JP2015154184A - 無線通信システム、基地局装置及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局装置の負荷を最適化する。
【解決手段】本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、端末と無線通信するためのセルを提供する複数の基地局装置と、前記基地局装置に接続される制御装置とを備える無線通信システムであって、第１セルの負荷情報と、前記第１セルに隣接する第２セルの負荷情報とを収集する負荷判定部と、前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御する電力決定部とを有する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、セルを提供して端末と通信する無線通信システムに関する。

セルラ方式の移動通信システムでは、セルに収容される端末の数の偏りによって、基地局装置の負荷に偏りが生じることがある。このため、ハンドオーバの閾値及びＩｄｌｅ時のセル選択の閾値を変更することによって、高負荷基地局に接続する端末を低負荷基地局へ移すＳＯＮ ＭＬＢ（Self Organizing Network Mobility Load Balancing）が提案されている。

また、送信電力、アンテナチルト、アンテナ方位角などを調整することによって、基地局のカバレッジを変更し、高負荷基地局に接続する端末を低負荷基地局へ移すＳＯＮ ＣＣＯ（Self Organizing Network Capacity and Coverage Optimization）が提案されている。

さらに、この技術分野の背景技術として特開２００８−２９５０４５号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、第１のサブネットワークが、自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計し、負荷パラメータを該当する、ネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、第２のサブネットワークに送信するステップと、第２のサブネットワークが第１のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記第２のサブネットワークのカバー範囲を変更する負荷制御方法が開示されている。

特開２００８−２９５０４５号公報

前述したＳＯＮ ＭＬＢでは、基地局のハンドオーバ閾値を調整した場合、当該基地局への接続範囲が変わるが、基地局の送信電力は変わらないので、端末が受信電力が弱い基地局に接続し、リンク断（ＲＬＦ：Radio Link Failure）やハンドオーバ失敗（ＨＯＦ：Handover Failure）が生じることがある。このため、ＳＯＮ ＭＬＢは、リンク断やハンドオーバ失敗をハンドオーバ閾値の調整によって改善するＳＯＮ ＭＲＯ（Self Organizing Network Mobility Robustness Optimization）とのトレードオフという問題を生じる。

また、ＳＯＮ ＣＣＯでは、基地局のカバレッジの変更によって、電波強度の地理的分布が変化するため、カバレッジホール、オーバーシュート、パイロットポリューションなどのカバレッジに関する問題が生じる。また、リンク断（ＲＬＦ）、ハンドオーバ失敗（ＨＯＦ）、圏外（ＯＯＳ：Out of Service）、ＲＡ（Random Access）失敗が増加する。このため、ＳＯＮ ＣＣＯは、カバレッジの最適化と負荷分散のトレードオフという問題が生じる。

このため、セルのカバレッジを変更することなく、基地局の負荷を最適化する技術が求められている。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、端末と無線通信するためのセルを提供する複数の基地局装置と、前記基地局装置に接続される制御装置とを備える無線通信システムであって、第１セルの負荷情報と、前記第１セルに隣接する第２セルの負荷情報とを収集する負荷判定部と、前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御する電力決定部とを有する。

本発明の代表的な形態によれば、高負荷セルの全体の伝送容量を向上し、基地局装置の負荷を最適化することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施例の無線通信システムの構成を示すブロック図である。 第１実施例の基地局装置の構成を示すブロック図である。 第１実施例の基地局制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施例のセル隣接情報の構成例を説明する図である。 第１実施例のセル負荷クラス情報の構成例を説明する図である。 第１実施例のセル負荷情報の構成例を説明する図である。 第１実施例のセル負荷情報の構成例を説明する図である。 第１実施例のセル負荷情報の構成例を説明する図である。 参照信号とデータ信号の送信電力密度の状態を説明する図である。 参照信号とデータ信号の送信電力密度の状態を説明する図である。 参照信号の送信電力密度を変化させた場合のセルの状態を説明する図である。 参照信号とデータ信号の送信電力密度の状態を説明する図である。 参照信号とデータ信号の送信電力密度の状態を説明する図である。 受信信号品質（ＳＩＮＲ）と変調方式（ＭＣＳ）との関係を説明する図である。 第１実施例において基地局装置がデータチャネルの送信電力密度を変更する処理のシーケンス図である。 第１実施例の送信電力密度増加処理のフローチャートである。 第１実施例の送信電力密度増加処理の変形例のフローチャートである。 第１実施例のＯＯＲ回復処理のフローチャートである。 第１実施例の送信電力密度減少処理のフローチャートである。 第１実施例の負荷判定処理のフローチャートである。 第１実施例のセル負荷判定処理の変形例のフローチャートである。 第１実施例の送信電力密度増加処理の変形例のフローチャートである。 図２０に示す送信電力密度増加処理の効果を説明する図である。 本発明の第２実施例の基地局装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施例において基地局装置がデータチャネルの送信電力密度を変更する処理のシーケンス図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の第１実施例の無線通信システムの構成を示すブロック図である。

本実施例の無線通信システムは、複数の基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）１０１と、端末（ＵＥ）１０３と、基地局制御装置１２１とによって構成される。基地局装置１０１同士、及び基地局装置１０１と基地局制御装置１２１との間はネットワーク１１１によって接続される。

基地局装置１０１は、固定式又は半固定式の無線通信装置であり、送信する電波が到達する範囲であるセルカバレッジ１０２を形成し、当該基地局装置１０１がセル内の端末１０３と接続することによって、セル１０２が端末１０３を収容する。基地局装置１０１の構成は、図２を用いて後述する。なお、一つの基地局装置１０１が、複数のセルを形成してもよい。本実施例では、一つの基地局装置１０１が、一つのセルを形成する場合を説明する。

端末１０３は、無線送受信機と制御部とを有する移動式の無線通信装置であり、基地局装置１０１と無線通信回線で接続することによって、他の通信装置とデータ又は音声によって通信する。

基地局制御装置１２１は、プロセッサと、メモリと、通信インターフェースとを有する計算機であり、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって、基地局装置１０１の動作を制御する。基地局制御装置１２１の構成は、図３を用いて後述する。なお、基地局制御装置１２１を、複数のハードウェアに分割して実装してもよい。

図２は、第１実施例の基地局装置１０１の構成を示すブロック図である。

基地局装置１０１は、メモリ２０１、プロセッサ（ＣＰＵ）２０２、無線インターフェース２０３及び有線インターフェース２０５を有する無線通信装置である。

プロセッサ２０２は、メモリ２０１に格納されたプログラムを実行して、送信データ処理部２１１、受信データ処理部２１２、ＰＳＤ制御部（PSD controller）２１３及びＯＯＲ回復部（OOR recovery unit）２１４を構成する。

送信データ処理部２１１は、送信データにベースバンドの処理をする。受信データ処理部２１２は、受信データにベースバンドの処理をする。ＰＳＤ制御部２１３は、送信電力密度を変更するために、格納されているパラメータを変更する。また、変更されたパラメータを端末に通知する。ＯＯＲ回復部２１４は、端末１０３をデータ通信不可（Out of Range）状態から救済する処理をするため、ＣＱＩ＝０の報告をした端末が収容されるセルの送信電力密度を増加する処理を実行する（図１６参照）。

メモリ２０１は、プロセッサ２０２が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。例えば、メモリ２０１は、セル隣接情報（Neighbor relation (cell)）２２１、セル負荷情報（Cell load indicator）２２２、ＣＱＩ分布情報（CQI distribution (cell)）２２３及び端末分布情報（UE distribution (cell)）２２４を格納する。

セル隣接情報２２１は、自セルに隣接するセルの情報であり、例えば、図４に示すセル隣接情報３２１のうち自セルに隣接するセルの情報が記録される。セル負荷情報２２２は、自セルの負荷を決定するための統計情報（例えば、収容端末数、物理リソースブロック使用率など）であり、例えば、図６、図７、図８に示すセル負荷情報３２３のうち自セルの情報が記録される。ＣＱＩ分布情報２２３は、端末１０３から報告された品質情報（Channel Quality Indicator）である。ＣＱＩは、データ通信不可（ＯＯＲ）が生じるまでの余裕を判定するために使用する。具体的には、端末から報告されたＣＱＩによって、送信電力密度を減少したときにＯＯＲが生じるかが分かる。端末分布情報２２４は、セル中央部の端末数及び隣接セル毎のセル周辺部の端末数の情報である。端末がセルの境界付近に存在するかは、当該セルと隣接セルとの参照信号の受信信号強度の差によって判定することができる。

無線インターフェース２０３は、無線送受信機、変復調部などを有し、端末１０３と無線通信回線を経由して接続する。有線インターフェース２０５は、所定のプロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル）に従って、ネットワークに接続された機器と通信をするネットワークインターフェースである。

図３は、第１実施例の基地局制御装置１２１の構成を示すブロック図である。

基地局制御装置１２１は、メモリ３０１、プロセッサ（ＣＰＵ）３０２及び有線インターフェース３０３を有する計算機である。

プロセッサ３０２は、メモリ３０１に格納されたプログラムを実行して、送信データ処理部３１１、受信データ処理部３１２、セル負荷判定部（Cell load decision unit）３１３及びＰＳＤ決定部（PSD decision unit）３１４を構成する。

送信データ処理部３１１は、送信データを処理する。受信データ処理部３１２は、受信データを処理する。セル負荷判定部３１３は、セル負荷情報３２３からセルの負荷を判定して、セル負荷クラス情報３２２に書き込む（図１８、図１９参照）。ＰＳＤ決定部３１４は、セル負荷クラス情報３２２からデータチャネルの送信電力密度を決定する（図１４、図１５、図１７、図２０参照）。

メモリ３０１は、プロセッサ３０２が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。例えば、メモリ３０１は、セル隣接情報（Neighbor relation）３２１、セル負荷クラス情報（Cell load class）３２２、セル負荷情報（Cell load information）３２３、ＣＱＩ分布情報（CQI distribution）３２４及び端末分布情報（UE distribution）３２５を格納する。

セル隣接情報３２１は、隣接するセルの情報である（図４参照）。セル負荷情報３２３は、セルの負荷を判定するための統計情報（例えば、収容端末数、物理リソースブロック使用率など）である（図６、図７、図８参照）。セル負荷クラス情報３２２は、セルの負荷を判定した（例えば、クラス分けした）情報である（図５参照）。ＣＱＩ分布情報３２４は、端末１０３から報告された品質情報（Channel Quality Indicator）である。ＣＱＩは、ＯＯＲが生じるまでの余裕を判定するために使用する。端末分布情報３２５は、セル中央部の端末数及び隣接セル毎のセル周辺部の端末数の情報である。端末数の情報は、セル毎に記録される。端末がセルの境界付近に存在するかは、当該セルと隣接セルとの参照信号の受信信号強度の差によって判定することができる。

有線インターフェース３０３は、所定のプロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル）に従って、ネットワークに接続された機器と通信をするネットワークインターフェースである。

基地局制御装置１２１が実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はネットワークを介して基地局制御装置１２１に提供され、非一時的記憶媒体である記憶装置に格納される。このため、基地局制御装置１２１は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。

基地局制御装置１２１は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、同一の計算機上で複数のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。

図４は、第１実施例の基地局制御装置１２１が保持するセル隣接情報３２１の構成例を説明する図である。セル隣接情報３２１は、基地局制御装置１２１に予め設定されており、セルの識別情報（Cell Index）及び当該セルに隣接するセルの識別情報を含む。

図５は、第１実施例の基地局制御装置１２１が保持するセル負荷クラス情報３２２の構成例を説明する図である。セル負荷クラス情報３２２は、セル負荷判定処理（図１８、図１９）によって生成され、セルの識別情報及び当該セルの負荷クラスを含む。

図６から図８は、第１実施例の基地局制御装置１２１が保持するセル負荷情報３２３の構成例を説明する図である。前述したように、セル負荷情報３２３は、セルの負荷を判定するための統計情報であり、以下では、収容端末数、物理リソースブロック使用率及びＱｏＳ毎の物理リソースブロック使用率を例示する。

図６に示すセル負荷情報３２３は、セルに収容される端末１０３の数に基づいて負荷を判定する場合に用いられ、セルの識別情報及び当該セルに収容される端末の数を含む。収容端末数を使用する場合、ユーザの公平性を考慮して負荷を判定することができる。なお、負荷を判定するための情報として、基地局装置１０１に接続されているベアラ数を用いてもよい。

図７に示すセル負荷情報３２３は、物理リソースブロックの使用率に基づいて負荷を判定する場合であり、セルの識別情報及び当該セルの物理リソースブロック（例えば、無線周波数リソース）の使用率を含む。

図８に示すセル負荷情報３２３は、ＱｏＳ（Quality of Service）毎の物理リソースブロックの使用率に基づいて負荷を判定する場合であり、セルの識別情報及び当該セルのＱｏＳ毎の物理リソースブロック（例えば、無線周波数リソース）の使用率を含む。例えば、使用率は、ベストエフォートの通信に割り当てられた無線周波数リソースの使用率及びＱｏＳが保証された通信に割り当てられた無線周波数リソースの使用率を含む。また、３ＧＰＰ標準に規定されているＱＣＩ（QoS Class Identifier）毎に割り当てられた物理リソースブロック毎にリソース使用率を定義してもよい。ＱｏＳ毎の統計情報を用いることによって、特定のトラフィックのＱｏＳを遵守することができる。

さらに、端末分布情報３２５を用いて負荷を判定してもよい。多くの端末がセル端に存在する場合、端末毎のスループットを確保するために無線リソース使用量が多くなる。このため、多くの端末がセルの周辺部に存在する場合、セル負荷が大きいと判定することができる。

図９Ａ、図９Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂは、参照信号とデータ信号の送信電力密度の状態を説明する図であり、図１０は、参照信号の送信電力密度を変化させた場合のセルの状態を説明する図であり、図１２は、受信信号品質（ＳＩＮＲ）と変調方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）との関係を説明する図である。

図９Ｂに示す状態では、図９Ａに示す状態と比べて、データ信号４０２の送信電力密度が減少している（４１３→４１４）が、参照信号４０１の送信電力密度は増加している（４１１→４１２）。セルカバレッジは参照信号の受信範囲で定められるので、この場合、図１０に示すように、セルカバレッジは広くなる（６０１→６０２）。なお、セルの周辺部では、データ信号の受信信号品質が通常より低下するので、データレートが低下する。

一方、図１１Ｂに示す状態では、図１１Ａに示す状態と比べて、参照信号４０１の送信電力密度６１１は変化していないが、データ信号４０２の送信電力密度は増加している（６１２→６１３）。よって、このセルに収容される端末１０３がデータ信号の受信信号品質が向上する。このため、図１２に示すように、端末１０３は、より高次のＭＣＳで通信することができ、データレートを向上することができ、セル全体の伝送容量を増加することができる。

なお、以下の説明では、データ信号の送信電力密度の変更にのみ言及し、参照信号の送信電力密度を変更する処理の説明は省略する。本発明の本質的な特徴は、データ信号の送信電力密度と、参照信号の送信電力密度とを別のアルゴリズムで、独立して制御することにある。

図１３は、第１実施例において基地局装置１０１がデータチャネルの送信電力密度を変更する処理のシーケンス図である。

端末１０３は、基地局装置１０１に接続している（２００１）。また、基地局制御装置１２１は、セル隣接情報３２１を格納している（２００２）。

一方、基地局装置１０１は、セルの負荷を監視しており（２００３）、監視した負荷を統計情報としてセル負荷情報２２２に書き込み、基地局制御装置１２１に送る（２００４）。

基地局制御装置１２１のセル負荷判定部３１３は、基地局装置１０１から収集した負荷情報でセル負荷情報３２３を更新し（２００５）、セル負荷情報３２３に基づいてセルの負荷を計算し、セル負荷クラス情報３２２を更新する（２００６、図１８、図１９参照）。

基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４は、計算したセルの負荷からデータチャネルの送信電力密度を決定し（２００７、図１４、図１５、図１７、図２０参照）、決定した送信電力密度を基地局装置１０１に通知する（２００８）。

基地局装置１０１のＰＳＤ制御部２１３は、基地局制御装置１２１からの通知に基づいて、データチャネルの送信電力密度を変更し、変更後の送信電力でデータ信号を送信する（２００９）、収容している端末１０３にデータチャネルの送信電力密度を変更を通知する（２０１０）。

図１４は、第１実施例における高負荷セルのデータチャネルの送信電力密度を増加する処理のフローチャートである。図１４に示す送信電力密度増加処理は、基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１００８までのループを開始する（１００１）。

ループ内では、まず、セル負荷クラス情報３２２を参照し、セルｉの負荷が高いかを判定する（１００２）。

その結果、セルｉの負荷が低ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を変更する必要がないので、ステップ１００８に進み、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。

一方、セルｉの負荷が高ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を１段階増加する（１００３）。そして、隣接セルを示す変数ｊを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１００７までのループを開始する（１００４）。ループ内では、隣接セルｊの負荷が低いかを判定する（１００５）。隣接セルｊの負荷が低ければ、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を１段階減少する（１００６）。一方、セルｉの負荷が高ければ、ステップ１００７に進み、変数ｊを更新して、次の隣接セルについて判定する。ステップ１００４から１００７のループにおいて、全ての隣接セルについての判定が終わった後、ステップ１００８に進む。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、送信電力密度増加処理を終了する（１００８）。

このように、セルの負荷に基づいてデータチャネルの送信電力密度を決定することができる。

なお、ステップ１００３から１００７の処理は、隣接セルへ与える干渉を抑制するために行うものなので、セルの周辺部に多くの端末が存在する場合に行い、他の場合には行わない、としてもよい。

図１５は、第１実施例における高負荷セルのデータチャネルの送信電力密度を増加する処理の変形例のフローチャートである。図１５に示す変形例では、データチャネルの送信電力密度の増加に伴うＯＯＲの発生を抑制する。図１５に示す送信電力密度増加処理は、基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０１９までのループを開始する（１０１１）。

ループ内では、まず、セル負荷クラス情報３２２を参照し、セルｉの負荷が高いかを判定する（１０１２）。その結果、セルｉの負荷が低ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を変更する必要がないので、ステップ１０１９に進み、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。

一方、セルｉの負荷が高ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を１段階増加する（１０１３）。そして、隣接セルを示す変数ｊを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０１８までのループを開始する（１０１４）。ループ内では、隣接セルｊの負荷が低いかを判定する（１０１５）。隣接セルｊの負荷が低ければ、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を減少した場合、ＯＯＲが生じるかを判定する（１０１６）。ＯＯＲの発生は、データチャネルの送信電力密度をｘｄＢ減らすと受信ＳＩＮＲがｘｄＢ減少するという関係を過去のＣＱＩ統計から予め算出しておき、データチャネルの送信電力密度の減少による受信ＳＩＮＲの減少を予測して、ＯＯＲが発生するかを推定することができる。

その後、ＯＯＲの発生が推定されなければ、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を１段階減少して、ステップ１０１８に進む（１０１７）。一方、ＯＯＲの発生が推定されれば、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を減少することなく、ステップ１０１８に進む。なお、ＯＯＲの発生の推定する処理（ステップ１０１５から１０１７）は、基地局制御装置１２１でなく基地局装置１０１が行ってもよい。

ステップ１０１８では、変数ｊを更新して、次の隣接セルについて判定する。ステップ１０１４から１０１８のループにおいて、全ての隣接セルについての判定が終わった後、ステップ１０１９に進む。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、送信電力密度増加処理を終了する（１０１９）。

このように、隣接セルにおけるＯＯＲの発生を予測するので、隣接セルへの影響を考慮してデータチャネルの送信電力密度を決定することができる。

図１６は、第１実施例におけるＯＯＲ回復処理のフローチャートである。図１６に示すＯＯＲ回復処理のフローチャートは、基地局装置１０１のＯＯＲ回復部２１４が定期的に実行する。なお、ＯＯＲ回復処理は、基地局装置１０１でなく基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４が行ってもよい。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０２４までのループを開始する（１０２１）。なお、基地局装置１０１が一つのセルのみを提供する場合、ループは不要である。

ループ内では、セル内の端末１０３がＣＱＩ＝０の報告を送信しているかを判定する（１０２２）。セル内の端末１０３がＣＱＩ＝０の報告を送信していれば、データチャネルの送信電力密度を１段階増加する（１０２３）。なお、送信電力密度が初期値まで到達すれば、それ以上は増加させない。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、ＯＯＲ回復処理を終了する（１０２４）。

このように、隣接セルでＯＯＲが発生した場合にデータチャネルの送信電力密度を増加するので、隣接セルへの影響が生じないようにデータチャネルの送信電力密度を決定することができる。

図１７は、第１実施例における高負荷が解消されたセルのデータチャネルの送信電力密度を減少する処理のフローチャートである。図１７に示す送信電力密度減少処理は、基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０３７までのループを開始する（１０３１）。

ループ内では、まず、セル負荷クラス情報３２２を参照し、セルｉの負荷がもはや高くないかを判定する（１０３２）。その結果、セルｉの負荷が依然として高ければ、ステップ１０３７に進み、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。

一方、セルｉの負荷が高くなければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を１段階減少する（１０３３）。なお、送信電力密度が初期値まで到達すれば、それ以上は減少させない。そして、隣接セルを示す変数ｊを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０３６までのループを開始する（１０３４）。ループ内では、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を１段階増加する（１０３５）。なお、送信電力密度が初期値まで到達すれば、それ以上は増加させない。

ステップ１０３６では、変数ｊを更新して、次の隣接セルについて判定する。ステップ１０３４から１０３６のループにおいて、全ての隣接セルについての判定が終わった後、ステップ１０３７に進む。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、送信電力密度減少処理を終了する（１０３７）。

このように、高負荷が解消したセル及びその隣接セルのデータチャネルの送信電力密度を初期値に戻すことができる。

図１８は、第１実施例におけるセル負荷を判定する処理のフローチャートである。図１８に示すセル負荷判定処理は、基地局制御装置１２１のセル負荷判定部３１３が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０４７までのループを開始する（１０４１）。

ループ内では、まず、セル負荷情報３２３からセルｉの負荷指標を取得し、セルｉの負荷指標が閾値Ａ１より大きいかを判定する（１０４２）。その結果、セルｉの負荷指標が閾値Ａ１より大きければ、セルｉの負荷は高いと判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｈｉｇｈ”に更新する（１０４３）。

一方、セルｉの負荷指標が閾値Ａ１以下であれば、取得したセルｉの負荷指標が閾値Ａ２より小さいかを判定する（１０４４）。その結果、セルｉの負荷指標が閾値Ａ２より小さければ、セルｉの負荷は低いと判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｌｏｗ”に更新する（１０４５）。一方、セルｉの負荷指標が閾値Ａ２以上であれば（すなわち、セルｉの負荷指標が閾値Ａ２以上かつ閾値Ａ１以下）、セルｉの負荷は中程度であると判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｍｉｄｄｌｅ”に更新する（１０４６）。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、セル負荷判定処理を終了する（１０４７）。

なお、図６、図７、図８に、負荷指標が異なるセル負荷情報３２３を例示したが、負荷を判定するために、いずれの負荷指標を用いてもよい。

このように、セル負荷をクラス分けすることによって、後の処理を単純にして、基地局制御装置の負荷を減らすことができる。

図１９は、第１実施例におけるセル負荷を判定する処理の変形例のフローチャートである。図１９に示す変形例では、隣接セルの負荷を考慮してセルの負荷を判定する。図１９に示すセル負荷判定処理は、基地局制御装置１２１のセル負荷判定部３１３が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０５７までのループを開始する（１０５１）。

ループ内では、まず、セル隣接情報３２１からセルｉに隣接するセルｊの識別情報を取得し、セル負荷情報３２３からセルｉ及びセルｊの負荷情報を取得する。そして、セルｉの負荷情報から隣接セルｊの負荷情報の平均を減じた値が閾値Ｂ１より大きいかを判定する（１０５２）。その結果、負荷情報の差が閾値Ｂ１より大きければ、セルｉの負荷は高いと判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｈｉｇｈ”に更新する（１０５３）。

一方、負荷情報の差が閾値Ｂ１以下であれば、負荷情報の差が閾値Ｂ２より小さいかを判定する（１０５４）。その結果、負荷情報の差が閾値Ｂ２より小さければ、セルｉの負荷は低いと判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｌｏｗ”に更新する（１０５５）。一方、負荷情報の差が閾値Ｂ２以上であれば（すなわち、セルｉの負荷指標が閾値Ｂ２以上かつ閾値Ｂ１以下）、セルｉの負荷は中程度であると判定し、セル負荷クラス情報３２２のセルｉの負荷を”ｍｉｄｄｌｅ”に更新する（１０５６）。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、セル負荷判定処理を終了する（１０５７）。

このように、隣接セルの負荷と比較してセル負荷をクラス分けすることによって、隣接セルの負荷を考慮しながらセルｉの負荷を判定することができる。このため、全体的に負荷が高い状態でも、負荷が相対的に高いセルを決定することができる。

図２０は、第１実施例におけるデータチャネルの送信電力密度を増加する処理の変形例のフローチャートである。図２０に示す処理では、端末１０３の分布に基づいてデータチャネルの送信電力密度を決定する。ＰＳＤ決定処理は、基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４が定期的に（例えば、負荷などの統計情報の収集タイミングや、該収集周期のｎ倍の時間間隔で）実行する。

まず、セルを示す変数ｉを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０６９までのループを開始する（１０６１）。

ループ内では、まず、セル負荷クラス情報３２２を参照し、セルｉの負荷が高いかを判定する（１０６２）。その結果、セルｉの負荷が低ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を変更する必要がないので、ステップ１０１９に進み、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。

一方、セルｉの負荷が高ければ、セルｉのデータチャネルの送信電力密度を１段階増加する（１０６３）。そして、隣接セルを示す変数ｊを初期値（例えば、０）に設定し、ステップ１０６８までのループを開始する（１０６４）。ループ内では、隣接セルｊの負荷が低いかを判定する（１０６５）。隣接セルｊの負荷が低ければ、セルｊに収容される多くの端末がセルｉとセルｊとの境界付近に存在するかを判定する（１０６６）。

端末がセルｉとセルｊとの境界付近に存在するかは、セルｊの参照信号の受信信号強度（ＲＳＲＰｊ）からセルｉの参照信号の受信信号強度（ＲＳＲＰｉ）を減じた値が所定値以下の端末を抽出することによって判定することができる。

その後、セル境界に多くの端末があれば、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を１段階減少して、ステップ１０６８に進む（１０６７）。一方、セル境界に多くの端末がいなければ、隣接セルｊのデータチャネルの送信電力密度を減少することなく、ステップ１０６８に進む。なお、ステップ１０６５から１０６７の処理は、基地局制御装置１２１でなく基地局装置１０１が行ってもよい。

ステップ１０６８では、変数ｊを更新して、次の隣接セルについて判定する。ステップ１０６４から１０６８のループにおいて、全ての隣接セルについての判定が終わった後、ステップ１０６９に進む。

その後、変数ｉを更新して、次のセルについて判定する。全てのセルの処理が終了したら、ＰＳＤ決定処理を終了する（１０６７）。

このように、端末がセル境界付近に存在するかを考慮してデータチャネルの送信電力密度を決定するので、隣接セルへの影響を考慮してデータチャネルの送信電力密度を決定することができる。

例えば、図２１に示すように、高負荷セルＡとセルＢ（高負荷ではない）との境界付近に多くのユーザが分布するため、セルＢはデータチャネルの送信電力密度を減少する。このため、セルＡ全体の伝送容量を向上することができ、セルＢからセルＡへの干渉を抑制することができる。なお、このとき、セルＡ、Ｂ共に参照信号の送信電力は変わらないので、セルの大きさは変化せず、データチャネルの送信電力密度の変更に伴い境界付近の端末がハンドオーバすることはない。

一方、高負荷セルＡとセルＣ（高負荷ではない）との境界付近には少ないユーザが分布するため、セルＣはデータチャネルの送信電力密度を減少しない。

図１４、図１５、図１７及び図２０に示す処理において、送信電力密度を段階的に増加（後述する処理では段階的に減少）するので、端末が受信する信号の強度が急激に変化せず、通信状態の急激な変化を抑制することができ、突然の通信断の発生を抑制することができる。なお、送信電力密度を段階的に増加又は減少せずに、目標値まで一気に増加したり、目標値まで一気に減少してもよい。

以上に説明したように、本発明の第１実施例の無線通信システムは、第１セルの負荷情報と、第１セルに隣接する第２セルの負荷情報とを収集するセル負荷判定部３１３と、第１セルの負荷情報及び第２セルの負荷情報に基づいて、第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御するＰＳＤ決定部３１４とを有するので、セルのカバレッジと基地局装置１０１の負荷とを最適化することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第１セルの負荷情報及び第２セルの負荷情報に基づいて、第１セルのデータ信号の送信電力密度を制御し、参照信号の送信電力密度を制御しないので、負荷によってセルカバレッジを変えることなく、基地局装置１０１の負荷を調整することができる。

また、基地局制御装置１２１は、ＰＳＤ決定部３１４２１６及びセル負荷判定部３１３を有する。基地局装置１０１は、セルの負荷情報を生成する。そして、セル負荷判定部３１３は、負荷情報を基地局装置１０１から収集し、ＰＳＤ決定部３１４は、収集した負荷情報に基づいて、データ信号の送信電力密度を決定し、決定した送信電力密度を基地局装置１０１に通知する。基地局装置１０１は、基地局制御装置１２１からの通知に従って、データ信号の送信電力密度を制御する。このため、基地局制御装置１２１が集中制御をおこなうシステム構成においても、基地局装置１０１の負荷を最適化することができる。また、負荷を調整するための基地局装置１０１の処理量の増加を抑制することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第１セルの負荷が高い場合、第１セルのデータ信号の送信電力密度が増加するように制御するので、高負荷セルのスループットを向上することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第１セルの負荷が高くなくなった場合、第１セルのデータ信号の送信電力密度が減少するように制御するので、基地局装置１０１の負荷を最適化することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第２セルの負荷が低い場合、第２セルのデータ信号の送信電力密度が減少するように制御するので、第１セルへ与える干渉を低減することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少することによって、第２セルの通信品質が所定の閾値以下となると予想される場合、第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少しないように制御するので、隣接する第２セルに収容される端末１０３のＯＯＲを回避することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少することによって、第２セルの通信品質が所定の閾値以下となった場合、第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少前の値に戻すように制御するので、隣接する第２セルへの影響を少なくすることができる。

また、セル負荷判定部３１３は、セルの負荷指標が所定の閾値以上であれば、当該セルの負荷が高いと判定するので、セルの負荷を簡易に判定することができる。

また、セル負荷判定部３１３は、第１セルの負荷指標が第２のセルの負荷指標より所定の閾値以上大きければ、第１セルの負荷が高いと判定するので、システム全体の負荷が増加した場合に、全基地局装置１０１が高負荷であると判定されることを防止し、相対的に高い負荷の基地局装置１０１を的確に判定することができる。

また、セル負荷判定部３１３は、セルが収容する端末の数に基づいてセルの負荷を判定するので、ユーザ毎のスループットを等しくし、端末１０３間の公平を担保することができる。

また、セル負荷判定部３１３は、周波数リソースの使用率に基づいてセルの負荷を判定するので、スループットを必要としないユーザのリソースを削減し、スループットが必要なユーザのリソース確保することができる。

また、セル負荷判定部３１３は、ＱｏＳ毎の周波数リソースの使用率に基づいてセルの負荷を判定するので、特定のトラフィックのＱｏＳを遵守することができる。

また、ＰＳＤ決定部３１４は、第１セルと第２セルとの境界付近に多くの端末が存在する場合、第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少するように制御するので、高負荷セルへ影響を与えないセル（例えば、図２１のセルＣ）の電力を減少せず、現状で維持することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。

第２実施例は、基地局装置１０１での分散制御を行うシステムに本発明を適用した例であり、基地局装置１０１がセル負荷情報の更新、セル負荷の計算、セル負荷の判定、及び送信電力密度の決定を行う。

図２２は、第２実施例の基地局装置１０１の構成を示すブロック図である。

基地局装置１０１は、メモリ２０１、プロセッサ（ＣＰＵ）２０２、無線インターフェース２０３及び有線インターフェース２０５を有する無線通信装置である。

また、第２実施例の基地局装置１０１は、セル負荷判定部２１５、ＰＳＤ決定部２１６及びセル負荷クラス情報２２５を有する。セル負荷判定部２１５は、第１実施例の基地局制御装置１２１のセル負荷判定部３１３と同じ機能を有する。ＰＳＤ決定部２１６は、第１実施例の基地局制御装置１２１のＰＳＤ決定部３１４と同じ機能を有する。セル負荷クラス情報２２５は、第１実施例の基地局制御装置１２１のセル負荷クラス情報３２２に格納される情報のうち、自セル分の情報のみを格納する。

その他の基地局装置１０１の構成は、前述した第１実施例の基地局装置１０１の構成と同じであるため、同じ符号を付し、それらの説明は省略する。

図２３は、第２実施例において基地局装置１０１がデータチャネルの送信電力密度を変更する処理のシーケンス図である。

まず、基地局制御装置１２１は、セル隣接情報３２１を格納しており（２１０１）、格納しているセル隣接情報３２１基地局装置１０１に送信する（２１０２）。なお、各基地局装置１０１は自分に隣接するセルの情報のみが必要なので、基地局制御装置１２１は各基地局装置１０１が隣接するセルの情報のみを送信すればよい。各基地局装置１０１は、受信した隣接セルの情報をセル隣接情報２２１に格納する。

また、端末１０３は、基地局装置１０１に接続している（２１０３）。

一方、基地局装置１０１は、セルの負荷を監視している（２１０４）。また、基地局装置１０１は、セル隣接情報２２１を参照し、監視した負荷の情報を隣接セルを形成する基地局装置１０１と交換する（２１０５）。さらに、基地局装置１０１のセル負荷判定部２１５は、監視した負荷の情報でセル負荷情報２２２を更新し（２１０６）、セル負荷情報２２２に基づいてセルの負荷を計算し、セル負荷クラス情報２２５を更新する（２１０７、図１８参照）。

基地局装置１０１のＰＳＤ決定部２１６は、計算したセルの負荷からデータチャネルの送信電力密度を決定し（２１０８）、データチャネルの送信電力密度を変更し（２１０９）、収容している端末１０３にデータチャネルの送信電力密度を変更を通知する（２１１０）。また、基地局装置１０１のＰＳＤ決定部２１６は、決定した送信電力密度を基地局制御装置１２１に通知する（２１１１）。

なお、各部が行う処理の詳細は、前述した第１の実施例における対応する処理と同じなので、それらの説明は省略する。

以上に説明したように、本発明の第２実施例によれば、基地局装置１０１は、ＰＳＤ決定部２１６及びセル負荷判定部２１５を有する。そして、セル負荷判定部２１５は、セルの負荷情報を生成し、ＰＳＤ決定部２１６は、生成した負荷情報に基づいて、データ信号の送信電力密度を決定する。基地局装置１０１は、決定した送信電力密度に従って、データ信号の送信電力密度を制御する。このため、基地局装置１０１による分散制御を行うシステム構成においても、基地局装置１０１の負荷を最適化することができる。また、基地局装置１０１と基地局制御装置１２１と間のデータの送受信が減るので、ネットワーク負荷の増加を抑制することができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１０１ 基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）
１０３ 端末（ＵＥ）
１２１ 基地局制御装置
２０１ メモリ
２０２ プロセッサ（ＣＰＵ）
２０３ 無線インターフェース
２０５ 有線インターフェース
２１１ 送信データ処理部
２１２ 受信データ処理部
２１３ ＰＳＤ制御部（PSD controller）
２１４ ＯＯＲ回復部（OOR recovery unit）
２１５ セル負荷判定部
２１６ ＰＳＤ決定部
２２１ セル隣接情報（Neighbor relation (cell））
２２２ セル負荷情報（Cell load indicator）
２２３ ＣＱＩ分布情報（CQI distribution (cell））
２２４ 端末分布情報（UE distribution (cell)）
２２５ セル負荷クラス情報
３０１ メモリ
３０２ プロセッサ（ＣＰＵ）
３０３ 有線インターフェース
３１１ 送信データ処理部
３１２ 受信データ処理部
３１３ セル負荷判定部（Cell load decision unit）
３１４ ＰＳＤ決定部（PSD decision unit）
３２１ セル隣接情報（Neighbor relation）
３２２ セル負荷クラス情報（Cell load class）
３２３ セル負荷情報（Cell load information）
３２４ ＣＱＩ分布情報（CQI distribution）
３２５ 端末分布情報（UE distribution）

Claims (15)

1. 端末と無線通信するためのセルを提供する複数の基地局装置と、前記基地局装置に接続される制御装置とを備える無線通信システムであって、
   第１セルの負荷情報と、前記第１セルに隣接する第２セルの負荷情報とを収集する負荷判定部と、
   前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御する電力決定部とを有することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を制御し、参照信号の送信電力密度を制御しないことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第１セルの負荷が高い場合、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度が増加するように制御することを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第１セルの負荷が高くなくなった場合、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度が減少するように制御することを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第２セルの負荷が低い場合、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度が減少するように制御することを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項５に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少することによって、前記第２セルの通信品質が所定の閾値以下となると予想される場合、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少しないように制御することを特徴とする無線通信システム。
7. 請求項５に記載の無線通信システムであって、
   前記電力決定部は、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少することによって、前記第２セルの通信品質が所定の閾値以下となった場合、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少前の値に戻すように制御することを特徴とする無線通信システム。
8. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記負荷判定部は、前記セルの負荷指標が所定の閾値以上であれば、当該セルの負荷が高いと判定することを特徴とする無線通信システム。
9. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記負荷判定部は、前記第１セルの負荷指標が前記第２のセルの負荷指標より所定の閾値以上大きければ、前記第１セルの負荷が高いと判定することを特徴とする無線通信システム。
10. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
    前記負荷判定部は、前記セルが収容する端末の数、前記セルの周波数リソースの使用率、及び前記セルのＱｏＳ毎の周波数リソースの使用率の少なくとも一つに基づいて、当該セルの負荷を判定することを特徴とする無線通信システム。
11. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
    前記電力決定部は、前記第１セルと前記第２セルとの境界付近に多くの端末が存在する場合、前記第２セルのデータ信号の送信電力密度を減少するように制御することを特徴とする無線通信システム。
12. 請求項１から１１のいずれか一つに記載の無線通信システムであって、
    前記制御装置は、前記電力決定部と前記負荷判定部とを有し、
    前記基地局装置は、セルの負荷情報を生成し、
    前記負荷判定部は、前記負荷情報を前記基地局装置から収集し、
    前記電力決定部は、前記収集した負荷情報に基づいて、前記データ信号の送信電力密度を決定し、前記決定した送信電力密度を前記基地局装置に通知し、
    前記基地局装置は、前記制御装置からの通知に従って、前記データ信号の送信電力密度を制御することを特徴とする無線通信システム。
13. 請求項１から１１のいずれか一つに記載の無線通信システムであって、
    前記基地局装置は、前記電力決定部と前記負荷判定部とを有し、
    前記負荷判定部は、セルの負荷情報を生成し、
    前記電力決定部は、前記生成した負荷情報に基づいて、前記データ信号の送信電力密度を決定し、
    前記基地局装置は、前記決定した送信電力密度に従って、前記データ信号の送信電力密度を制御することを特徴とする無線通信システム。
14. 端末と無線通信するためのセルを提供する基地局装置であって、
    前記基地局装置が提供する第１セルの負荷情報と、前記第１セルに隣接し、他の基地局装置が提供する第２セルの負荷情報とを収集する負荷判定部と、
    前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御する電力決定部とを有することを特徴とする基地局装置。
15. 端末と無線通信するためのセルを提供する複数の基地局装置に接続される制御装置であって、
    第１セルの負荷情報と、前記第１セルに隣接する第２セルの負荷情報とを収集する負荷判定部と、
    前記第１セルの負荷情報及び前記第２セルの負荷情報に基づいて、前記第１セルのデータ信号の送信電力密度を参照信号の送信電力密度と独立して制御する電力決定部とを有することを特徴とする制御装置。

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