JP5432882B2 - 分散アンテナシステム、分散アンテナ切替方法、基地局装置及びアンテナスイッチ装置 - Google Patents
分散アンテナシステム、分散アンテナ切替方法、基地局装置及びアンテナスイッチ装置 Download PDFInfo
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Description
現行世代の端末では、送信アンテナが1つで受信アンテナが2本のダイバーシティ受信をするSIMO(Single Input Multiple Output)通信を行っているケースが多いため、SIMO通信とMIMO通信の切替が必要になってくる。
逆に、SIMO通信をしていても同時通信端末数が増加すると、スループットが劣化して要求スループットを満たせなくなる場合があり、MIMO通信の必要が出てくる場合がある。
スループットの推定は、各々の通信モードにおいて、分散アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを端末への送受信アンテナに割り当てるかを決め、同時通信端末数と無線伝搬チャネル情報からスループットを推定する。
最適な通信モードが選ばれたら、その通信モードにおけるアンテナ接続パタンをアンテナスイッチに設定することによって、分配装置のアンテナと基地局装置のアンテナポートを接続して、最適な通信モードにて端末と基地局装置が通信を継続する。
複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、を備えた分散アンテナシステムにおいて、
ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチ
を備え、
前記基地局装置は、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集し、
前記各分散アンテナは、前記端末からパイロット信号又は制御信号を受信し、
前記基地局装置は、複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、
前記基地局装置は、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択し、
前記基地局装置は、ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択されたアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるか、により定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信し、
前記基地局装置は、上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで、通信モードの切替えを判断し、
前記基地局装置は、前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記基地局装置は、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチは、
前記アンテナ接続パタンを前記基地局装置から受け、
前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする分散アンテナシステムが提供される。
複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチとを備えた分散アンテナシステムにおける基地局装置であって、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集する信号処理部と、
複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択するアンテナ選択部と、
ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記アンテナ選択部が選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるか、により定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信する通信モード切替処理部であって、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで通信モードの切替えを判断する、前記通信モード切替処理部と、
を備え、
前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記信号処理部は、前記通信モード切替処理部により選択された第2の通信モード及び前記アンテナ選択部により選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチより、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする基地局装置が提供される。
複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、を備えた分散アンテナシステムにおいて、複数の前記分配装置と前記基地局装置との間の接続を切り替えるためのアンテナスイッチ装置であって、
ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択されたアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかにより定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信しているとき、
前記基地局装置から、第1の通信モードを第2の通信モードへ切り替えるために、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを受け取る制御部と、
前記制御部により、上り及び下り通信を、それぞれ、前記所定数の分散アンテナと前記
複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替える
受信スイッチ合成処理部及び送信スイッチ部と、
を備え、
ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの
接続を切り替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信
を継続することを特徴とするアンテナスイッチ装置が提供される。
複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチとを備えた分散アンテナシステムにおける分散アンテナ切替方法であって、
前記基地局装置は、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集し、
前記各分散アンテナは、前記端末からパイロット信号又は制御信号を受信し、
前記基地局装置は、複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、
前記基地局装置は、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択し、
前記基地局装置は、ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかにより定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信し、
前記基地局装置は、上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで、通信モードの切替えを判断し、
前記基地局装置は、前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記基地局装置は、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチは、
前記アンテナ接続パタンを前記基地局装置から受け、
前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする分散アンテナ切替方法が提供される。
また、混雑してきたときは、マルチユーザMIMO通信にてシステムスループットの最大化が図られるため、トラフィックの増減に対してスケーラブルに運用することができる。
A.実施形態1
1.分散アンテナシステム
本実施形態では、端末のトラフィックの状況に応じて、最適なアンテナと通信モードを選択する基地局装置を特徴とする分散アンテナシステムについて説明する。
アンテナスイッチの接続パタン1においては、図3で説明したように、基地局装置102の1つのアンテナポート<1>の送信信号をすべてのアンテナに接続して広域に送信する。受信アンテナの設定は、図4で説明したアンテナ接続パタンとして、すべてのアンテナからの信号を受信できる状態にしておく。
端末が送信したパイロット信号の受信電力を測定して、最も高い受信電力となるアンテナを基地局装置の送信アンテナとして特定し、受信電力が高い順にN本のアンテナを基地局装置の受信アンテナとするようにアンテナ接続パタンを決定する。以下に、送信アンテナ1本、受信アンテナ2本のSIMO(Single Input Multiple Output)通信を選択する例について説明する。
なお、定期的に広く受信する必要があるため、空いているアンテナに<3>の送信信号を割り当て、空いているアンテナの受信信号を<3>〜<8>に割り当てることによって、他のユーザをサポートすることも可能である。
アンテナスイッチ109で、アンテナ#1,#2,#3,#4の受信信号を基地局装置102のアンテナポート<1>に接続し、アンテナ#5,#6,#7,#8の受信信号を基地局装置102のアンテナポート<2>に接続し、アンテナ#9,#10,#11,#12の受信信号を基地局装置102のアンテナポート<3>に接続する。この構成では、基地局装置102の3つのアンテナポートを利用して全部のアンテナからの信号を受信することができるため、端末107aがどこにいるか分からない状況でもロバストな通信が可能となる。また、図4で説明した接続構成では<1>から<8>の全部のアンテナポートを用いて受信をしていたが、3つのアンテナポートで済む。アンテナスイッチ109では、アンテナ#1,#2,#3,#4からのすべての受信信号について最大比合成をする。ここでは、アンテナ#1〜#4の受信信号を最大比合成する例を示したが、アンテナスイッチ109が扱うアンテナ本数以下の任意の複数本のアンテナ信号を最大比合成し、基地局装置102のアンテナポートに接続することもできる。
アンテナスイッチ109の接続パタン4では、アンテナ#1に<1>の送信信号を割り当て、アンテナ#2には送信信号を割り当てず、アンテナ#3〜#12までに<2>の送信信号を割り当てる。また、アンテナ#1と#2の最大比合成した受信信号を<1>に割り当て、#3の受信信号を<2>に、#4の受信信号を<3>に、#5の受信信号を<4>に、#6の受信信号を<5>に、#7と#8の最大比合成した受信信号を<6>に、#9と#10の最大比合成した受信信号を<7>に、#11と#12の最大比合成した受信信号を<8>に割り当てる。アンテナ#1と#2を用いて、基地局装置102と端末107aがSIMO通信をしているとする。SIMO通信に使っているアンテナ以外のアンテナについては、別個の送信信号を送ることができ、また、SIMO通信している端末107a以外の端末が送信するアクセス信号を全てのアンテナで受信することが可能な接続構成となっている。
図8に、複数ユーザがSIMO通信を行う場合の通信モードに関する説明図を示す。ここでは、図7におけるアンテナ接続パタン5を想定しており、アンテナ#1と#2を用いて端末107aがSIMO通信をしており、アンテナ#5と#6を用いて端末107bがSIMO通信している例をとりあげる。
端末107aのみでSU−SIMO通信する場合は、5Mbpsのスループットが出るとする。端末107aと端末107bが、SU−SIMO通信で時分割した場合に、端末107aのスループットは2.5Mbpsであるとする。これは、端末107aのみでSU−SIMO通信を行った場合におけるスループットの約半分に相当する。同様に、端末107aと端末107cでSU−SIMO通信を時分割通信した場合、端末107aのスループットは2.5Mbpsであるとする。これも、端末107aのみでSU−SIMO通信を行った場合におけるスループットの約半分に相当する。端末107a,107b,107cでSU−SIMO通信で時分割を行った場合は、端末107aのスループットは1.7Mbpsであるとする。これは、端末107aのみでSU−SIMO通信を行った場合におけるスループットの約1/3に相当する。端末107aと端末107bが同時にMU−SIMO通信を行った場合の端末107aのスループットは3Mbpsであるとする。端末107aと端末107cが同時にMU−SIMO通信を行った場合の端末107aのスループットは2.8Mbpsであるとする。端末107a,端末107b,端末107cが同時にMU−SIMO通信を行った場合の端末107aのスループットは1.5Mbpsであるとする。これらの同時通信時のスループットは、端末107a,107b,107cの位置によって干渉状況が異なり、組合せによってスループットは異なる。
このようにして、同時通信端末数の増減に伴って適した通信モードを選択する。
図11の例では、端末107bが通信しなくなったため、端末107aのみのSU−SIMO通信が選ばれた例を示している。
図12に、本発明の実施形態における基地局装置102の構成図を示す。基地局装置102は、アンテナポート入出力インタフェース1201と、ベースバンド信号処理部1202と、制御部1210と、有線インタフェース1214とを備える。
パイロット信号生成部1203は、端末が既知の送信信号を生成し、これによってアンテナから送信された信号と端末の間の無線伝搬チャネルを推定することができる。伝搬チャネルを推定することによって、アンテナと端末の間の受信電力を測定することができる。パイロット信号生成部1203で生成されたパイロット信号は、信号処理部1205に渡され、無線通信規格に則った符号化、変調の信号処理を施してから送信信号として送信される。
また、アンテナクラスタ情報1215をデータベースとして保持する。
制御部1210は、アンテナ選択部1211と、通信モード切替処理部1212と、制御信号処理部1213を備える。
通信モード切替処理部1212では、同時通信端末情報1209とチャネル情報1207からSU−SIMO通信、MU−SIMO通信、SU−MIMO通信、MU−MIMO通信のどの通信モードが最適かを選択する。通信モード切替処理部1212は、アンテナ選択部1211へアンテナ選択依頼を通知する。また、通信モード切替処理部1212は、各通信モードを決定する際は、アンテナ選択部1211で決定したアンテナクラスタ情報に基づいて、端末の推定スループットを計算し、推定スループットが要求スループットを満足する通信モード(使用するアンテナ及び/又はアンテナ数を含む。)を決定する。制御信号処理部1213に選択した通信モードを通知して、端末に通信モード切替指示の制御信号によって決定した通信モードを通知する。端末から通信モード切替指示応答を受信したことを制御信号処理部1213で検出すると、通信モード切替処理部1212に通知し、通信モード切替処理部1212は、信号処理部1205に選択された通信モード(使用するアンテナ及び/又はアンテナ数を含む。)を設定する。
有線インタフェース1214は、高速バックホール回線終端装置101との有線インタフェースに関する信号処理を行う。例えば、イーサ回線などを使用する場合は、イーサ信号の送受信信号処理を行う。
分配装置108aは、1本ないし複数のアンテナ106a1,106a2と、無線部2701と外部インタフェース2702を備える。無線部2701は、共用器2702と無線送信部2703と無線受信部2704と、受信電力測定部2705a,2705bと、出力制御部2706a,2706bとを備える。
無線受信部2704は、アンテナ106a1,106a2からの受信信号をフィルタリング処理し、ベースバンド帯域のアナログ信号に変換した後、ディジタル信号に変換(A/D変換)して、外部インタフェース2705に出力する。
アンテナスイッチ109は、外部インタフェース2801、受信信号分離部2802、受信電力測定部2803、出力制御部2804、受信スイッチ・合成処理部2805、受信信号多重化処理部2806、基地局インタフェース2807、制御部2808、送信信号分離処理部2809、送信スイッチ部2810、送信信号多重化処理部2811とを備える。
受信電力測定部2803と出力制御部2804は、図6で説明した受信電力測定機能と出力制御機能をアンテナスイッチ内に持つ場合の実施形態であり、不要なアンテナからの信号を出力しない機能を実現する。
基地局インタフェース2807は、基地局装置102の外部インタフェースに合わせて信号変換を行う。
送信スイッチ部2810で、図5や図7等で説明したようにアンテナ接続パタンに従って基地局装置102のアンテナポート<1>〜<8>の送信信号をアンテナ#1〜#12に渡す処理を行う。
送信信号多重化処理部2811では、アンテナ#1〜#12の信号を外部インタフェース2801に渡すためにパラレルシリアル変換する処理を行う。
端末装置107aは、アンテナ2901a,2901b、無線部2902、ベースバンド信号処理部2906、制御部2910、外部インタフェース2911を備える。
外部インタフェース2911は、外部接続した機器とのデータ通信を行うインタフェースを提供する。モバイルルータ等の場合は、イーサネット(登録商標)接続によってパソコン接続が可能になる。
4−1.同時通信端末数計測部1206
図13に、本発明の実施形態における基地局装置102の同時通信端末数計測部1206のアルゴリズム説明図を示す。同時通信端末数計測部1206は、一定周期間隔で同時通信している端末数を計測する機能を持つ。一定周期の間でカウントする端末リストを生成し、端末リストを同時通信端末情報1210に端末リストを更新する処理を行う(端末リストの詳細については図14で後述)。この処理は、同時通信端末数計測部1206が実行する。
待ち状態で、データ信号を受信(Step5)した場合には、データ信号のヘッダ信号に格納されている端末IDを抽出する(Step6)。
抽出した端末IDの情報が端末リストに記録されているかどうかを調べる(Step7)。
そして、Step4の待ち状態に戻る。
通信モード切替処理部1212に同時通信端末情報1209の各情報を通知する(Step12)。
そして、Step1に戻る。
図15に、本発明の実施形態における基地局装置102の通信モード切替処理部1212のアルゴリズム説明図を示す。この処理は、通信モード切替処理部1212が実行する。
Step1の待ち状態において、同時通信端末数計測部1206から同時通信端末情報1209の各情報の通知を受信する(Step2)。
上りスループットの平均値が、閾値1よりも小さな端末が1つでもあるかないかを調べる。(Step3)
Step6では、上り通信のスループットが過剰なため要求速度程度にすることを試みて、図31で後述する通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)選択によって最適な通信モードを選択し、Step7に進む。
Step7では、下りスループットの平均値が下りスループットの閾値3よりも小さい端末が1つでもあるかないかを調べる。
Step9では、下り通信のスループットを要求速度以上にすることを試みて、図30で後述する通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)選択(速度Up)によって最適な通信モードを選択し、Step1に戻る。
Step8では、下りスループットの平均値が、下りスループットの閾値4よりも大きい端末が1つでもあるかどうかを調べる。
Step10では、下り通信のスループットが過剰なため要求速度程度にすることを試みて、図31で後述する通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)選択(速度Down)によって最適な通信モードを選択し、Step1に戻る。
同様に、前述の閾値2は、スループットの要求値と設定する場合、要求値よりも高い値を設定する場合を想定しているが、要求値よりも低い値を設定してもよい。
同様に、前述の閾値3は、スループットの要求値と設定する場合、要求値よりも低い値を設定する場合を想定しているが、要求値より高い値を設定してもよい。
同様に、前述の閾値4は、スループットの要求値と設定する場合、要求値よりも高い値を設定する場合を想定しているが、要求値よりも低い値を設定してもよい。
Step2では、通信モードをMU−SIMO(同時通信)に仮設定し、図33で後述するMU−SIMO(同時通信)の選択判定処理を実施し、Step3に進む。
Step3では、Step2におけるMU−SIMO(同時通信)の判定結果が成功であれば、Step4へ、判定結果が失敗であればStep5へ進む。
Step5では、現在の通信モードがMU−SIMO(同時通信)であるかどうかを調べる。もし、通信モードがMU−SIMO(同時通信)であればStep6へ、そうでなければStep9に進む。
Step6では、通信モードをSU−MIMO(時分割)に仮設定し、図34で後述するSU−MIMO(時分割)の選択判定処理を実施してStep7に進む。
Step7では、Step6におけるSU−MIMO(時分割)の判定結果が成功であれば、Step8へ、そうでなければStep9に進む。
Step9では、現在の通信モードがSU−MIMO(時分割)であるかどうかを調べる。もし、通信モードがSU−MIMO(時分割)であればStep13へ、そうでなければStep10に進む。
Step10では、通信モードをMU−MIMO(同時通信)に仮設定し、図35で後述するMU−MIMO(同時通信)の選択判定処理を実施してStep11に進む。
Step11では、Step10におけるMU−MIMO(同時通信)の判定結果が成功であればStep12へ、そうでなければStep13に進む。
Step13では、現在の通信モードをそのまま継続する。
通信モード切替処理部1212は、各Step4、8、12等で通信モードが選択されると、選択された通信モードと、その通信モードによるアンテナ選択依頼をアンテナ選択部1211に通知する。
Step3では、Step2のSU−SIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep4へ、そうでなければStep5へ進む。
Step5では、図33で後述するMU−SIMO(同時通信)の選択判定処理を実施し、Step6へ進む。
Step6では、Step5のMU−SIMO(同時通信)の判定結果が成功であればStep7へ、そうでなければStep8へ進む。
Step8では、図34で後述するSU−MIMO(時分割)の選択判定処理を実施し、Step9に進む。
Step9では、Step8でのSU−MIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep10へ、そうでなければStep11に進む。
Step11では、MU−MIMO(同時通信)の通信モードを選択する。
Step12では、現在の通信モードがSU−MIMO(時分割)であるかどうかを調べる。通信モードがSU−MIMO(時分割)である場合にはStep13へ、そうでなければStep20に進む。
Step14では、Step13のSU−SIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep15へ、そうでなければStep16へ進む。
Step17では、Step16のMU−SIMO(同時通信)の判定結果が成功であればStep18へ、そうでなければStep19へ進む。
Step19では、SU−MIMO(時分割)の通信モードを選択する。
Step20では、現在の通信モードがMU−SIMO(同時通信)であるかどうかを調べる。通信モードがMU−SIMO(同時通信)である場合にはStep21へ、そうでなければStep25へ進む。
Step22では、Step21のSU−SIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep23へ、そうでなければStep24へ進む。
Step24では、MU−SIMO(同時通信)の通信モードを選択する。
Step25では、SU−SIMO(時分割)の通信モードを選択する。
通信モード切替処理部1212は、各Step4、7、10、11、15、18、19、23、24、25等で通信モードが選択されると、選択された通信モードと、その通信モードによるアンテナ選択依頼をアンテナ選択部1211に通知する。
まず、Step1で、SIMOアンテナ候補を選択してStep2に進む。SIMOアンテナ候補の選び方については、図5で説明したようにして、パイロット信号の受信電力から絞り込んでいく。
Step3では、計算した推定スループットが要求値以上であるかを調べる。もし、推定スループットが要求値以上であればStep4へ、そうでなければStep5に進む。
Step4では、SU−SIMO(時分割)の選択判定結果を成功と判断する。
Step5では、SU−SIMO(時分割)の選択判定結果を失敗と判断する。
以下、要求値は事前に呼種別ごとに定められた値であるとする。
Step1で、SIMO通信に使うアンテナ候補を選択してStep2に進む。SIMOアンテナ候補の選び方は、図5で説明したようにして、パイロット信号の受信電力から絞り込む。
Step3では、計算した推定スループットが要求値以上であるかを調べる。もし、推定スループットが要求値以上であればStep4へ、そうでなければStep5に進む。
Step4では、MU−SIMO(同時通信)の選択判定結果を成功と判断する。
Step5では、MU−SIMO(同時通信)の選択判定結果を失敗と判断する。
Step1で、L本のアンテナクラスタ(アンテナのグループ)を抽出して、Step2に進む。L本のアンテナクラスタの抽出方法については、後述する。
Step4では、計算した推定スループットが要求値以上であるかどうかを調べる。もし、推定スループットが要求値以上である場合にはStep5に進み、そうでなければStep6に進む。
Step6では、アンテナクラスタL本のうち、全ての組合せについてM本のアンテナ候補を抽出して調べたかどうかを判定する。まだ、調べていない組合せのアンテナがある場合には、別の組合せのアンテナを選択してStep2に戻り、全てのアンテナの組合せについて調べた場合には、Step7に戻る。
Step7では、SU−MIMO(時分割)の判定処理結果を失敗と判断する。
図34において、L本のアンテナからM本のアンテナを抽出する例を、図36を用いて説明する。図36の例では、アンテナクラスタに6本のアンテナ#1〜#6が含まれているとする。まず、最初にM=2本のアンテナの組合せ#1、#2で推定スループットを計算する。推定スループットは、閾値以下であるため、他の組合せ#1、#3など調べる。アンテナ#5と#6の組合せがM=2本で最も高い推定スループットであるが、閾値を満たしていない。このため、次に、M=3本として同様に組合せを求める。図36の例では、M=4本とした場合に、アンテナ#3、#4、#5、#6の組合せで推定スループットが閾値を超えていたとすると、この#3、#4、#5、#6のアンテナをMIMO通信のアンテナとして決定する。
Step1で、L本のアンテナクラスタ(アンテナのグループ)を抽出して、Step2に進む。L本のアンテナクラスタの抽出方法については、後述する。
Step4では、計算した推定スループットが要求値以上であるかどうかを調べる。もし、推定スループットが要求値以上である場合にはStep5に進み、そうでなければStep6に進む。
Step6では、アンテナクラスタL本のうち、全ての組合せについてM本のアンテナ候補を抽出して調べたかどうかを判定する。まだ、調べていない組合せのアンテナがある場合には、別の組合せのアンテナを選択してStep2に戻り、全てのアンテナの組合せについて調べた場合には、Step7に戻る。
Step7では、MU−MIMO(同時通信)の判定処理結果を失敗と判断する。
図18に、本発明の実施形態における基地局装置102のチャネル情報1207の説明図を示す。
上り下り別に、アンテナ#1〜#12と端末アンテナ間のチャネルインパルスレスポンス情報をデータとして持つ。既知のパイロット信号をアンテナ#1から送信し、端末107aのアンテナAで受信した信号に対してチャネル推定した結果のチャネル情報をh1aとし、端末107aのアンテナBで受信した信号に対してチャネル推定した結果のチャネル情報をh1bとする。端末107aから基地局装置102にチャネル情報をフィードバックすることによって、h1a,h1bの結果が得られる。上り、下りで周波数が異なるFDD(Frequency Division Duplex)システムでは、下りのチャネル情報を調べるために、このようにフィードバックする必要があるが、上り下り共通の周波数を用いるTDD(Time Division Duplex)システムでは、端末107aのアンテナAから送信したパイロット信号をアンテナ#1で受信し、基地局装置102でチャネル推定を行うことによって、h1aを求め、これを下りのチャネル情報に推定して活用することができる。
C1_SIMO=log2(1+γ1+γ2)
γ1=P×|h1a|2/σ2,γ2=P×|h1b|2/σ2 (数式1)
以降では、Pは基地局装置102から送信される全送信電力を表すものとする。数式1では、アンテナ#1から送信される送信電力に相当する。σ2は熱雑音電力を表す。
C2_SIMO=log2(1+γ1+γ2)
γ1=P×|h6c|2/σ2, γ2=P×|h6d|2/σ2 (数式2)
ここで、SU−SIMO(時分割)を端末107aと107bで通信した場合は、それぞれ時間を半分ずつにするため、端末107aと107bの下り通信容量C1_SIMO(時分割),C2_SIMO(時分割)は、それぞれ次の数式3、数式4になる。
C1_SU_SIMO(時分割)=C1_SIMO/2 (数式3)
C2_SU_SIMO(時分割)=C2_SIMO/2 (数式4)
C1_MU_SIMO(同時通信)=log2(1+γ1+γ2)
γ1=(P/2)×|h1a|2/(σ2+|h6a|2),
γ2=(P/2)×|h1b|2/(σ2+|h6b|2) (数式5)
C2_MU_SIMO(同時通信)=log2(1+γ1+γ2)
γ1=(P/2)×|h6c|2/(σ2+|h1c|2),
γ2=(P/2)×|h6d|2/(σ2+|h1d|2) (数式5’)
C1_MIMO=log2(1+(γ1/2))+log2(1+(γ2/2))
γ1=(P/2)×λ1/σ2, γ2=(P/2)×λ2/σ2 (数式6)
C1_SU_MIMO(時分割)=C1_MIMO/2 (数式9)
C2_SU_MIMO(時分割)=C2_MIMO/2 (数式10)
図26に、本発明の実施形態における基地局装置102のアンテナ選択部1211のアルゴリズムの説明図を示す。この処理は、アンテナ選択部1211が実行する。
待ち状態(Step1)から、通信モード切替処理部1212からアンテナ選択依頼の通知を受け取る(Step2)。
パイロット信号による調査が必要な場合、端末に対してパイロット信号を送信要求する制御メッセージを通知(Step4)する。
端末からのパイロット信号受信を待つ(Step5)。
端末からのパイロット信号を受信待ちタイマがタイムアウト(Step6)した場合は、アンテナ候補選択失敗としてStep1へ戻る。
Step8では、図23等で説明した分配装置間のアンテナクラスタ情報を利用するかどうかを判断し、利用する場合はStep9へ、利用しない場合はStep10へ進む。
Step9では、端末からのパイロット信号の受信電力を測定し、最も受信電力の高いアンテナiを選択してStep12へ進む。
Step10では、端末が送信したパイロット信号の受信電力の大きい順にL本のアンテナをアンテナ候補として選択して、Step1に進む。
Step12では、Step9にて選択したアンテナiに対するアンテナクラスタをアンテナ候補として選択し、Step1へ進む。
ここで選択されたアンテナクラスタのL本のアンテナから、図34、図35、図36で説明したように端末の要求速度を満足するM本のアンテナを通信モード切替処理部1212にて決定する。
また、Step3での判断は、毎回、パイロット信号による調査をしてアンテナを選択するか、ある一定回数の間はパイロット信号の調査を不要とするなどシステムのポリシーによって異なる。また、端末の移動がなく、常に分配装置と端末とのアンテナ関係が固定の場合には、端末が送信するパイロット信号による調査を一切しない方法もある。
端末からパイロット信号を送信して基地局装置で受信した受信電力によってアンテナクラスタを生成する方法は、上りと下りが同じ周波数のシステムに適用できる。上りのパイロット信号によって下りの無線伝搬路と同じ状況であることが想定できるためである。一方で、上りと下りの周波数が異なる場合は、無線伝搬特性が異なるため、基地局装置がパイロット信号を送信することによって、下りの無線伝搬路のチャネル情報を把握してアンテナクラスタを生成する必要がある。以下に、基地局装置がパイロット信号を送信してアンテナクラスタを生成する場合について説明する。
hi,jのノルムを|hi,j|を計算し、|hi,j|≧閾値を満たすjの集合がN個あるとする。ここで、ノルムを|hi,j|はアンテナi,アンテナj間の受信電力を表す。
このN個の集合のうち、大きい順にL本を抽出してアンテナクラスタとする。ここで、L本はあらかじめ定められた固定値であるとする。LがNよりも大きい場合は、N個でアンテナクラスタを形成する。
まず、基地局装置102と端末107a間でSU−SIMO通信をしているとする。続いて、MIMO通信に切り替える必要が生じた場合の例について説明する。
B−1.通信モード切替
(実施形態2)
本実施形態では、SIMO通信でなくSISO(Single Input Single Output)通信をする端末に対する実施形態について説明する。
上記の実施形態1の説明において、SIMO通信の代わりに通信に置き換えればよい。
このケースは、廉価版の端末でSISO通信しかサポートしていないとか、SIMO通信とSISO通信の両方サポートしている端末でも、バッテリー残量が少なくなってSIMO通信からSISO通信のみ行うような場合である。
本実施形態では、実施形態1における図5で説明した最適な送信アンテナを探す方法の別の実施形態について説明する。
基地局装置102がすべてのアンテナにアンテナIDを付与し、1つずつのアンテナからアンテナIDをつけた制御信号を送信し、その制御信号を受信した端末107aが最も高い受信電力を持つアンテナIDを基地局装置102にフィードバックすることで基地局102が使用すべき送信アンテナを特定する。
本実施形態では、実施形態1の図15の代わりとなる基地局102の通信モード切替処理部のアルゴリズムについて説明する。
図16に、本実施形態おける基地局装置102の通信モード切替処理部1212のアルゴリズム説明図を示す。この処理は、通信モード切替処理部1212が実行する。
Step3では、上り同時通信端末数と閾値5の大小を比較する。もし、上り同時通信端末数が閾値5よりも大きければStep5へ、そうでなければStep4に進む。
Step4では、上り同時通信端末数と閾値6の大小を比較する。もし、上り同時通信端末数が閾値6よりも小さければStep6へ、そうでなければStep7へ進む。
Step7では、下り同時通信端末数と閾値7の大小を比較する。もし、下り同時通信端末数が閾値7よりも大きければStep9へ、そうでなければStep8に進む。
Step8では、下り同時通信端末数と閾値8の大小を比較する。もし、下り同時通信端末数が閾値8よりも小さければStep10へ、そうでなければStep1へ進む。
これら閾値5〜8は、予め適宜定めることができる。
本実施形態では、実施形態1の図17の代わりに基地局装置102の通信モード切替処理部1212のSU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO通信を選択するアルゴリズムを説明する。
実施形態1の図17のアルゴリズムのStep10の箇所に、事前に設定しておいたシナリオの通信モード選択とする。図17のアルゴリズムのStep11〜Step13は不要となる。
これは、MU−MIMOのスループット推定の計算量が多くて計算が困難な場合や、MU−MIMOの信号処理を基地局装置102がサポートしていない場合などに有効である。
(実施形態6)
本実施形態では、実施形態1の図18のチャネル情報を用いたマルチユーザMIMOのスループット推定に関する別の実施形態について説明する。
下記の計算によって全体の容量を数式12で求め、端末107aと端末107bの通信容量を数式13と数式14で近似して求めてもよい。
本実施形態では、実施形態1の図18のチャネル情報を用いたスループット推定に関して別の実施形態について説明する。
図19に、本実施形態におけるスループットの推定方法の説明図を示す。ここでは、下りのスループットを例に説明するが、上りのスループットも同様に推定することができる。
端末107aと107bでSU−SIMO(時分割)通信を行った場合は、このXを同時接続端末数の2で割った値(X/2)Mbpsが推定スループットとなる。同様に、端末107a、107b、107cの3台であれば(X/3)Mbpsが推定スループットとなる。
端末107aと107bでSU−MIMO(時分割)通信を行った場合は、N×Xを同時接続端末数の2で割った値(N×X/2)Mbpsが推定スループットとなる。同様に、端末107a、107b、107cの3台であれば(N×X/3)Mbpsが推定スループットとなる。
本実施形態では、実施形態7の図19のスループット推定に関して別の実施形態について説明する。
過去に選択した各通信モードにおける過去のスループット実績値を、実施形態7の図19の表形式で保持しておき、過去に通信したスループットの値を参照することで、推定スループットとしてもよい。実績がない場合は、推定スループットが必ず要求値を満たすような大きな値としておく。これにより、実施形態1の図17で説明したアルゴリズムでは、過去に実績のない通信モードが選択されることになる。選択された通信モードにおけるスループットの実績を記憶しておき、通信モード切替の際に過去の実績値を推定スループットとして参照する。
(実施形態9)
本実施形態では、実施形態1の図26のStep11に関して別の実施形態について説明する。
基地局装置102から端末107aにパイロット信号を送信する。パイロット信号を受信した端末は、パイロット信号の受信電力を測定する。受信電力が最も高いアンテナを基地局装置102にフィードバックする。基地局装置102は、端末が指定したアンテナiを送信アンテナiとして選択する。
(実施形態10)
本実施形態では、実施形態1の図30における通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO) の選択アルゴリズム(速度UP)と、図31における通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO) の選択アルゴリズム(速度Down)に関して別の実施形態について説明する。
以下に示す図17のアルゴリズムを図30、図31の代わりに適用する。
Step2では、SU−SIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep3へ、そうでなければStep4に進む。
Step3では、SU−SIMO(時分割)の通信モードを選択する。
Step4では、MU−SIMO(同時通信)の判定を実施して、Step5に進む。MU−SIMO(同時通信)の判定は、図33にて説明したアルゴリズムによって実施する。
Step5では、MU−SIMO(同時通信)の判定結果が成功であればStep6へ、そうでなければStep7に進む。
Step7では、SU−MIMO(時分割)の判定を実施してStep8に進む。SU−MIMO(時分割)の判定は、図34にて説明したアルゴリズムによって実施する。
Step8では、SU−MIMO(時分割)の判定結果が成功であればStep9へ、そうでなければStep10に進む。
Step10では、MU−MIMO(同時通信)の判定を実施してStep11に進む。MU−MIMO(同時通信)の判定は、図35にて説明したアルゴリズムによって実施する。
Step11では、MU−MIMO(同時通信)の判定結果が成功であればStep12へ、そうでなければStep13に進む。
Step12では、MU−MIMO(同時通信)の通信モードを選択する。
Step13では、SU−SIMO(時分割)の通信モードを選択する。
実施形態10の図17のStep13の別の実施形態を説明する。
通信モードを切り替えずに、現在の通信モードを継続する。
実施形態10の図17のStep13の別の実施形態を説明する。
基地局装置が、端末のトラフィック種別を収集し、例えばベストエフォートのユーザ端末には、SU−SIMO(時分割)を割り当て、QoS(Quality of Service)呼のユーザ端末にはMU−MIMO(同時通信)の通信モードを割り当てる。
本実施形態では、実施形態1の図31における通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)の選択アルゴリズム(速度Down)に関して別の実施形態について説明する。
実施形態10で説明した図17のアルゴリズムを適用する。
本実施形態では、実施形態1の図30における通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)の選択アルゴリズム(速度UP)の代わりにのみ、実施形態10の図17のアルゴリズムを適用する。
本実施形態では、実施形態1の図31における通信モード(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)の選択アルゴリズム(速度Down)の代わりにのみ、実施形態10の図17のアルゴリズムを適用する。
本実施形態では、実施形態1の図25におけるアンテナクラスタの生成方法の代わりとして、別の実施形態によるアンテナクラスタの生成方法について説明する。
基地局装置が下りのパイロット信号を送信して、端末でチャネル情報を測定し、このチャネル情報を基地局装置にフィードバックする。このチャネル情報から受信電力を求め、受信電力が閾値以上のアンテナをアンテナクラスタとする。
(実施形態17)
本実施形態では、実施形態1の図27の分配装置の代わりとして、別の実施形態について説明する。図38に、本実施形態における分配装置の説明図を示す。
アンテナ106a1に対して無線部3801a、アンテナ106a2に対して無線部3801bのように、アンテナ毎に独立して無線部を持つ構成である。また、無線部3801aには、スイッチ3802によって、時分割で送信と受信を切り替える。この分配装置は、TDD(Time Division Duplex)システムに対応する。その他の機能については、図27と同様の機能を持つ。
本実施形態では、実施形態17の図38の分配装置の代わりとして、別の実施形態について説明する。図38の無線部3801aのスイッチ3802の代わりに、図27の共用器2702を用いることで、送信と受信の回り込みを防いで同時使用を可能とする。それ以外の機能は、図38と同様である。この分配装置は、FDD(Frequency Division Duplex)システムに対応する。
本実施形態では、実施形態17の図38の分配装置の代わりとして、別の実施形態について説明する。図38の無線部3801aには、無線送信部3703aのみがあり、無線部部3801bには、無線受信部3804b、受信電力測定部3805b、出力制御部3806bのみがある構成である。この場合、アンテナ106a1は送信のみ、アンテナ106a2は受信のみと片方向のみで運用するケースである。TDDでもFDDでも対応可能な装置であるが、基地局装置にて送信のみ受信のみのアンテナとして管理する必要がある。
(実施形態20)
本実施形態では、実施形態1の図32〜図35における要求値に関して、呼種別に依存せず、あらかじめ決められた閾値として基地局で保持している値である。
(実施形態21)
本実施形態では、実施形態1の図2におけるアンテナスイッチ装置109の機能に関して、基地局装置102に有している。
本実施形態では、実施形態1の図2におけるアンテナスイッチ装置109の機能に関して、DAS親機103に有している。
102:基地局装置
103:DAS親機
104a, 104b,104c:DAS子機
105a, 105b,105c:分岐結合装置
106a, 106b,106c,106d,106e,106f,106g,106h,106i
106a1,106a2,106b1,106b2,106c1,106c2,106d1,106d2
106e1,106e2,106f1,106f2:アンテナ
107a,107b,107c: 端末
108a,108b,108c,108d,108e,108f: 分配装置
109:アンテナスイッチ
1201:アンテナポート入出力インタフェース
1202:ベースバンド信号処理部
1203:パイロット信号生成部
1204:チャネル推定処理部
1205:信号処理部(SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMO)
1206:同時通信端末数計測部
1207:チャネル情報
1208:端末リスト情報
1209:同時通信端末情報
1210:制御部
1211:アンテナ選択部
1212:通信モード切替処理部
1213:制御信号処理部
1214:有線インタフェース
2701:無線部
2702:共用器
2703:無線送信部
2704:無線受信部
2705a,2705b:受信電力測定部
2706a,2706b:出力制御部
2707:外部インタフェース
2801:外部インタフェース
2802:受信信号分離部
2803:受信電力測定部
2804:出力制御部
2805:受信スイッチ・合成処理部
2806:受信信号多重化処理部
2807:基地局インタフェース
2808:制御部
2809:送信信号分離処理部
2810:送信スイッチ部
2811:送信信号多重化処理部
3801a,3801b:無線部
3802a,3802b:スイッチ
3803a,3803b:無線送信部
3804a,3804b:無線受信部
3805a,3805b:受信電力測定部
3806a,3806b:出力制御部
3807:外部インタフェース
Claims (13)
- 複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、を備えた分散アンテナシステムにおいて、
ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチ
を備え、
前記基地局装置は、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集し、
前記各分散アンテナは、前記端末からパイロット信号又は制御信号を受信し、
前記基地局装置は、複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、
前記基地局装置は、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択し、
前記基地局装置は、ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択されたアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるか、により定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信し、
前記基地局装置は、上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで、通信モードの切替えを判断し、
前記基地局装置は、前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記基地局装置は、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチは、
前記アンテナ接続パタンを前記基地局装置から受け、
前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする分散アンテナシステム。 - 複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチとを備えた分散アンテナシステムにおける基地局装置であって、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集する信号処理部と、
複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択するアンテナ選択部と、
ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記アンテナ選択部が選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるか、により定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信する通信モード切替処理部であって、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで通信モードの切替えを判断する、前記通信モード切替処理部と、
を備え、
前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記信号処理部は、前記通信モード切替処理部により選択された第2の通信モード及び前記アンテナ選択部により選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチより、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする基地局装置。 - 複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、を備えた分散アンテナシステムにおいて、複数の前記分配装置と前記基地局装置との間の接続を切り替えるためのアンテナスイッチ装置であって、
ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択されたアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかにより定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信しているとき、
前記基地局装置から、第1の通信モードを第2の通信モードへ切り替えるために、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを受け取る制御部と、
前記制御部により、上り及び下り通信を、それぞれ、前記所定数の分散アンテナと前記
複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替える
受信スイッチ合成処理部及び送信スイッチ部と、
を備え、
ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの
接続を切り替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信
を継続することを特徴とするアンテナスイッチ装置。 - 複数のアンテナポートを持つ基地局装置と、複数の端末アンテナを持つ端末と、ひとつ又は複数の分散アンテナを収容して空間的に分散配置された複数の分配装置と、ひとつ又は複数の前記分散アンテナと前記基地局装置の前記複数のアンテナポートとの接続を切り替えるアンテナスイッチとを備えた分散アンテナシステムにおける分散アンテナ切替方法であって、
前記基地局装置は、
上り及び下り通信の端末スループット、同時通信端末数、各前記分散アンテナから各前記端末アンテナまでの無線伝搬チャネル情報を収集し、
前記各分散アンテナは、前記端末からパイロット信号又は制御信号を受信し、
前記基地局装置は、複数の前記分散アンテナの中から、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタとして選択するか、もしくは、前記アンテナクラスタの選択の前に分散アンテナ間で前記パイロット信号又は前記制御信号を送受信することで前記パイロット信号又は前記制御信号の受信電力の大きい順に所定数の前記分散アンテナのグループをアンテナクラスタ情報として保持し、
前記基地局装置は、このアンテナクラスタ情報を活用して、端末からのパイロット信号又は制御信号の受信電力の最も大きい分散アンテナに対応するアンテナクラスタを選択するか、現在の通信モードで用いている前記分散アンテナに対応するアンテナクラスタとして選択し、
前記基地局装置は、ある一定時刻においてひとつの端末のみが通信を行うか、複数の端末が同時に通信を行うか、及び、前記選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかにより定められ、通信速度又はスループットがそれぞれ異なる複数の通信モードのひとつで通信し、
前記基地局装置は、上り又は下り通信の端末スループットが要求値より下回った場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より上回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより高い第2の通信モードを選択し、一方、
上り又は下り通信の端末スループットが要求値にあらかじめ定められた一定の閾値を加えた値を上回っている場合又は同時接続端末数があらかじめ定められた閾値より下回った場合に、現在通信中の第1の通信モード以外の他の通信モードによる推定スループットを計算し、推定スループットが要求値を満足し且つ通信速度又はスループットが第1の通信モードより低い第2の通信モードを選択することで、通信モードの切替えを判断し、
前記基地局装置は、前記推定スループットの計算においては、選択したアンテナクラスタ及び端末アンテナのどのひとつ又は複数のアンテナを送受信アンテナに割り当てるかを定めており、定められた分散アンテナ数分、基地局装置のアンテナポートを割り当て、
前記基地局装置は、選択された第2の通信モード及び選択された所定数の前記分散アンテナにおける、前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を表すアンテナ接続パタンを作成して、前記アンテナスイッチに通知し、
前記アンテナスイッチは、
前記アンテナ接続パタンを前記基地局装置から受け、
前記所定数の分散アンテナと前記複数のアンテナポートとの対応を、指定された前記アンテナ接続パタンに従って切替えることで、前記基地局装置と前記端末の間で通信モードを切り替えて通信を継続することを特徴とする分散アンテナ切替方法。 - 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
分配装置のアンテナと端末のアンテナ間の無線チャネル情報をベースに容量計算した結果を前記推定スループットとすることを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
前記通信モード切替処理部は、過去の通信において選択された通信モードでのスループット実績を記憶しておき、通信モードの切替の際に過去のスループット実績値を推定スループットとすることを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
前記基地局装置の1つのアンテナポートの送信信号をすべてのアンテナに接続して広域に送信し、すべてのアンテナからの信号を受信できるアンテナ接続パタンを前記アンテナスイッチに設定し、
端末が送信した信号の受信電力を測定して、最も高い受信電力となるアンテナを前記基地局装置の送信アンテナとし、受信電力が高い順に予め定められた数のアンテナを前記基地局装置の受信アンテナとしてアンテナ接続パタンに切り替えることを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
複数のアンテナの中からパイロット信号又は制御信号の受信電力の一番大きいアンテナに対する所定数のアンテナを含むアンテナクラスタを選択すること、又は、該受信電力の大きい順に所定数のアンテナを含むアンテナクラスタを選択することを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
ある一つの分配装置の一つのアンテナから送信したパイロット信号又は制御信号を、送信しているアンテナ以外のアンテナで受信するように分配装置のアンテナと前記基地局装置のアンテナポートを接続するようアンテナ接続パタンを前記アンテナスイッチに設定し、
前記基地局装置で前記パイロット信号又は制御信号のチャネル推定を行って受信電力を求め、パイロット信号又は制御信号を送信したアンテナから受信電力の大きい順にアンテナクラスタを形成する分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
前記基地局装置と端末がある一つの分配装置の1本の送信アンテナによる通信から複数の送受信アンテナを用いたMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信に切替を行う場合に、ある一つの分配装置の1本の送信アンテナに対応するアンテナクラスタをMIMO通信に利用するアンテナ候補として選択してMIMO通信する分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
通信モードとして、SISO通信(Single User Single Input Single Output)、SIMO通信(Single Input Multiple Output)、MIMO通信(Multiple Input Multiple Output)通信のいずれかと、ある時刻において1つの端末のみが通信を行うシングルユーザモード(Single User)と、ある時刻において複数の端末が同時通信を行うマルチユーザモード(Multi−User)のいずれかとの組み合わせである、SU−SISO/MU−SISO/SU−SIMO/MU−SIMO/SU−MIMO/MU−MIMOのうち複数を含むことを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
前記アンテナスイッチ装置が扱うアンテナ数以下の任意の複数本のアンテナ信号を最大比合成して、前記基地局装置のアンテナポートに接続することを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
- 請求項1に記載の分散アンテナシステム、請求項2に記載の基地局装置、又は、請求項3に記載のアンテナスイッチ装置において、
アンテナ毎に受信電力を測定し、ノイズレベルと変わらないものについて出力しない出力制限機能部を有することを特徴とする分散アンテナシステム、基地局装置、又はアンテナスイッチ装置。
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