JP5359948B2 - 無線基地局および通信方法 - Google Patents

Description

この発明は、移動体通信の無線基地局を用いたセルラーシステムにおいて、隣接する無線基地局がそれぞれ端末と通信制御するための構成情報を共有する無線基地局および通信方法に関する。

従来、セルラーシステムの各無線基地局は、無線基地局が従属している上位装置の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（あるいはアクセスゲートウェイ装置）に、有線伝送路インタフェースを介して接続されている。そして、無線ネットワーク制御装置は、有線伝送路インタフェースを通して、各無線基地局のカバーエリア、チャネル収容能力、送信電力等の構成情報を集中監視制御している。

無線ネットワーク制御装置は、従属する無線基地局間の情報の通信であれば、一つの無線ネットワーク制御装置内の有線伝送路インタフェースを用いて従属する無線基地局の構成を監視制御できる。

隣接する無線基地局間で各無線基地局が有する情報を共有する技術としては、たとえば、ＣＤＭＡ方式における無線基地局の設置をユーザが自由に行える小規模化ゾーン構成の技術がある（たとえば、下記特許文献１参照）。この技術は、無線基地局を設置し立ち上げたときに、端末からの上りのベースバンド信号処理を他の無線基地局の下り共通チャネルの信号を受信する処理に切り替えて、周辺の無線基地局の報知情報や信号レベルを測定する。これにより、自無線基地局の設置のために必要な拡散符号や送信電力等の設定を自動的に行う構成である（たとえば、下記特許文献１参照）。この構成では、無線基地局は、設置された場所に依存する、無線アクセス方式による他の周辺無線基地局の設置状況や電波伝搬状況を取得できる。

このほかに、ＯＦＤＭ方式における無線基地局の設置によりサービスエリア構築を行う技術がある（たとえば、下記特許文献２参照）。この技術は、無線基地局を設置し立ち上げたときに、端末からの上りのベースバンド信号処理を他の無線基地局の下り信号を受信する処理に切り替えて、周辺の無線基地局の使用搬送波周波数情報や信号レベルを測定する。これにより、干渉が最小の搬送波周波数を選択できると共に送信電力等の設定を自動的に行う構成である。この構成によれば、無線基地局が設置される場所に依存する、無線アクセス方式による他の周辺無線基地局の設置状況や電波伝搬状況を取得できる。

特開２００７−３２９７５８号公報 特開２００８−２７０９１５号公報

しかし、上記従来の技術のように、無線ネットワーク制御装置（あるいはアクセスゲートウェイ装置）による集中監視制御を行う構成の場合、無線ネットワーク制御装置に従属する無線基地局数には限りがあるため、異なる無線ネットワーク制御装置に従属する無線基地局間での情報の伝送や、無線基地局を制御するためには、さらに上位装置を跨ぐ通信を行い、無線ネットワーク制御装置間の有線伝送路インタフェースを設けることとなる。

また、無線環境の変化やユーザ数の増加により、無線基地局を増設する際には、無線ネットワーク制御装置間の有線伝送路インタフェースを敷設することになり、無線ネットワーク制御装置においても収容数に限りがあることから、無線ネットワーク制御装置の負荷が増大し、制御が複雑になる。

そして、上記特許文献１の技術によれば、無線ネットワーク制御装置を介さずに無線基地局が隣接する無線基地局の報知情報、信号レベルを測定し、この情報に基づいて自無線基地局内の構成情報を自律的に決定できる。しかし、隣接する無線基地局が出力する共通チャネルの電力は、増設した無線基地局に電波が到達するような出力電力とするため、無線基地局の増設後に、隣接する無線基地局の構成情報を自動的に変更することはできない。これにより、増設した無線基地局が出力する電波は、隣接する他の無線基地局から見て干渉する出力を有することになるため、無線基地局のユーザ収容数の減少等の問題を生じることになる。

また、特許文献１の技術では、新たな無線基地局の立ち上げ時のみの構成であるため、実運用時において隣接する無線基地局間の構成情報の自動調整は行えず、仮に実運用中に構成情報を変更しようとすると、通信サービスを停止しなければならなない。同様に、特許文献２の技術は、特許文献１の技術をＯＦＤＭ方式に適用した構成であるため、特許文献１と同様の問題が生じる。

このように、上記特許文献１，２に記載の技術は、隣接する無線基地局が出力する共通チャネルを受信して無線基地局の構成情報を自律的に決定できるが、いずれも無線基地局の立ち上げ時における動作であり、立ち上げ時以降の実運用時においては隣接する無線基地局間で通信を行わないため、隣接する無線基地局でそれぞれ構成情報を共有することができない。これにより、運用開始後は、隣接する無線基地局がいずれも最適な構成情報とすることができなかった。各無線基地局の構成情報が最適化されていないと、電波環境の変化やユーザ数の増減に対応できなくなる。

開示の無線基地局および通信方法は、隣接する無線基地局がそれぞれ端末との間の通信制御に用いられる構成情報を共有でき、自律的に構成情報を変更できることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この無線基地局は、カバーエリア内の端末と通信を行うためのアンテナと、前記アンテナを介して、自局が前記端末との間の通信制御に用いる構成情報を隣接する他の無線基地局に送信する送信部と、前記アンテナを介して、隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報を受信する受信部と、前記受信部を介して受信した隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報に基づいて、自局における構成情報を設定する構成情報制御部と、前記アンテナを用いて送受信する前記構成情報を、指向方向を変更させた指向性ビームにより送受信し、隣接する無線基地局が出力するそれぞれの指向性ビームの到来方向と、自局の指向性ビームの送信方向を同期させる指向性制御部と、を備える。

開示の無線基地局および通信方法によれば、隣接する無線基地局がそれぞれ端末との間の通信制御に用いられる構成情報を共有でき、自律的に構成情報を変更できるという効果を奏する。

実施の形態にかかる無線基地局の構成を示すブロック図である。 構成情報記憶部に記憶される構成情報の一例を示す図表である。 無線基地局の配置および相互通信を説明する図である。 自局の無線基地局の通信処理を示すタイムチャートである。 増設局と、隣接局間の情報のやりとりを示すシーケンス図である。 隣接局と増設局の配置およびカバーエリアを示す図である（その１）。 隣接局と増設局の配置およびカバーエリアを示す図である（その２）。 隣接局と増設局の配置およびカバーエリアを示す図である（その３）。 隣接局と増設局の配置およびカバーエリアを示す図である（その４）。

（実施の形態）
以下に添付図面を参照して、この無線基地局および通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（無線基地局の構成）
図１は、実施の形態にかかる無線基地局の構成を示すブロック図である。無線基地局１００は、送信部１０２および受信部１０３を有し、アレイアンテナ１０４を介して指向性を有した無線電波を送信および受信する。この無線基地局１００は、基本的に自局のカバーエリア内に位置する不図示の端末との間で上り／下りのユーザデータの相互通信を行う。

この実施の形態（図１の構成例）では、主に、自局に隣接する他の無線基地局（隣接局）との間で直接、無線通信し、自局および隣接局との間で無線基地局の構成情報をやりとりする構成について記載してある。この構成情報を送信する自局の無線基地局は、アレイアンテナ１０４を介して指向性ビームを回転させて隣接する他の無線基地局に送信する。

構成情報記憶部１１０には、自局の構成情報と、隣接する複数の他の無線基地局の構成情報が記憶される。構成情報は、自局および隣接する他の無線基地局について、それぞれ位置情報、カバーエリア内ユーザ数、送信電力、送信タイミング等の通信制御に用いられるパラメータを含む（詳細は後述する）。

構成情報制御部１１１は、自局の構成情報（位置情報、自局カバーエリア内ユーザ数、送信電力、送信タイミング等）を構成情報記憶部１１０から読み出し、自局構成情報送信制御部１１２に出力する。この構成情報制御部１１１に対する要求および設定のパラメータ入力により、構成情報を外部との間で入出力できる。自局構成情報送信制御部１１２では、隣接する無線基地局に自局の構成情報を送信するために、フレーミングおよびタイミングの制御を行い構成情報を送信位相制御部１１３に出力する。

送信位相制御部１１３は、隣接する無線基地局の位置情報および隣接する無線基地局からの指向性ビームの到来方向が確定している場合に、隣接する無線基地局の方向に自局構成情報を送信するようにアレイアンテナ１０４の各アレイ素子の位相を制御する。一方、同時に隣接する無線基地局の増設の可能性があるような場合には、隣接する無線基地局が自無線基地局の位置および方向を検索することを可能にする。この場合、自局の指向性ビームは、ＧＰＳ等のタイミング基準信号を基にタイミング制御部１２０により、隣接する無線基地局と同期したタイミングおよび周期で回転するように各アレイ素子の位相を制御し、多重処理部１１４に出力する。このタイミング制御部１２０は、タイミング基準信号に基づき、無線基地局１００の各部をタイミング制御する。

多重処理部１１４は、自局カバーエリア内の端末に送信するユーザデータと、隣接する無線基地局に対する構成情報の指向性ビームを多重処理し、送信部１０２に出力する。送信部１０２は、ユーザデータおよび構成情報を所定の無線周波数に変換し、アレイアンテナ１０４に出力する。アレイアンテナ１０４は、隣接する無線基地局に対する指向性ビームで構成情報を送信する。また、自局カバーエリア内の端末に対してユーザデータを送信する。

また、隣接する無線基地局から送信された構成情報は、この無線基地局で受信される。無線基地局１００の受信側の構成は、隣接する無線基地局が出力する指向性ビームと、自局カバーエリア内の端末の出力をアレイアンテナ１０４で受信し受信部１０３へ出力する。受信部１０３は、受信した無線周波数を装置内周波数に変換し、分離処理部１１５へ出力する。

分離処理部１１５は、自局カバーエリア内の端末のユーザデータと、隣接する無線基地局の指向性ビームの情報を分離し、指向性ビームの情報を到来方向推定部１１６および受信位相制御部１１７に出力する。到来方向推定部１１６は、隣接する無線基地局の指向性ビームの到来方向を求める。この到来方向は、隣接する無線基地局に出力する指向性ビームの送信位相制御部１１３と、受信位相制御部１１７に出力される。

受信位相制御部１１７は、隣接する無線基地局が出力する指向性ビームの到来方向から各アレイ素子の位相を求めて隣接する無線基地局の出力する指向性ビームを復調し、隣接する無線基地局の構成情報を隣接局構成情報検出部１１８へ出力する。また、隣接する複数の無線基地局が出力するそれぞれの指向性ビームの到来方向により、送信位相制御部１１３により自局が送信する指向性ビームの回転を同期させる。隣接局構成情報検出部１１８は、復調処理された指向性ビームのデータから隣接する無線基地局の構成情報を検出し、構成情報記憶部１１０に出力する。構成情報記憶部１１０は、上記の自局構成情報とともに、隣接する無線基地局の構成情報を記憶保持する。

（構成情報記憶部の記憶内容について）
図２は、構成情報記憶部に記憶される構成情報の一例を示す図表である。構成情報記憶部１１０には、自局構成情報２０１と、複数（ａ〜ｎ）の隣接局構成情報２０２が記憶される。自局構成情報２０１は、自局ＢＳＩＤ、自局位置情報、自局負荷情報、自局送信電力、自局タイミング情報、自局受信電力、自局セクタ構成、ＳＩＮＲ、ＣＱＩ等のパラメータ、隣接局数等を含む。自局ＢＳＩＤは、自局の識別番号である。自局位置情報は、ＧＰＳ計測された緯度経度を示す自局位置情報である。自局負荷情報は、自局の処理ユーザ数等の負荷情報である。自局送信電力は、自局のカバーエリア（セル／セクタ）の送信電力である。自局タイミング情報は、自局の送受信タイミング情報である。自局受信電力は、自局のカバーエリア（セル／セクタ）の受信電力である。自局セクタ構成、ＳＩＮＲ、ＣＱＩ等のパラメータは、自局のセクタ構成等の装置パラメータ情報である。隣接局数は、自局に隣接する隣接局数である。

隣接局構成情報２０２は、上記受信側の系統を介して受信した隣接局の構成情報である。この隣接局構成情報２０２は、隣接局との間の通信情報２１１と、隣接局に固有の構成情報２１２とを含む。隣接局ａとの間の通信情報２１１は、隣接局ａ指向性ビーム受信電力、対隣接局ａ指向性ビーム送信方向、対隣接局ａ指向性ビーム送信電力、対隣接局ａタイミング情報を含む。これら通信情報２１１は、図示のように、隣接する複数（ａ〜ｎ）の隣接局についてそれぞれ設定される。

また、隣接局に固有の構成情報２１２は、隣接局ＢＳＩＤ、隣接局位置情報、隣接局送信指向性ビーム到来方向、隣接局タイミング情報、隣接局送信電力、隣接局受信電力、隣接局負荷情報、隣接局セクタ構成、ＳＩＮＲ、ＣＱＩ等のパラメータ等を含む。隣接局ａについての構成情報２１２を説明すると、隣接局ａＢＳＩＤは、隣接局ａの基地局識別番号であり、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。隣接局ａ位置情報は、隣接局ａの位置情報であり、隣接局ａからの指向性ビームから検出するＧＰＳ（緯度経度）情報である。隣接局ａ送信指向性ビーム到来方向は、隣接局ａが送信する指向性ビームの到来方向であり、到来方向に対応するセクタアンテナ番号を含む。隣接局ａタイミング情報は、隣接局ａの送受信タイミング情報であり、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。

隣接局ａ送信電力は、隣接局ａの送信電力であり、セクタ構成の場合、セクタ毎に設定され、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。隣接局ａ受信電力は、隣接局ａの受信電力であり、セクタ構成の場合、セクタ毎に設定され、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。隣接局ａ負荷情報は、隣接局ａの処理ユーザ数等の負荷情報であり、セクタ構成の場合、セクタ毎に設定され、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。隣接局ａセクタ構成、ＳＩＮＲ、ＣＱＩ等のパラメータは、隣接局ａのセクタ構成等の装置パラメータ情報であり、セクタ構成の場合、セクタ毎に設定され、隣接局ａからの指向性ビームに含まれる構成情報から検出する。この構成情報２１２についても、図示のように、隣接する複数（ａ〜ｎ）の隣接局についてそれぞれ設定される。

（無線基地局の配置および構成情報の相互通信について）
図３は、無線基地局の配置および相互通信を説明する図である。図３に示すように、自局は図中央に位置する無線基地局（ＢＳ）３００であり、隣接する他の無線基地局（隣接局）は、ＢＳａ〜ＢＳｆの６局であるとする。

各無線基地局３００〜３０６は、それぞれ３つのセクタａ１〜ａ３を形成し、各セクタのアンテナには上述したアレイアンテナ１０４が用いられる。これにより、各無線基地局３００〜３０６は、無線基地局間で同期して回転する自局構成情報を含んだ指向性ビームαを出力する。この実施の形態では、図示のように指向性ビームαが自局を中心に時計回りに回転するものとし、各無線基地局３００〜３０６が出力する指向性ビームの初期出力方向は１２時の方向（図中上方向）にあるものとする。

（指向性ビームの角度＝α１のとき）
次に、自局の無線基地局（ＢＳ）３００を基準とした隣接する無線基地局間の通信手順について説明する。以下では、例えば無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームαが時計回りで回転する場合について説明するが、回転方向はこれに限られるものではない。まず、指向性ビームαは、無線基地局（ＢＳ）３００のセクタａ２のカバーエリア内を回転する。回転が進むと所定角度で無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームα１が隣接する無線基地局（ＢＳｆ）３０６に到達する。無線基地局（ＢＳｆ）３０６は、無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得することができる。また、このとき、指向性ビームαは、複数の各無線基地局間で同期して回転しているため他の隣接する無線基地局（ＢＳｃ）３０３が出力する指向性ビームα１は、無線基地局（ＢＳ）３００で受信することになり、無線基地局（ＢＳ）３００は、隣接する無線基地局（ＢＳｃ）３０３の構成情報を取得することができる。

（指向性ビームの角度＝α２のとき）
この後、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームαはα２の方向になり、無線基地局（ＢＳｂ）３０２がこの指向性ビームα２を受信し、無線基地局（ＢＳｂ）３０２は無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得することができる。また、このとき、無線基地局（ＢＳａ）３０１は、指向性ビームをα２の方向に出力しているため、無線基地局（ＢＳ）３００がこれを受信し、無線基地局（ＢＳ）３００は、隣接する無線基地局（ＢＳａ）の構成情報を取得することができる。

（指向性ビームの角度＝α３のとき）
この後、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームαは、セクタａ２のカバーエリア内のアレイアンテナ１０４を用いて出力することになり、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームはα３の方向になる。そして、無線基地局（ＢＳｄ）３０４は、この指向性ビームα３を受信することにより無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得することができる。また、同時に、無線基地局（ＢＳｅ）３０５は、指向性ビームをα３の方向に出力するため、無線基地局（ＢＳ）３００は、無線基地局（ＢＳｅ）３０５の構成情報を取得することができる。

（指向性ビームの角度＝α４のとき）
この後、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームαはα４の方向に回転し、無線基地局（ＢＳｃ）３０３が受信し、無線基地局（ＢＳｃ）３０３は、無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得する。このとき、無線基地局（ＢＳｆ）３０６は、指向性ビームをα４の方向に出力するため、無線基地局（ＢＳ）３００は、無線基地局（ＢＳｆ）３０６の構成情報を取得することができる。

（指向性ビームの角度＝α５のとき）
この後、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームはセクタａ３のカバーエリア内のアレイアンテナ１０４を用いて出力することになる。そして、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームはα５の方向になり、無線基地局（ＢＳａ）３０１が受信して、無線基地局（ＢＳａ）３０１は無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得することができる。また、このとき、無線基地局（ＢＳｂ）３０２は、指向性ビームをα５の方向に出力するため、無線基地局（ＢＳ）３００は、無線基地局（ＢＳｂ）３０２の構成情報を取得することができる。

（指向性ビームの角度＝α６のとき）
この後、無線基地局（ＢＳ）３００が出力する指向性ビームはα６の方向になり、無線基地局（ＢＳｅ）３０５が受信することにより、無線基地局（ＢＳｅ）３０５は、無線基地局（ＢＳ）３００の構成情報を取得することができる。また、このとき、無線基地局（ＢＳｄ）３０４は指向性ビームαをα６の方向に出力するため、無線基地局（ＢＳ）３００がこれを受信することにより、無線基地局（ＢＳ）３００は、無線基地局（ＢＳｄ）３０４の構成情報を取得することができる。

上述した図３では、便宜上、隣接する無線基地局３０１〜３０６は、自局である無線基地局（ＢＳ）３００の周辺に距離・方向ともに均等に配置され、全周方向（３６０°）に指向性ビームαを回転させる構成とした。このような指向性ビームαを用いて時分割で相互に通信する構成であれば、たとえ隣接する無線基地局数、互いの位置、方向関係が均等でない場合や異なる場合であっても、指向性ビームの出力電力や、通信スロット数を隣接する無線基地局毎に変更することが可能である。また、指向性ビームαを回転させて各無線基地局間で直接通信を行うため、無指向性ビームに比して到達距離を長距離化でき、送受も安定できる。また、特定した一つの無線基地局との間で構成情報の送受信を行うことができ、他の隣接局との干渉も防止できる。さらに、指向性ビームにより、カバーエリア内の端末への干渉を抑えて無線基地局間で通信できるようになる。

（自局と隣接局との間の送受データの処理）
図４は、自局の無線基地局の通信処理を示すタイムチャートである。図３を用いて説明した構成情報の送信および受信処理について説明する。図４に示す横軸は時間である。自局における下りチャネルのフレームは、基地局間通信領域Ｔ０と、ユーザデータ送信領域ＴＵとに分けられる。基地局間通信領域Ｔ０では、先頭部分の複数のタイムスロット（ＴＳ１〜ＴＳ７）４０１〜４０７を用いて自局が隣接する無線基地局（ＢＳａ〜ＢＳｆ）との間で構成情報の送受信を行う。この後、ユーザデータ送信領域ＴＵでは、自局の無線基地局（ＢＳ）３００のカバーエリアにある端末に対する下り送信データを送信する。このユーザデータ送信領域ＴＵの期間中においては、指向性ビームαの送信を行わず、カバーエリア全体に対し無指向性ビームを送信する。これに限らず特定の端末に向けて指向性ビームを送信する構成としてもよい。

そして、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、基地局間通信領域Ｔ０の期間のうち、タイムスロットＴＳ１を用いて隣接する他の無線基地局（ＢＳａ）３０１〜（ＢＳｆ）３０６に対して構成情報を送信部１０２（図１参照）から送信する期間とする。また、他のタイムスロットＴＳ２〜ＴＳ７については、隣接する各無線基地局（ＢＳａ）３０１〜（ＢＳｆ）３０６から受信部１０３により構成情報を受信する期間とする。このように、自局の下りチャネルは基地局間通信領域Ｔ０内で送受信のタイミングを切り替え、ユーザデータ送信領域ＴＵでは送信するように切り替える。

（指向性ビームの角度＝α１のとき）
以下、構成情報の送受信のタイミングを図３に示した指向性ビームαの角度α１〜α６別に説明する。自局および隣接局の指向性ビームαが角度α１のとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００の下りチャネルは、まず、タイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて隣接する無線基地局（ＢＳｆ）３０６に対して指向性ビームα１を送信する。また、無線基地局（ＢＳｃ）３０３がタイムスロット（ＴＳ５）４０５を用いて送信する指向性ビームを無線基地局（ＢＳ）３００でタイムスロット（ＴＳ５）４０５を用いて受信する。

この際、無線基地局（ＢＳ）３００の下りチャネルの送受信タイミングのうち、基地局間通信領域Ｔ０については、タイムスロット（ＴＳ１）４０１の時間領域が送信であり、それ以外の無線基地局間通信領域、すなわちタイムスロット（ＴＳ２〜ＴＳ７）４０２〜４０７の期間では隣接する無線基地局からの指向性ビームα１を受信する。この際、タイムスロット（ＴＳ５）４０５において、無線基地局（ＢＳｃ）３０３からの指向性ビームα１を受信する。この後、ユーザデータ送信領域ＴＵとなり、この期間中は、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα１からα２に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

（指向性ビームの角度＝α２のとき）
次に、指向性ビームαがα２となったとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、下りチャネルのタイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて無線基地局（ＢＳｂ）３０２に対して指向性ビームを送信する。一方、無線基地局（ＢＳａ）３０１はタイムスロット（ＴＳ６）４０６を用いて指向性ビームα２を送信し、自局の無線基地局（ＢＳ）３００で受信する。その後、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα２からα３に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

（指向性ビームの角度＝α３のとき）
次に、指向性ビームαがα３となったとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、下りチャネルのタイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて無線基地局（ＢＳｄ）３０４に対して指向性ビームα３を送信する。一方、無線基地局（ＢＳｅ）３０５はタイムスロット（ＴＳ７）４０７を用いて指向性ビームα３を送信し、自局の無線基地局（ＢＳ）３００で受信する。その後、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα３からα４に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

（指向性ビームの角度＝α４のとき）
次に、指向性ビームαがα４となったとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、下りチャネルのタイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて無線基地局（ＢＳｃ）３０３に対して指向性ビームα４を送信する。一方、無線基地局（ＢＳｆ）３０６はタイムスロット（ＴＳ２）４０２を用いて指向性ビームα４を送信し、無線基地局（ＢＳ）３００で受信する。その後、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα４からα５に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

（指向性ビームの角度＝α５のとき）
次に、指向性ビームαがα５となったとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、下りチャネルのタイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて無線基地局（ＢＳａ）３０１に対して指向性ビームα５を送信する。一方、無線基地局（ＢＳｂ）３０２はタイムスロット（ＴＳ３）４０３を用いて指向性ビームα５を送信し、無線基地局（ＢＳ）３００で受信する。その後、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα５からα６に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

（指向性ビームの角度＝α６のとき）
次に、指向性ビームαがα６となったとき、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、下りチャネルのタイムスロット（ＴＳ１）４０１を用いて無線基地局（ＢＳｅ）に対して指向性ビームα６を送信する。一方、無線基地局（ＢＳｄ）３０４はタイムスロット（ＴＳ４）４０４を用いて指向性ビームα６を送信し、無線基地局（ＢＳ）３００で受信する。その後、無線基地局ＢＳのカバーエリア内の端末に下りチャネルでユーザデータ４１０を送信する。その後、指向性ビームαがα６からα１に回転する期間中は、自局および隣接局間で通信を行う基地局間通信領域Ｔ０で間欠送信する。

上記処理によれば、自局の無線基地局（ＢＳ）３００は、指向性ビームαの回転角（α１〜α６）にかかわらず、常に同一のタイムスロットＴＳ１を送信用に用いて隣接する複数の無線基地局（ＢＳａ〜ＢＳｆ）３０１〜３０６に対して自局の構成情報を送信する。また、隣接する複数の無線基地局（ＢＳａ〜ＢＳｆ）は、それぞれ異なるタイムスロット（ＴＳ２〜ＴＳ７）を受信用に用いて自局の無線基地局（ＢＳ）３００に対して隣接局の構成情報を送信する。このように、アレイアンテナ１０４の回転に同期して隣接局がそれぞれ異なるタイムスロット（ＴＳ２〜ＴＳ７）を用いて送信し、自局がこのタイムスロット（ＴＳ２〜ＴＳ７）を用いて受信することにより、無線基地局間の送受信のタイミングを同期させることができる。

また、構成情報の送受信の構成は、通信方式に依存しないため、上述した時分割多重化を行うＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）に限らず、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）や、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等の各種の多元通信方式や、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等のマルチキャリアの通信方式にも対応することができる。

（無線基地局増設時について）
次に、新たに無線基地局を増設した際におけるこの増設した無線基地局（増設局）と隣接局との間の構成情報のやりとりについて説明する。増設局が上記自局に相当する構成で説明する。

図５は、増設局と、隣接局間の情報のやりとりを示すシーケンス図である。また、図６−１〜図６−４は、それぞれ隣接局と増設局の配置およびカバーエリアを示す図である。図５に示すように、隣接局（Ａ）５０１と、隣接局（Ｂ）５０２が配置されており、図６−１に示すように、それぞれがエリアを有するカバーエリアａ，ｂを有している。

そして、図５に示すように、新たに増設局（Ｃ）５０３がステップＳ５０１の時期に増設されたとする。この場合、隣接局（Ａ）５０１から、構成情報（位置情報、送信電力、送信タイミング等）を送信する（ステップＳ５０２）。また、隣接局（Ｂ）５０２からも、構成情報（位置情報、送信電力、送信タイミング等）を送信する（ステップＳ５０３）。そして、図６−２に示すように、構成情報は上記のアレイアンテナ１０４により指向性ビームαに乗せて送信され、当該指向性ビームαは隣接局（Ａ）５０１および隣接局（Ｂ）５０２を中心に回転角度を同期させて回転させる。

増設局（Ｃ）５０３は、受信待ち状態で待機し、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２が送信する構成情報を受信する。図６−２に示すように、指向性ビームαが角度α１のとき、増設局（Ｃ）５０３は、隣接局（Ａ）５０１の構成情報を受信し、角度α２のとき、増設局（Ｃ）５０３は、隣接局（Ｂ）５０２の構成情報を受信する。

この増設局（Ｃ）５０３は、構成情報の送信元である隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２それぞれの位置情報、送信電力、送信タイミング等を得て、到来方向推定部１１６（図１）により、到来方向を求め、隣接局構成情報検出部１１８により受信電力を求め、これら隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２の構成情報を構成情報記憶部１１０に記憶する。そして、構成情報制御部１１１は、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２の構成情報に基づいて、自局である増設局（Ｃ）５０３の送信電力等の構成情報を算出し（ステップＳ５０４）、構成情報記憶部１１０に記憶する。これら自局および隣接局の構成情報の内容は、図２に示したとおりである。

構成情報制御部１１１により決定した自局である増設局（Ｃ）５０３は、構成情報を隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２に送信する。この際、図６−３に示すように、増設局（Ｃ）５０３は、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２のカバーエリアａ，ｂに影響を与えない範囲のカバーエリアｃを有している。この際に増設局（Ｃ）５０３が送信する構成情報は、基地局追加要求に含ませて送信することができる（ステップＳ５０５，ステップＳ５０６）。増設局（Ｃ）５０３から送信する指向性ビームαは、角度α３のとき、隣接局（Ａ）５０１が受信する（ステップＳ５０５に相当）。この後、角度α４となったとき、所定時間遅れて隣接局（Ｂ）５０２が受信する（ステップＳ５０６に相当）。ステップＳ５０５とステップＳ５０６では同一の指向性ビームαを用いるが、到達時間が異なる。

増設局（Ｃ）５０３が構成情報を送信するタイミングについては、上述したアレイアンテナ１０４を備える増設局（Ｃ）５０３であれば、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２における指向性ビームの回転に同期して送信する。

このほか、増設局（Ｃ）５０３がアレイアンテナ構造を持たない、たとえば小型の基地局である場合は、増設局（Ｃ）５０３に固有で割り当てられる周期的なタイミングで構成情報を送信する構成としてもよい。この場合、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２は、増設局（Ｃ）５０３が送信する無指向性ビームを受信し、増設局（Ｃ）５０３に固有のタイムスロット（ＴＳ）により、増設局（Ｃ）５０３からの構成情報を検出できる。

この後、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２は、受信した増設局（Ｃ）５０３の構成情報（送信電力、位置情報）から、カバーエリアａ，ｂの変更が必要であれば送信電力を変更する。変更した場合には、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２は、増設局（Ｃ）５０３に対し、変更後の構成情報（送信電力等）を含む基地局追加応答を送信する（ステップＳ５０７，ステップＳ５０８）。変更がない場合は、構成情報の変更はなし、と設定した基地局追加応答を送信する。この状態は、隣接局（Ａ）５０１の指向性ビームαが角度α１のとき、隣接局（Ａ）５０１から増設局（Ｃ）５０３に送信され、隣接局（Ｂ）５０２の指向性ビームαが角度α２のとき、隣接局（Ｂ）５０２から増設局（Ｃ）５０３に送信される（図６−２参照）。

最後に、図５に示すように、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２から基地局追加要求を受信した増設局（Ｃ）５０３は、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２に対して送信開始通知を送信する（ステップＳ５０９）。送信開始通知は、指向性ビームαの角度α３のとき隣接局（Ａ）５０１が受信し、角度α４のとき隣接局（Ｂ）５０２が受信する。そして、増設局（Ｃ）５０３は、設定した構成情報（送信電力等）で送信開始し（ステップＳ５１０）、所定のカバーエリアｃを形成する。この後、増設局（Ｃ）５０３は、端末に対するユーザデータを出力開始する（ステップＳ５１１）。図６−４は、増設局（Ｃ）５０３の送信電力を高く変更し、カバーエリアｃが広くなるよう変更した状態である。最大出力時にはカバーエリアｃ’となるまでの範囲で変更自在であり、隣接局（Ａ）５０１，（Ｂ）５０２のカバーエリアａ，ｂとの相互関係が最適となるように調整することができる。

上記説明では、無線基地局を増設した場合の例について説明した。これに限らず、自局および隣接局の配置に変更がない場合においても、無線伝搬環境の変化や、カバーエリア内のユーザの増減等を契機として各無線基地局の構成情報を変更することができる。すなわち、図１に示した構成情報を各無線基地局が共有して記憶する構成と、構成情報の多重化の構成と、図４に示した所定の時間範囲（基地局間通信領域Ｔ０）で自局と隣接局と相互通信を行う構成により、無線基地局のカバーエリア内の端末との間のユーザデータの送受信を行いながら、構成情報の送受を行うことができる。これにより、各無線基地局のカバーエリアに端末が存在し、上り／下りのユーザデータの送受信を行っている実運用中であっても、構成情報を変更してカバーエリア、および収容端末数を変更することができる。

さらに、上記説明では、隣接局の送信電力（カバーエリア）を変更せず、増設局の送信電力（カバーエリア）を隣接局に合わせる制御を行う例を説明したが、これに限らない。自局の送信電力（カバーエリア）を定めておき、図５のステップＳ５０５，ステップＳ５０６においては基地局追加要求ではなく隣接局構成情報変更要求を行うことにより、隣接局側で送信電力（カバーエリア）の変更を行うこともできる。このように、セルラーシステム全体における各無線基地局のカバーエリアを実運用中に柔軟に変更することができる。

また、各無線基地局３００〜３０６が同期して回転する指向性ビームを送信することにより、増設局が隣接局を探索することが可能となり、増設した増設局の自律立ち上げが可能となる。ところで、上述した構成では、指向性ビームがカバーエリアを一周する全回転（３６０°）の構成とした。これに限らず、アレイアンテナ１０４により、カバーエリア内のセクタ毎にそれぞれ指向性ビームを出力する構成にもできる。たとえば、図３に記載のセクタａ１〜ａ３からそれぞれ指向性ビームαを出力する構成においては、この指向性ビームαは各セクタａ１〜ａ３の範囲内、すなわち、全周を３等分した角度（１２０°）の範囲で回動（スイング）させればよい。これにより、指向性ビームαを一周回転させる構成に比して１／３の時間で隣接基地局と構成情報の送受信が可能となり、高速な探索が行えるようになる。

さらに、上述した構成は、無線基地局に適用するに限らず、リピータ／ブースタ等の中継局との通信に適用することもでき、この中継局に適用した場合でも有線伝送路インタフェースを必要とせず自律的に構成情報をやりとりすることができる。また、この中継局と無線基地局との間の通信については、無線基地局方向に対する指向性ビームに上りチャネルを使用する。これにより、下りチャネルを無線基地局に折り返す送信を省くことができる。

以上説明した実施の形態によれば、自局の無線基地局は、隣接する無線基地局に直接、自局構成情報を通知できるようになる。また、同時に、自局の無線基地局は、隣接する他の無線基地局の構成情報を直接、取得することができる。これにより、それぞれの無線基地局間で構成情報を共有することが可能となり、簡素なネットワーク構成で構成情報を共有し、変更できるようになる。また、ネットワークにおける負荷分散とコスト削減が達成できる。また、無線基地局が自律的に無線環境の変化やカバーエリア内のユーザの増減等による各無線基地局の構成の変更を柔軟に、かつ効率的に行うことができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）カバーエリア内の端末と通信を行うためのアンテナと、
前記アンテナを介して、自局が前記端末との間の通信制御に用いる構成情報を隣接する他の無線基地局に送信する送信部と、
前記アンテナを介して、隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報を受信する受信部と、
前記受信部を介して受信した隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報に基づいて、自局における構成情報を設定する構成情報制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。

（付記２）端末へ送信するユーザデータと、隣接する他の前記無線基地局へ送信する前記構成情報とを多重化して前記送信部に出力する多重化部と、
前記受信部が受信した端末から受信したユーザデータ、および隣接する他の前記無線基地局から受信した前記構成情報とを分離する分離処理部と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の無線基地局。

（付記３）前記アンテナは、複数のアレイ素子を有するアレイアンテナであり、
前記アレイアンテナを用いて送受信する前記構成情報を、アレイ素子の位相制御により指向方向を変更させた指向性ビームとする位相制御部を備えることを特徴とする付記１または２に記載の無線基地局。

（付記４）自局、および隣接する他の無線基地局の前記構成情報を記憶する構成情報記憶部を備え、当該構成情報として、自局、および隣接する他の前記無線基地局それぞれのカバーエリアの送信電力、送信タイミング、位置情報、前記指向性ビームの到来方向、隣接する他の無線基地局におけるカバーエリアの受信電力のうち少なくともいずれかの情報が記憶されることを特徴とする付記３に記載の無線基地局。

（付記５）隣接する他の前記無線基地局から送信された前記指向性ビーム受信時の到来方向を推定する到来方向推定部と、
前記構成情報記憶部に記憶された前記自局の位置情報と、前記到来方向推定部で推定された指向性ビームの到来方向とに基づいて、隣接する他の前記無線基地局の方向と位置を求め、前記構成情報として前記構成情報記憶部に記憶する隣接局構成情報検出部とを備え、
前記構成情報制御部は、隣接局構成情報検出部で検出された隣接する他の前記無線基地局の方向と位置とに基づき、隣接する他の前記無線基地局に向けて前記構成情報を含む指向性ビームを送信することを特徴とする付記４に記載の無線基地局。

（付記６）前記隣接局構成情報検出部は、受信した隣接する他の前記無線基地局の前記指向性ビームの受信電力に基づき、当該隣接する他の無線基地局に対する指向性ビームの送信電力を求めることを特徴とする付記５に記載の無線基地局。

（付記７）前記構成情報制御部は、隣接する他の前記無線基地局と自局との配置、および当該隣接他の無線基地局におけるカバーエリアの受信電力に基づき、自局のカバーエリアの送信電力を変更することを特徴とする付記５または６に記載の無線基地局。

（付記８）前記構成情報制御部は、自局の増設時、および自局の無線伝搬環境の変化やカバーエリア内のユーザ数の変化時に、隣接する他の前記無線基地局との間で新たに前記構成情報を送受信することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の無線基地局。

（付記９）前記位相制御部は、隣接する無線基地局が出力するそれぞれの指向性ビームの到来方向と、自局の指向性ビームの送信方向を同期させることを特徴とする付記３〜８のいずれか一つに記載の無線基地局。

（付記１０）前記位相制御部は、前記指向性ビームを自局を中心として所定方向に回転させることを特徴とする付記９に記載の無線基地局。

（付記１１）前記位相制御部は、自局のカバーエリアの複数セル毎に前記指向性ビームを出力するものであり、当該セル範囲内で回動させることを特徴とする付記９に記載の無線基地局。

（付記１２）カバーエリア内の端末と通信を行うためのアンテナを介して、自局が前記端末との間の通信制御に用いる構成情報を隣接する他の無線基地局に送信する送信工程と、
前記アンテナを介して、隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報を受信する受信工程と、
前記受信工程により受信した隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報に基づいて、自局における構成情報を設定する構成情報制御工程と、
を含むことを特徴とする通信方法。

１００ 無線基地局
１０２ 送信部
１０３ 受信部
１０４ アレイアンテナ
１１０ 構成情報記憶部
１１１ 構成情報制御部
１１２ 自局構成情報送信制御部
１１３ 送信位相制御部
１１４ 多重処理部
１１５ 分離処理部
１１６ 到来方向推定部
１１７ 受信位相制御部
１１８ 隣接局構成情報検出部
１２０ タイミング制御部
２０１ 自局構成情報
２０２ 隣接局構成情報
４０１〜４０７ タイムスロット（ＴＳ１〜ＴＳ７）
４１０ ユーザデータ
Ｔ０ 基地局間通信領域
ＴＵ ユーザデータ送信領域
α 指向性ビーム
α１〜α６ 角度

Claims (8)

1. カバーエリア内の端末と通信を行うためのアンテナと、
   前記アンテナを介して、自局が前記端末との間の通信制御に用いる構成情報を隣接する他の無線基地局に送信する送信部と、
   前記アンテナを介して、隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報を受信する受信部と、
   前記受信部を介して受信した隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報に基づいて、自局における構成情報を設定する構成情報制御部と、
   前記アンテナを用いて送受信する前記構成情報を、指向方向を変更させた指向性ビームにより送受信し、隣接する無線基地局が出力するそれぞれの指向性ビームの到来方向と、自局の指向性ビームの送信方向を同期させる指向性制御部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 端末へ送信するユーザデータと、隣接する他の前記無線基地局へ送信する前記構成情報とを多重化して前記送信部に出力する多重化部と、
   前記受信部が受信した端末から受信したユーザデータ、および隣接する他の前記無線基地局から受信した前記構成情報とを分離する分離処理部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記アンテナは、複数のアレイ素子を有するアレイアンテナであり、
   前記アレイアンテナを用いて送受信する前記構成情報を、アレイ素子の位相制御により指向方向を変更させた指向性ビームとする位相制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
4. 自局、および隣接する他の無線基地局の前記構成情報を記憶する構成情報記憶部を備え、当該構成情報として、自局、および隣接する他の前記無線基地局それぞれのカバーエリアの送信電力、送信タイミング、位置情報、前記指向性ビームの到来方向、隣接する他の無線基地局におけるカバーエリアの受信電力のうち少なくともいずれかの情報が記憶されることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
5. 隣接する他の前記無線基地局から送信された前記指向性ビーム受信時の到来方向を推定する到来方向推定部と、
   前記構成情報記憶部に記憶された前記自局の位置情報と、前記到来方向推定部で推定された指向性ビームの到来方向とに基づいて、隣接する他の前記無線基地局の方向と位置を求め、前記構成情報として前記構成情報記憶部に記憶する隣接局構成情報検出部とを備え、
   前記構成情報制御部は、隣接局構成情報検出部で検出された隣接する他の前記無線基地局の方向と位置とに基づき、隣接する他の前記無線基地局に向けて前記構成情報を含む指向性ビームを送信することを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
6. 前記隣接局構成情報検出部は、受信した隣接する他の前記無線基地局の前記指向性ビームの受信電力に基づき、当該隣接する他の無線基地局に対する指向性ビームの送信電力を求めることを特徴とする請求項５に記載の無線基地局。
7. 前記構成情報制御部は、隣接する他の前記無線基地局と自局との配置、および当該隣接する他の無線基地局におけるカバーエリアの受信電力に基づき、自局のカバーエリアの送信電力を変更することを特徴とする請求項５または６に記載の無線基地局。
8. カバーエリア内の端末と通信を行うためのアンテナを介して、自局が前記端末との間の通信制御に用いる構成情報を隣接する他の無線基地局に送信する送信工程と、
   前記アンテナを介して、隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報を受信する受信工程と、
   前記受信工程により受信した隣接する他の前記無線基地局の前記構成情報に基づいて、自局における構成情報を設定する構成情報制御工程と、
   前記アンテナを用いて送受信する前記構成情報を、指向方向を変更させた指向性ビームにより送受信し、隣接する無線基地局が出力するそれぞれの指向性ビームの到来方向と、自局の指向性ビームの送信方向を同期させる指向性制御工程と、
   を含むことを特徴とする通信方法。

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