JP2011160492A - 無線通信システム、無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線基地局および無線通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 無線通信品質(CQI)の劣化した通信周波数が無線端末に割り当てられる場合であっても、当該通信周波数における無線通信品質を改善し、安定且つ高速な無線通信を実現可能にする。
【解決手段】 本発明に係る無線通信方法では、無線基地局1Aは、無線端末2Aから無線基地局1Aが受信したCQI情報に基づき、複数のサブバンドのうちCQIが閾値よりも劣化したサブバンドを被干渉サブバンドとして検出し(ステップS130)、被干渉サブバンドを示す干渉情報を無線基地局1Bに通知する(ステップS140)。
無線基地局1Bは、当該被干渉サブバンドを用いる干渉信号を送信している場合、干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する(ステップS150B)。
【選択図】 図5

Description

本発明は、通信周波数毎の無線通信品質を示す品質情報を無線端末から無線基地局に通知する無線通信システム、当該無線通信システムにおいて用いられる無線基地局および無線通信方法に関する。
無線通信システムにおいて周波数資源は有限であり、有限な周波数資源を最大限に活用するための様々な技術が開発されている。このような技術の一つとして、無線基地局が無線端末に割り当てる通信周波数を、通信周波数毎の無線通信品質に応じて動的に変更する技術が知られている。
このような技術では、無線端末は、複数の通信周波数のそれぞれにおいて無線通信品質を測定し、測定結果を示す品質情報を無線基地局に通知する。無線基地局は、無線端末から受信した品質情報に基づいて、無線端末に割り当て可能な通信周波数の中から、無線通信品質が良好な通信周波数を無線端末に割り当てる。
これにより、無線端末は、無線通信品質が良好な通信周波数(すなわち、近隣の無線基地局からの干渉レベルが低い通信周波数)を用いて無線通信を無線基地局と実行できるため、安定且つ高速な無線通信を実現できる。
なお、3GPP(3rd Generation Partnership Project)において規格化されている無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)では、無線通信品質が高い上位所定数の通信周波数についての品質情報が、無線端末から無線基地局に通知される(非特許文献1参照)。
3GPP TS 36.213 V8.3.0 "7.2 UE procedure for reporting channel quality indication (CQI), precoding matrix indicator (PMI) and rank indication (RI)"、[online]、[平成20年10月17日検索]、<URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.213/36213-830.zip>
しかしながら、無線基地局が多数の無線端末と無線通信を実行する場合など、無線基地局が送受信するトラフィックが多い状況下では、通信リソースの不足が生じるため、無線基地局は、必ずしも無線通信品質が良好な通信周波数を無線端末に割り当てることができない。
このため、無線通信品質の劣化した通信周波数(すなわち、近隣の無線基地局からの干渉レベルが高い通信周波数)が無線端末に割り当てられることがある。このような場合、従来の無線通信システムにおいては、当該無線端末が安定且つ高速な無線通信を実現できない問題があった。
そこで、本発明は、無線通信品質の劣化した通信周波数が無線端末に割り当てられる場合であっても、当該通信周波数における無線通信品質を改善し、安定且つ高速な無線通信を実現可能にする無線通信システム、無線基地局および無線通信方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、無線端末(無線端末2A)と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する第1無線基地局(無線基地局1A)と、前記第1無線基地局から所定範囲内に位置し、前記第1無線基地局と通信可能な第2無線基地局(無線基地局1B)とを有する無線通信システム(無線通信システム10)であって、前記第1無線基地局は、前記無線端末から受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出する検出部(被干渉サブバンド検出部123)と、前記検出部によって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を前記第2無線基地局に通知する干渉情報通知部(通知処理部124)とを備え、前記第2無線基地局は、前記第1無線基地局から前記干渉情報を受信した際、前記下り方向の被干渉通信周波数を用いる無線信号である干渉信号を前記第2無線基地局が送信している場合には、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する送信制御部(送信制御部223)を備えることを要旨とする。
このような無線通信システムによれば、干渉情報通知部は、下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を第2無線基地局に通知する。第2無線基地局の送信制御部は、第2無線基地局が干渉信号を送信している場合には、当該干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する。これにより、下り方向の被干渉通信周波数における無線通信品質が向上する。したがって、無線通信品質の劣化した通信周波数(すなわち、下り方向の被干渉通信周波数)が無線端末に割り当てられる場合であっても、当該通信周波数における無線通信品質を改善し、安定且つ高速な無線通信を実現可能にすることができる。
本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記第1無線基地局は、前記無線端末の位置、または前記無線端末と前記第1無線基地局との間の距離の少なくとも一方を示す位置情報を取得する位置情報取得部(位置情報取得部121b)と、前記位置情報に基づき、前記第1無線基地局の通信エリア端部に前記無線端末が位置しているか否かを判定する位置判定部(位置判定部122b)とをさらに備え、前記検出部は、前記劣化した通信周波数が存在し、且つ、前記位置判定部によって前記無線端末が前記通信エリア端部に位置していると判定された場合、前記劣化した通信周波数を前記下り方向の被干渉通信周波数として検出することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、本発明の第1または第2の特徴に係り、前記第1無線基地局は、前記無線端末から前記品質情報を複数回受信する、または前記無線端末を含む複数の無線端末から前記品質情報を受信する品質情報受信部(無線通信部110)と、前記無線通信品質が前記閾値よりも劣化した回数を前記複数の通信周波数についてカウントするカウント部(カウント部122c)とをさらに備え、前記検出部は、前記劣化した通信周波数が存在し、且つ、前記カウント部が前記劣化した通信周波数に対してカウントした前記回数が所定回数に達している場合、前記劣化した通信周波数を前記下り方向の被干渉通信周波数として検出することを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、本発明の第1〜第3の何れかの特徴に係り、前記無線端末は、前記複数の通信周波数のそれぞれにおいて測定した前記無線通信品質の中から、前記無線通信品質が低い下位所定数を抽出し、前記抽出した下位所定数の前記無線通信品質を示す前記品質情報を前記第1無線基地局に通知することを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、本発明の第1〜第4の何れかの特徴に係り、前記第2無線基地局は、前記第1無線基地局から前記干渉情報を受信した場合、前記干渉信号を前記第2無線基地局が送信しているか否かを判定する送信判定部をさらに備え、前記送信判定部は、前記下り方向の被干渉通信周波数を前記無線端末と異なる無線端末(無線端末2B)に割り当てている場合に、前記第2無線基地局が前記干渉信号を送信していると判定し、前記送信制御部は、前記送信判定部によって前記第2無線基地局が前記干渉信号を送信していると判定された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数以外の通信周波数であって未割り当ての通信周波数が存在するか否かを判定し、前記未割り当ての通信周波数が存在すると判定した場合、前記送信停止を実行するとともに、前記未割り当ての通信周波数を前記異なる無線端末に割り当てることを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、本発明の第5の特徴に係り、前記送信制御部は、前記未割り当ての通信周波数が存在しないと判定した場合、前記送信電力低減を実行することを要旨とする。
本発明の第7の特徴は、無線端末(無線端末2A)と無線通信を実行するとともに、予め定められた複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する無線基地局(無線基地局1A)であって、前記無線端末から受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出する検出部(被干渉サブバンド検出部123)と、前記検出部によって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を、前記無線基地局から所定範囲内に位置する他の無線基地局(例えば無線基地局1B)に通知する干渉情報通知部(通知処理部124)とを備えることを要旨とする。
本発明の第8の特徴は、無線端末(無線端末2A)と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する他の無線基地局(無線基地局1A)と通信可能な無線基地局(無線基地局1B)であって、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を、前記他の無線基地局から受信する干渉情報受信部(有線通信部240)と、前記干渉情報受信部が前記干渉情報を受信した際、前記下り方向の被干渉通信周波数を用いる無線信号である干渉信号を前記無線基地局が送信している場合には、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する送信制御部(送信制御部223)とを備えることを要旨とする。
本発明の第9の特徴は、無線端末と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する第1無線基地局と、前記第1無線基地局から所定範囲内に位置し、前記第1無線基地局と通信可能な第2無線基地局とを用いた無線通信方法であって、前記無線端末から前記第1無線基地局が受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出するステップ(ステップS135)と、前記検出するステップによって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を前記第1無線基地局から前記第2無線基地局に通知するステップ(ステップS140)と、前記第2無線基地局が前記第1無線基地局から前記干渉情報を受信した場合、前記干渉情報に基づいて、前記下り方向の被干渉通信周波数を用いる無線信号である干渉信号を前記第2無線基地局が送信しているか否かを判定するステップ(ステップS151)と、前記干渉信号を送信していると判定された場合、前記第2無線基地局が、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行するステップ(ステップS154またはステップS155)とを備えることを要旨とする。
本発明によれば、無線通信品質の劣化した通信周波数が無線端末に割り当てられる場合であっても、当該通信周波数における無線通信品質を改善し、安定且つ高速な無線通信を実現可能にする無線通信システム、無線基地局および無線通信方法を提供できる。
第1実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 近隣無線基地局を説明するための図である。 第1実施形態に係る無線基地局(第1無線基地局)の構成を示す機能ブロック図である。 第1実施形態に係る無線基地局(第2無線基地局)の構成を示す機能ブロック図である。 第1実施形態に係る無線通信システムの概略動作シーケンスを示すシーケンス図である。 第1実施形態に係る無線基地局(第1無線基地局)の動作、具体的には、図5に示したステップS130の詳細を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る無線基地局(第2無線基地局)の動作、具体的には、図5に示したステップS150Bの詳細を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。 第2実施形態に係る無線通信システムの概略動作シーケンスを示すシーケンス図である。 第2実施形態に係る無線基地局の動作、具体的には、図9に示したステップS210の詳細を示すフローチャートである。
次に、図面を参照して、本発明の第1実施形態、第2実施形態、およびその他の実施形態に係る無線通信システムを説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
[第1実施形態]
第1実施形態においては、(1)無線通信システムの概略構成、(2)無線基地局の構成、(3)無線通信システムの動作、(4)作用・効果について説明する。
(1)無線通信システムの概略構成
図1は、第1実施形態に係る無線通信システム10の概略構成図である。無線通信システム10は、LTE規格に基づく構成を有している。すなわち、無線通信システム10では、マルチキャリア通信方式の一つである直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式が用いられる。OFDMA方式では、複数のサブキャリアを用いてサブチャネルと呼ばれる通信チャネルが構成され、当該通信チャネルが無線端末に割り当てられる。
図1に示すように、無線通信システム10は、無線基地局1A、無線基地局1B、複数の無線端末2A、および無線端末2Bを有する。
無線基地局1A(第1無線基地局)は、無線端末と通信可能なエリアである通信エリア5Aを形成する。通信エリア5Aは、無線基地局1Aの電波到達範囲内のエリアであり、セルとも呼ばれる。
無線端末2Aは、通信エリア5A内に位置しており、無線基地局1Aから割り当てられた通信チャネルを介して、無線基地局1Aと無線通信を実行する。図1では1つの無線端末2Aのみを図示しているが、多数の無線端末2Aが通信エリア5A内に位置し、無線基地局1Aと無線通信を実行していてもよい。このように多数の無線端末2Aが無線基地局1Aと無線通信を実行する場合、無線基地局1Aの無線通信リソースに不足が生じる。
無線基地局1B(第2無線基地局)は、通信エリア5Bを形成する。通信エリア5B内に位置する無線端末2Bと無線通信を実行する。通信エリア5B内には、無線端末2B以外の多数の無線端末が位置していてもよい。
無線基地局1Aおよび無線基地局1Bは、有線通信網であるバックボーンネットワーク100に接続されている。無線基地局1Aおよび無線基地局1Bは、バックボーンネットワーク100を介して互いに通信を行うことができる。
無線基地局1Aが形成する通信エリア5A、および無線基地局1Bが形成する通信エリア5Bは、一部が重複する、いわゆる隣接セルである。図1の例では、無線端末2Aは、通信エリア5Aと通信エリア5Bとの重複部分に位置している。
無線基地局1Aが無線端末2Aに割り当てた通信チャネルと、無線基地局1Bが無線端末2Bに割り当てた通信チャネルとは、例えば同一周波数または隣接周波数の通信チャネルである。無線端末2Aは、通信エリア5Bと重複する通信エリア5Aの端部(以下、「エリア端」と称する)6Aに位置しているため、無線基地局1Bから受ける干渉の影響が大きい。
すなわち、無線基地局1Bから無線端末2Bに送信された無線信号は、無線端末2Bだけでなく、無線端末2Aにおいても受信される。以下では、無線基地局1Aと無線端末2Aとの無線通信を主として説明し、無線端末2Aが無線基地局1Bから受信する無線信号を干渉信号と称する。
OFDMA方式では、無線基地局1Aが無線端末2Aに割り当てる通信チャネルは、動的に変更可能である。また、無線通信システム10には、適応変調が採用されている。適応変調においては、無線基地局1Aと無線端末2Aとの間の無線通信品質(SNRやCINR)が良好であるほど、高速な変調方式を用いた無線通信を実現可能である。
このような事情から、無線通信システム10では、無線端末2Aが無線通信品質を測定し、測定した無線通信品質を無線基地局1Aに通知する。具体的には、無線端末2Aは、複数のサブキャリアをまとめたサブバンドと呼ばれる周波数単位毎に無線通信品質を測定する。LTE規格では、無線通信システム10において利用可能な全周波数帯が例えば50程度のサブバンドに分割される。また、LTE規格では、無線通信品質の指標としてCQI(Channel Quality Indication)と呼ばれる値が使用される。3GPP標準仕様「3GPP TS 36.213 V8.3.0」においては、無線端末が、CQIが高い上位M個のサブバンドについてのCQIを無線基地局に通知する方式が規定されている。これにより、無線基地局は当該無線端末にとって良好なサブバンドを知る事ができる。
さらに、第1実施形態において無線端末2Aは、複数のサブバンドのそれぞれにおいて測定したCQIの中から、例えばCQIが低い下位N個を抽出し、抽出した下位N個のCQIを示すCQI情報を無線基地局1Aに通知する。
図2に示すように、無線基地局1Aの近隣には、複数の近隣無線基地局1B〜1Gが設置されている。近隣無線基地局1B〜1Gによって形成される通信エリア5B〜5Gの各エリア端6B〜6Gは、無線基地局1Aによって形成される通信エリア5Aのエリア端6Aと重複する。
無線基地局1Aは、無線端末2Aから受信したCQI情報に基づき、複数のサブバンドのうち近隣無線基地局1B〜1Gから大きな干渉を受ける被干渉サブバンドを検出し、当該被干渉サブバンドの情報を近隣無線基地局1B〜1Gに通知する。近隣無線基地局1B〜1Gは、通知された情報に応じて、干渉を低減する処理を実行する。以下においては、近隣無線基地局1B〜1Gの代表として、無線基地局1Bについて説明する。
(2)無線基地局の構成
次に、(2.1)無線基地局1Aの構成、(2.2)無線基地局1Bの構成について説明する。
(2.1)無線基地局1Aの構成
図3は、第1実施形態に係る無線基地局1Aの構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、無線基地局1Aは、無線通信部110、制御部120、記憶部130、および有線通信部140を有する。
無線通信部110は、LNA(Low Noise Amplifier)、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、OFDMAに従った無線信号を送受信する。無線通信部110は、無線端末2AからCQI情報(品質情報)を受信する品質情報受信部を構成する。
有線通信部140は、バックボーンネットワーク100とのインタフェースとして機能する。制御部120は、例えばCPUなどによって構成され、無線基地局1Aが具備する各種機能を制御する。記憶部130は、例えばメモリによって構成され、無線基地局1Aにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。
制御部120は、情報取得部121、情報管理部122、被干渉サブバンド検出部123、および通知処理部124を有する。
情報取得部121は、無線端末2Aの位置を示す位置情報(端末位置情報)を取得する位置情報取得部121bと、無線端末2Aから通知されるCQI情報を取得するCQI情報取得部121aとを有する。CQI情報取得部121aは、1つの無線端末2AからCQI情報を複数回受信する、または複数の無線端末2AからCQI情報を受信する。位置情報取得部121bは、無線端末2Aの位置、または無線端末2Aと無線基地局1Aとの間の距離の少なくとも一方を示す位置情報を取得する。
情報管理部122は、情報取得部121によって取得されたCQI情報を記憶部130のCQI情報記憶部131に保存するとともに、当該CQI情報を管理する。
情報管理部122は、劣化判定部122a、位置判定部122b、カウント部122c、および情報削除部122dを有する。劣化判定部122aは、CQI情報に基づき、複数のサブバンドのうちCQIが閾値よりも劣化したサブバンドが存在するか否かを判定する。位置判定部122bは、位置情報に基づき、無線基地局1Aのエリア端6Aに無線端末2Aが位置しているか否かを判定する。カウント部122cは、CQIが閾値よりも劣化した回数を複数のサブバンドそれぞれについてカウントする。情報削除部122dは、CQI情報記憶部131が記憶するCQI情報のうち古くなった情報を削除する。
被干渉サブバンド検出部123は、情報管理部122が管理する情報を用いて、被干渉サブバンドを検出する。通知処理部124は、被干渉サブバンド検出部123によって検出された被干渉サブバンドを示す干渉情報を近隣無線基地局1B〜1Gに通知する。すなわち、第1実施形態において通知処理部124は、干渉情報通知部を構成する。
以下では、無線基地局1Aの各機能ブロックによって実行される処理について詳細に説明する。具体的には、(2.1.1)端末位置情報の取得、(2.1.2)CQI情報の取得、(2.1.3)CQI情報の管理、(2.1.4)被干渉サブバンドの検出、(2.1.5)干渉情報の通知について説明する。
(2.1.1)端末位置情報の取得
位置情報取得部121bは、次のA〜Cの何れかの方法を用いて、無線端末2Aの位置情報を取得する。
A.無線端末2Aに搭載されたGPSなどの位置情報検出手段により、無線端末2Aが自端末の位置を測定し、位置情報を無線端末2Aから無線基地局1Aに通知する。位置情報を無線端末2Aが通知するタイミングは、無線基地局1Aへの初期接続時、一定周期での通知、位置情報が変化した際に通知などが考えられる。
B.無線端末2Aが送信する電波の受信電力やドップラー周波数等を無線基地局1Aが測定する事による位置推定。場合によっては、複数基地局の測定結果により、正確な無線端末2Aの位置を測定する事が可能である。
C.無線端末2Aが送信する無線信号を無線基地局1Aが受信するタイミングと、無線基地局1Aの信号送信タイミングとのずれによる距離推定。または、無線端末2Aが実施しているタイミングアドバンス(TA)情報を通知する事による距離推定。
あるいは、これらの併用。
(2.1.2)CQI情報の取得
CQI情報取得部121aは、無線端末2Aに要求する事で、不定期に無線端末2AからCQIを入手する事ができるが、測定結果が低いCQIのサブバンドを通知させる。無線端末2Aに通知させるCQIの数は、下位M個のCQI、あらかじめ指定した閾値以下のCQI、あらかじめ指定した閾値以下のCQIのうち下位M個などが考えられる。更に、その基準(個数Mまたは閾値)を無線端末2Aに認識させる方法としては、システム固定、報知情報で通知、無線端末2A初期接続時のコンフィグレーションで通知などがある。
(2.1.3)CQI情報の管理
情報管理部122は、CQI情報記憶部131に保存するCQI情報を、上記Cでは無線端末の距離別に保存する。あるいは、情報管理部122は、位置判定部122bによってエリア端6Aに位置すると判定された無線端末のCQIのみを保存してもよい。
情報管理部122は、次のD〜Eの何れかの方法により、CQI情報をCQI情報記憶部131に保存する。
D.端末IDと共にサブバンドおよびCQIを保存する方法
E.サブバンドごとにCQIを保存する方法
F.サブバンドごとに閾値以下のCQIが通知された数を保存する方法
各保存方法は、必要とするメモリ量が多い順序に並べると、D.>E.>F.となる。情報量が多ければCQI情報記憶部131のメモリ量が増大する反面、より高度な干渉検出が可能となる。また、古い情報を基準に判定すると現在受けている干渉を正しく推定する事ができないため、情報削除部122dは、何れの方法でも一定時間(TBD)が経過すると古い情報を削除する。上記Eの方法で保存された場合のCQI情報の一例を表1に示す。
Figure 2011160492
表1では、サブバンド番号1〜4の各サブバンドについて、通知されたCQIと、通知されてからの経過時間に応じた値とが記録されている。経過時間に応じた値は、時間の経過とともにデクリメント(1を減算)され、ゼロになった時点で、該当するCQIが削除される。
(2.1.4)被干渉サブバンドの検出
一般にCQIが低いサブバンドはより高いレベルの干渉を受けていると推測されるため、劣化判定部122aによってCQIが一定の閾値以下であると判定された場合に、被干渉レベルが高いと判断できる。但し、瞬間的な要因を取り除くために、被干渉サブバンド検出部123は、カウント部122cを用いて、複数回条件にあてはまるCQIを観測した場合に、被干渉サブバンドと判定してもよい。
上記Fのように情報を保存する場合、サブバンドごとに、閾値以下のCQIを示した回数をカウント部122cがカウントし、被干渉サブバンド検出部123は、カウント値があらかじめ設定した数以上になった時に被干渉サブバンドと判定する。
上記E.においても同様な判定が可能であるが、サブバンドごとにCQIも記憶している事から、被干渉サブバンド検出部123は、CQIのレベルで重み付けをして、閾値以下の回数が少なくても高干渉と判定する事が可能である。
上記D.では、各CQIを通知した無線端末も識別可能である事から、特定の無線端末のCQIが悪い場合に端末不良等の個別要因を選別する事も可能である。
(2.1.5)干渉情報の通知
通知処理部124は、被干渉サブバンド検出部123によって被干渉サブバンドが検出された場合、干渉情報をバックボーンネットワーク100経由で近隣無線基地局1B〜1Gに通知する。例えば、干渉情報には、被干渉サブバンドを識別するサブバンド番号が含まれている。通知を受けた近隣無線基地局1B〜1Gは、自局のトラフィック状況に応じて該サブバンドを回避、又は低送信電力で使用することになる。通知処理部124は、被干渉サブバンドの使用停止、或いは出力低下を行わなければならない強制力の強い指示メッセージを通知してもよい。
(2.2)無線基地局1Bの構成
次に、無線基地局1Bの構成について説明する。図4は、無線基地局1Bの構成を示す機能ブロック図である。
図4に示すように、無線基地局1Bは、無線通信部210、制御部220、記憶部230、および有線通信部240を有する。無線通信部210は、LNA、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、OFDMAに従った無線信号を送受信する。有線通信部240は、バックボーンネットワーク100とのインタフェースとして機能する。有線通信部240は、バックボーンネットワーク100を介して干渉情報を受信する干渉情報受信部として機能する。
制御部220は、例えばCPUなどによって構成され、無線基地局1Bが具備する各種機能を制御する。記憶部230は、例えばメモリによって構成され、無線基地局1Bにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。
制御部220は、割り当て管理部221、送信判定部222、および送信制御部223を有する。割り当て管理部221は、無線端末2Bに通信チャネルを割り当てるとともに、割り当てた通信チャネルや当該通信チャネルを含むサブバンドの情報を管理する。割り当て管理部221が管理する割り当て情報は、記憶部230(割り当て情報記憶部231)に保存されている。
送信判定部222は、無線基地局1Aから受信した干渉情報に基づき被干渉サブバンドを特定し、被干渉サブバンドを用いる干渉信号を無線基地局1Bが送信しているか否かを判定する。具体的には、送信判定部222は、割り当て管理部221が管理する割り当て情報に基づき、被干渉サブバンドに対応する周波数の通信チャネルを無線端末2Bに割り当てているか否かを判定する。そして、送信判定部222は、被干渉サブバンドに対応する周波数の通信チャネルを無線端末2Bに割り当てている場合に、無線基地局1Bが干渉信号を送信していると判定する。
送信制御部223は、送信判定部222による判定結果に応じて、無線通信部210を制御する。送信制御部223は、送信判定部222によって無線基地局1Bが干渉信号を送信していると判定された場合、干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する。
(3)無線通信システムの動作
次に、第1実施形態に係る無線通信システム10の動作について説明する。具体的には、(3.1)全体概略動作、(3.2)無線基地局1Aの動作、(3.3)無線基地局1Bの動作について説明する。
(3.1)全体概略動作
図5は、第1実施形態に係る無線通信システム10の概略動作シーケンスを示すシーケンス図である。
ステップS110においては、無線基地局1Bの無線通信部210は、干渉信号を無線基地局1Aに送信している。
ステップS120において、無線端末2Aは、CQI情報を無線基地局1Aに通知する。これ以降、無線端末2Aは、定期的にCQI情報を無線基地局1Aに通知する。無線基地局1AのCQI情報取得部121aは、通知されたCQI情報を取得する。位置情報取得部121bは、上記A〜Cの何れかの方法を用いて、無線端末2Aの位置情報を取得する。
ステップS130において、無線基地局1Aの情報管理部122および被干渉サブバンド検出部123は、被干渉サブバンドを検出する干渉検出処理を実行する。干渉検出処理の詳細については後述する。
ステップS140において、無線基地局1Aの通知処理部124は、被干渉サブバンドが検出された場合、干渉情報をバックボーンネットワーク100経由で近隣無線基地局1B〜1Gに通知する。
ステップS150B,S150CおよびS150Dにおいて、近隣無線基地局1B〜1Gの送信判定部222および送信制御部223は、干渉回避処理を実行すべきか否かを判定する。
ステップS160において、無線基地局1Bの送信判定部222は、干渉信号を送信していると判断し、送信制御部223は、該当する通信チャネルの出力規制(ここでは、送信電力低減)を行う。
(3.2)無線基地局1Aの動作
図6は、第1実施形態に係る無線基地局1Aの動作、具体的には、図5に示したステップS130(干渉検出処理)の詳細を示すフローチャートである。
ステップS131において、情報管理部122は、CQI情報を記憶部130のCQI情報記憶部131に保存する。
ステップS132において、位置判定部122bは、位置情報に基づき、エリア端6Aに無線端末2Aが位置しているか否かを判定する。なお、位置判定部122bにおける位置判定には、エリア端6Aの情報が必要になるが、当該情報は記憶部130に予め保存されているものとする。エリア端6Aに無線端末2Aが位置していると判定された場合、処理がステップS133に進む。
ステップS133において、劣化判定部122aは、CQI情報に基づき、複数のサブバンドのうちCQIが閾値よりも劣化したサブバンドが存在するか否かを判定する。また、カウント部122cは、CQI情報記憶部131を参照し、当該劣化したサブバンドについて、CQIが閾値よりも劣化した回数をカウントする。CQIが閾値よりも劣化したサブバンドが存在すると判定された場合、処理がステップS134に進む。
ステップS134において、被干渉サブバンド検出部123は、カウント部122cが当該劣化したサブバンドに対してカウントした回数が所定回数に達している場合(S134;YES)、当該劣化したサブバンドを被干渉サブバンドとして検出する(ステップS135)。
(3.3)無線基地局1Bの動作
図7は、無線基地局1Bの動作、具体的には、図5に示したステップS150B(干渉回避判定処理)の詳細を示すフローチャートである。
ステップS151において、送信判定部222は、割り当て管理部221が管理する割り当て情報に基づき、被干渉サブバンドに対応する周波数の通信チャネルを使用しているか否かを判定する。被干渉サブバンドに対応する周波数の通信チャネルを使用していると判定された場合、処理がステップS152に進む。
ステップS152において、送信制御部223は、割り当て管理部221が管理する割り当て情報に基づき、被干渉サブバンド以外のサブバンドにおいて未割り当てのサブバンド(あるいは通信チャネル)が存在するか否かを判定する。未割り当てのサブバンドが存在すると判定された場合、処理がステップS155に進み、存在しないと判定された場合、処理がステップS153に進む。
ステップS155において、送信制御部223は、それまで無線端末2Bに割り当てていた通信チャネル(被干渉サブバンド)の使用を停止、すなわち、干渉信号の送信を停止して、未割り当てのサブバンドに対応する通信チャネルを無線端末2Bに割り当て直す。
ステップS153において、送信制御部223は、無線端末2Bに対するスループットを下げることができるか否かを判定する。例えば、無線端末2B宛のデータの量が少ない場合には、スループットを下げることができると判定される。
ステップS154において、送信制御部223は、それまで無線端末2Bに割り当てていた通信チャネル(被干渉サブバンド)の使用を継続するとともに、当該通信チャネルにおける送信電力を低減する。この場合、低速な変調方式になり、スループットが低下するが、無線端末2Aに与える干渉の影響を低減することができる。
(4)作用・効果
第1実施形態では、通知処理部124は、被干渉サブバンドが検出された場合、干渉情報を無線基地局1Bに通知する。無線基地局1Bの送信制御部223は、無線基地局1Bが干渉信号を送信していると判定された場合、当該干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する。これにより、被干渉サブバンドにおけるCQIが向上する。
したがって、CQIの劣化したサブバンド(被干渉サブバンド)が無線端末2Aに割り当てられる場合であっても、当該サブバンドにおけるCQIを改善し、安定且つ高速な無線通信を実現可能にすることができる。
特に、無線基地局1Aが送受信するトラフィックが多く、通信リソースの不足が生じている状況下では、CQIの劣化したサブバンド(被干渉サブバンド)が無線端末2Aに割り当てられる可能性が高くなるため、このような状況に好適である。
第1実施形態では、被干渉サブバンド検出部123は、位置判定部122bによって無線端末2Aがエリア端6Aに位置していると判定され、且つ、劣化判定部122aによってCQIの劣化したサブバンドが存在すると判定された場合、CQIの劣化したサブバンドを被干渉サブバンドとして検出する。図1および図2に示したように、エリア端6Aは干渉の影響を受けやすい領域であり、エリア端6Aであることを考慮に入れることで被干渉サブバンドをさらに正確に検出できる。
第1実施形態では、被干渉サブバンド検出部123は、劣化判定部122aによってCQIの劣化したサブバンドが存在すると判定され、且つ、カウント部122cがCQIの劣化したサブバンドに対してカウントした回数が所定回数に達している場合、CQIの劣化したサブバンドを被干渉サブバンドとして検出する。これにより、瞬時的なCQIの劣化を排除することができ、被干渉サブバンドをさらに正確に検出できる。
第1実施形態では、無線端末2Aは、複数のサブバンドのそれぞれにおいて測定したCQIの中から、CQIが低い下位所定数を抽出し、抽出した下位所定数のCQIを示すCQI情報を無線基地局1Aに通知する。このため、全サブバンドのCQI情報を無線基地局1Aに通知する場合と比較してCQI情報の情報量を削減できるとともに、劣化したサブバンドを無線基地局1Aが把握可能となる。
第1実施形態では、送信制御部223は、送信判定部222によって無線基地局1Bが干渉信号を送信していると判定された場合、それまで無線端末2Bに割り当てていたサブバンド(被干渉サブバンド)の使用を停止して、未割り当てのサブバンドを無線端末2Bに割り当て直す。したがって、干渉をより確実に回避しつつ、無線端末2Bとの通信も継続できる。
第1実施形態では、送信制御部223は、未割り当てのサブバンドが存在しないと判定した場合、それまで無線端末2Bに割り当てていたサブバンド(被干渉サブバンド)の使用を継続するとともに、送信電力低減を実行する。したがって、未割り当てのサブバンドが存在しない場合であっても、干渉の影響を低減しつつ、無線端末2Bとの通信も継続できる。
[第2実施形態]
第2実施形態では、第1実施形態で説明した構成および動作に加え、無線基地局1Aが、近隣無線基地局1B〜1Gの中から干渉源の無線基地局を特定する形態について説明する。以下、(1)無線基地局の構成、(2)全体概略動作、(3)無線基地局の動作、(4)作用・効果について説明する。ただし、第1実施形態と重複する説明については省略する。
(1)無線基地局の構成
図8は、第2実施形態に係る無線基地局1Aの構成を示す機能ブロック図である。
図8に示すように、無線基地局1Aは、第1実施形態の構成に加え、干渉源特定部125をさらに有している。干渉源特定部125は、被干渉サブバンド検出部123によって被干渉サブバンドが検出された場合、近隣無線基地局1B〜1Gの中から、干渉信号を無線端末2Aに送信する干渉源の無線基地局(以下、干渉源基地局と称する)を特定する。
また、第2実施形態に係る情報管理部122は、CQI情報をCQI情報記憶部131に保存する際に、各無線端末2Aの位置情報に基づいて、近隣無線基地局1B〜1Gのうち無線端末2Aに最寄りの無線基地局を推定し、近隣無線基地局1B〜1G毎にグループ化して保存する。このようにグループ化して保存することにより、干渉源特定部125は、被干渉サブバンド検出部123によって検出された被干渉サブバンドに係る干渉源基地局を特定できる。
なお、無線端末2Aに最寄りの無線基地局を推定するためには、近隣無線基地局1B〜1Gの位置情報(以下、基地局位置情報)が必要となるが、基地局位置情報は記憶部130に予め記憶されている。このため、位置情報取得部121bは、基地局位置情報を記憶部130から取得し、無線端末2Aに最寄りの無線基地局を推定する際に使用できる。
あるいは、近隣無線基地局1B〜1Gの各通信エリアを示す情報を基地局位置情報として用いることも考えられる。この場合、干渉源特定部125は、近隣無線基地局1B〜1Gのうち無線端末2Aの位置を含む通信エリアを形成する近隣無線基地局を干渉源基地局として特定する。
通知処理部124は、被干渉サブバンド検出部123によって被干渉サブバンドが検出された場合、干渉源特定部125によって特定された干渉源基地局に対し、干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを指示する指示メッセージを通知する。すなわち、第2実施形態において通知処理部124は、干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを指示する指示部として機能する。
(2)全体概略動作
図9は、第2実施形態に係る無線通信システム10の概略動作シーケンスを示すシーケンス図である。図9において、ステップS210〜S230以外の動作は第1実施形態と同様であるため、ステップS210〜S230について説明する。
ステップS210において、無線基地局1Aの情報管理部122および被干渉サブバンド検出部123は、被干渉サブバンドを検出する干渉検出処理を実行する。干渉検出処理の詳細については後述する。
ステップS220において、無線基地局1Aの干渉源特定部125は、近隣無線基地局1B〜1Gの中から干渉源基地局を特定する。ここでは、干渉源基地局として無線基地局1Bが特定されたとする。
ステップS230において、無線基地局1Aの通知処理部124は、被干渉サブバンドが検出された場合、干渉規制指示をバックボーンネットワーク100経由で無線基地局1Bのみに送信する。
(3)無線基地局の動作
図10は、第2実施形態に係る無線基地局1Aの動作、具体的には、図9に示したステップS210(干渉検出処理)の詳細を示すフローチャートである。図10において、ステップS211以外の動作は第1実施形態と同様であるため、ステップS211について説明する。ステップS211において、情報管理部122は、CQI情報を記憶部130のCQI情報記憶部131に保存する。その際、情報管理部122は、端末位置情報に基づいて、近隣無線基地局1B〜1Gのうち無線端末2Aに最寄りの無線基地局を推定し、近隣無線基地局1B〜1G毎にグループ化して保存する。
(4)作用・効果
第2実施形態では、通知処理部124は、被干渉サブバンド検出部123によって被干渉サブバンドが検出された場合、干渉源特定部125によって特定された干渉源基地局に対し、干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを指示する指示メッセージを通知する。したがって、近隣無線基地局1B〜1Gの全てに通知を行っていた第1実施形態に比べて、通知に要するメッセージ量を削減できる。また、第1実施形態では、実際には干渉源ではない近隣無線基地局1B〜1Gにおいても干渉回避動作を行ってしまう可能性があるが、第2実施形態は当該可能性を低減できる。
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、上述した第1実施形態および第2実施形態は、個別に実施してもよく、互いに組み合わせて実施してもよい。
上述した第2実施形態で説明した干渉源基地局特定方法だけでなく、次のような方法を用いてもよい。具体的には、無線端末2Aは、位置情報に代えて、観測できる近隣無線基地局1B〜1GのセルID(基地局識別情報)を無線基地局1Aに通知する。これにより、干渉源特定部125は、干渉源基地局を容易に特定可能となる。なお、セルIDと同時に、各近隣無線基地局1B〜1Gからの信号受信強度を付加すると、無線端末2Aが干渉を受けやすい近隣無線基地局1B〜1Gをあらかじめ特定する事が可能である。
上述した第1実施形態および第2実施形態では、干渉源として近隣無線基地局1B〜1Gを例に説明したが、このようなマクロ基地局に限らず、無線基地局1Aの通信エリア5A内に通信エリアを形成する小型基地局(いわゆる、フェムトセル)も対象としてもよい。
上述した第1実施形態および第2実施形態では、LTE規格に基づく無線通信システム10について説明したが、LTE規格に限らず、WiMAX規格(IEEE 802.16)に基づく無線通信システムなど対しても本発明を適用可能である。
上述した第1実施形態および第2実施形態では、無線通信品質を測定する周波数単位(サブバンド)と、無線端末に対して周波数を割り当てる単位(通信チャネル)とが異なる一例について説明したが、当該測定単位と当該割り当て単位とが同じであってもよい。
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
1A…無線基地局、1B〜1G…近隣無線基地局、2A,2B…無線端末、5A〜5G…通信エリア、6A〜6G…エリア端、10…無線通信システム、100…バックボーンネットワーク、110…無線通信部、120…制御部、121…情報取得部、121a…CQI情報取得部、121b…位置情報取得部、122…情報管理部、122a…劣化判定部、122b…位置判定部、122c…カウント部、122d…情報削除部、123…被干渉サブバンド検出部、124…通知処理部、125…干渉源特定部、130…記憶部、131…CQI情報記憶部、140…有線通信部、210…無線通信部、220…制御部、221…割り当て管理部、222…送信判定部、223…送信制御部、230…記憶部、231…割り当て情報記憶部、240…有線通信部。

Claims (4)

  1. 無線端末と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する第1無線基地局と、
    前記第1無線基地局から所定範囲内に位置し、前記第1無線基地局と通信可能な第2無線基地局と
    を有する無線通信システムであって、
    前記第1無線基地局は、
    前記無線端末から受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出する検出部と、
    前記検出部によって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を前記第2無線基地局に通知する干渉情報通知部と
    を備え、
    前記第2無線基地局は、前記第1無線基地局から前記干渉情報を受信した際、前記下り方向の被干渉通信周波数を用いる無線信号である干渉信号を前記第2無線基地局が送信している場合には、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する送信制御部を備える無線通信システム。
  2. 無線端末と無線通信を実行するとともに、予め定められた複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する無線基地局であって、
    前記無線端末から受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出する検出部と、
    前記検出部によって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を、前記無線基地局から所定範囲内に位置する他の無線基地局に通知する干渉情報通知部と
    を備える無線基地局。
  3. 無線端末と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する他の無線基地局と通信可能な無線基地局であって、
    前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を、前記他の無線基地局から受信する干渉情報受信部と、
    前記干渉情報受信部が前記干渉情報を受信した際、前記下り方向の被干渉通信周波数を
    用いる無線信号である干渉信号を前記無線基地局が送信している場合には、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行する送信制御部と
    を備える無線基地局。
  4. 無線端末と無線通信を実行し、前記無線通信に使用可能な複数の通信周波数において前記無線端末が測定した無線通信品質を示す品質情報を前記無線端末から受信する第1無線基地局と、
    前記第1無線基地局から所定範囲内に位置し、前記第1無線基地局と通信可能な第2無線基地局と
    を用いた無線通信方法であって、
    前記第1無線基地局が、前記無線端末から前記第1無線基地局が受信した前記品質情報に基づき、前記複数の通信周波数のうち前記無線通信品質が閾値よりも劣化した通信周波数を下り方向の被干渉通信周波数として検出するステップと、
    前記検出するステップによって前記下り方向の被干渉通信周波数が検出された場合、前記下り方向の被干渉通信周波数を示す干渉情報を前記第1無線基地局から前記第2無線基地局に通知するステップと、
    前記第2無線基地局が、前記第1無線基地局から前記干渉情報を受信した場合、前記干渉情報に基づいて、前記下り方向の被干渉通信周波数を用いる無線信号である干渉信号を前記第2無線基地局が送信しているか否かを判定するステップと、
    前記干渉信号を送信していると判定された場合、前記第2無線基地局が、前記干渉信号の送信電力低減または送信停止の何れかを実行するステップと
    を備える無線通信方法。
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