JP2010239303A - 基地局制御装置及び基地局連携通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことを図る。
【解決手段】基地局１毎に基地局連携部１０を設け、各基地局１のセルは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、基地局連携部１０は、非連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、該選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量の評価値と、該受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かを判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局制御装置及び基地局連携通信制御方法に関する。

近年、日本国内の携帯電話サービスにおいては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）およびＣＤＭＡ２０００（Code Division Multiple Access 2000）に代表されるＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications 2000）と称される第３世代移動通信システムが普及してきている。さらに、そのＩＭＴ−２０００の高度化システムおよびＩＭＴ−２０００の次世代システムとして、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと称される第４世代移動通信システムに関する標準規格が策定されつつある。

ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、低速移動時に１Ｇｂｐｓの伝送速度を、高速移動時には１００Ｍｂｐｓの伝送速度をそれぞれ実現することを目標としている。このような高速通信を実現するためには、広帯域な周波数帯を使用した通信方式を利用することが必要になるが、そのような通信方式の一つとして、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）方式が知られている。ＯＦＤＭＡ方式は、広帯域の周波数帯をサブキャリアと称する直交した狭帯域に分割し、各サブキャリアで情報を伝送する方式である。このＯＦＤＭＡ方式によれば、無線装置で生じる周波数特性をサブキャリア毎に補正したり、又、伝送路で生じる周波数特性の時間変動に対して適応的に周波数多重伝送および周波数分割多元接続を行ったりすることができることから、広帯域通信を実現する有力な伝送方式の一つとして注目されている。

また、複数のアンテナを用いた伝送路マルチ化（Multiple Input Multiple Output：ＭＩＭＯ）技術は、送信側の複数のアンテナから個別に送信された信号を受信側の複数のアンテナで受信し、その受信信号から空間信号分離することで周波数利用効率の向上を図る技術として注目されている。

セルラ移動通信システムは、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリア（セル）によって連続的な通信サービスエリアを構築するものであるが、セルラ移動通信システムに対し、ＯＦＤＭＡ方式やＭＩＭＯ技術を用いた通信方式を適用する場合、使用可能な周波数領域の制限により、全周波数帯域を各セルに割当てる指針が考えられる。この場合、基地局近傍に位置する移動局については、通信基地局からの所望信号が高いレベルで受信できると共に、隣接する基地局からの無線信号が距離減衰によりレベル低下するため、高い通信品質を確保でき、広帯域通信の効果としてユーザスループットの高速化が期待できる。しかし、セル境界に位置する移動局については、所望信号のレベルが距離減衰により低下するだけでなく、隣接基地局の無線信号が通信信号と同レベルの干渉信号となり、通信品質を大きく劣化させるため、広帯域通信の効果が十分に得られないという課題がある。この課題は、移動局よりも基地局の送信電力が大きいため、特に下り回線（基地局から移動局方向の回線）で顕著になる。

その課題に対し、例えば特許文献１，２，３に対処方法が開示されている。図１６はその従来のセルラ移動通信システムの概略構成図である。図１６において、従来のセルラ移動通信システムは、各々セル１０３を提供する複数の基地局１０１、基地局１０１に無線接続して通信する移動局（ユーザ端末）１０２、複数の基地局１０１を集中的に制御するための基地局コントローラ１０７を有する。各基地局１０１は、バックボーンネットワーク１０４を介してコアネットワーク１０５に接続される。バックボーンネットワーク１０４及びコアネットワーク１０５は、それぞれルータ１０６を有する。基地局コントローラ１０７は、バックボーンネットワーク１０４内に設けられ、各基地局１０１と有線で接続される。基地局コントローラ１０７は、セル境界にいるユーザ端末１０２に対し複数の基地局１０１が連携してＭＩＭＯ技術等を用いた通信を行うように、複数の基地局１０１を制御する。

特開２００７−１３４８４４号公報 特開２００７−０４３３３２号公報 国際公開第２００６／０１６４８５号パンフレット

H.Zhang，H.Dai，"Cochannel Interference Mitigation and Cooperative Processing in Downlink Multicell Multiuser"，EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2004，2，pp.222-235

しかし、上述した従来のセルラ移動通信システムでは、基地局コントローラが制御する基地局の数が増加するほど、基地局コントローラにかかる処理の負荷が大きくなるという問題がある。このため、複数の基地局コントローラで一定数ずつの基地局を制御することが考えられるが、この場合、異なる基地局コントローラに接続された基地局間では連携した通信を行うことができない。また、セルラ移動通信システム内の一部の基地局のみを制御対象として非制御対象の基地局や中継局を設けると、非制御対象の基地局は基地局間で連携した通信を行うことができないので、移動局の在圏セルにより通信サービスに差が生じてしまう。

ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのように広帯域通信を行うセルラ移動通信システムでは、従来のマクロセルよりもセル範囲が小さいマイクロセルなどを用いることが想定されていることから、基地局数が多くなるので、上記した課題を軽視できなくなる。

なお、セルラ移動通信システムでは、ユーザ端末の接続状態を維持しつつ、安定した通信状態を得るため、異なる基地局へ接続を切替えるハンドオーバ技術が利用されている。ハンドオーバとしては、ハードハンドオフ及びソフトハンドオフがある。ハードハンドオフは、通信が瞬断されるものであり、基地局間で連携した送信を行わない。ソフトハンドオフでは、ハンドオーバ時に複数の基地局から同時送信が行われるが、無線通信の状況に応じた基地局間の連携は行わない。

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、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことのできる基地局制御装置及び基地局連携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、本発明に係る基地局制御装置は、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に設けられる基地局制御装置であって、各基地局制御装置が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置同士が協調して行うものであり、前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、前記基地局制御装置は、連携エリア又は非連携エリアを選択するエリア選択手段と、非連携エリアでシングルサイト接続を行う移動局を選択するシングルサイト接続対象選択手段と、連携エリアでマルチサイト接続を行う移動局を選択するマルチサイト接続対象選択手段と、前記エリア選択手段が選択したエリアにおける無線通信状況の評価に基づいて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行う基地局連携通信調整手段と、を備え、前記基地局連携通信調整手段は、前記エリア選択手段が非連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、前記エリア選択手段が選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量の評価値と、該受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かを判断する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記基地局連携通信調整手段は、前記エリア選択手段が連携エリアを選択した場合に、前記エリア選択手段が選択した連携エリアに係る他基地局の基地局制御装置へ、該連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を送信し、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記基地局連携通信調整手段は、前記エリア選択手段が連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、該受信した連携通信要求に係る連携エリアと前記エリア選択手段が選択した連携エリアとが一致する場合には、該連携エリアでの基地局連携通信を行うべく、該連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を該連携通信要求元の基地局制御装置へ送信し、一方、該受信した連携通信要求に係る連携エリアと前記エリア選択手段が選択した連携エリアとが不一致する場合には、前記エリア選択手段が選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を該連携通信要求元の基地局制御装置へ送信し、前記エリア選択手段が選択した連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記エリア選択手段は、前記エリア毎の選択率を記録し、該選択率に基づいて前記エリアを選択することを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記エリア選択手段は、最新の前記選択率が最低の前記エリアを選択することを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記エリア選択手段は、前記エリア毎に前記選択率の平均値を算出し、最新の前記選択率に対する該平均値の割合が最大の前記エリアを選択することを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記エリア選択手段は、移動局が在圏する前記エリアのみを選択の対象とすることを特徴とする。

本発明に係る基地局連携通信制御方法は、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に基地局連携部を設け、各基地局連携部が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部同士が協調して行う基地局連携通信制御方法であって、前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、前記基地局連携部が、連携エリア又は非連携エリアを選択するステップと、前記基地局連携部が、前記選択したエリアにおける無線通信状況の評価に基づいて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行うステップと、前記基地局連携部が、該調整の結果に従って、非連携エリアでシングルサイト接続を行う移動局を選択するか、又は、連携エリアでマルチサイト接続を行う移動局を選択するステップと、を含み、前記基地局連携部は、非連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、該選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量の評価値と、該受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かを判断する、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態に係るセルラ移動通信システムの概略構成図である。 同実施形態に係るセルラ移動通信システムの通信構成の概念図を示す。 同実施形態に係る基地局１の概略構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る基地局１の通信エリア（セル）の構成例を示す概念図である。 基地局間の関係の例である。 図３に示す基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示す基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示す基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 基地局間の関係の例である。 従来のセルラ移動通信システムの概略構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の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セルラ移動通信システムの概略構成図である。図１において、セルラ移動通信システムは、各々セルを提供する複数の基地局１と、基地局１に無線接続して通信する移動局（ユーザ端末）２を有する。図１には、２台の基地局１（基地局識別子がＡ，Ｂであるもの）並びに、基地局１（Ａ）が提供するセル３Ａ及び基地局１（Ｂ）が提供するセル３Ｂが、例示されている。各基地局１は基地局連携部１０を有する。基地局連携部１０は、基地局連携通信を制御するための機能を有する。

各基地局１は、バックボーンネットワーク４を介してコアネットワーク５に接続される。バックボーンネットワーク４及びコアネットワーク５は、それぞれルータ６を有する。各基地局１の基地局連携部１０は、バックボーンネットワーク４を介して相互に通信する。図２に、本実施形態に係るセルラ移動通信システムの通信構成の概念図を示す。図２において、実プレーンは、基地局１とユーザ端末２間の通信構成を示す。連携プレーンは、基地局連携通信を制御するための通信構成であり、バックボーンネットワーク４内の論理的な接続関係を示している。連携プレーンにおいて、各基地局連携部１０は、論理的にフラットなフルメッシュ状に相互に接続されており、任意の基地局連携部１０との間でデータを送受することができる。バックボーンネットワーク４内の通信回線は、有線であり、基地局連携部１０間で送受されるデータ量に比して十分な通信帯域を有する。なお、図２の通信構成は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルとは独立したものである。

本実施形態に係るセルラ移動通信システムにおいて、基地局１とユーザ端末２間の多元接続方式は限定されない。多元接続方式としては、例えば、ＯＦＤＭＡ方式、時分割多元接続（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）方式などが利用可能である。

本実施形態に係るセルラ移動通信システムにおいて、基地局１及びユーザ端末２は複数のアンテナを備え、基地局１とユーザ端末２が、１対１で通信する場合も、複数の基地局１が連携してユーザ端末２と通信する場合も、ＭＩＭＯ技術を用いた伝送（ＭＩＭＯ伝送）を行う。ＭＩＭＯ伝送の方法（ＭＩＭＯモード）としては、例えば、最大比合成送信ダイバーシチ等の送信ダイバーシチ、時空間符号、及び、固有ビーム空間多重方式等の空間多重、並びに、それらの組合せがある。

図３は、本実施形態に係る基地局１の概略構成を示すブロック図である。図３において、無線部１１は、ユーザ端末２との間で無線接続し、ユーザデータ及び制御メッセージ等のデータを送受する。ユーザデータ・制御メッセージ処理部１２は、ユーザ端末２との間、他の基地局１の基地局連携部１０との間、及び、コアネットワーク５との間で、それぞれ送受されるデータ（ユーザデータ、制御メッセージ）の処理を行う。有線部１３は、バックボーンネットワーク４との間で有線接続し、ユーザデータ及び制御メッセージ等のデータを送受する。

スループット算出部１４は、基地局１とユーザ端末２間の無線通信で見込まれるスループットを算出する。該算出対象の基地局１とユーザ端末２の情報は、基地局連携部１０からスループット算出部１４へ送られる。該算出結果のスループットは、スループット算出部１４から基地局連携部１０へ送られる。データ保持部１５は、基地局連携部１０のデータを記憶する。データ保持部１５は、基地局連携部１０からデータの書き込みおよび読み出しが行われる。

基地局連携部１０は、ユーザデータ・制御メッセージ処理部１２を介して、ユーザ端末２との間、及び、他の基地局１の基地局連携部１０との間で、それぞれ制御メッセージを送受する。基地局連携部１０は、その制御メッセージのやり取りによって、基地局連携通信の制御を行う。

図４は、本実施形態に係る基地局１の通信エリア（セル）の構成例を示す概念図である。一つの基地局１が提供するセルは、連携エリアと非連携エリアに区分けされている。連携エリアは、基地局連携通信の対象となる区域である。非連携エリアは、基地局連携通信の対象とはならない区域である。図４の例では、一つのセルが、１個の非連携エリア（Ａｒｅａ０）と７個の連携エリアに区分けされる。連携エリアには、自セルに隣接するセルに対応して識別子（Ａｒｅａ１〜９）が付されている。隣接する基地局１間では隣接する連携エリア（同じ識別子の連携エリア）にて基地局連携通信を行うことを想定する。例えば、基地局１（Ａ）と基地局１（Ｂ）間では、隣接する連携エリア（Ａｒｅａ６）にて基地局連携通信を行うことを想定する。なお、連携エリアを複数に分けるのは、連携する基地局が異なるためである。また、図４において、連携エリアをＡｒｅａ９まで設けているのは、セルラ移動通信システムのセル配置に基づき矛盾無く連携エリアを構築するためである。図４は２基地局連携における例であるが、この限りではなく、セルラ移動通信システムの運用方針に応じて連携エリアを設定することができる。

次に、本実施形態に係る基地局連携通信制御方法を説明する。

ここで説明する実施例では基地局１のアンテナ数およびユーザ端末２のアンテナ数はともに２であるとするが、アンテナ数が３以上であっても同様に適用可能である。また、本実施例では基地局連携通信を行う基地局１は２つとするが、基地局連携通信を行う基地局１が３つ以上であっても同様に適用可能である。また、２つの基地局１が行う基地局連携通信と３つの基地局１が行う基地局連携通信との組合せなど、基地局連携通信の変形も可能である。

また、「シングルサイト接続」とは一ユーザ端末と一基地局で１対１の通信を行うことを指し、「マルチサイト接続」とは一ユーザ端末と複数の基地局で１対多の通信を行うことを指す。

また、本実施例では、図５に例示するように、「スレーブ基地局」と「マスタ基地局」を定義する。スレーブ基地局は、連携通信要求を送信する基地局１を指す。マスタ基地局は、連携通信要求を受信する基地局１を指す。連携通信要求は、送信元の基地局１（スレーブ基地局）が宛先の基地局１（マスタ基地局）に対して基地局連携通信を要求するメッセージである。連携通信要求は、送信元の基地局１（スレーブ基地局）の基地局識別子と、該スレーブ基地局の基地局連携通信対象の連携エリアに在圏するユーザ端末２の無線状況を表す情報などを含む。

連携通信要求の送信元と宛先によってスレーブ基地局とマスタ基地局が特定され、連携通信要求の送信元がスレーブ基地局となり、連携通信要求の宛先がマスタ基地局となる。図５の例では、連携通信要求の送信元である基地局１（Ａ）がスレーブ基地局であり、連携通信要求の宛先である基地局１（Ｂ）がマスタ基地局である。なお、連携通信要求など、スレーブ基地局とマスタ基地局間で送受されるメッセージは、それぞれの基地局１の基地局連携部１０間でバックボーンネットワーク４を介して送受される。

以下、図６、図７、図８を参照して、本実施形態に係る基地局連携通信制御方法を説明する。図６、図７、図８は、本実施形態に係る基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。なお、図６、図７、図８の処理において、基地局間で送受されるメッセージは、各基地局１の基地局連携部１０間でバックボーンネットワーク４を介して送受されるものとする。

多元接続方式がＴＤＭＡ方式である場合には、図６、図７、図８の処理によって１つの送信スロットで送信されるユーザ端末２が決定される。他方、多元接続方式がＯＦＤＭＡ方式である場合には、あるスケジューリングタイミングにおいて、空き無線リソースが存在する間、図６、図７、図８の処理が繰り返し実行され、空き無線リソースを割り当てる対象のユーザ端末２が決定される。また、ＯＦＤＭＡ方式において、一スケジューリングタイミングとしては、例えば、一ＰＨＹフレームであってもよく、或いは、複数ＰＨＹフレームであってもよい。

基地局連携部１０は、まず図６のステップＳ１から処理を開始する。

ステップＳ１：自基地局１のセルにおいて連携エリア又は非連携エリアを選択する。このエリア選択方法としては、例えば、エリア毎の選択率を記録し、該選択率に基づいてエリア選択を行うことが挙げられる。具体的には、最新の前記選択率が最低のエリアを選択する方法や、エリア毎に選択率の平均値を算出し、最新の選択率に対する該平均値の割合が最大のエリアを選択する方法などが挙げられる。また、ユーザ端末２が在圏するエリアのみを選択の対象とするようにしてもよい。

ステップＳ２：ステップＳ１で選択したエリアが非連携エリアか、又は連携エリアかを判断する。この結果、選択したエリアが非連携エリアである場合は、ステップＳ３へ進む。一方、選択したエリアが連携エリアである場合は、図７のステップＳ２０へ進む。

ステップＳ３：隣接する基地局１から連携通信要求の受信を行う。
ステップＳ４：連携通信要求の受信の有無を判断する。この結果、連携通信要求の受信なしの場合にはステップＳ５に進む。一方、連携通信要求の受信ありの場合にはステップＳ８からＳ１０までの処理を、受信した連携通信要求の送信元（スレーブ基地局）毎に行う。

ステップＳ５：ステップＳ１で選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量を計算する。図９に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図９において、自基地局１（Ａ）は、隣接する基地局１（Ｂ）から連携通信要求を受信せず、且つ、自基地局（Ａ）は隣接する基地局１（Ｂ）へ連携通信要求を送信していない。シングルサイト接続容量は、自基地局１とユーザ端末２がシングルサイト接続を行った場合に予想されるスループットを表す。シングルサイト接続容量の計算には、非特許文献１に開示されている理論式を利用することができる。

ステップＳ６：シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）を（１）式により算出する。

但し、ｍは非連携エリアに在圏するユーザ端末２の識別子である。Ｒ_ｍ（ｔ）はユーザ端末２（ｍ）に係るシングルサイト接続容量（ステップＳ５で算出済み）である。Ｔ_ｍ（ｔ）はユーザ端末２（ｍ）に係るスループットの平均値である。スループットの平均値については、ユーザ端末２毎に、スループット算出部１４で算出する。なお、上記の（１）式で表される評価値ＰＦ^（ｍ）は、プロポーショナルフェア（Proportional Fair：ＰＦ）に係る評価値である。
シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）が最大であるユーザ端末２を、非連携エリアでシングルサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。

ステップＳ７：自基地局１は該選択されたユーザ端末２と非連携エリアにおいてシングルサイト接続を行う。

ステップＳ８からＳ１０までの処理は、自基地局１が受信した連携通信要求の送信元（スレーブ基地局）毎に行う。

ステップＳ８：自基地局１が受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算する。図１０、図１１に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図１０において、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は、隣接する基地局１（Ｂ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。図１１において、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は、隣接する複数基地局１（Ｂ，Ｃ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。

マルチサイト接続容量の計算では、連携通信要求の送信元（スレーブ基地局）である隣接基地局との連携エリアに在圏するマスタ基地局のユーザ端末２および該スレーブ基地局の該連携エリアに在圏するユーザ端末２に対して、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）を想定し、該ユーザ端末２の全ての組合せについてマルチサイト接続容量を計算する。マルチサイト接続容量の計算には、非特許文献１に開示されている理論式を利用することができる。

マルチサイト接続容量は、自基地局１と他基地局１とがユーザ端末２に対してマルチサイト接続を行った場合に予想されるスループットを表す。但し、マルチユーザＭＩＭＯの場合には、組になっている複数のユーザ端末２に関する各マルチサイト接続容量の総和を表す。

次いで、マルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（１）ｉ，ｊ}を（２）式により算出する。

但し、ｉはマスタ基地局の当該連携エリアに在圏するユーザ端末の識別子である。ｊはスレーブ基地局の当該連携エリアに在圏するユーザ端末の識別子である。Ｒ_{ｃ（１）ｉ，ｊ}（ｔ）は時刻ｔにおけるユーザ端末２（ｉ，ｊ）の組でのユーザ端末２（ｉ）のマルチサイト接続容量の瞬時値（本ステップＳ８で算出済み）である。Ｒ_{ａｖｅ（１）＿ｉ}（ｔ）は時刻ｔまでのユーザ端末２（ｉ）のマルチサイト接続容量の時間平均値である。マルチサイト接続容量の時間平均値については、ユーザ端末２毎に、スループット算出部１４で算出する。なお、上記の（２）式で表される評価値ＣＰＦ_{（１）ｉ，ｊ}は、「Cooperative Proportional Fair（Cooperative ＰＦ）」に係る評価値である。

ステップＳ９：スレーブ基地局へ、マルチサイト接続容量の計算要求を送信する。このマルチサイト接続容量計算要求には、自基地局１（マスタ基地局）の基地局識別子と、該マスタ基地局の基地局連携通信対象の連携エリアに在圏するユーザ端末２の無線状況を表す情報などを含める。これにより、スレーブ基地局は、上記ステップＳ８と同様にマルチサイト接続容量を計算し、さらに、マルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を（３）式により算出する。スレーブ基地局は、その算出結果をマスタ基地局へ返信する。

但し、ｉはマスタ基地局の当該連携エリアに在圏するユーザ端末の識別子である。ｊはスレーブ基地局の当該連携エリアに在圏するユーザ端末の識別子である。Ｒ_{ｃ（２）ｉ，ｊ}（ｔ）は時刻ｔにおけるユーザ端末２（ｉ，ｊ）の組でのユーザ端末２（ｊ）のマルチサイト接続容量の瞬時値である。Ｒ_{ａｖｅ（２）＿ｊ}（ｔ）は時刻ｔまでのユーザ端末２（ｊ）のマルチサイト接続容量の時間平均値である。

ステップＳ１０：ステップＳ８で算出した評価値ＣＰＦ_{（１）ｉ，ｊ}とステップＳ９でスレーブ基地局から受信した評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を用いて、ユーザ端末２（ｉ，ｊ）の組ごとに評価値の総和を計算し、マルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚを算出する。マルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚは（４）式で表される。

次いで、マルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚを与えるユーザ端末２（ｉ，ｊ）の組を選択する。

ステップＳ１１：スレーブ基地局が複数あるか判断し、スレーブ基地局が複数ある場合はステップＳ１２に進む。スレーブ基地局が１つである場合は当該スレーブ基地局を選択し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２：ステップＳ１０で算出した評価値の総和の最大値Ｚが最大であるスレーブ基地局を選択する。
ステップＳ１３：ステップＳ１２で選択されず残ったスレーブ基地局に対して、連携拒否を応答する。

ステップＳ１４：ステップＳ１で選択された非連携エリアに対して、上記ステップＳ５，Ｓ６と同様の処理を行い、シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）を算出する。次いで、ステップＳ１１又はステップＳ１２で選択されたスレーブ基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚと、該算出したシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）とを比較する。この結果、マルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚがシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）よりも大きい場合には、ステップＳ１５に進む。一方、マルチサイト接続容量の評価値の総和の最大値Ｚがシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）以下である場合には、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１５：ステップＳ１１又はステップＳ１２で選択されたスレーブ基地局に対して、連携可を応答する。連携可の応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ステップＳ１１又はステップＳ１２で選択されたスレーブ基地局に係るステップＳ１０で選択されたユーザ端末２（ｉ，ｊ））の情報などを含める。
ステップＳ１６：ステップＳ１１又はステップＳ１２で選択されたスレーブ基地局に係るステップＳ１０で選択されたユーザ端末２（ｉ，ｊ）を、当該連携エリアでマルチサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１（マスタ基地局）とスレーブ基地局とはユーザ端末２（ｉ，ｊ）に対して連携エリアでマルチサイト接続を行う。

ステップＳ１７：ステップＳ１１又はステップＳ１２で選択されたスレーブ基地局に対して、連携拒否を応答する。この後、ステップＳ７に進み、ステップＳ１４で算出したシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）に基づいて、評価値ＰＦ^（ｍ）が最大であるユーザ端末２を、非連携エリアでシングルサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１は該選択されたユーザ端末２と非連携エリアにおいてシングルサイト接続を行う。

ステップＳ２の結果、ステップＳ１で連携エリアが選択されている場合は、図７のステップＳ２０へ進む。
ステップＳ２０：選択した連携エリアにおいて基地局連携通信対象となる隣接する基地局１へ連携通信要求を送信する。また、隣接する基地局１から連携通信要求の受信を行う。

ステップＳ２１：ステップＳ２０で受信した連携通信要求の受信数を確認する。連携通信要求の受信数が０である場合はステップＳ２２へ進む。連携通信要求の受信数が１である場合はステップＳ２６へ進む。連携通信要求の受信数が２以上である場合は図８のステップＳ４０へ進む。

ステップＳ２２：ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算する。図５に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図５において、自基地局１（Ａ、スレーブ基地局）は、隣接する基地局１（Ｂ、マスタ基地局）へ連携通信要求を送信している。これにより、マスタ基地局からマルチサイト接続容量計算要求を受信すると、ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算する。ここでのマルチサイト接続容量の計算は、ステップＳ９のスレーブ基地局におけるものと同様である。まず、ステップＳ８と同様にマルチサイト接続容量を計算し、さらに、当該連携エリアに在圏するユーザ端末２の全組合せに対してマルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を（３）式により算出する。
ステップＳ２３：ステップＳ２２の算出結果をマスタ基地局へ送信する。

ステップＳ２４：マスタ基地局からの応答を受信し、その応答内容を確認する。応答内容が連携拒否である場合は図６のステップＳ５へ進む。応答内容が連携可である場合は図７のステップＳ２５へ進む。連携可の応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）の情報などが含まれる。
なお、マスタ基地局からの応答待ちのタイマーを設け、タイムアップまでにマスタ基地局から応答がなかった場合には連携拒否と判断するようにしてもよい。

ステップＳ２５：連携可の応答に含まれる情報に基づいて、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）を、当該連携エリアでマルチサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１（スレーブ基地局）とマスタ基地局とはユーザ端末２（ｉ，ｊ）に対して連携エリアでマルチサイト接続を行う。

ステップＳ２０で受信した連携通信要求の受信数が１である場合は、ステップＳ２６へ進む。
ステップＳ２６：受信した連携通信要求に係る連携エリアと自基地局１が選択した連携エリアとが一致するか判断する。この結果、一致する場合はステップＳ２７に進み、不一致である場合はステップＳ３０へ進む。

ステップＳ２７：ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算する。図１２に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図１２において、自基地局１（Ａ、スレーブ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、マスタ基地局）へ連携通信要求を送信していると共に、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。つまり、基地局１（Ａ，Ｂ）共に、マスタ基地局でありスレーブ基地局となっている。この場合、マスタ基地局決定処理を行う。マスタ基地局決定処理として、例えば、
・基地局識別子の小さい基地局をマスタ基地局にする、
・乱数を用いてマスタ基地局を決定する、
・連携通信要求の受信数が少ないほうをマスタ基地局にする、
などがある。

自基地局１がマスタ基地局になった場合は、図６のステップＳ８に進む（図示せず）。ここでは、自基地局１がスレーブ基地局になったとする。この場合、ステップＳ２２と同様に、ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算し、さらに、当該連携エリアに在圏するユーザ端末２の全組合せに対してマルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を算出する。なお、ここでは、マスタ基地局決定処理によってマスタ／スレーブ基地局を決定しているので、マスタ基地局からのマルチサイト接続容量計算要求はなくてもよい。
ステップＳ２８：ステップＳ２７の算出結果をマスタ基地局へ送信する。
ステップＳ２９：マスタ基地局からの応答を受信すると、ステップＳ２５へ進む。この応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）の情報などが含まれる。

ステップＳ２６の結果、受信した連携通信要求に係る連携エリアと自基地局１が選択した連携エリアとが不一致である場合はステップＳ３０へ進む。
ステップＳ３０：ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算する。図１３に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図１３において、自基地局１（Ａ、スレーブ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、マスタ基地局）へ連携通信要求を送信していると共に、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は隣接する基地局１（Ｃ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。つまり、自基地局１（Ａ）は、基地局１（Ｂ、マスタ基地局）に対するスレーブ基地局であると共に、基地局１（Ｃ、スレーブ基地局）に対するマスタ基地局になっている。このように自基地局１がマスタ基地局且つスレーブ基地局となる場合には、まず、スレーブ基地局としての処理を行う。これにより、ステップＳ２２と同様に、マスタ基地局からマルチサイト接続容量計算要求を受信すると、ステップＳ１で選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量を計算し、さらに、当該連携エリアに在圏するユーザ端末２の全組合せに対してマルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を算出する。
ステップＳ３１：ステップＳ３０の算出結果をマスタ基地局へ送信する。

ステップＳ３２：マスタ基地局からの応答を受信し、その応答内容を確認する。応答内容が連携拒否である場合は図６のステップＳ８へ進み、今度はマスタ基地局としての処理を行う。応答内容が連携可である場合はステップＳ３３へ進む。連携可の応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）の情報などが含まれる。

ステップＳ３３：スレーブ基地局（自基地局１が受信した連携通信要求の送信元の基地局１）対して、連携拒否を応答する。この後、ステップＳ２５へ進み、連携可の応答に含まれる情報に基づいて、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）を、当該連携エリアでマルチサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１（スレーブ基地局）とマスタ基地局とはユーザ端末２（ｉ，ｊ）に対して連携エリアでマルチサイト接続を行う。

ステップＳ２０で受信した連携通信要求の受信数が２以上である場合は、図８のステップＳ４０へ進む。
ステップＳ４０：受信した連携通信要求に係る連携エリアの中に、自基地局１が選択した連携エリアと一致するものがあるか判断する。この結果、一致するものがある場合はステップＳ４１に進み、一致するものがない場合は図７のステップＳ３０へ進む。
ステップＳ４１：自基地局１が選択した連携エリアと不一致である連携エリアに係る連携通信要求の送信元の基地局１（スレーブ基地局）に対して、連携拒否を応答する。この後、図７のステップＳ２７へ進む。図１４に、このときの基地局１間の関係が例示されている。図１４において、自基地局１（Ａ、スレーブ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、マスタ基地局）へ連携通信要求を送信していると共に、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。さらに、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は、隣接する複数基地局１（Ｃ，Ｄ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。この状況の場合、相互に連携通信要求を送受している基地局１間（図１４の基地局１（Ａ，Ｂ））に係る処理を優先する。従って、図１２に示される基地局１間の関係として、ステップＳ２７へ進み処理を行う。

一方、図１５に、自基地局１が受信した連携通信要求に係る連携エリアの中に、自基地局１が選択した連携エリアと一致するものがない場合の基地局１間の関係が例示されている。図１５において、自基地局１（Ａ、スレーブ基地局）は隣接する基地局１（Ｂ、マスタ基地局）へ連携通信要求を送信している。さらに、自基地局１（Ａ、マスタ基地局）は、隣接する複数基地局１（Ｃ，Ｄ、スレーブ基地局）から連携通信要求を受信している。この状況の場合、まず、スレーブ基地局としての処理を行う。このため、ステップＳ３０へ進み処理を行う。

本実施形態によれば、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことができるという効果が得られる。これにより、セル境界にいるユーザ端末のスループットの向上に寄与すると共に、周波数利用効率の向上に寄与することができるようになる。

以上、本発明の実施形態について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。

１…基地局、２…移動局（ユーザ端末）、３，３Ａ，３Ｂ…セル、４…バックボーンネットワーク、５…コアネットワーク、６…ルータ、１０…基地局連携部（基地局制御装置）、１１…無線部、１２…ユーザデータ・制御メッセージ処理部、１３…有線部、１４…スループット算出部、１５…データ保持部

Claims (8)

1. 複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に設けられる基地局制御装置であって、
   各基地局制御装置が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、
   複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置同士が協調して行うものであり、
   前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、
   前記基地局制御装置は、
   連携エリア又は非連携エリアを選択するエリア選択手段と、
   非連携エリアでシングルサイト接続を行う移動局を選択するシングルサイト接続対象選択手段と、
   連携エリアでマルチサイト接続を行う移動局を選択するマルチサイト接続対象選択手段と、
   前記エリア選択手段が選択したエリアにおける無線通信状況の評価に基づいて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行う基地局連携通信調整手段と、を備え、
   前記基地局連携通信調整手段は、
   前記エリア選択手段が非連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、
   前記エリア選択手段が選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量の評価値と、該受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かを判断する、
   ことを特徴とする基地局制御装置。
2. 前記基地局連携通信調整手段は、
   前記エリア選択手段が連携エリアを選択した場合に、
   前記エリア選択手段が選択した連携エリアに係る他基地局の基地局制御装置へ、該連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を送信し、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局制御装置。
3. 前記基地局連携通信調整手段は、
   前記エリア選択手段が連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、
   該受信した連携通信要求に係る連携エリアと前記エリア選択手段が選択した連携エリアとが一致する場合には、該連携エリアでの基地局連携通信を行うべく、該連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を該連携通信要求元の基地局制御装置へ送信し、
   一方、該受信した連携通信要求に係る連携エリアと前記エリア選択手段が選択した連携エリアとが不一致する場合には、前記エリア選択手段が選択した連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値を該連携通信要求元の基地局制御装置へ送信し、前記エリア選択手段が選択した連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局制御装置。
4. 前記エリア選択手段は、前記エリア毎の選択率を記録し、該選択率に基づいて前記エリアを選択することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局制御装置。
5. 前記エリア選択手段は、最新の前記選択率が最低の前記エリアを選択することを特徴とする請求項４に記載の基地局制御装置。
6. 前記エリア選択手段は、前記エリア毎に前記選択率の平均値を算出し、最新の前記選択率に対する該平均値の割合が最大の前記エリアを選択することを特徴とする請求項４に記載の基地局制御装置。
7. 前記エリア選択手段は、移動局が在圏する前記エリアのみを選択の対象とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に基地局制御装置。
8. 複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、
   基地局毎に基地局連携部を設け、各基地局連携部が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、
   複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部同士が協調して行う基地局連携通信制御方法であって、
   前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、
   前記基地局連携部が、連携エリア又は非連携エリアを選択するステップと、
   前記基地局連携部が、前記選択したエリアにおける無線通信状況の評価に基づいて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行うステップと、
   前記基地局連携部が、該調整の結果に従って、非連携エリアでシングルサイト接続を行う移動局を選択するか、又は、連携エリアでマルチサイト接続を行う移動局を選択するステップと、を含み、
   前記基地局連携部は、非連携エリアを選択した場合において、他基地局の基地局制御装置から連携通信要求を受信したときは、該選択した非連携エリアにおけるシングルサイト接続容量の評価値と、該受信した連携通信要求に係る連携エリアにおけるマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、該連携エリアでの基地局連携通信を行うか否かを判断する、
   ことを特徴とする基地局連携通信制御方法。

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