JP2012217193A - 基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺基地局への干渉を抑制する。
【解決手段】フェムトセル基地局３０は、端末装置６０との間の無線通信処理に先だって、マクロセル基地局１０との間で、無線通信処理を実行する。また、フェムトセル基地局３０は、マクロセル基地局１０との間の無線通信処理が可能となる最低送信電力になるまで、送信電力を上げる。さらに、フェムトセル基地局３０は、送信電力が最低送信電力となった後に、端末装置６０との無線通信処理を開始する。ここで、フェムトセル基地局３０は、端末装置６０との無線通信処理の開始にあたり、最低送信電力を考慮して、端末装置６０の送信電力量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信電力制御技術に関し、特に、端末装置の送信電力を制御する基地局装置に関する。

セルラ移動通信システムにおいては、通信品質を最大化しつつ、システム容量を最大化することが望まれている。一般的に、通信品質を最大化するためには、送信電力を増加させればよい。しかしながら、たとえば、端末装置からの過剰な上り送信電力は周辺基地局への干渉となるため、システム容量が低下することがある。従来、このような課題に対し、レンジング処理により、基地局装置と端末装置との間の送信電力を決定していた（たとえば、非特許文献１参照）。

服部 武、 藤岡 雅宣、改訂版ワイヤレスブロードバンド教科書 高速ＩＰワイヤレス編、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００６年６月２１日、ｐ．１８０−１８１

一般的に、非常に小さなセル半径を有するフェムトセル基地局を使用して無線通信を実施する場合、フェムトセル基地局と端末装置との間においてレンジングによる送信電力制御がなされる。ここで、端末装置からの送信電力が大きくなりすぎると、フェムトセル基地局以外の周辺基地局に対して干渉を与える場合があり、通信品質が劣化する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、周辺基地局への干渉を抑制できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、他の基地局装置との間の無線通信が可能になる送信電力を特定する送信電力特定部と、送信電力特定部によって特定された送信電力を限度にして、端末装置との間の送信電力を制御する送信電力制御部と、送信電力制御部において端末装置との間の送信電力を制御しながら、端末装置との間で無線通信を実行する無線通信部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、周辺基地局への干渉を抑制できる。

本発明の実施形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図１のフェムトセル基地局の構成例を示す図である。 図１の通信システムにおける動作例を示すフローチャートである。 本発明の変形例にかかる端末装置の構成例を示す図である。

本発明の実施形態を具体的に説明する前に、まず、概要について述べる。本発明の実施形態は、フェムトセル基地局における送信電力制御に関する。送信電力制御は、基地局装置と端末装置との間で実施される制御である。この制御は、他の装置に干渉を与えない範囲で、送信電力を増加させることによって、通信品質を最大化しつつ、システム容量を最大化する。

フェムトセル基地局（Ｆｅｍｔｏ−Ｃｅｌｌ ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ）は、特定の構内や、セルエッジ等の基地局からの電波が届きにくい場所などに配置することを目的とした小型の基地局装置である。このフェムトセル基地局は、通常の基地局（以下、「マクロセル基地局」という。）と比べ、セル半径が極端に小さいことから、その名が付けられている。また、フェムトセル基地局は、通常の基地局と比べ、収容可能な端末数が少なく、また、送信電力も小さい。しかしながら、設置の容易さや、設置により安定した電波環境が得られることなどから、非常に多くのフェムトセル基地局が無秩序に設置されることが予想される。

このフェムトセル基地局においても、端末装置との間で送信電力制御が実施される。しかしながら、フェムトセル基地局と端末装置の間で送信電力制御が実施されたとしても、フェムトセル基地局の設置は無秩序になされる場合が多いため、端末装置からフェムトセル基地局への上り送信電力が周辺に存在するマクロセル基地局に対して干渉となる場合がある。同様に、フェムトセル基地局から端末装置への送信電力についても、マクロセル基地局に対しての干渉となりうる。

そこで、本発明の実施形態において、フェムトセル基地局は、マクロセル基地局への干渉が発生する可能性が低くなるような送信電力制御量を導出し、端末装置との無線通信における最大送信電力量として用いることとした。このような態様により、端末装置とフェムトセル基地局との間の送信電力が、マクロセル基地局に対して干渉することを抑制できる。

図１は、本発明の実施形態にかかる通信システム１００の構成例を示す図である。通信システム１００は、固定基地局１０と、有線ネットワーク２０と、フェムトセル３０と、端末装置６０で代表される第１端末装置６０ａ、第２端末装置６０ｂとを含む。以下、固定基地局１０とフェムトセル３０とを区別容易とするため、それぞれ、マクロセル基地局１０、フェムトセル基地局３０と呼ぶ。

マクロセル基地局１０は、有線ネットワーク２０を介して、フェムトセル基地局３０との間で有線通信を行う。有線ネットワーク２０は、マクロセル基地局１０とフェムトセル基地局３０などの基地局装置間の有線通信に用いられる有線通信網である。

有線通信は、マクロセル基地局１０の配下の端末装置が、他の通信装置との間で、通信を実行する場合に実施される。たとえば、マクロセル基地局１０の配下として、第２端末装置６０ｂが存在する場合、第２端末装置６０ｂは、マクロセル基地局１０と有線ネットワーク２０とフェムトセル基地局３０を介して、第１端末装置６０ａとの間における通信が実行される。

フェムトセル基地局３０は、第１端末装置６０ａとの間で無線通信を実施し、また、有線ネットワーク２０を介して、マクロセル基地局１０等との間で有線通信を実施する。フェムトセル基地局３０は、第１端末装置６０ａとの間の無線通信に先立って、マクロセル基地局１０との間で、無線回線を介して、レンジング処理を実施する。

一般的に、レンジング処理は、基地局において、通信相手となる端末装置における基準タイミングからの補正値と、上りの送信電力量等を決定するために行われる処理である。ここで、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式においては、（１）まず、端末装置は、ランダムなイニシャルレンジングコード（Ｉｎｉｔｉａｌ ＣＤＭＡ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅ）を生成し、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）によって基地局へ送信する。（２）これに対し、基地局は、レンジング応答ＲＮＧ−ＲＳＰ（Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を端末装置へ返信する。（３）この（１）と（２）のメッセージ交換は、基地局−端末装置間で送信電力を調整するために、複数回繰り返される。この際の送信電力は、受信したＲＮＧ−ＲＳＰ内に含められた補正値をもとに補正される。なお、（２）において端末装置がＲＮＧ−ＲＳＰを正常に受信できなかった場合、次回の（１）における端末装置の送信電力は、所定の調節がなされて設定される。所定の調節においては、たとえば、前回の送信電力から所定の値だけ増加させてもよいし、前回の送信電力をそのまま用いてもよい。（４）これらの調整が完了すると、基地局は、成功を示すＲＮＧ−ＲＳＰ（以下、成功応答ともいう。）を端末装置へ送信する。（５）これに対し、端末装置は、レンジング要求ＲＮＧ−ＲＥＱ（Ｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を基地局へ送信する。（６）基地局は、端末装置に接続識別子ＣＩＤ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）を割り当て、そのＣＩＤを含むＲＮＧ−ＲＳＰを端末装置へ送信する。

また、ＯＦＤＭＡ方式以外の方式、たとえば、ＯＦＤＭ方式においては、まず、端末装置は、ＲＮＧ−ＲＥＱを送信することで、基地局に対して、レンジングの開始を要求する。基地局は、要求を受けて、端末装置に対して、レンジングスロットの送信を許可する。また、基地局は、ＲＮＧ−ＲＳＰを端末装置に送る。このとき、端末装置がＲＮＧ−ＲＳＰを受信しなかった場合、端末装置は、基地局への送信電力を(適当に)調整して、ＲＮＧ−ＲＥＱを送信する。一方、端末装置がＲＮＧ−ＲＳＰを受信した場合、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれるパラメータによって、２つの処理のいずれかを実行する。（１）ＲＮＧ−ＲＳＰにフレーム番号が含まれている場合、端末装置は、基地局へのＲＮＧ−ＲＥＱの送信は失敗したものとみなす。また、端末装置は、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれた補正値を用いて、基地局への送信電力を調整する。（２）ＲＮＧ−ＲＳＰにＭＡＣアドレスが含まれている場合、端末装置は、基地局へのＲＮＧ−ＲＥＱの送信は成功したものとみなす。また、端末装置は、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれた補正値を用いて、基地局への送信電力を調整する。

本実施形態においては、マクロセル基地局１０が通常のレンジング処理における基地局装置として機能し、フェムトセル基地局３０が端末装置として機能する。すなわち、フェムトセル基地局３０が端末装置になり変わって、マクロセル基地局１０に対してレンジング処理を実施する。ここでのレンジング処理は、マクロセル基地局１０との通信が可能となる臨界の上り送信電力量（以下、最低送信電力量という。）を導出することを目的として実施される。

具体的には、フェムトセル基地局３０は、送信電力レベルを徐々に上げながら、レンジングスロットの送信を繰り返し、成功応答となるＲＮＧ−ＲＳＰを受信できたときの送信電力量を最低送信電力量として保存する。なお、たとえば、確実にマクロセル基地局１０に信号が到達するように、まず最大の送信電力で送信を開始して、その後、送信スロットを徐々に下げながら、成功応答を受信できなくなるまで、レンジングスロットの送信を繰り返すことによって、最低送信電力量を得てもよい。

つぎに、フェムトセル基地局３０は、端末装置６０との間でレンジング処理を実施する。このときのレンジング処理では、フェムトセル基地局３０が基地局装置となって実施される。ここで、フェムトセル基地局３０は、すでに導出した最低送信電力量を考慮して、端末装置６０に対して許可すべき上り最大送信電力量を調整する。

図２は、図１のフェムトセル基地局３０の構成例を示す図である。フェムトセル基地局３０は、有線通信部３２と、無線通信部３４と、レンジング処理部３６と、送信電力制御部３８とを含む。有線通信部３２は、有線ネットワーク２０を介して、図示しない他の基地局装置や、固定電話との間で有線通信を実行する。

無線通信部３４は、端末装置６０との無線通信の開始に先立って、マクロセル基地局１０との間で、無線通信を実行する。また、無線通信部３４は、端末装置６０への最低送信電力が決定された後に、端末装置６０との間で無線通信処理を実行する。

レンジング処理部３６は、無線通信部３４を介して、マクロセル基地局１０に対して、レンジング処理を要求する。このレンジング処理は、本来、端末装置が基地局に対して要求するものである。そのため、この段階においては、フェムトセル基地局３０は、端末装置として、フェムトセル基地局３０との間のレンジング処理を実行する。送信電力制御部３８は、レンジング処理部３６において、成功応答にかかるＲＮＧ−ＲＳＰが受信できるようになるまで、マクロセル基地局１０に向けた信号の送信電力を増加する。

成功応答が受信できるようになった場合における送信電力は、マクロセル基地局１０との間の無線通信処理が可能となる最低の送信電力といえる。ここで、レンジング処理部３６は、最低送信電力を記憶するとともに、送信電力制御部３８に通知する。また、レンジング処理部３６は、無線通信部３４に対して、マクロセル基地局１０との間のレンジング処理を終了させる。マクロセル基地局１０との間のレンジング処理の終了にともない、フェムトセル基地局３０は、基地局としての動作に切り替わる。

送信電力制御部３８は、端末装置６０との無線通信処理の開始にあたり、端末装置６０との間においてもレンジング処理を実施する。この際、最低送信電力を考慮して、端末装置の送信電力量を制御する。具体的には、送信電力制御部３８は、端末装置６０からの最大送信電力が、最低送信電力から所定の値を減じた値よりも小さくなるように、端末装置６０の送信電力を制御する。

所定の値は、端末装置６０からフェムトセル基地局３０への上り信号が、周辺のマクロセル基地局１０に対して干渉となる可能性を小さくするために設定される。所定の値を大きくすると、干渉となる可能性を少なくすることができるが、端末装置６０とフェムトセル基地局３０との間の無線通信の安定性が低減する。したがって、所定の値は、フェムトセル基地局３０により、端末装置６０との間の無線通信の安定性の向上と、端末装置６０からのマクロセル基地局１０に対する干渉の抑制との両面性を考慮して、決定されればよい。

上述したこれらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図３は、図１のフェムトセル基地局３０における動作例を示すフローチャートである。まず、フェムトセル基地局３０は、マクロセル基地局１０に対してＲＮＧ−ＲＥＱを無線送信して、レンジング処理を実行する（Ｓ１０）。つぎに、フェムトセル基地局３０は、マクロセル基地局１０から無線送信されたＲＮＧ−ＲＳＰを受信する（Ｓ１２）。ここで、受信したＲＮＧ−ＲＳＰが失敗を示すものである場合（Ｓ１４のＮ）、マクロセル基地局１０は、送信電力を増加させて（Ｓ１６）、Ｓ１０〜Ｓ１４を繰り返す。

受信したＲＮＧ−ＲＳＰが成功を示すものである場合（Ｓ１４のＹ）、フェムトセル基地局３０は、そのときの送信電力から所定の値を減じることにより、端末装置の上り最大送信電力として決定する（Ｓ１８）。フェムトセル基地局３０は、決定した最大送信電力を考慮して、端末装置６０に対する送信電力制御を実行する（Ｓ２０）。

以上のように、マクロセル基地局への干渉が発生する可能性が低くなるような送信電力制御量を導出し、端末装置との無線通信における最大送信電力量として用いることによって、マクロセル基地局への干渉を効率的に抑制できる。成功応答にかかるＲＮＧ−ＲＳＰが受信できるようになるまで、マクロセル基地局１０に向けた信号の送信電力を上げることによって、効率的に、端末装置との無線通信における最大送信電力量を導出できる。最低送信電力から所定の値を減じた値よりも小さくなるように設定することによって、確実に、マクロセル基地局１０への干渉を抑制できる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

つぎに変形例について説明する。変形例は、前述した実施形態と同様に、マクロセル基地局に対する干渉を抑制することを目的とする。前述の実施形態では、フェムトセル基地局にて、マクロセル基地局に干渉を与えないような送信電力を決定していたが、変形例においては、端末装置にて、その送信電力を決定する点で異なっている。なお、前述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を簡略化する。

変形例における無線システムは、図１に図示した構成と同様の構成をとる。ここで変形例における端末装置６０は、まず、マクロセル基地局１０との間でレンジング処理を実施する。さらに、端末装置６０は、マクロセル基地局１０との間のレンジング結果にもとづいて、フェムトセル基地局３０との間の送信電力を決定する。このような構成により、マクロセル基地局１０への干渉を抑制できる。

具体的に説明する。図４は、本発明の変形例にかかる端末装置６０の構成例を示す図である。端末装置６０は、無線処理部６２と、第１レンジング処理部６４と、第２レンジング処理部６６と、制御部６８とを含む。

無線処理部６２は、マクロセル基地局１０、もしくは、フェムトセル基地局３０との間で無線通信を実行する。また、フェムトセル基地局３０との間で無線通信の開始に先だって、無線処理部６２は、第１レンジング処理部６４の指示にしたがってレンジング処理を実施するために、マクロセル基地局１０に対してＲＮＧ−ＲＥＱを送信し、また、マクロセル基地局１０からＲＮＧ−ＲＳＰを受信する。

第１レンジング処理部６４は、無線処理部６２を介して、マクロセル基地局１０との間でレンジング処理を実施する。レンジング処理においては、前述した実施形態と同様に、マクロセル基地局１０から、成功応答にかかるＲＮＧ−ＲＳＰが受信できるまで、送信電力を増加させていく。また、第１レンジング処理部６４は、成功応答にかかるＲＮＧ−ＲＳＰが受信できたときの送信電力を記憶し、制御部６８に通知する。

制御部６８は、成功応答にかかるＲＮＧ−ＲＳＰが受信できたときの送信電力の通知を受けると、通知された送信電力を考慮して、フェムトセル基地局３０との間の最大送信電力を決定する。具体的には、たとえば、通知された送信電力から所定の値を減じた値を最大送信電力として決定する。また、制御部６８は、第２レンジング処理部６６に対して、最大送信電力を限度として、フェムトセル基地局３０との間のレンジング処理を開始させる。また、制御部６８は、無線処理部６２を介して、フェムトセル基地局３０に、最大送信電力を通知する。

以上の態様により、フェムトセル基地局３０と端末装置６０との間においては、適切な送信電力で無線通信をしつつ、マクロセル基地局１０に対する干渉を抑制できる。

本発明の実施形態において、フェムトセル基地局３０は、マクロセル基地局１０との間の最低送信電力を考慮して、端末装置６０の送信電力を制御するとして説明した。しかしながらこれにかぎらず、たとえば、フェムトセル基地局３０は、端末装置６０との間の送信電力の制御を開始する前に、特定された送信電力を端末装置に通知してもよい。これにより、端末装置６０は最大送信電力を予め知ることができるため、レンジングの初期の段階においてもマクロセル基地局１０に干渉を与えることを抑制できる。

本発明の実施形態において、フェムトセル基地局３０は、マクロセル基地局１０との間の最低送信電力を考慮して、端末装置６０の送信電力を制御するとして説明した。しかしながらこれにかぎらず、たとえば、フェムトセル基地局３０は、複数のマクロセル基地局１０との間でレンジング処理を行って、そのうちで最小となる最低送信電力を導出し、その最低送信電力を端末装置６０との間の最大送信電力としてもよい。これにより、既存のマクロセル基地局１０と、フェムトセル基地局３０との配置関係にかかわらず、いずれのマクロセル基地局１０に対しても干渉を与えないような送信電力を導出することができる。また、これにより、システム容量を増大することができる。

１００ 通信システム、 １０ マクロセル基地局、 ２０ 有線ネットワーク、 ３０ フェムトセル基地局、 ６０ 端末装置、 ３２ 有線通信部、 ３４ 無線通信部、 ３６ レンジング処理部、 ３８ 送信電力制御部、 ６２ 無線処理部、 ６４ 第１レンジング処理部、 ６６ 第２レンジング処理部、 ６８ 制御部。

Claims (4)

1. 他の基地局装置との間の無線通信が可能になる送信電力を特定する送信電力特定部と、
   前記送信電力特定部によって特定された送信電力を限度にして、端末装置との間の送信電力を制御する送信電力制御部と、
   前記送信電力制御部において端末装置との間の送信電力を制御しながら、端末装置との間で無線通信を実行する無線通信部と、
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記送信電力特定部は、前記端末装置との間の無線通信処理に先だって、前記他の基地局装置に向けた送信電力を徐々に増加することによって、前記他の基地局装置との間の無線通信が可能となる送信電力を特定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記送信電力制御部は、前記送信電力特定部によって特定された送信電力から所定の値を減じた値よりも小さくなるように、前記端末装置との間の送信電力を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
4. 前記無線通信部は、前記送信電力制御部が前記端末装置との間の送信電力の制御を開始する前に、前記送信電力特定部によって特定された送信電力を当該端末装置に通知することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基地局装置。