JP2011135348A

JP2011135348A - 無線基地局及び無線基地局の周波数帯域選択方法

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Publication number: JP2011135348A
Application number: JP2009293171A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Eguchi; 英寛江口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: US20120322490A1; US9119177B2; JP5430390B2; WO2011077729A1

Abstract

【課題】周辺の既存基地局の無線品質を劣化させることがないように、新設する基地局の使用周波数帯域を自律的に調整する方法及び無線基地局を提供する。
【解決手段】集線装置に中継回線を介して接続され、無線端末と通信を行う無線基地局において、前記無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の無線基地局の無線通信状況に基づいて、使用可能な周波数帯域を取得する取得部と、前記無線端末との無線通信処理の開始時に、前記使用可能な周波数帯域から、前記無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択する選択部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局及び無線基地局の周波数帯域選択方法に関するものである。

無線通信における通信環境の改善のための一般的な方法として、基地局の新設が挙げられる。この場合、事前に新設された基地局が、既存の周辺基地局との間で起こりうる干渉量の大小に関わらず、接続要求してくる端末に対して空き無線リソースを割り当ててしまい、既存の無線基地局の無線通信環境に影響を与えるおそれがある。

そのため、新たに無線基地局を設置する場合には、フィールド試験を行って、基地局を設置する候補箇所を選定したり、設置候補箇所周辺の既存の基地局との干渉が大きい周波数帯域を測定した上で、新たに設置する基地局の使用周波数帯域として、干渉量の少ない周波数帯域を選択したり、基地局の最大送信電力を決定したりしている。この、フィールド試験には、スペクトラムアナライザや、通信品質データを収集する装置（特許文献１を参照）などが用いられる。そして、決定された使用周波数帯域及び送信電力となる様に手動で基地局を調整している。

特開２００１−１１９３３４号公報

しかしながら、無線基地局を設置する度に、設置箇所周辺のフィールド試験を行うためには、人手を要し、スペクトラムアナライザや、通信品質データを収集する装置などの特殊な装置を用いる必要があり、効率が悪い。そのため、近年、基地局自体が自律的に使用周波数や最大送信出力などのパラメータの調整を行う技術が要望されている。

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、新たに無線基地局を設置する場合において、人手を要するフィールド試験などを行わずに、周辺の既存基地局の無線品質を劣化させることがないように、新設する基地局の使用周波数帯域を自律的に調整する方法及び無線基地局を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る、集線装置に中継回線を介して接続され、無線端末と通信を行う無線基地局の発明は、
前記無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の無線基地局の無線通信状況に基づいて、使用可能な周波数帯域を取得する取得部と、
前記無線端末との無線通信処理の開始時に、前記使用可能な周波数帯域から、前記無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択する選択部と、
を備えることを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線基地局であって、
前記中継回線及び前記集線装置を介して、前記周辺の無線基地局と通信を行う回線接続部と、を更に備え、
前記取得部は、
自局が使用したい周波数帯域を含む情報を、前記回線接続部から前記周辺の無線基地局に送信し、前記中継回線を介して前記回線接続部より受信される前記情報に関する応答に基づいて、前記無線通信状況を取得する、
ことを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線基地局において、
前記取得部は、
前記周辺の無線基地局が使用するダウンリンク周波数帯域及びアップリンク周波数帯域における受信電力値に基づいて、前記使用可能な周波数帯域を取得する
ことを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る無線基地局において、
前記取得部は、
前記受信電力値が所定の閾値を超える周波数帯域を除く帯域を、前記使用可能な周波数帯域として取得する、
ことを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する第５の観点に係る、無線端末と通信を行う無線基地局の使用する周波数帯域を選択する方法の発明は、
前記無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の無線基地局の無線通信状況に基づいて、使用可能な周波数帯域を取得するステップと、
前記無線端末との無線通信処理の開始時に、前記使用可能な周波数帯域から、前記無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択するステップと、
を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、新たに設置される基地局の初回起動時において、当該基地局は、無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の既存基地局の無線通信状況に基づいて使用可能な周波数帯域を取得して、当該使用可能な周波数帯域において、通信要求してきた無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択する。したがって、新設される基地局は、人手を要するフィールド試験が行われなくても、周辺の既存基地局の無線品質を劣化させないように使用周波数帯域を自律的に調整することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る無線基地局の概略構成を示す図である。図１の無線基地局を用いた無線通信システムの一例を示す図である。図１の無線基地局の動作を示すシーケンス図である。図１の無線基地局における干渉回避処理の一例を示す。図１の無線基地局における干渉回避処理を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。図６の無線基地局の動作を示すシーケンス図である。図６の無線基地局の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線基地局の概略構成を示す図である。この無線基地局１０は、例えば、ＬＴＥに準拠し、携帯電話端末の通信を中継するものである。

無線基地局１０は、回線接続部１１、ベースバンド部１２、制御部１３、取得部１４、選択部１５、記憶部１６、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase Lock Loop）１７、送信部１８、受信部１９を備える。

回線接続部１１は、中継回線であるバックホール回線２０を介して基幹ネットワークにつながる集線装置に接続される。ベースバンド部１２は、ＬＳＩ（Logic Scale Integration）などによって構成され、送信部１８並びに受信部１９で送受信する信号及び、回線接続部１１を経て送受信する信号のベースバンド処理を行う。

制御部１３はＣＰＵなどによって構成され、取得部１４、選択部１５を含む。取得部１４は、自局の周辺に位置する既存の基地局（以下、周辺基地局という）の使用している周波数帯域や最大送信電力などの無線通信状況に基づいて使用可能な周波数帯域に関する情報を取得する。そして、選択部１５は、取得部１４が取得した使用可能な周波数帯域の情報に基づいて、自局に接続要求してきた無線端末に対して帯域（無線リソース）を割り当てる。ここで、記憶部１６は、取得部１４が使用可能周波数帯域を取得する際に得られた、周辺基地局の周波数帯域並びに最大送信出力、及び選択部１５が無線端末に対して割り当てたチャネル周波数、自局の最大送信出力、位置情報などの情報を記憶する。

また、制御部１３は、選択部１５が選択した使用可能な周波数帯域に応じて、送信部１８及び受信部１９の周波数帯域を設定する。さらに、制御部１３は、選択部１５が無線端末に対して割り当てたチャネル周波数や、最大送信出力、位置情報などの記憶部１６が記憶した情報をベースバンド部１２でベースバンド信号に変換し、回線接続部１１及びバックホール回線２０を介して周辺基地局に送信させる。

図２は、本実施の形態に係る無線基地局１０を用いた無線通信システムの一例を示す。基地局１００Ａ〜１００Ｅが既に設けられ、端末１〜４はその通信可能エリア内に位置しており通信できるが、端末５はこのエリア外にあり、通信できない。今、基地局１００Ａ〜１００Ｅが通信中継サービスを行っているところに、エリアの拡充のために基地局１０が新設されたとする。基地局１０が新設されたことで、それまで通信可能エリア外であった端末５の通信が可能となる。基地局１００Ａ〜１００Ｅ及び基地局１０は、ぞれぞれ、バックホール回線２０を介して集線装置２１へと接続されている。

本発明に係る基地局１０は、バックホール回線２０を通じて、以下に図３を用いて詳述するような方法で既に設けられている基地局との間で情報をやり取りし、自律的に自局の使用周波数帯域を調節するものである。

図３は、本実施の形態に係る無線基地局１０の、動作を示すシーケンス図である。ここでは、基地局１０がダウンリンク周波数帯域を自律的に調節して干渉回避するものとする。新規に設置された基地局１０は、自局が中継基地局としてのサービスを開始する前の初回起動時に、自局がダウンリンク周波数帯域として使用したい周波数帯域、最大送信電力、基地局の位置情報などの通信パラメータ情報を、ベースバンド部１２で信号変換し、回線接続部１１及び集線装置２１を通じて干渉が生じるおそれがある周辺の基地局１００Ａ〜１００Ｃに送信させる。ここで、自局がダウンリンク周波数帯域として使用したい周波数帯域としては、例えば、通信事業者毎に定められている数値範囲や、基地局設置時に通信事業者によって任意に定められた数値範囲が挙げられる。

周辺の基地局１００Ａ〜１００Ｃは、受信した基地局１０の通信パラメータ情報に基づいて、基地局１０が使用したい周波数帯域内に、基地局１０に使用を回避させる必要がある（すなわち、干渉回避させる）周波数帯域があるか否かを判断し、干渉回避が必要な周波数帯域があった場合には、その周波数帯域を基地局１０に干渉回避周波数帯域として、バックホール回線２０を介して通知する。この判断および通知は、基地局１００Ａ〜１００Ｃにおいてではなく、基地局を統括管理する基地局管理センター（図示せず）において行われることも可能である。なお、図示しないが、干渉回避が必要な周波数帯域が無ければ、基地局１００Ａ〜１００Ｃはその旨を基地局１０に通知する。同様の動作によって、基地局１０はアップリンク周波数帯域についても干渉回避周波数帯域を取得する。

そして、基地局１０は、端末が通信要求（ダウンリンク周波数帯域の割り当て要求）を行ってきた際に、図４を参照して詳述する干渉回避判定を行い、干渉量の大きい周波数帯域以外の周波数帯域をダウンリンク周波数帯域として、通信要求してきた無線端末に対して割り当てる。

図４は、本実施の形態に係る無線基地局における干渉回避処理の一例を示す。基地局１０の取得部１４は、図３のシーケンス図に従う方法によって、干渉回避周波数帯域を取得している。端末から基地局１０へ通信要求があると（ステップＳ３０１）、基地局１０の取得部１４は、自局がダウンリンクに使用したい周波数帯域内に、干渉回避周波数帯域と重複しない帯域があるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。すなわち、取得部１４は、基地局１００Ａ〜１００Ｃとの間で、重複する帯域を全く使用せずにダウンリンク周波数帯域を端末に割り当てることができるか否かを判定する。そして、自局が使用したい周波数帯域において、干渉回避周波数帯域と重複しない周波数帯域があれば、選択部１５は、当該周波数帯域（以下、「基地局１０が使用可能な帯域Ｉ」とする）において、割当処理を実施する（ステップＳ３０３）。これにより、ダウンリンク周波数帯域が選択されたことになる。

一方、自局が使用したい周波数帯域内に、干渉回避周波数帯域と重複しない帯域が無い場合、基地局１０の選択部１５は、干渉回避周波数帯域のうち、干渉量が最も少ない周波数帯域（以下、「基地局１０が使用可能な帯域II」とする）において、割当処理を実施する（ステップＳ３０４）。ここで、干渉量が最も少ない帯域は、例えば、周辺基地局との位置関係や最大送信出力に基づいて算出される。また、ステップＳ３０２で、基地局１０が使用可能な帯域Ｉが無いと判断された場合に、基地局１０は、端末の通信要求を拒否することもありうる（図示せず）。この場合、ステップＳ３０４で、選択部１５が、少ないながらも干渉を生じる帯域を端末に対して割り当てることが無くなり、結果として、他の通信中の無線端末における通信品質を高く保つことができる。

図５（Ａ）（Ｂ）に、前記ステップＳ３０２からＳ３０３へと流れるような場合における、基地局１０が使用したい帯域と、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃが使用中の帯域と、基地局１０が使用可能な帯域Ｉとの関係を図５（Ａ）にケース１として、ステップＳ３０２からＳ３０４へと流れるような場合における、これらの関係を図５（Ｂ）にケース２として、示す。

ケース１では、基地局１０が使用したい帯域内に、基地局１０の周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃの使用していない帯域IIIがある。したがって、基地局１０の選択部１５は、この帯域IIIに対応する帯域Ｉにおいて、端末に対して帯域の割当処理を行う。一方、ケース２では、基地局１０が使用したい帯域の全てが周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃによって使用中である。このとき、基地局１０の選択部１５は、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃが使用している帯域のうち、干渉量が最も少ない帯域である帯域IIにおいて、端末に対して帯域の割当処理を行う。

このように、本実施形態に係る基地局１０によれば、基地局１０の使用周波数帯域を決定する際に、既存の周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃとの間で通信することで、干渉が生じやすい周波数帯域を回避して使用周波数帯域を決定する。したがって、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃの通信品質を損なうことなく、通信可能エリアの拡張が可能になる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。この基地局６０は、図１に示す構成において、受信部１９の受信出力を制御部１３の取得部１４に供給するようにしたもので、その他の構成は図１と同様であり、同一構成要素には同一参照符号を付す。取得部１４は、受信部１９による受信信号に基づいて使用可能な周波数帯域を取得する。このため、取得部１４は、受信部１９の受信信号に基づいて、周辺基地局の使用しているダウンリンク周波数帯域並びに基地局６０の周辺に位置する端末のアップリンク周波数帯域、及びそれらの受信電力を計測し、受信電力値が所定の閾値を超える周波数帯域を干渉回避周波数帯域として取得する。これにより、基地局６０に所定の閾値を超える電力値で届いている周波数帯域を、基地局６０が使用することが回避され、通信品質が損なわれるのを防止できる。

図７は、この場合の基地局６０の動作を示すシーケンス図である。基地局６０の取得部１４は、初回起動後サービス開始前に、受信部１９で受信した受信信号に基づいて、基地局１００Ａ〜１００Ｃのダウンリンク周波数帯域とその受信電力値を測定する。そして、測定結果に基づいて干渉回避周波数帯域を把握し、通信要求（ダウンリンク周波数割当要求）のあった無線端末に対して、干渉回避周波数以外の周波数帯域において、ダウンリンク周波数帯域を割り当てる。同様の手順に従って、基地局６０はアップリンク周波数帯域の干渉回避と割当処理も行う。

図８は、本実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。基地局６０は、初回起動後にダウンリンク周波数受信モードに移行する（ステップＳ７０１）。そして、取得部１４が、受信信号に基づいて、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃのダウンリンク周波数帯域とその受信電力を測定する（ステップＳ７０２）。更に、取得部１４は、各ダウンリンク周波数帯域について、受信電力強度が所定の閾値（以下、干渉回避判定閾値という）を超えるか否かについて判定する（ステップＳ７０３）。その結果、所定の閾値を超えた場合、制御部１３は、その周波数帯域を干渉回避周波数帯域として、記憶部１６に記憶する（ステップＳ７０４）。

続いて、基地局１０の取得部１４は、アップリンク周波数受信モードに移行する（ステップＳ７０５）。そして取得部１４が、端末からのアップリンク周波数帯域とその受信電力を測定する（ステップＳ７０６）。更に、取得部１４は、受信した各アップリンク周波数帯域について、干渉回避判定閾値を超えるか否かについて判定する（ステップＳ７０７）。その結果、所定の閾値を超えた場合、制御部１３は、その周波数帯域を干渉回避周波数帯域として、記憶部１６に記憶する（ステップＳ７０８）。

本実施の形態に係る無線基地局６０は、受信部１９の受信信号に基づいて、周辺基地局の使用周波数帯域や最大送信電力を測定して、無線端末に対して干渉を回避して帯域を割り当てることができるので、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃに通知する負担をかけないで自局の使用周波数帯域を自律的に選択できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形又は変更が可能である。例えば、第１実施形態に係る無線基地局は、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃ又は基地局管理センターに自局が使用したい周波数帯域を通知したが、基地局１０は、バックホール回線２０を通じて基地局１００Ａ〜１００Ｃの使用周波数帯域を取得して、それらに基づいて使用可能な周波数帯域を取得することもできる。この場合には、周辺基地局１００Ａ〜１００Ｃ又は基地局管理センターが干渉回避周波数判定を行う必要がなくなり、処理が簡単になる。

１〜５端末
１０無線基地局
１１回線接続部
１２ベースバンド部
１３制御部
１４取得部
１５選択部
１６記憶部
１７ＰＬＬ
１８送信部
１９受信部
２０バックホール回線
２１集線装置
６０無線基地局
１００Ａ〜Ｅ無線基地局

Claims

集線装置に中継回線を介して接続され、無線端末と通信を行う無線基地局において、
前記無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の無線基地局の無線通信状況に基づいて、使用可能な周波数帯域を取得する取得部と、
前記無線端末との無線通信処理の開始時に、前記使用可能な周波数帯域から、前記無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択する選択部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
前記中継回線及び前記集線装置を介して、前記周辺の無線基地局と通信を行う回線接続部と、を更に備え、
前記取得部は、
自局が使用したい周波数帯域を含む情報を、前記回線接続部から前記周辺の無線基地局に送信し、前記中継回線を介して前記回線接続部より受信される前記情報に関する応答に基づいて、前記無線通信状況を取得する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の無線基地局。
前記取得部は、
前記周辺の無線基地局が使用するダウンリンク周波数帯域及びアップリンク周波数帯域における受信電力値に基づいて、前記使用可能な周波数帯域を取得する
ことを特徴とする、請求項１に記載の無線基地局。
前記取得部は、
前記受信電力値が所定の閾値を超える周波数帯域を除く帯域を、前記使用可能な周波数帯域として取得する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の無線基地局。
無線端末と通信を行う無線基地局の使用する周波数帯域を選択するにあたり、
前記無線端末との無線通信処理を開始する前に、周辺の無線基地局の無線通信状況に基づいて、使用可能な周波数帯域を取得するステップと、
前記無線端末との無線通信処理の開始時に、前記使用可能な周波数帯域から、前記無線端末との通信に使用する周波数帯域を選択するステップと、
を含むことを特徴とする、無線基地局の周波数帯域選択方法。