JP2014204161A - 無線パラメータ制御方法および装置、ネットワーク運用管理装置ならびに無線基地局 - Google Patents

無線パラメータ制御方法および装置、ネットワーク運用管理装置ならびに無線基地局 Download PDF

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弘人 菅原
航生 小林
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航生 小林
太一 熊谷
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太一 熊谷
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尚 二木
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Abstract

【課題】適切なアンテナビーム設定を短時間で決定することができる無線パラメータ制御方法および装置、ネットワーク運用管理装置ならびに無線基地局を提供する。
【解決手段】第１無線局（２０）と第２無線局（３０）との間の受信特性(RSRPbefore)が測定された測定位置に基づいて、受信特性に影響するアンテナゲインとしてアンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲイン(Gbefore)およびアンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲイン(Gafter)を取得する取得手段（１０１、Ｓ２０３）と、受信特性の測定情報、第１アンテナゲインおよび第２アンテナゲインを用いてアンテナビーム設定の変更後の受信特性(Gafter)を推定する推定手段（１０１、Ｓ２０４）と、を有し、推定された受信特性を用いて無線パラメータを制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は無線通信システムに係り、特に基地局アンテナビームを制御するための無線パラメータを制御する方法および装置、ネットワーク運用管理装置ならびに無線基地局に関する。
近年、オペレーションコスト（ＯＰＥＸ）削減の観点などから、セルラシステムなどの無線通信システムにおける無線パラメータやネットワーク設定の最適化を自律的に行うＳＯＮ（Self Organizing Network）の検討が盛んに行われている。３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project) ＬＴＥ（Long Term Evolution）においてもＳＯＮ機能の標準化が行われている（非特許文献１）。
ＳＯＮには、
・自己構成（Self-Configuration）
・自己最適化（Self-Optimization）
・自己修復（Self-Healing）
などの機能があり、それぞれ異なった目的を達成するための技術である。この中で自己最適化の種類としては、セルのカバレッジ最適化や容量（キャパシティ）の最適化（Coverage and Capacity Optimization：ＣＣＯ）、ハンドオーバパラメータの最適化（Mobility Robustness Optimization：ＭＲＯ）、負荷分散の最適化（Mobility Load Balancing：ＭＬＢ）などがある（非特許文献２）。
セルのカバレッジや通信容量を最適化するＣＣＯでは、たとえばネットワークの可用率や収容ユーザ数、ユーザスループットなどを評価指標とし、この指標が最大となるように送信電力やアンテナビームなどの無線パラメータをセルごとに最適化する。アンテナビームの最適化とは、指向性を有するアンテナのビームを水平方向あるいは垂直方向で最適な角度に設定することである。特に、アンテナの垂直方向の角度はアンテナチルト角と呼ばれ、このアンテナチルト角の最適化技術が特許文献１に開示されている。
特許文献１では、品質指標として、端末で測定される無線品質情報から算出されるSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)が用いられている。SINRが所定値を下回る場合にはアンテナチルト角を所定角度だけ変更し、変更後に再度SINRを取得する。変更後のアンテナチルト角でSINRが改善されていれば当該変更を有効とし、改善されていなければ当該変更を無効として元のアンテナチルト角に戻す。すなわち、特許文献１に開示された方法は、アンテナチルト角の変更とその変更前後での品質指標の比較という動作を繰り返すStep-by-Step制御によりアンテナチルト角を最適化しようとするものである。
特開２０１１−２４４３８９号公報
3GPP TS36.300ｖ10.5.0, section 22（インターネット<URL> http:www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36300.htm） 3GPP TR36.902 v9.3.0（インターネット<URL> http:www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36902.htm）
しかしながら、実際の環境において、ユーザの通信状態、通信場所、通信負荷などは時々刻々変動するため、指標を測定した環境は変更前と変更後で異なることが想定される。特にアンテナチルト角を変更する前と後での環境変化が大きい場合には、特許文献１に開示されたようなStep-by-Step制御では、当該変更の有効／無効判定を誤る可能性がある。
例えば、アンテナチルト角の変更前にはセルの中央付近にユーザが集中し、アンテナチルト角の変更後にはセルのエッジ付近にユーザが集中する場合を考える。この場合、たとえアンテナチルト角変更によってエリア全体の無線品質が改善される状況であったとしても、エッジ付近でのSINRは中央付近でのSINRよりも劣化することが多いために、当該アンテナチルト角の変更により品質指標が劣化したと判断され、アンテナチルト角変更が無効であると誤って判断する可能性が高くなる。
このような誤判断を回避するためには、アンテナチルト角変更のための品質指標の測定期間を環境変化が平均的に小さくできるレベルまで、例えば１日あるいは１週間とか長く設定することが考えられる。しかしながら、Step-by-Step制御でこのようなアプローチを採ると、制御の完了までに長い時間を要してしまう。
そこで、本発明の目的は、適切なアンテナビーム設定を短時間で決定することができる無線パラメータ制御方法および装置、ネットワーク運用管理装置ならびに無線基地局を提供することにある。
本発明による無線パラメータ制御装置は、無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な第１無線局と前記第１無線局と無線通信可能な第２無線局とを含む無線通信システムにおける無線パラメータ制御装置であって、前記第１無線局と前記第２無線局との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、を有し、前記推定された受信特性を用いて無線パラメータを制御することを特徴とする。
本発明による無線パラメータ制御方法は、無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な第１無線局と前記第１無線局と無線通信可能な第２無線局とを含む無線通信システムにおける無線パラメータ制御方法であって、取得手段が、前記第１無線局と前記第２無線局との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得し、推定手段が、前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定し、前記推定された受信特性を用いて無線パラメータを制御することを特徴とする。
本発明によるネットワーク運用管理装置は、無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な無線基地局と前記無線基地局と無線通信可能な無線端末とを含む無線通信システムにおける複数の無線基地局を管理するネットワーク運用管理装置であって、前記無線基地局と前記無線端末との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、前記推定された受信特性を用いて前記無線基地局の無線パラメータを制御する無線パラメータ制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明による無線基地局は、無線セル内の無線端末と無線通信可能な無線基地局であって、無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能なアンテナ手段と、前記無線端末との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、前記推定された受信特性を用いて前記無線パラメータを制御する無線パラメータ制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、アンテナビーム設定を実際に変更することなく、アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定することができるので、適切なアンテナビーム設定を短時間で決定することが可能となる。
図１は本発明の実施形態を適用した無線通信システムの概略的構成を示すネットワーク図である。 図２は本発明の第１実施形態による無線パラメータ制御システムの機能的構成を示すブロック図である。 図３は本実施形態における基地局データの構成例を示す模式図である。 図４は本実施形態における測定データの構成例を示す模式図である。 図５は本発明の第１実施例による無線パラメータ制御システムにおける受信特性推定方法を示すフローチャートである。 図６は第１実施例における受信特性推定方法を説明するためのアンテナビームの模式図である。 図７は本発明の第２実施例による無線パラメータ制御システムにおける受信特性推定方法を示すフローチャートである。 図８は第２実施例における無線基地局が建物屋上に設置された場合の受信特性推定方法を説明するためのアンテナビームの模式図である。 図９は第２実施例における無線基地局が道路沿いに設置された場合の受信特性推定方法を説明するためのアンテナビームの模式図である。 図１０は本発明の第３実施例による無線パラメータ制御システムにおける受信特性推定方法を示すフローチャートである。 図１１は第３実施例における無線パラメータ変更値決定方法の一例を示す模式図である。 図１２は本発明の第２実施形態によるネットワーク運用管理装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１３は本発明の第３実施形態による無線基地局の機能的構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態によれば、基地局セルに関する測定データと基地局データとを用いてアンテナビーム変更後の受信特性を推定することで、One-shot制御により適切なアンテナビーム設定を決定することができる。以下、本発明の実施形態および実施例について図１に示す無線通信システムを一例として詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施形態による無線パラメータ制御装置１０は受信特性推定機能を有し、データ格納部１１に格納された測定データおよび基地局データを用いて、各無線基地局２０のアンテナビーム設定を変更した後の端末３０の測定位置での受信特性を推定する。この推定された受信特性を用いることで、無線パラメータ制御装置１０はアンテナビーム設定を実際に変更することなく、アンテナビーム設定を変更すべきか否か、あるいはいくつに変更すべきかを判定することができる。このように、本実施形態によれば、変更と確認を繰り返す必要がないために、適切なアンテナビーム設定となる無線パラメータを迅速に決定することが可能となる。
各無線基地局２０が管理するセルには無線接続状態の端末やアイドル状態の端末が存在し、接続状態の端末は即時報告モード(Immediate MDT)で測定データを当該無線基地局へ報告し、アイドル状態の端末は記録報告モード(Logged MDT)で測定データを記録し、無線接続したときに測定データを当該無線基地局へ報告する。あるいは、端末のアプリケーションにより測定データを取得することも可能である。なお、図１に示す複数の無線セルは互いに隣接してもよく、あるいは１つの無線セルが他の無線セル内に設けられたスモールセルであってもよい。また、端末は無線基地局と無線接続可能な移動局あるいはユーザ機器(User Equipment)等であり、たとえば携帯電話、携帯情報端末などである。
このように各端末から報告された測定データは、各無線基地局の基地局データと共に、無線パラメータ制御装置１０により収集され、データ格納部１１に格納される。あるいは、無線パラメータ制御装置１０とは別に設けられたデータ収集装置１２が各無線基地局から測定データおよび基地局データを収集してデータ格納部１１に格納してもよい。また、データ格納部１１は、無線パラメータ制御装置１０とは別に設けられてもよいし、無線パラメータ制御装置１０内に設けられてもよい。
また、無線パラメータ制御装置１０は、複数の無線基地局を管理するネットワーク運用管理装置（図示せず。）に設けられてもよい。あるいは、１つのネットワーク運用管理装置あるいはサーバが無線パラメータ制御装置１０、データ格納部１１およびデータ収集装置１２の機能を備えることもできる。あるいは、無線パラメータ制御装置１０が無線基地局２０に設けられ、無線基地局２０が無線パラメータ制御機能を備えてもよい。
１．第１実施形態
以下、無線基地局２０と端末３０との位置関係における受信特性や推定される受信特性として受信信号レベル（受信電力）を用いて、本発明の第１実施形態および後述する実施例について説明する。
１．１）構成
図２に示すように、本発明の第１実施形態による無線パラメータ制御装置１０は、受信信号レベル推定部１０１および無線パラメータ制御部１０２を機能として備える。受信信号レベル推定部１０１は、選択されたセルの基地局データ１１−１および測定データ１１−２をデータ格納部１１から取得し、無線パラメータ変更による端末３０の位置（測定データの測定位置）での受信信号レベルを推定する。無線パラメータ制御部１０２は、この変更後の推定値と変更前の測定値とに基づいて、当該セルの無線パラメータを適切に制御することができる。ここで、無線パラメータとしては、たとえば送信電力やアンテナビーム角（アンテナチルト角、水平方向ビーム角）などである。
１．２）基地局データ
基地局データ１１−１は、無線セル毎に、アンテナ設置位置、設置高、アンテナゲインおよびその放射パタンを表すデータを含む。放射パタンのデータ形式の例を図３に示す。図３（Ａ）では、水平方向(Azimuth)、垂直方向(Elevation)のそれぞれに対するアンテナゲイン(Gain)が示されており、図３（Ｂ）では、水平方向と垂直方向の組み合わせに対するアンテナゲインが示されている。
これ以外にも、アンテナゲインパタンをモデル化した数式ならびにそのパラメータ値で示すこともできる。さらに、アンテナビーム角設定によってアンテナゲインや放射パタンが異なる場合には、設定候補毎に準備することが好ましい。
１．３）測定データ
図４は測定データの一例である。図４に例示するように、測定データ１１−２は、測定位置および測定時間のデータと、無線セル、無線アクセス方式、周波数帯域、複数の端末で測定されたパイロット信号(またはリファレンス信号)の受信信号レベル（受信電力）および受信品質のデータとを含む。
受信信号レベルは、例えばLTEの場合ではRSRP(Reference Signal Received Power)、UMTSの場合ではRSCP(Received Signal Code Power)である。受信品質は、パイロット信号(またはリファレンス信号)の受信信号品質であり、例えばLTEの場合ではRSRQ(Reference Signal Received Quality)、UMTSの場合ではEc/No(The received energy per chip divided by the power density)である。
測定位置としては、例えば、緯度・経度、またはUTM(Universal Transverse Mercator)座標系や19座標系におけるx, y座標であり、さらにz座標(標高情報)を含むことが好ましい。さらに、位置情報の信頼性に関する情報を含んでいても良い。位置情報の信頼性に関する情報とは信頼区間や信頼度などが挙げられる。
上記受信信号レベルの測定位置に関するデータが利用できない場合には、複数の無線セルに対するパイロット信号(またはリファレンス信号)の受信信号レベルと、上記無線セルの基地局アンテナ位置やパイロット信号(またはリファレンス信号)の送信信号レベルの情報を用いて位置を推定することもできる。具体的には、上記した送信信号レベルと受信信号レベルの差から、基地局アンテナ位置と端末との間のパスロスを算出する。このパスロスが基地局アンテナ位置と端末との間の距離に比例するものと仮定し、３点測量により位置を特定する。
また、測定位置に関するデータが利用できず、さらに受信信号レベルも取得できないような場合には、当該測定とは別の測定時刻に測定された位置情報を用いて位置を推定してもよい。具体的には、当該測定の直前に取得された位置情報と当該測定の直後に取得された位置情報とを用い、その平均を当該測定が実施された位置とする。
なお、測定データは、接続状態にある端末だけでなく、アイドル状態にある端末で測定されたデータも含む。上述したように、アイドル状態にある端末からの測定データは記録報告モード機能により取得できる。
以下、受信信号レベル推定部１０１の第１実施例〜第３実施例による受信信号レベル推定動作について図面を参照しながら詳細に説明する。
２．第１実施例
２．１）受信信号レベル推定
本発明の第１実施例による受信信号レベル推定では、無線基地局アンテナのゲインパタンと無線端末の位置情報とに基づいてアンテナビーム角の設定変更前と後のアンテナゲインを計算し、変更前後のアンテナゲインと無線端末により測定された受信信号レベルとを用いて変更後の受信信号レベルを推定する。以下、図１における無線セル２０ａにおける端末３０の位置での受信信号レベルRSRPの推定について説明する。なお、アンテナビーム角の設定変更前の受信信号レベルをRSRPbefore(単位：dBm)とし、変更後の受信信号レベルをRSRPafter(単位：dBm)とする。
図５において、受信信号レベル推定部１０１は、まず測定データ１１−２から当該アンテナビーム角設定での受信信号レベルRSRPbeforeとその測定を行った端末情報とを取得し（動作Ｓ２０１）、推定対象となるアンテナビーム角設定を決定する（動作Ｓ２０２）。続いて、受信信号レベル推定部１０１は、後述するように、基地局データ１１−１から無線セル２０ａにおける端末３０に対するアンテナゲインGbeforeおよびGafterを算出する（動作Ｓ２０３）。
そして受信信号レベル推定部１０１は、変更前の受信信号レベルRSRPbeforeと、変更前のアンテナゲインGbeforeと、変更後のアンテナゲインGafterとを用いて、アンテナビーム設定を変更した後の端末３０に対する受信信号レベルRSRPafterを次式（１）により算出する（動作Ｓ２０４）。
RSRPafter＝RSRPbefore＋(Gafter−Gbefore) ・・・（１）
ここで、Gbeforeはアンテナビーム角設定変更前の端末３０に対するアンテナゲイン(単位：dB)であり、Gafterはアンテナビーム角設定変更後の端末３０に対するアンテナゲイン(単位：dB)である。次に、式（１）におけるアンテナゲインGbeforeおよびGafterについて、図６を参照しながら説明する。
２．２）アンテナゲインGbeforeおよびGafter
図６の例では、アンテナビーム角設定変更前のアンテナゲインパタンＡbeforeの俯角（アンテナゲインが最大となる垂直方向の角度）θは基地局アンテナから端末３０に向かう基準方位と一致しており、アンテナビーム角設定変更後のアンテナゲインパタンＡafterの俯角は基準方位から外れているものとする。一般に、変更前と変更後のアンテナゲインGbeforeとGafterは、次式（２）および（３）により計算することができる。
Gbefore＝Ａbefore(ψref，θref) ・・・（２）
Gafter＝Ａafter(ψref，θref) ・・・（３）
ここで、ψrefは基準方位の水平方向成分、θrefは基準方位の垂直方向成分であり、次式により算出される。
Figure 2014204161
ただし、(xBS, yBS, zBS)は基地局２０のアンテナ位置、(xMS, yMS, zMS)は端末３０の位置を示す。ここでは、東西方向をx軸(東向きが正)、南北方向をy軸(北向きが正)とし、水平方位はy軸性方向(北)を０度としてx軸性方向(東)が正、垂直方位は水平を０度として下方が正としている。
上述したように、図６に示す例では、アンテナビーム角設定変更後のアンテナゲインパタンＡafterの俯角は基準方位から外れているので、Gbefore＞Gafterとなり、式（１）からRSRPafter＜RSRPbefore、すなわちアンテナビーム角設定を変更すると、端末３０での受信特性（受信信号レベル）が劣化することが予測される。したがって、劣化の程度(Gafter−Gbefore)が所定値より大きければ、現在の状況における端末３０に対してはアンテナビーム角設定を変更しない方が望ましいと判断できる。逆に、アンテナビーム角設定を変更することで端末３０での受信特性（受信信号レベル）が良好になれば、アンテナビーム角設定を変更する方が望ましいと判断できる。複数の端末が存在する場合には、各端末でアンテナビーム角変更前後のRSRPを推定し、たとえばそれらの平均特性に基づいてアンテナビーム角設定変更の可否を判断してもよい。
２．３）効果
上述したように、本発明の第１実施例によれば、アンテナビーム角設定の変更後の受信信号レベルをアンテナゲインパタンを利用して推定することにより、アンテナビーム角設定を変更すべきか否かを事前に判断することができ、迅速なアンテナビーム角制御が可能となる。
３．第２実施例
３．１）受信信号レベル推定
本発明の第２実施例による受信信号レベル推定では、無線基地局アンテナの設置形態および無線セルの種別に応じて、アンテナゲインの参照方位を切り替える。そのために第２実施例における基地局データには、上記第１実施例の基地局データに加えて、無線基地局アンテナの設置形態および無線セルの種別に関するデータも含まれる。
基地局アンテナの設置形態としては、たとえばタワー/屋上/ポディウム/街灯/電信柱等に設置される形態があり、無線セルの種別としては、マクロセル/マイクロセル/ストリートマイクロセル/ピコセル/フェムトセル等の異なるセルサイズがある。なお、基地局アンテナの設置形態として、当該基地局アンテナ設置高と基地局周辺にあるビル等の電波障害物の平均高を設置環境データとして含んでもよい。
たとえば、基地局アンテナが周辺建物高よりも高い位置に設置されている場合(またはマクロセルの場合)には基準方位よりも上方のゲインを重視し、道路沿いの低い位置に設置されている場合(またはピコセル／ストリートマイクロセルの場合)には下方のゲインを重視する、というように参照方位を切り替える。
以下、図１における無線セル２０ａにおける端末３０の位置での受信信号レベルRSRPの推定について説明する。なお、アンテナビーム角の設定変更前の受信信号レベルをRSRPbeforeとし、変更後の受信信号レベルをRSRPafterとする。
図７において、受信信号レベル推定部１０１は、まず測定データ１１−２から当該アンテナビーム角設定での受信信号レベルRSRPbeforeとその測定を行った端末情報とを取得し（動作Ｓ３０１）、推定対象となるアンテナビーム角設定を決定する（動作Ｓ３０２）。続いて、受信信号レベル推定部１０１は、基地局データ１１−１から基地局２０のアンテナの設置形態および無線セル２０ａの種別を取得し（動作Ｓ３０３）、取得した基地局アンテナの設置形態あるいは無線セルの種別に応じて、後述するように、予め設定された方法で変更前後のアンテナゲインG_beforeおよびG_afterを計算する（動作Ｓ３０４）。
そして受信信号レベル推定部１０１は、第１実施例と同様に、変更前の受信信号レベルRSRPbeforeと、変更前のアンテナゲインGbeforeと、変更後のアンテナゲインGafterとを用いて、アンテナビーム設定を変更した後の端末３０に対する受信信号レベルRSRPafterを既に述べた式（１）により算出する（動作Ｓ３０５）。次に、本実施例におけるアンテナゲインGbeforeおよびGafterについて、図８および図９を参照しながら説明する。
３．２）アンテナゲインGbeforeとGafterの計算方法
本実施例では、後述するように２つのアンテナゲイン計算方法ＡおよびＢを用意し、基地局アンテナの設置状況、設置形態あるいは無線セルの種別に応じて次のように使い分ける。
・基地局アンテナ設置高が当該アンテナ周辺の平均建物高よりも高いか否かで分類し、高い場合には計算方法Ａを、低い場合には計算方法Ｂを使用する。
・基地局アンテナの設置形態が タワーまたは屋上か、あるいはポディウム、街灯または電信柱かで分類し、タワーまたは屋上の場合には計算方法Ａを、ポディウム、街灯または電信柱の場合には計算方法Ｂを使用する。
・無線セルの種別がマクロセルまたはマイクロセルか、ピコセルまたはストリートマイクロセルかで分類し、マクロセルまたはマイクロセルであれば計算方法Ａを、ピコセルまたはストリートマイクロセルであれば計算方法Ｂを使用する。
３．３）計算方法Ａ
計算方法Ａでは基準方位よりも上方にあるアンテナゲインを重視する。例えばGbeforeとGafterを次式により計算する。
Figure 2014204161

このとき、以下の条件を満たす。
a>0
wo>=0, w10>=0, w2>0
w2>=w1
なお、参照するチルト角の個数(分母の項の数、上記の例では３)はこれに限らない。上方側と下方側で異なる個数であっても良い。また、ａは任意の値でよく、上方側と下方側で異なる値であってもよい。
なお、図８に示すように、無線基地局２０のアンテナがタワーまたは屋上に設置されている場合や無線セル２０ａがマクロセルである場合には、基地局アンテナと無線端末３０との間の伝搬は建物上面での回折波であるとし、基地局アンテナと無線端末３０の位置と、周辺の平均建物高を用いて決定論的にａを求めてもよい。
３．４）計算方法Ｂ
計算方法Ｂでは基準方位よりも下方にあるアンテナゲインを重視する。例えばGbeforeとGafterを上記計算方法Ａと同じ式を用いて計算するが、計算方法Ｂでは以下の条件を満たす。
a>0
wo>=0, w1>0, w2>=0
w1>=w2
なお、参照するチルト角の個数(分母の項の数、上記の例では３)はこれに限らない。上方側と下方側で異なる個数であっても良い。また、ａは任意の値でよく、上方側と下方側で異なる値であってもよい。
なお、図９に示すように、無線基地局２０のアンテナが道路沿いの低い位置に設置されている場合や無線セル２０ａがピコセルまたはストリートマイクロセルである場合には、基地局アンテナと無線端末間の伝搬は直接波と地面の反射波であるとし、反射波の成分として基地局アンテナと無線端末の位置から決定論的にａを求めてもよい。その際、地面は水平であると仮定すればよい。
３．５）効果
上述したように、本発明の第２実施例によれば、無線基地局アンテナの設置形態や無線セルの種別に応じてアンテナゲインの参照方位を切り替えるように計算方法を選択することで、基地局の実際の設置環境に即した受信信号レベルの推定が可能となる。
４．第３実施例
本発明の第３実施例による受信信号レベル推定では、複数のアンテナビーム設定変更候補に対して、上述した第１実施例あるいは第２実施例による受信信号レベル推定を行い、その結果を基にアンテナビーム設定の変更値を決定する。
４．１）受信信号レベル推定
図１０において、受信信号レベル推定部１０１は、まず測定データ１１−２から当該変更候補での受信信号レベルRSRPbeforeとその測定を行った端末情報とを取得し（動作Ｓ４０１）、推定対象となるアンテナビーム角設定の複数の変更候補から１つを選択する（動作Ｓ４０２）。続いて、受信信号レベル推定部１０１は、第１実施例の２．２）あるいは第２実施例の３．２）〜３．４）で述べたように、基地局データ１１−１から無線セル２０ａにおける端末３０に対するアンテナゲインGbeforeおよびGafterを算出する（動作Ｓ４０３）。
こうして算出された変更前のアンテナゲインGbeforeと変更後のアンテナゲインGafterと、変更前の受信信号レベルRSRPbeforeとを用いて、受信信号レベル推定部１０１はアンテナビーム設定変更候補を変更した後の端末３０に対する受信信号レベルRSRPafterを上述した式（１）により算出する（動作Ｓ４０４）。
続いて、受信信号レベル推定部１０１は、全てのアンテナビーム角設定の変更候補に対する推定計算を完了したか否かをチェックし（動作Ｓ４０５）、全ての変更候補に対する推定処理が完了していない場合には（動作Ｓ４０５；ＮＯ）、動作Ｓ４０２へ戻り、残りの変更候補から１つを選択し、以下上述した動作Ｓ４０２〜Ｓ４０４を繰り返す。こうして全ての変更候補に対する推定処理が完了すれば（動作Ｓ４０５；ＹＥＳ）、無線パラメータ制御部１０２は、全ての変更候補に対して得られた受信信号レベルの推定値を基に、アンテナビーム設定角の変更値を決定する（動作Ｓ４０６）。以下、アンテナビーム設定角の変更値決定（動作Ｓ４０６）の具体例について図面を参照しながら説明する。
４．２）アンテナビーム設定角の変更値決定
まず、無線パラメータ（アンテナビーム設定角）の変更候補iにおいて、所定期間に所定のセルで測定された測定データのうちの１つの測定データnに対して、当該変更候補の変更後の受信信号レベルの推定値をRSRPn_iとする。この場合、所定期間に所定のセルで測定された全ての測定データに対する平均の受信信号レベルは次式で求めることができる。
Figure 2014204161
この式の値を指標とし、全ての変更候補の指標のうち最も高い指標を与えた変更候補を、アンテナビーム設定の変更値として決定する。図１１に示す簡単な例を用いて説明する。
図１１に示すように、基地局２０は所定のアンテナゲインパタンを有しており、端末３１および３２が基地局２０のアンテナに対してそれぞれ所定の位置にあるものとする。また、無線パラメータ変更候補Ａでは基地局２０のアンテナ府角がθＡ、無線パラメータ変更候補Ｂでは基地局２０のアンテナ府角がθＢで、θＡ＜θＢであるとする。
この場合、図１１に示すようなアンテナゲインパタンでは、無線パラメータ変更候補Ａに設定すると、端末３１の受信電力RSRP1_Aは非常に小さく（すなわち不感地が生じる。）、端末３２の受信電力RSRP2_Aは十分に大きくなり、無線パラメータ変更候補Ｂに設定すると、端末３１の受信電力RSRP1_Aも端末３２の受信電力RSRP2_Aもある程度良好になる。したがって、このケースでは、上記式の指標を用いて計算すると、次式のように無線パラメータ変更候補ＡよりもＢの方が指標の値が大きくなり、無線パラメータ変更候補Ｂを変更値として決定することができる。
Figure 2014204161
５．変形例
上述した第１〜第３実施例では、無線基地局２０からの送信信号を端末３０が受信する場合の下り受信信号レベルの推定を例示したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、図４に例示した測定データ１１−２が上りの受信信号レベルであれば、上述した実施例と同様の手順で上りの受信信号レベルの推定を行うこともできる。
６．第２実施形態
図１２に示すように、無線通信システムの無線基地局を管理するネットワーク運用管理装置６００が上述した無線パラメータ制御装置１０およびデータ格納部１１やデータ収集装置１２を含んでもよい。基本的な動作は上記第１〜第３実施例と同様であるから説明は省略する。
７．第３実施形態
図１３に示すように、無線通信システムの無線基地局７００は無線端末との無線接続のための無線送受信器１３に加えて、上述した無線パラメータ制御装置１０およびデータ格納部１１やデータ収集装置１２を含んでもよい。基本的な動作は上記第１〜第３実施例と同様であるから説明は省略する。
本発明は無線通信システムにおいて基地局の無線パラメータを制御するシステムに適用可能である。
１０ 無線パラメータ制御装置
１１ データ格納部
１２ データ収集装置
２０ 無線基地局
２０ａ セル
３０ 端末
１０１ 受信信号レベル推定部
１０２ 無線パラメータ制御部

Claims (41)

  1. 無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な第１無線局と前記第１無線局と無線通信可能な第２無線局とを含む無線通信システムにおける無線パラメータ制御装置であって、
    前記第１無線局と前記第２無線局との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、
    前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、
    を有し、前記推定された受信特性を用いて無線パラメータを制御することを特徴とする無線パラメータ制御装置。
  2. 前記取得手段は、前記第１無線局のアンテナからの参照方位を設定し、前記第１無線局のアンテナゲインパタンを前記参照方位に従って参照することで前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得することを特徴とする請求項１に記載の無線パラメータ制御装置。
  3. 前記参照方位は、前記第１無線局のアンテナから前記測定位置へ向かう基準方位であることを特徴とする請求項２に記載の無線パラメータ制御装置。
  4. 前記受信特性の測定情報を前記アンテナビーム設定の変更前の受信信号レベルＬbeforeとし、前記第１アンテナゲインをＧbefore、前記第２アンテナゲインをＧafterとすると、前記推定手段は、前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性である受信信号レベルＬafterを次式：
    Ｌafter＝Ｌbefore＋(Ｇafter−Ｇbefore)
    により推定する、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御装置。
  5. 前記取得手段は、前記第１無線局のアンテナの設置環境、設置形態および／または前記第１無線局の無線セルの種別に応じて、前記第１無線局のアンテナからの参照方位を切り替えることを特徴とする請求項２−４のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御装置。
  6. 前記第１無線局のアンテナが周囲の電波障害物よりも高い位置に設定されている場合あるいは前記無線局のセルがマクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より上方に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の無線パラメータ制御装置。
  7. 前記第１無線局のアンテナが周囲の電波障害物よりも低い位置に設定されている場合あるいは前記無線局のセルがピコセルあるいはストリートマイクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より下方に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の無線パラメータ制御装置。
  8. 前記取得手段は前記アンテナビーム設定の変更後の複数の変更候補の各々に対して順次前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得し、
    前記推定手段は、前記変更候補に対して前記アンテナビーム設定変更後の受信特性を推定し、
    前記変更候補の受信特性推定結果に基づいて無線パラメータを制御することを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御装置。
  9. 前記変更候補の推定された受信特性が最も良好な変更候補に従って無線パラメータを制御することを特徴とする請求項８に記載の無線パラメータ制御装置。
  10. 前記アンテナビーム設定は前記第１無線局のアンテナチルト角の設定であることを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御装置。
  11. 無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な第１無線局と前記第１無線局と無線通信可能な第２無線局とを含む無線通信システムにおける無線パラメータ制御方法であって、
    取得手段が、前記第１無線局と前記第２無線局との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得し、
    推定手段が、前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定し、
    前記推定された受信特性を用いて無線パラメータを制御することを特徴とする無線パラメータ制御方法。
  12. 前記取得手段は、前記第１無線局のアンテナからの参照方位を設定し、前記第１無線局のアンテナゲインパタンを前記参照方位に従って参照することで前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得することを特徴とする請求項１１に記載の無線パラメータ制御方法。
  13. 前記参照方位は、前記第１無線局のアンテナから前記測定位置へ向かう基準方位であることを特徴とする請求項１２に記載の無線パラメータ制御方法。
  14. 前記受信特性の測定情報を前記アンテナビーム設定の変更前の受信信号レベルＬbeforeとし、前記第１アンテナゲインをＧbefore、前記第２アンテナゲインをＧafterとすると、前記推定手段は、前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性である受信信号レベルＬafterを次式：
    Ｌafter＝Ｌbefore＋(Ｇafter−Ｇbefore)
    により推定する、ことを特徴とする請求項１１−１３のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御方法。
  15. 前記取得手段は、前記第１無線局のアンテナの設置環境、設置形態および／または前記第１無線局の無線セルの種別に応じて、前記第１無線局のアンテナからの参照方位を切り替えることを特徴とする請求項１２−１４のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御方法。
  16. 前記第１無線局のアンテナが周囲の電波障害物よりも高い位置に設定されている場合あるいは前記無線局のセルがマクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より上方に切り替えることを特徴とする請求項１５に記載の無線パラメータ制御方法。
  17. 前記第１無線局のアンテナが周囲の電波障害物よりも低い位置に設定されている場合あるいは前記無線局のセルがピコセルあるいはストリートマイクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より下方に切り替えることを特徴とする請求項１５に記載の無線パラメータ制御方法。
  18. 前記取得手段は前記アンテナビーム設定の変更後の複数の変更候補の各々に対して順次前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得し、
    前記推定手段は、前記変更候補に対して前記アンテナビーム設定変更後の受信特性を推定し、
    前記変更候補の受信特性推定結果に基づいて無線パラメータを制御することを特徴とする請求項１１−１７のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御方法。
  19. 前記変更候補の推定された受信特性が最も良好な変更候補に従って無線パラメータを制御することを特徴とする請求項８に記載の無線パラメータ制御方法。
  20. 前記アンテナビーム設定は前記第１無線局のアンテナチルト角の設定であることを特徴とする請求項１１−１９のいずれか１項に記載の無線パラメータ制御方法。
  21. 無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能な無線基地局と前記無線基地局と無線通信可能な無線端末とを含む無線通信システムにおける複数の無線基地局を管理するネットワーク運用管理装置であって、
    前記無線基地局と前記無線端末との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、
    前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、
    前記推定された受信特性を用いて前記無線基地局の無線パラメータを制御する無線パラメータ制御手段と、
    を有することを特徴とするネットワーク運用管理装置。
  22. 前記取得手段は、前記無線基地局のアンテナからの参照方位を設定し、前記無線基地局のアンテナゲインパタンを前記参照方位に従って参照することで前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得することを特徴とする請求項２１に記載のネットワーク運用管理装置。
  23. 前記参照方位は、前記無線基地局のアンテナから前記測定位置へ向かう基準方位であることを特徴とする請求項２２に記載のネットワーク運用管理装置。
  24. 前記受信特性の測定情報を前記アンテナビーム設定の変更前の受信信号レベルＬbeforeとし、前記第１アンテナゲインをＧbefore、前記第２アンテナゲインをＧafterとすると、前記推定手段は、前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性である受信信号レベルＬafterを次式：
    Ｌafter＝Ｌbefore＋(Ｇafter−Ｇbefore)
    により推定する、ことを特徴とする請求項２１−２３のいずれか１項に記載のネットワーク運用管理装置。
  25. 前記取得手段は、前記無線基地局のアンテナの設置環境、設置形態および／または前記無線基地局の無線セルの種別に応じて、前記無線基地局のアンテナからの参照方位を切り替えることを特徴とする請求項２２−２４のいずれか１項に記載のネットワーク運用管理装置。
  26. 前記無線基地局のアンテナが周囲の電波障害物よりも高い位置に設定されている場合あるいは前記無線局のセルがマクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より上方に切り替えることを特徴とする請求項２５に記載のネットワーク運用管理装置。
  27. 前記無線基地局のアンテナが周囲の電波障害物よりも低い位置に設定されている場合あるいは前記無線基地局のセルがピコセルあるいはストリートマイクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より下方に切り替えることを特徴とする請求項２５に記載のネットワーク運用管理装置。
  28. 前記取得手段は前記アンテナビーム設定の変更後の複数の変更候補の各々に対して順次前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得し、
    前記推定手段は前記変更候補に対して前記アンテナビーム設定変更後の受信特性を推定し、
    前記無線パラメータ制御手段は前記変更候補の受信特性推定結果に基づいて無線パラメータを制御する、
    ことを特徴とする請求項２１−２７のいずれか１項に記載のネットワーク運用管理装置。
  29. 前記無線パラメータ制御手段は前記変更候補の推定された受信特性が最も良好な変更候補に従って無線パラメータを制御することを特徴とする請求項２８に記載のネットワーク運用管理装置。
  30. 前記アンテナビーム設定は前記無線基地局のアンテナチルト角の設定であることを特徴とする請求項２１−２９のいずれか１項に記載のネットワーク運用管理装置。
  31. 無線セル内の無線端末と無線通信可能な無線基地局であって、
    無線パラメータによりアンテナビーム設定を変更可能なアンテナ手段と、
    前記無線端末との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得手段と、
    前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定手段と、
    前記推定された受信特性を用いて前記無線パラメータを制御する無線パラメータ制御手段と、
    を有することを特徴とする無線基地局。
  32. 前記取得手段は、前記アンテナ手段からの参照方位を設定し、前記無線基地局のアンテナゲインパタンを前記参照方位に従って参照することで前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得することを特徴とする請求項３１に記載の無線基地局。
  33. 前記参照方位は、前記アンテナ手段から前記測定位置へ向かう基準方位であることを特徴とする請求項３２に記載の無線基地局。
  34. 前記受信特性の測定情報を前記アンテナビーム設定の変更前の受信信号レベルＬbeforeとし、前記第１アンテナゲインをＧbefore、前記第２アンテナゲインをＧafterとすると、前記推定手段は、前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性である受信信号レベルＬafterを次式：
    Ｌafter＝Ｌbefore＋(Ｇafter−Ｇbefore)
    により推定する、ことを特徴とする請求項３１−３３のいずれか１項に記載の無線基地局。
  35. 前記取得手段は、前記アンテナ手段の設置環境、設置形態および／または前記無線セルの種別に応じて、前記アンテナ手段からの参照方位を切り替えることを特徴とする請求項３２−３４のいずれか１項に記載の無線基地局。
  36. 前記アンテナ手段が周囲の電波障害物よりも高い位置に設定されている場合あるいは前記無線セルがマクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より上方に切り替えることを特徴とする請求項３５に記載の無線基地局。
  37. 前記アンテナ手段が周囲の電波障害物よりも低い位置に設定されている場合あるいは前記無線セルがピコセルあるいはストリートマイクロセルである場合には、前記参照方位を前記基準方位より下方に切り替えることを特徴とする請求項３５に記載の無線基地局。
  38. 前記取得手段は前記アンテナビーム設定の変更後の複数の変更候補の各々に対して順次前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを取得し、
    前記推定手段は前記変更候補に対して前記アンテナビーム設定変更後の受信特性を推定し、
    前記無線パラメータ制御手段は前記変更候補の受信特性推定結果に基づいて無線パラメータを制御する、
    ことを特徴とする請求項３１−３７のいずれか１項に記載の無線基地局。
  39. 前記無線パラメータ制御手段は前記変更候補の推定された受信特性が最も良好な変更候補に従って無線パラメータを制御することを特徴とする請求項３８に記載の無線基地局。
  40. 前記アンテナビーム設定は前記アンテナ手段のアンテナチルト角の設定であることを特徴とする請求項３１−３９のいずれか１項に記載の無線基地局。
  41. 無線基地局の無線パラメータを制御する無線パラメータ制御装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
    無線端末との間の受信特性が測定された測定位置に基づいて、前記受信特性に影響するアンテナゲインとして前記アンテナビーム設定の変更前の第１アンテナゲインおよび前記アンテナビーム設定の変更後の第２アンテナゲインを取得する取得機能と、
    前記受信特性の測定情報、前記第１アンテナゲインおよび前記第２アンテナゲインを用いて前記アンテナビーム設定の変更後の受信特性を推定する推定機能と、
    前記推定された受信特性を用いて前記無線パラメータを制御する無線パラメータ制御機能と、
    を前記コンピュータで実現することを特徴とするプログラム。
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