JP2012222496A - Base station - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナチルト制御を行い、適応的にサービスエリアを制御する基地局に関するものである。 The present invention relates to a base station that performs antenna tilt control and adaptively controls a service area.
従来、基地局を設置する時に、トラヒック量、周辺エリアとの干渉、電波伝搬特性、設置場所など様々な要素を元に、移動端末と通信可能なサービスエリア(セル)を決定し、その上で基地局のアンテナのアンテナチルト角を決定する。しかし、基地局の増設や周辺の通信環境(電波伝搬環境)の変化などに伴い、最適なサービスエリアは変動する。そのため、適応的にサービスエリアを制御可能な基地局が求められている。 Conventionally, when installing a base station, a service area (cell) that can communicate with a mobile terminal is determined based on various factors such as traffic volume, interference with surrounding areas, radio wave propagation characteristics, and installation location. Determine the antenna tilt angle of the base station antenna. However, the optimum service area varies with the increase of base stations and the change of surrounding communication environment (radio wave propagation environment). Therefore, a base station capable of adaptively controlling the service area is required.
そこで、基地局の負荷の低い時間帯や再起動時などにおいて、周囲の基地局からの受信信号強度(RSSI)を測定し、測定結果に応じてアンテナチルト角を調整することにより、基地局の運用中においても、干渉の少ない最適なサービスエリアを形成することが可能な基地局が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, by measuring the received signal strength (RSSI) from the surrounding base stations during times when the load on the base station is low, at the time of restarting, etc., and adjusting the antenna tilt angle according to the measurement results, A base station capable of forming an optimum service area with less interference even during operation is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の基地局は、周囲の基地局からのRSSIを測定することで、基地局間の通信環境の変化に対応することができるものの、自局のサービスエリア内における通信環境の変化(例えば、新たな建物の出現など)を察知することができなかった。そのため、例えば新たな高層建築物が出現した場合には、高層建築物の背後では基地局からの受信電波強度が弱くなり、通信の品質が悪くなることがあった。 However, although the base station described in Patent Literature 1 can cope with changes in the communication environment between base stations by measuring RSSI from surrounding base stations, the communication environment within the service area of the own station Change (for example, the appearance of a new building) could not be detected. Therefore, for example, when a new high-rise building appears, the received radio wave intensity from the base station becomes weak behind the high-rise building, and the communication quality may deteriorate.
本発明の目的は、上記問題を解決するため、自局のサービスエリア内における通信環境の変化に対応し、最適なサービスエリアを形成することが可能な基地局を提供することにある。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a base station capable of forming an optimum service area in response to changes in the communication environment within the service area of the own station.
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、移動端末の位置情報、時刻情報、及び通信時の変調方式の情報を含む通信情報を取得する通信情報取得部と、前記通信情報を記憶する記憶部と、前記記憶部を参照し、前記通信情報に基づいて通信環境を解析する通信情報解析部と、前記通信情報解析部の解析結果に応じてアンテナのアンテナチルト角を制御してサービスエリアの大きさを調整するアンテナチルト角制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a base station according to the present invention stores a communication information acquisition unit that acquires communication information including position information of a mobile terminal, time information, and information on a modulation scheme during communication, and stores the communication information A storage unit, a communication information analysis unit that analyzes the communication environment based on the communication information with reference to the storage unit, and a service that controls the antenna tilt angle of the antenna according to the analysis result of the communication information analysis unit And an antenna tilt angle control unit that adjusts the size of the area.
さらに、本発明に係る基地局において、前記通信情報解析部は、距離ごとのデータ通信量を求めることにより、電波不感地帯の有無を判定し、前記アンテナチルト角制御部は、前記通信情報解析部により電波不感地帯があると判定された場合には、該電波不感地帯が含まれないように前記サービスエリアの大きさを調整することを特徴とする。 Further, in the base station according to the present invention, the communication information analysis unit determines the presence or absence of a radio wave insensitive zone by obtaining a data communication amount for each distance, and the antenna tilt angle control unit includes the communication information analysis unit. If it is determined that there is a radio wave insensitive zone, the size of the service area is adjusted so that the radio wave insensitive zone is not included.
さらに、本発明に係る基地局において、前記通信情報解析部は、時間ごとのデータ通信量を求めることにより、通信の混雑度合いを判定し、前記アンテナチルト角制御部は、前記通信情報解析部により時間帯によってデータ通信量が少ないエリアがあると判定された場合には、該エリアが含まれないように前記サービスエリアの大きさを調整することを特徴とする。 Further, in the base station according to the present invention, the communication information analysis unit determines a degree of communication congestion by obtaining a data communication amount for each time, and the antenna tilt angle control unit is determined by the communication information analysis unit. When it is determined that there is an area with a small amount of data communication according to the time zone, the size of the service area is adjusted so that the area is not included.
本発明によれば、自局のサービスエリア内における通信環境の変化に合わせてアンテナのアンテナチルト角を制御することで、最適なサービスエリアを形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to form an optimum service area by controlling the antenna tilt angle of the antenna in accordance with a change in the communication environment within the service area of the own station.
以下、本発明による基地局の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a base station according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明による第1の実施形態の基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。基地局1は、無線通信部11と、送信部12と、受信部13と、アンテナチルト角制御部14と、制御部15と、通信情報取得部16と、記憶部17と、通信情報解析部18とを備え、サービスエリア内の複数の移動端末と無線通信を行う。
(First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a base station according to the first embodiment of the present invention. The base station 1 includes a
制御部15は、各処理部(無線通信部11、送信部12、受信部13、アンテナチルト角制御部14、通信情報取得部16、記憶部17、通信情報解析部18)の動作を制御する。また、制御部15は、移動端末から受信した信号のSINR(Signal-to-Interference plus Noise power Ratio)などに基づき変調方式を決定する。例えば、SINRが大きい(受信データの品質が高い)場合には、データレートを上げるため変調多値数が大きい変調方式(例えば64QAM)を採用し、SINRが小さい場合には、データレートを下げるため変調多値数が小さい変調方式(例えばBPSK)を採用する。
The
無線通信部11は、送信部12から入力される送信信号を、アンテナ2を介して移動端末に送信する。また、無線通信部11は、アンテナ2を介して受信した信号を受信部13に出力する。
The
送信部12は、制御部15によって決定される変調方式に基づいて変調して送信信号を生成し、生成した送信信号を無線通信部11に出力する。また、受信部13は、無線通信部11から入力される信号に対してAD変換、復調などの処理を行ってベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を制御部15に出力する。
The
通信情報取得部16は、定期的に、時刻情報、移動端末の位置情報、及び通信時の変調方式(BPSK,16QAMなど)の情報を含む通信情報を取得し、取得した通信情報を記憶部17に出力する。時刻情報は、例えばGPS(Global Positioning System)衛星から送信されるGPS信号に含まれる時刻データから取得する。移動端末の位置情報は、移動端末から受信する。なお、移動端末はGPS信号から位置情報(緯度経度情報)を取得する。また、変調方式は制御部15から取得する。
The communication
記憶部17は、基地局1を動作させるためのプログラムなどを記憶するとともに、通信情報取得部16から入力される通信情報を記憶する。図2は、記憶部17に記憶された通信情報の一例を示す図である。この図では移動端末A及びBのみ示しているが、記憶部17は、サービスエリア内に位置する全ての移動端末について通信情報を記憶する。
The
通信情報解析部18は、記憶部17を参照し、通信情報に基づいて通信環境を統計的に解析し、解析結果をアンテナチルト角制御部14に出力する。本実施形態では、通信情報解析部18は、距離ごとのデータ通信量を求めることにより、電波不感地帯の有無を判定する。ここで、電波不感地帯とは、基地局からの電波が所定の閾値以下となるエリアのことをいう。また、データ通信量は、(変調方式の多値数)×(移動端末の数)で定義される。
The communication
アンテナチルト角制御部14は、通信情報解析部18から入力される解析結果に応じてアンテナ2のアンテナチルト角を制御してサービスエリアの大きさを調整する。図3は、アンテナチルト角を説明するための図である。基地局1のアンテナ2は、指向性ビームを発射する。このとき、ビームの最大指向方向と水平方向との間でなす角度をアンテナチルト角と定義する。この図から理解できるように、アンテナチルト角を小さくすることにより、より遠くまで指向性ビームが到達するようになり、サービスエリアを拡大させることができる。逆に、アンテナチルト角を大きくすることにより、指向性ビームが到達する距離が小さくなり、サービスエリアを縮小させることができる。
The antenna tilt
図4は、アンテナ2のアンテナチルト角を機械的に制御する例を示す図である。基地局1がセクタ構成になっている場合には、図4(a)に示すようにセクタごとに対応するアンテナ2のアンテナチルト角を制御することができる。図4(b)に示すように、アンテナを下に向けるとアンテナチルト角は大きくなり、電波の届く範囲がエリアaからエリアa’に縮小される。なお、アンテナ2がアダプティプアレイアンテナである場合には、アンテナウエイトを調整することによって、アンテナチルト角を電気的に制御してもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the antenna tilt angle of the
次に、このように構成される基地局1の動作を説明する。図5は基地局1の動作を示すフローチャートである。基地局1は、通信情報取得部16により通信情報を取得し、記憶部17に通信情報を記憶する(ステップS101)。続いて、基地局1は、通信情報解析部18により、記憶部17に記憶された通信情報を参照して通信情報を統計的に解析する(ステップS102)。そして、通信情報解析部18は、距離ごとのデータ通信量を求めることにより、電波不感地帯の有無を判定する(ステップS103)。
Next, the operation of the base station 1 configured as described above will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the base station 1. The base station 1 acquires communication information by the communication
ここで、図6を参照して、基地局1の動作を説明する。エリアAは、アンテナ2のアンテナチルト角を小さくしたときのサービスエリア(セル)を示しており、エリアA’は、アンテナ2のアンテナチルト角を大きくしたときのサービスエリアを示している。基地局1の設置時にはエリアAをサービスエリアとして運用を開始したが、その後新たにビルBが建設された場合には、その背後には電波不感地帯Cが発生することとなる。電波不感地帯Cでは基地局1からの受信電波が弱く、通信する変調方式も低次に変わってしまう。最悪の場合、通信できなくなる。
Here, the operation of the base station 1 will be described with reference to FIG. Area A indicates a service area (cell) when the antenna tilt angle of the
図7は、図6に示したLineα方向の、基地局1からの距離に対するデータ通信量を示す図である。通信情報解析部18は、図7に示すように、基地局1を中心として複数の方向についてデータ通信量を求めることにより、データ通信量が少ない(データ通信量が所定の閾値以下となる)エリアを検出し、該エリアを電波不感地帯と推定する。通信情報解析部18は、電波不感地帯の位置(例えば、基地局1から電波不感地帯までの距離)をアンテナチルト角制御部14に通知する。基地局1は、ステップS103にて電波不感地帯があると判定した場合には、アンテナチルト角制御部14により、電波不感地帯の位置に応じてアンテナ2のアンテナチルト角を制御し、電波不感地帯が含まれないようにサービスエリアを調整する(ステップS104)。
FIG. 7 is a diagram illustrating the amount of data communication with respect to the distance from the base station 1 in the Line α direction illustrated in FIG. 6. As shown in FIG. 7, the communication
つまり、図6に示すようにエリアaに電波不感地帯Cがあると判定した場合には、エリアaに対応するアンテナ2のアンテナチルト角を大きくし、サービスエリアをエリアa’に縮小させる。同時に、基地局1は、隣接する他の基地局(基地局1と区別するために、該他の基地局を基地局1’とする)に対してサービスエリアを拡大するように指示する。基地局1’のサービスエリアに電波不感地帯Cを含めることにより、電波不感地帯Cに位置する移動端末は基地局1’と通信でき、電波不感地帯Cをカバーすることができるようになる。
That is, as shown in FIG. 6, when it is determined that there is a radio wave insensitive zone C in the area a, the antenna tilt angle of the
このように、第1の実施形態の基地局1によれば、通信情報を解析することにより、基地局1の設置後に新たな建物が出現した場合に、アンテナ2のアンテナチルト角を制御して、電波不感地帯が含まれないようにサービスエリアの大きさを調整することができ、最適なサービスエリアを自動で形成することができるようになる。
Thus, according to the base station 1 of the first embodiment, by analyzing communication information, when a new building appears after the base station 1 is installed, the antenna tilt angle of the
(第2の実施形態)
次に、本発明による第2の実施形態について説明する。基地局1の構成は第1の実施形態と同様であり、通信情報解析部18による解析手法のみが相違する。本実施形態では、通信情報解析部18は、時間ごとのデータ通信量を求めることにより、サービスエリアの通信の混雑度合いを判定する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. The configuration of the base station 1 is the same as that of the first embodiment, and only the analysis method by the communication
図8は、第2の実施形態の基地局1の動作を示すフローチャートである。基地局1は、通信情報取得部16により通信情報を取得し、記憶部17に通信情報を記憶する(ステップS201)。続いて、基地局1は、通信情報解析部18により、記憶部17に記憶された通信情報を参照して通信情報を解析する(ステップS202)。通信情報解析部18は、通信情報を解析することにより、サービスエリアの通信の混雑度合い、すなわち、通信量が多い時間帯であるか否か、あるいは通信量が少ない時間帯であるか否かを判定する(ステップS203、ステップS205)。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the base station 1 according to the second embodiment. The base station 1 acquires communication information by the communication
図9は、時間ごとのデータ通信量の例を示す図である。通信情報解析部18は、図9に示すように、時間ごとのデータ通信量を求めることにより、時間帯によってデータ通信量が多くなるエリアや、時間帯によってデータ通信量が少なくなるエリアを検出することができる。例えば、オフィス街では、昼間はデータ通信量が多いが、夜になるとデータ通信量は少なくなる。基地局1は、ステップS203にてデータ通信量が多い(データ通信量が所定の閾値を超える)時間帯であると判定した場合には、アンテナ2のアンテナチルト角を小さくし、当該サービスエリアをカバーする(ステップS204)。一方、ステップS205にてデータ通信量が少ない(データ通信量が所定の閾値以下となる)時間帯であると判定した場合には、アンテナ2のアンテナチルト角を大きくし、当該サービスエリアを縮小する(ステップS206)。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the amount of data communication for each time. As shown in FIG. 9, the communication
例えば、図6に示すようにサービスエリアAを8つのエリア(a,b,c,d,a’,b’,c’,d’)に分割した場合を考える。この内、エリアcでは昼の時間帯にデータ通信量が多く、逆に夜の時間帯にはデータ通信量が少ないことが、通信情報から統計的に得られた場合、基地局1は、エリアcが含まれないようにサービスエリアを縮小する。同時に、基地局1は、隣接する他の基地局(基地局1と区別するために、該他の基地局を基地局1’とする)に対してサービスエリアを拡大するように指示する。基地局1’のサービスエリアにデータ通信量が少ないエリアcを含めることにより、エリアcに位置する移動端末は基地局1’と通信することができる。基地局1は、サービスエリアを縮小することにより、サービスエリア内の移動端末に対する通信速度をより高速にすることが可能となる。 For example, consider a case where service area A is divided into eight areas (a, b, c, d, a ', b', c ', d') as shown in FIG. Among these, if it is statistically obtained from the communication information that the amount of data communication is large in the area c during daytime and the amount of data communication is small in the nighttime period, the base station 1 The service area is reduced so that c is not included. At the same time, the base station 1 instructs another adjacent base station (to distinguish the base station 1 from the other base station as the base station 1 ') to expand the service area. By including the area c with a small amount of data communication in the service area of the base station 1 ′, a mobile terminal located in the area c can communicate with the base station 1 ′. The base station 1 can increase the communication speed for mobile terminals in the service area by reducing the service area.
このように、第2の実施形態の基地局1によれば、通信情報を解析することにより、時間帯に応じてデータ通信量が変化する場合に、アンテナ2のアンテナチルト角を制御して、データ通信量が少ないエリアが含まれないようにサービスエリアの大きさを調整することができ、最適なサービスエリアを自動で形成することができるようになる。
As described above, according to the base station 1 of the second embodiment, by analyzing the communication information, when the data communication amount changes according to the time zone, the antenna tilt angle of the
上述の各実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができ、更に、各実施形態を組み合わせて別の実施形態を実現することができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、通信情報解析部18において、距離による統計的解析と時間による統計的解析とを同時に行うようにしてもよいのは勿論である。
Each of the above-described embodiments has been described as a representative example, but many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention, and further, each embodiment can be combined to realize another embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that it can. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, the communication
また、上述の実施形態では、基地局1は制御部15と通信情報解析部18とを独立して備える構成としたが、制御部15が通信情報解析部18を有する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the base station 1 is configured to include the
1 基地局
2 アンテナ
11 無線通信部
12 送信部
13 受信部
14 アンテナチルト角制御部
15 制御部
16 通信情報取得部
17 記憶部
18 通信情報解析部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記通信情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部を参照し、前記通信情報に基づいて通信環境を解析する通信情報解析部と、
前記通信情報解析部の解析結果に応じてアンテナのアンテナチルト角を制御してサービスエリアの大きさを調整するアンテナチルト角制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。 A communication information acquisition unit for acquiring communication information including position information of a mobile terminal, time information, and information of a modulation method at the time of communication;
A storage unit for storing the communication information;
A communication information analysis unit that references the storage unit and analyzes a communication environment based on the communication information;
An antenna tilt angle control unit that controls the antenna tilt angle of the antenna according to the analysis result of the communication information analysis unit to adjust the size of the service area;
A base station comprising:
前記アンテナチルト角制御部は、前記通信情報解析部により電波不感地帯があると判定された場合には、該電波不感地帯が含まれないように前記サービスエリアの大きさを調整することを特徴とする、請求項1に記載の基地局。 The communication information analysis unit determines the presence or absence of a radio wave insensitive zone by determining the amount of data communication for each distance,
The antenna tilt angle control unit adjusts the size of the service area so that the radio wave insensitive zone is not included when the communication information analysis unit determines that the radio wave insensitive zone is present. The base station according to claim 1.
前記アンテナチルト角制御部は、前記通信情報解析部により時間帯によってデータ通信量が少ないエリアがあると判定された場合には、該エリアが含まれないように前記サービスエリアの大きさを調整することを特徴とする、請求項1又は2に記載の基地局。 The communication information analysis unit determines the degree of communication congestion by determining the amount of data communication per hour,
The antenna tilt angle control unit adjusts the size of the service area so that the area is not included when the communication information analysis unit determines that there is an area with a small amount of data communication according to a time zone. The base station according to claim 1 or 2, characterized in that
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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JP2013183165A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Kddi R & D Laboratories Inc | Radio wave environment management system and radio wave environment management method |
JP2015122604A (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 株式会社バッファロー | Radio communication system, radio communication device, and computer program |
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