JP2009004995A - 基地局制御装置及び基地局制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉が発生しうる状況下で確実にフレームのセグメント化を行える基地局制御装置及び基地局制御方法を提供する。
【解決手段】基地局を三つのセクタ８〜１０に分割して制御し、移動局１２との通信を制御するＢＳコントローラ１１であって、制御部２１は、ＭＳ１２が任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断し、任意のセクタの内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であると判断した場合にＭＳ１２に対する通信フレームをセグメント化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、セクタエッジでの干渉を抑えつつ通信効率の向上を図った基地局制御装置及び基地局制御方法に関する。

高速無線サービスの需要が益々高まるとともに、通信品質（ＱｏＳ）の保証を保持しながら、データ転送速度の高速化に伴ってより多くの加入者に対応するための、帯域当たりの実行転送速度の向上が必要とされている。

近年、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）をベースにした直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）無線ネットワークに対する関心が高まっている。ＯＦＤＭＡモデムの最大の利点は、電力及び速度を狭帯域サブキャリア間で最適に割り当てることができ、ＯＦＤＭＡ内でチャネル分割した時にはガードバンドが不要となり、周波数利用効率が向上することである。

上記特性を利用して、１周波数を使用して３セクタに分割する場合、通信帯域を三つのサブチャネルに分割して干渉を無くす手法がある。すなわち、１周波数を三つのセグメントに分割する。

セグメントに分割しない場合のＩＥＥＥ８０２．１６ｅＯＦＤＭＡフレーム構成を図７に示す。また、３セグメントに分割した時のＯＦＤＭＡフレーム構成を図８に示す。
セグメントに分割しない場合のフレーム構成では、ユーザデータを全サブチャネルに割り当てることができるが、セグメント化した場合は、各セグメントに割り当てられるサブチャネル数が３分の１に減少する。

複数のセクタからの無線信号が干渉するエリア、すなわち、「セクタ干渉エリア」では、セグメント化が必要である。しかしそれ以外の場所では、干渉が無いか有っても少ないためセグメント化は必要無い。よって、常時セグメント化することは通信帯域使用効率が低下する原因となる。

ＯＦＤＭＡに関連のある技術文献として、特許文献１に開示される「時分割多重およびキャリア選択ローディングを伴うマルチキャリア通信」がある。
特表２００４−５２９５２７号公報

しかし、特許文献１に開示される発明は、各サブスクライバは、各サブキャリアクラスタのＳＩＮＲを測定するが、干渉領域（セルの境界）にいるか否かは判断していない。このため、セルの境界であってもＳＩＮＲが低下していない場合には、干渉が発生しうる状態であるにもかかわらずフレームがセグメント化されないこととなる。
すなわち、特許文献１に開示される発明は、干渉が発生しうる状況であってもフレームのセグメント化が行われず、通信品質が劣化してしまう可能性があった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、干渉が発生しうる状況下で確実にフレームのセグメント化を行える基地局制御装置及び基地局制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、基地局を少なくとも二つのセクタに分割して制御し、不特定多数の移動局との通信を制御する基地局制御装置であって、任意の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断する手段と、任意のセクタの内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であると判断した移動局が存在する場合にセクタ内の通信フレームをセグメント化する手段とを有することを特徴とする基地局制御装置を提供するものである。

本発明の第１の態様においては、各セクタに、通信品質を示す通信品質情報の送信を移動局に対して要求させる手段と、セクタが移動局から取得した通信品質情報に基づいて、該通信品質情報の送信元の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断する手段とを有することが好ましい。これに加えて、通信品質情報には、セクタが発した要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれることがより好ましい。さらに加えて、ＲＳＳＩ値が所定の閾値Ａよりも大きく、且つ、ＣＩＮＲ値が所定の閾値Ｂよりも小さい場合に、通信品質情報の送信元の移動局が任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態にあると判断することがより好ましい。

通信品質情報には、セクタが発した要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれる場合には、一つの移動局が二つのセクタからの要求の応じてそれぞれのセクタに対して通信品質情報を送信した際、各々のセクタが受信した通信品質情報のＣＩＮＲ値の差分が所定の閾値Ｃよりも小さい場合に、通信品質情報の送信元の移動局が二つのセクタの境界に存在する状態にあると判断することがより好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、基地局を少なくとも二つのセクタに分割して制御し、不特定多数の移動局との通信を制御する基地局制御方法であって、任意の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを基地局が判断する工程と、任意のセクタの内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であると判断した移動局に対する通信フレームを基地局がセグメント化する工程とを有することを特徴とする基地局制御方法を提供するものである。

本発明の第２の態様においては、基地局は、各セクタに、通信品質を示す通信品質情報の送信を移動局に対して要求させ、セクタが移動局から取得した通信品質情報に基づいて、該通信品質情報の送信元の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断することが好ましい。これに加えて、通信品質情報には、セクタが発した要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれることがより好ましい。さらに加えて、ＲＳＳＩ値が所定の閾値Ａよりも大きく、且つ、ＣＩＮＲ値が所定の閾値Ｂよりも小さい場合に、基地局は通信品質情報の送信元の移動局が任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態にあると判断することがより好ましい。

通信品質情報には、セクタが発した要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれる場合には、一つの移動局が二つのセクタからの要求の応じてそれぞれのセクタに対して通信品質情報を送信した際、各々のセクタが受信した通信品質情報のＣＩＮＲ値の差分が所定の閾値Ｃよりも小さい場合に、基地局は通信品質情報の送信元の移動局が二つのセクタの境界に存在する状態にあると判断することがより好ましい。

本発明によれば、干渉が発生しうる状況下で確実にフレームのセグメント化を行える基地局制御装置及び基地局制御方法を提供できる。

本発明の好適な実施例について説明する。
図４に、本実施例にかかる通信システムの構成を示す。IEEE 802.16e（WiMAX）システムは、１周波数を繰り返し使用して面展開する時に、１基地局（ＢＳ）３セクタ構成を取る場合がある。以下の説明は、３セクタ構成の場合を例とする。
システムは、セクタ０（８）、セクタ１（９）及びセクタ２（１０）と、各セクタをコントロールするＢＳコントローラ１１とを有する。通常、端末局（ＭＳ）は複数台存在するが、説明の簡略化のためここでは１台のみ（ＭＳ１２）図示する。

図９に、ＢＳコントローラ１１の構成を示す。ＢＳコントローラ１１は、制御部２１、抽出部２２、Ｉ／Ｆ２３、閾値格納部２４を有する。
制御部２１は、ＢＳコントローラ１１全体の動作を制御する。抽出部２２は、各セクタから樹脂したMOB_SCN_REPフレームに含まれるＲＳＳＩ情報及びＣＩＮＲ情報を抽出する。Ｉ／Ｆ２３は、各セクタとの通信を司る。閾値格納部２４は、制御部２１がセグメント分割するか否かに用いる後述の各閾値が格納されている。

本実施例にかかる通信システムの動作の概要について説明する。
各セクタ８〜１０はＭＳ１２に対して、MOB_SCN-RSPフレームを送信し、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＣＩＮＲ（Carrier Interference Noise Ratio）の値をリクエストする。ＭＳ１２は、ＲＳＳＩ、ＣＩＮＲ情報を含んだMOB_SCN-REPフレームを各セクタ８〜１０へ返信する。ＢＳコントローラ１１は、ＭＳ１２から取得したＲＳＳＩ、ＣＩＮＲの情報を基に、ＭＳ１２がどの領域に位置しているかを判断する。
ＭＳ１２が干渉領域５〜７のいずれかに位置するとＢＳコントローラ１１が判断した場合、ＢＳコントローラ１１は、干渉を与えているセクタのフレームをセグメントに分割する。また、干渉を与えていないセクタのフレームはセグメントに分割しない。例えば、図２のような場合でＭＳ１２が干渉領域５に位置するのであれば、ＢＳコントローラはセクタ０（８）及びセクタ１（９）のフレームをセグメントに分割し、セクタ２（１０）のフレームはセグメントに分割しない。
図５に、スケジューリング動作の流れを示す。
一定周期の経過又はＢＳコントローラ１１の制御部２１からの指令によってスタートトリガが立った場合（ステップＳ１３）、セクタ０（８）はＭＳ１２の受信状態（ＲＳＳＩ情報とＣＩＮＲ情報）を得るためのMOB_SCN-RSPフレームをＭＳ１２へ送信する（ステップＳ１４）。また、セクタ１（９）は、MOB_SCN-RSPフレームをＭＳ１２へ送信する（ステップＳ１５）。さらに、セクタ２（１０）は、MOB_SCN-RSPフレームをＭＳ１２へ送信する（ステップＳ１６）。セクタ０（８）は、ＭＳ１２が送信したMOB_SCN-REPフレームを受信する（ステップＳ１７）。このMOB_SCN-REPフレームには、セクタ０（８）からの信号を受信した時のＲＳＳＩ情報とＣＩＮＲ情報とが含まれている。セクタ０（８）は、MOB_SCN-REPフレームを受信すると、そのフレームをＢＳコントローラ１１に送信する。ＢＳコントローラ１１の制御部２１は、一定時間内にセクタ０（８）がMOB_SCN-REPフレームを受信したかを判断する（ステップＳ２０）。受信できなかった場合（ステップＳ２０／Ｎｏ）、制御部２１はセクタ０（８）配下にＭＳ１２が存在せず、セクタ０（８）が干渉元とならないと判断し、通信フレームをセグメントに分割しない。セクタ０が一定時間内にMOB_SCN-REPを受信した場合（ステップＳ２０／Ｙｅｓ）、抽出部２２は、ｓくた０（８）から取得したMOB_SCN-REPフレームに含まれるＲＳＳＩ値とＣＩＮＲ値とを抽出する（ステップＳ２３）。
その後、制御部２１は、抽出したＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値をそれぞれ閾値格納部２４に格納されている所定の閾値と比較する（ステップＳ２６）。ＲＳＳＩ値が閾値Ａよりも高く、且つＣＩＮＲ値が閾値Ｂよりも低い場合は、受信電力が高いにもかかわらずＣＩＮＲが悪いことを意味するため、制御部２１は他のセクタからの干渉が起こっていると判断する（ステップＳ２６／Ｙｅｓ）。干渉が起こっていると判断したら、制御部２１は、干渉を無くすためにセクタ０（８）の通信フレームをセグメントに分割する（ステップＳ２９）。
また、制御部２１は、セクタ０（８）のＣＩＮＲ値とセクタ１（９）のＣＩＮＲ値との差分を取る（ステップＳ３６）。この差分が閾値格納部２４に格納されている所定の閾値Ｃよりも小さい場合は、制御部２１はＭＳ１２が干渉領域５にあると判断し、セクタ０（８）及びセクタ１（９）の通信フレームをセグメントに分割する（ステップＳ３９、Ｓ２９）。一方、セクタ０（８）のＣＩＮＲ値とセクタ１（９）のＣＩＮＲ値との差分が閾値Ｃよりも大きい場合は、制御部２１はセクタ０（８）の通信フレームをセグメントに分割しない（ステップＳ３２）。

ここでは、主にセクタ０（８）に関連する動作についてのみ説明したが、セクタ１（９）やセクタ２（１０）に関しても、上記同様の処理が並行して行われる。

このように、本実施例に係る通信システムでは、無線通信において面展開するためにＢＳは複数のセルに分割して周波数干渉を起こさないように周波数配置を行っていく。例えば、上記のようにＯＦＤＭＡ方式を用い、３セクタに分割する。
この場合、３セクタ間で干渉が起こらないように、物理層のフレーム構造を三つのセグメントに分割する。３セグメントを均等に割り当てると伝送帯域が１／３に低下する。このセグメントの効果は、隣接セクタとの干渉領域にいる端末局については必要な機能であるが、セクタ間の干渉領域に端末がいない場合、セグメントに分割する必要がない。通信フレームを三つのセグメントに分割することで伝送帯域が約１／３となることから、通信効率が低下する。そこで、セクタ間干渉領域に端末局がいるか否かをＢＳ側で判断し、セグメント分割を行うか否かを決定する。セクタ間干渉領域にＭＳがいない場合はセグメント分割を行わないことで、常時セグメント分割を行う場合よりも通信効率が向上する。

なお、上記実施例は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることは無い。
例えば、上記実施例では１基地局３セクタの構成を例としたが、セクタ数がこれに限定されることはない。
このように本発明は様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した通信システムの構成を示す図である。 本発明を好適に実施した通信システムのＢＳコントローラの構成を示す図である。 各セクタと干渉領域との関係の一例を示す図である。 本発明を好適に実施した通信システムの動作の流れを示す図である。 本発明を好適に実施した通信システムの動作の流れを示す図である。 本発明を好適に実施した通信システムの動作の流れを示す図である。 セグメント分割されていないフレーム構成の一例を示す図である。 セグメント分割されたフレーム構成の一例を示す図である。

符号の説明

５、６、７ 干渉領域
８ セクタ０
９ セクタ１
１０ セクタ２
１１ ＢＳコントローラ
１２ ＭＳ
２１ 制御部
２２ 抽出部
２３ Ｉ／Ｆ
２４ 閾値格納部

Claims (10)

1. 基地局を少なくとも二つのセクタに分割して制御し、不特定多数の移動局との通信を制御する基地局制御装置であって、
   任意の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断する手段と、
   任意のセクタの内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であると判断した移動局が存在する場合にセクタ内の通信フレームをセグメント化する手段とを有することを特徴とする基地局制御装置。
2. 各セクタに、通信品質を示す通信品質情報の送信を前記移動局に対して要求させる手段と、
   前記セクタが前記移動局から取得した前記通信品質情報に基づいて、該通信品質情報の送信元の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断する手段とを有することを特徴とする請求項１記載の基地局制御装置。
3. 前記通信品質情報には、前記セクタが発した前記要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれることを特徴とする請求項２記載の基地局制御装置。
4. 前記ＲＳＳＩ値が所定の閾値Ａよりも大きく、且つ、前記ＣＩＮＲ値が所定の閾値Ｂよりも小さい場合に、前記通信品質情報の送信元の移動局が任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態にあると判断することを特徴とする請求項３記載の基地局制御装置。
5. 一つの移動局が二つのセクタからの前記要求の応じてそれぞれのセクタに対して前記通信品質情報を送信した際、各々のセクタが受信した通信品質情報の前記ＣＩＮＲ値の差分が所定の閾値Ｃよりも小さい場合に、前記通信品質情報の送信元の移動局が前記二つのセクタの境界に存在する状態にあると判断することを特徴とする請求項３又は４記載の基地局制御装置。
6. 基地局を少なくとも二つのセクタに分割して制御し、不特定多数の移動局との通信を制御する基地局制御方法であって、
   任意の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを基地局が判断する工程と、
   任意のセクタの内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であると判断した移動局に対する通信フレームを前記基地局がセグメント化する工程とを有することを特徴とする基地局制御方法。
7. 前記基地局は、
   各セクタに、通信品質を示す通信品質情報の送信を前記移動局に対して要求させ、
   前記セクタが前記移動局から取得した前記通信品質情報に基づいて、該通信品質情報の送信元の移動局が、任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態、及び複数のセクタの境界に存在する状態の少なくともいずれかの状態であるかを判断することを特徴とする請求項６記載の基地局制御方法。
8. 前記通信品質情報には、前記セクタが発した前記要求を移動局が受信した際のＲＳＳＩ値及びＣＩＮＲ値を含まれることを特徴とする請求項７記載の基地局制御方法。
9. 前記ＲＳＳＩ値が所定の閾値Ａよりも大きく、且つ、前記ＣＩＮＲ値が所定の閾値Ｂよりも小さい場合に、前記基地局は前記通信品質情報の送信元の移動局が任意のセクタ内で他のセクタの干渉を受けている状態にあると判断することを特徴とする請求項８記載の基地局制御方法。
10. 一つの移動局が二つのセクタからの前記要求の応じてそれぞれのセクタに対して前記通信品質情報を送信した際、各々のセクタが受信した通信品質情報の前記ＣＩＮＲ値の差分が所定の閾値Ｃよりも小さい場合に、前記基地局は前記通信品質情報の送信元の移動局が前記二つのセクタの境界に存在する状態にあると判断することを特徴とする請求項８又は９記載の基地局制御方法。

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