JP2013131805A - 通信システム、通信方法、及び基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】通信容量を維持しつつ、通信事業者の負担軽減することである。
【解決手段】本件が提供する通信システムの一つの実施形態は、第１周波数と第２周波数を使用可能である基地局を有する通信システムであって、基地局から受信する信号の受信電力に関する電力情報を、基地局に送信する移動局と、自局の送信電力に応じて、移動局に割り当てる周波数を決定するための割当条件を設定し、移動局から受信する電力情報と、設定した割当条件と、に応じて、移動局に対し、第１周波数と第２周波数の何れか一方を割り当てる基地局と、を提供する。
【選択図】図４

Description

本件は、通信システム、通信方法、及び基地局に関する。

近年、スマートフォン等の急速な普及に伴い、移動局の通信量は増大している。そこで、通信事業者は、通信量の増大に伴い、LTE(Long Term Evolution)を導入することを検討している。

LTEでは、下りリンクにOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が採用される予定である。OFDMAとは、複数の移動局がサブキャリアを共有し、それぞれの移動局にとって、最も伝送効率の良いサブキャリアを割り当てる技術である。

移動局は、OFDMAによって、その都度、最も効率の良いサブキャリアを利用することが出来る。さらに、通信事業者は、周波数利用効率を向上させることが出来る。

また、通信量増大に対する対策技術として、１セル周波数繰り返しがある。１セル周波数繰り返しにおいて、隣接基地局間に異なる周波数を割り当てないので、各基地局は、各事業者に割り振られた周波数帯全てを使用することが出来る。よって、１セル周波数繰り返しは、通信量の増大に対応するための重要な技術である。

以上のように、LTEの導入及び１セル周波数繰り返しは、移動局に高速データ通信を提供し、増加の一途を辿るモバイルブロードバンド需要を支えることが期待されている。

しかし、1セル周波数繰り返しを、OFDMAに適用した場合、隣接基地局間のセル重複部分で、干渉を引き起こしてしまう可能性がある。このような干渉が原因で、移動局に提供する通信が遅くなってしまうという問題がある。

上記の問題を解決するために、FFR(Fractional Frequency Reuse)という技術がある。FFRとは、１つの周波数帯を分割し、隣接基地局間で利用する周波数を使い分け、干渉を防ぐ技術である。以下にFFRの例を挙げる。

図１は、OFDMAセルラシステムにFFRを適用した例である(例えば、特許文献１参照)。

図１に示すように、OFDMAセルラシステムに、FFRを適用する際は、各セルを優先チャネルと非優先チャネルとに分け、周波数帯を３分割する。

各セルの周波数の割り当てについて説明する。隣接セル間で優先チャネルが同一の周波数とならないように、周波数を割り当てる。そして、各セルで優先チャネルに割り当てた周波数以外の周波数を非優先チャネルに割り当てる。

例えば、優先チャネル１１に周波数F1を割り当てた場合、非優先チャネル１２に周波数F2+F3を割り当てる。そして、優先チャネル１３には、優先チャネル１１と異なる周波数である周波数F2を割り当て、非優先チャネル１４には、F1+F3を割り当てる。

このように、隣接基地局間における各優先チャネルに異なる周波数を割り当てることによって、隣接基地局間のセル重複部分の干渉を低減することが出来る。

特開2009-171288

しかしながら、事業者は、上述の技術を適用するために、多くの追加投資を必要とする。さらに、上述の技術の適用後も、ユーザのニーズに応えていこうとするたびに事業者の負荷が増えることが予想される。

よって、モバイルブロードバンド需要を満たす一方で、事業者の負担を軽減させていくことが必要となる。

上述の技術は、各基地局が干渉しないように周波数の割当が設計されている。つまり、各基地局は、中心からの距離を推定することによって、周波数帯を分割している。

例えば、基地局は、移動局との距離を推定した結果、自局の中心部分のみに移動局が存在することがわかる。ここで、各基地局が送信電力を下げることで、セル範囲を縮めてしまうと、優先チャネルに移動局を割り当てなくなる。つまり、基地局は、割り当てられている周波数全てのうち、非優先チャネルのみを使用することになってしまう。

以上のことからわかるように、省電力すると、それに伴い通信容量が減少してしまう。

本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、通信容量を維持しつつ、事業者の負担軽減することである。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により、導かれる作用効果であって従来技術では得られない作用効果を奏することも、本件のほかの目的として位置付けることができる。

上記課題を解決するため、本件開示の通信システムは、基地局から受信する信号の受信電力に関する電力情報を、基地局に送信する移動局と、自局の送信電力に応じて、移動局に割り当てる周波数を決定するための割当条件を設定し、移動局から受信する電力情報と、設定した割当条件と、に応じて、移動局に対し、第１周波数と第２周波数の何れか一方を移動局に割り当てる基地局と、を提供する。

また、上記課題を解決するため、本件開示の通信方法は、通信する周波数を決定するための割当条件を、基地局の送信電力に応じて設定し、移動局で受信した信号の受信電力に関する電力情報と、割当条件とに応じて、第１周波数と第２周波数の何れか一方を選択し、選択した周波数で、基地局と移動局で通信する。

また、上記課題を解決するため、本件開示の基地局は、移動局で受信する信号の受信電力に関する電力情報を、移動局から受信する受信部と、移動局に割り当てる周波数を決定するための割当条件を、自局の送信電力に応じて設定する設定部と、受信した電力情報と、設定した割当条件と、に応じて、電力情報の送信元である移動局に対し、第１周波数と第２周波数の何れか一方を割り当てる割当部と、を提供する。

本件開示の通信システム、通信方法、及び基地局によれば、送信電力に関係なく周波数帯を維持したまま通信するように制御可能となり、省電力と共に通信容量の維持を実現する。

OFDMAセルラシステムにFFRを適用した例を示す図 第１実施形態に係るセルラシステムの全体図 第１実施形態に係るセルラシステムの周波数割当例 第１実施形態の概要図 第１実施形態の周波数境界変更例 第１実施形態に係るネットワーク管理装置の機能ブロック図／ハードウェア構成図 第１実施形態に係る基地局の機能ブロック図／ハードウェア構成図 第１実施形態に係る基地局のセル境界値の判定テーブルの例 第１実施形態に係る移動局の機能ブロック図／ハードウェア構成図 第１実施形態に係る移動局の処理・動作を示すフローチャート 第１実施形態に係る基地局の処理・動作を示すフローチャート 第１実施形態に係る基地局及びネットワーク管理装置の処理・動作を示すフローチャート１ 第１実施形態に係る基地局及びネットワーク管理装置の処理・動作を示すフローチャート２ 第２実施形態に係る移動局の処理・動作を示すフローチャート 第２実施形態に係る基地局の処理・動作を示すフローチャート

以下、図面を参照して、開示の通信システム、通信方法、及び基地局に係る実施形態を説明する。以下の実施形態の図面に示す構成は一例であって、斯かる構成に本件発明が限定されるものではない。
各実施形態は、事業者の負担軽減の方法の一つとして、通信処理負荷の低い基地局をパワーセーブすることを考える。これは、基地局の消費電力を削減することが出来るので、通信環境負荷の軽減だけでなく、通信事業者にとって運用コストの大幅な節約が可能となる。

＜第１実施形態＞
図２〜図１３を用いて、第１実施形態について説明する。

図２は、第１実施形態に係るネットワークの全体図である。

図２が示すように、OFDMAセルラシステムにFFRを適用する場合、各セルは、周波数の割り当てによって、セル中心領域とセル端領域とに分けられる。

まず、セル設計時にOFDMAの周波数帯を３分割して、隣接チャネルが重ならないように、セル端領域に割り当てる。そして、各セルのセル中心領域には、セル端領域に割り当てた周波数以外の周波数を割り当てる。

例えば、図３が示すように、周波数f1〜f3に分割したとする。このとき、セル２１のセル端領域２１aに、周波数f1を割り当てたとすると、セル２２のセル端領域２２aに周波数f2を割り当て、セル２３のセル端領域２３aに周波数f3を割り当てる。また、セル２１のセル中心領域２１bには、セル端領域２１aに割り当てられていない周波数f2及び周波数f3を割り当てる。同様に、セル中心領域２２bには、周波数f1及び周波数f3を割り当て、セル中心領域２３bには、周波数f1及び周波数f2を割り当てる。

図３を参照すると、各セルにおけるセル端領域の周波数は異なることがわかる。よって、セルが重複する可能性のあるセル端領域は、同一周波数を用いることは無いため、OFDMAにFFRを適用しても、干渉が発生しないことがわかる。

ここで、セル端領域とセル中心領域の境界について説明する。
セル半径は、基地局のリファレンス信号の送信電力の大きさに応じて決定される。基地局の近辺に存在する移動局は、基地局から受信する信号の受信電力は大きい。同様に、基地局の遠方に存在する移動局は、基地局から受信する信号の受信電力は小さい。これらのことを利用して、基地局は、移動局に対して、セル中心領域の周波数を割り当てるか、セル端領域の周波数を割り当てるかを決める。

基地局は、パスロス値に条件を設定し、移動局のパスロス値に応じて、当該移動局に割り当てる周波数を決める。パスロスとは、基地局の送信電力と移動局の受信電力との差である。例えば、以下の式を用いて、算出される。
… (1)
上記のように、第１実施形態に係る基地局が形成するセルは、周波数帯を、セル中心領域とセル端領域に分割される。

図４は、第１実施形態の概要図である。

基地局４１及び基地局４２は、後述するネットワーク管理装置に制御される。以下で説明する基地局の運用は、ネットワーク管理装置が決定する。しかし、事業者等がネットワーク管理装置を介して変更するものであっても良い。

図４に示すように、基地局４１は、通常運用から休止運用に遷移する。例えば、事業者は、基地局４１のシステム更新時や、基地局４１のパワーセーブ時に、基地局４１を休止運用させる。

図５を参照すると、基地局４１が通常運用である場合、隣接基地局間のセル端領域は、異なる周波数を使用している。よって、図４のように、２つの基地局が形成するセルの重複部分は、各基地局のセル端領域となる。よって、それぞれのセル端領域の周波数が異なるので、２つの基地局は干渉を引き起こさない。

以下に、基地局４１の動作を説明する。

基地局４１は、リファレンス信号の送信電力を制御し、セル全体を縮小する。このとき、基地局４１は、セル中心領域とセル端領域の境界における条件を変更する。これによって、基地局４１は、セルを縮小しても、周波数帯を、セル中心領域とセル端領域に分割して、移動局と通信することが出来る。

また、ネットワーク管理装置は、基地局４１を休止運用することが決定されると、基地局４２を協調させるように制御する。つまり、基地局４１のセル中心領域及びセル端領域と、基地局４２のセル中心領域及びセル端領域と、をそれぞれ協調して動作させる。
そうすることで、基地局４１がセルを縮小しても、基地局４１と基地局４２のセルは、セル端領域のみが重複する状態が保たれる。よって、基地局４１と基地局４２との間では、干渉を引き起こさない。さらに、基地局４１と基地局４２が協調して動作することで、基地局４１がカバーしていた範囲を基地局４２がカバーし、不感地帯も発生しない。
以上のように、基地局４１が形成するセル内で通信を行っている移動局４４は、基地局４１が休止運用をしても、基地局４２にハンドオーバーすることで、移動局４４は、通信を維持することが可能になる。
また、移動局４３は基地局４１がセルを縮小する前は、セル中心領域に存在していたが基地局４１がセルを縮小した後は、セル端領域に存在する。
他にも、基地局４１が移動局から通知されるパスロスを利用することで、移動局のおおよその位置を知ることが出来る。よって、移動局が存在すると考えられる場所まで送信電力を抑え、基地局４２がカバーしないとしても良い。

これによって、移動局が存在するエリアのみに電波を届けることが出来るので、必要最低限の消費電力で基地局を運用することが出来る。

図６は第１実施形態に係るネットワーク管理装置のハードウェア構成図／機能ブロック図である。

第１実施形態に係るネットワーク管理装置６０は、各基地局の送信電力を制御する。

ネットワーク管理装置６０は、インタフェース部６１と、運用管理部６２と、SP管理部６３と、スケジュール管理部６４と、を備える。

上述のような機能部は、例えば、CPU等によって実現される。

インタフェース部６１は、各基地局それぞれからトラヒック量を受信し、運用管理部６２に出力する。また、運用管理部６２から入力された変更SP(System Parameter)を該当する基地局に送信する。例えば、変更SPは、リファレンス信号の送信電力や隣接セル情報等がある。変更SPを受信した基地局は、変更SPに応じて、各SPを変更する。

運用管理部６２は、ネットワーク管理装置６０全体を制御する。後述する各種機能部は、運用管理部６２によって制御される。運用管理部６２は、インタフェース部６１から入力されたトラヒック量をSP管理部６３に出力する。また、運用管理部６２は、スケジュール管理部６４より入力された運用スケジュールを、インタフェース部６１に出力する。

SP管理部６３は、基地局毎にSPを作成、及び管理する。ＳＰ管理部６３は、運用管理部６２から入力された各基地局におけるトラヒック量に応じて、縮退する基地局を決定する。
例えば、SP管理部６３は、トラヒック量が一番小さい基地局を縮退基地局として決定する。トラヒック量の少ない基地局を縮退することで、無駄な消費電力を抑えることが出来る。縮退する基地局を決定すると、縮退する基地局のSPとその基地局と強調動作をする基地局のSPの変更値を、変更SPとして、スケジュール管理部６４に出力する。

ここでは、縮退する基地局を決定することとしたが、必要に応じては、拡大する基地局を決定しても良いし、セル範囲を調整する基地局を決定しても良い。

スケジューリング管理部６４は、各基地局の運用等をスケジュールする機能部であり、SP管理部６３から入力された変更SPに基づいて、該当する基地局の運用スケジュールを作成する。なお、運用スケジュールの作成については、後述する。

このように、ネットワーク管理装置６０は、各基地局を協調して動作させることが可能である。また、協調動作とは、上記のように、一方が縮退したときに、他の基地局がカバーする構成だけでなく、カバーしないことを決定しても良い。例えば、圏外であることが許容される場所ならば、各基地局は、省電力することで協調する。

図７は、第１実施形態に係る基地局のハードウェア構成図／機能ブロック図である。

基地局７０は、第１周波数と第２周波数を用いて移動局と通信を行う基地局である。さらに、基地局７０は、送信電力を変更する度に、変更した送信電力に関する情報を移動局に送信する。そして、基地局７０は、変更した送信電力に応じて、第１周波数と第２周波数の条件を設定する。さらに、基地局７０は、設定した条件に応じて、移動局に、周波数の割り当てを行う。

基地局７０の構成を説明する。

基地局７０は、アンテナ７１と、RF部７２と、BB部７３と、CNT部７４を備える。

アンテナ７１は、RF部７２から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、移動局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部７２に出力する。

RF(Radio Frequency)部７２は、高周波信号を処理する機能部である。そして、RF部７２は、DUP部７２０と、LNA部７２１と、RF→BB信号変換部７２２と、BB→RF信号変換部７２３と、AMP部７２４とを備える。

DUP(Duplexer)部７２０は、送信回路と受信回路で同一アンテナを共用する回路であり、アンテナ７１から入力された受信信号をLNA部７２１に出力し、AMP部７２４から入力された送信信号をアンテナ７１に入力する。

LNA(Low Noise Amplifier)部７２１は、低雑音増幅回路であり、受信後のきわめて貧弱な電波を、出来るだけ雑音を増加させずに、増幅させる回路のことである。LNA部７２１では、DUP部７２０から入力された信号を増幅し、RF→BB信号変換部７２２に出力する。

RF(Radio Frequency)→BB(BaseBand)信号変換部７２２は、周波数変換器のことであり、受信信号を処理しやすい中間周波数に変換する。さらに、RF→BB信号変換部７２２では、A/D(Analog/Digital)変換も行う。

RF→BB信号変換部７２２は、LNA部７２１から入力された受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、さらに、中間周波数に変換し、BB部７３に出力する。

BB→RF信号変換部７２３は、目的の周波数に上げる回路である。さらに、BB→RF信号変換部７２３では、D/A(Digital/Analog)変換も行う。

BB→RF信号変換部７２３は、BB部７３から入力された変調された送信信号(デジタル信号)をアナログ信号に変換し、目的の周波数に上げて、AMP部７２４に出力する。

AMP(Amplifier)部７２４は、送信信号を必要なレベルまで増幅する回路である。AMP部７２４は、BB→RF信号変換部７２３から入力された送信信号を目的のレベルまで増幅し、DUP部７２０に出力する。

BB(BaseBand)部７３は、中間周波数であるベースバンド信号を処理する機能部である。

BB部７３は、復調部７３０と、復号部７３１と、PLデータ抽出部７３２と、PL算出部７３３と、SP管理部７３４と、セル領域判定部７３５と、スケジュール管理部７３６と、無線リソース割当部７３７と、符号化部７３８と、変調部７３９と、を備える。

復調部７３０は、目的のデータ信号を取り出すために復調を行う回路であり、RF部７２から入力されたデジタル信号を復調して復号部７３１に出力する。

復号部７３１は、一定の規則に基づいて符号化されたデータ信号を復号し、もとのデータを取り出すための回路であり、復号部７３１は、復調部７３０から入力された復調されたデジタル信号を復号し、PLデータ抽出部７３２に出力する。

PL(Pass Loss)データ抽出部７３２は、後述する運用管理部７４０によって制御され、移動局から通知されるパスロスに関する情報(以降、PL情報とする)をデジタル信号から抽出する。PLデータ抽出部７３２は、復号部７３１から入力されたデジタル信号から、PL情報を抽出し、抽出したPL情報をPL算出部７３３に出力する。

また、PL情報とは、例えば、PH(Power Headroom)のことであり、移動局側では、移動局が算出したPLからPHを計算して、PHを基地局に通知する。
….(2)
PLデータ算出部７３３は、後述する運用管理部７４０で制御され、PLデータ抽出部７３２において抽出したPL情報を利用して、移動局のPLを推定する。

PLデータ算出部７３３は、PLデータ抽出部７３２から入力されたPL情報に基づいて、PLを算出する。例えば、PL情報がPHであるとすると、(2)の計算式によって、パスロスを算出することが可能である。

よって、PLデータ算出部７３３は、SP管理部７３４に当該基地局７０の最大送信電力と現在の送信電力の情報を要求し、PLデータ抽出部７３２から入力されたPHと、SP管理部７３４から入力された最大送信電力及び現在の送信電力と、を用いて上記の式で算出したパスロスをセル領域判定部７３５に出力する。

PLデータ算出部７３３は、上記の式で算出したPLをSP管理部７３４及びセル領域判定部７３５に出力する。

SP(System Parameter)管理部７３４は、後述する運用管理部７４０によって制御され、システムの動作に必要となる全てのSPを管理する機能部である。SPは、例えば、当該基地局７０におけるＩＤ、周波数、タイマー、チャネル設定、電力設定等がある。

さらに、SP管理部７３４は、基地局７０における現在の送信電力及び最大送信電力に基づいて、基地局７０が形成するセルの、セル中心領域とセル端領域との境界を判定するためのPL (以降、境界ＰＬ値)を周期的に更新する。

例えば、図８に示すテーブルを更新することによって、境界PL値を算出することができる。そして、境界PL値は、以下の式で算出することが出来る。
…. (3)
... (4)
また、SP管理部７３４は、PL算出部７３３、セル領域判定部７３５、及びスケジューリング管理部７３６からの要求に応じて、SPをそれぞれに出力する。

例えば、SP管理部７３４は、PL算出部７３３にリファレンス信号の最大送信電力と現在の送信電力を出力する。SP管理部７３４は、セル領域判定部７３５に境界PL値を出力する。そして、SP管理部７３４は、スケジュール管理部７３６に周波数及び電力設定等のスケジューリングに必要なSPを出力する。

セル領域判定部７３５は、後述する運用管理部７４０によって制御され、境界PL値と移動局におけるＰＬ推定値により、移動局のセル領域を判定する機能部である。
セル領域判定部７３５は、PLデータ算出部７３３から当該移動局におけるPLが入力されると、SP管理部７３４に対して境界PL値の情報を要求する。
SP管理部７３４から、境界PL値が入力されると、SP管理部７３４から入力された境界PL値と、PLデータ算出部７３３から入力されたPLとを比較し、当該移動局が存在するセル領域がセル端領域なのか、セル中心領域なのかを判定する。そして、セル領域判定部７３５は、判定結果をスケジューリング管理部７３６に出力する。セル領域判定方法については、図１１のフローチャートで後述する。

これによって、その信号を送信した移動局が、自セル内のセル中心領域に存在するか、セル端領域に存在するかを判定することが可能になる。

スケジューリング管理部７３６は、無線リソースの割り当てを決定する機能部であり、セル領域判定部７３５から判定結果が入力されると、その判定結果に基づいて、当該移動局との通信に使用する無線リソースの割り当てを行う。
つまり、スケジュール管理部７３６は、移動局がセル中心領域に存在する場合は、移動局に対して、セル中心領域の無線リソースを使用させ、移動局がセル端領域に存在する場合は、セル端領域の無線リソースを使用させる。
スケジュール管理部７３６は、２つのうち、どちらの周波数を用いて通信を行うかを決定すると、無線リソース割り当てを決定し、決定した無線リソース情報を無線リソース割当部７３７に出力する。

なお、LTEでは、下りリンクにOFDMAを採用しており、周波数軸と時間軸で囲まれたリソース単位(RB)で、無線リソースに異なるユーザに割り当てる。つまり、スケジューリング機能部７３６は、どのRB(Resource Block)を割り当てるかを決定し、無線リソース割当部７３７に出力する。

無線リソース割当部７３７は、スケジューリング管理部７３６より指示された無線リソースの割り当てを実行する機能部である。
スケジューリング管理部７３６から無線リソース情報が入力されると、無線リソース情報に基づいて、無線リソースの割り当てを実行する。スケジュール管理部７３６は、無線リソースの割り当てを実行すると、当該移動局向けの送信信号を符号化部７３８に出力する。

符号化部７３８は、無線リソース割当部７３７から入力された送信信号を一定の規則に従って、符号化する。そして、符号化部７３８は、符号化した送信信号を変調部７３９に出力する。

変調部７３９は、送信する情報を電波に乗せる回路であり、符号化部７３８から入力された送信信号を変調して、RF部７３に出力する。

CNT(Control)部７４は、基地局７０全体を制御、管理する。

CNT部７４は、運用管理部７４０と、インタフェース部７４１と、を備える。

運用管理部７４０は、基地局の監視制御を行う。例えば、基地局７０を設置したときに、各機能部が起動するように制御したり、基地局７０を停止する際に各機能部を停止するように制御したりする。また、各種機能部が正常に動作しているかを管理する。

そして、インタフェース部７４１から出力される変更SPに応じて、基地局７０の運用を管理する。例えば、運用管理部７４０は、リファレンス信号の送信電力を変更する。運用管理部７４０は、リファレンス信号の送信電力を変更した場合、報知情報等によって、現在の送信電力を通知するように制御する。

さらに、運用管理部７４０は、自局におけるトラヒック量を計算する。トラヒック量の計算量としては、自局内の無線リソースを使用しているユーザ数を時間単位で集計したデータとしても良い。運用管理部７４０は、集計したトラヒック量をインタフェース部７４１に出力する。

インタフェース部７４１は、基地局７０におけるトラヒック量をネットワーク管理装置に出力する。このとき、インタフェース部７４１は、定期的にネットワーク管理装置にトラヒック量を送信しても良いし、ネットワーク管理装置からの要求に応じて、トラヒック量を送信するようにしても良い。また、ネットワーク管理装置から入力される変更パラメータを運用管理部７４０に出力する。

以上の構成によって、基地局は周辺基地局と協調して送信電力を制御することが可能になる。さらに、変更する送信電力に応じて、移動局のスケジューリングが可能になる。

図９は、第１実施形態に係る移動局のハードウェア構成図／機能ブロック図である。

移動局９０は、基地局からリファレンス信号を受信すると、PHを基地局に送信する。

図９に示すように、移動局９０は、アンテナ９１と、RF部９２と、BB部９３と、CNT部９４と、を備える。

アンテナ９１は、例えば、RF部９２から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、基地局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部９２に出力する。

RF部９２は、高周波信号を処理する機能部である。そして、RF部９２は、DUP部９２０と、LNA部９２１と、RF→BB信号変換部９２２と、RSRP測定部９２３と、BB→RF信号変換部９２４と、AMP部９２５と、を備える。

DUP部９２０は、送信回路と受信回路で同一アンテナを共用する回路であり、アンテナ９１から入力された受信信号をLNA部９２１に出力し、AMP部９２５から入力された送信信号をアンテナ９１に入力する。

LNA部９２１は、DUP９２０部から入力された受信信号を増幅し、RF→BB信号変換部９２２に出力する。

RF→BB信号変換部９２２は、LNA部９２１から入力された受信信号を中間周波数に変換し、さらに、アナログ信号からデジタル信号に変換し、BB部９３及びRSRP測定部９２３に出力する。

RSRP(Reference Signal Received Power)測定部９２３は、基地局から受信するリファレンス信号の受信電力を測定する。RSRP測定部９２３は、RF→BB信号変換部９２２からデジタル信号が入力されると、デジタル信号からリファレンス信号を抽出し、当該リファレンス信号の受信電力を測定する。そして、測定結果をBB部９３に出力する。

BB→RF信号変換部９２４は、BB部９３から入力された送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、目的の周波数に上げて、AMP部９２５に出力する。

AMP部９２５は、BB→RF信号変換部９２４から入力された送信信号を目的のレベルまで増幅し、DUP部９２０に出力する。

BB部９３は、中間周波数であるベースバンド信号の処理を行う機能部である。

BB部９３は、復調部９３０と、復号部９３１と、SPデータ抽出部９３２と、SP管理部９３３と、PL算出部９３４と、スケジュール管理部９３５と、無線リソース割当部９３６と、符号化部９３７と、変調部９３８と、を備える。

復調部９３０は、RF部９２から入力されたデジタル信号を復調して復号部９３１に出力する。復号部９３１は、復調部９３０から入力された復調されたデジタル信号を復号し、SPデータ抽出部９３２に出力する。

SP(System Parameter)データ抽出部９３２は、後述する動作管理部９４０によって制御され、受信信号からSP (通信を行っている基地局におけるＩＤ、周波数、リファレンス信号の送信電力など)を抽出する機能部であり、基地局から通知されるSPを受信信号から抽出する。なお、基地局は、報知情報で現在のリファレンス信号の送信電力を送信しているとする。

SPデータ抽出部９３２は、復号部９３１から入力されたデジタル信号からSPを抽出し、抽出したSPをSP管理部９３３に出力する。

SP管理部９３４は、後述する動作管理部９４０によって制御され、移動局９０が通信を行う際に必要となるSP(通信を行っている基地局におけるＩＤ、周波数、リファレンス信号の送信電力)を管理する機能部である。

SP管理部９３４は、SPデータ抽出部９３２から入力されたSPに基づいて、通信を行っている基地局のSPを更新する。SP管理部９３４は、PL算出部６３４及びスケジュール管理部６３５の要求に応じて、それぞれにSPを出力する。

PL算出部９３４は、後述する動作管理部９４０によって制御され、通信を行っている基地局におけるリファレンス信号の送信電力と、自局におけるリファレンス信号の受信電力より、PLを算出する。PL算出部９３４は、SPデータ抽出部９３２から入力された基地局のリファレンス信号の送信電力と、RF部９２(RSRP測定部９２３)から入力されたリファレンス信号の受信電力に基づいて、PLを算出する。例えば、PLは(１)式を用いることで、算出可能である。

さらに、PL算出部９３４は、算出したPLから、(２)式を用いて、PHを算出する。
そして、算出したPHをSP管理部９３３及びスケジュール管理部９３５に出力する。

スケジューリング管理部９３５は、移動局９０が通信に使用する無線リソースの割り当てを決定する機能部であり、PL算出部９３４からPHが入力されると、SP管理部９３３に、SPの情報を要求する。そして、その要求に応じて、SP管理部９３３から入力されたSPに基づいて、移動局９０の通信に使用する無線リソースを決定する。そして、決定した無線リソースの情報を無線リソース割当部９３６に出力する。

無線リソース割当部９３６は、スケジューリング管理部９３５から無線リソース情報が入力されると、無線リソースの割り当てを実行する。無線リソースの割り当てを実行すると、無線リソース割当部９３６は、送信信号を符号化部９３７に出力する。

符号化部９３７は、無線リソース割当部９３６から出力された送信信号を符号化し、変調部９３８に出力する。変調部９３８は、符号化部９３７から入力された送信信号を変調して、RF部９２に出力する。

CNT部９４は、移動局９０全体の制御、管理する。

CNT部９４は、動作管理部９４０を備える。

動作管理部９４０は、移動局の監視制御を行う機能部であり、移動局９０における各種機能部を制御、管理する。

以上の移動局の構成によって、基地局がリファレンス信号の送信電力を変更しても、基地局から現在の送信電力等のSPを得ることが出来るので、当該移動局におけるPHを正確に基地局に通知することが出来る。

図１０は、本実施形態に係る移動局がPLを基地局に通知する際の動作・処理を示すフローチャートである。

移動局９０のRSRP測定部９２３は、基地局７０から受信したリファレンス信号の受信電力を測定し、PL算出部９３４に出力する。(S１０１)
PL算出部９３４は、以下の処理を行うことによって、基地局７０に対するPLを算出する。(S１０２)
移動局９０は、基地局７０から報知情報等によって、現在のリファレンス信号の送信電力の情報を取得する。そして、RSRP測定部６２３から入力されたリファレンス信号の受信電力と取得したリファレンス信号の送信電力に基づいて、PLを算出する。
PL＝リファレンス信号の送信電力−リファレンス信号の受信電力
次に、PL算出部９３４は、算出したPLを基地局に通知するために、PH(PowerHeadroom)を算出する。パスロスは、一般的にPHに変換して、基地局に通知することが知られている。(２)式を用いることで、計算できる。

PL算出部９３４は、算出したPHをスケジューリング管理部９３５に出力する。そして、移動局９０は、スケジューリング管理部９３５が決定した無線リソースを使用して、該基地局に対してPHを通知する。(S１０３)
以上に処理・動作によって、移動局はPLを基地局に通知することが可能になる。

図１１は、本実施形態に係る基地局のセル領域判定における処理・動作を示すフローチャートである。

以下に、基地局が、移動局から受信したPHに基づいて、移動局が存在するセル領域を判定する方法について説明する。

PL算出部７３３は、PLデータ抽出部７３２からPHが入力されると(S１１１)、PL算出部７３３は、入力されたPHからPLを算出する。PLは(２)式に値を当てはめることで算出することができる。(S１１２)
一方、SP管理部７３４は、運用管理部７４０からの通知に基づいて、SPの更新を行う。(S１１３)
なお、運用管理部７４０は、ネットワーク管理装置６０から運用スケジュールを受信すると、運用スケジュールが示す最終的なリファレンス信号の送信電力をSP管理部７３４に通知する。

SP管理部７３４は、SPのうち、セル中心領域とセル端領域の境界の条件である境界PL値を変更する必要があるか否かを判定する。(S１１４)
ステップS１１４において、境界PL値が補正の必要があると判断した場合は、(３)(４)の計算式で、境界PL値を算出する。(S１１５)
また、境界PL値の補正が必要あるのは、スケジュール実行後の送信電力と、現在の送信電力と、を比較して、所定閾値以上変化する場合としても良い。

SP管理部７３４は、セル領域テーブル(図８参照)の境界PL値を算出した境界PL値に更新する。(S１１６)
セル領域判定部７３５は、移動局９０から通知されたPHから算出したPLと、セル領域テーブルの境界PL値を比較することによって、移動局９０がセル端領域に存在するか、セル中心領域に存在するかを確認する。(S１１７)
なお、ステップS８４において、境界PL値の補正が必要ない場合は、境界PL値を更新せずに、ステップS１１７の処理・動作を行う。

ステップS１１７において、移動局９０がセル端領域に存在すると判定した場合は、その旨をスケジュール管理部７３６に出力し、無線リソース割当部７３７によって、セル端領域に割り当てられている周波数で、移動局９０の無線リソースの割り当てを行う。

ステップS１１７において、移動局がセル端領域に存在すると判定した場合は、その旨をスケジュール管理部７３６に出力し、無線リソース割当部５３７によって、セル中心領域に割り当てられている周波数で、移動局９０の無線リソースの割り当てを行う。

以上のフローによって、本実施形態に係る基地局は、自局の送信電力を制御した場合においても、その制御に応じて、セル境界の条件を変更するこができる。

図１２及び図１３は、第１実施形態に係る通信システムが協調動作を行う際の動作・処理を示すシーケンス図である。

まず、図１２を用いて、第１実施形態に係る通信システムにおいて、１つの基地局が通常運用から縮退運用に遷移する場合を説明する。

基地局A〜基地局Cは、それぞれ通常通りに基地局を運用している。(S１２０１)
そして、基地局Aは、自局における状況を監視し、監視結果をネットワーク管理装置に報告している。監視結果の一例として、トラヒックがある。基地局Aは、自局と接続している移動局数を把握しているので、その移動局数等からトラヒックを算出し、ネットワーク管理装置に報告する。(S１２０２)
基地局Bと基地局Cも、それぞれ自局の監視結果を、ネットワーク管理装置に報告する。（S１２０３、S１２０４）
そして、基地局A〜Cは、それぞれのセル状態を共有している。基地局A〜Cは、基地局間でセル状態を確認しながら、スケジュール制御を行う。セル状態とは、運用状態、休止、拡張、拡張中などの情報であり、それぞれの基地局は、X2インタフェースを使用して、それぞれの基地局のセル状態を共有する。このとき、基地局A〜Cのセル状態は、「通常」である。よって、基地局A〜Cは、それぞれの基地局のセル状態が「通常」であることを共有している。また、セル状態を変更した基地局から隣接基地局へ情報配信することにしても良い。(S１２０５)
一方、ネットワーク管理装置は、自装置が管理している基地局の監視結果を定期的の報告を受けている。例えば、周期的な時間で報告を受けても良いし、基地局におけるトラヒック状況が大幅に変化したときに、報告を受けるようにしても良い。

そして、ネットワーク管理装置は、基地局のセル状態を変化させる必要があると判断すると、運用スケジュールを作成する。このとき、ネットワーク管理装置は、トラヒックに偏りがある場合に、セル状態を変化させる必要があると判断しても良いし、事業者等の制御によって、判断しても良い。他にも、基地局の故障を検出したときでも良い。また、ネットワーク管理装置は、どの基地局をどのようにセル状態を遷移させるのかを決定する。

例えば、図１２に示す例では、基地局Bを休止させるとする。それに伴い、基地局A及び基地局Cは、基地局Bのセル範囲をカバーするように、セルを拡張させる。このとき、ネットワーク管理装置が、基地局Bから報告を受けたトラヒックが極端に少なかったときに、基地局Bを休止させることによって、省電力を行い、コスト削減をすることができる。

さらに、運用スケジュールとは、例えば、基地局がセル状態の遷移開始時刻及び開始時刻におけるリファレンス信号の送信電力、セル状態遷移終了時刻及び終了時刻におけるリファレンス信号の送信電力である。ここで、負荷（移動局）の時間推移予測やエリアカバー（リファレンス信号調整、アンテナチルト調整）など置局設計により、基地局毎に通常運用のリファレンス信号を決定しているので、最初に決定されているリファレンス信号の送信電力を基準にし、リファレンス信号を変更する。

ネットワーク管理装置は、上記のように、基地局毎に運用スケジュールを作成する。(S１２０６)
ネットワーク管理装置は、作成した運用スケジュールを基地局Aに送信する。(S１２１８)
同様に、ネットワーク管理装置は、作成した運用スケジュールを基地局B及び基地局Cに送信する。(S１２０８、S１２０９)
図１２の例では、基地局Bがセル範囲を縮小するように、ネットワーク管理装置は指示しているが、他の基地局のセル状態が遷移していないにも関わらず、基地局Bがセルを縮小してしまうと、他の基地局がセル範囲を拡大するまで不感地帯が発生してしまうことになる。よって、まずは、セル範囲を拡大するように指示を受けた基地局がセル範囲を拡大し、その後、セル範囲を縮小する基地局がセル状態を遷移させていくことが望ましい。ネットワーク管理装置は、運用スケジュールにおける開始時刻や終了時刻で、セルを遷移する順序を制御することが出来る。

運用スケジュールに基づいて、基地局Aがリファレンス信号の送信電力を変更する。ここでは、基地局Aは、セル範囲を拡張するので、リファレンス信号の送信電力を大きくする。(S１２１０)
同様に、基地局Cも、セルを拡張するために、リファレンス信号の送信電力を大きくする。(S１２１１)
ここで、各基地局はセル状態を共有する。ここで、セル状態を共有することによって、基地局Bは、自局が休止しても良いかどうかを確認することが出来る。(S１２１２)
次に、基地局Aは、リファレンス信号の送信電力を変更したので、セル領域の判定に使用するセル境界PL値を変更する。(S１２１３)
同様に、基地局Cもセル境界判定PL値を変更する。(S１２１４)
各基地局はセル状態を共有する。ここでは、遷移が終了したことを確認することが出来る。(S１２１５)
そして、基地局Bは、運用スケジュールに従って、セルを縮小するために、リファレンス信号の送信電力を小さくしていき、最終的には休止する。(S１２１６)
最終的に、各基地局のセル状態を確認すると、基地局A及び基地局Cが拡張運用し、基地局Bが休止運用していることがわかる。(S１２１７)
以上のフローによって、ネットワーク管理装置の制御によって、各基地局が協調動作することが可能になる。また、上記の説明では、セルを拡張する基地局がセル遷移を終了してから、セルを縮小する基地局がセル状態を遷移したが、拡張側で1dBアップするのと縮小側で1dBダウンするのを同時に実施することも可能である。

図１３を用いて、図１２の協調動作終了時点でのセル状態から、全ての基地局が通常運用に遷移する場合を説明する。

基地局A及び基地局Cが拡張運用し、基地局Bが休止運用している。(S１３０１)
そして、基地局Aは、自局における状況を監視し、監視結果をネットワーク管理装置に報告している。 (S１３０２)
基地局Bと基地局Cも、それぞれ自局の監視結果を、ネットワーク管理装置に報告する。（S１３０３、S１３０４）
そして、基地局A〜Cは、それぞれのセル状態を共有している。 (S１３０５)
一方、ネットワーク管理装置は、自装置が管理している基地局の監視結果を定期的の報告を受けている。

そして、ネットワーク管理装置は、基地局のセル状態を変化させる必要があると判断すると、基地局毎の運用スケジュールを作成する。 (S１３０６)
ネットワーク管理装置は、作成した運用スケジュールを基地局Aに送信する。(S１３０７)
同様に、ネットワーク管理装置は、作成した運用スケジュールを基地局B及び基地局Cに送信する。(S１３０８、S１３０９)
運用スケジュールに基づいて、基地局Bがリファレンス信号の送信電力を変更する。ここでは、基地局Bは、セル範囲を拡張するので、リファレンス信号の送信電力を大きくする。また、基地局Bは、通常運用に戻る。このときのセル境界PL値は、通常運用時の境界PL値であり、あらかじめ設定されているものなので、変更する必要はない。(S１３１０)
基地局の送信電力の変化が所定閾値以上ではない場合は、境界PL値を補正する必要はないが、ステップS１３１０を参照してもわかるように、完全休止運用をしていた基地局が休止前の運用状態に戻った場合は、境界PL値の変更は必要ない。

ここで、各基地局はセル状態を共有する。 (S１３１１)
運用スケジュールに基づいて、基地局Aがリファレンス信号の送信電力を変更する。(S１３１２)
運用スケジュールに基づいて、基地局Cがリファレンス信号の送信電力を変更する。(S１３１３)
各基地局はセル状態を共有する。(S１３１４)
次に、基地局Aは、リファレンス信号の送信電力を変更したので、セル領域の判定に使用する境界PL値を変更する。(S１２１５)
同様に、基地局Cも境界PL値を変更する。(S１２１６)
各基地局はセル状態を共有する。ここで、各基地局が通常運用になったことがわかる。

(S１２１７)
以上のフローによって、ネットワーク管理装置の制御によって、各基地局が強調動作することが可能になる。

第１実施形態によると、基地局が現在の送信電力に応じて、セル領域の境界を決定することができるので、隣接基地局間で協調的に送信電力を制御したときも、それに応じて、セル領域の境界を設定することができる。

＜第２実施形態＞
図１４及び図１５を用いて、第２実施形態の説明をする。ここで、第１実施形態における図１０及び図１１以外は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

第２実施形態に係る基地局は、リファレンス信号の送信電力を変更しても移動局に通知しない点で第１実施形態とは異なる。

図１４は、第２実施形態に係る移動局がPLを基地局に通知する際の動作・処理を示すフローチャートである。

移動局９０のRSRP測定部９２３は、基地局７０から受信したリファレンス信号の受信電力を測定し、PL算出部９３４に出力する。(S１４１)
PL算出部９３４は、以下の処理を行うことによって、基地局７０に対するPLを算出する。(S１４２)
移動局９０は、移動局９０の起動時に基地局７０から報知情報等によって、リファレンス信号の送信電力の情報を取得済みである。そして、RSRP測定部６２３から入力されたリファレンス信号の受信電力と取得済みのリファレンス信号の送信電力に基づいて、PLを算出する。次に、PL算出部９３４は、算出したPLを基地局に通知するために、PH(PowerHeadroom)を算出する。パスロスは、一般的にPHに変換して、基地局に通知することが知られている。

PL算出部９３４は、算出したPHをスケジューリング管理部９３５に出力する。そして、移動局９０は、スケジューリング管理部９３５が決定した無線リソースを使用して、該基地局に対してPHを通知する。(S１４３)
以上に処理・動作によって、移動局はPLを基地局に通知することが可能になる。

図１１は、本実施形態に係る基地局のセル領域判定における処理・動作を示すフローチャートである。

つまり、基地局が、移動局から受信したPHに基づいて、移動局が存在するセル領域を判定する方法について説明する。

PL算出部７３３は、PLデータ抽出部７３２からPHが入力される(S１５１)。

なお、運用管理部７４０は、ネットワーク管理装置６０から運用スケジュールを受信すると、運用スケジュールが示す最終的なリファレンス信号の送信電力をSP管理部７３４に通知する。
SP管理部７３４は、運用管理部７４０からの通知に基づいて、SPの更新を行う。また、SP管理部７３４は、PL算出部７３３にSPの更新値を通知する。例えば、これは、基地局７０のリファレンス信号の初期送信電力と、運用スケジュールが示す最終的なリファレンス信号の送信電力を通知する。(S１５２)
また、このとき、初期送信電力の値と最終送信電力の値を比較し、移動局７０のPLを補正する必要が無いときは、通知しなくて良い。

PL算出部７３３は、SP管理部７３４からSPの更新値が通知された場合に、移動局７０から通知されたPLの補正が必要であると判断する。(S１５３)
ステップS１５３で、PLの補正が必要であると判断した場合は、PLの補正値を算出する。PLの補正値は、(３)式で算出することができる。(S１５４)
PL算出部７３３は、入力されたPH((２)式を用いる)と、算出したPLの補正値から、PLを算出する((４)式を用いる)。PLは以下の式に値を当てはめることで算出することができる。(S１５５)
また、ステップS１５３で、PLの補正が必要ない場合は、入力されたPHからPLを算出する。

一方、SP管理部７３４は、SPのうち、セル中心領域とセル端領域の境界の条件である境界PL値を変更する必要があるか否かを判定する。(S１５６)
ステップS１５６において、境界PL値が補正の必要があると判断した場合は、(３)(４)式で、境界PL値を算出する。(S１５７)
また、境界PL値の補正が必要あるのは、スケジュール実行後の送信電力と、現在の送信電力と、を比較して、所定閾値以上変化する場合である。

SP管理部７３４は、セル領域テーブル(図８参照)の境界PL値を算出した境界PL値に更新する。(S１５８)
セル領域判定部７３５は、算出したPLと、セル領域テーブルの境界PL値を比較することによって、移動局９０がセル端領域に存在するか、セル中心領域に存在するかを確認する。(S１５９)
なお、ステップS１５６において、境界PL値の補正が必要ない場合は、境界PL値を更新せずに、ステップS１５９の処理・動作を行う。

ステップS１５９において、移動局９０がセル端領域に存在すると判定した場合は、その旨をスケジュール管理部７３６に出力し、無線リソース割当部７３７によって、セル端領域に割り当てられている周波数で、移動局９０の無線リソースの割り当てを行う。(S160)
ステップS１５９において、当該移動局がセル端領域に存在すると判定した場合は、その旨をスケジュール管理部７３６に出力し、無線リソース割当部５３７によって、セル中心領域に割り当てられている周波数で、移動局９０の無線リソースの割り当てを行う。(S１６１)
以上のフローによって、本実施形態に係る基地局は、自局の送信電力を制御した場合においても、その制御に応じて、セル境界の条件を変更することができる。

第２実施形態によると、基地局が送信電力を変更したときに、移動局に通知しなくても、適切に移動局に周波数割当を実施することができる。

11.13 優先チャネル
12.14 非優先チャネル
21.22.23 無線基地局
21a.22a.23a セル端領域
21b.22b.23b セル中心領域
41.42 基地局
43.44 移動局
61 インタフェース部
62 運用管理部
63 SP管理部
64 スケジュール管理部
70 基地局
71.91 アンテナ
72.92 RF部
73.93 BB部
74.94 CNT部

Claims (8)

1. 第１周波数と第２周波数を使用可能である基地局を有する通信システムにおいて、
   前記基地局から受信する信号の受信電力に関する電力情報を、前記基地局に送信する移動局と、
   自局の送信電力に応じて、移動局に割り当てる周波数を決定するための割当条件を設定し、前記移動局から受信する電力情報と、前記設定した割当条件と、に応じて、前記移動局に対し、前記第１周波数と前記第２周波数の何れか一方を割り当てる基地局と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記基地局は、
   自局の送信電力を変更すると、前記割当条件を変更する、
   ことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記基地局の送信電力を制御する管理装置を更に有し、
   前記基地局は、
   前記管理装置の制御に応じて、自局の送信電力を変更する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
4. 前記基地局は、
   自局の通信量に関する通信情報を前記管理装置に送信し、
   前記管理装置は、
   前記基地局から受信した通信情報に基づいて、前記基地局の送信電力を決定する、
   ことを特徴とする請求項３記載の通信システム。
5. 第１周波数と第２周波数を使用可能である基地局において、
   移動局で受信する信号の受信電力に関する電力情報を、前記移動局から受信する受信部と、
   移動局に割り当てる周波数を決定するための割当条件を、自局の送信電力に応じて設定する設定部と、
   前記受信した電力情報と、前記設定した割当条件と、に応じて、前記電力情報の送信元である移動局に対し、前記第１周波数と前記第２周波数の何れか一方を割り当てる割当部と、
   を有することを特徴とする基地局。
6. 前記設定部は、
   自局の送信電力を変更すると、前記割当条件を変更する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の基地局。
7. 第１周波数と第２周波数のうち何れか一方を用いて行われる移動局と基地局間の通信方法において、
   前記移動局と基地局間で通信する周波数を決定するための割当条件を、基地局の送信電力に応じて設定し、
   移動局で受信した信号の受信電力に関する電力情報と、前記割当条件とに応じて、前記第１周波数と前記第２周波数の何れか一方を選択し、
   前記選択した周波数で、前記基地局と前記移動局で通信する、
   ことを特徴とする通信方法。
8. 前記基地局が送信電力を変更すると、前記割当条件を変更する、
   ことを特徴とする請求項７記載の通信方法。
   
   
   

Images