JP2015222929A - Communication control device, control method and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine a connection destination cell of a terminal in a manner to increase the communication capacity of an overall system, while considering a communication capacity to be allocated to the terminal.SOLUTION: A communication control device determines which of a first base station device, which uses a first frequency band, and a second base station device, which uses a second frequency band, is to communicate with each of a plurality of terminals. The communication control device acquires information of a first communication capacity which each of the plurality of terminals requests, to calculate, for each of the plurality of terminals, a second communication capacity in a first cell and a third communication capacity in a second cell. Then, the communication control device determines, as a capacity to be achieved for each of the plurality of terminals, a smaller value between the first communication capacity and the second communication capacity for a terminal to be connected to a first base station device, and a smaller value between the first communication capacity and the third communication capacity for a terminal to be connected to a second base station device. Based on the total sum thereof, the communication control device determines a base station device of a connection destination.

Description

本発明は、複数の端末の接続先の基地局装置を決定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for determining a base station apparatus to which a plurality of terminals are connected.

第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)において、大セル(マクロセル)のカバレッジ内に異なる周波数帯域を使用する小セル(スモールセル)を多数設置することが議論されている(非特許文献1参照)。例えば、図1の例のように、2GHz帯の周波数帯域を使用するマクロセルのカバレッジエリア内に、3.5GHz帯の周波数帯域を使用するスモールセルが複数置局される。   In the third generation partnership project (3GPP), it is discussed to install a large number of small cells (small cells) that use different frequency bands within the coverage of a large cell (macro cell) (see Non-Patent Document 1). For example, as in the example of FIG. 1, a plurality of small cells using the 3.5 GHz band frequency band are placed in the coverage area of the macro cell using the 2 GHz band frequency band.

3GPP TR36.814 V9.0.03GPP TR36.814 V9.0.0

図1のように、マクロセルとスモールセルとが互いに異なる周波数帯域を使用することにより、これらのセル間の干渉を防ぐことができ、システム全体としての周波数利用効率を向上させることができる。しかしながら、各セルのリソースは限られているため、1つ以上の端末(UE)が、それぞれのセルを供する基地局装置のうち、いずれに接続されるべきかをUEの希望を考慮して適切に決定しなければ、システム全体の容量を効率的に増加させることができない。例えば、あるUEが望む通信容量がある場合に、これを無視して、その通信容量を満たすことができないようなセルにそのUEを収容させると、結果として、そのUEに割り当てられた通信容量は無駄となる場合がある。また、あるUEが望む通信容量に対して、過剰な通信容量が割り当てられても、結果としてそのUEは必要な量の通信容量のみを使用することとなるため、その過剰な通信容量の多くが無駄となる場合がある。   As shown in FIG. 1, when the macro cell and the small cell use different frequency bands, interference between these cells can be prevented, and the frequency utilization efficiency of the entire system can be improved. However, since the resources of each cell are limited, one or more terminals (UE) are appropriately determined in consideration of the UE's desire to be connected to which of the base station devices serving each cell. If it is not determined, the capacity of the entire system cannot be increased efficiently. For example, when there is a communication capacity that a certain UE desires, if this UE is ignored and this UE is accommodated in a cell that cannot satisfy the communication capacity, as a result, the communication capacity allocated to the UE becomes It may be wasted. In addition, even if an excessive communication capacity is allocated to a communication capacity desired by a certain UE, as a result, the UE uses only a necessary amount of communication capacity. It may be wasted.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、端末に割り当てるべき通信容量を考慮しながらシステム全体の通信容量を増加させるような、端末の接続先のセルの決定技術を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technology for determining a connection destination cell of a terminal so as to increase the communication capacity of the entire system while considering the communication capacity to be allocated to the terminal.

上記目的を達成するため、本発明による通信制御装置は、第1の周波数帯域を用いる第1のセルと第2の周波数帯域を用いる第2のセルとが、重複するカバレッジエリアを有するように配置されるセル構成において、前記第1のセルを供する第1の基地局装置と前記第2のセルを供する第2の基地局装置とに対して、複数の端末のそれぞれが、いずれの基地局装置との間で通信を行うかを決定する通信制御装置であって、前記複数の端末のそれぞれが要求する第1の通信容量の情報を取得する取得手段と、前記複数の端末のそれぞれの、前記第1のセルにおける第2の通信容量と、前記第2のセルにおける第3の通信容量とを算出する算出手段と、前記第1の基地局装置と接続する端末については前記第1の通信容量と前記第2の通信容量のうちの小さい方の値を、前記第2の基地局装置に接続する端末については前記第1の通信容量と前記第3の通信容量のうちの小さい方の値を、前記複数の端末のそれぞれについて達成される容量とした場合の、当該達成される容量の総和に基づいて、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する決定手段と、を有する。   To achieve the above object, the communication control apparatus according to the present invention is arranged so that the first cell using the first frequency band and the second cell using the second frequency band have overlapping coverage areas. In each of the cell configurations, each of the plurality of terminals is any base station device with respect to the first base station device serving the first cell and the second base station device serving the second cell. A communication control device that determines whether to communicate with each other, the acquisition means for acquiring information on the first communication capacity requested by each of the plurality of terminals, and each of the plurality of terminals, Calculation means for calculating the second communication capacity in the first cell and the third communication capacity in the second cell, and the terminal connected to the first base station apparatus, the first communication capacity And the second communication capacity The smaller value of the first communication capacity and the third communication capacity of the terminal connected to the second base station apparatus is achieved for each of the plurality of terminals. When each of the plurality of terminals is based on the sum of the achieved capacities, the first base station apparatus and the second base station apparatus Determining means for determining whether to perform communication between each other.

本発明によれば、端末に割り当てるべき通信容量を考慮しながら、システム全体の通信容量を増加させるように、その端末の接続先のセルを決定することができる。   According to the present invention, it is possible to determine a connection destination cell of a terminal so as to increase the communication capacity of the entire system while considering the communication capacity to be allocated to the terminal.

それぞれ異なる周波数帯域を使用するマクロセルとスモールセルとの配置例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example of arrangement | positioning of the macro cell and small cell which each use a different frequency band. 通信制御装置の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of a communication control apparatus. 通信制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the hardware structural example of a communication control apparatus. 実施形態に係る処理を実行した場合としなかった場合のシステム容量のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the system capacity | capacitance when not having performed the process which concerns on embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(システム構成)
本実施形態に係る無線通信システムでは、第1の周波数帯域を用いる第1のセル(マクロセル)と、第2の周波数帯域を用いる第2のセル(スモールセル、ピコセル)が重複するカバレッジエリアを有するように配置されるセル構成を有する。例えば、図1に示すように、マクロセルのカバレッジエリア内に、複数のスモールセルのカバレッジエリアが含まれるように、各セルを供する各基地局装置が配置される。また、マクロセルでは、2GHzの周波数帯域が用いられ、スモールセルでは、3.5GHzや60GHzなどの周波数帯域が用いられる。なお、図1には示していないが、各カバレッジエリアには複数の端末が存在し、マクロセルまたはスモールセルを展開する基地局装置のいずれかとの間で接続を確立して通信を行う。また、図1には、1つのマクロセルのみが示されているが、複数のマクロセルが存在しうることは明らかである。
(System configuration)
In the wireless communication system according to the present embodiment, the first cell (macro cell) using the first frequency band and the second cell (small cell, pico cell) using the second frequency band overlap with each other. The cell configuration is arranged as described above. For example, as illustrated in FIG. 1, each base station apparatus serving each cell is arranged so that a coverage area of a plurality of small cells is included in the coverage area of the macro cell. Further, a frequency band of 2 GHz is used in the macro cell, and a frequency band of 3.5 GHz or 60 GHz is used in the small cell. Although not shown in FIG. 1, there are a plurality of terminals in each coverage area, and communication is established by establishing a connection with either a macro station or a base station device that develops a small cell. Also, although only one macro cell is shown in FIG. 1, it is clear that there can be a plurality of macro cells.

以下では、上述の無線通信システムにおいて、複数の端末のそれぞれがどの基地局装置との間で通信を行うかを決定する通信制御装置について説明する。通信制御装置は、例えば、マクロセルとスモールセルとをそれぞれ展開する基地局装置と、ネットワーク側において接続されるネットワークノードに含まれてもよいし、基地局装置に含まれてもよい。また、通信制御装置は、各セルを展開するアンテナ等の無線周波数部分の処理を行うRRH(Remote Radio Head)が接続されるBBU(BaseBand Unit)内、又はBBUと同じ位置に配置されてもよい。なお、BBUは、接続される複数のRRH(基地局装置)のベースバンド部分の処理を共通して実行する装置である。以下では、通信制御装置の配置に関しては特に限定しないが、各基地局装置と端末は、通信制御装置からの指示に従って、端末が決定された基地局装置と接続を確立するように制御を行う。   Hereinafter, a communication control apparatus that determines which base station apparatus each of a plurality of terminals communicates with in the above-described wireless communication system will be described. The communication control device may be included in, for example, a base station device that deploys a macro cell and a small cell, and a network node connected on the network side, or may be included in the base station device. Further, the communication control apparatus may be arranged in a BBU (BaseBand Unit) to which an RRH (Remote Radio Head) that performs processing of a radio frequency part such as an antenna that deploys each cell is connected, or at the same position as the BBU. . Note that the BBU is a device that commonly executes processing of baseband portions of a plurality of RRHs (base station devices) to be connected. In the following, although the arrangement of the communication control apparatus is not particularly limited, each base station apparatus and terminal perform control so as to establish a connection with the base station apparatus in which the terminal has been determined in accordance with an instruction from the communication control apparatus.

(通信制御装置の構成)
図2に、通信制御装置の機能構成例を示す。図2に示すように、通信制御装置は、例えば、端末所望容量取得部201、リンク容量算出部202、接続先決定部203、及び通信部204を有する。また、通信制御装置は、決定処理実行判定部205を有することもできる。
(Configuration of communication control device)
FIG. 2 shows a functional configuration example of the communication control apparatus. As illustrated in FIG. 2, the communication control apparatus includes, for example, a terminal desired capacity acquisition unit 201, a link capacity calculation unit 202, a connection destination determination unit 203, and a communication unit 204. The communication control apparatus can also include a determination process execution determination unit 205.

端末所望容量取得部201は、複数の端末のそれぞれについて、端末のそれぞれが要求する(と考えられる)通信容量を取得する。端末所望容量取得部201は、例えば、各基地局装置を介して、複数の端末から明示的に要求する通信容量を示す情報を取得する。なお、端末所望容量取得部201は、各端末に宛てて送信されるべきデータ量(例えばバッファに蓄積されたデータ量)に基づいて、端末のそれぞれが要求する通信容量を推定してもよい。また、端末所望容量取得部201は、各端末が実行しているアプリケーション(通話、Webブラウジング、その他の通信を伴うアプリケーション等)に基づいて、端末のそれぞれが要求する通信容量を推定してもよい。   The terminal desired capacity acquisition unit 201 acquires, for each of a plurality of terminals, a communication capacity requested (considered) by each terminal. The terminal desired capacity acquisition unit 201 acquires information indicating the communication capacity that is explicitly requested from a plurality of terminals via each base station device, for example. Note that the terminal desired capacity acquisition unit 201 may estimate the communication capacity requested by each terminal based on the amount of data to be transmitted to each terminal (for example, the amount of data stored in the buffer). In addition, the terminal desired capacity acquisition unit 201 may estimate the communication capacity requested by each terminal based on an application (such as a call, web browsing, or other application involving communication) executed by each terminal. .

リンク容量算出部202は、複数の端末のそれぞれが、マクロセルまたはスモールセルを展開する各基地局装置に接続されるとした場合に得られるリンク容量を算出する。ここで言うリンク容量とは、単位帯域幅に対する通信容量(例えばbps/Hz)である。リンク容量は、例えば、セル(i)及びUE(j)に対して、

Figure 2015222929
・・・(1)
によって与えられる。ここで、Λi,jはチャネル行列から算出する固有値を要素とする対角行列であり、gi,jはパスゲイン、Nはmin(Mt,Mr)で定まるMIMO多重数、niはセル間干渉である。また、ηB及びηSは修正シャノン容量の係数をそれぞれ示し、INはN次元の単位行列である。また、E{・}は期待値を表す。なお、各セルにおいてセル間干渉を低減するために、アンテナを用いて特定の指向性パターンで信号の送信を行う場合がある。この場合は、その指向性パターンによる影響を考慮して上述のリンク容量が算出される。なお、このリンク容量を計算するためのチャネルの状態などの各情報は、例えば通信部204を介して取得される。 Link capacity calculation section 202 calculates the link capacity obtained when each of a plurality of terminals is connected to each base station apparatus that deploys a macro cell or a small cell. The link capacity mentioned here is a communication capacity (for example, bps / Hz) with respect to a unit bandwidth. The link capacity is, for example, for cell (i) and UE (j)
Figure 2015222929
... (1)
Given by. Here, Λ i, j is a diagonal matrix whose elements are eigenvalues calculated from the channel matrix, g i, j is the path gain, N is the MIMO multiplexing number determined by min (M t , M r ), and n i is Inter-cell interference. Further, η B and η S indicate coefficients of the modified Shannon capacity, respectively, and I N is an N-dimensional unit matrix. E {·} represents an expected value. In addition, in order to reduce inter-cell interference in each cell, a signal may be transmitted with a specific directivity pattern using an antenna. In this case, the above-described link capacity is calculated in consideration of the influence of the directivity pattern. Each information such as a channel state for calculating the link capacity is acquired via the communication unit 204, for example.

接続先決定部203は、端末所望容量取得部201で取得した各端末が要求する通信容量と、リンク容量算出部202が算出したリンク容量に基づいて得られる、各端末が各基地局に接続された場合に得られる通信容量とに基づいて、各端末の接続先を決定する。例えば、接続先決定部203は、各端末が要求する通信容量と、各端末が各基地局に接続された場合に得られる通信容量との小さい方を達成される容量として、各端末についての達成される容量の総和に基づいて、各端末の接続先基地局装置を決定する。ここで、この総和は、各端末が接続され得る基地局装置のいずれかに接続されると仮定した場合の総和であり、接続先を決定する際に実際に接続されている基地局装置に関してのみ考慮されるものではないことに留意されたい。そして、その総和が最大となるように、又は所定値以上となるように、各端末の接続先の基地局装置を決定する。接続先決定部203の処理の詳細については後述する。   The connection destination determination unit 203 connects each terminal to each base station obtained based on the communication capacity requested by each terminal acquired by the terminal desired capacity acquisition unit 201 and the link capacity calculated by the link capacity calculation unit 202. The connection destination of each terminal is determined based on the communication capacity obtained in this case. For example, the connection destination determination unit 203 achieves each terminal as a capacity that can be achieved by the smaller of the communication capacity requested by each terminal and the communication capacity obtained when each terminal is connected to each base station. Based on the sum of the capacities to be used, the connection destination base station apparatus of each terminal is determined. Here, this sum is the sum when it is assumed that each terminal is connected to any of the base station devices to which each terminal can be connected, and only for the base station device that is actually connected when determining the connection destination. Note that it is not considered. And the base station apparatus of the connection destination of each terminal is determined so that the sum total becomes the maximum or becomes a predetermined value or more. Details of the processing of the connection destination determination unit 203 will be described later.

通信部204は、例えば、各基地局装置と接続され、接続先決定部203で決定した、各端末の接続先の情報を送信し、接続先決定のための情報を受信して取得する。なお、各基地局装置に通知された各端末の接続先の情報は、その各基地局装置から、例えば、決定された接続先の基地局装置へハンドオーバするような制御メッセージの形式で、端末に通知される。なお、通信制御装置が基地局装置の内部に含まれる場合は、通信部204は、例えば、他の基地局装置との間での通信と、基地局装置としての端末との無線通信とを行うように構成されうる。また、通信制御装置がBBUの内部に配置される場合は、通信部204は、RRHを通じて、基地局装置として端末との無線通信を行い、場合によっては隣接するエリアに対応するBBUとの間の通信を行うように構成されうる。すなわち、通信部204は、通信制御装置が配置される位置等によって通信の相手は変動しうるが、端末の接続先を決定するための情報を取得し、端末に対して(例えば基地局装置を介して)接続先の情報を伝達することができるように構成される。   For example, the communication unit 204 is connected to each base station apparatus, transmits information on the connection destination of each terminal determined by the connection destination determination unit 203, and receives and acquires information for connection destination determination. The information on the connection destination of each terminal notified to each base station apparatus is sent to the terminal in the form of a control message for handing over from each base station apparatus to the determined connection destination base station apparatus, for example. Be notified. When the communication control device is included in the base station device, the communication unit 204 performs, for example, communication with another base station device and wireless communication with a terminal as the base station device. Can be configured as follows. Further, when the communication control device is arranged inside the BBU, the communication unit 204 performs radio communication with the terminal as a base station device through the RRH, and in some cases, between the BBUs corresponding to adjacent areas. It can be configured to communicate. That is, the communication unit 204 acquires information for determining the connection destination of the terminal, although the communication partner may vary depending on the position where the communication control device is arranged, etc. It is configured to be able to communicate information of the connection destination.

決定処理実行判定部205は、複数の端末の接続先決定処理を行うか否かを判定する。決定処理実行判定部205は、例えば、無線通信システムにおいて、新たな基地局装置が追加された場合(電源がオンにされた等の場合)、又は基地局装置が除去された場合に、接続先決定処理を実行する、と判定する。また、決定処理実行判定部205は、例えば、各セルにおける無線リソース(周波数リソース)の使用率に基づいて、接続先決定処理を行うか否かを判定してもよい。この場合、例えば、各セルにおける無線リソースの使用率の分散が算出され、その分散が所定の大きさを超える場合に、接続先決定処理が行われるようにする。すなわち、無線リソースの使用率はセルごとで偏るが、その偏りが所定の大きさより大きくなる場合は、一部のセルに過剰な数の端末が収容されており、他のセルには過小な数の端末のみが収容されていると考えられる。したがって、このような場合に、接続先決定処理を行うことにより、端末の接続先の基地局装置を適度に分散させることができると考えられる。   The determination process execution determination unit 205 determines whether or not to perform connection destination determination processing for a plurality of terminals. For example, in the wireless communication system, the determination processing execution determination unit 205 is connected to a connection destination when a new base station device is added (when the power is turned on) or when the base station device is removed. It is determined that the determination process is executed. In addition, the determination process execution determination unit 205 may determine whether to perform the connection destination determination process based on, for example, the usage rate of radio resources (frequency resources) in each cell. In this case, for example, the variance of the usage rate of the radio resource in each cell is calculated, and the connection destination determination process is performed when the variance exceeds a predetermined size. That is, the usage rate of radio resources is biased from cell to cell, but if the bias is larger than a predetermined size, an excessive number of terminals are accommodated in some cells and a small number in other cells. Only terminals are considered to be accommodated. Therefore, in such a case, it is considered that base station apparatuses to which terminals are connected can be appropriately distributed by performing connection destination determination processing.

以上のような通信制御装置は、例えば図3に示すようなハードウェア構成で実現されうる。通信制御装置は、一例において、図3に示すようなハードウェア構成を有し、例えば、CPU301、ROM302、RAM303、外部記憶装置304、及び通信装置305を有する。通信制御装置では、例えばROM302、RAM303及び外部記憶装置304のいずれかに記録された、通信制御装置の各機能を実現するプログラムがCPU301により実行される。そして、通信制御装置は、例えばCPU301により通信装置305を制御して、基地局装置や他のネットワークノードとの間の通信を行う。なお、通信制御装置は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能をコンピュータとプログラムにより実行させてもよい。   The communication control apparatus as described above can be realized with a hardware configuration as shown in FIG. 3, for example. For example, the communication control device has a hardware configuration as shown in FIG. 3, and includes, for example, a CPU 301, a ROM 302, a RAM 303, an external storage device 304, and a communication device 305. In the communication control device, for example, a program that realizes each function of the communication control device, which is recorded in any of the ROM 302, the RAM 303, and the external storage device 304, is executed by the CPU 301. And a communication control apparatus controls the communication apparatus 305, for example by CPU301, and performs communication between a base station apparatus and another network node. Note that the communication control device may include dedicated hardware for executing each function, or may execute other portions by a computer that executes a part of the hardware and operates the program. Further, all functions may be executed by a computer and a program.

(接続先決定処理)
続いて、接続先決定部203が実行する接続先決定処理の例について説明する。まず、接続先決定部203は、複数の端末のそれぞれについて、接続先の候補となるマクロセルとスモールセルとを選択する。すなわち、1つの端末について、1つのマクロセルと1つのスモールセルとを選択する。例えば、上述のリンク容量算出部202の算出結果に基づき、各端末について、接続しうるマクロセルのうちの単位帯域幅に対する通信容量(リンク容量)が最大となる1つと、同様に接続しうるスモールセルのうちのリンク容量が最大となる1つが選択される。その後、各端末が選択されたマクロセルとスモールセルとのうちのいずれに接続されると、各端末の要求通信容量と、各セルにおけるユーザ数に応じて割り当てられうる帯域幅にリンク容量を乗じた値の小さい方の通信容量の総和が最大となるかを算出する。なお、接続先決定部203は、総和が所定値以上となるように、各端末の接続先を決定してもよい。
(Destination determination process)
Next, an example of connection destination determination processing executed by the connection destination determination unit 203 will be described. First, the connection destination determination unit 203 selects a macro cell and a small cell that are connection destination candidates for each of a plurality of terminals. That is, one macro cell and one small cell are selected for one terminal. For example, on the basis of the calculation result of the link capacity calculation unit 202 described above, for each terminal, one of the macro cells that can be connected has the maximum communication capacity (link capacity) with respect to the unit bandwidth, and the small cell that can be connected similarly. The one with the largest link capacity is selected. After that, when each terminal is connected to either the selected macro cell or small cell, the requested communication capacity of each terminal and the bandwidth that can be allocated according to the number of users in each cell are multiplied by the link capacity. Calculate whether the sum of the communication capacities with the smaller value is the maximum. Note that the connection destination determination unit 203 may determine the connection destination of each terminal so that the total sum is equal to or greater than a predetermined value.

ここで、通信容量の総和は、

Figure 2015222929
・・・(2)
となる。ここで、WMはマクロセルの、WPはスモールセルの、それぞれ使用可能な帯域幅(Hz)を示す。なお、WPは、各スモールセルで異なる周波数帯域を用いる場合は、iの変数であるWPi(1≦i≦NP)で置き換えられてもよい。CM,uは、マクロセルについての上述のリンク容量(bps/Hz)であり、CPi,uは、i番目のスモールセルについてのリンク容量である。また、|UM|はマクロセルに収容される端末の数であり、|UPi|はi番目のスモールセルに収容される端末の数である。なお、UMはマクロセルに収容される端末の集合を示し、UPiはi番目のスモールセルに収容される端末の集合を示す。そして、Luは、u番目の端末の要求通信容量(bps)である。 Here, the total communication capacity is
Figure 2015222929
... (2)
It becomes. Here, W M is the macro cell, W P is small cell, respectively available bandwidth (Hz). Note that W P may be replaced with W Pi (1 ≦ i ≦ N P ), which is a variable of i, when different frequency bands are used in each small cell. C M, u is the above-mentioned link capacity (bps / Hz) for the macro cell, and C Pi, u is the link capacity for the i-th small cell. | U M | is the number of terminals accommodated in the macro cell, and | U Pi | is the number of terminals accommodated in the i-th small cell. U M represents a set of terminals accommodated in the macro cell, and U Pi represents a set of terminals accommodated in the i-th small cell. L u is the requested communication capacity (bps) of the u th terminal.

ここで、WM/|UM|は、マクロセルで使用可能な帯域幅をそのマクロセルに収容される端末の数で除算したものであり、これは、各端末に割り当て可能な帯域幅に相当する。したがって、ある端末uに対してマクロセルで実際に達成されうる通信容量は、(WM/|UM|)×CM,uとなる。すなわち、式(2)の右辺第1項では、マクロセルに収容される端末についての達成される通信容量として、実際に達成されうる通信容量と要求通信容量との小さい方が、選択的に加算されている。すなわち、要求通信容量が実際に達成されうる通信容量以下である場合は、その要求通信容量が達成され、一方で、要求通信容量が実際に達成されうる通信容量より大きい場合は、要求通信容量は達成できず、最大限割り当てられうる容量のみが割り当てられる。なお、スモールセルについては、式(2)の右辺第2項のように、NP個のスモールセルが存在するものとして、各セルについて、マクロセルと同様の演算が行われ、その結果が加算される。 Here, W M / | U M | is obtained by dividing the bandwidth usable in a macro cell by the number of terminals accommodated in the macro cell, which corresponds to the bandwidth that can be allocated to each terminal. . Accordingly, the communication capacity that can be actually achieved in a macro cell for a certain terminal u is (W M / | U M |) × C M, u . That is, in the first term on the right side of Equation (2), the smaller of the communication capacity that can actually be achieved and the required communication capacity is selectively added as the communication capacity that is achieved for the terminal accommodated in the macro cell. ing. That is, if the requested communication capacity is less than or equal to the actually achievable communication capacity, the requested communication capacity is achieved, while if the requested communication capacity is larger than the actually achievable communication capacity, the requested communication capacity is Only the capacity that cannot be achieved and can be allocated to the maximum is allocated. Note that the small cell, as the second term on the right side of formula (2), as if N P number of small cells are present, for each cell, calculating the same and the macrocell is performed, the result is added The

接続先決定部203は、この式(2)で示されるSが最大となるように、各端末uの接続先をマクロセルとスモールセルとから選択する。すなわち、接続先決定部203は、上述のSが最大となるように、各uが集合UMとUPi(1≦i≦NP)のいずれに属するかを決定する。 The connection destination determination unit 203 selects the connection destination of each terminal u from the macro cell and the small cell so that S shown in the equation (2) is maximized. That is, the connection destination determination unit 203 determines whether each u belongs to the set U M or U Pi (1 ≦ i ≦ N P ) so that the above-described S is maximized.

ここで、どのように各端末の接続先を決定するかについて数学的な観点から説明する。上述の式(2)を線型計画問題として解くために、式(2)を、

Figure 2015222929
・・・(3)
のように近似する。ここで、UMiは、i番目のスモールセルのエリアに存在し、マクロセルに接続するユーザの集合である。例えば、接続先の候補として、i番目のスモールセルが選択されたユーザで、マクロセルに収容されたユーザuが、この集合に含まれる。 Here, how to determine the connection destination of each terminal will be described from a mathematical viewpoint. In order to solve the above equation (2) as a linear programming problem,
Figure 2015222929
... (3)
It approximates as follows. Here, U Mi is a set of users existing in the area of the i-th small cell and connected to the macro cell. For example, the user u who is the user who has selected the i-th small cell as the connection destination candidate and is accommodated in the macro cell is included in this set.

式(3)において、各スモールセルのエリアにおける通信容量の総和Siは、

Figure 2015222929
・・・(4)
のように変形することができる。ここで、Uは、i番目のスモールセルのエリアに存在する端末の総数である。また、xuは、端末uがマクロセルに収容される場合は1、スモールセルに収容される場合は0となる変数である。ここで、X=[x1、…、xU]Tとし、ψUを要素が全て1で、要素数がUの列ベクトルとすると、Σu=1 Uu=ψU TXと表される。なお、上付きのTは行列(ベクトル)の転置を表し、XψU T=k(1≦k≦U−1)とする。ここで、式(4)について、右辺の中括弧で括られた2つの項の和をfu,kと表し、第3項をau,kとして表すと、
Figure 2015222929
・・・(5)
となる。 In equation (3), the sum S i of communication capacities in each small cell area is
Figure 2015222929
... (4)
It can be deformed as follows. Here, U is the total number of terminals existing in the i-th small cell area. Further, x u is a variable that becomes 1 when the terminal u is accommodated in the macro cell and becomes 0 when it is accommodated in the small cell. Here, if X = [x 1 ,..., X U ] T and ψ U is a column vector with all elements being 1 and the number of elements is U, then Σ u = 1 U x u = ψ U T X Is done. The superscript T represents transposition of a matrix (vector), and Xψ U T = k (1 ≦ k ≦ U−1). Here, regarding the expression (4), if the sum of two terms enclosed in braces on the right side is expressed as f u, k and the third term is expressed as a u, k ,
Figure 2015222929
... (5)
It becomes.

したがって、接続先決定部203は、この問題を、制約条件

Figure 2015222929
を満たしながら、
Figure 2015222929
を最大化するベクトルX、すなわち、X=arg maxX(maxkνk)を求める線型計画問題として解くことができる。このとき、接続先決定部203は、ベクトルXにおいて、要素xuが1であれば端末uはマクロセルに収容されるべきであり、要素xuが0であれば端末uはスモールセルに収容されるべきであることを決定する。 Therefore, the connection destination determination unit 203 solves this problem with a constraint condition.
Figure 2015222929
While satisfying
Figure 2015222929
Can be solved as a linear programming problem for obtaining a vector X that maximizes X, that is, X = arg max X (max k ν k ). At this time, in the vector X, the connection destination determination unit 203 should accommodate the terminal u in the macro cell if the element x u is 1, and if the element x u is 0, the terminal u is accommodated in the small cell. Decide what should be done.

なお、上述の式は、i番目のスモールセルに関するエリアに対するものである。このため、この決定処理は、各スモールセルに関するエリアについても同様に行われる。   The above formula is for the area related to the i-th small cell. For this reason, this determination process is similarly performed also about the area regarding each small cell.

上述の処理を実行した場合としなかった場合との、システム全体の通信容量の大きさをシミュレーションにより比較した結果を図4に示す。本シミュレーションでは、マクロセルにおける使用周波数帯域を2GHzとし、その帯域幅を10MHzとした。そして、このときのアンテナ高は25mとし、送信電力を46dBmとした。また、スモールセルにおける使用周波数帯域と帯域幅は、3GHz帯の100MHz帯域幅と、60GHz帯の2GHz帯域幅とを用いた。なお、この時のアンテナ高は、3GHz帯については10m、60GHz帯については3mとし、送信電力をそれぞれ30dBm、10dBmとした。また、端末の平均の要求通信容量は、4.8Gbpsとし、その分布はガンマ分布に従うものとした。   FIG. 4 shows a result of comparing the communication capacity of the entire system by simulation with and without performing the above-described processing. In this simulation, the use frequency band in the macro cell is 2 GHz, and the bandwidth is 10 MHz. The antenna height at this time was 25 m, and the transmission power was 46 dBm. In addition, the frequency band and bandwidth used in the small cell are 100 MHz bandwidth of 3 GHz band and 2 GHz bandwidth of 60 GHz band. The antenna height at this time was 10 m for the 3 GHz band, 3 m for the 60 GHz band, and the transmission power was 30 dBm and 10 dBm, respectively. Further, the average required communication capacity of the terminal is 4.8 Gbps, and the distribution follows the gamma distribution.

図4において、実線が本実施形態に係る接続先決定処理を行った場合の、そして破線は、各端末が最も受信電力が強い基地局装置に接続した場合の、それぞれシステム容量を示す。なお、各点が丸で示されたグラフは、スモールセルが3GHz帯を用いた場合の特性であり、各点が四角で示されたグラフは、スモールセルが60GHz帯を用いた場合の特性である。図4から、スモールセルが使用する周波数帯域によらず、本実施形態に係る接続先決定処理を行った場合に、システム全体の通信容量が大きくなっていることが分かる。   In FIG. 4, the solid line indicates the system capacity when the connection destination determination processing according to the present embodiment is performed, and the broken line indicates the system capacity when each terminal is connected to the base station apparatus having the strongest reception power. In addition, the graph with each point indicated by a circle is a characteristic when the small cell uses the 3 GHz band, and the graph with each point indicated by a square is the characteristic when the small cell uses the 60 GHz band. is there. FIG. 4 shows that the communication capacity of the entire system is increased when the connection destination determination process according to the present embodiment is performed regardless of the frequency band used by the small cell.

このように、本実施形態に係る接続先決定処理により、各端末の要求通信容量を考慮しながら、システム全体の通信容量を十分に大きくすることが可能となる。   As described above, the connection destination determination process according to the present embodiment makes it possible to sufficiently increase the communication capacity of the entire system while considering the required communication capacity of each terminal.

Claims (18)

第1の周波数帯域を用いる第1のセルと第2の周波数帯域を用いる第2のセルとが、重複するカバレッジエリアを有するように配置されるセル構成において、前記第1のセルを供する第1の基地局装置と前記第2のセルを供する第2の基地局装置とに対して、複数の端末のそれぞれが、いずれの基地局装置との間で通信を行うかを決定する通信制御装置であって、
前記複数の端末のそれぞれが要求する第1の通信容量の情報を取得する取得手段と、
前記複数の端末のそれぞれの、前記第1のセルにおける第2の通信容量と、前記第2のセルにおける第3の通信容量とを算出する算出手段と、
前記第1の基地局装置と接続する端末については前記第1の通信容量と前記第2の通信容量のうちの小さい方の値を、前記第2の基地局装置に接続する端末については前記第1の通信容量と前記第3の通信容量のうちの小さい方の値を、前記複数の端末のそれぞれについて達成される容量とした場合の、当該達成される容量の総和に基づいて、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する決定手段と、
を有することを特徴とする通信制御装置。
In a cell configuration in which a first cell using a first frequency band and a second cell using a second frequency band are arranged so as to have overlapping coverage areas, the first cell serving the first cell A base station apparatus and a second base station apparatus serving the second cell, a communication control apparatus that determines which base station apparatus each of the plurality of terminals communicates with. There,
Obtaining means for obtaining information on a first communication capacity requested by each of the plurality of terminals;
Calculating means for calculating a second communication capacity in the first cell and a third communication capacity in the second cell of each of the plurality of terminals;
For a terminal connected to the first base station apparatus, the smaller value of the first communication capacity and the second communication capacity is used. For a terminal connected to the second base station apparatus, the first value is used. Based on the sum of the achieved capacities when the smaller one of the first communication capacity and the third communication capacity is the capacity achieved for each of the plurality of terminals, Determining means for determining which of each of the terminals performs communication between the first base station apparatus and the second base station apparatus;
A communication control device comprising:
前記決定手段は、前記総和が最大となるように、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。
The determining means communicates between the first base station apparatus and the second base station apparatus so that each of the plurality of terminals has the maximum sum. To decide,
The communication control apparatus according to claim 1.
前記決定手段は、前記総和が所定値以上となるように、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。
The determining means communicates between each of the plurality of terminals between the first base station apparatus and the second base station apparatus so that the sum is equal to or greater than a predetermined value. Decide what to do,
The communication control apparatus according to claim 1.
前記算出手段は、前記第1の基地局装置に接続される端末と当該第1の基地局装置との間の単位帯域幅に対する通信容量に、当該第1の基地局装置が使用できる帯域幅を当該第1の基地局装置に接続される端末の数で除算した結果を乗じた値として、前記第2の通信容量を算出する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The calculation means determines a bandwidth that can be used by the first base station apparatus as a communication capacity for a unit bandwidth between a terminal connected to the first base station apparatus and the first base station apparatus. The second communication capacity is calculated as a value obtained by multiplying the result of dividing by the number of terminals connected to the first base station device,
The communication control device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記算出手段は、前記第2の基地局装置に接続される端末と当該第2の基地局装置との間の単位帯域幅に対する通信容量に、当該第2の基地局装置が使用できる帯域幅を当該第2の基地局装置に接続される端末の数で除算した結果を乗じた値として、前記第3の通信容量を算出する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The calculating means calculates a bandwidth that can be used by the second base station apparatus as a communication capacity for a unit bandwidth between a terminal connected to the second base station apparatus and the second base station apparatus. The third communication capacity is calculated as a value obtained by multiplying the result of dividing by the number of terminals connected to the second base station device,
The communication control apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the communication control apparatus includes:
前記第1のセルはカバレッジエリアの広いセルであり、当該第1のセルの中に、複数の前記第2のセルが含まれる、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The first cell is a cell with a wide coverage area, and the plurality of the second cells are included in the first cell.
The communication control apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the communication control apparatus includes:
前記算出手段は、前記複数の端末のそれぞれに対して、複数の前記第2の基地局装置のうちの、単位帯域幅に対する通信容量が最大となる1つの第2の基地局装置について、前記第3の通信容量を算出する、
ことを特徴とする請求項6に記載の通信制御装置。
For each of the plurality of terminals, the calculating means includes the second base station device having a maximum communication capacity with respect to a unit bandwidth among the plurality of second base station devices. 3 communication capacity is calculated,
The communication control apparatus according to claim 6.
前記算出手段は、前記複数の端末の少なくともいずれかの端末が複数の前記第1の基地局装置に接続しうる場合は、その複数の前記第1の基地局装置のうちの、単位帯域幅に対する通信容量が最大となる1つの第1の基地局装置について、前記第2の通信容量を算出する、
ことを特徴とする請求項7に記載の通信制御装置。
When at least one of the plurality of terminals can be connected to the plurality of first base station apparatuses, the calculating unit is configured to calculate a unit bandwidth of the plurality of first base station apparatuses. Calculating the second communication capacity for one first base station apparatus having the maximum communication capacity;
The communication control apparatus according to claim 7.
前記取得手段は、前記複数の端末の少なくとも1つの端末に対して、当該少なくとも1つの端末に宛てて送信されるべきデータの量に基づいて、前記第1の通信容量を取得する、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The acquisition unit acquires the first communication capacity based on an amount of data to be transmitted to at least one terminal of the plurality of terminals.
The communication control apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the communication control apparatus includes:
前記取得手段は、前記複数の端末の少なくとも1つの端末に対して、当該少なくとも1つの端末が実行しているアプリケーションに基づいて、前記第1の通信容量を取得する、
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The acquisition means acquires the first communication capacity for at least one terminal of the plurality of terminals based on an application executed by the at least one terminal.
The communication control device according to any one of claims 1 to 9, wherein
前記第1のセルと前記第2のセルとにおける無線リソースの使用率に基づいて、前記決定を行うか否かを判定する判定手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の通信制御装置。
A determination unit configured to determine whether to perform the determination based on a usage rate of radio resources in the first cell and the second cell;
The communication control apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the communication control apparatus includes:
前記判定手段は、前記使用率の偏りの大きさが所定の大きさを超える場合に、前記決定を行うと判定する、
ことを特徴とする請求項11に記載の通信制御装置。
The determination means determines to make the determination when the usage rate deviation exceeds a predetermined size;
The communication control apparatus according to claim 11.
前記複数の端末の少なくともいずれかと接続できる基地局装置が追加または除去されたことに応じて、前記決定を行うと判定する判定手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の通信制御装置。
A determination unit that determines to perform the determination in response to addition or removal of a base station apparatus that can be connected to at least one of the plurality of terminals;
The communication control apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the communication control apparatus includes:
前記第1の基地局装置および前記第2の基地局装置は、無線周波数部分の処理を行う装置であると共に、当該第1の基地局装置および当該第2の基地局装置のベースバンドの処理を共通して実行する、前記通信制御装置を含む装置に接続される、
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The first base station apparatus and the second base station apparatus are apparatuses that perform processing of a radio frequency part, and perform baseband processing of the first base station apparatus and the second base station apparatus. Connected in common to a device including the communication control device,
The communication control apparatus according to claim 1, wherein
前記通信制御装置は、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのいずれかに含まれる、
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の通信制御装置。
The communication control device is included in either the first base station device or the second base station device.
The communication control apparatus according to claim 1, wherein
請求項1から13のいずれか1項に記載の通信制御装置を含むことを特徴とするネットワークノード。   A network node comprising the communication control device according to claim 1. 第1の周波数帯域を用いる第1のセルと第2の周波数帯域を用いる第2のセルとが、重複するカバレッジエリアを有するように配置されるセル構成において、前記第1のセルを供する第1の基地局装置と前記第2のセルを供する第2の基地局装置とに対して、複数の端末のそれぞれが、いずれの基地局装置との間で通信を行うかを決定する通信制御装置の制御方法であって、
取得手段が、前記複数の端末のそれぞれが要求する第1の通信容量の情報を取得する取得工程と、
算出手段が、前記複数の端末のそれぞれの、前記第1のセルにおける第2の通信容量と、前記第2のセルにおける第3の通信容量とを算出する算出工程と、
決定手段が、前記第1の基地局装置と接続する端末については前記第1の通信容量と前記第2の通信容量のうちの小さい方の値を、前記第2の基地局装置に接続する端末については前記第1の通信容量と前記第3の通信容量のうちの小さい方の値を、前記複数の端末のそれぞれについて達成される容量とした場合の、当該達成される容量の総和に基づいて、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する決定工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
In a cell configuration in which a first cell using a first frequency band and a second cell using a second frequency band are arranged so as to have overlapping coverage areas, the first cell serving the first cell A communication control apparatus that determines which base station apparatus each of a plurality of terminals communicates with the second base station apparatus that provides the second cell and the second base station apparatus that provides the second cell A control method,
An obtaining step for obtaining information on a first communication capacity requested by each of the plurality of terminals;
A calculating step of calculating a second communication capacity in the first cell and a third communication capacity in the second cell for each of the plurality of terminals;
A terminal for determining a value of the smaller one of the first communication capacity and the second communication capacity for the terminal connected to the first base station apparatus to the second base station apparatus. Is based on the sum of the achieved capacities when the smaller one of the first communication capacity and the third communication capacity is the capacity achieved for each of the plurality of terminals. Determining each of the plurality of terminals to determine which of the first base station apparatus and the second base station apparatus to communicate with;
A control method characterized by comprising:
第1の周波数帯域を用いる第1のセルと第2の周波数帯域を用いる第2のセルとが、重複するカバレッジエリアを有するように配置されるセル構成において、前記第1のセルを供する第1の基地局装置と前記第2のセルを供する第2の基地局装置とに対して、複数の端末のそれぞれが、いずれの基地局装置との間で通信を行うかを決定する通信制御装置に備えられたコンピュータに、
前記複数の端末のそれぞれが要求する第1の通信容量の情報を取得する取得工程と、
前記複数の端末のそれぞれの、前記第1のセルにおける第2の通信容量と、前記第2のセルにおける第3の通信容量とを算出する算出工程と、
前記第1の基地局装置と接続する端末については前記第1の通信容量と前記第2の通信容量のうちの小さい方の値を、前記第2の基地局装置に接続する端末については前記第1の通信容量と前記第3の通信容量のうちの小さい方の値を、前記複数の端末のそれぞれについて達成される容量とした場合の、当該達成される容量の総和に基づいて、当該複数の端末のそれぞれが、前記第1の基地局装置と前記第2の基地局装置とのうちの、いずれとの間で通信を行うかを決定する決定工程と、
を実行させるためのプログラム。
In a cell configuration in which a first cell using a first frequency band and a second cell using a second frequency band are arranged so as to have overlapping coverage areas, the first cell serving the first cell A communication control apparatus that determines which base station apparatus each of a plurality of terminals communicates with a base station apparatus and a second base station apparatus that provides the second cell On the computer provided,
An acquisition step of acquiring information on a first communication capacity requested by each of the plurality of terminals;
A calculation step of calculating a second communication capacity in the first cell and a third communication capacity in the second cell of each of the plurality of terminals;
For a terminal connected to the first base station apparatus, the smaller value of the first communication capacity and the second communication capacity is used. For a terminal connected to the second base station apparatus, the first value is used. Based on the sum of the achieved capacities when the smaller one of the first communication capacity and the third communication capacity is the capacity achieved for each of the plurality of terminals, A determination step in which each of the terminals determines which of the first base station apparatus and the second base station apparatus communicates;
A program for running
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