が設定され、下り回線にガードインターバルＴ_ｇ２を利用するセル１９０２（第２の通信システム）が重ねて設定されているものとする。そして、無線基地局からガードインターバルＴ_ｇ２を含むパイロット信号が移動端末に伝送され、移動端末にて図２０に説明されるセル選択方法が実行されるものとする。しかしながら、実施例３で説明されたように、同様の処理が無線基地局等で行われてもよい。

ステップ２００４では、現在通信中の無線受信信号に基づいて、遅延プロファイルが作成される。本実施例では、第１及び第２の通信システムのセルの双方でガードインターバルを含む信号が利用されるので、何れのシステムからもガードインターバルを含むパイロット信号が送信されている。

ステップ２００６では、遅延プロファイルに含まれる複数の到来波の内、所定の閾値を上回る振幅を有する遅延波が選別され、最大の遅延量Ｔｒを有する遅延波が識別される。

ステップ２００８では、最大遅延量Ｔｒと、短い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ２とが比較される。最大遅延量Ｔｒがガードインターバル長Ｔ_ｇ２以下であったならば、フローはステップ２０１０に進む。

ステップ２０１０では、短いガードインターバル長Ｔ_ｇ２を利用するセルが選択可能である旨の判断がなされる。

ステップ２０１１に至る場合は、ステップ２００８にて、最大遅延量Ｔｒがガードインターバル長Ｔ_ｇ２より大きいと判断された場合である。この場合は、短いガードインターバル長Ｔ_ｇ２を利用するセルを選択することはできない旨の判断がなされる。

ステップ２０１２では、最大遅延量Ｔｒと長い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ１とが比較される。最大遅延量Ｔｒがガードインターバル長Ｔ_ｇ１以下であったならば、フローはステップ２０１４に進む。

ステップ２０１４では、長いガードインターバル長Ｔ_ｇ１を利用するセルが選択可能である旨の判断がなされる。

ステップ２０１５に至る場合は、ステップ２０１２にて、最大遅延量Ｔｒがガードインターバル長Ｔ_ｇ１より大きいと判断された場合である。この場合は、長いガードインターバル長Ｔ_ｇ１を利用するセルを選択することも得策でない旨の判断がなされる。

ステップ２０１６では、セル１９０１及び１９０２以外に接続可能なセルが有るか否かが検査される。このステップに至る場合は、最大遅延量Ｔｒが何れのガードインターバル長よりも大きいと判断された場合である。従って、セル１９０１又は１９０２に接続した場合は、大きなシンボル間干渉が生じることが予想される。このような場合は、移動端末は、セル１９０１，１９０２以外の近隣のセルに属している可能性が高いので、セル１９０１，１９０２以外の接続可能なセルを探す意義は大きい。

ステップ２０１８では、ステップ２０１０、２０１４、２０１５又は２０１６の判断結果が無線基地局に通知され、移動端末を適切なセルに接続するための処理が必要に応じてなされる。以後、フローはステップ２０２０に進み、終了する。尚、セル選択の処理が無線基地局又はその上位装置で行われる場合には、判断結果が移動端末に通知される。

図２１に示されるように、本実施例によれば、最大遅延量Ｔｒが、短い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ２以下ならば、第２の通信システムのセルが選択される。最大遅延量Ｔｒが、短い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ２より大きく且つ長い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ１以下ならば、第１の通信システムのセルが選択される。最大遅延量Ｔｒが、長い方のガードインターバル長Ｔ_ｇ１より大きかったならば、別のセルが探索される。

本実施例は、説明の便宜上、遅延量と短いガードインターバル長Ｔ_ｇ２を比較した後に、遅延量と長いガードインターバル長Ｔ_ｇ１を比較している。しかしながら、それらの順序は逆であってもよいし、全部又は一部の処理が同時に行われてもよい。

本実施例では、簡単のため、長短２種類のガードインターバルを利用するシステムの共存が考察されたが、同様に、３より多くの種類のガードインターバルを利用するシステムが共存する場合に、本発明を利用することもできる。

以上本発明に関するいくつかの実施例が説明されたが、それらは単独で使用されてもよいし、適切に組合わせて使用されてもよい。以上、本発明の好ましい実施例が説明されたが、本発明はこれらに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々な変形及び変更が可能である。

Claims

複数の通信システムが共存する地域で使用されるセル選択装置であって、
無線受信信号から遅延プロファイルを作成し、複数の到来波の電力及びタイミングを検出する手段と、
閾値を上回る電力を有する到来波のうち、最も送れて到来する遅延波の遅延量と、複数の通信システムに含まれる少なくとも１つの通信システムで使用される信号のガードインターバルの長さとを比較する比較手段と、
比較結果に応じて、移動端末が何れの通信システムのセルで通信すべきかを決定する手段と、
を備え、前記決定する手段は、前記遅延波の遅延量が前記ガードインターバルの長さ以下であった場合、前記ガードインターバルを利用する通信システムのセルで通信すべきことを決定する、セル選択装置。
前記複数の通信システムの各々に関する無線受信信号の品質を測定する手段
を更に備えることを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
前記比較手段は、前記少なくとも１つの遅延量を２種類以上のガードインターバルの長さと比較し、前記種類２以上のガードインターバルは、前記複数の通信システムに含まれる２以上の通信システムの信号にそれぞれ含まれる
ことを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
第１の長さのガードインターバルを利用するセルが、前記第１の長さより短い第２の長さのガードインターバルを利用するセルの全域を包含する
ことを特徴とする請求項３記載のセル選択装置。
当該セル選択装置が、移動端末に設けられる
ことを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
当該セル選択装置が、移動端末と無線通信する無線基地局に設けられる
ことを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
ガードインターバルを含む信号を利用する通信システムが、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式又は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の通信システムである
ことを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
前記複数の通信システムの少なくとも１つが、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の通信システムである
ことを特徴とする請求項１記載のセル選択装置。
前記ＣＤＭＡ方式のセルが、ガードインターバルを利用する通信システムのセルの全域を包含する
ことを特徴とする請求項８記載のセル選択装置。
複数の通信システムが共存する地域で使用されるセル選択方法であって、
無線受信信号から遅延プロファイルを作成し、複数の到来波の電力及びタイミングを検出するステップと、
閾値を上回る電力を有する到来波のうち、最も送れて到来する遅延波の遅延量と、複数の通信システムに含まれる少なくとも１つの通信システムで使用される信号のガードインターバルの長さとを比較する比較ステップと、
比較結果に応じて、移動端末が何れの通信システムのセルで通信すべきかを決定する決定ステップと
を有し、前記決定するステップは、前記遅延波の遅延量が前記ガードインターバルの長さ以下であった場合、前記ガードインターバルを利用する通信システムのセルで通信すべきことを決定する、セル選択方法。
決定ステップの前に、複数の通信システムの各々に関する無線受信信号の品質を測定するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１０記載のセル選択方法。
前記比較ステップは、前記少なくとも１つの遅延量を２以上のガードインターバルの長さと比較し、前記２以上のガードインターバルは、前記複数の通信システムに含まれる２以上の通信システムの信号にそれぞれ含まれる
ことを特徴とする請求項１０記載のセル選択方法。