ホーム > 特許ランキング > 株式会社日立国際電気
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-01-19
(54)【発明の名称】無線通信システム、基地局及び移動局
(51)【国際特許分類】
H04W 36/36 20090101AFI20220112BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20220112BHJP
H04W 24/10 20090101ALI20220112BHJP
H04W 36/30 20090101ALI20220112BHJP
H04W 72/04 20090101ALI20220112BHJP
【ＦＩ】
H04W36/36
H04W16/28 130
H04W24/10
H04W36/30
H04W72/04 131
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021503441
(86)(22)【出願日】2020-01-14
(86)【国際出願番号】 JP2020000893
(87)【国際公開番号】W WO2020179227
(87)【国際公開日】2020-09-10
【審査請求日】2021-08-10
(31)【優先権主張番号】P 2019038512
(32)【優先日】2019-03-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000001122
【氏名又は名称】株式会社日立国際電気
(74)【代理人】
【識別番号】100116687
【弁理士】
【氏名又は名称】田村 爾
(74)【代理人】
【識別番号】100098383
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 純子
(74)【代理人】
【識別番号】100155860
【弁理士】
【氏名又は名称】藤松 正雄
(72)【発明者】
【氏名】加藤 大季
(72)【発明者】
【氏名】仲田 樹広
(72)【発明者】
【氏名】星 大樹
【審査官】深津 始
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０７２７７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４ －Ｈ０４Ｂ ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００ －Ｈ０４Ｗ ９９／００
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４
ＳＡ ＷＧ１－４
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動局が基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う無線通信システムにおいて、前記移動局は、現在の通信相手である第１の基地局からのプリコーディング情報を適用したデータ送信とは別に、プリコーディング情報を適用しない無指向の制御信号を送信し、
前記第１の基地局は、第１の送信タイミングで、前記第１の基地局による前記制御信号の受信状態情報と、前記第１の基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを前記移動局に送信し、
前記第１の基地局とは別の第２の基地局は、前記制御信号の受信状態が予め設定された閾値以上の場合に、前記第２の基地局の存在を通知する基地局通知信号を前記移動局に送信し、
前記移動局は、前記第２の基地局から前記基地局通知信号を受信した場合に、前記第１の送信タイミングとは異なる第２の送信タイミングを前記第２の基地局に通知し、
前記第２の基地局は、前記移動局から通知された前記第２の送信タイミングで、前記第２の基地局による前記制御信号の受信状態情報と、前記第２の基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを前記移動局に送信し、
前記移動局は、前記第１の基地局と前記第２の基地局のそれぞれから受信した受信状態情報を比較し、前記第２の基地局の受信状態が前記第１の基地局の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好な場合に、前記第１の基地局からのプリコーディング情報に代えて前記第２の基地局からのプリコーディング情報を適用してデータ送信を行うことで、通信相手を前記第１の基地局から前記第２の基地局に切り替えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記第１の基地局から前記移動局へのデータ送信に用いるフレームは、プリアンブルシンボルと、パイロットシンボルと、複数のデータシンボルとを含み、
前記第２の基地局は、前記複数のデータシンボルのそれぞれの周波数方向の両側にあるＮＵＬＬキャリアを使用して、前記基地局通知信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の無線通信システムにおいて、前記基地局通知信号は、立ち上がりと立下りの信号波形が緩やかであることを特徴とする無線通信システム。
【請求項4】
基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う移動局において、現在の通信相手である第１の基地局からのプリコーディング情報を適用したデータ送信とは別に、プリコーディング情報を適用しない無指向の制御信号を送信し、
前記第１の基地局から第１の送信タイミングで送信される、前記第１の基地局による前記制御信号の受信状態情報と、前記第１の基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを受信し、
前記第１の基地局とは別の第２の基地局から、前記第２の受信局による前記制御信号の受信状態が予め設定された閾値以上の場合に送信される、前記第２の受信局の存在を通知する基地局通知信号を受信した場合に、前記第１の送信タイミングとは異なる第２の送信タイミングを前記第２の基地局に通知し、
前記第２の基地局から前記第２の送信タイミングで送信される、前記第２の基地局による前記制御信号の受信状態情報と、前記第２の基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを受信し、
前記第１の基地局と前記第２の基地局のそれぞれから受信した受信状態情報を比較し、前記第２の基地局の受信状態が前記第１の基地局の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好な場合に、前記第１の基地局からのプリコーディング情報に代えて前記第２の基地局からのプリコーディング情報を適用してデータ送信を行うことで、通信相手を前記第１の基地局から前記第２の基地局に切り替えることを特徴とする移動局。
【請求項5】
移動局にプリコーディング情報を送信し、自基地局へのデータ送信に該プリコーディング情報を適用させる基地局において、前記移動局から、プリコーディング情報を適用したデータ送信とは別に送信される、プリコーディング情報を適用しない無指向の制御信号を受信し、
前記移動局の現在の通信相手が自基地局である場合には、第１の送信タイミングで、自基地局による前記制御信号の受信状態情報と、自基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを前記移動局に送信し、
前記移動局の現在の通信相手が別の基地局である場合には、
前記制御信号の受信状態が予め設定された閾値以上の場合に、自基地局の存在を通知する基地局通知信号を前記移動局に送信し、
前記基地局通知信号の送信に対応して前記移動局から通知される、前記第１の送信タイミングとは異なる第２の送信タイミングで、自基地局による前記制御信号の受信状態情報と、自基地局へのデータ送信に使用されるプリコーディング情報とを前記移動局に送信し、
前記移動局により、自基地局の受信状態が前記別の基地局の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好と判定された場合に、前記別の基地局からのプリコーディング情報に代えて自基地局からのプリコーディング情報を適用したデータ送信が行われることで、前記移動局の通信相手が前記別の基地局から自基地局に切り替えられることを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動局が基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、図２に示すような、単方向通信の移動通信装置と単方向通信の固定通信装置を組み合わせた構成の中継システムが実用されている。
図１の中継システムは、移動局２０１と、第１の基地局２０２－１と、第２の基地局２０２－２と、集約局２０３とを備えている。移動局２０１は、映像符号化部２０４と、移動通信装置（送信側）２０５とを有する。第１の基地局２０２－１は、移動通信装置（受信側）２０６－１と、固定通信装置（送信側）２０７－１とを有し、第２の基地局２０２－２も同様に、移動通信装置（受信側）２０６－２と、固定通信装置（送信側）２０７－２とを有する。集約局２０３は、２つの固定通信装置（受信側）２０８－１，２０８－２と、ＴＳ（Transport Stream）選択装置２０９と、映像復号化部２１０とを有する。
図１の中継システムは、移動局２０１と、第１の基地局２０２－１と、第２の基地局２０２－２と、集約局２０３とを備えている。移動局２０１は、映像符号化部２０４と、移動通信装置（送信側）２０５とを有する。第１の基地局２０２－１は、移動通信装置（受信側）２０６－１と、固定通信装置（送信側）２０７－１とを有し、第２の基地局２０２－２も同様に、移動通信装置（受信側）２０６－２と、固定通信装置（送信側）２０７－２とを有する。集約局２０３は、２つの固定通信装置（受信側）２０８－１，２０８－２と、ＴＳ（Transport Stream）選択装置２０９と、映像復号化部２１０とを有する。
【0003】
集約局２０３に伝送する映像は、移動局２０１の映像符号化部２０４でＴＳ信号に映像符号化され、移動通信装置（送信側）２０５で符号化・変調されて無線により送信される。移動局２０１の移動通信装置（送信側）２０５から送信された信号は、各基地局２０２－１，２０２－２の移動通信装置（受信側）２０６－１，２０６－２で受信され、復調・復号される。移動通信装置（受信側）２０６－１，２０６－２で復調されたＴＳ信号は、固定通信装置（送信側）２０７－１，２０７－２に入力され、符号化・変調され、集約局２０３へ光回線により送信される。集約局２０３は、各基地局２０２－１，２０２－２から送信された信号をそれぞれの固定通信装置（受信側）２０８－１，２０８－２で受信し、復調・復号を行い、復号されたＴＳ信号をＴＳ選択装置２０９へ出力する。ＴＳ選択装置２０９は、２つの固定通信装置（受信側）２０８－１，２０８－２から入力されたＴＳ信号のパケットを比較し、エラーが少ない方のパケットを映像復号化部２１０に出力する。このようなシステムにより、移動局２０１が移動しても映像を途切れさせずに伝送することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１３３７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、図３に示すような、双方向通信の移動通信装置と単方向通信の固定通信装置を組み合わせた構成の中継システムが検討されている。図３のシステムは、図２の移動通信装置２０５，２０６－１，２０６－２を、双方向通信に対応した移動通信装置３０１，３０２－１，３０２－２に置き換えた構成となっている。
【0006】
移動通信装置３０１，３０２－１，３０２－２は、固有モードＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）やビームフォーミングなどを用いる双方向通信が可能な装置を想定している。なお、移動局２０１からの映像データの送信が支配的なため、移動局側２０１の移動通信装置３０１を送信側、基地局２０２－１，２０２－２側の移動局通信装置３０２－１，３０２－２を受信側と呼称することとする。また、第１の基地局２０２－１から第２の基地局２０２－２に伝送経路を切り替えることを「ハンドオーバ」と定義し、ハンドオーバを行う前に通信を行っている第１の基地局２０２－１を「ハンドオーバ前の基地局」と呼称し、ハンドオーバを行った後に通信を行う第２の基地局２０２－２を「ハンドオーバ後の基地局」と呼称することとする。
【0007】
従来の単方向通信の移動通信装置２０５，２０６－１，２０６－２を用いたシステムでは、十分な受信電界がある場合、第１の基地局２０２－１及び第２の基地局２０２－２が共に移動局２０１からの信号を受信し、復調・復号することができる。しかしながら、固有モードＭＩＭＯやビームフォーミングを用いたシステムでは、第１の基地局２０２－１との通信中は第２の基地局２０２－２では信号を復調・復号できないという特徴がある。そのため、ハンドオーバを行う際に瞬時的な伝送エラーが発生する懸念がある。
【0008】
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、ハンドオーバを行う際の瞬時的な伝送エラーを防ぐことが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、移動局が基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う無線通信システムにおいて、前記移動局は、現在の通信相手である第１の基地局とは別の第２の基地局が新たな通信相手となり得る場合に、前記第１の基地局による受信状態情報とプリコーディング情報の送信タイミングとは異なる送信タイミングを前記第２の基地局に通知し、前記第２の基地局は、前記移動局から通知された送信タイミングで、自局の受信状態情報とプリコーディング情報を送信し、前記移動局は、前記第１の基地局と前記第２の基地局のそれぞれから受信した受信状態情報を比較し、前記第２の基地局の受信状態が前記第１の基地局の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好な場合に、通信相手を前記第２の基地局に切り替えて、前記第２の基地局から受信したプリコーディング情報を適用して前記第２の基地局へのデータ送信を行うことを特徴とする。
すなわち、移動局が基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う無線通信システムにおいて、前記移動局は、現在の通信相手である第１の基地局とは別の第２の基地局が新たな通信相手となり得る場合に、前記第１の基地局による受信状態情報とプリコーディング情報の送信タイミングとは異なる送信タイミングを前記第２の基地局に通知し、前記第２の基地局は、前記移動局から通知された送信タイミングで、自局の受信状態情報とプリコーディング情報を送信し、前記移動局は、前記第１の基地局と前記第２の基地局のそれぞれから受信した受信状態情報を比較し、前記第２の基地局の受信状態が前記第１の基地局の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好な場合に、通信相手を前記第２の基地局に切り替えて、前記第２の基地局から受信したプリコーディング情報を適用して前記第２の基地局へのデータ送信を行うことを特徴とする。
【0010】
このような構成によれば、移動局は、新たな通信相手となり得る基地局が存在する場合に、現在の通信相手の基地局との通信に影響を与えずにハンドオーバ（基地局の切り替え）の必要性を判断することができる。また、移動局は、ハンドオーバ後の基地局のプリコーディング情報も事前に取得できるので、ハンドオーバが必要と判断された際に速やかにハンドオーバを実行することが可能となる。したがって、ハンドオーバを行う際の瞬時的な伝送エラーを防ぐことが可能となる。
【0011】
ここで、一構成例として、前記移動局は、プリコーディング情報を適用するデータ信号とは別に、プリコーディング情報を適用しない無指向の制御信号を送信し、前記第１の基地局及び前記第２の基地局はそれぞれ、前記制御信号の受信状態を測定して受信状態情報を生成する構成としてもよい。
【0012】
また、前記第２の基地局は、前記制御信号の受信状態が予め設定された閾値以上の場合に、自局の存在を通知する基地局通知信号を前記移動局に送信し、前記移動局は、前記第２の基地局から前記基地局通知信号を受信した場合に、前記第２の基地局に前記受信状態情報と前記プリコーディング情報の送信タイミングを通知する構成としてもよい。
【0013】
また、前記第１の基地局から前記移動局へのデータ送信に用いるフレームは、プリアンブルシンボルと、パイロットシンボルと、複数のデータシンボルとを含み、前記第２の基地局は、前記複数のデータシンボルのそれぞれの周波数方向の両側にあるＮＵＬＬキャリアを使用して、前記基地局通知信号を送信する構成としてもよい。
【0014】
また、前記基地局通知信号は、立ち上がりと立下りの信号波形が緩やかである構成としてもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ハンドオーバを行う際の瞬時的な伝送エラーを防ぐことが可能な無線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明方式に係るハンドオーバ手順のフローチャート例を示す図である。
【図2】単方向通信の移動通信装置と単方向通信の固定通信装置を組み合わせた中継システムの構成例を示す図である。
【図3】双方向通信の移動通信装置と単方向通信の固定通信装置を組み合わせた中継システムの構成例を示す図である。
【図4】本発明方式に係るＯＦＤＭシンボルの構成例を示す図である。
【図5】本発明方式に係る基地局通知信号の送信タイミング例を示す図である。
【図6A】本発明方式に係る基地局通知信号の受信タイミング例（ハンドオーバ後の基地局が移動局から近い場合）を示す図である。
【図6B】本発明方式に係る基地局通知信号の受信タイミング例（ハンドオーバ後の基地局が移動局から近い場合）を示す図である。
【図7】固有モードＭＩＭＯ伝送装置における移動局側装置の構成例を示す図である。
【図9】固有モードＭＩＭＯ伝送装置における基地局側装置の構成例を示す図である。
【図11】ハンドオーバに対応した固有モードＭＩＭＯ伝送装置における移動局側装置の構成例を示す図である。
【図12】ハンドオーバに対応した固有モードＭＩＭＯ伝送装置における基地局側装置の構成例を示す図である。
【図16】基地局通知信号が１２．５μｓ早く到達した場合の信号波形を示す図である。
【図17】基地局通知信号が１２．５μｓ早く到達した場合の影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明方式のハンドオーバの手順と、ハンドオーバのトリガーとなる基地局通知信号の通知方法について説明する。基地局通知信号とは、移動局と基地局がＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で通信を行っているシステムにおいて、基地局が移動局に対して自局の存在を通知するための信号である。
【0018】
図１に示すフローチャートを参照して、本発明方式に係るハンドオーバ手順について説明する。（ステップＳ１０１）
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１から無指向で送信される制御信号を常に受信し、その受信レベルやＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio；信号対干渉雑音比）などの受信状態を示す情報（受信状態）を算出する。
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１から無指向で送信される制御信号を常に受信し、その受信レベルやＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio；信号対干渉雑音比）などの受信状態を示す情報（受信状態）を算出する。
【0019】
（ステップＳ１０２）
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１からの制御信号の受信状態が予め設定された閾値（Ｔｈ１）を超えるか否かを判定し、閾値を超えた場合に次のステップＳ１０３に進む。一方、閾値を超えない場合は、ステップＳ１０１に戻る。この処理は、移動局２０１との通信を行える可能性がある基地局２０２のみが基地局通知信号を送信するために行う。
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１からの制御信号の受信状態が予め設定された閾値（Ｔｈ１）を超えるか否かを判定し、閾値を超えた場合に次のステップＳ１０３に進む。一方、閾値を超えない場合は、ステップＳ１０１に戻る。この処理は、移動局２０１との通信を行える可能性がある基地局２０２のみが基地局通知信号を送信するために行う。
【0020】
（ステップＳ１０３）
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１の基地局通知信号受信タイミングで基地局通知信号を送信する。ただし、移動局２０１とハンドオーバ前の基地局２０２－１が通信を行っているので、その通信への干渉を避けるために、予め決められた周波数やタイミングで基地局通知信号を送信する必要がある。
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、移動局２０１の基地局通知信号受信タイミングで基地局通知信号を送信する。ただし、移動局２０１とハンドオーバ前の基地局２０２－１が通信を行っているので、その通信への干渉を避けるために、予め決められた周波数やタイミングで基地局通知信号を送信する必要がある。
【0021】
（ステップＳ１０４）
移動局２０１は、ハンドオーバ後の基地局２０２－２から基地局通知信号を受信する。
移動局２０１は、ハンドオーバ後の基地局２０２－２から基地局通知信号を受信する。
【0022】
（ステップＳ１０５）
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１だけでなくハンドオーバ後の基地局２０２－２からも信号を受信するための時間領域を追加したＴＤＤフレーム周期に変更する。例えば、ハンドオーバ前の基地局２０２－１からの信号を受信する時間領域の後に、ハンドオーバ後の基地局２０２－２からの信号を受信する時間領域を設けたＴＤＤフレーム周期などに変更する。移動局２０１は、ＴＤＤフレーム周期の変更を各基地局２０２に通知する。
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１だけでなくハンドオーバ後の基地局２０２－２からも信号を受信するための時間領域を追加したＴＤＤフレーム周期に変更する。例えば、ハンドオーバ前の基地局２０２－１からの信号を受信する時間領域の後に、ハンドオーバ後の基地局２０２－２からの信号を受信する時間領域を設けたＴＤＤフレーム周期などに変更する。移動局２０１は、ＴＤＤフレーム周期の変更を各基地局２０２に通知する。
【0023】
（ステップＳ１０６）
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、ＴＤＤフレーム周期の変更通知を受信する。
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、ＴＤＤフレーム周期の変更通知を受信する。
【0024】
（ステップＳ１０７）
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、プリコーディング情報と受信状態情報を、ＴＤＤフレーム周期に追加された時間領域を使用して移動局２０１に送信する。プリコーディング情報は、移動局２０１の各アンテナに個々に適用する位相や振幅などの重み付けを示す情報であり、通信相手の基地局２００に向けてビーム形成する際に使用される。受信状態情報は、移動局２０１からの信号の受信状態を示す情報であり、受信レベルやＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio；信号対干渉雑音比）などを用いることができる。なお、ハンドオーバ前の基地局２０２－１も、プリコーディング情報と受信状態情報を常に移動局２０１に送信している。
ハンドオーバ後の基地局２０２－２は、プリコーディング情報と受信状態情報を、ＴＤＤフレーム周期に追加された時間領域を使用して移動局２０１に送信する。プリコーディング情報は、移動局２０１の各アンテナに個々に適用する位相や振幅などの重み付けを示す情報であり、通信相手の基地局２００に向けてビーム形成する際に使用される。受信状態情報は、移動局２０１からの信号の受信状態を示す情報であり、受信レベルやＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio；信号対干渉雑音比）などを用いることができる。なお、ハンドオーバ前の基地局２０２－１も、プリコーディング情報と受信状態情報を常に移動局２０１に送信している。
【0025】
（ステップＳ１０８）
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１とハンドオーバ後の基地局２０２－２の両方からプリコーディング情報と受信状態情報を受信する。
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１とハンドオーバ後の基地局２０２－２の両方からプリコーディング情報と受信状態情報を受信する。
【0026】
（ステップＳ１０９）
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１とハンドオーバ後の基地局２０２－２について受信状態情報を比較し、ハンドオーバ後の基地局２０２－２の方がハンドオーバ前の基地局２０２－１に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ２）以上に受信状態が良いか否かを判定する。閾値以上に良い場合は次のステップＳ１１０に進み、そうでない場合はステップＳ１０８に戻る。
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１とハンドオーバ後の基地局２０２－２について受信状態情報を比較し、ハンドオーバ後の基地局２０２－２の方がハンドオーバ前の基地局２０２－１に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ２）以上に受信状態が良いか否かを判定する。閾値以上に良い場合は次のステップＳ１１０に進み、そうでない場合はステップＳ１０８に戻る。
【0027】
（ステップＳ１１０）
移動局２０１は、データ信号に対するプリコーディングに、ハンドオーバ後の基地局２０２－２から受信したプリコーディング情報を用いる。これにより、移動局２０１からのデータ信号は、ハンドオーバ後の基地局２０２－２に向けて形成されたビームにより送信されることになる。
移動局２０１は、データ信号に対するプリコーディングに、ハンドオーバ後の基地局２０２－２から受信したプリコーディング情報を用いる。これにより、移動局２０１からのデータ信号は、ハンドオーバ後の基地局２０２－２に向けて形成されたビームにより送信されることになる。
【0028】
（ステップＳ１１１）
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１の受信状態がハンドオーバ後の基地局２０２－２の受信状態に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ３）を下回るかを判定する。閾値を下回る場合は次のステップＳ１１２に進み、そうでない場合はステップＳ１１０に戻る。
移動局２０１は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１の受信状態がハンドオーバ後の基地局２０２－２の受信状態に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ３）を下回るかを判定する。閾値を下回る場合は次のステップＳ１１２に進み、そうでない場合はステップＳ１１０に戻る。
【0029】
（ステップＳ１１２）
移動局２０１は、ＴＤＤフレーム周期からハンドオーバ前の基地局２０２－１との通信を行うための時間領域を削除して各基地局２０２に通知し、ハンドオーバを完了する。
移動局２０１は、ＴＤＤフレーム周期からハンドオーバ前の基地局２０２－１との通信を行うための時間領域を削除して各基地局２０２に通知し、ハンドオーバを完了する。
【0030】
次に、先に述べた基地局通知信号の通知方法について説明する。本システムで使用されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）シンボルの両端は、周波数の中央部に比べてチャネル推定精度が低いので、データキャリアが配置されないことが多い。そこで、ＯＦＤＭシンボルの両端を、基地局通知信号を挿入する領域とする。以下に、図４を参照して具体的に説明する。
【0031】
図４には、本発明方式に係るＯＦＤＭシンボルの構成例を示してある。本例のＯＦＤＭシンボルは、時間方向において、先頭にプリアンブルシンボル、次にパイロットシンボル、続いて３つのデータシンボルの順に配置されている。また、各データシンボルは、周波数方向の両端がＮＵＬＬキャリアとなっている。図４の例では、各データシンボルは両端に８キャリアのＮＵＬＬキャリアを持っており、その最も端のキャリアを基地局通知信号の通知領域に使用している。これにより、データキャリアへの影響を極力少なくすることができる。なお、両端のＮＵＬＬキャリアを使用することに限定するものではなく、他のＮＵＬＬキャリアを使用しても構わない。
【0032】
図５には、本発明方式に係る基地局通知信号の送信タイミング例を示してある。基地局通知信号は３つのシンボルにまたがり連続性のある信号とし、信号の始まりと終わりの振幅は緩やかにする構成、もしくはフィルター処理を行うことで周波数解析時に基地局通知信号の周波数広がりを抑える構成とする。このような基地局通知信号を用いることで、ハンドオーバ後の伝搬遅延が不明な場合でも、周波数解析時にデータシンボルの劣化を抑制することができる。
【0033】
図６には、本発明方式に係る基地局通知信号の受信タイミング例を示してある。図６Ａに示すように、ハンドオーバ後の基地局２０２－２と移動局２０１の距離が近い場合は、ハンドオーバ前２０２－１の基地局からの信号に対して早めに基地局通知信号が到達する。一方、図６Ｂに示すように、ハンドオーバ後の基地局２０２－２と移動局２０１の距離が遠い場合は、ハンドオーバ前の基地局２０２－１からの信号に対して遅れて基地局通知信号が到達する。本発明方式に係る基地局通知信号であれば、±半シンボル長の遅延差を許容することができる。詳細については、後述のシミュレーション結果（図１６、図１７）にて説明する。
【0034】
固有モードＭＩＭＯ方式におけるハンドオーバを説明するに先立ち、ハンドオーバを行わない場合の動作について説明する。
図７には、固有モードＭＩＭＯ伝送装置における移動局側装置７００の構成例を示してある。また、図９には、固有モードＭＩＭＯ伝送装置における基地局側装置９００の構成例を示してある。図７の移動局側装置７００は、図３の移動局２０１の映像符号化部２０４及び移動通信装置（送信側）３０１に対応しており、図９の基地局側装置９００は、図３の基地局２０２の移動通信装置（受信側）３０２に対応している。以下では、説明の簡略化のために、移動局側装置を単に「移動局」と呼称し、基地局側装置を単に「基地局」と呼称する。
図７には、固有モードＭＩＭＯ伝送装置における移動局側装置７００の構成例を示してある。また、図９には、固有モードＭＩＭＯ伝送装置における基地局側装置９００の構成例を示してある。図７の移動局側装置７００は、図３の移動局２０１の映像符号化部２０４及び移動通信装置（送信側）３０１に対応しており、図９の基地局側装置９００は、図３の基地局２０２の移動通信装置（受信側）３０２に対応している。以下では、説明の簡略化のために、移動局側装置を単に「移動局」と呼称し、基地局側装置を単に「基地局」と呼称する。
【0035】
移動局７００は、映像符号化部７０１と、バッファ７０２と、移動局側送信タイミング生成部７０３と、通信路符号化部７０４と、マッピング部７０５と、プリコーディング部７０６と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部７０７と、ガードインターバル付加部７０８と、周波数変換部７０９と、送受信アンテナ部７１０と、サブフレーム先頭位置検出部７１１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部７１２と、等化部７１３と、パイロットシンボル抽出部７１４と、伝搬路推定部７１５と、マッピング部７１６と、通信路復号部７１７とを備えている。
【0036】
基地局９００は、送受信アンテナ部９０１と、周波数変換部９０２と、ＦＦＴ部９０３と、サブフレーム先頭位置検出部９０４と、基地局側送信タイミング生成部９０５と、等化部９０６と、パイロットシンボル抽出部９０７と、伝搬路推定部９０８と、プリコーディング情報計算部９０９と、通信路符号化部９１０と、１フレーム遅延部９１１と、デマッピング部９１２と、通信路復号部９１３と、映像復号部９１４と、マッピング部９１５と、ＩＦＦＴ部９１６と、ガードインターバル付加部９１７と、バッファ９１８とを備えている。
【0037】
移動局７００の映像符号化部７０１は、伝送する映像の情報量を削減するための映像符号化処理を行い、その結果の映像データ信号（ＴＳ信号）をバッファ７０２に出力する。バッファ７０２には、移動局側送信タイミング生成部７０３からタイミング信号も入力される。
【0038】
移動局側送信タイミング生成部７０３は、その内部構成を図８に示すように、通常フレーム周期カウンタ８０１を有する。通常フレーム周期カウンタ８０１は、移動局７００から基地局９００への上り方向の通信に使用されるＵＬ（uplink）サブフレーム時間と、基地局９００から移動局７００への下り方向の通信に使用されるＤＬ（downlink）サブフレーム時間と、各サブフレーム間のガードタイムとを合計した時間で、周期的にタイミング信号を出力する。
【0039】
バッファ７０２は、移動局側送信タイミング生成部７０３からのタイミング信号に従い、映像符号化部７０１から入力された映像データ信号を読み出して、通信路符号化部７０４へ出力する。通信路符号化部７０４は、入力された信号に対して通信路符号化処理を行い、マッピング部７０５へ出力する。マッピング部７０５は、通信路符号化部７０４から入力された信号を複素平面上にマッピングし、プリコーディング部７０６へ出力する。プリコーディング部７０６は、通信路符号化部７０４から入力された信号のうち、データ信号に対して後述するプリコーディング情報の乗算を行い、制御信号に対しては乗算を行わず、ＩＦＦＴ部７０７へ出力する。
【0040】
ＩＦＦＴ部７０７は、プリコーディング部７０６から入力された信号を時間領域の信号に変換し、ガードインターバル付加部７０８へ出力する。ガードインターバル付加部７０８は、ＩＦＦＴ部７０７から入力された信号に、予め設定された長さのガードインターバルを付加し、周波数変換部７０９へ出力する。周波数変換部７０９は、ガードインターバル付加部７０８から入力された信号を、空間伝送に使用する周波数に変換し、送受信アンテナ部７１０へ出力する。送受信アンテナ部７１０は、周波数変換部７０９から入力された信号を、空間に送出する。
【0041】
移動局７００から送出されて空間を伝搬した信号は、図９に示す基地局９００の送受信アンテナ部９０１で受信され、周波数変換部９０２へ出力される。周波数変換部９０２は、送受信アンテナ部９０１から入力された信号を、信号処理を行うのに適した周波数に変換し、ＦＦＴ部９０３とサブフレーム先頭位置検出部９０４へ出力する。
【0042】
サブフレーム先頭位置検出部９０４は、周波数変換部９０２から入力された信号に対してプリアンブル信号の相互相関演算などを行うことにより、サブフレームの先頭位置を検出し、サブフレームの先頭位置を示すタイミング信号を基地局側送信タイミング生成部９０５とＦＦＴ部９０３へ出力する。ＦＦＴ部９０３は、周波数変換部９０２から入力された信号に対し、サブフレーム先頭位置検出部９０４から入力されたタイミング信号を元にＦＦＴ窓を設けて周波数領域の信号に変換する処理を行い、その結果を等化部９０６とパイロットシンボル抽出部９０７へ出力する。
【0043】
パイロットシンボル抽出部９０７は、ＦＦＴ部９０３から入力された信号からパイロットシンボルを抽出し、伝送路推定部９０８へ出力する。伝送路推定部９０８は、パイロットシンボル抽出部９０７から入力されたパイロットシンボルに基づいて伝送路推定を行い、その結果を等化部９０６とプリコーディング情報計算部９０９へ出力する。プリコーディング情報計算部９０９は、伝送路推定部９０８から入力された伝送路推定結果に基づいてプリコーディング情報を算出し、通信路符号化部９１０と１フレーム遅延部９１１へ出力する。
【0044】
１フレーム遅延部９１１は、プリコーディング情報計算部９０９から入力されたプリコーディング情報を１ＴＤＤフレーム分だけ遅延させ、等化部９０６へ出力する。１フレーム遅延部９１１は、受信した信号のプリコーディングに使用されたプリコーディング情報と等化時に使用するプリコーディング情報とを同じフレームのものにする必要があるため、挿入されている。
【0045】
等化部９０６は、ＦＦＴ部９０３から入力された周波数変換結果と、伝送路推定部９０８から入力された伝送路推定結果と、１フレーム遅延部９１１から入力されたプリコーディング情報とを用いて等化処理を行い、その結果をデマッピング部９１２へ出力する。デマッピング部９１２は、等化部９０６から入力された複素平面上の信号からビット尤度を算出し、通信路復号部９１３へ出力する。通信路復号部９１３は、デマッピング部９１２から入力されたビット尤度に基づいて映像データ信号を復号し、映像復号部９１４へ出力する。
以上が、移動局７００から基地局９００へ送信されるＵＬ信号の処理の流れである。
以上が、移動局７００から基地局９００へ送信されるＵＬ信号の処理の流れである。
【0046】
次に、基地局９００から移動局７００へフィードバックされるＤＬ信号の処理の流れについて説明する。
プリコーディング情報計算部９０９で計算されたプリコーディング情報を移動局７００に伝送するために、通信路符号化部９１０は、プリコーディング情報計算部９０９から入力されたプリコーディング情報に対して通信路符号化処理を行い、その結果をマッピング部９１５へ出力する。マッピング部９１５は、通信路符号化部９１０から入力された信号を複素平面上にマッピングし、ＩＦＦＴ部９１６へ出力する。
プリコーディング情報計算部９０９で計算されたプリコーディング情報を移動局７００に伝送するために、通信路符号化部９１０は、プリコーディング情報計算部９０９から入力されたプリコーディング情報に対して通信路符号化処理を行い、その結果をマッピング部９１５へ出力する。マッピング部９１５は、通信路符号化部９１０から入力された信号を複素平面上にマッピングし、ＩＦＦＴ部９１６へ出力する。
【0047】
ＩＦＦＴ部９１６は、マッピング部９１５から入力された信号を時間領域の信号に変換し、ガードインターバル付加部９１７へ出力する。ガードインターバル付加部９１７は、ＩＦＦＴ部９１６から入力された信号に、予め設定された長さのガードインターバルを付加し、バッファ９１８へ出力する。バッファ９１８は、基地局側送信タイミング生成部９０５からのタイミング信号に従い、ガードインターバル付加部９１７から入力された信号を読み出して、周波数変換部９０２へ出力する。
【0048】
基地局側送信タイミング生成部９０５は、その内部構成を図１０に示すように、ＵＬサブフレーム遅延部１００１を有する。ＵＬサブフレーム遅延部１００１は、サブフレーム先頭位置検出部９０４から入力されたタイミング信号（サブフレームの先頭位置を示す信号）を、ＵＬサブフレーム時間分だけ遅延させてバッファ９１８へ出力する。この処理により、ＵＬサブフレームの受信が完了した後に、ＤＬサブフレームの送信を開始することができる。
【0049】
その後、周波数変換部９０２からＦＦＴ部７１２までの処理は、ＵＬサブフレームの処理である周波数変換部７０９からＦＦＴ部９０３までの処理と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【0050】
ＦＦＴ部７１２は、周波数変換部７０９から入力された信号を周波数領域の信号に変換し、等化部７１３とパイロットシンボル抽出部７１４に出力する。パイロットシンボル抽出部７１４は、ＦＦＴ部７１２から入力された信号からパイロットシンボルを抽出し、伝送路推定部７１５へ出力する。伝送路推定部７１５は、パイロットシンボル抽出部７１４から入力されたパイロットシンボルに基づいて伝送路推定を行い、その結果を等化部７１３へ出力する。
【0051】
等化部７１３は、ＦＦＴ部７１２から入力された周波数変換結果と、伝送路推定部７１５から入力された伝送路推定結果とを用いて等化処理を行い、その結果をデマッピング部７１６へ出力する。デマッピング部７１６は、等化部７１３から入力された複素平面上の信号からビット尤度を算出し、通信路復号部７１７へ出力する。通信路復号部７１７は、デマッピング部７１６から入力されたビット尤度に基づいてプリコーディング情報を復号し、プリコーディング部７０６へ出力する。
以上が、基地局９００から移動局７００へフィードバックされるＤＬ信号の処理の流れである。
以上が、基地局９００から移動局７００へフィードバックされるＤＬ信号の処理の流れである。
【0052】
このような固有モードＭＩＭＯ伝送装置を用いて、途切れのないハンドオーバを実現するために、図１１，図１２に示すように、回路の追加や変更を行う。
図１１は、ハンドオーバに対応した固有モードＭＩＭＯ伝送装置の移動局７００の構成例を示してある。図１１に示す移動局７００は、図７に示した構成に、基地局通知信号検出部１１０１と、ハンドオーバステートマシン１１０２と、受信状態情報比較部１１０３と、プリコーディング選択部１１０４と、制御信号多重部１１０５とを追加してある。また、移動局側送信タイミング生成部７０３の内部構成が、図１３に示す構成に変更されている。
図１１は、ハンドオーバに対応した固有モードＭＩＭＯ伝送装置の移動局７００の構成例を示してある。図１１に示す移動局７００は、図７に示した構成に、基地局通知信号検出部１１０１と、ハンドオーバステートマシン１１０２と、受信状態情報比較部１１０３と、プリコーディング選択部１１０４と、制御信号多重部１１０５とを追加してある。また、移動局側送信タイミング生成部７０３の内部構成が、図１３に示す構成に変更されている。
【0053】
図１２は、ハンドオーバに対応した固有モードＭＩＭＯ伝送装置の基地局９００の構成例を示してある。図１２に示す基地局９００は、図９に示した構成に、受信状態情報計算部１２０１と、閾値判定部１２０２と、送信ゲート１２０３と、基地局通知信号生成部１２０４と、切替部１２０５と、制御信号分離部１２０６とを追加してある。また、基地局側送信タイミング生成部９０５の内部構成が、図１４に示す構成に変更されている。
【0054】
上記の追加・変更を加えた構成（図１１～図１４）について、先に説明したハンドオーバ手順（図１）に沿って説明する。なお、ハンドオーバ前の基地局を「９００－１」、ハンドオーバ後の基地局を「９００－２」のように区別して表記する。
【0055】
（ステップＳ１０１）
ハンドオーバ後の基地局９００－２は、プリコーディングが行われないプリアンブルシンボルとパイロットシンボルを受信することができる。
ハンドオーバ後の基地局９００－２は、プリコーディングが行われないプリアンブルシンボルとパイロットシンボルを受信することができる。
【0056】
（ステップＳ１０２）
ハンドオーバ後の基地局９００－２では、伝送路推定部９０８にて得られた伝送路推定結果が受信状態情報計算部１２０１に出力される。受信状態情報計算部１２０１は、伝送路推定部９０８から入力された伝送路推定結果に基づいて受信状態情報を算出し、閾値判定部１２０２と通信路符号化部９１０に出力する。ここでは、一例として、伝送路推定結果から受信状態情報を算出する構成としたが、受信電界や干渉電力等に基づいて受信状態情報を算出してもよい。
ハンドオーバ後の基地局９００－２では、伝送路推定部９０８にて得られた伝送路推定結果が受信状態情報計算部１２０１に出力される。受信状態情報計算部１２０１は、伝送路推定部９０８から入力された伝送路推定結果に基づいて受信状態情報を算出し、閾値判定部１２０２と通信路符号化部９１０に出力する。ここでは、一例として、伝送路推定結果から受信状態情報を算出する構成としたが、受信電界や干渉電力等に基づいて受信状態情報を算出してもよい。
【0057】
閾値判定部１２０２は、受信状態情報計算部１２０１から入力された受信状態情報が予め設定された閾値（Ｔｈ１）を上回るか否かを判定し、閾値判定結果を送信ゲート１２０３に出力する。具体的には、閾値判定部１２０２は、受信状態情報が閾値を上回る場合に、送信ゲート１２０３を開く信号を出力する。通信路符号化部９１０は、プリコーディング情報に加えて受信状態情報も符号化を行い、マッピング部９１５へ出力する。
【0058】
（ステップＳ１０３）
送信ゲート１２０３は、基地局通知信号生成部１２０４から入力される基地局通知信号を送信するために、閾値判定部１２０２から入力される閾値判定結果に従って、切替部１２０５に信号を出力する。切替部１２０５には、受信状態情報計算部１２０１及びプリコーディング情報計算部９０９にて計算された受信状態情報及びプリコーディング情報を移動局７００に送信するための信号（以下、「フィードバック情報」と呼称する）も、ガードインターバル付加部９１７から入力される。
送信ゲート１２０３は、基地局通知信号生成部１２０４から入力される基地局通知信号を送信するために、閾値判定部１２０２から入力される閾値判定結果に従って、切替部１２０５に信号を出力する。切替部１２０５には、受信状態情報計算部１２０１及びプリコーディング情報計算部９０９にて計算された受信状態情報及びプリコーディング情報を移動局７００に送信するための信号（以下、「フィードバック情報」と呼称する）も、ガードインターバル付加部９１７から入力される。
【0059】
切替部１２０５は、ＦＦＴ部９０３と等化部９０６の間に新たに追加された制御信号分離部１２０６から入力された信号に基づいて、移動局７００に送信する信号を選択し、バッファ９１８に出力する。詳細は後述するが、移動局７００から制御信号により、移動局７００が通常状態（Ｔ１５０１）かハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）かを示すステート情報と、移動局７００がプリコーディングに使用しているプリコーディング情報の送信元基地局を識別する基地局ＩＤとが通知される。切替部１２０５は、ステート情報が通常状態であり、かつ、基地局ＩＤが自局以外の場合は基地局通知信号の送信を選択し、それ以外の場合はフィードバック情報の送信を選択する。
【0060】
基地局通知信号の送信は、ハンドオーバ前の基地局９００－１と移動局７００との通信に干渉しないように行う必要がある。そこで、基地局送信タイミング生成部９０５は、図１４に示す構成に変更され、制御信号分離部１２０６からの信号が新たに入力される。基地局送信タイミング生成部９０５は、サブフレーム先頭位置検出部９０４から入力されたタイミング信号（サブフレームの先頭位置を示す信号）を３つの遅延部１４０１～１４０３に分岐し、いずれかの遅延部で遅延されたタイミング信号を選択部１４０４で選択してバッファ９１８へ出力する。
【0061】
以下に、３つの遅延部１４０１～１４０３について説明する。
ＵＬサブフレーム分の遅延を持つＵＬサブフレーム遅延部１４０１は、ＵＬサブフレームの受信完了後に送信を開始する必要がある場合に用いられる。すなわち、移動局７００と基地局９００が一対一で通信している場合と、移動局７００と２つの基地局９００が通信し且つ自局のプリコーディング情報が選択されている場合に用いられる。
ＵＬサブフレームとＤＬサブフレーム分の遅延を持つＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部１４０２は、他局がＤＬサブフレームの送信が完了した後に送信を開始する必要がある場合に用いられる。すなわち、移動局７００と２つの基地局９００が通信し且つ他局のプリコーディング情報が選択されている場合に用いられる。
ＵＬサブフレームとプリアンブル長とパイロットシンボル長と半シンボル長の遅延を持つ基地局通知信号用遅延部１４０３は、基地局通知信号を送信する場合に用いられる。
ＵＬサブフレーム分の遅延を持つＵＬサブフレーム遅延部１４０１は、ＵＬサブフレームの受信完了後に送信を開始する必要がある場合に用いられる。すなわち、移動局７００と基地局９００が一対一で通信している場合と、移動局７００と２つの基地局９００が通信し且つ自局のプリコーディング情報が選択されている場合に用いられる。
ＵＬサブフレームとＤＬサブフレーム分の遅延を持つＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部１４０２は、他局がＤＬサブフレームの送信が完了した後に送信を開始する必要がある場合に用いられる。すなわち、移動局７００と２つの基地局９００が通信し且つ他局のプリコーディング情報が選択されている場合に用いられる。
ＵＬサブフレームとプリアンブル長とパイロットシンボル長と半シンボル長の遅延を持つ基地局通知信号用遅延部１４０３は、基地局通知信号を送信する場合に用いられる。
【0062】
したがって、選択部１４０４による遅延部１４０１～１４０３の選択は、以下の論理で行われる。選択部１４０４は、基地局ＩＤが自局の場合はＵＬサブフレーム遅延部１４０１を選択し、基地局ＩＤが自局以外で且つハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）の場合はＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部１４０２を選択し、それ以外の場合は基地局通知信号用遅延部１４０３を選択する。ステップＳ３０３では、ハンドオーバ後の基地局９００は制御信号の基地局ＩＤが自局以外で且つハンドオーバ状態ではないため、基地局通知信号用遅延部１４０３で遅延された信号を選択する。
以上により、基地局通知信号がＴＤＤフレームの基地局通知信号受信タイミングで送信されることになる。
以上により、基地局通知信号がＴＤＤフレームの基地局通知信号受信タイミングで送信されることになる。
【0063】
（ステップＳ１０４）
移動局７００では、ハンドオーバ後の基地局９００－２から通知された基地局通知信号が、ＦＦＴ部７１２を介して基地局通知信号検出部１１０１に入力され、検出される。
移動局７００では、ハンドオーバ後の基地局９００－２から通知された基地局通知信号が、ＦＦＴ部７１２を介して基地局通知信号検出部１１０１に入力され、検出される。
【0064】
（ステップＳ１０５）
基地局通知信号検出部１１０１は、基地局通知信号が検出されたことをハンドオーバステートマシン１１０２に通知する。図１５には、ハンドオーバステートマシン１１０２の状態遷移を示してある。ハンドオーバステートマシン１１０２は、移動局７００と基地局９００が一対一で通信を行っている場合は通常状態（Ｔ１５０１）であり、基地局通知信号が連続して受信された場合にハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）に遷移し、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態がハンドオーバ後の基地局９００－２の受信状態に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ３）を下回る場合に通常状態（Ｔ１５０１）へ遷移する。
基地局通知信号検出部１１０１は、基地局通知信号が検出されたことをハンドオーバステートマシン１１０２に通知する。図１５には、ハンドオーバステートマシン１１０２の状態遷移を示してある。ハンドオーバステートマシン１１０２は、移動局７００と基地局９００が一対一で通信を行っている場合は通常状態（Ｔ１５０１）であり、基地局通知信号が連続して受信された場合にハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）に遷移し、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態がハンドオーバ後の基地局９００－２の受信状態に比べて予め設定した閾値（Ｔｈ３）を下回る場合に通常状態（Ｔ１５０１）へ遷移する。
【0065】
ステップＳ３０５では基地局通知信号が連続して受信され、ハンドオーバステートマシン１１０２は、通常状態（Ｔ１５０１）からハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）に遷移し、ハンドオーバ状態であることを通知する信号（ステート情報）を移動局側送信タイミング生成部７０３と制御信号多重部１１０５へ出力する。なお、ハンドオーバ状態への遷移は、本例のように基地局通知信号を複数回連続して受信した場合に行うことが好ましいが、基地局通知信号を１回受信した場合に遷移する構成としてもよい。
【0066】
制御信号多重部１１０５は、後述する受信状態情報比較部１１０３から入力される基地局ＩＤとハンドオーバステートマシン１１０２から入力されるステート情報を、ＵＬサブフレームの制御信号に多重して基地局９００に通知する。なお、制御信号はプリコーディング処理されずに無指向で送信されるので、受信電界を十分に確保できれば、ハンドオーバ前の基地局９００－１とハンドオーバ後の基地局９００－２のどちらでも受信可能である。
【0067】
ここで、移動局側送信タイミング生成部７０３について、図１３を用いて説明する。移動局側送信タイミング生成部７０３の選択部１３０１には、通常フレーム周期カウンタ８０１のタイミング信号と、ハンドオーバ用フレーム周期カウンタ１３０２のタイミング信号とが入力される。選択部１３０１は、ハンドオーバステートマシン１１０２が通常状態（Ｔ１５０１）の場合は通常フレーム周期カウンタ８０１のタイミング信号を選択し、ハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）の場合はハンドオーバ用フレーム周期カウンタ１３０２のタイミング信号を選択して、バッファ７０２へ出力する。
これにより、ハンドオーバ状態の場合には、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのＤＬ信号を受信するための時間領域を追加したＴＤＤフレーム周期に変更することができる。
これにより、ハンドオーバ状態の場合には、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのＤＬ信号を受信するための時間領域を追加したＴＤＤフレーム周期に変更することができる。
【0068】
（ステップＳ１０６）
ハンドオーバ後の基地局９００－２では、ステート情報と基地局ＩＤが多重されたＵＬ信号を受信すると、制御信号分離部９０４にてステート情報と基地局ＩＤを分離する。
ハンドオーバ後の基地局９００－２では、ステート情報と基地局ＩＤが多重されたＵＬ信号を受信すると、制御信号分離部９０４にてステート情報と基地局ＩＤを分離する。
【0069】
（ステップＳ１０７）
移動局７００から通知されたステート情報と基地局ＩＤは、切替部１２０５と基地局側送信タイミング生成部９０５に出力される。切替部１２０５は、先に説明した通り、ハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）の場合は、ガードインターバル付加部９１５から入力されるフィードバック情報（プリコーディング情報と受信状態情報）を選択し、バッファ９１８に出力する。また、基地局側送信タイミング生成部９０５は、先に説明した通り、基地局ＩＤが自局以外で且つハンドオーバ状態の場合となるので、ＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部１４０２の出力信号が選択される。
これにより、ハンドオーバ前の基地局９００－１から送信されるＤＬサブフレームの後にハンドオーバ後の基地局９００－２からＤＬサブフレームを送信することができる。
移動局７００から通知されたステート情報と基地局ＩＤは、切替部１２０５と基地局側送信タイミング生成部９０５に出力される。切替部１２０５は、先に説明した通り、ハンドオーバ状態（Ｔ１５０２）の場合は、ガードインターバル付加部９１５から入力されるフィードバック情報（プリコーディング情報と受信状態情報）を選択し、バッファ９１８に出力する。また、基地局側送信タイミング生成部９０５は、先に説明した通り、基地局ＩＤが自局以外で且つハンドオーバ状態の場合となるので、ＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部１４０２の出力信号が選択される。
これにより、ハンドオーバ前の基地局９００－１から送信されるＤＬサブフレームの後にハンドオーバ後の基地局９００－２からＤＬサブフレームを送信することができる。
【0070】
（ステップＳ１０８）
移動局７００では、ハンドオーバ前の基地局９００－１とハンドオーバ後の基地局９００－２のそれぞれからフィードバック情報を受信し、通信路復号部７１０にて復号する。通信路復号部７１０は、復号した２つの基地局９００からのプリコーディング情報をプリコーディング選択部１１０４へ出力し、復号した２つの基地局９００からの受信状態情報は受信状態情報比較部１１０３へ出力する。
移動局７００では、ハンドオーバ前の基地局９００－１とハンドオーバ後の基地局９００－２のそれぞれからフィードバック情報を受信し、通信路復号部７１０にて復号する。通信路復号部７１０は、復号した２つの基地局９００からのプリコーディング情報をプリコーディング選択部１１０４へ出力し、復号した２つの基地局９００からの受信状態情報は受信状態情報比較部１１０３へ出力する。
【0071】
（ステップＳ１０９）
受信状態情報比較部１１０３は、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの受信状態情報とハンドオーバ後の基地局９００－２からの受信状態情報とを比較し、予め設定された閾値（Ｔｈ２）以上にハンドオーバ後の受信状態が良い場合に、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を選択させる信号をプリコーディング選択部１１０４へ出力する。プリコーディング選択部１１０４は、受信状態情報比較部１１０３から入力される受信状態の比較結果を元に、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を選択してプリコーディング部７０６へ出力する。
受信状態情報比較部１１０３は、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの受信状態情報とハンドオーバ後の基地局９００－２からの受信状態情報とを比較し、予め設定された閾値（Ｔｈ２）以上にハンドオーバ後の受信状態が良い場合に、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を選択させる信号をプリコーディング選択部１１０４へ出力する。プリコーディング選択部１１０４は、受信状態情報比較部１１０３から入力される受信状態の比較結果を元に、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を選択してプリコーディング部７０６へ出力する。
【0072】
（ステップＳ１１０）
プリコーディング部７０６は、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を使用してプリコーディングを行う。これにより、移動局７００からのデータ信号は、ハンドオーバ後の基地局９００－２へ送信されることになる。
プリコーディング部７０６は、ハンドオーバ後の基地局９００－２からのプリコーディング情報を使用してプリコーディングを行う。これにより、移動局７００からのデータ信号は、ハンドオーバ後の基地局９００－２へ送信されることになる。
【0073】
（ステップＳ１１１）
受信状態情報比較部１１０３は、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの受信状態情報とハンドオーバ後の基地局９００－２からの受信状態情報とを比較し、予め設定された閾値（Ｔｈ３）以上にハンドオーバ前の受信状態が悪化した場合に、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態が低下したことを伝える信号をハンドオーバステートマシン１１０２へ出力する。
受信状態情報比較部１１０３は、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの受信状態情報とハンドオーバ後の基地局９００－２からの受信状態情報とを比較し、予め設定された閾値（Ｔｈ３）以上にハンドオーバ前の受信状態が悪化した場合に、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態が低下したことを伝える信号をハンドオーバステートマシン１１０２へ出力する。
【0074】
（ステップＳ１１２）
ハンドオーバステートマシン１１０２の状態が通常状態（Ｔ１５０１）へと遷移し、移動局側送信タイミング生成部７０３では通常フレーム周期カウンタ８０１のタイミング信号に切り替えが行われる。これにより、ＴＤＤフレーム周期からハンドオーバ前の基地局９００－１との通信をするための時間領域が削除される。また、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態の低下に応じて送信ゲート１２０３が閉じられ、切替部１２０５には信号が出力されないので、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの基地局通知送信は停止されることになる。
ハンドオーバステートマシン１１０２の状態が通常状態（Ｔ１５０１）へと遷移し、移動局側送信タイミング生成部７０３では通常フレーム周期カウンタ８０１のタイミング信号に切り替えが行われる。これにより、ＴＤＤフレーム周期からハンドオーバ前の基地局９００－１との通信をするための時間領域が削除される。また、ハンドオーバ前の基地局９００－１の受信状態の低下に応じて送信ゲート１２０３が閉じられ、切替部１２０５には信号が出力されないので、ハンドオーバ前の基地局９００－１からの基地局通知送信は停止されることになる。
【0075】
次に、本発明方式のハンドオーバ手順を適用した場合のシミュレーション結果について、図１６、図１７を参照して説明する。ここでは、ハンドオーバ前の基地局からプリアンブルシンボル、パイロットシンボル、３つのデータシンボルからなるフレームが送信されており、ハンドオーバ後の基地局がデータシンボル部分に基地局通知信号を挿入して送信することとする。また、３シンボル分の基地局通知信号をそのまま挿入する場合を「対策なし」とし、基地局通知信号の立ち上がり及び立ち下がりが緩やかにして挿入する場合を「対策あり」とする。
【0076】
図１６は、伝送遅延の影響により基地局通知信号が１２．５μｓ早く到達した場合の信号波形を示す図である。上から順に、ハンドオーバ前の基地局からの送信信号の信号波形、基地局通知信号（対策なし）が１２．５μｓ早く到達した場合の信号波形、基地局通知信号（対策あり）が１２．５μｓ早く到達した場合の信号波形を例示してある。
【0077】
図１７は、伝送遅延の影響により基地局通知信号が１２．５μｓ早く到達した場合の影響を示す図である。上から順に、パイロットシンボル、１番目のデータシンボル、２番目のデータシンボル、３番目のデータシンボルのそれぞれについて、ハンドオーバ前の基地局からのＤＬ信号における各シンボルのサブキャリアのＳＩＲ（Signal to Interference Radio；信号電力対干渉電力比）を例示してある。ここで、グラフ中の「〇」は「対策なし」の場合のＳＩＲであり、「×」は「対策あり」の場合のＳＩＲである。また、２段目～４段目のグラフにおいて、背景色を付した領域は、データサブキャリア領域（図４の右側のデータサブキャリアに対応）を表している。
【0078】
（パイロットシンボルへの影響について）
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、パイロットシンボルの後半で基地局通知信号が干渉している。その結果、図１７の１段目のグラフに「〇」で示すように、帯域端（グラフ右側）に近づくほどＳＩＲが大きく劣化してしまう。
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、パイロットシンボルの後半で基地局通知信号が干渉している。その結果、図１７の１段目のグラフに「〇」で示すように、帯域端（グラフ右側）に近づくほどＳＩＲが大きく劣化してしまう。
【0079】
一方、基地局通知信号（対策あり）の場合は、図１６の３段目のグラフに示すように、パイロットシンボルの領域では基地局通知信号はまだ立ち上がっておらず、パイロットシンボルへの干渉はない。また、図１７の１段目のグラフに「×」で示すように、ＳＩＲは無劣化である。
【0080】
（１番目のデータシンボルへの影響について）
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、１番目のデータシンボルに基地局通知信号が一定の振幅で連続的に干渉している。しかし、図１７の２段目のグラフに「〇」で示すように、データサブキャリア領域の外側にある一つのサブキャリアに干渉成分が集中しており、データサブキャリア領域に対する干渉はない。
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、１番目のデータシンボルに基地局通知信号が一定の振幅で連続的に干渉している。しかし、図１７の２段目のグラフに「〇」で示すように、データサブキャリア領域の外側にある一つのサブキャリアに干渉成分が集中しており、データサブキャリア領域に対する干渉はない。
【0081】
一方、基地局通知信号（対策あり）の場合は、図１６の３段目のグラフに示すように、１番目のデータシンボルの領域内で基地局通知信号が緩やかに立ち上がって干渉している。図１７の２段目のグラフに「×」で示すように、なだらかに干渉成分が広がっているが、データサブキャリア領域の端（最も外側）でも３５ｄＢ以上のＳＩＲが得られている。
【0082】
（２番目のデータシンボルへの影響について）
基地局通知信号（対策なし）の場合は、１番目のデータシンボルと同じである。
一方、基地局通知信号（対策あり）の場合は、図１６の３段目のグラフに示すように、２番目のデータシンボルの領域の後半に基地局通知信号が緩やかに立ち下がって干渉している。図１７の３段目のグラフに「×」で示すように、なだらかに干渉成分が広がっているが、データサブキャリア領域の端でも４０ｄＢ程度のＳＩＲが得られている。
基地局通知信号（対策なし）の場合は、１番目のデータシンボルと同じである。
一方、基地局通知信号（対策あり）の場合は、図１６の３段目のグラフに示すように、２番目のデータシンボルの領域の後半に基地局通知信号が緩やかに立ち下がって干渉している。図１７の３段目のグラフに「×」で示すように、なだらかに干渉成分が広がっているが、データサブキャリア領域の端でも４０ｄＢ程度のＳＩＲが得られている。
【0083】
（３番目のデータシンボルへの影響について）
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、３番目のデータシンボルの領域の後半で基地局通知信号が急に立ち下がるまで干渉している。その結果、図１７の２段目のグラフに「〇」で示すように、干渉成分が広く広がってしまい、データサブキャリア領域の端ではＳＩＲが３０ｄＢ程度に低下している。
基地局通知信号（対策なし）の場合は、図１６の２段目のグラフに示すように、３番目のデータシンボルの領域の後半で基地局通知信号が急に立ち下がるまで干渉している。その結果、図１７の２段目のグラフに「〇」で示すように、干渉成分が広く広がってしまい、データサブキャリア領域の端ではＳＩＲが３０ｄＢ程度に低下している。
【0084】
一方、基地局通知信号（対策あり）の場合は、図１６の３段目のグラフに示すように、３番目のデータシンボルの領域の前半に基地局通知信号が僅かに干渉している。図１７の４段目のグラフに「×」で示すように、僅かに干渉成分が広がっているが、データサブキャリア領域の端ではほぼ無干渉である。
以上より、対策ありの基地局通知信号を用いることで、ハンドオーバ前の基地局のＤＬ信号に対する干渉を低減できることがわかる。
以上より、対策ありの基地局通知信号を用いることで、ハンドオーバ前の基地局のＤＬ信号に対する干渉を低減できることがわかる。
【0085】
以上のように、本例の無線通信システムでは、移動局７００（２０１）は、現在の通信相手である第１の基地局９００－１（２０２－１）とは別の第２の基地局９００－２（２０２－２）が新たな通信相手となり得る場合に、第１の基地局９００－１による受信状態情報とプリコーディング情報の送信タイミングとは異なる送信タイミングを第２の基地局９００－２に通知し、第２の基地局９００－２は、移動局７００から通知された送信タイミングで、自局の受信状態情報とプリコーディング情報を送信し、移動局７００は、第１の基地局９００－１と第２の基地局９００－２のそれぞれから受信した受信状態情報を比較し、第２の基地局９００－２の受信状態が第１の基地局９００－１の受信状態に比べて予め設定された閾値以上に良好な場合に、通信相手を第２の基地局９００－２に切り替えて、第２の基地局９００－２から受信したプリコーディング情報を適用して第２の基地局９００－２へのデータ送信を行う。
【0086】
このような構成によれば、移動局７００は、新たな通信相手となり得る基地局９００－２が存在する場合に、現在の通信相手の基地局９００－１との通信に影響を与えずにハンドオーバの必要性を判断することができる。また、移動局７００は、ハンドオーバ後の基地局９００－２のプリコーディング情報も事前に取得できるので、ハンドオーバが必要と判断された際に速やかにハンドオーバを実行することが可能となる。したがって、ハンドオーバを行う際の瞬時的な伝送エラーを防ぐことが可能となる。
【0087】
また、本例の無線通信システムでは、移動局７００は、プリコーディング情報を適用するデータ信号とは別に、プリコーディング情報を適用しない無指向の制御信号を送信し、第１の基地局９００－１及び第２の基地局９００－２はそれぞれ、制御信号の受信状態を測定して受信状態情報を生成する。したがって、現在の通信相手ではない基地局９００－２でも、制御信号を受信して受信状態を測定することが可能となる。
【0088】
また、本例の無線通信システムでは、第２の基地局９００－２は、制御信号の受信状態が予め設定された閾値以上の場合に、自局の存在を通知する基地局通知信号を移動局７００に送信し、移動局７００は、第２の基地局９００－２から基地局通知信号を受信した場合に、第２の基地局９００－２に受信状態情報とプリコーディング情報の送信タイミングを通知する構成としてもよい。したがって、現在の通信相手ではない基地局９００－２が、新たな通信相手となり得ることを移動局７００に認識させて、自局の受信状態情報とプリコーディング情報の送信タイミングを得ることが可能となる。
【0089】
また、本例の無線通信システムでは、第１の基地局９００－１から移動局７００へのデータ送信に用いるフレームは、プリアンブルシンボルと、パイロットシンボルと、複数のデータシンボルとを含み、第２の基地局９００－２は、複数のデータシンボルのそれぞれの周波数方向の両側にあるＮＵＬＬキャリアを使用して、基地局通知信号を送信する。したがって、第１の基地局９００－１のＤＬ信号に対する基地局通知信号の影響を少なくすることができる。なお、データシンボルの周波数方向の両側には複数のＮＵＬＬキャリアがあり、どのＮＵＬＬキャリアを基地局通知信号の送信に使用してもよいが、最も外側にあるＮＵＬＬキャリアを使用した方が、第１の基地局９００－１のＤＬ信号に対する影響を最小にできるので好ましい。
【0090】
また、本例の無線通信システムでは、基地局通知信号は、立ち上がりと立下りの信号波形が緩やかな形状となっている。したがって、移動局７００が第１の基地局９００－１のＤＬ信号の周波数解析を行う際の周波数解析時に基地局通知信号の周波数広がりが抑えられ、ＤＬ信号に対する基地局通知信号の干渉を低減することができる。また、ハンドオーバ後の伝搬遅延が不明な場合でも、周波数解析時にデータシンボルの劣化を抑制することができる。
【0091】
なお、上記の実施例では、基地局が２つの場合を例に説明したが、移動局が通信可能な基地局が３つ以上存在する場合も考えられる。この場合には、例えば、新たな通信相手となり得る基地局が自局の基地局ＩＤを基地局通知信号に多重する方法や、基地局通知信号を送信するサブキャリアを基地局毎に変える方法などにより、移動局に基地局通知信号の送信元を識別させ、移動局がハンドオーバする基地局を選択して各基地局にフィードバック情報（受信状態情報及びプリコーディング情報）の送信可否を通知すればよい。
【0092】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。また、本発明は、上記のような無線通信システムを構成する送信局や受信局として把握することもできる。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
【0093】
この出願は、２０１９年３月４日に出願された日本出願特願２０１９－０３８５１２を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【0094】
本発明は、移動局が基地局から受信したプリコーディング情報を適用して該基地局へのデータ送信を行う無線通信システムに利用することができる。
【符号の説明】
【0095】
２０１：移動局、 ２０２：基地局、 ２０３：集約局、 ２０４：映像符号化部、 ２０５：移動通信装置（送信側）、 ２０６：移動通信装置（受信側）、 ２０７：固定通信装置（送信側）、 ２０８：固定通信装置（受信側）、 ２０９：ＴＳ選択装置、 ２１０：映像復号化部、 ３０１：移動通信装置（送信側）、 ３０２：移動通信装置（受信側）、 ７００：移動局側装置、 ７０１：映像符号化部、 ７０２：バッファ、 ７０３：移動局側送信タイミング生成部、 ７０４：通信路符号化部、 ７０５：マッピング部、 ７０６：プリコーディング部、 ７０７：ＩＦＦＴ部、 ７０８：ガードインターバル付加部、 ７０９：周波数変換部、 ７１０：送受信アンテナ部、 ７１１：サブフレーム先頭位置検出部、 ７１２：ＦＦＴ部、 ７１３：等化部、 ７１４：パイロットシンボル抽出部、 ７１５：伝搬路推定部、 ７１６：マッピング部、 ７１７：通信路復号部、 ８０１：通常フレーム周期カウンタ、 ９００：受信局側装置、 ９０１：送受信アンテナ部、 ９０２：周波数変換部、 ９０３：ＦＦＴ部、 ９０４：サブフレーム先頭位置検出部、 ９０５：基地局側送信タイミング生成部、 ９０６：等化部、 ９０７：パイロットシンボル抽出部、 ９０８：伝搬路推定部、 ９０９：プリコーディング情報計算部、 ９１０：通信路符号化部、 ９１１：１フレーム遅延部、 ９１２：デマッピング部、 ９１３：通信路復号部、 ９１４：映像復号部、 ９１５：マッピング部、 ９１６：ＩＦＦＴ部、 ９１７：ガードインターバル付加部、 ９１８：バッファ９１８、 １００１：ＵＬサブフレーム遅延部、 １１０１：基地局通知信号検出部、 １１０２：ハンドオーバステートマシン、 １１０３：受信状態情報比較部、 １１０４：プリコーディング選択部、 １１０５：制御信号多重部、 １２０１：受信状態情報計算部、 １２０２：閾値判定部、 １２０３：送信ゲート、 １２０４：基地局通知信号生成部、 １２０５：切替部、 １２０６：制御信号分離部、 １３０１：選択部、 １３０２：ハンドオーバ用フレーム周期カウンタ、 １４０１：ＵＬサブフレーム遅延部、 １４０２：ＵＬサブフレーム＋ＤＬサブフレーム遅延部、 １４０３：基地局通知信号用遅延部、 １４０４：選択部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】