JP2012109674A - 無線基地局装置、無線部制御装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セルエッジ付近に存在する端末の通信品質の劣化を効率的に改善すること。
【解決手段】本実施形態に係る無線基地局装置は、複数のアンテナを備える複数の無線部R11,12と、無線端末装置MS11からのアップリンク信号の受信電力をアンテナ毎に測定する受信電力測定部104と、無線部間の隣接関係を表す情報を作成する地理情報管理部106と、無線部間の隣接関係を表す情報と無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成部109と、受信電力の測定値に基づいて無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択し、アンテナの組み合わせ候補とアンテナの組み合わせを表す情報とに基づいてマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定するアンテナ選択部111とを具備する。
【選択図】 図2
【解決手段】本実施形態に係る無線基地局装置は、複数のアンテナを備える複数の無線部R11,12と、無線端末装置MS11からのアップリンク信号の受信電力をアンテナ毎に測定する受信電力測定部104と、無線部間の隣接関係を表す情報を作成する地理情報管理部106と、無線部間の隣接関係を表す情報と無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成部109と、受信電力の測定値に基づいて無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択し、アンテナの組み合わせ候補とアンテナの組み合わせを表す情報とに基づいてマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定するアンテナ選択部111とを具備する。
【選択図】 図2
Description
本発明の実施形態は、無線端末との間で無線通信を行う無線基地局装置、無線部制御装置及び無線通信方法に関する。
近年、移動無線通信システムの高度化・高速化が進み、WiMAXやLTE、XGPシステムなどの通信システムにおいて100Mbpsを超える理論速度を持った無線通信実現についての検討が行われている。無線通信の高速化を実現するための技術として、基地局がアンテナを複数持ち、空間多重を行うことにより端末との間の通信速度を向上するMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が挙げられ、多くの次世代移動無線通信システムにおいて適用が検討されている。
しかし、MIMOはセル中心部の速度向上が見込める半面、セルエッジ付近での通信劣化が問題とされてきた。そこで、複数の基地局のアンテナを用いて端末の受信電力を向上させるマクロダイバーシティについての検討が進められ、セルエッジ付近に存在する端末の利得向上技術として重要視されている。マクロダイバーシティは、複数の基地局を用いた通信により端末の利得向上を実現するため、基地局をまたがるアンテナ制御と通信方式が必須となる。
本実施形態の目的は、セルエッジ付近の端末の通信品質を良好にすることができる無線基地局装置、無線部制御装置及び無線通信方法を提供することにある。
本実施形態に係る無線基地局装置は、複数のアンテナを備え、前記アンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部と、前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定手段と、前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成手段と、前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成手段と、前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択手段と、前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定手段と、前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理手段とを具備する。
本実施形態に係る無線部制御装置は、複数のアンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部を制御する無線部制御装置であって、前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定手段と、前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成手段と、前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成手段と、前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択手段と、前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定手段と、前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理手段とを具備する。
本実施形態に係る無線通信方法は、複数のアンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部を制御する無線部制御装置に用いられる方法であって、前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定ステップと、前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成ステップと、前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成ステップと、前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択ステップと、前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定ステップと、前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理ステップとを有するものである。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線基地局装置、無線部制御装置及び無線通信方法を説明する。
図1は、第1実施形態に係る無線基地局装置を備える無線システムの全体構成図である。本実施形態では、従来基地局の無線部と制御部を分離し、制御部を集約した基地局形態によってマクロダイバーシティを実現する。
図1において、ゲートウェイ装置GWにはIP網/公衆通信網NWが接続され、ゲートウェイ装置GWには複数の無線基地局装置BS1,BS2が接続される。無線基地局装置BS1は、無線の送受信を行う複数の無線部R11〜R1nと、無線にかかる信号処理、および信号の分配を行う無線部制御装置G1とを備える。無線端末、あるいは無線通信用データカードを備えるPC(パーソナルコンピュータ)などの無線端末装置MS11〜MS1mは、無線部R11〜R1nとの間で音声、またはデータ通信を行う。無線部R11〜R1nは、それぞれアンテナを複数本備え、複数アンテナの送信電力を調整してダウンリンク信号に指向性を持たせることを可能とする。無線基地局装置BS2は、無線基地局装置BS1と同様に、無線部制御装置G2と、無線端末装置との間で無線通信を行う複数の無線部R21〜R2nとを備える。
図2は、無線基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。以下では、無線基地局装置BS1を代表として説明する。
図2において、ゲートウェイ装置GWはIP網/公衆通信網NWと無線部制御装置G1とに接続され、無線部制御装置G1と複数の無線部R11,R12は、例えば光ファイバなどの有線で接続される。無線部R11には無線端末装置MS11,MS12との間の無線通信用の複数のアンテナAN11〜AN1nが設けられ、同様に無線部R12にも無線通信用の複数のアンテナAN21〜AN2nが設けられる。
無線端末装置MS11,MS12と無線部R11,R12とには無線通信部101が設けられ、無線端末装置MS11,MS12は無線通信部101により、1または複数の無線部と無線通信を行う。無線部制御装置G1には、ゲートウェイ装置GWから受信したデータを、無線端末装置MS1,MS2と無線通信を行う無線部R11,R12へ分配する信号分配部102と、無線通信にかかる制御を行う信号処理部103とが設けられる。
信号処理部103は、無線部R11,R12の信号処理を制御する役割を備え、ここでは、無線部R11,R12の数に合わせて複数の信号処理部1031,1032が設けられるものとする。ただし、これに限らず1つの信号処理部103が複数の無線部を制御することも可能とし、無線部の台数と信号処理部の数が異なる値となることを許容する。
無線部制御装置G1は、無線部R11,R12を介して受信した無線端末装置MS1,MS2からのアップリンクデータを、ゲートウェイ装置GWを介してIP網/公衆通信網NWへ送信する。また、ゲートウェイ装置GWを介して受信したIP網/公衆通信網NWからのダウンリンクデータを信号分配部102により適切な無線部に分配し、無線部R11,R12を介して無線端末装置MS11,MS12へ送信する。
さらに、無線部制御装置G1は、受信電力測定部104、受信電力情報記憶部105、地理情報管理部106、無線部地理情報記憶部107、無線部隣接情報記憶部108、アンテナ情報作成部109、アンテナ組み合わせ情報記憶部110、及びアンテナ選択部111を備える。受信電力測定部104は、無線端末装置MS1,MS2からのアップリンク信号の受信電力を各無線部のアンテナ毎に測定し、受信電力の測定値を集約した受信電力集約情報を受信電力情報記憶部105に記憶する。
地理情報管理部106は、無線部地理情報記憶部107に記憶された各無線部の地理情報(緯度、経度、高度など)をもとに無線部間の隣接関係を表す無線部隣接情報を作成する。アンテナ情報作成部109は、無線部隣接情報と各無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表すアンテナ組み合わせ情報を作成し、アンテナ組み合わせ情報記憶部110に記憶する。アンテナ選択部111は、受信電力集約情報とアンテナ組み合わせ情報に基づいて、無線部R11のアンテナAN11〜AN1n及び無線部R12のアンテナAN21〜AN2nのうちから、無線端末装置MS11,MS12と間の無線通信に使用するアンテナの組み合わせを選択する。
このように構成される無線部制御装置G1の動作について以下に説明する。
[隣接無線部情報作成]
図3に、隣接無線部情報作成処理の一例を示す。
図3に、隣接無線部情報作成処理の一例を示す。
図3では、複数の無線部R11〜R14が無線部制御装置G1に接続されている。無線部制御装置G1の地理情報管理部106は、基地局設置時に初期情報として予め無線部R11〜R14の地理情報(緯度、経度、高度など)が与えられ、無線部地理情報として無線部地理情報記憶部107に記憶する。地理情報管理部106は、各無線部の地理情報をもとに隣接しているかどうかの判定を行うとともに、隣接していると判定された無線部組み合わせを表す情報を隣接無線部情報記憶部108に記憶する。地理的に隣接しているかの判定の一例として、無線部間の距離と各無線部の送信電波範囲A11〜A14をもとに、送信電波範囲が重なる無線部を隣接すると判定する。判定基準はこの例に限らず、地理情報を用いた他の隣接関係判定方式も適用可能とする。
[アンテナ組み合わせ情報作成処理]
図4に、アンテナ組み合わせ情報作成処理の一例を示す。
図4に、アンテナ組み合わせ情報作成処理の一例を示す。
図4では、無線部制御装置G1には、無線部R11について、基地局設置時における各アンテナAN11〜AN14のアンテナ配置情報(各アンテナの方位情報など)が初期情報として与えられる。無線部R12、R13についても同様とする。無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109は、隣接無線部情報記憶部108と各無線部のアンテナ配置情報とをもとに、隣接する無線部組み合わせについてアンテナ組み合わせ情報を決定する。アンテナの組み合わせを決定する無線部組み合わせ数は、マクロダイバーシティ可能なアンテナの上限数Mに依存し、アンテナ上限数以下の組み合わせについてアンテナ組み合わせ情報を決定する。例えば、アンテナ上限数M=2の場合は、2台の無線部組み合わせについて考慮しアンテナ組み合わせパターンを決定する。アンテナ上限数M=3の場合は、3台の無線部組み合わせまで考慮しアンテナ組み合わせパターンを決定する。
ここで、図5を参照して、アンテナ組み合わせ情報決定方法の一例について説明する。
隣接無線部情報記憶部108において隣接していると判定された無線部組み合わせ“R11,R12”について、無線部地理情報記憶部107に記憶される各無線部の地理情報をもとに各無線部からの距離が最短となる中点Xを求め、中点Xまでの方位を算出する。無線部R11のアンテナ配置情報(R11)をもとに、中点Xまでの方位に近いアンテナA13を、使用アンテナとして決定する。無線部R12についても同様に、中点Xまでの方位とアンテナ配置情報(R12)をもとにアンテナAN22を使用アンテナとして決定する。このようにして決定したアンテナを無線部組み合わせ“R11,R12”のアンテナ組み合わせとして“A13,A22”をアンテナ組み合わせ情報記憶部110に記憶する。他の無線部組み合わせ、3台以上の無線部組み合わせについても同様とする。組み合わせ決定方式はこの例に限らず、地理情報を用いた他の組み合わせ決定方式も適用可能とする。
[マクロダイバーシティ制御]
この無線通信システムでは、例えば図2において、無線端末装置MS11,M12が各無線部R11,R12によりそれぞれ形成されるセルのエッジ付近に存在し、いずれかの1つの無線部を介したMIMOダイバーシティによる通信が困難になると、複数の無線部R11,R12を介したマクロダイバーシティ通信に移行する。無線端末装置MS11と無線部R11,R12との間のマクロダイバーシティ通信は、無線端末装置MS11のアップリンク信号の受信電力を測定し、受信電力の測定結果をもとにマクロダイバーシティの可否を判定し、マクロダイバーシティ可能と判定された場合はマクロダイバーシティに使用するアンテナ組み合わせを決定して送信制御を行うことで実現する。
この無線通信システムでは、例えば図2において、無線端末装置MS11,M12が各無線部R11,R12によりそれぞれ形成されるセルのエッジ付近に存在し、いずれかの1つの無線部を介したMIMOダイバーシティによる通信が困難になると、複数の無線部R11,R12を介したマクロダイバーシティ通信に移行する。無線端末装置MS11と無線部R11,R12との間のマクロダイバーシティ通信は、無線端末装置MS11のアップリンク信号の受信電力を測定し、受信電力の測定結果をもとにマクロダイバーシティの可否を判定し、マクロダイバーシティ可能と判定された場合はマクロダイバーシティに使用するアンテナ組み合わせを決定して送信制御を行うことで実現する。
[受信電力測定処理]
図6に、無線端末装置からのアップリンク信号の受信電力測定処理の一例を示す。
図6に、無線端末装置からのアップリンク信号の受信電力測定処理の一例を示す。
図6では、複数の無線部R11〜R14が無線部制御装置G1に接続されている。無線部制御装置G1の受信電力測定部104は、各無線部R11〜R14における無線端末装置MS11からオムニ送信されるアップリンク信号A21の受信電力を測定し、受信電力情報IN11〜14を無線部制御装置G1のアンテナ選択部111へ通知する。図6の例では、各無線部R11〜R14は複数本のアンテナAN11〜14、AN21〜24、AN31〜34、AN41〜44を持つため、受信電力測定処理は各無線部の無線通信用アンテナ毎に行う。図6ではアンテナ数が4本の例を示したが、アンテナ本数は無線通信システムに依存して任意に設定できる。
また、受信電力測定を瞬時値ではなく平均値情報で管理することも可能とする。
図7の例では、受信電力測定部104において、所定の期間Tの間、無線部R11の各アンテナAN11〜AN14毎に受信電力を連続的に測定する。無線部制御装置G1の受信電力測定部104は、各アンテナについて期間Tの間の平均受信電力情報をアンテナ選択部111へ通知する。このようにすることで、瞬時値の変動によりマクロダイバーシティ可能なアンテナが候補から外れることを防止する。
[マクロダイバーシティ可否の判定]
図8に、無線部制御装置G1が備える受信電力集約情報とマクロダイバーシティ可否判定の一例を示す。
図8に、無線部制御装置G1が備える受信電力集約情報とマクロダイバーシティ可否判定の一例を示す。
無線部制御装置G1内の受信電力測定部104より、図6における各無線部R11〜R14の受信電力情報を通知されたアンテナ選択部111は、受信電力情報IN11〜IN14を集約した受信電力集約情報を受信電力記憶部105に格納する。また、受信電力集約情報を格納する際、各受信電力情報について対応する無線部の識別情報とアンテナ情報の識別情報を記憶するとともに、受信電力によるソーティングを行う。
無線部制御装置G1のアンテナ選択部111には予め受信電力閾値情報Rが設定され、受信電力集約情報と受信電力閾値情報Rとを用いてマクロダイバーシティの可否を判定する。図8では、受信電力閾値情報R=50dBの場合のマクロダイバーシティ可否判定の一例を示す。
無線部制御装置G1のアンテナ選択部111は、受信電力集約情報を参照し、無線端末装置MS11からの受信電力が受信電力閾値情報Rより大きいアンテナをマクロダイバーシティ候補アンテナとして決定する。アンテナ選択部111は、マクロダイバーシティ候補アンテナとして決定したアンテナが複数存在する場合、無線端末装置MS11についてマクロダイバーシティ可能であると判定してマクロダイバーシティ使用アンテナの選択を行う。マクロダイバーシティ候補アンテナが単一のアンテナであった場合、無線端末装置MS11についてマクロダイバーシティ不可と判定して単一アンテナによる通信を行う。
[マクロダイバーシティ使用アンテナ選択]
図9に、受信電力集約情報を用いたマクロダイバーシティ使用アンテナ選択の一例を示す。
図9に、受信電力集約情報を用いたマクロダイバーシティ使用アンテナ選択の一例を示す。
無線部制御装置G2のアンテナ選択部111には、予めマクロダイバーシティ可能なアンテナ数の上限値Mが設定され、マクロダイバーシティ使用アンテナ選択時に用いる。図9では、マクロダイバーシティ可能なアンテナ数の上限値M=2の場合の例を示すが、上限値Mは、マクロダイバーシティを実施する無線端末装置のソフトウェア/ハードウェア仕様、無線部のソフトウェア/ハードウェア仕様、無線部間の隣接状態等の条件によって任意に変更可能なものとする。
無線部制御装置G1のアンテナ選択部111は、マクロダイバーシティ可能と判定した場合、マクロダイバーシティ候補アンテナのうち上位n本を使用アンテナ候補“AN22,AN14”として選択する。選択する本数nはマクロダイバーシティ候補アンテナの本数と、マクロダイバーシティ可能なアンテナ数の上限値Mとのいずれか小さい方とする。このとき、マクロダイバーシティ可能と判定された無線部R11、R12についてアンテナ組み合わせ情報記憶部110を参照し、使用アンテナ候補“AN22,AN14”として決定したアンテナ組み合わせが、予め決定しておいたアンテナ組み合わせ情報と異なる場合、アンテナ組み合わせ情報記憶部110に設定したアンテナ組み合わせ“AN13,AN22”に修正して使用アンテナとして決定する。
このようにして、地理的に近いアンテナが測定誤差や瞬時値の変動で使用アンテナ候補から外れた場合でも、アンテナ組み合わせ情報記憶部110で予め決定しておいたアンテナ組み合わせ情報により選択することが可能となる。この方式は、無線部R11が持つ複数アンテナについて、各アンテナの受信電力が等しい場合やほとんど差がない場合のアンテナ決定基準としても有効である。
また、マクロダイバーシティ可能と判定された無線部組み合わせが隣接無線部情報記憶部108において隣接していないと判定されている場合、当該無線部組み合わせでのマクロダイバーシティを実施せず、他のマクロダイバーシティ候補アンテナからマクロダイバーシティ可能な無線部組み合わせを選択する。
[マクロダイバーシティ通信制御]
図10に、マクロダイバーシティによる通信の一例を示す。
図10に、マクロダイバーシティによる通信の一例を示す。
無線部制御装置G1のアンテナ選択部111は、信号分配部102に対して上記決定した使用アンテナに対応するように信号分配変更指示を送出するとともに、信号処理部1031,1032に使用アンテナ変更指示を送出してマクロダイバーシティ通信を開始する。信号分配変更指示は、使用アンテナが属するそれぞれ異なる無線部情報をパラメータとして送出し、使用アンテナ変更指示はマクロダイバーシティに使用するアンテナ情報をパラメータとして送出する。信号分配部102は、信号分配変更指示に含まれる複数の無線部情報をもとに、該当端末へのダウンリンクデータをアンテナが属する複数の無線部R11,R12の信号処理部1031,1032へ分配して送信する。また、信号処理部は、アンテナ変更指示に含まれるアンテナ情報をもとにマクロダイバーシティに使用する無線部について各アンテナのダウンリンク送信電力を制御し、アンテナ選択部111で選択された使用アンテナ“AN13,AN22”から無線端末MS11への送信を行う。
[隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報作成シーケンス]
図11は、隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報の作成手順を示すシーケンスの一例である。
図11は、隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報の作成手順を示すシーケンスの一例である。
図11の例では、無線部R11〜1nを集約制御する無線部制御装置G1内における受信電力測定部104、地理情報管理部106、無線部地理情報記憶部108、アンテナ情報作成部109、及びアンテナ組み合わせ情報記憶部110の動作を示す。
無線部制御装置G1において、基地局の初期設置時(S101)に、地理情報管理部106には各無線部の地理情報の初期情報が与えられ(S102)、アンテナ情報作成部109に対してアンテナ配置情報の初期情報が与えられる(S103)。無線部制御装置G1の地理情報管理部106は、初期情報として与えられた無線部R11〜1nの無線部地理情報をもとに隣接無線部情報を作成する(S104)。地理情報管理部106は、隣接無線部情報を隣接無線部情報記憶部108に保存するとともに(S105)、アンテナ組み合わせ情報を作成するため、アンテナ情報作成部109に対して隣接無線部情報作成完了通知(S106)を送出する。
アンテナ情報作成部109は、隣接無線部情報作成完了通知を受けると、隣接無線部情報と各無線部のアンテナ配置情報とをもとにアンテナ組み合わせ情報を作成し(S107)、アンテナ組み合わせ情報記憶部110に保存する(S108)。
また、無線部制御装置G1に新たな無線部が追加設置された場合も、同様の手順でアンテナ組み合わせ情報を更新する。
[マクロダイバーシティ通信シーケンス]
図12は、無線端末装置との間のマクロダイバーシティ通信手順を示すシーケンスの一例である。
図12は、無線端末装置との間のマクロダイバーシティ通信手順を示すシーケンスの一例である。
図12の例では、無線端末装置MS11と、無線部R11〜1nと、無線部R11〜1nを集約制御する無線部制御装置G1内における受信電力測定部104、信号処理部1031〜103n、信号分配部102、およびアンテナ選択部111の動作を示す。信号処理部1031〜103nは無線部R11〜1nの信号処理を制御する役割を備え、1台の信号処理部が複数の無線部を制御することも可能とし、無線部の台数と信号処理部数が異なる値となることを許容する。
無線部制御装置G1は受信電力測定部104において、受信電力測定タイミングを契機として無線端末装置MS11からの受信電力を測定する(S201)。受信電力測定タイミングとしては、端末の新規接続時、端末のハンドオーバ時、および接続中の一定周期T満了時である。なお、端末毎に異なるチャネルを用いることで複数の無線端末装置の受信電力測定を同時に行うことも可能である。受信電力測定部104は、受信電力測定結果を受信電力通知(S202)として無線部制御装置G1のアンテナ選択部111に通知する。
アンテナ選択部111は、受信電力通知を受信電力集約情報として受信電力情報記憶部105に格納し、マクロダイバーシティ可否の判定を行う(S203)。アンテナ選択部111は、この判定の結果、マクロダイバーシティが可能であると判定された場合、続けてマクロダイバーシティに使用するアンテナの選択を上述した手順で実施する(S204)。アンテナ選択部111は、選択したアンテナ情報をもとに、信号分配変更指示(S205)を信号分配部102に送出する。信号分配部102は、信号分配変更指示のパラメータ情報をもとに、無線端末装置MS11へのダウンリンクデータを適切な信号処理部103へ分配して送信を開始する。また、マクロダイバーシティ使用アンテナとして選択したアンテナが属する無線部を制御している複数の信号処理部103に対して、使用アンテナ変更指示(S206)を送出する。信号処理部103は、使用アンテナ変更指示のパラメータ情報をもとに、対応する無線部のアンテナに関するダウンリンク信号送信電力を制御してマクロダイバーシティ通信を開始する(S207)。
なお、信号分配変更指示(S205)と使用アンテナ変更指示(S206)を送出するタイミングは受信電力測定タイミングにより異なる。無線端末装置MS11の新規接続時であった場合は、端末接続処理完了後に使用アンテナ変更指示を送出してマクロダイバーシティ通信を開始する。無線端末装置MS11がハンドオーバ中であった場合は、ハンドオーバ処理完了後に使用アンテナ変更指示を送出してマクロダイバーシティ通信を開始する。接続中の一定周期T満了時であった場合は、即座に使用アンテナ変更指示を送出してマクロダイバーシティ通信を開始する。また、これまでマクロダイバーシティ通信実施中であった無線端末装置MS11がマクロダイバーシティ通信不可と判定された場合、信号分配変更指示(S205)によって信号分配を停止し、使用アンテナ変更指示(S206)によって複数アンテナの使用を停止することによってマクロダイバーシティ通信を停止することも可能とする。
なお、マクロダイバーシティ通信の開始シーケンスは上記シーケンスに限定されるものではない。
(第2実施形態)
第2実施形態は、無線部地理情報及びアンテナ配置情報が初期情報として与えられなかった場合の動作について説明する。なお、第2実施形態は、上記第1実施形態における隣接無線部情報作成処理、アンテナ組み合わせ情報作成処理、及びアンテナ組み合わせ情報作成シーケンスを変更したものである。それ以外については、上記第1実施形態と同様であるため、詳しい説明を省略する。
第2実施形態は、無線部地理情報及びアンテナ配置情報が初期情報として与えられなかった場合の動作について説明する。なお、第2実施形態は、上記第1実施形態における隣接無線部情報作成処理、アンテナ組み合わせ情報作成処理、及びアンテナ組み合わせ情報作成シーケンスを変更したものである。それ以外については、上記第1実施形態と同様であるため、詳しい説明を省略する。
[隣接無線部情報作成処理]
無線部制御装置G1の地理情報管理部106は、初期情報として無線部R11〜1nの地理情報が与えられなかった場合に、キャリブレーションを用いて隣接情報を作成する。初期設置時に各無線部がキャリブレーションを行った結果を無線部制御装置G1の地理情報管理部106が集約し、各無線部がキャリブレーション時に検出した周囲の他の無線部の情報を取得する。地理情報管理部106は、キャリブレーションにより検出した他の無線部を、キャリブレーションを実施した無線部と隣接する無線部と判定し、隣接無線部情報記憶部108に記憶する。
無線部制御装置G1の地理情報管理部106は、初期情報として無線部R11〜1nの地理情報が与えられなかった場合に、キャリブレーションを用いて隣接情報を作成する。初期設置時に各無線部がキャリブレーションを行った結果を無線部制御装置G1の地理情報管理部106が集約し、各無線部がキャリブレーション時に検出した周囲の他の無線部の情報を取得する。地理情報管理部106は、キャリブレーションにより検出した他の無線部を、キャリブレーションを実施した無線部と隣接する無線部と判定し、隣接無線部情報記憶部108に記憶する。
[アンテナ組み合わせ情報作成処理]
無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109は、初期情報としてアンテナ配置情報が与えられなかった場合に、キャリブレーションを用いてアンテナ組み合わせ情報を作成する。初期設置時に各無線部がキャリブレーションを行う場合に、各無線部はアンテナ毎にキャリブレーションを行い、キャリブレーションを行った結果を無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109が集約する。アンテナ情報作成部109は、隣接無線部情報記憶部108において隣接していると判定された無線部組み合わせについて、キャリブレーション時に対向の無線部からの受信電力が高かったアンテナを使用アンテナとして決定する。
無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109は、初期情報としてアンテナ配置情報が与えられなかった場合に、キャリブレーションを用いてアンテナ組み合わせ情報を作成する。初期設置時に各無線部がキャリブレーションを行う場合に、各無線部はアンテナ毎にキャリブレーションを行い、キャリブレーションを行った結果を無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109が集約する。アンテナ情報作成部109は、隣接無線部情報記憶部108において隣接していると判定された無線部組み合わせについて、キャリブレーション時に対向の無線部からの受信電力が高かったアンテナを使用アンテナとして決定する。
[隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報作成シーケンス]
図13は、初期情報として無線部地理情報、アンテナ配置情報が与えられなかった場合における、隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報の作成手順を示すシーケンスの一例である。
図13は、初期情報として無線部地理情報、アンテナ配置情報が与えられなかった場合における、隣接無線部情報、アンテナ組み合わせ情報の作成手順を示すシーケンスの一例である。
図13の例では、無線部R11〜1nを集約制御する無線部制御装置G1内における受信電力測定部104、地理情報管理部106、無線部地理情報記憶部108、アンテナ情報作成部109、アンテナ組み合わせ情報記憶部110の動作を示す。
無線部制御装置G1の地理情報管理部106は、基地局の初期設置時(S301)に、初期情報として与えられた無線部R11〜1nの無線部地理情報をもとに隣接無線部情報を作成する(S304)。初期情報として無線部地理情報が与えられなかった場合は、キャリブレーション結果から隣接無線部情報を作成するため、地理情報管理部106から受信電力測定部104に対してキャリブレーション情報要求(S302)を送出する。受信電力測定部104は、キャリブレーション情報要求(S302)を受信すると、無線部制御装置G1に接続される各無線部R11〜1nのキャリブレーション情報をキャリブレーション結果通知(S303)として送出し、地理情報管理部106は、受信した情報をもとに隣接無線部情報を作成する(S304)。地理情報管理部106は、隣接無線部情報を隣接無線部情報記憶部108に保存するとともに(S305)、アンテナ組み合わせ情報を作成するため、アンテナ情報作成部109に対して隣接無線部情報作成完了通知(S306)を送出する。
無線部制御装置G1のアンテナ情報作成部109は、無線部地理情報と隣接無線部情報、および各無線部のアンテナ配置情報をもとにアンテナ組み合わせ情報を作成する(S308)。初期情報としてアンテナ配置情報が与えられなかった場合、アンテナ毎のキャリブレーション結果からアンテナ組み合わせ情報を作成するため、アンテナ情報作成部109から受信電力測定部104に対してアンテナキャリブレーション情報要求(S307)を送出する。受信電力測定部104は、アンテナキャリブレーション情報を受信すると、無線部制御装置G1に接続される各無線部R11〜1nについて、アンテナ毎に行ったキャリブレーション情報をアンテナキャリブレーション結果通知(S308)として送出し、アンテナ選択部111は受信したキャリブレーション情報をもとにアンテナ組み合わせ情報を作成(S309)し、アンテナ組み合わせ情報記憶部110に保存する(S310)。
したがって、上記第2実施形態によれば、各無線部の地理情報やアンテナ配置情報が予め与えられない場合でも、初期設置時のキャリブレーションにより隣接関係を推測してこれらの情報を作成することで、上記第1実施形態と同様に最適なアンテナ選択によるマクロダイバーシティによる通信が可能となる。
以上述べたように、上記第1及び第2実施形態では、従来基地局の無線部と制御部を分離し、制御部を集約した基地局形態によってマクロダイバーシティを実現するにあたり、マクロダイバーシティ用アンテナの組み合わせを、各無線部から集約した受信電力の測定結果に加え、各無線部の地理情報と各無線部のアンテナ配置情報とをもとに選択する。
具体的には、無線部の地理情報により無線部同士が隣接すると判定された場合、隣接する無線部間でアンテナの配置情報をもとに対向無線部と近いアンテナをそれぞれ選択し、アンテナ組み合わせとして設定する。そして、アンテナ選択実施時に、マクロダイバーシティアンテナとして選択された無線部組み合わせについて、受信電力上位のアンテナ組み合わせが上記設定したアンテナ組み合わせと異なる場合、マクロダイバーシティ用アンテナを設定したアンテナ組み合わせに修正してマクロダイバーシティ動作を開始する。つまり、地理的に遠いアンテナによるマクロダイバーシティの実施を抑制することが可能となる。
マクロダイバーシティは複数の無線部から同一端末へ電波を送信することで利得を向上する技術であるが、マクロダイバーシティに用いられるアンテナは無線部が持つ複数のアンテナの中でも、対向のマクロダイバーシティ無線部と地理的に近いアンテナを使用することが望ましい。しかし、測定誤差や受信電力の変動により、無線部が複数持つアンテナのうち、対向の無線部から遠いアンテナが選択されてしまった場合、本来の利得向上効果が得られずマクロダイバーシティ通信の効果が薄れてしまうおそれがある。
本実施形態によれば、受信電力の変動や測定誤差が発生しても効率のよいアンテナを選択することが可能となる。これにより、無線通信システムにおいてマクロダイバーシティを行う上で最適なアンテナを選択することが可能となるため、セルエッジ付近に存在する端末の通信品質の劣化を効率的に改善することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
BS1,BS2…無線基地局装置、G1,G2…無線部制御装置、R11〜R1n,R21〜R2n…無線部、MS11〜MS1m,MS21〜MS2m…無線端末装置、GW…ゲートウェイ装置、NW…IP網/公衆通信網、AN11〜1n,AN21〜AN2n…無線通信用アンテナ、101,201…無線通信部、102…信号分配部、103…信号処理部、104…受信電力測定部、105…受信電力情報記憶部、106…地理情報管理部、107…無線部地理情報記憶部、108…隣接無線部情報記憶部、109…アンテナ情報作成部、110…アンテナ組み合わせ情報記憶部、111…アンテナ選択部。
Claims (11)
- 複数のアンテナを備え、前記アンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部と、
前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定手段と、
前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成手段と、
前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成手段と、
前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択手段と、
前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定手段と、
前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理手段と
を具備することを特徴とする無線基地局装置。 - 前記アップリンク信号は、前記無線端末からオムニ送信されることを特徴とする請求項1項記載の無線基地局装置。
- 前記選択手段は、前記受信電力の測定値を予め定められた閾値と比較し、前記閾値以上のアンテナが複数存在し、且つ前記閾値以上のアンテナが隣接関係である場合に前記マクロダイバーシティ通信が可能であると判定することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記隣接情報作成手段は、初期設置時に与えられる各無線部の地理情報をもとに前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記アンテナ情報作成手段は、初期設置時に与えられる各無線部のアンテナ方向を表す情報をもとに前記アンテナの組み合わせを表す情報を作成することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記隣接情報作成手段は、初期設置時のキャリブレーションにより前記無線部間の隣接関係を推測することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記アンテナ情報作成手段は、初期設置時のキャリブレーションにおけるアンテナ毎の通信品質をもとに前記アンテナ方向を推測することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記アンテナ情報作成部は、前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎に地理的に近いアンテナの組み合わせを表す情報を作成することを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記受信電力の測定値は、一定期間の平均値であることを特徴とする請求項1記載の無線基地局装置。
- 複数のアンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部を制御する無線部制御装置であって、
前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定手段と、
前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成手段と、
前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成手段と、
前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択手段と、
前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定手段と、
前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理手段と
を具備することを特徴とする無線部制御装置。 - 複数のアンテナにより無線端末との間で無線信号を送受信する複数の無線部を制御する無線部制御装置に用いられる方法であって、
前記無線端末からのアップリンク信号の受信電力を前記アンテナ毎に測定する測定ステップと、
前記無線部間の隣接関係を表す情報を作成する隣接情報作成ステップと、
前記無線部間の隣接関係を表す情報と前記無線部のアンテナ方向とに基づいて、隣接する無線部毎にアンテナの組み合わせを表す情報を作成するアンテナ情報作成ステップと、
前記受信電力の測定値に基づいて前記無線端末とのマクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせ候補を選択する選択ステップと、
前記アンテナの組み合わせ候補と前記アンテナの組み合わせを表す情報とに基づいて前記マクロダイバーシティ通信に使用するアンテナの組み合わせを決定する決定ステップと、
前記アンテナの組み合わせにしたがって前記複数の無線部により前記マクロダイバーシティ通信を行う信号処理ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
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