JP4173406B2

JP4173406B2 - 無線装置および通信制御方法

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Publication number: JP4173406B2
Application number: JP2003152689A
Authority: JP
Inventors: 公美相良
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004356993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間多重（ＳＤＭＡ；Spatial Division Multiple Access）方式の無線通信システムに用いて好適な無線装置および通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＤＭＡ無線通信システムは、無線基地局にアダプティブアレーアンテナ（Adaptive Array Antenna）を備え、ユーザ端末（以下、端末という）毎に指向性の異なる放射パターンの送信ビームを形成して同じ時間に複数の端末向けの電波を送信している。無線基地局は、ある端末の放射パターンを形成する際に、アダプティブビームフォーミング（AdaptiveBeam Forming）により送信相手の端末の方向に指向性を持たせ、かつ、アダプティブヌルスティアリング（Adaptive Null Steering）によりそれ以外の端末の方向にヌルを形成する。これにより、複数の端末に対して同じ時間に同じ周波数チャネルを割当てて、チャネルの利用効率を上げている。
【０００３】
上記したＳＤＭＡ無線通信システムとしては、例えばＰＨＳ（Personal Handyphone System）と呼ばれるシステムがある。このシステムにおいて無線基地局は、ＰＨＳ規格で定められた時分割多重方式（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ；Time Division Multiple Access/Time Division Duplex）により端末と無線接続し、該時分割多重に加えて、さらに空間多重を行って端末と通信する。そして、無線基地局は、端末との間の受信情報に基づいて適切な放射パターンを形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、無線基地局は、空間多重中の複数の端末の通信品質が劣化した場合に、当該端末に対して時分割チャネルの切替又はハンドオーバーを指示する。また、シームレス対応端末の場合には、現在の時分割チャネルで通信を継続しながら、時分割チャネルの切替動作が可能である。このため、無線基地局は、切替先のチャネル確立が成功するまでは現在のチャネルを維持し、切替先のチャネル確立が成功したときに切替元のチャネルを切断する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５８０６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のＰＨＳ無線基地局では、通信品質が劣化した端末宛に送信したチャネル切替又はハンドオーバーの指示メッセージが、通信品質が悪いために端末側で正常に受信されないことがある。この結果、通信品質の悪い状態が継続し、さらには通信が切断される虞があり問題である。
【０００７】
また、指示先の端末がシームレス対応端末である場合、端末側は、切替先のチャネル確立が成功すると、無線基地局側とは無関係に切替元のチャネルを切断する。このため、端末側の切断時期が無線基地局側よりも遅れたときは、端末側では所望波が存在しなくなる。この所望波が存在しない状況下では、特に、空間多重相手の所望波を誤って受信しやすくなっており、空間多重相手の所望波を誤受信してノイズが発生する虞がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーの指示に伴う不具合を改善することができる無線装置および通信制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、時分割多重及び空間多重により複数の端末と無線通信を行う無線装置において、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示するときは、送信出力を増加させる出力制御手段と、前記指示の終了後、前記指示先の端末の空間多重相手である端末によるチャネル解放を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に応じて、前記空間多重相手である端末のチャネル復帰を準備するチャネル制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、時分割多重及び空間多重によりシームレス端末を含む複数の端末と無線通信を行う無線装置において、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示したときは、この指示先の端末についてチャネル解放する時期を、前記指示時点から前記指示先の端末によるチャネル解放までの期間以上遅延させるチャネル制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、前記チャネル制御手段は、少なくとも一定期間遅延させることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、時分割多重及び空間多重により複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示するときは、送信出力を増加させる出力制御過程と、前記指示の終了後、前記指示先の端末の空間多重相手である端末によるチャネル解放を検出する検出過程と、前記検出過程による検出結果に応じて、前記空間多重相手である端末のチャネル復帰を準備するチャネル制御過程と、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、時分割多重及び空間多重によりシームレス端末を含む複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示したときは、この指示先の端末についてチャネル解放する時期を、前記指示時点から前記指示先の端末によるチャネル解放までの期間以上遅延させるチャネル制御過程を含むことを特徴としている。
【００１７】
また、前記チャネル制御過程において、少なくとも一定期間遅延させることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態による無線基地局（無線装置）と移動局（携帯端末）を有する無線通信システムの構成例を示すブロック図である。この例では本実施形態による無線通信システムとして、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）と呼ばれるシステムを挙げて説明する。
【００２０】
図１において、無線基地局１は、ＰＨＳ規格で定められた時分割多重（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ）方式に加え、更に空間多重方式を用いて、同一周波数で複数の信号を空間多重して、複数の端末との間でデジタル無線通信を行う。端末２−１（ＵｓｅｒＢ）と端末２−２（ＵｓｅｒＣ）はＰＨＳ端末である。端末２−１，２−２は、無線基地局１との間で、同一の時分割チャネルで空間多重により、それぞれの通信チャネル（ＴＣＨ）を用いて通信中である。例えば、ＴＣＨを介して音声通話やデータ通信が行われている。
【００２１】
図２は、上記図１に示す無線基地局１の構成を示すブロック図である。無線基地局１は、アダプティブアレーアンテナ１１と無線部１２と信号処理部１３と回線インタフェース部１４と制御部１５とを有する。
【００２２】
無線基地局１は、ＰＨＳ規格に従って１つのＴＤＭＡフレーム内に４つのチャネル（制御チャネル（ＣＣＨ）用に１つと、通信チャネル（ＴＣＨ）用に３つ）を時分割多重し、１つの時分割チャネルにつき空間多重が可能な最大ｍ本（ｍは２以上の整数）の通信回線の信号を並列に処理する。１つのＴＤＭＡフレームは、５ミリ秒の周期を有し、各周期を８等分して得られる４つの送信タイムスロットと４つの受信タイムスロットとから構成される。１つの送信タイムスロットと１つの受信タイムスロットの組は時分割多重による１つの時分割チャネルを構成する。
【００２３】
図２において、アダプティブアレーアンテナ１１は、無線部１２に接続されている。無線部１２は、送信部と受信部を備え、アダプティブアレーアンテナ１１を時分割で制御して送信と受信との切り替えを行っている。無線部１２の送信部は、アッパコンバータ、電力増幅器等を備え、信号処理部１３から入力された信号を低周波から高周波に変換し、送信出力レベルにまで増幅してアダプティブアレーアンテナ１１に出力する。無線部１２の受信部は、ローノイズ増幅器、ダウンコンバータ等を備え、アダプティブアレーアンテナ１１で受信された信号を高周波から低周波に変換し、増幅して信号処理部１３に出力する。
【００２４】
信号処理部１３は、指向性パターンの形成に関する制御、即ち、無線部１２から入力される空間多重された各端末からの受信信号を分離抽出して回線インタフェース１４に出力する。また、回線インタフェース１４から入力された送信信号を所望の端末へ送信できるように空間多重用に重み付けした信号を生成して無線部１２に出力する制御を行う。信号処理部１３は、１つの時分割チャネルにおいて空間多重される最大ｍ個の信号を並列処理する。信号処理部１３は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）により実現される。
【００２５】
回線インタフェース１４は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理機能を有しており、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、複数の通信回線と信号処理部１３との間で複数の信号（音声又はデータのベースバンド信号）を授受する。
【００２６】
制御部１５は、無線基地局１全体の制御を行う。また、制御部１５は、回線インタフェース１４に対して端末を収容する時分割チャネルを切替させる時分割チャネル切替制御処理を行う。また、制御部１５は、端末に対してハンドオーバーを指示するハンドオーバー指示処理を行う。制御部１５は、ＣＰＵ及びメモリ等から構成される。
【００２７】
次に、上述した図１の無線通信システムにおける通信制御に係る動作を説明する。
初めに、図３〜図６を参照して、第１の実施形態に係る動作を説明する。図３は、時分割チャネルの割当て例を示す図である。図４は、図２に示す無線基地局１の制御部１５が行うチャネル切替又はハンドオーバーの指示時における処理の流れを示すフローチャートである。図５，図６は、チャネル切替又はハンドオーバーの指示時における通信制御について説明するためのシーケンスチャートである。
【００２８】
本実施例では、図３に示されるように、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）と端末２−２（ＵｓｅｒＣ）は、無線基地局１との間で時分割チャネル「Slot3」を使用して空間多重により、それぞれＴＣＨを用いて通信中（例えば通話中）である（図５，図６のステップＳ１０１）。また、時分割チャネル「Slot2」においてＵｓｅｒＡ（図１には図示せず）がＴＣＨを用いて通信中であり、時分割チャネル「Slot4」ではＵｓｅｒＤ（図１には図示せず）がＴＣＨを用いて通信中である。
【００２９】
図４において、先ず、空間多重ユーザ（ＵｓｅｒＢ又はＵｓｅｒＣ）の通信品質が劣化したことによるチャネル切替又はハンドオーバーの指示の要求が発生する（ステップＳ１）。次いで、無線基地局１の制御部１５は、無線部１２へ送信出力の増大を指示し（ステップＳ２）、当該指示メッセージを送信する（ステップＳ３）。
【００３０】
これにより、例えば、図５に示されるように、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）に対するチャネル切替指示であるＴＣＨ切替指示メッセージが通常よりも大きな出力で送信され（図５のステップＳ１０２）、該端末２−２（ＵｓｅｒＣ）によって正常受信される確度が高まる。図５の例では、時分割チャネル「Slot3」から「Slot4」へのＴＣＨ切替指示メッセージが送信される。この結果、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）が、該ＴＣＨ切替指示メッセージを正常受信すると、「Slot4」のチャネル確立動作を開始する（図５のステップＳ１０３）。そして、「Slot4」でのＴＣＨが確立すると、該「Slot4」により端末２−２（ＵｓｅｒＣ）の通話が継続される（図５のステップＳ１０４）。
【００３１】
ところで、上記したように、送信出力を増して、例えば端末２−２（ＵｓｅｒＣ）宛のＴＣＨ切替指示メッセージが送信されると、該端末２−２（ＵｓｅｒＣ）の空間多重相手である端末２−１（ＵｓｅｒＢ）が当該指示メッセージを誤受信する可能性が高くなる。しかし、本発明においては、既に通信品質が悪くなっている端末２−２（ＵｓｅｒＣ）をより確実にチャネル切替させて救済することを優先させる。但し、空間多重相手が指示メッセージを誤受信したときのために、図４のステップＳ４以降の処理を行って通信が継続できるよう対処する。
【００３２】
図４において、無線基地局１の制御部１５は、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）宛の指示メッセージ送信後、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）が該指示メッセージを誤受信して現在の時分割チャネル「Slot3」を解放するかを監視する（ステップＳ４）。そして、チャネル解放ありの場合に、制御部１５は、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）が時分割チャネル「Slot3」に復帰できるように、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）からの時分割チャネル「Slot3」への復帰を待受ける状態となる（ステップＳ５，Ｓ６）。次いで、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）からの時分割チャネル「Slot3」の確立要求があると、制御部１５はこれを受け付けてチャネル復帰させる（ステップＳ７）。これにより、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）は、時分割チャネル「Slot3」へ復帰して通信を継続することができる。
【００３３】
例えば、図６に示されるように、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）宛のＴＣＨ切替指示メッセージが通常よりも大きな出力で送信され、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）が、該時分割チャネル「Slot4」へのＴＣＨ切替指示メッセージを誤受信する（図６のステップＳ２０１）。この結果、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）は、現在の時分割チャネル「Slot3」を解放する。そして、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）は、時分割チャネル「Slot4」のチャネル確立動作を開始するが、無線基地局１は該「Slot4」のチャネル確立を受け付けない（図６のステップＳ２０２）。このため、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）は、時分割チャネル「Slot4」への切替に失敗する。そして、時分割チャネル「Slot3」の確立動作を開始する（図６のステップＳ２０３）。この時、無線基地局１側はチャネル復帰の待受け状態となっているので、該「Slot3」の確立が成功し、端末２−１（ＵｓｅｒＢ）は「Slot3」により通信を継続することができる（図６のステップＳ２０４）。
【００３４】
なお、制御部１５は、「移動検出」と呼ばれる処理によってチャネル解放の検出を行う。該移動検出処理では、所定期間（例えば１００ｍＳ）においてＴＣＨ信号が未受信であった場合に、同期バーストを待受け、チャネルの再同期確立を行う状態に移行する。この移行により制御部１５はチャネル解放ありと判断する。
【００３５】
上述した第１の実施形態によれば、送信出力を増加して指示メッセージが送信されるので、指示先の端末によって該指示メッセージが正常受信される確度が高まる。これにより、通信品質が劣化した端末に対して送信したチャネル切替又はハンドオーバーの指示メッセージが端末側で正常に受信され、該指示がより確実に実行されるので、通信切断等の不具合が防止される。
【００３６】
本実施形態によれば、送信出力を増加することによって指示先の端末の空間多重相手が指示メッセージを誤受信しやすくなる。しかし、この対処として、たとえ空間多重相手が誤受信して現在のチャネルを解放しても、該解放チャネルへ復帰できるように準備するので、元のチャネルへ復帰して通信を継続することができる。
【００３７】
次に、図３，図７，図８を参照して、第２の実施形態に係る動作を説明する。図７は、図２に示す無線基地局１の制御部１５が行うチャネル切替又はハンドオーバーの指示時における処理の流れを示すフローチャートである。図８は、チャネル切替又はハンドオーバーの指示時における通信制御について説明するためのシーケンスチャートである。
【００３８】
本実施例では、上記第１の実施形態と同様に、図３に示されるように各端末（ＵｓｅｒＡ〜Ｄ）が時分割チャネル「Slot2〜4」に収容されている。但し、この第２の実施形態では、少なくとも「Slot3」で空間多重中の端末２−２（ＵｓｅｒＣ）は、シームレス対応端末である。
【００３９】
シームレス対応端末は、現在の時分割チャネルで通信を継続しながら、時分割チャネルの切替動作が可能である。これにより、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）は、切替先の時分割チャネルの確立が成功するまでは現在のチャネルを維持し、切替先のチャネル確立が成功すると、無線基地局側とは無関係に切替元のチャネルを切断する。
【００４０】
図７において、先ず、空間多重ユーザ（ＵｓｅｒＢ又はＵｓｅｒＣ）の通信品質が劣化したことによるチャネル切替又はハンドオーバーの指示の要求が発生し、無線基地局１の制御部１５は、当該指示メッセージを送信する（ステップＳ１１）。次いで、制御部１５は、一定期間（例えば１００ｍＳ）待機し（ステップＳ１２）、該待機終了後に指示先の端末がチャネル解放したかを判断する（ステップＳ１３）。
【００４１】
この判断の結果、チャネル解放があった場合、制御部１５は、切替元のチャネルを切断する（ステップＳ１４）。一方、チャネル解放されていない場合には、ステップＳ１２へ戻り、一定期間待機する。これにより、指示先のシームレス対応端末が、無線基地局側よりも遅れて切替元のチャネルを解放することが防止される。
【００４２】
例えば、図８に示されるように、シームレス対応端末である端末２−２（ＵｓｅｒＣ）が、時分割チャネル「Slot4」へのＴＣＨ切替指示メッセージを受信する（図８のステップＳ３０１）。次いで、この指示メッセージに従って端末２−２（ＵｓｅｒＣ）が、シームレス動作により、現在の時分割チャネル「Slot3」を維持しながら「Slot4」のチャネル確立動作を開始する（図８のステップＳ３０２）。次いで、該「Slot4」のチャネル確立が成功すると、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）が、切替元の「Slot3」を切断する（図８のステップＳ３０３）。この切断時点においては、無線基地局１側では、上記図７のステップＳ１２，Ｓ１３の処理により「Slot3」が維持されている。したがって、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）は、切替元の「Slot3」により正常に通信できる。そして、無線基地局１は、端末２−２（ＵｓｅｒＣ）により切替元の「Slot3」が切断されると、該「Slot3」の切断を行う（図８のステップＳ３０４）。
【００４３】
上述した第２の実施形態によれば、チャネル切替又はハンドオーバーの指示先のシームレス対応端末が、無線基地局側よりも遅れて切替元のチャネルを解放することが防止される。これにより、所望波が存在しないチャネルで通信が継続されることにより、空間多重相手の所望波を誤受信してノイズが発生する等の不具合が防止される。
【００４４】
なお、上記第２の実施形態において、無線基地局１が、指示先の端末のチャネル解放を検出せず、指示メッセージ送信時点から端末側のチャネル解放に至るに十分な所定期間の経過後に、切替元のチャネルを切断するようにしてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーの指示に伴う不具合を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による無線基地局（無線装置）と移動局（携帯端末）を有する無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線基地局１の構成を示すブロック図である。
【図３】時分割チャネルの割当て例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による通信制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による通信制御について説明するための第１のシーケンスチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態による通信制御について説明するための第２のシーケンスチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による通信制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態による通信制御について説明するためのシーケンスチャートである。
【符号の説明】
１…無線基地局（無線装置）、２−１，２−２…携帯端末、１１…アダプティブアレーアンテナ、１２…無線部、１３…信号処理部、１４…回線インタフェース部、１５…制御部

Claims

時分割多重及び空間多重により複数の端末と無線通信を行う無線装置において、
複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示するときは、送信出力を増加させる出力制御手段と、
前記指示の終了後、前記指示先の端末の空間多重相手である端末によるチャネル解放を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記空間多重相手である端末のチャネル復帰を準備するチャネル制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線装置。
時分割多重及び空間多重によりシームレス端末を含む複数の端末と無線通信を行う無線装置において、
複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示したときは、この指示先の端末についてチャネル解放する時期を、前記指示時点から前記指示先の端末によるチャネル解放までの期間以上遅延させるチャネル制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記チャネル制御手段は、少なくとも一定期間遅延させることを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
時分割多重及び空間多重により複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、
複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示するときは、送信出力を増加させる出力制御過程と、
前記指示の終了後、前記指示先の端末の空間多重相手である端末によるチャネル解放を検出する検出過程と、
前記検出過程による検出結果に応じて、前記空間多重相手である端末のチャネル復帰を準備するチャネル制御過程と、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
時分割多重及び空間多重によりシームレス端末を含む複数の端末と無線通信を行う無線装置における通信制御方法であって、
複数の端末を一つの時分割チャネルで空間多重により収容している場合に、チャネル切替又はハンドオーバーを指示したときは、この指示先の端末についてチャネル解放する時期を、前記指示時点から前記指示先の端末によるチャネル解放までの期間以上遅延させるチャネル制御過程を含むことを特徴とする請求項４に記載の通信制御方法。
前記チャネル制御過程において、少なくとも一定期間遅延させることを特徴とする請求項４に記載の通信制御方法。