JP2014233093A - 無線通信システム、管理装置及び基地局管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 周波数を有効活用して通信品質を良好にすること。
【解決手段】 本実施形態に係る無線通信システムにおいて、基地局２は、端末１から基地局２へ送信される上り信号のＵＬ干渉情報を送信するＵＬ干渉情報提供部２４を備え、端末１は、基地局２から端末１へ送信される下り信号のＤＬ干渉情報を送信するＤＬ干渉情報提供部１２を備え、管理装置３は、基地局２に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリスト３４，３５，３７と、ＵＬ干渉情報及びＤＬ干渉情報を取得する干渉情報取得部３２と、ＵＬ干渉情報及びＤＬ干渉情報とリスト３４，３５，３７とに基づいて、基地局２に設定する運用周波数、帯域幅及び送信出力を制御する周波数／送信出力制御部３３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、複数の基地局を統合管理する無線通信システム、管理装置及び基地局管理方法に関する。

スマートフォンやタブレット端末の普及に伴いモバイルデータトラフィックは今後益々増大するものと予想される。屋内のトラフィック対策としては、フェムトセル基地局やピコセル基地局を設置することが想定されるが、これらの基地局は１台のカバーエリアが小さいため多数設置する必要があり、置局設計や設置工事の負荷が大きい。置局設計において決定される重要な設定値として運用周波数や送信出力があるが、これらの設定を自動化できれば、設置に掛かる負担を軽減できるものと考える。

特開平１０−１３９２１号公報

例えば、基地局の位置情報に基づいて自律的に運用周波数を割り当てる手法があるが、ビルなどの屋内エリアを想定した場合、緯度経度が同一の基地局で高さが異なる基地局に対しては、互いに異なる運用周波数が選択され、周波数利用効率が悪化する場合がある。また、屋内の遮蔽物等の環境により伝搬環境が変化することもある。したがって、緯度経度の情報のみでは適切な運用周波数や送信出力を設定することが出来ず周波数の利用効率が悪化するという問題がある。

本実施形態の目的は、周波数を有効活用して通信品質を良好にすることができる無線通信システム、管理装置及び基地局管理方法を提供することにある。

本実施形態に係る無線通信システムは、端末と、前記端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を管理する管理装置とを具備する無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末から前記基地局へ送信される上り信号の第１干渉情報を送信する手段を備え、前記端末は、前記基地局から前記端末へ送信される下り信号の第２干渉情報を送信する手段を備え、前記管理装置は、前記基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストを記憶する記憶手段と、前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報を取得する取得手段と、前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報と前記リストとに基づいて、前記基地局に設定する運用周波数、帯域幅及び送信出力を制御する制御手段とを備えるものである。

本実施形態に係る無線通信システムの全体図。 本実施形態に係る無線通信システムの機能構成を示すブロック図。 周波数リストの一例を示す図。 帯域幅リストの一例を示す図。 送信出力リストの一例を示す図。 設置場所リストの一例を示す図。 パラメータリストの一例を示す図。 ＤＬ干渉情報を取得する様子を示す図。 ＤＬ干渉情報に基づいてパラメータを制御する様子を示す図。 ＵＬ干渉情報を取得する様子を示す図。 ＵＬ干渉情報に基づいてパラメータを制御する様子を示す図。 複数の基地局に対するパラメータ制御処理を示すシーケンス図。 デフォルト値での動作を示すフローチャート。 ＵＬ／ＤＬ干渉情報の取得処理を示すフローチャート。 パラメータリスト作成処理を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線通信システム、管理装置及び基地局管理方法を説明する。

図１は、本実施形態に係る無線通信システムの全体図である。このシステムは、端末１−１〜１−ｍ（以下、端末１と総称する）、基地局２−１〜２−ｎ（以下、基地局２と総称する）、管理装置３、管理サーバ４、保守用ネットワーク及び通信用ネットワークを有する。基地局２は、そのカバーエリアに存在する端末１との間で無線通信を行う。管理装置３は、複数の基地局２と有線又は無線回線により接続され、複数の基地局２を統合管理する。さらに、管理装置３は、保守用ネットワーク及び通信用ネットワークと接続され、保守用ネットワークを介して管理サーバ４と接続される。

図２は、本実施形態に係る無線通信システムの機能構成を示すブロック図である。端末１は、無線部１１及びＤＬ干渉情報提供部１２を有する。端末１の無線部１１は、基地局２の無線部２３と無線通信により接続される。端末１のＤＬ干渉情報提供部１２は、Ｄｏｗｎｌｉｎｋの干渉情報（ＤＬ干渉情報）を管理装置３の干渉情報取得部３２に提供する。ＤＬ干渉情報の管理装置３への提供の仕方は、ネットワーク経由でもよいし、基地局経由でもよいし、直接ＵＳＢ等を使って提供しても良い。

図２において、基地局２は、無線部２３、周波数／送信出力設定部２２、ＵＬ干渉情報提供部２４及びネットワーク通信部２１を有する。基地局２のＵＬ干渉情報提供部２４は、無線部２３からのＵｐｌｉｎｋの干渉情報を解析し、運用周波数の割当に必要な干渉情報（ＵＬ干渉情報）をネットワーク通信部２１及びネットワーク通信部３１を介して干渉情報取得部３２に提供する。ネットワーク通信部２１は管理装置３のネットワーク通信部３１と接続されている。

周波数／送信出力設定部２２は、管理装置３によって割り当てられた運用周波数、帯域幅及び送信出力を設定する。無線部２３は周波数／送信出力設定部３３によって設定された運用周波数、帯域幅及び送信出力に従って、端末１と無線通信を行う。

管理装置３は、周波数リスト３４、帯域幅リスト３５、設置場所リスト３６、送信出力設定リスト３７、干渉情報取得部３２、周波数／送信出力割当部３３及びネットワーク通信部３１を有する。ネットワーク通信部３１は基地局２のネットワーク通信部２１や保守用ネットワーク、通信用ネットワークと接続されている。

管理装置３の周波数リスト３４は、図３に示すように基地局２に設定可能な周波数の一覧ｆ１，ｆ２，…［Ｈｚ］を有する。また、図４に示すように帯域幅リスト３５は、基地局２に設定可能な帯域幅の一覧ＸＸ，ＹＹ，…［Ｈｚ］を有する。送信出力リスト３７は、図５に示すように基地局２に設定可能な送信出力の一覧ＡＡＡ，ＢＢＢ，…［ｍＷ］を有する。周波数リスト３４、帯域幅リスト３５及び送信出力リスト３７は、管理装置３内で作成しても良いし、管理サーバ４が作成し管理装置３に提供しても良い。

設置場所リスト３６は、図６に示すように複数の基地局２のそれぞれの設置場所の一覧を場所Ａ，場所Ｂ，…を有する。設置場所の表現方法は、緯度／経度やｘ／ｙ座標など２次元での表現や緯度／経度／高さ、ｘ／ｙ／ｚ座標、フロア／階層など３次元で表現することができる。設置場所リスト３６は、管理装置３内で作成しても良いし、管理サーバ４が作成し管理装置３に提供しても良い。また、設置場所リスト３６は基地局２のＧＰＳ信号をもとに作成してもよいし、手動で作成しても良い。

干渉情報取得部３２は、複数の基地局２からＵＬ干渉情報を、端末１からＤＬ干渉情報を受け取り周波数／送信出力割制御部３３に通知する。周波数／送信出力制御部３３は、周波数リスト３４、帯域幅リスト３５、設置場所リスト３６、送信出力リスト３７と干渉情報取得部３２からのＵＬ／ＤＬ干渉情報をもとに図７に示すようなパラメータリストを作成する。パラメータリストは、周波数利用効率や他基地局との干渉を考慮して作成する。尚、パラメータリストの作成は、設置場所の情報が不足していても干渉情報を頼りに作成することが出来る。

管理サーバ４は、周波数リスト３４、帯域幅リスト３５、設置場所リスト３６及び送信出力リスト３７を作成し、保守用ネットワークを介して管理装置３に提供することができる。

次にこのように構成される無線通信システムの動作について説明する。
図８は、上記構成において各端末のＤＬ干渉情報提供部１２でＤＬ干渉情報を取得する様子を示している。基地局＃１，＃２，＃３の設置場所は、場所Ａ，Ｂ，Ｃとする。ここでは、基地局＃１，＃２，＃３は、同一の周波数ｆ１、同一の帯域幅３０ＭＨｚ、同一の送信出力１００ｍＶを使用しており、端末ａ，ｂはともに基地局＃１と接続されている。この状態で、端末ａは基地局＃３からの干渉を受けており、同様に端末ｂは基地局＃２，＃３から干渉を受けている。ここから、基地局＃１は基地局＃２，＃３と隣接しており干渉の影響を受けているため、他の運用周波数を使うか、送信出力を制御することが望ましい。ここで周波数リスト３４にｆ１，ｆ２，ｆ３があれば、図９のように、基地局＃１，＃２，＃３の帯域幅を３０ＭＨｚにし、基地局＃２の送信出力を５０ｍＷに、基地局＃３の運用周波数をｆ３にすることで、干渉がなくなり通信品質が改善される。

図１０は、各基地局のＵＬ干渉情報提供部でＵＬ干渉情報を取得する様子を示している。この場合、基地局＃１，＃２，＃３は同一の周波数ｆ１、同一の帯域幅３０ＭＨｚ、同一の送信出力１００ｍＶを使用しており、端末ａは基地局＃１と接続され、端末ｂは基地局＃３と接続されている。この場合、基地局＃１は端末ｂからの干渉を受けており、同様に基地局＃３は端末ａから干渉を受けている。これらは管理装置３で基地局＃１は端末ｂからの干渉を、＃３は端末ａからの干渉を受けていることが把握できるので、それぞれ他の運用周波数を使うか、送信出力を制御する対象とすることができる。ここで周波数リスト３４にｆ１，ｆ２，ｆ３があれば、図１１のように基地局＃３の運用周波数をｆ３に変更することで、干渉がなくなり通信品質が改善される。

図１２は、上記構成で複数の基地局に対するパラメータ制御処理について示す。

管理サーバ４が周波数リスト３４、帯域幅リスト３５、設置場所リスト３６及び送信出力リスト３７を管理装置３に提供する場合は、管理サーバ４からこれらリストを管理装置３へ送信する（Ｓ１）。初期設置時は、図１３に示すように、事前に決められたデフォルト値で各基地局２は動作する（Ｓ２）。

図１３において、帯域幅設定（Ｓ２１）では、帯域幅リストにおいて選択可能な帯域幅の中で最大の帯域幅を設定する。運用周波数設定（Ｓ２２）では、周波数リストの中で全ての基地局で同一の運用周波数を設定する。送信電力設定（Ｓ２３）では、送信電力リストの中で最大の送信電力を設定する。

各基地局２（＃１〜＃３）はＵＬ干渉情報を、各端末１（ａ，ｂ）はＤＬ干渉情報を管理装置３に送信する（Ｓ３）。管理装置３は、図１４に示すように、各基地局２からＵＬ干渉情報を取得し（Ｓ３１）、各端末１からＤＬ干渉情報を取得する（Ｓ３２）。

管理装置３は、ＵＬ／ＤＬ干渉情報と設置場所リスト３６を基に、図１３に示すように、周波数リスト３４、帯域幅リスト３５及び送信出力リスト３７から周波数利用効率と基地局間の干渉を考慮し適切な運用周波数、帯域幅及び送信電力を基地局２ごとに割り当て、パラメータリストを作成する（Ｓ４）。

図１５は、パラメータリスト作成処理の詳細を示すフローチャートである。帯域幅の再設定（Ｓ４１）において、帯域幅リスト内で帯域幅を再設定する。運用周波数の再設定（Ｓ４２）において、周波数リストの中で運用周波数を再設定する。送信電力の再設定（Ｓ４３）において、送信電力リスト内で送信電力を再設定する。そして、過去の設定と比べてＳＮＲが大きいか否かを判定する（Ｓ４４）。過去の設定よりＳＮＲが大きい場合は、上記Ｓ４１〜４３での設定値をパラメータリストに保存し（Ｓ４５）、ＳＮＲが大きくならない場合は、終了判定（Ｓ４６）に移行する。終了判定（Ｓ４６）において、周波数リスト／帯域幅リスト／送信電力リスト内の全ての組み合わせを試すまで上記Ｓ４１からの処理を繰り返し行う。

管理装置３は、パラメータリストを作成すると、それぞれの基地局２に対して運用周波数、帯域幅及び送信電力を通知する（Ｓ５）。基地局２は管理装置３からの通知に基づき運用周波数、帯域幅及び送信電力を設定する（Ｓ６）。

これらの干渉情報取得、パラメータリスト作成、基地局への設定処理は、ある時間間隔（例えば１日、１週間、１ヶ月など）ごとに実施する。

以上述べたように上記実施形態によれば、基地局と通信用ネットワーク／保守用ネットワークとの間に管理装置を設け、基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストとＵＬ／ＤＬ干渉情報とを用いて適切な運用周波数、帯域幅及び送信出力を基地局に割り当てることで、周波数を有効活用して通信品質を良好にすることができる。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１−１〜１−ｍ…端末、２−１〜２−ｎ…基地局、３…管理装置、４…管理サーバ、１１…無線部、１２…ＤＬ干渉情報提供部、２１…ネットワーク通信部３１２…周波数／送信出力設定部、２３…無線部、２４…ＵＬ干渉情報提供部、３１…ネットワーク通信部、３２…干渉情報取得部、３３…周波数／送信出力制御部、３４…周波数リスト、３５…帯域幅リスト、３６…設置場所リスト、３７送信出力リスト。

本実施形態の目的は、運用周波数や送信電力を含めた基地局の運用パラメータについて最適なものを設定することができる無線通信システム、管理装置及び基地局管理方法を提供することにある。

本実施形態に係る無線通信システムは、端末と、前記端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を管理する管理装置とを具備する。前記基地局は、前記端末から前記基地局へ送信される上り信号の第１干渉情報を送信する手段を備える。前記端末は、前記基地局から前記端末へ送信される下り信号の第２干渉情報を送信する手段を備える。前記管理装置は、記憶手段、取得手段及び制御手段を備える。記憶手段は、前記基地局に設定可能な運用周波数を含む周波数リスト、前記基地局に設定可能な帯域幅を含む帯域幅リスト及び前記基地局に設定可能な送信電力を含む送信電力リストを記憶する。取得手段は、前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報を取得する。制御手段は、前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報、並びに、前記周波数リスト、前記帯域幅リスト及び前記送信電力リストに基づいて、前記基地局に対して設定する運用周波数、帯域幅及び送信電力を含むパラメータリストを作成する。

以上述べたように上記実施形態によれば、基地局と通信用ネットワーク／保守用ネットワークとの間に管理装置を設け、基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストとＵＬ／ＤＬ干渉情報とを用いて適切な運用周波数、帯域幅及び送信出力を基地局に割り当てることで、運用周波数や送信電力を含めた基地局の運用パラメータについて最適なものを設定することができる。

Claims (6)

1. 端末と、前記端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を管理する管理装置とを具備する無線通信システムであって、
   前記基地局は、前記端末から前記基地局へ送信される上り信号の第１干渉情報を送信する手段を備え、
   前記端末は、前記基地局から前記端末へ送信される下り信号の第２干渉情報を送信する手段を備え、
   前記管理装置は、
   前記基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストを記憶する記憶手段と、
   前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報を取得する取得手段と、
   前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報と前記リストとに基づいて、前記基地局に設定する運用周波数、帯域幅及び送信出力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記管理装置は、所定の時間間隔で前記取得手段及び前記制御手段を実行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。
3. 端末と無線通信を行う複数の基地局を管理する管理装置であって、
   前記基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストを記憶する記憶手段と、
   前記端末から前記基地局へ送信される上り信号の第１干渉情報と、前記端末へ送信される下り信号の第２干渉情報とを取得する取得手段と、
   前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報と前記リストとに基づいて、前記基地局に設定する運用周波数、帯域幅及び送信出力を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする管理装置。
4. 所定の時間間隔で前記取得手段及び前記制御手段を実行することを特徴とする請求項３に記載の管理装置。
5. 端末と、前記端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を管理する管理装置とを具備する無線通信システムに用いられる方法であって、
   前記基地局は、前記端末から前記基地局へ送信される上り信号の第１干渉情報を送信し、
   前記端末は、前記基地局から前記端末へ送信される下り信号の第２干渉情報を送信し、
   前記管理装置は、
   前記基地局に設定可能な運用周波数、帯域幅及び送信出力を有するリストを記憶し、
   前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報を取得する取得ステップと、
   前記第１干渉情報及び前記第２干渉情報と前記リストとに基づいて、前記基地局に設定する運用周波数、帯域幅及び送信出力を制御する制御ステップとを有することを特徴とする基地局管理方法。
6. 前記管理装置は、所定の時間間隔で前記取得ステップ及び前記制御ステップを実行することを特徴とする請求項５に記載の基地局管理方法。