JP5078454B2

JP5078454B2 - 基地局装置および通信方法

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Publication number: JP5078454B2
Application number: JP2007160873A
Authority: JP
Inventors: 酉克中里
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-06-19
Also published as: JP2009004826A

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に制御チャネルを利用して通信を行う基地局装置に関する。

PHS（Personal HandyphoneSystem）のような移動体通信システムにおいては、図１に示すような論理制御チャネルにより、端末装置（PS：Personal Station）に通信の単位となるタイムスロットを割り当てて、基地局装置（CS：Cell Station）との間で通信が行われる。

従来の論理制御チャネル（以下、LCCH）は、群分け数が８の場合、１つのシステム情報のスタートを示す報知用チャネル（以下、BCCH）、８つの着信情報チャネル（以下、PCH）、３つのチャネル割当制御チャネル（以下、SCCH）の合計１２のチャネルから構成され、基地局装置は、それぞれのチャネルを20フレーム間隔で間欠的に送信している。（例えば、非特許文献１）
ARIB STANDARD RCR STD-28-1「第二世代コードレス電話システム標準規格」,4.1版,（1/2分冊）

しかしながら、従来のLCCHの構成では、BCCHの送信周期が1200msであるため、基地局装置の捕捉が遅く、また、SCCHの送受信周期が300msであるため、チャネル割当が遅くなり、通話開始時のレスポンスを向上させることが困難であった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、通話開始時のレスポンスを改善することが可能な基地局装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、基地局装置である。この装置は、周期的に配置された報知信号の間のそれぞれに、端末装置からのレンジング要求に対応したレンジング応答を送信すべきタイミングを配置するとともに、前記報知信号および前記レンジング応答のそれぞれに対応づけて、前記レンジング要求を受信すべきタイミングを配置して第１制御信号を形成し、前記第１制御信号を所定期間遅延させて第２制御信号を形成し、前記第１制御信号および前記第２制御信号をそれぞれ所定の周波数帯に割り当て、前記報知信号を受信した端末装置からのレンジング要求を受信すると、レンジング応答を送信するレンジング処理部と、前記レンジング処理部において、前記第１制御信号および前記第２制御信号を割り当てた周波数帯とは異なった周波数帯にて、レンジング応答を送信した端末装置に対するチャネル割当の処理を実行する割当部と、前記割当部におけるチャネルの割当後、端末装置との通信を実行する通信部と、を備えることをその要旨とする。

本発明によれば、通話開始時のレスポンスを改善することができる。

本発明の実施の形態は、第二世代コードレス電話システムのように、TDMA-TDD（Time Division Multiple Access- Time Division Duplex）方式により複数の端末装置を接続する基地局装置である。第二世代コードレス電話システムでは図２に示すように、上り通信（端末装置から基地局装置）について４つのタイムスロット、下り通信（基地局装置から端末装置）について４つのタイムスロットによってフレームが構成され、さらにフレームが連続して配置されている。本実施の形態においては上り通信と下り通信は対称であるため、以下においては、説明の便宜上、送信側を基地局装置とし、受信側を端末装置とする下り通信のみ説明を行う。

基地局装置は、さらに図３に示すように、OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）も適用し、一つのタイムスロットに複数の端末装置を割り当てる。図３は横軸の方向に時間軸上のタイムスロットの配置を示し、縦軸の方向に周波数軸上のサブバンドの配置を示す。すなわち、横軸の多重化がTDMAに相当し、縦軸の多重化がOFDMAに相当する。図３には１フレームにおける第１タイムスロット（図中、T1と表示）から第４タイムスロット（図中、T4と表示）が含まれている。また、図３には各タイムスロットにおける第１サブバンド（図中、SB1表示）から第１６サブバンド（図中、SB16と表示）が含まれている。

また、第１２サブバンドと第１３サブバンドの間に論理制御チャネル１０１が配置され、第４サブバンドと第５サブバンドの間に論理制御チャネル１０２が配置されている。論理制御チャネル１０１と論理制御チャネル１０２は、基地局装置と端末装置とが制御信号を送受信するために用いる通信チャネルである。これについては後述する。

図４は、図３においてタイムスロットとサブバンドで特定される通信チャネル（以下、サブバンドブロック１００）の構成を示す概念図である。図４の横方向は、時間軸であり、縦方向は、周波数軸を示している。サブバンドブロック１００は、OFDMのマルチキャリア信号によって構成されている。図中、「PR」は、プリアンブル２００に相当し、同期検出用のシンボル、伝送路特性の推定用シンボル等の既知信号を含む。

サブバンドブロック１００は、サブチャネル２０１とサブチャネル２０２を含む。サブバンドブロック１００は、900KHzの帯域幅を有し、サブチャネル２０１は高域側の450KHzの領域に相当し、サブチャネル２０２は低域側の450KHzの領域に相当する。ここで、サブバンドはFFT（Fast Fourier Transform）あるいはIFFT（Inversed Fast Fourier Transform）の演算単位に相当し、サブチャネルは端末装置に対する通信チャネルの割当単位に相当する。

図４に示すように各サブチャネルにはサブチャネル番号が対応付けられている。第１タイムスロットにおける第１６サブバンドの高域側サブチャネルは「１」であり、第１タイムスロットにおける第１６サブバンドの低域側サブチャネルには「５」である。すなわち、サブチャネル番号は、高域側のサブチャネルから順に、第１タイムスロットから第４タイムスロットにむけて、時間軸方向に連続するように付与されている。

図５は、本発明の実施の形態における移動体通信システム２０の構成を示す概念図である。移動体通信システムは基地局装置１と端末装置２を含む。図５では端末装置２で総称される第１端末装置２ａ、第２端末装置２ｂおよび第３端末装置２ｃの３台を図示しているが、２台以下、もしくは４台以上の端末装置が存在してもよい。

基地局装置１は、一端に無線ネットワークを介して端末装置２を接続し、他端に図示しない有線ネットワークを接続する。また、端末装置２は、無線ネットワークを介して基地局装置１と接続する。基地局装置１は、複数の端末装置２に対してサブチャネルブロックを割り当てることによって、複数の端末装置２との通信を実行する。具体的には、端末装置２が基地局装置１に対して無線リソース割当の要求信号を送信し、基地局装置１は、受信した要求信号に応答して、端末装置２に通信チャネルを割り当てる。

図６は、図５の基地局装置１の構成を示す概念図である。図６において、アンテナ３００は、無線周波数の信号を送受信する。

無線部３０１は、受信時にアンテナ３００で受信した無線周波数のマルチキャリア信号を周波数変換し、ベースバンド信号を導出し、受信部３０４に出力する。また、送信時に送信部３０２からのベースバンド信号を周波数変換し、無線周波数のマルチキャリア信号を導出する。なお、ベースバンド信号は、同相成分（In-phase）と直交成分（Quadrature-phase）から形成されるが、説明を簡略化するため図５では、ひとつの信号線のみ記載する。また、無線部３０１は、AGC(Auto Gain Contorol)やA/D（Analog/Digital）変換部を含む。

送信部３０２は、変調部３０３から送られてきた周波数領域信号を複数のサブチャネルに割り当てて周波数領域のマルチキャリア信号を形成し、これを時間領域信号に変換して、無線部３０１に出力する。なお、周波数領域信号から時間領域信号への変換にはIFFTを利用する。

変調部３０３は、IF部３０６からの入力に対して変調を行い、送信部３０２に出力する。変調方式としては、BPSK（Binary Phase Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）、16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）、32QAM、64QAM、256QAMなどを用いる。

受信部３０４は、無線部３０１から送られてきた時間領域信号を周波数領域のマルチキャリア信号に変換し、これを各サブキャリアごとの周波数領域信号に分離し、復調部３０５に出力する。なお、時間領域信号から周波数領域のマルチキャリア信号への変換にはFFTを利用する。

復調部３０５は、受信部３０４からの入力に対して復調を行い、IF部３０６に出力する。

IF部３０６は、図示していないネットワークに接続され、受信時に復調部３０５において復調した信号を図示していないネットワークに出力する。また、IF部３０６は、送信時にネットワークからデータを入力し、これを変調部３０３に出力する。

制御部３０７は、基地局装置１全体のタイミングの制御等を行う。また、制御部３０７は、LCCHを構成し、図３に示すふたつの論理制御チャネルを介して端末装置２に間欠送信する。

図７の上段は、論理制御チャネル１０１を用いて端末装置２との間で送受信するLCCH構成を示す図である（以下、LCCH1）。図２に示された「SCCH」の中には、「TCCH」が含まれている。「TCCH」は、端末装置から基地局装置へ送信される初期レンジングの要求に相当する。つまり「TCCH」は上りの信号である。以下において、説明の便宜上、「SCCH」の上りと下りを区別する必要がある場合は、上りの「SCCH」を「USCCH」、下りの「SCCH」を「DSCCH」とする。

図７の上段に示すように、下りのLCCH1は、２つのBCCH、６つのDSCCH、４つのPCHの合計１２のチャネルにより構成される。BCCHには、２種類のBCCHが規定されている。ここでは、便宜上、「BCCH（A）」および「BCCH（B）」とする。BCCH（A）はLCCH1の先頭に配置されるBCCHであり、BCCH（B）はLCCH1の先頭以外に配置されるBCCHである。また、PCHは、「PCH1」―「PCH4」が規定されており、それぞれ４つの着信群に対応付けられている。

上りのLCCH1には、BCCH、DSCCU、PCHのそれぞれに対応づけられるように、「USCCH」が配置されている。このような配置によって、端末装置２がBCCHやPCHを受信してから、次のUSCCHまでの期間が短縮され、通話開始時のレスポンスが向上する。

図７の下段は、論理制御チャネル１０２を用いて端末装置２との間で送受信するLCCH構成を示す図である（以下、LCCH2）。LCCH1と比較すると、BCCH、DSCCH、PCHの数は同じであるが、LCCH2の開始タイミングが、LCCHインターバル値の1/2だけLCCH1から遅れている。また、LCCH2では、PCHがLCCH1とは異なる４つ着信群に対応付けられており、それぞれ「PCH5」―「PCH8」として規定されている。

図８は、LCCH1とLCCH2の開始タイミングの詳細を示した概念図である。前述したように、LCCH2のBCCH(A)は、LCCH1のBCCH(A)よりLCCHインターバル値の1/2だけ遅れて配置されている。このため、BCCH、DSCCH、PCHのそれぞれに対応付けられる「USCCH」も、LCCH2ではLCCHインターバル値の1/2だけ遅れて配置されている。

このように構成したLCCH1とLCCH2では、PCHがそれぞれ異なる着信群に対応付けられているため、ふたつの論理制御チャネルを用いて送受信することで、LCCH当りの着信群を２倍にすることができ、端末装置２は着信に対する応答時間を短縮することができる。

また、LCCH2では、LCCH2よりLCCHインターバル値の1/2だけ遅れてUSCCHが配置されているため、ふたつの論理制御チャネルを用いて送受信することで、LCCH当りのUSCCH送信タイミングをLCCHインターバル値の1/2にすることができ、端末装置の発信タイミングを倍増させることができる。

図９は、LCCH構成の変形例を示す図である。図９の上段は、論理制御チャネル１０１を用いて端末装置２との間で送受信するLCCH構成を示す図である（以下、LCCH3）が、LCCH1と同じ構成であるため、説明を省略する。

図９の下段は、論理制御チャネル１０２を用いて端末装置２との間で送受信するLCCH構成を示す図である（以下、LCCH4）。LCCH3と比較すると、BCCH、DSCCH、PCHの数は同じであるが、LCCH4では、LCCH4の開始タイミングが、フレーム基本単位長の1/2にLCCHインターバル値の1/2を加算しただけLCCH3から遅れている。ここで、「フレーム基本単位長」とはBCCH(A)とBCCH（B）との時間間隔に相当する。

このように構成したLCCH1とLCCH2では、BCCH(A)がおよそフレーム基本単位長の1/2の時間間隔で配置されているため、ふたつの論理制御チャネルを用いて送受信することで、基地局捕捉をフレーム基本単位長の1/2で行うことが可能となり、端末装置２の通信開始時のレスポンスが向上する。

図１０に、現行の第二世代コードレス電話システムと本発明の実施の形態との比較結果を示す。LCCH周期、BCCH送信周期、PCH送信周期、チャネル割当周期、PCH着信応答時間、最大着信報知数、最大チャネル割当数のそれぞれは、第二世代コードレス電話システムにおいて、「1200ms」、「1200ms」、「1200ms」、「300ms」、「100-500ms」、「6.7」、「2.5」となっている。一方、それらは、本発明の実施の形態において「1200ms」、「350ms」、「1200ms」、「100ms」、「45.5ms」、「13.4」、「44」となっている。

これらのうち、BCCH送信周期が短くなれば、基地局捕捉時間の短縮が実現される。また、BCCH送信周期、チャネル割当周期の短さおよび最大着信報知数、最大チャネル割当数の多さによって、PCH着信応答時間の短縮が実現される。その結果、基地局捕捉時間、PCH着信応答時間は、第二世代コードレス電話システムにおいて、「1200ms」、「100-500ms」である。一方、本発明の実施の形態において「350ms」、「45.5ms」である。つまり本発明の実施の形態における基地局捕捉時間、PCH着信応答時間は、第二世代コードレス電話システムでの値と比較して、短縮されており、レスポンス性が向上しているといえる。

図１１（ａ）は、BCCHのメッセージフォーマットの概念図である。。BCCHは、無線チャネル情報とCCH共用部から構成されている。図１１（ｂ）は、無線チャネル情報のメッセージフォーマットの概念図である。図中、「CSID」は基地局装置１の個別IDであり、「無線チャネル情報細」はLCCHインターバル値などLCCHスーパーフレームに関する情報である。「CCH共用部種別」は、「CCH共用部」に格納される情報の種別を表している。

「CCH共用部」に格納する情報としては、図１２（ａ）−（ｃ）に示すように、「システム情報」、「第２システム情報」、「チャネル割当情報」の３種類の情報があり、「CCH共用部種別」でこれを特定する。「システム情報」はシステム運用情報等であり、「第２システム情報」はその他の当該セルにおけるローカルな定義情報である。「チャネル割当情報」については後述する。

図１３は、PCHのメッセージフォーマットの概念図である。図中、「CSID」は基地局装置１の個別IDであり、「着信情報数」は当該PCHに含まれる「着信情報」の数を表している。また、「チャネル割当情報数」は、当該PCHに含まれる「チャネル割当情報」の数を表している。「着信情報」は着信先の端末装置２の個別IDである「PSID」や、音声あるいはデータ通信の種別を表す「着信種別」等から構成される。

図１４は、DSCCHのメッセージフォーマットの概念図である。図中、「CSID」は基地局装置１の個別IDであり、「チャネル割当情報数」は、当該DSCCHに含まれる「チャネル割当情報」の数を表している
図１５は、「チャネル割当情報」のメッセージフォーマットの概念図である。図中、「TCCH受信タイミング」は基地局装置１がTCCHを受信したタイミングであり、「TCCH ID」はTCCHの波形パターンを表している。「送信電力制御値」は端末装置２に対する送信電力の補正値であり、「送信タイミング制御値」は端末装置２に対するタイムアライメントの補正値である。「割当チャネル種別」は端末装置２の割当処理を、サブチャネル単位あるいはサブバンド単位で行っているかの種別である。「割当チャネル番号」は基地局装置１が端末装置２に割り当てた通信チャネルに相当するサブチャネル番号である。

端末装置２はTCCHを基地局装置１に送信することで初期レンジングを要求する。基地局装置１は初期レンジング処理を行ったのち、端末装置２に通信チャネルを割り当てる。

TCCHは、複数のサブキャリアの中から、一部が選択されることによって波形パターンが規定され、選択されるサブキャリアが変ることによって、複数種類の波形パターンが規定される。そのため、制御部３０７は、複数の端末装置２から同時にTCCHを受信する場合であっても、それらの間の波形パターンが異なっていれば、複数の端末装置２を認識することができる。

一方、複数の端末装置２から同時に同じ波形パターンのTCCHを受信すると、TCCHは衝突しているため、基地局装置１は複数の端末装置２を正しく認識することができなくなる。

そこで、基地局装置１は、複数の端末装置２から受信したTCCHが衝突していていた場合、１つのTCCH IDに対して複数のサブチャネルを指定し、複数の端末装置２が指定された複数のサブチャネルを各々ランダムに選択することで、TCCHが衝突していた場合も複数の端末装置２を認識できるようにする。

１つのTCCH IDに対して複数のサブチャネルを指定するため、基地局装置１は、「割当チャネル種別」でサブバンド割当を指定するとともに、「割当チャネル番号」で図４に示す低域側サブチャネル番号を指定する。端末装置２は、指定されたサブバンドにおける広域側サブチャネル、あるいは低域側サブチャネルのどちらか一方を、自己のPSIDあるいは生成した乱数を参照するなどして選択し、割当確認を送信する通信チャネルとする。これにより、TCCHが衝突した複数の端末装置２であっても、割当確認の送信が衝突する確率を低減できる。なお、基地局装置１が「割当チャネル種別」でサブバンド割当を指定するとともに、「割当チャネル番号」で図４に示す広域側サブチャネル番号を指定した場合、端末装置２は指定されたサブバンドにおける広域側サブチャネルと低域側サブチャネルとのふたつのサブチャネルが割り当てられたと判断する。

以上の構成による移動体通信システム２０の動作を説明する。図１６は移動体通信システム２０のTCH同期確立を示すフローチャートである。

端末装置２ａは、TCCH IDとして「１」を選択し、基地局装置１に対して初期レンジング要求を行う（S100）。同時に端末装置２ｂもTCCH IDとして「１」を選択し、基地局装置１に対して初期レンジング要求を行う（S101）。基地局装置１は、端末装置２ａと端末装置２ｂから受信したTCCHが衝突しているため、TCCHのみではこれら端末装置を認識できないと判断する。そこで、基地局装置は、「割当チャネル種別」を「サブバンド割当」とし、「割当チャネル番号」に図４に示す第１６サブバンドの低域側サブチャネル「５」を格納し、端末装置２ａに送信とともに、端末装置２ｂに送信する（S102、S103）。

端末装置２ａは、「割当チャネル種別」が「サブバンド割当」であり、かつ「割当チャネル番号」に低域側サブチャネル番号が格納されていることから、TCCHの衝突が発生したことを認識する。そこで、端末装置２ａは自己のPSIDを参照し、サブチャネル番号「１」の通信チャネルを選択し、基地局装置１に割当確認を送信する（S104）。基地局装置１は、端末装置２ａからの割当確認を正しく受信できると、割当確認の応答を行う（S105）。

一方、端末装置２ｂは、「割当チャネル種別」が「サブバンド割当」であり、かつ「割当チャネル番号」に低域側サブチャネル番号が格納されていることから、TCCHの衝突が発生したことを認識する。そこで、端末装置２ｂは自己のPSIDを参照し、サブチャネル番号「５」の通信チャネルを選択し、基地局装置１に割当確認を送信する（S104）。基地局装置１は、端末装置２ｂからの割当確認を正しく受信できると、割当確認の応答を行う（S105）。

ここまでのステップによりTCHの同期が確立するため、これ以降、基地局装置１と端末装置２ａおよび端末装置２ｂは同期を確立したTCHを用いて、データの送受信を行う（S106）。

このような本発明の実施の形態によれば、以下の通りの作用効果を享受することができる。

BCCH、DSCCH、PCHのそれぞれに対応づけるようにTCCHを配置するので、端末装置によるTCCH送信の機会を増加できる。また、端末装置によるTCCH送信の機会が増加されるので、チャネル割当処理の時間を短縮できる。また、DSCCH以外にBCCHやPCHでもチャネル割当を実行するため、チャネル割当の機会を増加できる。また、複数の端末装置からのTCCHが衝突した場合であっても、１つのTCCH IDに対して複数のサブチャネルを割り当てるため、チャネル割当が衝突する確率を低減できる。また、基地局装置は、ふたつのLCCHをLCCHインターバル値の1/2ずらして送受信するため、TCCHの送信の機会が倍増し、着信群数を２倍にすることができる。また、基地局装置は、ふたつのLCCHをフレーム基本単位長の1/2にLCCHインターバル値の1/2を加算しただけずらして送受信するため、基地局捕捉時間を短縮することができる。また、基地局装置は、論理制御チャネル１０１と、論理制御チャネル１０２を用いて、ふたつのLCCHを送受信するため、端末装置の受信帯域幅が5MHz以上であれば、端末装置は必ずどちらか一方の論理制御チャネルと送受信することが可能となる。このため、音声またはデータ通信を行いながら基地局装置を捕捉することで、シームレスなハンドオーバを実現することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明をしてきたが、本発明は、この実施の形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された本発明の適用範囲にあり、上述した実施の形態の構成が備える機能を達成可能であれば、いろいろな変形が可能である。

従来の論理制御チャネル構成を示す概念図 TDMAフレーム構成を示す概念図 OFDMAサブバンド構成を示す概念図サブチャネルの構成を示す概念図通信システムの構成を示す概念図基地局装置の構成を示す概念図実施の形態における論理制御チャネル構成を示す概念図論理制御チャネルの開始タイミングの詳細を示した概念図実施の形態における論理制御チャネル構成の変形例を示す概念図従来の論理制御チャネル構成との比較結果を示す図 BCCHのメッセージフォーマットを示す概念図 BCCHのメッセージフォーマットを示す概念図 PCHのメッセージフォーマットを示す概念図下りのSCCHのメッセージフォーマットを示す概念図チャネル割当情報のメッセージフォーマットを示す概念図 TCH同期確立の動作を示すフローチャート

符号の説明

３０１無線部
３０２送信部
３０３変調部
３０４受信部
３０５復調部
３０６ IF部
３０７制御部

Claims

周期的に配置された報知信号の間のそれぞれに、端末装置からのレンジング要求に対応したレンジング応答を送信すべきタイミングを配置するとともに、前記報知信号および前記レンジング応答のそれぞれに対応づけて、前記レンジング要求を受信すべきタイミングを配置して第１制御信号を形成し、
前記第１制御信号より所定期間遅延させた、当該第１制御信号と送信内容が異なる第２制御信号を形成し、
前記第１制御信号および前記第２制御信号をそれぞれ所定の周波数帯に割り当て、
前記報知信号を受信した端末装置からのレンジング要求を受信すると、レンジング応答を送信するレンジング処理部と、
前記レンジング処理部において、前記第１制御信号および前記第２制御信号を割り当てた周波数帯とは異なった周波数帯にて、レンジング応答を送信した端末装置に対するチャネル割当の処理を実行する割当部と、
前記割当部におけるチャネルの割当後、端末装置との通信を実行する通信部と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
周期的に配置された報知信号の間のそれぞれに、端末装置からのレンジング要求に対応したレンジング応答を送信すべきタイミングを配置するとともに、前記報知信号および前記レンジング応答のそれぞれに対応づけて、前記レンジング要求を受信すべきタイミングを配置して第１制御信号を形成し、
前記第１制御信号より所定期間遅延させた、当該第１制御信号と送信内容が異なる第２制御信号を形成し、
前記第１制御信号および前記第２制御信号をそれぞれ所定の周波数帯に割り当て、
前記報知信号を受信した端末装置からのレンジング要求を受信すると、レンジング応答を送信し、
前記第１制御信号および前記第２制御信号を割り当てた周波数帯とは異なった周波数帯にて、レンジング応答を送信した端末装置に対するチャネル割当の処理を実行し、
チャネルの割当後、端末装置との通信を実行する、
ことを特徴とする基地局装置の通信方法。