JP2007150843A

JP2007150843A - 無線基地局装置及び通信制御方法

Info

Publication number: JP2007150843A
Application number: JP2005343959A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tamate; 秀一玉手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】広域セルと狭域セルを効率的に使い分けすることを実現する。
【解決手段】広域セル用の無線出力手段を有する高性能無線系統２と、狭域セル用の無線出力手段を有する汎用無線系統３と、高性能無線系統２を使用して通信を行っている移動端末からの信号のパラメータを取得し、該取得したパラメータに基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能な場合に、汎用無線系統３を使用する通信に切替える制御を行う信号処理部４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局装置及び通信制御方法に関する。

図４は、従来型ＰＨＳ（Personal Handyphone System）基地局１０１をセル配置した場合のサービスエリアを示す概念図である。図４において、従来型ＰＨＳ基地局１０１は、サービスエリア臨界線１１１で囲まれた通信可能範囲を有するサービスエリアを提供する。サービスエリア臨界線１１２，１１３で囲まれた通信可能範囲を有する各サービスエリアは、従来型ＰＨＳ基地局１０１に隣接する基地局が提供するものである。移動端末１２１〜１２７は、従来型ＰＨＳ基地局１０１のサービスエリア内に位置している。

図４に示されるようなセル方式の移動通信システムでは、基地局設備のコスト及び設置費用を抑えるために、サービスエリアを拡大し、基地局間の距離を大きくとることによって単位面積あたりの基地局設置数を減らしている。このために、基地局には、送信出力が大きく且つ受信感度の良好な高性能な無線機器が備えられている。また、一基地局あたりのトラフィックを増加させるために、従来型ＰＨＳ基地局においては、複数の無線系統を備え、各無線系統をそれぞれ異なる周波数で通信することが可能なマルチタイプ基地局を採用している。マルチタイプ基地局としては、例えば１Ｃ７Ｔタイプと呼ばれるものが知られている。

図５には、従来のマルチタイプ基地局１０１の構成が示されている。図５に示すマルチタイプ基地局１０１において、高性能無線系統１０２，１０３は、信号処理部１０４（ＣＰＵ；中央演算処理装置）の制御により、それぞれ異なる周波数の割り当てを受け、割り当てられた周波数の電波によりアンテナ１０５，１０６を介して移動端末との多元接続を実現する。高性能無線系統１０２，１０３は送信出力及び受信感度が揃っているので、いずれの無線系統を使用しても通信可能範囲、つまりサービスエリアには大差がない。また、各高性能無線系統１０２，１０３で利用する周波数は異なるので、相互干渉を避けることができ、トラフィックの増加に対応することができる。

図６には、１Ｃ７Ｔタイプの基地局のＰＨＳフレーム２００の構成が示されている。図６において、一ＰＨＳフレーム２００は、一つの制御チャネル（送信タイムスロットＴＣ，受信タイムスロットＲＣ）と７つの情報チャネル（送信タイムスロットＴ１〜Ｔ７，受信タイムスロットＲ１〜Ｒ７）から構成される。そのＰＨＳフレーム２００のうち、一つの制御チャネル（送信タイムスロットＴＣ，受信タイムスロットＲＣ）と３つの情報チャネル（送信タイムスロットＴ１〜Ｔ３，受信タイムスロットＲ１〜Ｒ３）から構成されるフレーム２０１は、マルチタイプ基地局の一つの無線系統（周波数ｆ１）により処理される。また、４つの情報チャネル（送信タイムスロットＴ４〜Ｔ７，受信タイムスロットＲ４〜Ｒ７）から構成されるフレーム２０２は、他の一つの無線系統（周波数ｆ２）により処理される。各無線系統が扱うフレーム２０１，２０２を時間的に同期させ、且つ異なる周波数ｆ１，ｆ２で処理する点がマルチタイプ基地局の特徴である。

また、特許文献１には、送信するデータの属性に応じて該データの送信に使用するデータ送信手段を切替えることにより、形成するセルの大きさを変化させる送信切替手段を備えた基地局が開示されている。この従来の基地局では、連続性、リアルタイム性が必要となるデータの通信には広いサービスエリアを提供する広域セルによる通信を用い、一方、連続性、リアルタイム性が必要でないデータの通信には広域セルよりも狭いサービスエリアを提供する狭域セルによる通信を用いている。
特開２００３−２５９４３５号公報

しかし、上述した従来のマルチタイプ基地局では、サービスエリアの拡大とトラフィックの増加の両方に対応することができるが、各無線系統に同程度の性能の高さが要求されるので、高コストとなるという問題がある。また、サービスエリアの拡大に伴い送信出力を上げるために、送信系統からの放熱量が増大し、放熱構造の大型化が必要になるという問題も生じる。

また、特許文献１記載の基地局では、連続性の高いデータ等の広域セルを使用した方がよいデータを送信する場合には該データの送信に広域セルを使用するが、そのデータの受信端末には、移動量の少ない端末等、実際には狭域セルを使用しても特に問題がない移動端末に対しても広域セルを使用するので、非効率な場合が発生する。その結果として、本当に広域セルを必要とする端末に対して広域セルのチャネルを割り当てられないような状況が発生する恐れがある。

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、広域セルと狭域セルを効率的に使い分けすることのできる無線基地局装置及び通信制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線基地局装置は、広域セル用の無線出力手段を有する第１の無線通信機と、狭域セル用の無線出力手段を有する第２の無線通信機と、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末からの信号のパラメータを取得し、該取得したパラメータに基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能な場合に、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替える制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線基地局装置においては、前記制御手段は、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替えた場合において、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末が存在しなくなったときは、前記第１の無線通信機を使用する通信の動作を停止することを特徴とする。

本発明に係る無線基地局装置においては、前記制御手段は、他の無線基地局装置と通信を行っている移動端末がハンドオーバにより自無線基地局装置と通信を開始するときには、前記第１の無線通信機を用いることを特徴とする。

本発明に係る無線基地局装置においては、前記パラメータは、前記第１又は第２の無線通信機が受信する移動端末からの信号の受信強度であることを特徴とする。

本発明に係る通信制御方法は、広域セル用の無線出力手段を有する第１の無線通信機と、狭域セル用の無線出力手段を有する第２の無線通信機とを備えた無線基地局装置における通信制御方法であって、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末からの信号のパラメータを取得するステップと、該取得したパラメータに基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能か判断するステップと、該判断の結果、狭域セルにより通信可能な場合に、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替える制御を行うステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る通信制御方法においては、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替えた場合において、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末が存在しなくなったときは、前記第１の無線通信機を使用する通信の動作を停止することを特徴とする。

本発明に係る通信制御方法においては、他の無線基地局装置と通信を行っている移動端末がハンドオーバにより自無線基地局装置と通信を開始するときには、前記第１の無線通信機を用いることを特徴とする。

本発明によれば、広域セルを使用して通信を続ける必要がない移動端末とは狭域セルを用いた通信に切替えることにより、広域セルと狭域セルを効率的に使い分けすることができる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線基地局装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態では、ＰＨＳの無線基地局装置を例に挙げて説明する。
図１において、無線基地局装置１は、高性能無線系統２と汎用無線系統３と信号処理部４（ＣＰＵ）と各無線系統２，３に対応して設けられるアンテナ５，６とを備える。

高性能無線系統２は、送信系統に高出力電力増幅器を備え、また、受信系統の初段に低雑音増幅器を備える。汎用無線系統３は、送信系統に高出力電力増幅器よりも出力の小さい中出力電力増幅器を備え、また、受信系統の初段に低雑音増幅器よりも特性の落ちる比較的低雑音の増幅器を備える。汎用無線系統３の方が高性能無線系統２よりも消費電力は小さい。信号処理部４は、各無線系統２，３に関し、同期制御、周波数設定、変復調処理等を行う。

図２は、図１に示す無線基地局装置１をセル配置した場合のサービスエリアを示す概念図である。図２において、無線基地局装置１は、サービスエリア臨界線１１，１２でそれぞれ囲まれた通信可能範囲を有する２つのサービスエリアＡ，Ｂを提供する。サービスエリア臨界線１１で囲まれたサービスエリアＡ（広域セルに対応）は、高性能無線系統２の使用により提供される。サービスエリア臨界線１２で囲まれたサービスエリアＢ（狭域セルに対応）は、汎用無線系統３の使用により提供される。なお、高性能無線系統２は図６における無線系統（周波数ｆ１）を使用し、汎用無線系統３は図６における無線系統（周波数ｆ２）を使用する。サービスエリア臨界線１３，１４で囲まれた通信可能範囲を有する各サービスエリアは、無線基地局装置１に隣接する基地局が提供するものである。移動端末２１〜２７は、無線基地局装置１のサービスエリア内に位置している。

図２に示されるように、汎用無線系統３の使用により提供されるサービスエリアＢは、高性能無線系統２の使用により提供されるサービスエリアＡよりも狭くなる。このため、単一基地局のサービスエリア全域にわたって、従来のマルチタイプ基地局と同等のトラフィックを確保することはできない。ここで、サービスエリアＢの範囲外であってサービスエリアＡの範囲内にある移動端末は確率的にそれほど多数ではなく、さらに、無線基地局装置１と通信する移動端末は各サービスエリアＡ，Ｂ内において一様に分布していると考える。すると、例えば１Ｃ７Ｔタイプの基地局に本実施形態を適用した場合、サービスエリアＢの面積と、サービスエリアＢの範囲外であってサービスエリアＡの範囲内の面積との比率が４対３、すなわちサービスエリアＡの全面積の約５７％をサービスエリアＢで賄うことができれば、移動端末の分布確率上、従来のマルチタイプ基地局と同等のトラフィックを確保することが可能になる。図２の例では、サービスエリア臨界線１１の近くに位置する移動端末２１，２５，２７との通信には高性能無線系統２を使用し、一方、サービスエリアＢ内に位置する移動端末２２，２３，２４，２６との通信には汎用無線系統３を使用することにより、従来のマルチタイプ基地局と同等のトラフィックを確保することができる。

また、無線基地局装置１に隣接する基地局が提供するサービスエリアと、汎用無線系統３の使用により提供されるサービスエリアＢとの間には、不感地帯が存在する。このため、高性能無線系統２の情報チャネルに空きがない状態で、サービスエリアＢ内に位置していた移動端末がサービスエリアＢの範囲外に移動すると、トラフィックの飽和によりサービスエリア圏外となってしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、高性能無線系統２を使用した通信を行っている移動端末が存在し、且つ、汎用無線系統３の情報チャネルに空きがあるときは、その移動端末の使用無線系統を高性能無線系統２から汎用無線系統３に切替えることを試みる。これにより、高性能無線系統２で扱うトラフィックを定常的に低く保つようにして、トラフィックの一時的な飽和を回避する。

図３は、本実施形態に係る無線基地局装置１において信号処理部４が行う通信制御のフローチャートである。以下の説明において、広域セルは高性能無線系統２の使用により提供されるセルであり、狭域セルは汎用無線系統３の使用により提供されるセルである。

図３において、ステップＳ１では、広域セルを使用して通信中の移動端末があるか判断する。その結果、該当する移動端末がなければ図３の処理を終了する。一方、広域セルを使用して通信中の移動端末がある場合には、狭域セルにおいて情報チャネルの空きがあるか判断する（ステップＳ２）。その結果、情報チャネルの空きがなければ図３の処理を終了する。一方、情報チャネルの空きがあればステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、広域セルを使用して通信中の移動端末から発せられた信号の受信信号強度をモニタする。ステップＳ４では、そのモニタ結果から、狭域セルの使用により通信可能か判断する。その結果、狭域セルの使用により通信可能ならば、当該移動端末の通信に使用する無線系統を高性能無線系統２から汎用無線系統３に切り替える（ステップＳ５）。これにより、広域セルから狭域セルへのハンドオーバが行われる。なお、このとき、広域セルを使用して通信する移動端末が存在しなくなった場合には、高性能無線系統２を用いた通信動作を停止するようにしてもよい。

一方、ステップＳ４の判断の結果、狭域セルの使用により通信不可能ならば、当該移動端末の通信には高性能無線系統２をそのまま継続して使用する（ステップＳ６）。これにより、広域セルを用いた通信が継続される。

なお、他の基地局と通信を行っている移動端末がハンドオーバにより無線基地局装置１と通信を開始するときには、高性能無線系統２を用いる。

上述した実施形態によれば、広域セルを使用して通信を続ける必要がない移動端末とは狭域セルを用いた通信に切替えることにより、広域セルと狭域セルを効率的に使い分けするとともに広域セルの有効活用が図れる。これにより、呼損率の向上に寄与することができる。

また、広域セルと狭域セルを効率的に使い分けすることにより、無線基地局装置の消費電力の抑制が可能になる。

また、本実施形態によれば、以下に示すような効果が得られる。
（１）サービスエリアの拡大とトラフィック許容量の増加を両立させるために、高性能無線系統は１系統のみを設ければよく、他の無線系統には汎用クラスのものを用いればよい。これにより、汎用デバイスや汎用ＩＣにより無線系統を構成することが可能になり、基地局コストを削減することができる。例えば、受信感度向上のために、これまでの無線基地局装置では、受信機の入力段にＮＦ（Noise Figure）を最適化するためのＬＮＡ（Low Noise Amplifier）をディスクリート部品を用いた回路で構成したり、同期検波回路やＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプ等の複雑な構成により実現していたが、汎用クラスの無線系統には、そこまでの性能は要求されないので、構成の簡素化が可能になり、コスト削減が容易になる。
（２）高性能無線系統を設ける割合が半減するので、放熱量増大の問題が解消され、放熱構造の大型化は不要になる。

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。
例えば、上述した実施形態では、移動端末から発せられた信号の受信信号強度に基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能か判断したが、移動端末からの信号の他のパラメータを基にして当該移動端末が狭域セルにより通信可能か判断するようにしてもよい。

また、高性能無線系統を２系統以上設けることによって、汎用無線系統による通信可能範囲をさらに狭めるといった変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る無線基地局装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す無線基地局装置１をセル配置した場合のサービスエリアを示す概念図である。図１に示す信号処理部４が行う通信制御のフローチャートである。従来の基地局１０１をセル配置した場合のサービスエリアを示す概念図である。従来のマルチタイプ基地局１０１の構成を示すブロック図である。１Ｃ７Ｔタイプの基地局のＰＨＳフレーム２００の構成を示す図である。

符号の説明

１…無線基地局装置、２…高性能無線系統、３…汎用無線系統、４…信号処理部（ＣＰＵ）、５，６…アンテナ

Claims

広域セル用の無線出力手段を有する第１の無線通信機と、
狭域セル用の無線出力手段を有する第２の無線通信機と、
前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末からの信号のパラメータを取得し、該取得したパラメータに基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能な場合に、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替える制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線基地局装置。
前記制御手段は、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替えた場合において、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末が存在しなくなったときは、前記第１の無線通信機を使用する通信の動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
前記制御手段は、他の無線基地局装置と通信を行っている移動端末がハンドオーバにより自無線基地局装置と通信を開始するときには、前記第１の無線通信機を用いることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
前記パラメータは、前記第１又は第２の無線通信機が受信する移動端末からの信号の受信強度であることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の無線基地局装置。
広域セル用の無線出力手段を有する第１の無線通信機と、狭域セル用の無線出力手段を有する第２の無線通信機とを備えた無線基地局装置における通信制御方法であって、
前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末からの信号のパラメータを取得するステップと、
該取得したパラメータに基づき、当該移動端末が狭域セルにより通信可能か判断するステップと、
該判断の結果、狭域セルにより通信可能な場合に、前記第２の無線通信機を使用する通信に切替える制御を行うステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
前記第２の無線通信機を使用する通信に切替えた場合において、前記第１の無線通信機を使用して通信を行っている移動端末が存在しなくなったときは、前記第１の無線通信機を使用する通信の動作を停止することを特徴とする請求項５に記載の通信制御方法。
他の無線基地局装置と通信を行っている移動端末がハンドオーバにより自無線基地局装置と通信を開始するときには、前記第１の無線通信機を用いることを特徴とする請求項５に記載の通信制御方法。