JP2008252282A - 無線基地局装置 - Google Patents

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Koichiro Kojima
幸一朗 小島
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Abstract

【課題】トラフィック量の多少に応じて、送信部及び受信部の電力制御を行い省電力化を可能とする無線基地局装置を提供する。
【解決手段】複数の無線部1〜Nを有する無線基地局装置100において、データ量検出部23が、無線端末から各無線部1〜Nへの通信データ量である上りデータ量と、無線部1〜Nから無線端末への通信データ量である下りデータ量とを比較し、上りデータ量の方が下りデータ量より大きい場合には、制御部25は電源制御部14にいずれかの無線部の送信部12への電力供給を停止させ、下りデータ量の方が上りデータ量より大きい場合には、いずれかの無線部の受信部13への電力供給を停止させ、上りデータ量と下りデータ量とが共に所定にしきい値よりも小さい場合には、いずれかの無線部の送信部12と受信部13への電力供給を共に停止させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の送信部と複数の受信部とを有する無線基地局装置に関する。
現在では携帯電話等、無線通信システムが普及している。
無線通信システムでは、通信可能エリアを拡大し、通信を安定させるために、多数の基地局を設置する必要がある。さらに、それぞれの基地局は多くの加入者を収容するため、多数の無線周波数(無線チャネル)に対応できる無線設備が必要である。
このため、複数の送受信部(無線部)を有した基地局を配置した無線通信システムが設置されている。すなわち、複数の送受信部のそれぞれに異なる無線周波数を扱わせることにより、多数の無線周波数に対応することが可能になっている。
このような無線通信システムにおいて、複数の送受信部を有する基地局が隣接設置されてしまった場合に、ある基地局の送受信部が使用している通信回線と、同時に通信している他の基地局の送受信部が使用している通信回線との間で干渉が生じてしまうおそれがある。
このような事態を回避するために、従来の無線通信システムでは、通信状況に応じて、送信信号の送信に係る送信電力を制御する送信電力制御を行っていた。
送信電力制御を行う無線通信システムとしては、例えば特許文献1に開示された技術がある。
特開2000−269746号公報
特許文献1には、複数のRF(無線部)を有し、基地局のトラフィックが少ないときは、送信電力増幅装置の動作状態を使用するRFの数に対応できる個別電力増幅回路に切り替えて、使わない増幅器の電源を停止させることにより最小の電力で運用することが可能な送信電力増幅装置が開示されている。
しかし、特許文献1に開示された技術では、トラフィックの多少にかかわらず、送受信部であるRFは動作しており、その分消費電力が多く、運用コストがかさんでしまう、という不利益があった。
本発明は上記した不利益を解消するためになされたものであり、トラフィックの多少に応じて、送受信部の電力制御を行い省電力化を可能とする無線基地局装置を提供することを目的とする。
上記した不利益を解消するために、第1の発明は、無線端末と無線通信を行う無線基地局装置であって、複数の送信部及び受信部と、前記複数の送信部及び受信部それぞれの電源制御を行う電源制御部と、前記複数の送信部及び受信部と前記無線端末との無線通信データ量を検出するデータ量検出部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記データ量検出部が検出したデータ量に応じて、前記電源制御部に、前記複数の送信部及び受信部の電源制御を行わせる。
好適には、前記制御部は、前記データ量が検出したデータ量を基に、前記無線端末から前記受信部への通信データ量である上りデータ量が、前記送信部から前記無線端末への通信データ量である下りデータ量よりも大きい場合には、前記複数の送信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる。
好適には、前記制御部は、下りデータ量が上りデータ量よりも大きい場合には、前記複数の受信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる。
好適には、前記制御部は、上りデータ量及び下りデータ量の両方が第1の所定のしきい値よりも小さい場合には、前記複数の送信部のうち少なくとも1つと前記複数の受信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる。
好適には、前記制御部は、通信データ量が大きいと予想される時間帯である第1の所定の時間帯においては、前記電源制御部に電源制御を行わせず、通信データ量が小さいであろうと予想される時間帯である第2の所定の時間帯において、前記電源制御部に電源制御を行わせる。
好適には、前記制御部は、前記無線端末と前記送信部及び受信部との通信データ量が第2の所定のしきい値よりも小さい場合には、変調方式を多値変調方式から低値変調方式に変更する。
好適には、前記制御部は、前記無線端末と前記送信部及び受信部との通信データ量が前記第2の所定のしきい値よりも小さくない場合に、所定の第3のしきい値よりも無線リソースに余裕がある場合には、チャネルアグリゲーションを行うことにより通信データ量を分散し、変調方式を多値変調方式から低値変調方式に変更する。
本発明によれば、トラフィックの多少に応じて、送受信部の電力制御を行い省電力化を可能とする無線基地局装置を提供することができる。
以下、本発明の無線基地局装置の一実施形態として、無線基地局装置100について説明する。
図1は、本実施形態の無線基地局装置100の構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の無線基地局装置100は、複数の無線部1〜N(Nは2以上の整数)と主装置20とを有する。
図1に示すように、無線部1〜Nは、それぞれアンテナ11、送信部12、受信部13、電源制御部14を有する。
送信部12は、アンテナ11を介して、図示しない無線端末に送信信号を送信する。或いは、受信部13は、アンテナ11を介して、図示しない無線端末からの無線信号を受信する。
電源制御部14は、後述する主装置20の制御に従い、送信部12及び受信部13に供給する電源の制御を行う。
主装置20は、上述した複数の無線部1〜Nと接続されており、ベースバンド処理部21、変復調部22、データ量検出部23、電界強度測定部24、制御部25、ネットワーク処理部26を有する。
ベースバンド処理部21は、無線部1の送信部12に対して送信する無線信号を出力し、また、受信部13が受信した無線信号を取得して変復調部22に出力する。
変復調部22は、ベースバンド処理部21から取得した無線信号を復調し、デジタル信号として制御部25に出力する。また、制御部25から入力されたデジタル信号を変調し、無線信号としてベースバンド処理部21に出力する。
データ量検出部23は、無線部1〜Nとベースバンド処理部21との間で入出力される無線信号のデータ量を監視し、上り(無線端末から無線基地局装置100へのデータ送信)データ量と、下り(無線基地局装置100から無線端末へのデータ送信)データ量とを検出する。
電界強度測定部24は、無線部1〜Nと通信中の無線端末からの信号レベルを測定する。
制御部25は、無線基地局装置100全体を統括的に制御する。
すなわち、制御部25は、変復調部22から出力されたデジタル信号をタイムスロットごとに分離し、音声データ、音声データ以外のコンテンツデータ、制御データ等を抽出する。そして、音声データを復号し、後述するネットワーク処理部26に出力する。また、音声データ以外のコンテンツデータ(例えば、動画、画像等)に然るべき処理(復号等)を施し、ネットワーク処理部26に出力する。また、制御データを取得し、制御データに応じてデータ転送制御等の制御を行う。
制御部25は、また、ネットワーク処理部26から出力された音声データ、コンテンツデータを圧縮符号化し、さらに多重化してデジタル信号を生成し、変復調部22に出力する。
ネットワーク処理部26は、制御部25から出力された音声データ、コンテンツデータを図1に図示しない公衆通信網を介して送出し、また、公衆通信網から音声データ、コンテンツデータを取得して制御部25に出力する。
ここで、公衆通信網は、例えばインターネット等の通信ネットワークを想定している。また、無線端末は携帯電話等の移動通信端末装置である。
制御部25は、また、無線部1〜Nの電界強度測定部24が測定した無線部1〜Nの電界強度及びデータ量検出部23が検出した上りデータ量及び下りデータ量に応じて、電源制御部14に無線部1〜Nが有する送信部12及び受信部13の電源制御を行わせる。
以下、制御部25が電源制御部14に行わせる電源制御処理について説明する。
図2は、データ量に応じた制御部25の電源制御処理について説明するためのフローチャートである。
制御部25は、無線部1〜Nの内、現在使用中(通信中)の無線部に対して以下の電源制御処理を行う。
ステップST1:
制御部25は、電界強度測定部24が測定した無線部と通信中の無線端末の電界強度が、所定のしきい値以上であった場合はステップST7に進み、そうでない場合はステップST2に進む。
所定のしきい値は、例えば経験的に決定された値であり、本発明ではこの値を限定しない。
ステップST2:
制御部25は、データ量検出部23が検出した、通信中の無線端末との通信データ量が所定のしきい値(本発明の第2の所定のしきい値)以上であった場合にはステップST4に進み、そうでない場合はステップST3に進む。
所定のしきい値は、例えば経験的に決定された値であり、本発明ではこの値を限定しない。
ステップST3:
制御部25は、無線基地局装置100と無線端末との通信時における無線信号の初期の変調方式(初期伝送速度)を多値変調方式から低値変調方式に変更する。
通信開始時には、制御部25は基本的には信号品質が良好であるときに使用される多値変調方式に変調方式を設定している。しかし、ステップST2において判定されたように、トラフィック量が少ない場合は、必要以上の出力増大を抑制するために、変調方式を低値変調方式へ変更する。
ステップST4:
制御部25は、無線基地局装置100の使用可能な無線リソース数が所定のしきい値(本発明の第3の所定のしきい値)以上である場合には、ステップST5に進み、そうでない場合には、電源制御処理が不可能であると判断して処理を終了する。
所定のしきい値は、例えば経験的に決定された値であり、本発明ではこの値を限定しない。
ステップST5:
制御部25は、ステップST4において使用可能であると判定された無線リソースを利用して、チャネルアグリゲーションを行う。
チャネルアグリゲーションとは、複数の物理的な回線を束ね、1本の回線のように扱いデータの送受信を行う技術である。
チャネルアグリゲーションを行うことにより、チャネルアグリゲーションを行わない場合と比較して無線部が送受信するそれぞれの無線チャネル当たりのデータ量を少なくすることができる。
ステップST6:
制御部25は、無線基地局装置100と無線端末との通信時における無線信号の初期の変調方式を多値変調方式から低値変調方式に変更する。
ステップST5におけるチャネルアグリゲーションの効果により、無線部の送受信するそれぞれの無線チャネル当たりのデータ量が少なくなっているために、変調方式の変更が可能となっている。
ステップST7:
制御部25は、電力制御処理が困難な無線部がない場合は、ステップST8に進み、困難な無線部がある場合は、電力制御処理を行わないとして処理を終了する。
電力制御が困難とは、例えば無線基地局装置100の通信エリアの最遠部付近に無線端末が位置しており、無線信号強度が極端に弱い場合である。このような場合は、電力制御を行ってしまうと、無線信号が無線端末まで届かなくなる恐れがあるため、制御部25は電力制御処理を行わないようにする。
ステップST8:
制御部25は、現在時刻が繁忙時間帯(本発明の第1の所定の時間帯)である場合には、電力制御処理を行うべきでないと判断して処理を終了し、現在時刻が閑散時間帯(本発明の第2の所定の時間帯)である場合には、電力制御処理を行うべくステップST9に進む。
繁忙時間帯と閑散時間帯については、例えば予め決定し制御部25が記憶しておけばよい。例えば、繁忙時間帯は、7:00〜22:00とし、閑散時間帯は、22:00〜4:00としておけばよい。
ステップST9:
制御部25は、データ量検出部23が検出した、無線端末から無線基地局装置100への通信データ量(上りデータ量)と、無線基地局装置100から無線端末への通信データ量(下りデータ量)と、所定のしきい値(本発明の第1の所定のしきい値)とを比較する。上りデータ量の方が下りデータ量よりも大きい場合には、ステップST10に進み、下りデータ量の方が上りデータ量よりも大きい場合には、ステップST11に進み、上りデータ量と下りデータ量とが、共に所定のしきい値よりも小さい場合には、ステップST12に進む。
ステップST10:
ステップST9において、上りデータ量の方が下りデータ量よりも大きいと判断された場合には、制御部25は、無線部の電源制御部14に無線部1〜Nのうちいずれかの送信部12への電源供給を停止させる。
ステップST11:
ステップST9において、下りデータ量の方が上りデータ量よりも大きいと判断された場合には、制御部25は、無線部の電源制御部14に無線部1〜Nのうちいずれかの受信部13への電源供給を停止させる。
ステップST12:
ステップST9において、上りデータ量と下りデータ量とが、共に所定のしきい値よりも小さいと判断された場合には、制御部25は、無線部の電源制御部14に無線部1〜Nのうちいずれかの送信部12と受信部13への電源供給を共に停止させる。
ステップST13:
制御部25は、データ量検出部23が検出したデータ量が所定のしきい値(本発明の第4のしきい値)よりも大きくなった場合にはステップST14に進み、そうでない場合はステップ13を繰り返す。
所定のしきい値は、例えば経験的に決定された値であり、本発明ではこの値を限定しない。
ステップST14:
制御部25は、ステップST10〜12において、電源制御部14に電源の供給を停止させていた送信部12或いは受信部13への電源供給を再開させる。この時、変調方式を低値変調方式に変更する。
ステップST15:
制御部25は、ステップST14における電源の供給再開から所定の時間(本発明の所定の時間)が経過した後、変調方式を多値変調方式に変更して、ステップST1に戻る。変更する多値変調方式については、本発明では限定しない。
また、所定の時間は、例えば経験的に決定された時間であり、本発明ではこの時間を限定しない。
以上説明したように、本実施形態では、複数の無線部1〜Nを有する無線基地局装置100において、データ量検出部23が、無線端末から各無線部1〜Nへの通信データ量である上りデータ量と、無線部1〜Nから無線端末への通信データ量である下りデータ量とを比較し、上りデータ量の方が下りデータ量より大きい場合には、制御部25は電源制御部14にいずれかの無線部の送信部12への電力供給を停止させ、下りデータ量の方が上りデータ量より大きい場合には、制御部25は電源制御部14にいずれかの無線部の受信部13への電力供給を停止させ、上りデータ量と下りデータ量とが共に所定にしきい値よりも小さい場合には、制御部25は電源制御部14にいずれかの無線部の送信部12と受信部13への電力供給を共に停止させるので、無線部1〜Nの省電力化を図り、基地局の消費電力を減らし運用維持費を軽減することができる。さらに、無線基地局装置100の消費電力が軽減されるため、無線基地局装置100の放熱量を軽減でき、放熱に必要な筐体を軽量化・簡略化することができる。
さらに、無線基地局装置100の無線リソースに余裕がある場合には、チャネルアグリゲーションにより、無線部ごとのデータ量を少なくすることができる。加えて、無線端末との通信データ量が少ない場合には、多値変調方式から低値変調方式に変調方式を変化させることにより、SNR(Signal to Noise Ratio)マージンを得ることができるため、その分だけ送信電力を減ずることができ、省電力化が可能になる。具体的には、チャネルアグリゲーションにより3〜8dB(アグリゲーションの本数によっても異なる)、多値変調方式である24QAMから低値の変調方式であるBPSKに変調した場合には、最大15dBの送信電力を減ずることができる。
さらに、本実施形態の無線基地局装置100においては、繁忙時間帯においては、電力制御処理を行わず、閑散時間帯にのみ電力制御処理を行っているため、システムの通信状態に応じた電力制御処理を行うことができる。また、特に深夜等、通信データ量が小さくなる時間帯においては、顕著な省電力効果を得ることができる。
さらに、電源供給停止後、通信データ量が所定のしきい値よりも大きくなった場合には、電源の供給を再開させるため、電源供給停止により通信に不具合が生じる事態を回避することができる。また、電源供給再開後の通信可能となるまでの時間を短縮することができる。
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
図1は、本実施形態の無線基地局装置100の構成の一例を示すブロック図である。 図2は、データ量に応じた制御部25の電源制御処理について説明するためのフローチャートである。
符号の説明
100…無線基地局装置、1〜N…無線部、11…アンテナ、12…送信部、13…受信部、14…電源制御部、20…主装置、21…ベースバンド処理部、22…変復調部、23…データ量検出部、24…電界強度測定部、25…制御部、26…ネットワーク処理部

Claims (9)

  1. 無線端末と無線通信を行う無線基地局装置であって、
    複数の送信部及び受信部と、
    前記複数の送信部及び受信部それぞれの電源制御を行う電源制御部と、
    前記複数の送信部及び受信部と前記無線端末との無線通信データ量を検出するデータ量検出部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記データ量検出部が検出したデータ量に応じて、前記電源制御部に、前記複数の送信部及び受信部の電源制御を行わせる
    ことを特徴とする無線基地局装置。
  2. 前記制御部は、前記データ量が検出したデータ量を基に、前記無線端末から前記受信部への通信データ量である上りデータ量が、前記送信部から前記無線端末への通信データ量である下りデータ量よりも大きい場合には、前記複数の送信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線基地局装置。
  3. 前記制御部は、下りデータ量が上りデータ量よりも大きい場合には、前記複数の受信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の無線基地局装置。
  4. 前記制御部は、上りデータ量及び下りデータ量の両方が第1の所定のしきい値よりも小さい場合には、前記複数の送信部のうち少なくとも1つと前記複数の受信部のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止させるように、前記電源制御部に電源制御を行わせる
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の無線基地局装置。
  5. 前記制御部は、通信データ量が大きいと予想される時間帯である第1の所定の時間帯においては、前記電源制御部に電源制御を行わせず、通信データ量が小さいであろうと予想される時間帯である第2の所定の時間帯において、前記電源制御部に電源制御を行わせる
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の無線基地局装置。
  6. 前記制御部は、前記無線端末と前記送信部及び受信部との通信データ量が第2の所定のしきい値よりも小さい場合には、変調方式を多値変調方式から低値変調方式に変更する
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の無線基地局装置。
  7. 前記制御部は、前記無線端末と前記送信部及び受信部との通信データ量が前記第2の所定のしきい値よりも小さくない場合に、所定の第3のしきい値よりも無線リソースに余裕がある場合には、チャネルアグリゲーションを行うことにより通信データ量を分散し、変調方式を多値変調方式から低値変調方式に変更する
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の無線基地局装置。
  8. 前記制御部は、前記電源制御部に前記送信部或いは前記受信部への電源供給を停止させた後、前記データ量検出部が検出したデータ量が第4の所定のしきい値よりも大きくなった場合には、前記電源制御部に当該電源供給を停止されていた送信部或いは受信部への電源供給を再開させ、同時に変調方式を低値変調方式に変更する
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の無線基地局装置。
  9. 前記制御部は、前記電源制御部に電源供給を再開させた後、所定の時間経過後に変調方式を多値変調方式に変更する
    請求項8に記載の無線基地局装置。
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