JP2014049771A

JP2014049771A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2014049771A
Application number: JP2012188289A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Doi; 裕介洞井; Shigeji Yoshida; 成志吉田; Koichi Yagishita; 孝一柳下; Minoru Sakai; 穣境
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: JP5964698B2

Abstract

【課題】無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率の低下を防ぐことができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】、複数のフローを受信する端末１２と、端末１２の無線接続候補となる基地局１４ａ、１４ｂと、制御サーバ２０と、を備え、制御サーバ２０は、端末１２が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、フローのスループットが、基地局１４ａ、１４ｂの送信能力よりも大きい場合に、基地局１４ａ、１４ｂによる基地局連携ＭＩＭＯ通信を選択し、前記各フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に、単一の基地局のみから配信されることにより、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局とのＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信する無線通信システムに関する。

複数の基地局で一定のエリアをカバーする無線通信システムでは、各基地局のカバーエリアの境界において、隣接する基地局からの電波干渉によりユーザスループットが低下する場合がある。

ユーザスループットの低下を防ぐ技術として、基地局連携ＭＩＭＯ通信技術が知られている。基地局連携ＭＩＭＯ通信では、端末が隣接基地局から受信する電波を干渉波としてではなく、所望波として活用している。しかしながら、この基地局連携ＭＩＭＯ通信では、隣接基地局の無線帯域も使用するために、無線通信システム全体でユーザスループットが低下するおそれがある。

かかる問題に対しては、所定の制御サーバが、基地局の配下の端末におけるＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise Ratio）、ユーザスループット、無線端末の位置に基づいて、基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断する無線通信システムがある（特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１の無線通信システムでは、各端末の受信電波レベルの分布、すなわち、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア外の端末数と、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア内の端末数の比率とに基づいて、基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断している。

特許文献２の無線通信システムでは、各端末が必要とする無線帯域量に基づいて、各端末毎に基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断している。

特開２００９−２１９０１０号公報特開２０１０−２３３０８７号公報

特許文献１、２の無線通信システムで基地局連携ＭＩＭＯ通信を行った場合、カバーエリア境界にいる端末のスループットの向上を図ることができる。しかしながら、システム全体としての帯域リソース利用効率は、基地局連携ＭＩＭＯ通信を行なわなかった場合と比べて低下する場合がある。

また、特許文献１、２の無線通信システムで基地局連携ＭＩＭＯ通信を行なわなかった場合、カバーエリア境界にいる端末のスループットの向上を図ることはできない。さらに、システム全体としての帯域リソース利用効率は、基地局連携ＭＩＭＯ通信を行った場合と比べて低下する場合がある。

さらに、特許文献１、２の無線通信システムでは、フロー毎に基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断していないので、無線通信システム全体からみると帯域リソースの利用効率が低下する場合がある。

さらにまた、特許文献１、２のフローの所望スループットを考慮していないので、基地局連携ＭＩＭＯ通信を行うかどうかに関わらず、割り当てる帯域リソースが過剰である場合がある。よって、帯域リソースの利用効率としては、フローの所望スループットを考慮した場合に比べて悪くなる場合がある。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率の低下を防ぐことが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、複数のフローを受信する端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、制御サーバと、を備え、前記制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に前記各基地局による基地局連携ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信を選択し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に単一の基地局のみから配信されることを特徴とする。

前記無線通信システムにおいて、前記フローの要求データレートの変更に応じて、前記基地局連携ＭＩＭＯ通信又は単一の基地局のみからの配信をすることを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、複数のフローを受信する端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、制御サーバと、を備え、制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に、前記各基地局による基地局連携ＭＩＭＯ通信を選択し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に、単一の基地局のみから配信されることにより、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの説明図である。図２Ａは制御サーバの構成の説明図であり、図２Ｂはテーブル記録部の構成の説明図である。隣接基地局テーブル、接続基地局テーブル、伝搬環境テーブル、基地局連携パタンテーブル、スループットテーブルの説明図である。図４Ａ〜図４Ｃは、フローテーブルの説明図である。基地局連携ＭＩＭＯ通信の手順についての説明図である。基地局連携パタンの処理手順についての説明図である。図７Ａは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図７Ｂは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。図８Ａは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図８Ｂは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の無線通信システム１０の説明図であり、図２Ａは、制御サーバ２０の構成の説明図であり、図２Ｂは、テーブル記憶部２８の構成の説明図であり、図３は、隣接基地局テーブル３０、接続基地局テーブル３２、伝搬環境テーブル３４、基地局連携パタンテーブル３６、スループットテーブル３８の説明図であり、図４Ａ〜図４Ｃは、フローテーブル４０の説明図であり、図５は、基地局連携ＭＩＭＯ通信の手順についての説明図であり、図６は、基地局連携パタンの処理手順についての説明図である。

無線通信システム１０は、通信機能を有するコンピュータや携帯電話等である端末（ＭＳ）１２と、前記端末１２が無線接続する基地局（ＢＳ）１４ａ、１４ｂと、ルータ１６と、制御サーバ２０とを備える。基地局１４ａ、１４ｂはバックボーンネットワーク１８と接続する。また、バックボーンネットワーク１８は、ルータ１６、ルータ２１を介してコアネットワーク２２と接続し、また、インターネット２３と接続する。

端末１２は、基地局１４ａ、１４ｂの共通するカバーエリア内に位置する。基地局１４ａ、１４ｂは、端末１２に対して、基地局連携によりＭＩＭＯ通信を行うことができる。

ルータ１６は、インターネット２３、コアネットワーク２２を介してバックボーンネットワーク１８に送信されてくる映像、音楽等のデータとして保存されているコンテンツを含むデータの流れであるフローのスループットを計測し、また、計測したスループットを制御サーバ２０に通知する。また、ルータ１６は、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、ポート番号等を参照して、フローを識別する。

制御サーバ２０は、テーブル管理部２４と、制御部２６と、テーブル記憶部２８とを備える。テーブル管理部２４は、テーブル記憶部２８内の各テーブルの管理をする。制御部２６は、フロー毎に基地局連携ＭＩＭＯ通信の基地局連携パタンに関する選択制御を行う。

テーブル記憶部２８は、隣接基地局テーブル３０と、接続基地局テーブル３２と、伝搬環境テーブル３４と、基地局連携パタンテーブル３６と、スループットテーブル３８と、フローテーブル４０とを備える。

隣接基地局テーブル３０は、基地局毎に隣接する基地局の識別子が設定されるテーブルである。接続基地局テーブル３２は、端末毎に無線接続する基地局の識別子が設定されるテーブルである。伝搬環境テーブル３４は、端末毎に、端末と無線接続する基地局との間の伝搬環境情報（ＣＩＮＲ）が設定されるテーブルである。基地局連携パタンテーブル３６は、端末毎に無線接続する通信パタン、具体的には、１台の基地局と無線接続するパタン又は複数の基地局と基地局連携ＭＩＭＯ通信するパタンが設定されるテーブルである。スループットテーブル３８は、端末毎に基地局連携パタンテーブル３６で設定されたパタンに対するスループットが設定されるテーブルである。フローテーブル４０は、フロー毎の所望のスループットと、前記所望のスループットを満たす基地局連携パタンテーブル３６で設定されたパタンと、フローの配信状況を表す状態とが設定されるテーブルである。

次に、無線通信システム１０における基地局連携ＭＩＭＯ通信について、図３〜図６を用いて説明する。

まず、無線通信システム１０では、初期設定としてテーブル管理部２４によって隣接基地局テーブル３０が設定される（ステップＳ１）。図１に示されるように基地局１４ａに隣接する基地局は基地局１４ｂであることに対応して隣接基地局テーブル３０が設定される（図３）。テーブル管理部２４は、基地局毎に隣接する基地局の識別子を、例えば、ＧＰＳ受信機により取得した位置情報に基づいて、隣接基地局テーブル３０を設定してもよい。

次に、端末１２は、基地局１４ａ又は基地局１４ｂを介して伝搬環境情報を制御サーバ２０に送信する（ステップＳ２）。

伝搬環境情報を受信した制御サーバ２０のテーブル管理部２４は、取得した伝搬環境情報に基づいて、接続基地局テーブル３２と、伝搬環境テーブル３４と、基地局連携パタンテーブル３６とを設定する（ステップＳ３）。送信する電波が端末１２に届く基地局が、基地局１４ａ、１４ｂであることに対応して接続基地局テーブル３２が設定される（図３）。また、端末１２と基地局１４ａ、１４ｂ間の伝搬環境情報に基づいて伝搬環境テーブル３４が設定される（図３）。

テーブル管理部２４は、接続基地局テーブル３２に基づいて基地局連携パタンテーブル３６を設定する。送信する電波が端末１２に届く基地局は、基地局１４ａ、１４であることから、基地局連携パタンテーブル３６としては、基地局が１台のみである基地局１４ａ単独、基地局１４ｂ単独と、基地局１４ａ、１４ｂの基地局連携との３パタンが設定される（図３）。

テーブル管理部２４は、伝搬環境テーブル３４に基づいてスループットテーブル３８を設定する（ステップＳ４）。テーブル管理部２４は、伝搬環境テーブル３４の伝搬環境情報に基づいてパタン毎にスループットを算出し、スループットテーブル３８に設定する。スループットテーブル３８では、パタン１として４０Mbps、パタン２として１０Mbps、パタン３として５０Mbpsとして設定される。パタン３では、基地局連携としてパタン１、２のスループットの合計値として設定される。

テーブル管理部２４は、ステップＳ１からステップＳ４までの処理を、端末１２から所定時間間隔で送信される伝搬環境情報を取得する毎に行い、各テーブルを更新する。

ルータ１６は、端末１２へ配信するフローのスループット情報及び端末１２の識別情報を制御サーバ２０に通知する（ステップＳ５）。

ルータ１６から通知されたフローのスループット情報及び端末１２の識別情報に基づいて、テーブル管理部２４は、フローの所望スループットを設定する（ステップＳ６、図４Ａ）。フローテーブル４０では、フローＦ１（既に基地局連携パタンが決まっている他のフロー）のスループットが２１Mbps、フローＦ２（ルータ１６からスループット情報及び端末１２の識別情報を通知されたフロー）のスループットが２０Mbpsと設定されている。

制御部２６は、フローテーブル４０のフローＦ２に対して、基地局連携パタンテーブル３６から基地局連携パタンを選択し、フローＦ２の基地局連携パタンを設定する（ステップＳ７、図４Ｂ）。

この基地局連携パタンは、図６に示す処理手順に基づいて設定される。基地局単独の基地局連携パタンによる帯域リソースの空き容量による送信能力とフローが要求するスループットとを比較し、送信能力がフローの要求するスループットよりも大きいスループットである基地局連携パタンを検索する（ステップＳ２０）。

ここで、基地局連携パタンのスループットは、スループットテーブル３８に設定されている基地局連携パタンのスループットから、既に流れているフローによる帯域リソース使用量を除いたものを用いるものとする。

条件を満たす基地局単独の基地局連携パタンが１つの場合には、当該パタンを選択する（ステップＳ２０ＹＥＳステップＳ２１）。また、条件を満たす基地局連携パタンが複数ある場合には、スループットが最も大きい基地局連携パタンを選択する。

基地局単独の基地局連携パタンに対して、条件を満たす基地局連携パタンがない場合（ステップＳ２０ＮＯ）には、複数の基地局が連携する基地局連携パタンによる帯域リソースの空き容量による送信能力とフローが要求するスループットとを比較し、基地局連携パタンのうち、フローが要求するスループットよりも送信能力が大きい複数の基地局が連携する基地局連携パタンを検索する（ステップＳ２２）。

条件を満たす複数の基地局が連携する基地局連携パタンが１つの場合には、当該パタンを選択する（ステップＳ２２ＹＥＳステップＳ２３）。条件を満たす基地局連携パタンが複数ある場合には、送信能力が最も大きい複数の基地局が連携する基地局連携パタンを選択する。

上述の条件を満たさない場合（ステップＳ２２ＮＯ）、複数の基地局が連携する基地局連携パタンのうち、スループットテーブル３８に設定されている基地局連携パタンのスループットから既に流れているフローによる帯域リソース使用量を除いて示される送信能力が最も大きい基地局連携パタンを選択する（ステップＳ２３）。

フローＦ２の基地局連携パタン選択時、フローテーブル４０のフローＦ１に対しては、基地局連携パタンとしてパタン１、状態としてActiveが設定されていた。この結果、パタン１のスループットは、フローＦ１に割り当てられたスループットの分だけ減少し、１９Mbpsとなる。

また、フローＦ２のスループットは２０Mbpsであることから、パタン１、２よりもスループットが大きい（ステップＳ２０ＮＯ）。パタン３のスループットは、フローＦ２のスループットよりも大きい。従って、フローＦ２には基地局連携パタンとしてパタン３が設定される（ステップＳ２２ＹＥＳステップＳ２３図４Ｂ）。

制御部２６は、ルータ１６を介して基地局１４ａ、１４ｂに対して、フローＦ２の端末１２に対する配信方法の情報を送信する（ステップＳ８）。すなわち、制御部２６は、フローテーブル４０の更新に基づいて、基地局１４ａに対してフローＦ１をパタン１で送信継続、すなわち、基地局１４ａ単独で送信継続し、フローＦ２に対してはパタン３で送信、すなわち、基地局１４ａ、１４ｂの基地局連携ＭＩＭＯ通信で送信する旨が送信される。また、基地局１４ｂに対しては、フローＦ２を基地局１４ａ、１４ｂの基地局連携ＭＩＭＯ通信で送信する旨が送信される。また、テーブル管理部２４は、制御部２６の指示に基づいて、フローテーブル４０のフローＦ２の状態の欄をActiveに設定し、配信環境が整った旨をルータ１６へ通知する（ステップＳ９、図４Ｃ）。

配信環境が整った旨を受信したルータ１６は、ルーティングテーブルを更新し、基地局１４ａ、１４ｂを介して端末１２に対してフローＦ２を転送する（ステップＳ１０）。

また、フローＦ１のスループットが２Mbps、フローＦ２のスループットが７Mbpsの場合には、テーブル管理部２４は、ルータ１６から通知されたフローのスループット情報及び端末１２の識別情報に基づいて、フローの所望スループットを設定する（ステップＳ６）。フローテーブル４０では、フローＦ１（すでに基地局連携パタンが決まっている他のフロー）のスループットが２Mbps、フローＦ２（ルータ１６からスループット情報及び端末１２の識別情報を通知されたフロー）のスループットが７Mbpsと設定されている。

制御部２６は、フローテーブル４０のフローＦ２に対して、基地局連携パタンテーブル３６から基地局連携パタンを選択し、フローの基地局連携パタンを設定する（ステップＳ７）。

フローＦ２の基地局連携パタン選択時、フローテーブル４０のフローＦ１に対しては、基地局連携パタンとしてパタン１、状態としてActiveが設定されていた。この結果、パタン１のスループットは、フローＦ１に割り当てられたスループットの分だけ減少し、38Mbpsとなる。ここで、フローＦ２のスループットが７Mbpsであることから、パタン１（38Mbps）とパタン２（１０Mbps）とが候補に挙がる。従って、スループットが最も大きい基地局連携パタンであるパタン１が、フローＦ２の基地局連携パタンとして設定される（ステップＳ２０ＹＥＳステップＳ２１）。

制御部２６は、基地局１４ａに対して、フローＦ２の端末１２に対する配信方法の情報を送信する（ステップＳ８）。すなわち、制御部２６は、フローテーブル４０の更新に基づいて、基地局１４ａに対してフローＦ１をパタン１で送信継続、すなわち、基地局１４ａ単独で送信継続し、フローＦ２に対してはフローＦ２をパタン２で送信、すなわち、基地局１４ａ単独で送信する旨が送信される。

以下、ルータ１６は、基地局１４ａ、１４ｂを介して端末１２に対してフローを転送する。

図７は、フローが時間（タイムスロット）Ｔで配信される場合に、帯域リソースを横軸に時間Ｔ、縦軸に帯域リソースのサブキャリアとして表した図であって、図７Ａは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図７Ｂは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。なお、Ｆは、基地局が有する全帯域リソースのサブキャリア軸成分である。

従来の無線通信システムでは、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア外の端末数と、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア内の端末数の比率に基づいて、基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断されていた。また、各端末が必要とする無線帯域量に基づいて、各端末毎に基地局連携ＭＩＭＯ通信の要否を判断されていた。その結果、端末が複数のフローを受信する場合には、各フローの所望のスループットの合計に対応した帯域リソースが、連携している各基地局において使用されていた（図７Ａ）。

これに対して、無線通信システム１０では、フロー毎に基地局連携パタンを考慮するので、図７Ｂに示すように、フローＦ１に対しては、基地局単独の基地局連携パタン（パタン１）が設定され、フローＦ２は、複数の基地局による基地局連携パタン（パタン３）が設定される。

ここで、従来の無線通信システムと無線通信システム１０との帯域リソースの利用効率を比較する。帯域リソースの利用効率として、以下の定義式を用いて比較する。

帯域リソース利用効率Ｅ＝スループットＳ／帯域リソース使用量Ｒ

上述したように、パタン１のスループットが４０Mbps、パタン２のスループットが１０Mbpsであり、フローＦ１のスループットが２１Mbps、フローＦ２のスループットが２０Mbpsである。

従来のスループットＳＸ、無線通信システム１０のスループットＳＹは、ともに以下のようになる。

スループットＳＸ、ＳＹ＝フローＦ１のスループット＋フローＦ２のスループット＝４２（Mbps）

まず、従来の帯域リソース使用量ＲＸを求める。従来の帯域リソース使用量ＲＸについて、基地局１４ａにおける帯域リソースの空き容量ＲＸＢａ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＸａ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＸａ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＸＢａ：ＲＸａ１：ＲＸａ２＝（３６０／５０）：（８４０／５０）：（８００／５０）＝９：２１：２０

同様に基地局１４bにおける帯域リソースの空き容量ＲＸＢｂ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＸｂ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＸｂ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＸＢｂ：ＲＸｂ１：ＲＸｂ２＝（３６０／５０）：（８４０／５０）：（８００／５０）＝９：２１：２０

従って、従来の帯域リソース使用量ＲＸは、以下のようになる。

帯域リソース使用量ＲＸ＝〔Ｔ×Ｆ×｛（２１／５０）＋（２０／５０）｝〕＋〔Ｔ×Ｆ×｛（２１／５０）＋（２０／５０）｝〕＝（８２／５０）ＴＦ

次に、無線通信システム１０の帯域リソース使用量ＲＹを求める。帯域リソース使用量ＲＹについて、基地局１４ａにおける帯域リソースの空き容量ＲＹＢａ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＹａ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＹａ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＹＢａ：ＲＹａ１：ＲＹａ２＝（１５０／５０）：（１０５０／５０）：（８００／５０）＝３：２１：１６

同様に基地局１４ｂにおける帯域リソースの空き容量ＲＹＢｂ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＹｂ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＹｂ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＹＢｂ：ＲＹｂ１：ＲＹｂ２＝（３００／５０）：０：（２００／５０）＝６：０：４

従って、無線通信システム１０の帯域リソース使用量ＲＹは、以下のようになる。

帯域リソース使用量ＲＹ＝〔Ｔ×Ｆ×｛（２１／４０）＋（１６／４０）｝〕＋〔Ｔ×Ｆ×｛（０／１０）＋（４／１０）｝〕＝（５３／４０）ＴＦ

従来の無線通信システムの帯域リソース利用効率ＥＸと無線通信システム１０の帯域リソース利用効率ＥＹとの比を計算すると、

ＥＹ／ＥＸ＝３２８／２６５＝１．２４

次に、従来の無線通信システムと無線通信システム１０との帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥを比較する。ここで、基地局１４ａのカバーエリア内であって、基地局１４ｂから干渉を受けないエリアにおけるスループットは６０Mbps、基地局１４ｂのカバーエリア内であって、基地局１４ａから干渉を受けないエリアにおけるスループットは５０Mbpsとする。

まず、従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＸを求める。図７Ａにおいて、基地局１４ｂのカバーエリア外において、基地局１４ａの空き容量ＲＸＢａを基地局１４ａの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＸａは以下のようになる。

ＢＥＸａ＝６０×｛９／（９＋２１＋２０）｝＝５４／５

同様に、基地局１４ａのカバーエリア外において、基地局１４ｂの空き容量ＲＸＢｂを基地局１４ｂの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＸｂは以下のようになる。

ＢＥＸｂ＝５０×｛９／（９＋２１＋２０）｝＝４５／５

従って、従来の無線通信システムにおける帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＸは、以下のようになる。

ＢＥＸ＝ＢＥＸａ＋ＢＥＸｂ＝９９／５

次に、無線通信システム１０の帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＹを求める。図７Ｂにおいて、基地局１４ｂのカバーエリア外において、基地局１４ａの空き容量ＲＹＢａを基地局１４ａの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＹａは以下のようになる。

ＢＥＹａ＝６０×｛３／（３＋２１＋１６）｝＝１８／４

同様に、基地局１４ａのカバーエリア外において、基地局１４ｂの空き容量ＲＹＢｂを基地局１４ｂの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＹｂは以下のようになる。

ＢＥＹｂ＝５０×｛６／（６＋０＋４）｝＝３０

従って、無線通信システム１０における帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＹは、以下のようになる。

ＢＥＹ＝ＢＥＹａ＋ＢＥＹｂ＝１３８／４

従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＸと無線通信システム１０の帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＹとの比を計算すると、

ＢＥＹ／ＢＥＸ＝１１５／６６＝１．７４

図８は、図７とは、フローＦ１、フローＦ２のスループットが異なる場合の帯域リソースの利用効率の説明図であって、図８Ａは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図８Ｂは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。

従来の無線通信システムでは、図７Ａに示す場合と同様に、端末が複数のフローを受信する場合には、各フローの所望のスループットの合計に対応した帯域リソースが、連携している各基地局において使用されていた（図８Ａ）。

これに対して、無線通信システム１０では、フロー毎に基地局連携パタンを考慮するので、図８Ｂに示すように、フローＦ１及びフローＦ２に対しては、基地局単独の基地局連携パタン（パタン１）が設定される。

図８Ｂの場合においては、パタン１のスループットが４０Mbps、パタン２のスループットが１０Mbpsであり、フローＦ１のスループットが２Mbps、フローＦ２のスループットが７Mbpsである。

従来の基地局１４ａにおける帯域リソースの空き容量ＲＸＢａ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＸａ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＸａ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＸＢａ：ＲＸａ１：ＲＸａ２＝（１６４０／５０）：（８０／５０）：（２８０／５０）＝４１：２：７

ＲＸＢｂ：ＲＸｂ１：ＲＸｂ２＝（４１０／５０）：（２０／５０）：（７０／５０）＝４１：２：７

帯域リソース使用量ＲＸ＝〔Ｔ×Ｆ×｛（２／５０）＋（７／５０）｝〕＋〔Ｔ×Ｆ×｛（２／５０）＋（７／５０）｝〕＝（１８／５０）ＴＦ

次に、無線通信システム１０に係る基地局１４ａにおける帯域リソースの空き容量ＲＹＢａ、フローＦ１の帯域リソースの使用量ＲＹａ１、フローＦ２の帯域リソースの使用量ＲＹａ２とすると、その比率は以下のようになる。

ＲＹＢａ：ＲＹａ１：ＲＹａ２＝（３１／４０）：（２／４０）：（７／４０）＝３１：２：７

ＲＹＢｂ：ＲＹｂ１：ＲＹｂ２＝（１０／１０）：０：０＝１０：０：０

帯域リソース使用量ＲＹ＝〔Ｔ×Ｆ×｛（２／４０）＋（７／４０）｝〕＋〔Ｔ×Ｆ×｛（０／１０）＋（０／１０）｝〕＝（９／４０）ＴＦ

ＥＹ／ＥＸ＝７２０／４５０＝１．６

まず、従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＸを求める。図８Ａにおいて、基地局１４ｂのカバーエリア外において、基地局１４ａの空き容量ＲＸＢａを基地局１４ａの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＸａは以下のようになる。

ＢＥＸａ＝６０×｛４１／（４１＋２＋７）｝＝２４６０／５０

ＢＥＸｂ＝５０×｛４１／（４１＋２＋７）｝＝２０５０／５０

ＢＥＸ＝ＢＥＸａ＋ＢＥＸｂ＝４５１／５

次に、無線通信システム１０の帯域リソースの空き容量による送信能力ＢＥＹを求める。図８Ｂにおいて、基地局１４ｂのカバーエリア外において、基地局１４ａの空き容量ＲＹＢａを基地局１４ａの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力ＢＥＹａは以下のようになる。

ＢＥＹａ＝６０×｛３１／（３１＋２＋７）｝＝９３／２

ＢＥＹｂ＝５０×｛１０／（１０＋０＋０）｝＝５０

ＢＥＹ＝ＢＥＹａ＋ＢＥＹｂ＝１９３／２

ＢＥＹ／ＢＥＸ＝９６５／９０２＝１．０６

従来の無線通信システムでは、端末毎に基地局連携MIMOを行うかどうかを判断していた。そのために、端末に対して、基地局連携ＭＩＭＯ通信を行う場合には、フローＦ１、フローＦ２の両方を基地局連携ＭＩＭＯ通信で配信することとなり、基地局連携ＭＩＭＯ通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースがフローＦ１、フローＦ２の両フロー分必要であった。

これに対して、無線通信システム１０では、端末が受信するフロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とが比較される。これ比較結果に基づいて、フローＦ１、フローＦ２に対して、基地局連携パタンが選択される。例えば、フローＦ１に対しては、基地局連携ＭＩＭＯ通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースは使用されず、フローＦ２に対してのみ基地局連携ＭＩＭＯ通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースを使用するという選択が可能となる。また、フローＦ１及びフローＦ２に対しては、基地局１４ａ単独で通信するという選択も可能となる。このように、前記フローのスループットの情報を受信した時に適切な基地局連携パタンを選択することにより、従来の無線通信システムと比べて無線通信システム１０は、帯域リソースの利用効率及び帯域リソースの空き容量による送信能力を向上させることができる。

無線通信システム１０では、複数のフローを受信する端末１２と、端末１２の無線接続候補となる基地局１４ａ、１４ｂと、制御サーバ２０と、を備え、制御サーバ２０は、端末１２が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、基地局１４ａ、１４ｂの帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、フローＦ２のスループットが、基地局１４ａ、１４ｂの各送信能力よりも大きい場合に、基地局１４ａ、１４ｂによる基地局連携ＭＩＭＯ通信を選択し、フローＦ２のスループットが、前記基地局毎の各送信能力の少なくとも一つよりも小さい場合に、単一の基地局のみから配信されることにより、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率を向上させることができる。

また、フローＦ２のスループットが、基地局１４ａ、１４ｂの送信能力よりも大きい場合には、フローＦ２は基地局連携ＭＩＭＯ通信で配信される。さらに、各フローは、所望スループットの変更に応じて、前記基地局連携ＭＩＭＯ通信又は単一の基地局のみから配信される。すなわち、所望スループットの変更に応じて、連携パタンを適応的に変化することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

また、制御部２６は、フロー毎への基地局連携パタンの設定（ステップＳ７）を、フローが可変ビットレート形式であって要求データレートが変更された場合やフローの配信途中に要求データレートが変更された場合に行うようにしてもよい。かかる場合において、フローの配信途中に要求データレートが変更される場合には、それをトリガとして、上述したステップＳ５から処理を始めることにより対応することができる。

さらに、基地局１４ａ、１４ｂにOpenFlowスイッチを設けて、フロー毎に基地局連携ＭＩＭＯ通信の判断するようにしてもよい。

１０…無線通信システム
１２…端末（ＭＳ）
１４…基地局（ＢＳ）
１６、２１…ルータ
１８…バックボーンネットワーク
２０…制御サーバ
２２…コアネットワーク
２３…インターネット
２４…テーブル管理部
２６…制御部
２８…テーブル記憶部
３０…隣接基地局テーブル
３２…接続基地局テーブル
３４…伝搬環境テーブル
３６…基地局連携パタンテーブル
３８…スループットテーブル
４０…フローテーブル

Claims

複数のフローを受信する端末と、
前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、
制御サーバと、
を備え、
前記制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、
前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に前記各基地局による基地局連携ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信を選択し、
前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に単一の基地局のみから配信されることを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記フローの要求データレートの変更に応じて、前記基地局連携ＭＩＭＯ通信又は単一の基地局のみからの配信をすることを特徴とする無線通信システム。