JP5100776B2

JP5100776B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP5100776B2
Application number: JP2010059822A
Authority: JP
Inventors: 悠司東坂; 亜秀青木; 太一田代; 敬治山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: JP2011193388A

Description

本開示は、無線通信に関する。

セルラー通信ではＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送技術の導入により飛躍的にスループットが向上している。さらに、セル端に位置するユーザ端末に対して、所望波電力の低下やセル間干渉によるスループットの低下を防ぐため、複数のセルが連携して通信を行う伝送方式がある。例えば、送信ビームフォーミングを用いて複数のセルが互いのセルのユーザ端末に干渉を与えないようにヌルビームを向け合い干渉を低減する協調通信や、複数のセルで同一のセル端のユーザ端末へデータを送信し所望波電力の改善や干渉の低減を行う協力通信がある。このような連携通信方式を既存のセルラーシステムに導入する場合、後方互換性を考慮する必要があるため、連携する基地局及び連携通信を適用するユーザ端末を決定する方法としてハンドオーバの機構を利用する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２６０７６９号公報

しかしながら、ユーザ端末が基地局から送信される信号の受信電力に基づいてハンドオーバを開始するシステムでは、基準となる受信電力閾値が１つの基地局との通信を保証する範囲で設定される。そのため、複数の基地局が同一のユーザ端末に同一データを送信するような基地局連携通信が行えるエリアにユーザ端末が存在しても、ユーザ端末の受信電力が受信電力閾値よりも大きいため基地局連携通信ができないことがある。すなわち、基地局連携通信の機会を得られるエリアが、実際に基地局連携通信が可能なエリアよりも狭く設定される問題がある。

本発明の一観点は、既存のシステム仕様を変更することなく、基地局連携通信の機会を広範囲のユーザ端末に適切に提供することができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る無線通信装置は、互いに隣接する、１以上のアンテナを含む第１張り出し基地局と、１以上のアンテナを含む第２張り出し基地局とを介して通信する無線通信装置であって、前記第１張り出し基地局とユーザ端末との伝搬路の状態を示す第１伝搬路品質値と、前記第２張り出し基地局と前記ユーザ端末との伝搬路の状態を示す第２伝搬路品質値とを算出する信号処理部と、ハンドオーバパラメータを、前記第１伝搬路品質値と前記第２伝搬路品質値とが同一となる位置の伝搬路品質値である基準値よりも小さい値を第１値又は、前記基準値よりも大きい値を第２値に設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部が、ハンドオーバパラメータを前記第１値から前記第２値へ変更した後、第１期間以内にハンドオーバパラメータを前記第２値から前記第１値へ変更する場合に、ハンドオーバパラメータが前記第２値のときにハンドオーバ要求を送信したユーザ端末のうち少なくとも１つの第１ユーザ端末に対して、前記第１張り出し基地局及び前記第２張り出し基地局の同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てるスケジューリング部と、を具備することを特徴とする。

本発明の一観点によれば、既存のシステム仕様を変更することなく、基地局連携通信の機会を広範囲のユーザ端末に適切に提供することができる。

無線通信装置を示すブロック図。物理層信号処理部を示すブロック図。（ａ）受信電力と距離との関係を示す図、及び（ｂ）ハンドオーバの概念を示す図。ハンドオーバ要求のシーケンスを示す図。ハンドオーバ要求後に基地局連携通信を行うシーケンスを示す図。ハンドオーバ要求後にハンドオーバを拒否するシーケンスを示す図。ハンドオーバ要求後にハンドオーバを行うシーケンスを示す図。基地局連携通信に関する管理テーブルの一例を示す図。基地局連携通信に関するリソース割り当ての一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
また、本実施形態では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）に代表されるマルチキャリア伝送を想定し、さらにこのＯＦＤＭを用いてユーザ端末を周波数方向及び時間方向に多重することを想定して説明されるが、シングルキャリア伝送においても同様に適用してもよい。

本実施形態に係る無線通信装置について図１を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る無線通信装置１００は、無線通信装置１００は複数の張り出し基地局１５０と、中央制御ユニット１０１とを含む。張り出し基地局１５０は、１以上のアンテナ１５１と、アナログ部１５２とを含む。中央制御ユニット１０１は、スケジューリング部１０２と、ネットワークインターフェース部１０３と、パラメータ設定部１０４と、物理層信号処理部１０５とを有する。図１の例では、張り出し基地局１５０−１から張り出し基地局１５０−Ｍ（Ｍは２以上の自然数）までＭ個の張り出し基地局１５０が中央制御ユニット１０１に接続される。

アンテナ１５１は、１つの張り出し基地局１５０に１以上接続され、図１の例では、アンテナ１５１−１からアンテナ１５１−Ｋ（Ｋは２以上の自然数）までＫ個のアンテナ１５１が１つの張り出し基地局１５０に接続される。

アナログ部１５２は、複数のアンテナ１５１にそれぞれ対応してアンテナ１５１と同数存在し、図１の例では、アナログ部１５２−１からアナログ部１５２−ＫまでＫ個のアナログ部１５２がある。信号送信時のアナログ部１５２は、後述の物理層信号処理部１０５からハンドオーバパラメータなどのデジタル信号を受け取り、デジタル信号をアナログ信号に変換して、アナログ信号をアンテナ１５１を通じて送信する。送信時のアナログ部１５２のデジタルアナログ処理は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器や局部発振回路、周波数変換器、帯域通過フィルタ、電力増幅器を含む一般的な構成を用いて一般的な処理を行うため、ここでの詳細な説明は省略する。ハンドオーバパラメータは、ユーザ端末がハンドオーバを要求するか否かを決定するためのメトリック（閾値）であればどのようなものであっても良い。ハンドオーバパラメータは、例えば、電力閾値情報であり、ユーザ端末がハンドオーバを行う際の電力値（閾値）である。なお、以下では、ハンドオーバパラメータが電力閾値情報である例を説明する。

信号受信時のアナログ部１５２では、ユーザ端末がハンドオーバを要求する信号であるハンドオーバ要求信号などのアナログ信号をアンテナ１５１で受信し、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を後述の物理層信号処理部１０５へ送る。受信時のアナログ部１５２のアナログデジタル処理は、帯域通過フィルタ、電力増幅器、局部発振回路、周波数変換器、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含む一般的な構成を用いて一般的な処理を行うため、ここでの詳細な説明は省略する。

スケジューリング部１０２は、後述する物理層信号処理部１０５からユーザ端末との伝搬路の状態を示す情報である伝搬路品質値を受け取る。伝搬路品質値は、伝搬路品質を示すメトリックであればどのようなものでもよい。伝搬路品質値は、例えば、ユーザ端末から送られた信号の受信電力値、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio：信号対雑音干渉比）である。なお、以下では、伝搬路品質値が受信電力値である例を説明する。

スケジューリング部１０２は、物理層信号処理部１０５からユーザ端末が送信したハンドオーバ要求信号を受け取った場合、後述するパラメータ設定部１０４で設定された電力閾値情報を受け取り、伝搬路品質値と電力閾値情報に含まれる電力値とを比較して基地局連携通信が可能であるかどうかを判定する。基地局連携通信とは、複数の張り出し基地局が同一時間周波数リソースを用いて同一ユーザと通信することを示す。スケジューリング部１０２は、基地局連携通信を行う場合は、ユーザ端末に対して時間周波数リソースの割当てを行う。スケジューリング部１０２の動作については、図４から図９までを用いて後述する。

ネットワークインターフェース部１０３は、ユーザ端末ごとに送信するデータに関して全ての制御を行う。例えば、ネットワークインターフェース部は、ユーザ端末ごとのデータを生成したり、データトラフィック量を監視する。
パラメータ設定部１０４は、スケジューリング部１０２から伝搬路品質値を受け取り、電力閾値情報を生成する。パラメータ設定部１０４は、複数の電力値を設定する場合は、ある期間に応じて複数の電力値のうち１つの電力値を電力閾値情報とする。

物理層信号処理部１０５は、複数の張り出し基地局１５０にそれぞれ対応して同数存在し、図１の例では、物理層信号処理部１０５−１から物理層信号処理部１０５−ＭまでＭ個の物理層信号処理部１０５がある。なお、複数の物理層信号処理部１０５を物理的に同一のＤＳＰ（Digital Signal Processor）上に実装してそれぞれの処理を行うようにしてもよい。そして、物理層信号処理部１０５は、ユーザ端末からの信号を受信する時は、張り出し基地局１５０からデジタル信号を受け取り伝搬路品質値を算出する。ユーザ端末へ信号を送信する時は、スケジューリング部１０２から電力閾値情報を受け取り、張り出し基地局１５０からユーザ端末へ送信できる信号とするための信号処理を行う。

物理層信号処理部１０５について図２を参照して詳細に説明する。
物理層信号処理部１０５は、デジタル信号受信処理部２０１と、データ検出部２０２と、伝搬路情報取得部２０３と、データ生成部２０４と、デジタル信号送信処理部２０５とを含む。

デジタル信号受信処理部２０１は、伝搬路等化器、デマッパ、デコーダを含み、必要に応じシリアル／パラレル変換器、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）演算器、パラレル／シリアル変換器、受信ウェイト乗算器、デスクランブラ、デビットインターリーバ等を含む。そして、デジタル信号受信処理部２０１は、張り出し基地局１５０のアナログ部１５２からデジタル信号を受け取り、復号化、デスクランブリング、デビットインタリーブ、復調、パラレル／シリアル変換、高速フーリエ変換などを行い情報ビットを抽出する。

データ検出部２０２は、デジタル信号受信処理部２０１より情報ビットを受け取り、物理層信号処理に関する情報を除去して、スケジューリング部１０２へ送る。ここでのデータ処理は一般的な処理を行うため、詳細な説明は省略する。

伝搬路情報取得部２０３は、デジタル信号受信処理部２０１から伝搬路情報に関する情報ビットを受け取り、張り出し基地局１５０ごとの伝搬路品質値を算出する。伝搬路情報取得部２０３については後述する。

データ生成部２０４は、スケジューリング部１０２から情報ビット系列（例えば、電力閾値情報を示す情報ビット）を受け取り、物理層信号処理に関する情報ビットを付加する。ここでのデータ処理は一般的な処理を行うため、詳細な説明は省略する。

デジタル信号送信処理部２０５は、マッパ、エンコーダを有し、必要に応じスクランブラ、ビットインターリーバ、シリアル／パラレル変換器、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）演算器、送信ウェイト乗算器を含む。そして、デジタル信号送信処理部２０５は、データ生成部２０４から情報ビット系列を受け取り、符号化、スクランブリング、ビットインタリーブ、変調、シリアル／パラレル変換、高速逆ＩＦＦＴなどを行いデジタル信号を生成する。

次に、パラメータ設定部１０４の電力閾値情報の設定方法について図３を参照して詳細に説明する。ここでは、ユーザ端末が接続中の張り出し基地局から送信される信号を受信したときの受信電力に基づいて、この受信電力が電力閾値情報が示す電力値未満であることを検出した場合にユーザ端末がハンドオーバ要求信号を送信するシステムを想定する。なお、ここでは簡単のため、２つの張り出し基地局で基地局連携通信を行う場合を示すが、さらに複数の張り出し基地局が存在する場合でも同様の方法で基地局連携通信を行うことができる。

図３（ｂ）は、張り出し基地局１５０−１と張り出し基地局１５０−２とがユーザ端末３００と通信を行う例であり、ユーザ端末３００は張り出し基地局１５０−１と通信接続中である。さらに、張り出し基地局１５０−１がセル３０１−１を形成し、張り出し基地局１５０−２がセル３０１−２を形成し、隣接するセル３０１−１及びセル３０１−２は不感地帯が無くなるように互いにオーバーラップしている。

図３（ａ）は、張り出し基地局からの位置とその位置におけるユーザ端末３００の受信電力の関係を示す図である。直線３５０−１は、張り出し基地局１５０−１とユーザ端末３００との距離に応じた受信電力値を表し、ユーザ端末３００が張り出し基地局１５０−１から離れるほど受信電力は小さくなる。同様に、直線３５０−２は、張り出し基地局１５０−２とユーザ端末３００との距離に応じた受信電力値である。なお、直線３５０−１及び３５０−２は、ユーザ端末３００からの送信された信号を張り出し基地局１５０−１及び１５０−２がそれぞれ受信するときの受信電力であると逆に考えることもできる。

ユーザ端末３００が張り出し基地局１５０−１と通信しており、ハンドオーバ要求信号を送信するかどうかを判定する電力値が図３（ａ）の受信電力値（イ）に設定されている場合を考える。この場合、ユーザ端末３００は（ｘ）の地点に到達すると、これ以上張り出し基地局１５０−１と離れると通信を確立することができなくなるため、他の張り出し基地局を検索すべくハンドオーバ要求信号を送信する。一方、ユーザ端末３００が張り出し基地局１５０−２と通信している場合は、ユーザ端末３００は（ｙ）の地点に到達すると、ハンドオーバ要求信号を送信する。

ここで、ユーザ端末３００が単一の張り出し基地局（ここでは例として、張り出し基地局１５０−１）とのみ通信可能な従来のシステムである場合、ユーザ端末３００がハンドオーバ要求信号を送信する地点（ｘ）から張り出し基地局１５０−１までの距離が実質的なセル半径となる。すなわち、ユーザ端末３００が２つの張り出し基地局１５０−１及び１５０−２から信号を受信したときの受信電力が等しくなる地点（Ｚ）の受信電力値（ハ）は電力値である（イ）より大きいため、ユーザ端末３００はハンドオーバ要求信号を送信しない。つまり、ハンドオーバ要求信号を受け取らない限りスケジューリング部１０２では基地局連携通信が可能であるかどうかの判定を行わないため、この場合は区間３５１でしか基地局連携通信を行う機会が得られない。基地局連携通信では、張り出し基地局１５０間の受信電力レベルが同一である方が望ましいが、上述のシステムでは、基地局連携通信を行うために最適な地点（Ｚ）において基地局連携通信が行えない。

そこで、パラメータ設定部１０４が、受信電力値（ハ）より低い値を第１電力値とし、受信電力値（ハ）より大きい値を第２電力値と設定する。第１電力値は、単一の張り出し基地局１５０とユーザ端末３００とが通信が確立できる値であればよい。また、第１電力値及び第２電力値の大きさは、張り出し基地局１５０の敷設密度と送信電力とから、伝搬ロスとユーザ端末の最小受信感度とを考慮して設定されればよい。図３の例で示すと、第１電力値を（イ）とし、第２電力値を（ロ）とする。こうすることで、第２電力値以下である場合にユーザ端末３００がハンドオーバ要求信号を送信することができ、図３（ａ）に示す区間３５１よりも広い範囲である区間３５２の範囲で基地局連携通信を行う機会を確保することができる。

なお、第２電力値は高く設定しすぎると、セル端以外のユーザ端末３００が多く発見され、ハンドオーバ要求信号に関するハンドオーバシーケンスによりオーバヘッドが生じ、周波数利用効率が劣化する。これを考慮して第２電力値を設定してもよい。
また、第１電力値及び第２電力値は、ハンドオーバ要求を行うユーザ端末３００の数に対して、基地局連携通信が可能なユーザ端末３００の割合が規定値以上となるように、ユーザ端末の割合の履歴を記録した統計データに基づいて設定されてもよい。さらに、設定した電力値は、同一のページングエリアで統一されてもよく、各セルで独自に設定されてもよい。

次に、パラメータ設定部１０４における電力値の変更方法について説明する。
張り出し基地局１５０とユーザ端末３００との通信期間中に、ユーザ端末３００がハンドオーバ要求信号を送信するかどうかを判定する閾値が上述の第１電力値に設定された状態が続くと、上述したように基地局連携通信が可能な区間が狭くなる。一方、第２電力値に設定された状態が続くと、オーバヘッドが生じる。そのため、パラメータ設定部１０４は、電力値を定期的に変更する。例えば、一定期間、第１電力値に設定して、一定期間経過後に第１電力値から第２電力値に変更する。その後、さらに一定期間経過後に第１電力値に戻すような変更を行えばよい。さらに、第１電力値と第２電力値とを周期的に入れ替えて設定してもよい。また、ユーザ端末のデータトラフィック量に対して受信電力やＳＮＲ、ＳＩＮＲ等に代表されるユーザ端末の伝搬路品質値が低く、高いスループットが見込めない場合に、ユーザ端末の伝搬路品質値が既定の閾値を下回り、かつ、このようなユーザ端末数が一定数以上である場合に、パラメータ設定部１０４は、第１電力値から第２電力値へ変更してもよい。なお、ユーザ端末の伝搬路品質値が規定の閾値を下回り、かつ、このようなユーザ端末数が一定数未満である場合は、パラメータ設定部１０４は、第１電力値に設定したままとする。

ユーザ端末３００は、張り出し基地局１５０から電力閾値情報を受け取ると、ユーザ端末３００自身のレジスタに格納される値を電力閾値情報に従って書き換える。さらに、ユーザ端末３００は、書き換えた値に基づいて、張り出し基地局１５０からの受信電力が書き換えた値以下である場合にハンドオーバ要求信号を送信する。

ここで、伝搬路応答に値する伝搬路情報及びその収集方法を説明する。
伝搬路情報は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）システムの場合、ユーザ端末３００の上りリンクの信号に含まれる既知のトレーニング信号及びパイロット信号、あるいはサウンディング信号であり、各張り出し基地局１５０に接続されたデジタル信号受信処理部２０１が推定し、伝搬路情報取得部２０３に送られてもよい。また、伝搬路情報は、張り出し基地局１５０がユーザ端末３００に下りリンクで既知信号を送信後、ユーザ端末３００からの伝搬路フィードバックにより取得されてもよく、この伝搬路フィードバックに含まれる伝搬路情報は、デジタル信号受信処理部２０１及びユーザ端末３００が共通に持つ伝搬路情報サンプルのインデックスであってもよく、伝搬路応答をそのまま送り返すアナログフィードバックによるものであってもよく、ユーザ端末３００が推定した伝搬路応答がフィードバック情報量を低減するために量子化されたものであってもよい。

次に、張り出し基地局の基地局連携通信の判定動作について図４から図７までを参照して詳細に説明する。
図４では、ユーザ端末が張り出し基地局１５０−１と通信している状態を仮定する。

ステップＳ４０１では、ユーザ端末がハンドオーバ要求信号を張り出し基地局１５０−１及び張り出し基地局１５０−Ｍに送信する。

ステップＳ４０２では、各張り出し基地局１５０に接続された物理層信号処理部１０５の伝搬路情報取得部２０３が、ユーザ端末から送信されたハンドオーバ要求信号の受信電力をそれぞれ測定し、受信電力情報をそれぞれ生成する。

ステップＳ４０３では、伝搬路情報取得部２０３ごとに、伝搬路情報取得部２０３が受信電力情報とハンドオーバ要求信号とをスケジューリング部１０２へそれぞれ送る。

ステップＳ４０４では、スケジューリング部１０２が、受信電力情報を参照して各張り出し基地局が基地局連携通信を行うことが可能であるかどうかを判定する。

基地局連携通信が可能であるかどうかの判定は、例えば、マクロダイバーシチ効果または後述する式(１６)のように送信電力を規格化する場合は送信ウェイトの規格化による送信電力効率を考慮し、ユーザ端末が通信している張り出し基地局１５０−１と他の張り出し基地局１５０−Ｍとの受信電力の差が閾値以内であれば、基地局連携通信が可能であると判定する。
なお、通信可能な最小受信感度を考慮して、張り出し基地局１５０−１と他の張り出し基地局１５０−Ｍとの受信電力の総和が既定値以上であれば、基地局連携通信が可能であると判定してもよいし、両者を同時に満たす場合であってもよい。また、上記受信電力に加えてタイミングや周波数のオフセットが閾値以内であるという条件を設けてもよい。例えば、タイミングを条件とする場合は、ユーザ端末３００の送信信号を各張り出し基地局１５０が受信したタイミングオフセットが閾値以内であるかどうかを判定すればよく、この場合の閾値は、ＯＦＤＭの場合にはガードインターバル（あるいは、サイクリックプレフィックス）長を基準として決定すればよい。このとき、基地局連携通信を行う張り出し基地局１５０の数は、受信電力値が大きい順に上位から規定数を定めて選択してもよく、上記の条件を満たす全ての張り出し基地局を選択してもよい。

また、シームレスハンドオーバのように、ユーザ端末３００が送信するハンドオーバ要求信号に次の通信接続先の候補である張り出し基地局１５０を示す識別情報が含まれる場合、識別情報を参照して、次の通信接続先候補である張り出し基地局１５０のみを対象として基地局連携通信を行う張り出し基地局の探索を行ってもよい。この際、通信接続先の候補である張り出し基地局１５０の受信電力値が低く、ユーザ端末と通信できない状態も考え得る。そこで、パラメータ設定部１０４は、ユーザ端末３００が次の通信接続先の張り出し基地局を決定するための受信電力の閾値を第１電力値よりも低い値に設定し、これをハンドオーバ要求のための電力値設定と同様にユーザ端末３００に向け送信する。値は、低い値に設定する際にはハンドオーバ要求のための電力値との差分や合計を考慮して、上述の基地局連携通信が可能であるかどうかの判定方法と同様に設定されることが望ましい。

図５は、図４のステップＳ４０４で、基地局連携通信が可能であると判定された場合の本実施形態に係る無線通信装置１００の動作を示す図である。
ステップＳ５０１では、スケジューリング部１０２は、物理層信号処理部１０５−１を介して張り出し基地局１５０−１からユーザ端末にハンドオーバ拒否信号を送信する。その後、本実施形態に係る無線通信装置１００は、張り出し基地局１５０−１と張り出し基地局１５０−Ｍとでユーザ端末に対して基地局連携通信を行う。

基地局連携通信を開始する場合、ユーザ端末３００が接続中の張り出し基地局１５０−１に加え、新たに通信を行う複数の張り出し基地局１５０−Ｍにおいて、下りリンク通信の際にはスケジューリング部１０２は張り出し基地局１５０−Ｍに接続された物理層信号処理部１０５にもユーザ端末３００のデータを通知し、上りリンクでは張り出し基地局１５０−Ｍに接続された物理層信号処理部１０５よりユーザ端末３００からのデータが通知される。

このとき、張り出し基地局１５０−１及び１５０−Ｍに接続された物理層信号処理部１０５では、張り出し基地局１５０に複数のアナログ部1５２及び複数のアンテナ１５１を備えている場合には、それぞれの張り出し基地局においてＡＡＳ（Adaptive Array System）伝送やＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送を行ってもよく、張り出し基地局１５０−１及び１５０−Ｍを１つの張り出し基地局１５０−１と見立ててＡＡＳ及びＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。下りリンク時にユーザ端末３００の伝搬路応答に値する伝搬路情報を必要としない送信方法としては、送信ダイバーシチ効果を得る方法としてSTBC（Space-Time Block Codes：時空間ブロック符号）や、あるアンテナ１５１の時間波形をサイクリックにシフトさせ、別のアンテナから送信することによりアンテナ１５１間の位相差を周波数サブキャリアごとに変えるＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity：巡回遅延ダイバーシチ）等がある。

図６は、図４のステップＳ４０４で、基地局連携通信が可能でないと判定され、かつ張り出し基地局１５０−１の受信電力がその他の張り出し基地局１５０−Ｍより大きい場合の本実施形態に係る無線通信装置１００の動作を示す図である。
ステップＳ６０１では、ユーザ端末が現在通信している張り出し基地局１５０−１とそのまま通信を続けるので、スケジューリング部１０２が、物理層信号処理部１０５−１を介してハンドオーバ拒否信号を送信する。

図７は、図４のステップＳ４０４で、基地局連携通信が可能でないと判定され、かつ張り出し基地局１５０−１の受信電力がその他の張り出し基地局１５０−Ｍより小さい場合の本実施形態に係る無線通信装置１００の動作を示す図である。
ステップＳ７０１では、スケジューリング部１０２が、物理層信号処理部１０５−１を介して張り出し基地局１５０−１からハンドオーバ応答信号を送信する。

ステップＳ７０２では、張り出し基地局１５０−Ｍがユーザ端末からの接続要求信号を受け取り、スケジューリング部１０２が物理層信号処理部１０５−Ｍを介して接続要求信号を受け取る。

ステップＳ７０３では、スケジューリング部１０２が、物理層信号処理部１０５−Ｍを介して張り出し基地局１５０−Ｍから接続応答信号を送信する。以上ステップＳ７０１からステップＳ７０３までの処理により、張り出し基地局１５０−１から張り出し基地局１５０−Ｍへハンドオーバされる。

また、連携通信が可能であると判定された場合には、連携通信可能な基地局とユーザ端末の関係を管理する管理テーブルをスケジューリング部１０２が記憶し、この管理テーブルを参照してリソース割り当てを実施してもよい。
スケジューリング部１０２に記憶される管理テーブルの一例について図８を参照して説明する。
図８は、張り出し基地局１５０−１から１５０−３までと、ユーザ端末３００−１から３００−５までのそれぞれの対応関係を示す。ここで、張り出し基地局とユーザ端末とが、現在通信している関係を「○」で表し、基地局連携通信が可能であると判定された関係を「△」で表す。例えば具体的には、張り出し基地局１５０−１は、ユーザ３００−５と現在通信しており、ユーザ３００−１及び３００−４と基地局連携通信が可能である。

なお、管理テーブルはスケジューリング部１０２に記憶せずに、外部にある記憶部（図示せず）に管理テーブルを記憶して、スケジューリング部１０２がリソース割り当てを行う際に記憶部を参照してもよい。

次に、スケジューリング部１０２が、図８の管理テーブルを参照してリソース割り当てを行った場合の一例について図９を参照して説明する。
図９はＯＦＤＭＡのシステムであり、時間と周波数とをユーザ端末に割り当てる場合を示し、周波数方向に５個、時間方向に４個のスロット９０１がある。図８を参照すれば、張り出し基地局１５０−１及び１５０−２の組み合わせで基地局連携通信が可能なユーザ端末３００は、ユーザ端末３００−１及び３００−４であり、これらのユーザ端末を同一時間上に配置することが可能となる。これは例えば、周波数別に異なる張り出し基地局ごとに固有の処理が行えないとき、ある期間は同一の張り出し基地局の組み合わせで通信を行わなければならない場合に有効である。このような場合、１つのユーザ端末に単位時間で全周波数帯域を割り当ててしまうと未使用スロットが生じてしまうが、基地局連携通信を行えるユーザ端末を同一時間上の未使用スロットに割り当てることで未使用スロットを無くし、周波数リソースを効率よく使用して通信を行うことができる。
なお、シームレスハンドオーバのように、ユーザ端末が送信するハンドオーバ要求信号に次の接続先候補となる張り出し基地局の情報が含まれる場合、この次の接続先候補の張り出し基地局とは基地局連携通信が可能であると判定して、管理テーブルを生成してもよい。

ここで、張り出し基地局間の送信ウェイトの関係について以下に説明する。
一例として、下りリンクについて、張り出し基地局１５０−１及び張り出し基地局１５０−２が式（１）個のアンテナを有し、ユーザ端末３００が式（２）のアンテナ数を有して、ユーザ端末３００に対して下りリンクの基地局連携通信を行う状況を考える。

ここで、張り出し基地局１５０−１及び張り出し基地局１５０−２とユーザ端末３００との間の伝搬路行列を式（３）及び式（４）で表し、送信ウェイトを式（５）及び式（６）、送信ストリーム数をＮ_ｓ＝Ｎ_ｒとし、送信データ信号ベクトルを式（７）とする。

以上より、式（８）の受信信号ベクトルは、式（９）で表わせる。

但し、γ_ｋは電力規格化係数、以下の式（１０）は分散σ_ｎ ^２の雑音信号ベクトルである。

また、電力規格化数及び送信ウェイトは一般的に次式で与えられる。

ただし‖‖はユークリッドノルム、［］^Ｈはエルミート（複素共役転置）行列、αはＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小二乗誤差）規範の場合、式（１３）で与えられ、式（１４）は単位行列である。

ここで、Ｐは１アンテナあたりの送信電力である。また、ＺＦ（Zero-Forcing）規範の場合α＝０となる。一方、張り出し基地局１５０−１及び張り出し基地局１５０−２に接続された物理層信号処理部１０５内のデジタル信号送信処理部２０５は、例えば同一のＤＳＰ上で動作して伝搬路応答を共有することが可能であり、総アンテナ数分の送信ウェイトを計算できる場合、受信信号ベクトルｙは式（１５）で表わせる。

但し、Ｈ＝［Ｈ_１，Ｈ_２］であり、送信ウェイトＷ＝［Ｗ_１ ^Ｔ，Ｗ_２ ^Ｔ］^Ｔは式（１２）と同様に算出される。但し、電力規格化係数γは各張り出し基地局１５０で送信電力に上限があることを考慮し、次式で表せる。

式（１６）より、張り出し基地局１５０間で電力規格化係数γ_ｋの差が大きいほど、ウェイトに偏りが生じ、ウェイトのバランスを取るために張り出し基地局１５０間全体で送信電力を下げて調整しなければならないため、送信電力効率が劣化する。電力規格化係数は、張り出し基地局１５０間の受信電力の差が大きいほど大きくなる傾向があるので、張り出し基地局１５０間の受信電力差は小さい方が望ましい。

以上に示した実施形態によれば、基地局連携通信を行う際に、ハンドオーバ要求信号をトリガとするので既存のシステム仕様を変更せずに利用することができる。さらに、ユーザ端末がハンドオーバ要求信号を送信する閾値を２種類設定することで、基地局連携通信の機会を広範囲のユーザ端末に適切に提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００・・・無線通信装置、１０１・・・中央制御ユニット、１０２・・・スケジューリング部、１０３・・・ネットワークインターフェース部、１０４・・・パラメータ設定部、１０５・・・物理層信号処理部、１５０・・・張り出し基地局、１５１・・・アンテナ、１５２・・・アナログ部、２０１・・・デジタル信号受信処理部、２０２・・・データ検出部、２０３・・・伝搬路情報取得部、２０４・・・データ生成部、２０５・・・デジタル信号送信処理部、３００・・・ユーザ端末、３０１・・・セル、３５０・・・直線、３５１・・・区間、９０１・・・スロット。

Claims

互いに隣接する、１以上のアンテナを含む第１張り出し基地局と、１以上のアンテナを含む第２張り出し基地局とを介して通信する無線通信装置であって、
前記第１張り出し基地局とユーザ端末との伝搬路の状態を示す第１伝搬路品質値と、前記第２張り出し基地局と前記ユーザ端末との伝搬路の状態を示す第２伝搬路品質値とを算出する信号処理部と、
ハンドオーバパラメータを、前記第１伝搬路品質値と前記第２伝搬路品質値とが同一となる位置の伝搬路品質値である基準値よりも小さい値を第１値又は、前記基準値よりも大きい値を第２値に設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部が、ハンドオーバパラメータを前記第１値から前記第２値へ変更した後、第１期間以内にハンドオーバパラメータを前記第２値から前記第１値へ変更する場合に、ハンドオーバパラメータが前記第２値のときにハンドオーバ要求を送信したユーザ端末のうち少なくとも１つの第１ユーザ端末に対して、前記第１張り出し基地局及び前記第２張り出し基地局の同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てるスケジューリング部と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
前記パラメータ設定部は、前記第１値及び前記第２値の大きさを、前記張り出し基地局の敷設密度と送信電力とに基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記パラメータ設定部１０４は、
データトラフィック量が第１閾値よりも低いユーザ端末の割合が第２閾値よりも少ない場合に、ハンドオーバパラメータを前記第１値とし、
データトラフィック量が前記第１閾値よりも低いユーザ端末の割合が前記第２閾値以上である場合に、ハンドオーバパラメータを前記第２値とすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記スケジューリング部は、前記第１張り出し基地局のセルと前記第２張り出し基地局のセルとの重複領域に第２ユーザ端末が存在する場合に、前記第１張り出し基地局と前記第２ユーザ端末との伝搬路の状態を示す第３伝搬路品質値と、前記第２張り出し基地局と前記第２ユーザ端末との伝搬路の状態を示す第４伝搬路品質値との差が第３閾値以下である場合に、前記第２ユーザ端末に対して、前記第１張り出し基地局及び前記第２張り出し基地局の同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記スケジューリング部は、前記第３伝搬路品質値と前記第４伝搬路品質値との差が前記第３閾値よりも大きい場合、前記第３伝搬路品質値が前記第４伝搬路品質値よりも大きい場合はハンドオーバを行わず、前記第３伝搬路品質値が前記第４伝搬路品質値よりも小さい場合はハンドオーバを行うことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
前記信号処理部は、シームレスハンドオーバを要求する第３ユーザ端末から、該第３ユーザ端末の次の通信接続先の候補となる張り出し基地局を示す識別情報を受信し、
前記スケジューリング部は、前記第３ユーザ端末に対して、同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てるための張り出し基地局の候補として、前記ユーザ端末が通信している張り出し基地局と、前記識別情報が示す張り出し基地局とを選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記パラメータ設定部は、前記識別情報が示す張り出し基地局と前記第３ユーザ端末との伝搬路品質値が第４閾値以下である場合、前記識別情報が示す張り出し基地局と前記第３ユーザ端末との伝搬路品質値が第４閾値より大きい場合と比較して、前記第１値を小さい値とすることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
前記スケジューリング部はさらに、前記第１ユーザ端末と通信している張り出し基地局と、該第１ユーザ端末に対して、同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てることが可能な張り出し基地局との関係を含むテーブルを記憶し、該テーブルを参照することにより、同一の時間で同一の周波数リソースを割り当てることが可能な張り出し基地局の組み合わせが同一である１以上のユーザ端末に、時間周波数リソースにおける同一時間上の時間スロットを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。