JP2013207565A

JP2013207565A - 無線通信システム、基地局、および無線通信方法

Info

Publication number: JP2013207565A
Application number: JP2012074585A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Mizukami; 龍男水上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】セル間の干渉を低減することで、無線通信システムのスループット、および周波数利用効率を改善する。
【解決手段】大セル基地局２０と、当該大セル基地局３０より最大送信出力が小さい小セル基地局３０と、から構成される無線通信システム１０において、大セル基地局２０は、無線リソース割当要求を行った移動局４０がセル端に位置すると、予め取得した小セル基地局３０の無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局４０に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを小セルの基地局３０に通知し、小セル基地局３０は、大セル基地局２０から通知された割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信を行う、無線通信システム、基地局、および無線通信方法に関するものである。

半径数キロメートルのセル半径を有する大セル基地局と、半径数百メートルのセル半径を有する小セル基地局と、のいずれかに、移動局が接続する無線通信システムがある。このような無線通信システムでは、大セル基地局のサービスエリア内に、複数の小セル基地局が設置される（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上述の無線通信システムは、基地局のセル半径に応じて無線信号の送信出力が設定される。そのため、大セル基地局のセル端に位置し、かつ、小セル基地局に接続できない移動局が大セル基地局と無線通信すると、大セル基地局から送信出力の大きい無線信号がセル端の移動局に送信される。このとき、大セル基地局のセル端に隣接する小セル基地局は、空き無線リソースの干渉電力が大きく、移動局との無線通信に割り当てることができなくなる。

そのため、干渉が生じる可能性のある無線リソースに関する情報を予め隣接基地局に通知し、隣接基地局に干渉を低減させる無線リソース割当を行わせる技術が提案されている。

特開平８−１８６８６６号公報

しかしながら、干渉が生じる可能性のある無線リソースに関する情報と受信したとしても、隣接基地局（例えば、上記の小セル基地局）に空き無線リソースが少ない、または存在しない場合、隣接基地局は、当該情報を用いて干渉を低減するための適切な無線リソースの再割り当てを行うことができない。

本発明は、このような課題に鑑み、セル間の干渉を低減することで、無線通信システムのスループット、および周波数利用効率を改善する無線通信システム、基地局、および無線通信方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる代表的な構成は、第１の基地局と、当該第１の基地局より最大送信出力が小さい第２の基地局と、から構成される無線通信システムであって、前記第１の基地局は、無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、予め取得した前記第２の基地局の無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを前記第２の基地局に通知する第１の制御部、を備え、前記第２の基地局は、前記第１の基地局から通知された前記割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御する第２の制御部、を備える、ことを特徴とする。

また、前記第１制御部は、前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値未満であると、受信品質が高い空き無線リソースを前記移動局に割り当ててもよい。

また、前記第１制御部は、前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値以上であって、かつ、当該リソース情報に含まれる無線リソース数が前記移動局の要求する無線リソース数以上である場合、当該リソース情報に含まれる空き無線リソースと一致する自局の無線リソースを前記移動局に割り当ててもよい。

また、前記第１制御部は、前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値以上であって、かつ、当該リソース情報に含まれる空き無線リソース数が前記移動局の要求する無線リソース数未満である場合、当該リソース情報に含まれる受信品質が高い無線リソースと一致する自局の無線リソースを前記移動局に割り当ててもよい。

また、前記第１の制御部と、前記第２の制御部とは、ネットワークを介して定期的に前記リソース情報を送受信してもよい。

本発明にかかる他の構成は、複数の基地局から構成される無線通信システムの基地局であって、無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、自局より最大送信出力が小さい隣接する他の基地局から予め取得した無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを当該他の基地局に通知する制御部、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる他の構成は、複数の基地局から構成される無線通信システムの基地局であって、自局より最大送信出力が小さい隣接する他の基地局から通知された当該他の基地局が移動局に割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御する制御部、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる他の構成は、第１の基地局と、当該第１の基地局より最大送信出力が小さい第２の基地局と、から構成される無線通信システムの無線通信方法であって、前記第１の基地局が、無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、予め取得した前記第２の基地局の無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを前記第２の基地局に通知するステップと、前記第２の基地局が、前記第１の基地局から通知された前記割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御するステップと、を有することを特徴とする。

セル間の干渉を低減することで、無線通信システムのスループット、および周波数利用効率を改善させることができる。

本実施形態に係る無線通信システムの概略的な構成を示したブロック図である。本実施形態に係る大セル基地局の概略的な構成を示したブロック図である。本実施形態に係る小セル基地局の概略的な構成を示したブロック図である。本実施形態に係る大セル基地局における無線通信処理を示したフローチャートである。本実施形態に係る小セル基地局における無線通信処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。通信システム１０は、大セル基地局２０と、小セル基地局３０と、移動局４０と、ネットワーク５０とから構成される。

大セル基地局２０および小セル基地局３０は、移動局４０に無線接続する。そして、大セル基地局２０および小セル基地局３０は、ネットワーク５０からデータを受信し、当該データを移動局３０に送信する。また、大セル基地局２０および小セル基地局３０は、移動局４０からデータを受信し、ネットワーク５０に送信する。さらに、大セル基地局２０および小セル基地局３０は、ネットワーク５０を介して、または、直接に、他の基地局とデータを送受信する。

図２は、本実施形態に係る大セル基地局の構成を示す図である。大セル基地局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を介して移動局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２１０は、アンテナＡＮＴを介して移動局４０に下り無線信号を送信する。

Ｉ／Ｆ部２２０は、ネットワーク５０から移動局４０宛のデータを受信する。また、ＩＦ部２２０は、移動局４０から受信したデータを、ネットワーク５０に向けて送信する。さらに、Ｉ／Ｆ部２２０は、ネットワーク５０を介して、または、直接に、他の基地局とデータを送受信する。

記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、大セル基地局２０における制御などに用いられる各種情報が記憶される。また、記憶部２３０は、後述する制御部２４０が、接続する移動局４０に対して割り当てた使用無線リソースに関する情報、当該割り当てた無線リソースで無線信号を送信する際の送信出力に関する情報、通信品質（例えば、ＲＳＳＩやＳＩＮＲ。）などが記憶される。さらに、記憶部２３０は、制御部２４０における無線リソースの割当制御を行う際に利用する閾値も併せて記憶される。

制御部２４０は、例えばＣＰＵによって構成され、大セル基地局２０が具備する各種機能を制御する。また、制御部２４０は、周囲の基地局、例えば小セル基地局３０に対して、定期的に自局の無線リソース使用率、使用無線リソース、各無線リソースの通信品質といった内容を含むリソース情報をＩ／Ｆ部２２０を介して送信する。自局の無線リソース使用率は、記憶部２３０に記憶される使用無線リソースに関する情報から、制御部２４０が算出する。さらに、制御部２４０は、周囲の基地局からＩ／Ｆ部２２０を介してリソース情報を受信し、記憶部２３０に記憶する。そして、制御部２４０は、自局のセル端に位置する移動局４０からの無線リソース割当要求を受信すると、記憶部２３０に記憶する情報を利用して、無線リソースの割当制御を行う。なお、制御部２４０における無線リソースの割当制御に関する詳細は、後述する。

図３は、本実施形態に係る小セル基地局の構成を示す図である。小セル基地局３０は、通信部３１０と、Ｉ／Ｆ部３２０と、記憶部３３０と、制御部３４０と、アンテナＡＮＴとを備えている。なお、通信部３１０、Ｉ／Ｆ部３２０および記憶部３３０については、大セル基地局２０の通信部２１０、Ｉ／Ｆ部２２０および記憶部２３０と同様の構成のため、詳細な説明は省略する。

制御部３４０は、例えばＣＰＵによって構成され、小セル基地局３０が具備する各種機能を制御する。また、制御部３４０は、周囲の基地局、例えば大セル基地局２０に対して、定期的に自局の無線リソース使用率、使用無線リソース、各無線リソースの通信品質といった内容を含むリソース情報をＩ／Ｆ部３２０を介して送信する。自局の無線リソース使用率は、記憶部３３０に記憶される使用無線リソースに関する情報から、制御部３４０が算出する。さらに、制御部３４０は、周囲の基地局からＩ／Ｆ部３２０を介してリソース情報を受信し、記憶部３３０に記憶する。そして、制御部３４０は、大セル基地局２０からＩ／Ｆ部３２０を介して受信する情報（詳細は後述する。）と、記憶部３３０に記憶する情報とを利用して、無線リソースの割当制御を行う。なお、制御部３４０における無線リソースの割当制御に関する詳細は、後述する。

次に、無線通信システム１０における大セル基地局２０および小セル基地局３０の無線通信処理を、図４、５を用いて説明する。

まず、図４を用いて、大セル基地局２０における無線通信処理を説明する。

図４のステップＳ４０１において、大セル基地局２０の制御部２４０は、移動局４０から無線リソース割当要求を受信し、さらに、当該割当要求の受信品質から移動局４０が自局のセル端に位置すると推定する。

ステップＳ４０２において、制御部３４０は、記憶部２３０に記憶される小セル基地局３０のリソース情報に含まれる当該小セル基地局３０の無線リソース使用率と、閾値とを比較する。

ステップＳ４０２における比較の結果、小セル基地局３０の無線リソース使用率が閾値未満である場合（ステップＳ４０２Ｙｅｓに相当。）、ステップＳ４０３において、制御部２４０は、受信品質が高い空き無線リソースを移動局４０に割り当てる。

一方、ステップＳ４０２における比較の結果、小セル基地局３０の無線リソース使用率が閾値以上である場合（ステップＳ４０２Ｎｏに相当。）、ステップＳ４０４において、制御部２４０は、記憶部２３０に記憶される小セル基地局３０のリソース情報に含まれる使用無線リソースに関する情報から算出される当該小セル基地局３０の空き無線リソース数と、移動局４０が要求する無線リソース数とを比較する。

ステップＳ４０４における比較の結果、小セル基地局３０の空き無線リソース数が、移動局４０が要求する無線リソース数以上である場合（ステップＳ４０４Ｙｅｓに相当。）、ステップＳ４０５において、制御部２４０は、小セル基地局３０の空き無線リソースと一致する自局の無線リソースを、移動局４０に割り当てる。

一方、ステップＳ４０４における比較の結果、小セル基地局３０の空き無線リソース数が、移動局４０が要求する無線リソース数未満である場合（ステップＳ４０４Ｎｏに相当。）、ステップＳ４０６において、制御部２４０は、小セル基地局３０の使用無線リソースのうち、受信品質が高い無線リソースと一致する自局の無線リソースを、移動局４０に割り当てる。

ステップＳ４０７において、制御部２４０は、移動局４０に割当てる無線リソースに関する情報を、通信部２１０またはＩ／Ｆ部２２０を介して小セル基地局３０に対して送信し、通知する。ここで、無線リソースを小セル基地局３０に通知する情報とし、例えば、ＲＮＴＰＩ（Relative Narrowband Transmit Power Indicator）がある。このＲＮＴＰＩは、割り当てた下り無線リソースの送信電力と無線通信システム帯域の平均電力の比が所定値より大きい下り無線リソースを周囲の基地局に通知するものである。そして、移動局４０は、ステップＳ４０１において推定したように、自局のセル端に位置することから、当該割り当てる下り無線リソースの送信電力と無線通信システム帯域の平均電力の比が所定値より大きくなる確率が高い。そのため、ＲＮＴＰＩを用いて小セル基地局３０に割り当てる無線リソースを通知することが可能となる。

ステップＳ４０８において、制御部２４０は、割当てる無線リソースに関する情報を、移動局４０に対して送信し、通知する。

ステップＳ４０９において、制御部２４０は、割り当てた無線リソースを使用して移動局４０との無線通信を開始する。

次に、図５を用いて、小セル基地局３０における無線通信処理を説明する。

図５のステップＳ５０１において、小セル基地局３０の制御部３４０は、大セル基地局２０から移動局４０に割り当てる無線リソースに関する情報を受信する。

ステップＳ５０２において、小セル基地局３０の制御部３４０は、受信した無線リソースに関する情報から、自局の無線リソースの割り当てを制御する。制御部３４０は、通知された無線リソースと同一の自局の無線リソースを割り当てている他の移動局４０が有無を特定する。割り当てている移動局４０が存在しない場合、無線リソースの再割り当ては行わない。また、制御部３４０は、通知された無線リソースと同一の自局の無線リソースを割り当てている他の移動局４０が存在し、かつ、自局に空き無線リソースが存在する場合、当該他の移動局４０が使用する無線リソースを空き無線リソースに切り替える割り当てを行う。さらに、制御部３４０は、通知された無線リソースと同一の自局の無線リソースを割り当てている他の移動局４０が存在し、かつ、自局に空き無線リソースが存在しない場合、当該他の移動局４０の受信品質が高ければ割り当てを維持し、受信品質が低ければ、当該他の移動局４０以外の受信品質が高い接続中の移動局を当該無線リソースに割り当て、当該他の移動局４０が使用する無線リソースを受信品質が高い移動局が使用中の無線リソースと切り替える割り当てを行う。

ステップＳ５０３において、小セル基地局３０の制御部３４０は、割り当て制御後の無線リソースを使用して、他の移動局４０との無線通信を継続する。

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。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、各部材、各手段、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。

また、上記の実施例においては、基地局が干渉源を判断していたが、無線通信システムに上位装置を設け、当該上位装置がネットワークを介して各基地局から情報を取得して干渉源となる基地局を特定し、特定した基地局に対してセル半径の制御を行うよう要求してもよい。

１０無線通信システム、２０大セル基地局、３０小セル基地局、４０移動局、５０ネットワーク、２１０，３１０通信部、２２０，３２０Ｉ／Ｆ部、２３０，３３０記憶部、２４０，３４０制御部、ＡＮＴアンテナ。

Claims

第１の基地局と、当該第１の基地局より最大送信出力が小さい第２の基地局と、から構成される無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、
無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、予め取得した前記第２の基地局の無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを前記第２の基地局に通知する第１の制御部、を備え、
前記第２の基地局は、
前記第１の基地局から通知された前記割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御する第２の制御部、を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
前記第１制御部は、
前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値未満であると、受信品質が高い空き無線リソースを前記移動局に割り当てる、ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記第１制御部は、
前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値以上であって、かつ、当該リソース情報に含まれる無線リソース数が前記移動局の要求する無線リソース数以上である場合、当該リソース情報に含まれる空き無線リソースと一致する自局の無線リソースを前記移動局に割り当てる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
前記第１制御部は、
前記第２の基地局の前記リソース情報に含まれる無線リソースの使用率が閾値以上であって、かつ、当該リソース情報に含まれる空き無線リソース数が前記移動局の要求する無線リソース数未満である場合、当該リソース情報に含まれる受信品質が高い無線リソースと一致する自局の無線リソースを前記移動局に割り当てる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
前記第１の制御部と、前記第２の制御部とは、ネットワークを介して定期的に前記リソース情報を送受信する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
複数の基地局から構成される無線通信システムの基地局であって、
無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、自局より最大送信出力が小さい隣接する他の基地局から予め取得した無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを当該他の基地局に通知する制御部、を備えることを特徴とする基地局。
複数の基地局から構成される無線通信システムの基地局であって、
自局より最大送信出力が小さい隣接する他の基地局から通知された当該他の基地局が移動局に割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御する制御部、を備えることを特徴とする基地局。
第１の基地局と、当該第１の基地局より最大送信出力が小さい第２の基地局と、から構成される無線通信システムの無線通信方法であって、
前記第１の基地局が、無線リソース割当要求を行った移動局がセル端に位置すると、予め取得した前記第２の基地局の無線リソース関するリソース情報に基づき当該移動局に割り当てる無線リソースを決定し、当該割り当てる無線リソースを前記第２の基地局に通知するステップと、
前記第２の基地局が、前記第１の基地局から通知された前記割り当てる無線リソースに基づき、自局の無線リソースの割り当てを制御するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。