JP2013012818A

JP2013012818A - 無線通信システム、無線中継装置および通信制御方法

Info

Publication number: JP2013012818A
Application number: JP2011142747A
Authority: JP
Inventors: Yuki Higuchi; 裕紀樋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【課題】データを送受信する際の効率を考慮した接続先を選択する。
【解決手段】無線基地局と、無線端末と、当該無線基地局と当該無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置と、を含む無線通信システムでは、無線基地局が、接続する無線端末と、無線中継装置とに基づく基地局接続情報を送信し、無線中継装置は、接続する無線基地局からの基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成して送信し、無線端末は、基地局接続情報と、中継装置接続情報とに基づいて、接続先を選択する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システム、無線中継装置および通信制御方法に関する。

無線通信システムにおいて、無線端末は、周囲の無線基地局から送信される無線信号の受信品質を測定し、受信品質が最も良い無線基地局を接続先として選択する。このとき、接続先として選択した無線基地局に多くの他の無線端末が接続していると、無線端末は、適切な無線通信を行うことができない。そのため、無線基地局が、無線端末の接続数を周囲の無線端末に報知し、無線端末が、報知された情報から接続数が少ない無線基地局を接続先として選択する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−２９５６５０号公報

現在、無線基地局のセルエッジや地下といった、無線基地局からの無線信号が届きにくい場所において、無線中継装置が設置されている。

そのような場所で、無線端末が無線基地局または無線中継装置を接続先として選択する場合、上述の技術が無線中継装置にも採用されていると、無線端末は、他の無線端末の接続数が最も少ない無線基地局または無線中継装置を選択する。しかしながら、無線端末が接続数の最も少ない無線中継装置を選択しても、無線中継装置は、上位の無線基地局または無線中継装置の無線通信状況にも依存するため、最適な接続先が選択されていない場合がある。また、無線端末が接続先として選択した無線中継装置や、上位の無線基地局または無線中継装置には、無線通信による負荷がさらに増大することになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線通信システムにおけるデータを送受信する際の効率を考慮した無線通信システム、無線中継装置および通信制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、無線基地局と、無線端末と、当該無線基地局と当該無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置と、を含む無線通信システムであって、前記無線基地局は、無線信号を送受信する基地局通信部と、前記基地局通信部を介して、接続する無線端末と、無線中継装置とに基づく基地局接続情報を送信する基地局制御部と、を備え、前記無線中継装置は、前記無線基地局と無線通信する基地局側通信部と、前記無線端末と無線通信する端末側通信部と、前記基地局側通信部で接続する無線基地局からの前記基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信する中継装置制御部と、を備え、前記無線端末は、無線信号を送受信する端末通信部と、前記端末通信部で受信した前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報とに基づいて、接続先を選択する端末制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記端末制御部は、前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報と、を定期的に受信して、接続先を変更するか否かを判断する。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線中継装置は、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、前記無線基地局と無線通信する基地局側通信部と、前記無線端末と無線通信する端末側通信部と、前記無線基地局からの基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信する中継装置制御部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る通信制御方法は、無線基地局と、無線端末と、当該無線基地局と当該無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置と、を含む無線通信システムの通信制御方法であって、前記無線基地局が、接続する無線端末と、無線中継装置とに基づく基地局接続情報を送信するステップと、前記無線中継装置が、接続する前記無線基地局からの前記基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信するステップと、前記無線端末が、前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報とを受信し、該受信した基地局接続情報と、該中継装置接続情報とに基づいて、接続先を選択するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、無線通信システムの無線端末が、データを送受信する際の効率を考慮した接続先を選択することができる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る無線基地局の構成を示す図である。本実施形態に係る無線中継装置の構成を示す図である。本実施形態に係る無線端末の構成を示す図である。本実施形態に係る無線中継装置の処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る無線端末の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム１０は、無線基地局２０と、無線中継装置３０と、無線端末４０とから構成されている。無線中継装置３０は、無線基地局２０と無線端末４０との間で送受信されるデータを中継する。無線中継装置３０により、無線端末４０は、無線基地局２０のセル（通信可能エリア）の範囲外に位置していても、該無線基地局２０とデータを送受信できる。

図２は、本実施形態に係る無線基地局の構成を示す図である。無線基地局２０は、通信部２１０と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２２０と、記憶部２３０と、制御部２４０と、アンテナＡＮＴとを備えている。

通信部２１０は、アンテナＡＮＴを介して無線中継装置３０または無線端末４０から送信される上り無線信号を受信してベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）後に、復調及び復号処理を行うことでデータを得る。通信部２１０は、得られたデータを制御部２４０に出力する。

また、通信部２１０は、制御部２４０からのデータの符号化及び変調を行ってベースバンド信号を得た後に、該ベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。通信部２４０は、アンテナＡＮＴを介して無線中継装置３０または無線端末４０に下り無線信号を送信する。

ＩＦ部２２０は、上位のネットワークから送信された無線端末３０宛のデータを受信する。また、ＩＦ部２２０は、無線端末４０から直接、または、無線中継装置３０を介して受信したデータを、上位のネットワークに向けて送信する。

記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局２０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。また、記憶部２３０は、自局に現在接続している無線中継装置３０の数、および、無線端末４０の数、を記憶する。

制御部２４０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局２０が具備する各種機能を制御する。制御部２４０は、自局に接続している無線中継装置３０の数、および、無線端末４０の数、を記憶部２３０に記憶させ、該無線中継装置３０の数と、該無線端末４０の数との和（第１の値）に関する情報（基地局接続情報）を報知情報に含めて定期的に送信する。なお、制御部２４０は、基地局接続情報に、単に、無線中継装置３０の数と、無線端末４０の数とを含めてもよい。

図３は、本実施形態に係る無線中継装置の構成を示す図である。無線中継装置３０は、基地局側ユニット３１０と、移動局側ユニット３２０とを備えている。無線中継装置３０は、一体型、分離型又は車両型である。一体型の無線中継装置３０は、一つの筐体内に基地局側ユニット３１０と移動局側ユニット３２０とを備えるものである。分離型又は車両型の無線中継装置３０では、基地局側ユニット３１０と移動局側ユニット３２０とをそれぞれ独立して配置することが可能である。分離型又は車両型の基地局側ユニット３１０と移動局側ユニット３２０とは、同軸ケーブル等の信号ケーブルにより接続される。また、車両型の無線中継装置３０は、移動車両への搭載を目的とするものであり、車両外に設置される基地局側ユニット３１０と、車両内に設置される移動局側ユニット３２０とにおいて異なる無線通信方式が採用されることがある。例えば、基地局側ユニット３１０には（ＷｉＦｉよりも）移動に強いＷｉＭＡＸが、移動局側ユニット３２０には（ＷｉＭＡＸよりも）通信速度の速いＷｉＦｉが採用される。

まず、基地局側ユニット３１０について説明する。基地局側ユニット３１０は、基地局側送受信部３１２と、基地局側記憶部３１４と、基地局側制御部３１６とを備えている。

基地局側送受信部３１２は、アンテナを介して無線基地局２０とデータを送受信する。無線通信システム１０に時分割複信方式が採用されている場合、基地局側送受信部３１２は、例えば、無線基地局２０からデータをある第１期間で受信し、無線基地局２０へデータを第１期間に続く第２期間で送信する。そして、連続する第１期間と第２期間の繰り返しにより、基地局側送受信部３１２は、受信と送信を繰り返すことになる。また、基地局側送受信部３１２は、上位装置となる他の無線中継装置３０とデータを送受信することも可能である。

基地局側記憶部３１４は、例えばメモリによって構成され、基地局側ユニット３１０における制御などに用いられる各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。

基地局側制御部３１６は、基地局側ユニット３１０の各機能ブロックをはじめとして基地局側ユニット３１０の全体を制御及び管理する。ここで、基地局側制御部３１６は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

基地局側制御部３１６は、基地局側送受信部３１２が無線基地局２０から定期的に送信される報知情報を受信すると、該報知情報に含まれる基地局接続情報を取得する。また、基地局側制御部３１６は、基地局側送受信部３１２が他の無線中継装置３０から定期的に送信される報知情報を受信すると、該報知情報に含まれる中継装置接続情報を取得する（詳細は後述する）。

基地局側制御部３１６は、無線基地局２０に接続して無線通信を開始する際、または、現在接続している無線基地局２０または無線中継装置３０から他の無線基地局２０や他の無線中継装置３０にハンドオーバする際に、各無線基地局２０、各無線中継装置３０から取得した基地局接続情報、中継装置接続情報から、接続する無線中継装置の数と、無線端末の数との和が最小の無線基地局２０または無線中継装置３０を接続先に選択する。

そして、基地局側制御部３１６は、無線基地局２０に接続した場合は該無線基地局２０が送信した基地局接続情報に自局を加えた（和に関する情報に１を加算した）情報、または、自局が接続した後に該接続中の無線基地局２０が新たに送信した報知情報から取得した基地局接続情報を移動局側ユニット３２０に出力する。

一方、基地局側制御部３１６は、無線中継装置３０に接続した場合は該無線中継装置３０が送信した中継装置接続情報に自局を加えた（和に関する情報に１を加算した）情報、または、自局が接続した後に該接続中の無線中継装置３０が新たに送信した報知情報から取得した基地局接続情報を移動局側ユニット３２０に出力する。

続いて、移動局側ユニット３２０の機能ブロックについて説明する。移動局側ユニット３２０は、移動局側送受信部３２２と、移動局側記憶部３２４と、移動局側制御部３２６とを備えている。

移動局側送受信部３２２は、アンテナを介して無線端末４０とデータを送受信する。無線通信システム１０に時分割複信方式が採用されている場合は、移動局側送受信部３２２は、例えば、無線端末４０からデータをある第１期間で受信し、無線端末４０へデータを第１期間に続く第２期間で送信する。そして、連続する第１期間と第２期間の繰り返しにより、移動局側送受信部３２２は、受信と送信を繰り返すことになる。移動局側送受信部３２２と基地局側送受信部３１２との送信タイミング及び受信タイミングが揃うことにより、無線中継装置３０における相互干渉は抑制される。

移動局側記憶部３２４は、例えばメモリによって構成され、移動局側ユニット３２０における制御などに用いられる各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。また、移動局側記憶部３２４は、自局に現在接続している無線中継装置３０の数、および、無線端末４０の数、を記憶する。

移動局側制御部３２６は、移動局側ユニット３２０の各機能ブロックをはじめとして移動局側ユニット３２０の全体を制御及び管理する。ここで、移動局側制御部３２６は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

また、移動局側制御部３２６は、自局に接続している他の無線中継装置３０の数、および、無線端末４０の数、を移動局側記憶部３２４に記憶させる。さらに、移動局制御部３２６は、基地局側ユニット３１０から出力された接続する無線基地局２０の基地局接続情報または無線中継装置３０の中継装置接続情報に含まれる無線中継装置３０の数と無線端末４０の数との和と、移動局側記憶部３２４に記憶する無線中継装置３０の数と無線端末４０の数との和の積を算出し、移動局側記憶部３２４に記憶させる。そして、移動局側制御部３２６は、算出した積（第２の値）を中継装置接続情報として報知情報に含めて定期的に送信する。

図４は、本実施形態に係る無線端末の構成を示す図である。無線端末４０は、通信部４１０と、記憶部４２０と、制御部４３０と、アンテナＡＮＴとを備えている。

通信部４１０は、アンテナＡＮＴを介して無線基地局２０または無線中継装置３０から送信される下り無線信号を受信してベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）後に、復調及び復号処理を行うことでデータを得る。通信部４１０は、得られたデータを制御部４３０に出力する。

また、通信部４１０は、制御部４３０からのデータの符号化及び変調を行ってベースバンド信号を得た後に、該ベースバンド信号を上り無線信号に変換（アップコンバート）する。通信部４１０は、アンテナＡＮＴを介して無線基地局２０または無線中継装置３０に上り無線信号を送信する。

記憶部４２０は、例えばメモリによって構成され、無線端末４０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４３０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末４０が具備する各種機能を制御する。また、制御部４３０は、無線基地局２０または無線中継装置３０から定期的に送信される報知情報を受信すると、該報知情報に含まれる基地局接続情報または中継装置接続情報を取得する。そして、制御部４３０は、無線通信を開始する場合、または、現在接続している無線基地局２０または無線中継装置３０から、他の無線基地局２０または無線中継装置３０にハンドオーバする際に、各無線基地局２０から取得した基地局接続情報と各無線中継装置３０から取得した中継装置接続情報から、最小値を示す情報を送信した無線基地局２０または無線中継装置３０を接続先に選択する。

次に、無線中継装置３０における中継装置接続情報の生成、送信処理を、図５を用いて説明する。図５は、無線中継装置３０の動作を示すフローチャートである。

図５に示すように、ステップＳ５０１において、無線中継装置３０の基地局側制御部３１６は、基地局側送受信部３１２を介して、無線基地局２０に接続している場合は該無線基地局２０が定期的に送信する報知情報を、無線中継装置３０に接続している場合は該無線中継装置３０が定期的に送信する報知情報から中継装置接続情報を取得し、移動局側制御部３２６に出力する。

ステップＳ５０２において、移動局側制御部３２６は、基地局接続情報である接続中の無線基地局２０に接続する無線中継装置３０の数と無線端末４０の数との和と、自局に接続中の無線中継装置３０の数と無線端末４０の数との和とから算出した積から中継装置接続情報を生成する。

ステップＳ５０３において、移動局側制御部３２６は、中継装置接続情報を報知情報に含め、移動局側送受信部３２２を介して、定期的に送信する。

次に、無線端末４０における無線接続処理を、図６を用いて説明する。図６は、無線端末４０の動作を示すフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ６０１において、無線端末４０の制御部４３０は、通信４１０を介して、無線基地局２０または無線中継装置３０が定期的に送信する報知情報を受信する。

ステップＳ６０２において、制御部４３０は、複数の報知情報を受信できた場合（ステップＳ６０２Ｙｅｓに相当）は、ステップＳ６０３に移行し、制御部４３０は、受信した各報知情報から、基地局接続情報や中継装置接続情報を取得する。

ステップＳ６０４において、制御部４３０は、取得した基地局接続情報や中継装置接続情報から、その値が最小値を示す情報を送信した無線基地局２０または無線中継装置３０を接続先に選択する。

ステップＳ６０５において、制御部４３０は、接続先として選択した無線基地局２０または無線中継装置３０に接続要求を送信し、無線接続する。

一方、ステップＳ６０２において、制御部４３０は、一の報知情報しか受信できなかった場合（ステップＳ６０２Ｎｏに相当）は、ステップＳ６０５に移行し、受信した報知情報を送信した無線基地局２０または無線中継装置３０を接続要求し、無線接続する。

以上、本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることを留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、無線中継装置３０が、基地局側ユニット３１０と基地局側ユニット３２０の両方において、制御部および記憶部を備えていたが、いずれか一方にのみ制御部と記憶部を備えるようにしてもよい。この場合、制御部が、基地局側ユニット３１０と基地局側ユニット３２０の両方を制御および管理するようにする。

また、上述した実施形態では、無線基地局と無線中継装置に接続している無線端末、無線中継装置の数を用いて接続先を選択したが、これ以外に、無線基地局と無線中継装置における無線リソースの使用量を上述の第１の値や第２の値として用いて接続先を選択するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、第２の値とし、無線基地局に接続している無線中継装置と無線端末の和（第１の値）と、無線中継装置に接続する無線端末と他の無線中継装置との和の積を利用したが、これ以外に、例えば、第１の値に、無線中継装置に接続する無線端末と他の無線中継装置との和に関する値を加算することで第２の値を算出してもよい。

１０無線通信システム、２０無線基地局、３０無線中継装置、４０無線端末、２１０，４１０通信部、２２０インターフェース（Ｉ／Ｆ）部、２３０，４２０記憶部、２４０，４３０制御部、３１０基地局側ユニット、３１２基地局側送受信部、３１４基地局側記憶部、３１６基地局側制御部、３２０移動局側ユニット、３２２移動局側送受信部、３２４移動局側記憶部、３２６移動局側制御部、ＡＮＴアンテナ。

Claims

無線基地局と、無線端末と、当該無線基地局と当該無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置と、を含む無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
無線信号を送受信する基地局通信部と、
前記基地局通信部を介して、接続する無線端末と、無線中継装置とに基づく基地局接続情報を送信する基地局制御部と、を備え、
前記無線中継装置は、
前記無線基地局と無線通信する基地局側通信部と、
前記無線端末と無線通信する端末側通信部と、
前記基地局側通信部で接続する無線基地局からの前記基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信する中継装置制御部と、を備え、
前記無線端末は、
無線信号を送受信する端末通信部と、
前記端末通信部で受信した前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報とに基づいて、接続先を選択する端末制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
前記端末制御部は、前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報と、を定期的に受信して、接続先を変更するか否かを判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
前記無線基地局と無線通信する基地局側通信部と、
前記無線端末と無線通信する端末側通信部と、
前記無線基地局からの基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信する中継装置制御部と、
を備えることを特徴とする無線中継装置。
無線基地局と、無線端末と、当該無線基地局と当該無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置と、を含む無線通信システムの通信制御方法であって、
前記無線基地局が、接続する無線端末と、無線中継装置とに基づく基地局接続情報を送信するステップと、
前記無線中継装置が、接続する前記無線基地局からの前記基地局接続情報を受信し、該基地局接続情報と、自身に接続する無線端末と他の無線中継装置とに基づく中継装置接続情報を生成し、該中継装置接続情報を、前記端末側通信部を介して送信するステップと、
前記無線端末が、前記基地局接続情報と、前記中継装置接続情報とを受信し、該受信した基地局接続情報と、該中継装置接続情報とに基づいて、接続先を選択するステップと、
を備えることを特徴とする通信制御方法。