JP2007194755A

JP2007194755A - 無線リソースの割当システム及びその方法並びにそれに用いる基地局、プログラム

Info

Publication number: JP2007194755A
Application number: JP2006009354A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Maezawa; 郁夫前澤; Tetsuya Yatagai; 徹矢谷田貝; Hideki Owada; 英樹大和田; Shintaro Soma; 慎太郎相馬; Yoshio Takayanagi; 良雄高柳; Tatsuya Nakano; 達哉中野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】移動通信システムにおいて、通信品質を確保しつつ無線ゾーンの切り替えを行うことができ、また無線リソースの有効利用を図る。
【解決手段】基地局１ａにおいて、移動端末２ａ，２ｂからの受信信号の到達時間を検出し、この到達時間に応じて、移動端末の無線リソースの割当てをなす。基地局１ａの近傍に位置する移動端末２ａに対しては、送信電力の低い無線ゾーンｆ１に割当てる。基地局１ａから遠方に位置する移動端末２ｂに対しては、送信電力の高い無線ゾーンｆ２に割当てる。また、近傍の移動端末への送信電力を抑えることにより、基地局１ａ，１ｂ間の干渉を低減し、周波数の繰り返し利用を高め、高効率の無線リソースの割当てを実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は無線リソースの割当システム及びその方法並びにそれに用いる基地局、プログラムに関し、特に移動通信システムにおいて基地局が移動端末に対して無線リソースを割当てる無線リソース割当方式に関するものである。

近年、移動体通信システムにおいても、情報量が大容量のコンテンツやアプリケーションが多くなり、今後、無線基地局のリソースが不足されることが予想される。次世代の無線通信システムであるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）やＯＦＤＭ（Orthoganal Frequency Division Multiplexing）を導入した場合、移動体通信システムが大容量、広帯域となる反面、周波数の広帯域化により、隣接する無線基地局において、同一の周波数の割当てが必要になる。

しかしながら、移動端末が基地局から受信する下り電波は、通常、周辺の基地局からの干渉電波を絶えず受けているため、隣接する無線基地局において、同一の周波数の割当てを行うと、他セルからの同一周波数干渉が問題となる。

かかる問題に対して、ビームチルトアンテナを用いて、無線ゾーンの分割を行い、無線リソースを割当てる方法が提案されている（特許文献１参照）。また、他の方法として、基地局からの距離に応じてセルを複数に分割する方法が提案されている。すなわち、基地局に近い内側ゾーンとそれを取り囲む外側ゾーンとに分割して、無線リソースを割当てる方法が提案されている（特許文献２参照）。

特許第２６００４４８号公報特開平８−２２８３７５号公報

しかし、特許文献１の技術では、複数のアンテナ（通常のアンテナ及びビームチルトアンテナ）を設置する必要があり、大きな設備費用が必要になる。また、無線ゾーンの割当ての切り替えを、受信信号のレベルに応じて行っているため、フェージング、シャドーイング等の影響を受け、移動端末の無線リソースが、通常のアンテナに割当てられやすいという問題がある。

また、特許文献２の技術では、単に基地局からの距離のみにより無線ゾーンを分割しており、受信電力は全く考慮されておらず、固定的な無線ゾーン割当て方式であるので、通信品質の十分な確保ができないという問題がある。

本発明の目的は、通信品質を確保しつつ無線ゾーンの切り替えを行うことができ、また無線リソースの有効利用を図ることが可能な無線リソースの割当システム及びその方法並びにそれに用いる基地局、プログラムを提供することである。

本発明による無線リソース割当システムは、移動通信システムにおける移動端末への無線リソース割当システムであって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う手段を含むことを特徴とする。

本発明による無線リソース割当方法は、移動通信システムにおける移動端末への無線リソース割当方法であって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行うステップを含むことを特徴とする。

本発明による基地局は、移動通信システムにおける移動端末へ無線リソースの割当てをなす基地局であって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う手段を含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、移動通信システムにおける移動端末へ無線リソースの割当てをなす基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う処理を含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。基地局において、移動端末からの受信信号の到達時間を検出し、この到達時間に応じて、移動端末の無線リソースの割当てをなす。基地局の近傍に位置する移動端末に対しては、送信電力の低い無線ゾーンに割当て、基地局から遠方に位置する移動端末に対しては、送信電力の高い無線ゾーンに割当てる。また、近傍の移動端末への送信電力を抑えることにより、隣接基地局間の干渉を低減し、周波数の繰り返し利用を高め、高効率の無線リソースの割当てを実現する。

本発明によれば、以下に記載するような効果を奏する。その第１の効果は、複数の基地局に対して同一の周波数の割当てが可能になるので、無線リソースの有効利用を図ることができることである。また、第２の効果は、近傍の移動端末に対して、送信電力を下げることを可能にしているので、基地局の消費電力を削減できることである。更に、第３の効果は、指向性アンテナを用いることなく、１つのアンテナでセルの分割を可能にしているので、コストの削減ができることである。

更にはまた、第４の効果は、受信信号の到達時間より移動端末の位置を検出しているので、フェージングやシャドーイングの影響を大きく軽減し無線リソースを割当てることができることである。また、第５の効果は、受信信号の遅延プロファイルの検出を行っているので、ピーク値の低下を契機に無線ゾーンの切替えをなすことにより、通信回線の保障及び信頼性が向上することである。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１を参照すると、本発明の実施の形態としての無線ゾーンを２分割した移動体通信システムが示されている。図１において、基地局１ａの近傍のエリアをカバーする無線ゾーンｆ１と、基地局１ａの遠方をカバーする無線ゾーンｆ２と、基地局１ａの近傍に位置する移動端末２ａと、遠方に位置する移動端末２ｂと、基地局１ａに隣接する基地局１ｂと、その無線ゾーンｆ１及びｆ３とから構成される。

なお、基地局１ｂの無線ゾーンｆ１は、基地局１ｂの近傍のエリアをカバーする無線ゾーンであり、無線ゾーンｆ３は、基地局１ｂの遠方のエリアをカバーする無線ゾーンである。また、ゾーンを示すｆ１〜ｆ３はそれぞれのゾーンに割当てられた周波数をも示すものとする。

図２を参照すると、図１に示す基地局１ａの詳細な構成が示されている。図２において、基地局１ａは、移動端末２ａ，２ｂと送受信をおこなうアンテナ３と、送受信信号の分配合成を行う送受信共用器としてのＣＯＭＤＩＳＴ（Combiner and Distributor）４と、無線ゾーンｆ１に位置する移動端末２ａへ低電力で送信する送信機Ａ５と、無線ゾーンｆ２に位置する移動端末２ｂへ高電力で送信する送信機Ｂ６と、上位層から入力されたデータをＰＳＫ，ＱＡＭ，ＣＤＭＡ，ＯＦＤＭなどの周知の各種変調方式による変調処理を行う変調部７と、アンテナ３より受信された高周波信号を中間周波数信号へ周波数変換し、Ａ／Ｄ変換する受信機８と、受信信号から検出した受信信号の到達時間の情報を、復調部１０と呼制御部１１とに出力するサーチャー９と、受信機８から入力された受信信号をサーチャー９からの情報を基にＰＳＫ，ＱＡＭ，ＣＤＭＡ，ＯＦＤＭなどの復調方式による復調処理を行う復調部１０と、無線リソースの割当てをおこなう呼制御部１１とから構成されている。

次に、本実施の形態に関わるサーチャー９の到達時間の検出と、呼制御部１１の無線リソースの割当ての一例について、図２及び図３を用いて説明する。サーチャー９は移動端末２ａの受信信号から、図３（ａ）に示す遅延プロファイル情報を検出して、遅延プロファイルのピーク値より到達時間の算出を行い、呼制御部１１へ出力する。

呼制御部１１は、この到達時間を所定の閾値Ａと比較し、当該到達時間がこの閾値Ａよりも速いことから、無線ゾーンｆ１に移動端末２ａを割当て、送信機Ａ５を介して移動端末２ａと通信を行うのである。同様に、移動端末２ｂは、遅延時間が閾値Ａより遅いために、無線ゾーンｆ２に割当て、送信機Ｂ６を介して通信を行うことになる。

ここで、もし、移動端末２ａが閾値Ａよりも遅くなった場合には、無線ゾーンｆ２に切り替え、送信機Ｂ６を介して通信を行う。移動端末２ｂが無線ゾーンｆ１に入った場合は、ヒステリシスを持たせるために、閾値Ａとは異なる閾値Ｂにて到達時間の判定を行い、閾値Ｂよりも速くなった場合に、送信機Ａ５に無線リソースを割当てるのである。このように、ヒステリシス機能をもたせることにより、閾値付近に位置する移動端末が頻繁に無線ゾーンの切り替えを起こすことが防止されることになる。

送信機Ａ５は、予め最大送信電力を制限しており、近傍の移動端末への送信電力を抑えることにより、基地局間の干渉を低減することができるので、隣接基地局間で、同一の周波数ｆ１を用いることができ、周波数の繰り返し利用を更に高め、高効率の無線リソースの割当てを実現できる。

更に、呼制御部１１において、無線ゾーンｆ１に位置する移動端末２ａからの受信信号から検出されるピーク値のレベルが通信可能な範囲内（予め定められた閾値レベルと比較することにより決定される）であれば、移動端末２ａを無線ゾーンｆ１で運用するようにすることができる。但し、呼制御部１１は、移動端末２ａが通信困難な環境に位置し、無線ゾーンｆ１に位置する移動端末２ａのピーク値が、通信不能な電力に低下した状態が一定時間継続した場合には、移動端末２ａを無線ゾーンｆ２に割当て、送信機Ｂ６を介して通信を行うようにする。

このように、受信信号の遅延プロファイルの検出を行っているので、ピーク値の低下を契機に無線ゾーンの切替えをなすことにより、通信回線の保障及び信頼性が向上する。また、こうすることにより、無線ゾーンの割当てを基地局からの距離という固定的なではなく、受信状態に応じて柔軟に適応的に可変制御することができる。

本発明の他の実施の形態として、その基本構成は上記の実施の形態と同等であるが、ユーザへの無線リソースの割り当てについてさらに工夫している。基地局の近傍に位置する移動端末２ａに対して送信機Ｂ６の無線リソースを割り当てることにより、高品質または高速のデータ転送を実現可能とする。送信機Ｂ６は、送信電力が大であるために、Ｓ／Ｎを多く確保できるために、多値変調による高速データ転送や高品質データ転送などが可能となる。なお、この場合には、移動端末２ａとして、高品質や高レートのサービス要求をなす特定の端末であるものとする。

なお、上述した無線ゾーンの割当て処理は、予めその動作手順をプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取らせて実行させるようにすることができることは勿論である。

本発明の実施の形態における移動通信システムにおける無線ゾーンの状態を示す図である。本発明の実施の形態における基地局の機能ブロック図である。本発明の実施の形態における無線ゾーンの割当状態を説明するための図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ基地局
２ａ，２ｂ移動端末
３アンテナ
４送受信共用器
５，６送信機
７変調部
８受信機
９サーチャー
１０復調部
１１呼制御部

Claims

移動通信システムにおける移動端末への無線リソース割当システムであって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う手段を含むことを特徴とする無線リソース割当システム。
前記手段は、前記到達時間が所定閾値より小の場合、送信電力が所定値の無線ゾーンに割当て、前記到達時間が前記閾値より大の場合、送信電力が前記所定値よりも大なる無線ゾーンに割当てることを特徴とする請求項１記載の無線リソース割当システム。
前記手段は、前記到達時間が変化して前記無線ゾーンを切替える場合、前記閾値を異なる値としてヒステリシス特性を持たせるようにしたことを特徴とする請求項２記載の無線リソース割当システム。
前記手段は、前記受信信号の到達時間を、前記受信信号の遅延プロファイルによるピーク値を用いて検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の無線リソース割当システム。
前記手段は、前記遅延プロファイルによるピーク値の低下を契機に、前記無線ゾーンを切替えることを特徴とする請求項４記載の無線リソース割当システム。
移動通信システムにおける移動端末への無線リソース割当方法であって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行うステップを含むことを特徴とする無線リソース割当方法。
前記ステップは、前記到達時間が所定閾値より小の場合、送信電力が所定値の無線ゾーンに割当て、前記到達時間が前記閾値より大の場合、送信電力が前記所定値よりも大なる無線ゾーンに割当てるステップを有することを特徴とする請求項６記載の無線リソース割当方法。
前記ステップは、前記到達時間が変化して前記無線ゾーンを切替える場合、前記閾値を異なる値としてヒステリシス特性を持たせるようにしたことを特徴とする請求項７記載の無線リソース割当方法。
前記ステップは、前記受信信号の到達時間を、前記受信信号の遅延プロファイルによるピーク値を用いて検出するステップを有することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載の無線リソース割当方法。
前記遅延プロファイルによるピーク値の低下を契機に、前記無線ゾーンを切替えるステップを更に含むことを特徴とする請求項９記載の無線リソース割当方法。
移動通信システムにおける移動端末へ無線リソースの割当てをなす基地局であって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う手段を含むことを特徴とする基地局。
前記手段は、前記到達時間が所定閾値より小の場合、送信電力が所定値の無線ゾーンに割当て、前記到達時間が前記閾値より大の場合、送信電力が前記所定値よりも大なる無線ゾーンに割当てることを特徴とする請求項１１記載の基地局。
前記手段は、前記到達時間が変化して前記無線ゾーンを切替える場合、前記閾値を異なる値としてヒステリシス特性を持たせるようにしたことを特徴とする請求項１２記載の基地局。
前記手段は、前記受信信号の到達時間を、前記受信信号の遅延プロファイルによるピーク値を用いて検出するようにしたことを特徴とする請求項１１〜１３いずれか記載の基地局。
前記手段は、前記遅延プロファイルによるピーク値の低下を契機に、前記無線ゾーンを切替えることを特徴とする請求項１４記載の基地局。
移動通信システムにおける移動端末へ無線リソースの割当てをなす基地局の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記移動端末からの基地局への受信信号の到達時間に応じて前記移動端末の無線リソースの割当てを行う処理を含むことを特徴とするプログラム。