JP2017046110A - 無線通信システム、基地局制御装置、及び基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基地局においてスループットを考慮した最適な基地局に端末が接続できる無線通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】複数の基地局を備える無線通信システムであって、接続先候補の基地局を選択する接続先候補選択部と、端末の接続先の基地局を選択する接続先選択部と、をさらに備え、接続先候補選択部は、複数の基地局が送信した接続中の端末との通信に関する情報に基づいて、端末が複数の基地局に接続した場合のスループットを計算し、計算したスループットに基づいて、複数の基地局の中から接続先候補の基地局を選択し、接続先選択部は、各接続先候補の基地局の測定結果に基づいて、接続先候補の基地局のスループットを計算し、計算したスループットに基づいて接続先候補から接続先の基地局を選択することを特徴とする無線通信システム。
【選択図】図５

Description

本発明は、端末に無線で接続可能な複数の基地局を備える無線通信システムに関する。

端末と当該端末に接続された基地局との間でデータが通信されるセルラ無線通信システムがある。セルラ無線通信システムにおけるハンドオーバの手順は、３ＧＰＰ ＴＳ３６．３３１ Ｖ１２．４．０で標準化されている。ハンドオーバは、端末の移動に伴って、端末が接続中の基地局より通信品質が良い基地局に接続先を切り替える技術である。例えば鉄道又は自動車等に乗車して高速に移動するユーザの端末では、例えば歩行中のように低速に移動するユーザの端末と比較して、ハンドオーバが頻繁に発生する。

セルラ無線通信システムにおいて、端末は、ハンドオーバする場合、接続可能な全ての基地局からリファレンス信号を受信し、リファレンス信号の受信強度が最も強い基地局を選択し、選択した基地局に接続先を切り替える。なお、セルラ無線通信システムでは、複数のセルが同じ無線リソースを共有するため、あるセルにおける通信が、当該セルに隣接する他のセルと接続中の端末との間の通信に干渉する場合がある。例えば、第１基地局のセルと第２基地局のセルとの境界に位置する端末は、第１基地局と接続中である場合、第２基地局から送信された信号も受信してしまう。第１基地局及び第２基地局は同じ周波数及び時間に信号を送信するため、端末では、第２基地局から受信した信号が、第１基地局から受信した信号の干渉波となる。端末が接続中の第１基地局が送信した信号の電力（希望信号電力）に対する干渉電力及び雑音電力の比（信号対干渉雑音比）は、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）と呼ばれ、希望信号電力／（干渉電力＋雑音電力）で計算される。

複数の基地局のセル境界では、端末は、接続中の基地局以外の他セルからの干渉が強くなり、分母の干渉電力値が支配項となるため、ＳＩＮＲが劣化し、高いスループットでの情報伝達が困難となる。

標準化団体３ＧＰＰでは、ＨｅｔＮｅｔ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる技術が議論されている。ＨｅｔＮｅｔでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するマイクロセル（例えば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成される。スマートフォンの普及により、トラヒックの爆発的な増加が進む中、駅前などの高トラヒックエリアにマイクロ基地局を置き、マクロ基地局のトラフィックをオフロードして、ネットワークのキャパシティを強化することが期待されている。しかしながら、マクロセルのカバレッジエリア内に、マイクロ基地局を配置した場合、マクロ基地局からの干渉により、マイクロ基地局配下における端末が強い干渉を受け、スループットが低下する問題がある。

マイクロ基地局等の狭いカバレッジエリアの基地局に収容される端末は、電車等で高速に移動しながら通信する場合、歩行時などの低速に移動しながら通信する場合と比べて、ハンドオーバが頻繁に発生することが想定される。ハンドオーバが頻繁に発生すると、基地局を含むネットワーク装置の負荷が増大し、スループットが低下する。このような状況におけるハンドオーバーの技術として特開２００８−２７０９９０号公報（特許文献１）がある。

この公報には、「サービスエリアの異なる複数の無線システムが存在する場合において、無線端末の平均移動速度によって接続する無線システムを選択するための手段を備え、平均移動速度がある閾値を跨ったことを契機として異なる無線システムのハンドオフ先選択処理を開始する。また、ハンドオフ先の選択に当り、現在のスループットとハンドオフ先の推定スループットを比較し、スループットの改善が見込まれる場合にハンドオフの処理を行う。無線端末は複数の通信装置を内蔵し、現在の無線システムと通信を行いながらハンドオフ先の選択処理を行なう。」と記載されている（要約参照）。

特開２００８−２７０９９０号公報

セルラ型無線通信システムにおいては、端末は接続可能な全ての基地局からリファレンス信号を受信して、リファレンス信号の受信強度を測定すると、ある基地局との通信中は他の基地局と通信することができないので、スループットが低下してしまう。また、端末は、リファレンス信号の受信強度が強い基地局に接続しても、スループットが大きくなるとは限らない。スループットは、基地局に接続中の端末の数及びトラフィック量が多い場合、並びに隣接セルからの干渉により端末の受信ＳＩＮＲが低い場合等には、低下してしまう。リファレンス信号の受信強度に基づいて接続先の基地局を決定する方式では、これらの要件が考慮されていないため、最適な基地局が接続先として決定されるとは限らない。

また、特許文献１に記載の技術は、サービスエリアが異なる方式の無線通信システム（１ｘＥＶＤＯ、ＰＨＳ、及び無線ＬＡＮ）から平均移動速度に対応する方式の無線通信システムを決定し、決定した無線通信システムの基地局に接続した際のスループットが現在のスループットから改善する場合、当該無線通信システムの基地局に接続を切り替える。同じ方式の無線通信システム内において基地局のスループットを考慮して接続先となる基地局を切り替えるものではない。

本発明は、複数の基地局においてスループットを考慮した最適な基地局に端末が接続できる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、端末と無線で接続可能な複数の基地局を備える無線通信システムであって、前記複数の基地局の中から前記端末が接続する候補となる少なくとも一つの接続先候補の基地局を選択する接続先候補選択部と、前記少なくとも一つの接続先候補の基地局の中から前記端末の接続先の基地局を選択する接続先選択部と、をさらに備え、前記複数の基地局は、接続中の端末との通信に関する情報を前記接続先候補選択部に送信し、前記接続先候補選択部は、前記複数の基地局が送信した通信に関する情報に基づいて、前記端末が前記複数の基地局に接続した場合のスループットを計算し、前記計算したスループットに基づいて、前記複数の基地局の中から前記接続先候補の基地局を選択し、前記選択した接続先候補の基地局を前記端末に通知し、前記端末は、前記接続先候補の基地局からの無線信号の受信品質に関する値を測定し、各接続先候補の基地局の測定結果を前記接続先選択部に送信し、前記接続先選択部は、前記各接続先候補の基地局の測定結果に基づいて、前記接続先候補の基地局のスループットを計算し、前記計算したスループットに基づいて前記接続先候補の中から前記端末の接続先の基地局を選択し、前記選択した接続先の基地局を前記端末に通知し、前記端末は、前記通知された接続先の基地局に接続することを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局においてスループットを考慮した最適な基地局に端末が接続できる無線通信システムを提供できる。

上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１の無線通信システムのシステム構成図である。 実施例１の基地局制御装置及び基地局の構成の説明図である。 実施例１の変換テーブルの説明図である。 実施例１の推定スループットテーブルの説明図である。 実施例１のハンドオーバ処理のシーケンス図である。 実施例１の接続先候補選択処理のフローチャートである。 実施例２の無線通信システムのシステム構成図である。 実施例２のハンドオーバ処理のシーケンス図である。

実施例１について、図１〜図６を用いて説明する。

図１は、実施例１の無線通信システムのシステム構成図である。

無線通信システムは、基地局１００Ａ〜１００Ｃ、端末１１０、及び基地局制御装置１２０を備える。基地局１００Ａ〜１００Ｃを総称する場合、基地局１００と記載する。基地局１００は、複数の端末に無線で接続可能である。図１では、端末１１０は基地局１００Ａに接続され、端末１１０は、基地局１００Ａに上り信号２０５を送信し、また、基地局１００Ａから下り信号２００を受信する。基地局１００Ｂ及び１００Ｃは、端末１１０の接続先となる基地局１００Ａに隣接する基地局である。端末１１０は、基地局１００Ｂ及び１００Ｃが送信した下り信号２２５及び２３５も受信する。

基地局制御装置１２０は、基地局１００Ａ〜１００Ｃを制御する装置であり、基地局１００Ａ〜１００Ｃにコアネットワーク１３０を介して接続される。本実施例では、コアネットワーク１３０は、基地局１００間を接続する伝送路、及び基地局１００と基地局制御装置１２０との間を接続する伝送路であるが、コアネットワーク１３０はこれに限定されない。

なお、本実施例の無線通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の方式であることを前提に説明するが、無線通信システムの方式はこれに限定されない。

図２は、実施例１の基地局制御装置１２０及び基地局１００の構成の説明図である。

まず、基地局制御装置１２０の構成について説明する。

基地局制御装置１２０は、プロセッサ２１０、メモリ２２０、ネットワークインタフェース（ＩＦ）２３０、及び補助記憶装置２４０を有する。プロセッサ２１０、メモリ２２０、ネットワークインタフェース（ＩＦ）２３０、及び補助記憶装置２４０は、バス２５０を介して互いに接続される。

プロセッサ２１０は、メモリ２２０に格納されたプログラムを実行する。メモリ２２０は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサ２１０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一時的に格納する。

補助記憶装置２４０は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置であり、プロセッサ２１０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。すなわち、プログラムは、補助記憶装置２４０から読み出されて、メモリ２２０にロードされて、プロセッサ２１０によって実行される。

ネットワークＩＦ２０４は、基地局制御装置１２０をコアネットワーク１３０に接続するインタフェースである。

プロセッサ２１０が実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ−ＲＯＭ、又はフラッシュメモリ等）若しくはコアネットワーク１３０を介して基地局制御装置１２０に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置２４０に格納される。このため、基地局制御装置１２０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。

なお、基地局制御装置１２０は、キーボード及びマウス等の入力デバイスと、ディプレイ又はプリンタ等の出力デバイスとを有してもよい。

基地局制御装置１２０のプロセッサ２１０は、無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、及び接続先選択部２１７を有する。なお、メモリ２２０には、これらに対応するプログラムが記憶される。プロセッサ２１０は、無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、及び接続先選択部２１７それぞれに対応するプログラムを含む。プロセッサ２１０は、これらのプログラムを実行することによって、無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、及び接続先選択部２１７を実装する。

基地局制御装置１２０は、端末１１０が各基地局１００に接続された場合のスループットを推定し、推定したスループットに基づいて、接続先候補の基地局１００を選択する接続先候補選択処理を実行する。また、基地局制御装置１２０は、端末１１０の接続先候補の基地局１００からの無線信号の受信品質に関する値に基づいて各接続先候補の基地局１００のスループットを算出し、算出したスループットに基づいて接続先の基地局１００を選択する接続先選択処理を実行する。

無線リソース推定部２１２が、ハンドオーバを要求した端末１１０に割り当て可能な無線リソース量を推定する。

ＭＣＳ推定部２１３は、変換テーブル２２１を参照し、ハンドオーバ要求を送信した端末１１０が各基地局１００から受信する無線信号のＭＣＳを推定する。

スループット推定部２１４は、変換テーブル２２１を参照し、ＭＣＳ推定部２１３が推定したＭＣＳからビット効率を取得し、取得したビット効率及び無線リソース推定部２１２が推定した無線リソース量に基づいて各基地局１００のスループットを推定する。

推定スループットテーブル更新部２１５は、推定スループットテーブル２２２に、各基地局１００の無線リソース推定部２１２が推定した無線リソース量、ＭＣＳ推定部２１３が推定したＭＣＳに対応するビット効率、及びスループット推定部２１４が推定したスループットを登録する。

接続先候補選択部２１６は、スループット推定部２１４が推定したスループットに基づいて、端末１１０が無線信号の受信品質に関する値を測定する基地局１００である接続先候補の基地局１００を選択し、選択した接続先候補の基地局１００を端末１１０に通知する。ここで、端末１１０が無線信号の受信品質に関する値は、例えば、無線信号の受信品質を示すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）である。

接続先選択部２１７は、スループット推定部２１４が推定したスループットに基づいて、端末１１０が新たに接続する基地局１００である接続先の基地局１００を選択し、選択した接続先の基地局１００を端末１１０に通知する。

メモリ２２０は、変換テーブル２２１及び推定スループットテーブル２２２を記憶する。変換テーブル２２１には、受信ＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比）と、ＣＱＩと、ＭＣＳと、ビット効率との関係が登録される。変換テーブル２２１の詳細は、図３で説明する。

推定スループットテーブル２２２には、各基地局１００の無線リソース推定部２１２が推定した無線リソース量、ＭＣＳ推定部２１３が推定したＭＣＳに対応するビット効率、及びスループット推定部２１４が推定したスループットが登録される。推定スループットテーブル２２２の詳細は、図４で説明する。

次に、基地局１００の構成について説明する。

基地局１００は、ネットワークインタフェース（ＩＦ）１０１、送信信号生成部１０２、ベースバンド信号処理部１０３、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１０４、及びアンテナ１０５を有する。送信信号生成部１０２、ベースバンド信号処理部１０３、及びＲＦ部１０４はハードウェアで実装されるが、プログラム等のソフトウェアで実装されてもよい。

ネットワークＩＦ１０１は、コアネットワーク１３０に接続されるインタフェースである。送信信号生成部１０２は、基地局制御装置１２０から受信した通知に基づいて、端末１１０に送信する送信信号を生成する。ベースバンド信号処理部１０３は、送信信号生成部１０２が生成した送信信号に対してベースバンドの信号処理を実行して、送信信号をベースバンド信号に変換する。ＲＦ部１０４は、ベースバンド信号をアナログ送受信信号に変換して、アンテナに出力する。アンテナ１０５は、端末１１０との間でアナログ送受信信号を無線で通信する。

図３は、実施例１の変換テーブル２２１の説明図である。

変換テーブル２２１は、ＳＩＮＲ３０１、ＣＱＩ３０２、ＭＣＳ３０３、及びビット効率３０４を含む。ＳＩＮＲ３０１には、端末１１０の受信ＳＩＮＲが登録される。ＣＱＩ３０２には、周波数単位ごとの下りチャネルの受信品質を示すＣＱＩが登録される。ＭＣＳ３０３には、ＣＱＩに対応するＭＣＳが登録される。ビット効率３０４には、ＭＣＳに対応するビット効率が登録される。ビット効率は、一無線リソース量当たりに転送可能なデータ容量を示す。ＣＱＩからＭＣＳへの変換は、３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１３ Ｖ１２．４．０に規定されている。

接続先候補基地局を選択する場合のＭＣＳ推定部２１３は、端末１１０の受信ＳＩＮＲを算出して、変換テーブル２２１を参照し、算出した受信ＳＩＮＲに対応するＭＣＳを取得する。

一方、接続基地局を選択する場合のＭＣＳ推定部２１３は、端末１１０が各接続先候補基地局から受信した無線信号のＣＱＩを取得できるので、受信ＳＩＮＲを算出することなく、ＣＱＩに対応するＭＣＳを取得する。

なお、ＳＩＮＲの値が大きい場合、下り信号の受信品質が良好であることを示し、ＳＩＮＲの値が小さい場合、下り信号の受信品質が不良であることを示すので、ＳＩＮＲとＣＱＩとの関係は比例関係である。変換テーブル２２１の図６に示す値は一例であり、変換テーブル２２１の値は図６に示す値に限定されない。

図４は、実施例１の推定スループットテーブル２２２の説明図である。

推定スループットテーブル２２２は、無線リソース４０１、ビット効率４０２、及びスループット推定値４０３をカラムとして含む。また、推定スループットテーブル２２２は、基地局１００Ａのレコード、基地局１００Ｂのレコード、及び基地局１００Ｃのレコードを含む。

無線リソース４０１には、無線リソース推定部２１２が推定した各基地局１００の無線リソース量が登録される。ビット効率４０２には、ＭＣＳ推定部２１３が推定した各基地局１００のＭＣＳに対応するビット効率が登録される。スループット推定値４０３には、スループット推定部２１４が推定した各基地局１００のスループットが登録される。

図５は、実施例１のハンドオーバ処理のシーケンス図である。

図５に示すハンドオーバ処理では、端末１１０の接続先が基地局１００Ａから基地局１００Ｃに切り替わるものである。

端末１１０は、所定のタイミングで、接続中の基地局１００Ａからの無線信号の受信電力と、自身の位置情報とを基地局１００Ａに送信し、基地局１００Ａは、受信した無線信号の受信電力と端末１１０の位置情報を基地局制御装置１２０に送信する（５０１）。

また、基地局１００Ａ〜基地局１００Ｃは、各基地局１００のトラフィック負荷と、各基地局１００の位置情報と、各基地局１００の送信電力と、各基地局１００が無線通信で用いる周波数帯域とを基地局制御装置１２０に送信する（５０２）。

端末１１０は、基地局１００Ａからの受信電力が閾値以下になると、ハンドオーバ要求を基地局１００Ａに送信し、基地局１００Ａは受信したハンドオーバ要求を基地局制御装置１２０に送信する（５０３）。当該ハンドオーバー要求は、端末１１０の受信電力と位置情報とを含んでもよい。

ステップ５０３の処理では、端末１１０が接続中の基地局１００Ａは、ステップ５０１の処理で所定のタイミングで送信される端末１１０の受信電力及び位置情報を受信した場合、端末１１０の受信電力が閾値以下である場合、ハンドオーバ要求を基地局制御装置１２０に送信してもよい。

基地局制御装置１２０は、ハンドオーバ要求を受信した場合、接続先候補選択処理を実行する（５０４）。接続先候補選択処理では、基地局制御装置１２０は、各基地局１００Ａ〜１００Ｃに端末１１０が接続された場合の各基地局１００Ａ〜１００Ｃのスループットを推定し、推定したスループットに基づいて接続先候補の基地局１００を選択する。接続先候補選択処理の詳細は、図６を用いて説明する。図５では、接続先候補として基地局１００Ａ及び１００Ｃが選択されたものとする。

基地局制御装置１２０は、選択した接続先候補の基地局１００を端末１１０に通知する（５０５）。

端末１１０は、基地局制御装置１２０から接続先候補が通知されると、接続先候補の基地局１００Ａ及び１００Ｃから下り信号を受信し（５０６）、接続先候補の基地局１００Ａ及び１００Ｃの下り信号の受信に関する値（例えばＣＱＩ）を測定する（５０７）。そして、端末１１０は、ステップ５０７の処理で測定された基地局１００Ａ及び１００Ｃの下り信号の受信に関する値を測定結果として基地局１００Ａに送信し、基地局１００Ａは、受信した測定結果を基地局制御装置１２０に送信する（５０８）。

基地局制御装置１２０は、接続先選択処理を実行する（５０９）。接続先選択処理では、基地局制御装置１２０は、受信した測定結果に基づいて接続先候補の基地局１００Ａ及び１００Ｃのスループットを推定し、推定したスループットに基づいて接続先の基地局１００を選択する。接続先選択処理の詳細は図６を用いて説明する。図５では、接続先として基地局１００Ｃが選択されたものとする。

基地局制御装置１２０は、選択した接続先の基地局１００Ｃを端末１１０に通知する（５１０）。

端末１１０は、基地局制御装置１２０から接続先の基地局１００Ｃが通知されると、基地局１００Ｃに接続先を切り替え、上り信号を基地局１００Ｃに送信する（５１１）。

基地局制御装置１２０が、スループットが低い基地局１００及び不要な基地局１００を接続先候補から除外することができるので、端末１１０がこれらの基地局１００の下り信号の受信に関する値を測定しなくてすむ。このため、端末１１０のハンドオーバ時の他の基地局１００からの干渉を抑制することができる。また、基地局制御装置１２０は、基地局１００のスループットを推定して、推定したスループットに基づいて端末１１０の接続先となる基地局１００を選択できる。

図６は、実施例１の接続先候補選択処理のフローチャートである。

まず、無線リソース推定部２１２は、基地局１００から送信されたトラフィック負荷に基づいて、ハンドオーバ要求を送信した端末１１０に割り当て可能な各基地局１００の無線リソース量を推定する（６０１）。具体的には、無線リソース推定部２１２は、各基地局１００トラフィック負荷に基づいて、他の端末１１０との通信に使用中でありハンドオーバ要求を送信した端末１１０に割り当てることができない無線リソース量を算出し、各基地局１００の全無線リソース量からハンドオーバ要求を送信した端末１１０に割り当てることができない無線リソース量を減算して、ハンドオーバ要求を送信した端末１１０に割り当て可能な各基地局１００の無線リソース量を推定する。

次に、ＭＣＳ推定部２１３は、ハンドオーバ要求を送信した端末１１０が各基地局１００に接続した場合の受信ＳＩＮＲを推定し、変換テーブル２２１を参照し、推定した受信ＳＩＮＲに対応するＭＣＳを推定する（６０２）。

ステップ６０２の処理の詳細について説明する。まず、ＭＣＳ推定部２１３は、端末１１０の位置情報及び各基地局１００の位置情報に基づいて、端末１１０と各基地局１００との間の距離を算出し、算出した距離に基づいて式１を計算して、端末１１０と各基地局１００との間の自由空間伝搬損失（Ｌ）を算出する。自由空間伝搬損失は、自由空間を伝搬する電波の損失であり、距離の２乗に比例して減衰し、電波の波長の２乗に反比例する。

ｄは、端末１１０と各基地局１００との間の距離であり、λは基地局１００が通信に用いる電波の波長である。当該電波の波長は、各基地局１００が通信に用いる周波数帯域から算出できる。

次に、ＭＣＳ推定部２１３は、送信電力と送信アンテナの利得と受信アンテナの利得とを加算した値から自由空間伝搬損失を減算して、端末１１０が各基地局１００に接続された場合の受信電力を算出する。受信電力は、式２を計算することによって算出される。

受信電力＝送信電力＋送信アンテナの利得＋受信アンテナの利得−自由空間伝搬損失・・・（式２）

式２において、送信電力は、図５に示すステップ５０２の処理で基地局制御装置１２０は各基地局１００から取得する。また、送信アンテナの利得は、各基地局１００のアンテナ１０５における送信利得が基地局制御装置１２０に予め登録されていてもよいし、ステップ５０２の処理で基地局制御装置１２０が各基地局１００から取得してもよい。また、受信アンテナの利得は、各端末１１０のアンテナにおける受信利得が基地局制御装置１２０に予め登録されてもよいし、ステップ５０１の処理で基地局制御装置１２０が端末１１０から取得してもよい。

次に、ＭＣＳ推定部２１３は、端末１１０が各基地局１００に接続された場合の受信電力と端末１１０が受信する熱雑音とを考慮して、端末１１０が各基地局１００に接続された場合の受信ＳＩＮＲを算出する。ＭＣＳ推定部２１３は、受信ＳＩＮＲを算出すると、変換テーブル２２１を参照し、端末１１０が各基地局１００に接続された場合の受信ＳＩＮＲに対応するＭＣＳを取得する。

次に、スループット推定部２１４は、ステップ６０１の処理で推定した各基地局１００の無線リソース量と、ステップ６０２の処理で推定した端末１１０が各基地局１００に接続された場合のＭＣＳに対応するビット効率とに基づいて各基地局１００のスループットを推定する（６０３）。各基地局１００のスループットは、式３を計算することによって算出される。

スループット［ｂｉｔ／ｓ］＝ビット効率［ｂｉｔ／ｓ／ＲＥ］×無線リソース量［ＲＥ］・・・（式３）

ステップ６０３の処理で各基地局１００のスループットが推定されると、推定スループットテーブル更新部２１５は、ステップ６０１の処理で推定した各基地局１００の無線リソース量と、ステップ６０２の推定した端末１１０が各基地局１００に接続された場合のＭＣＳに対応するビット効率と、ステップ６０３の処理で推定した各基地局１００のスループットとを推定スループットテーブル２２２に登録する。

次に、接続先候補選択部２１６は、推定スループットテーブル２２２を参照し、各基地局１００のスループットに基づいて、接続先候補となる基地局１００を選択する。具体的には、接続先候補選択部２１６は、スループットが上位Ｎ個の基地局１００を接続先候補として選択してもよいし、スループットが閾値以上の基地局１００を接続先候補として選択してもよい。

例えば、図４に示す推定スループットテーブル２２２では、接続先候補選択部２１６は、スループットが上位２個の基地局１００Ａ及び１００Ｃを接続先候補として選択する。

以上によって、スループットが高いと予測される基地局１００を接続先候補として端末１１０に通知でき、スループットが低いと予測される基地局１００からの無線信号の受信品質に関する値を測定しないので、端末１１０の無線リソースを有効活用できる。

次に、接続先選択処理についても図６を用いて説明する。

基地局制御装置１２０が端末１１０から測定結果を受信した場合、接続先選択処理が実行される。

まず、ステップ６０１の処理で、無線リソース推定部２１２は、接続先候補の基地局１００の無線リソース量を推定する。なお、無線リソース量は、接続先候補選択処理でも推定されているので、接続先選択処理では推定されなくてもよい。

次に、ステップ６０２の処理で、ＭＣＳ推定部２１３は、変換テーブル２２１を参照し、端末１１０の各接続先候補の基地局１００の測定結果であるＣＱＩに対応するＭＣＳを推定する。

次に、ステップ６０３の処理で、スループット推定部２１４は、変換テーブル２２１を参照し、ＭＣＳに対応するビット効率を取得し、取得したビット効率と無線リソース量とに基づいて、接続先候補の各基地局１００のスループットを算出する。

次に、ステップ６０４の処理では、接続先選択部２１７は、算出したスループットが最も高い基地局１００を接続先の基地局１００として選択する。

接続先選択処理では、端末１１０が実際に測定したＣＱＩに基づいてＭＣＳが推定され、接続先候補選択処理では、推定した受信ＳＩＮＲに基づいてＭＣＳが推定される。このため、接続先選択処理で推定したＭＣＳは、接続先候補選択処理で推定したＭＣＳより信頼度が高い。推定スループットテーブル更新部２１５は、接続先選択処理で算出した接続先候補の各基地局１００のスループットと、接続先候補選択処理で算出され推定スループットテーブル２２２に登録された接続先候補の各基地局１００のスループットとを比較する。そして、推定スループットテーブル更新部２１５は、接続先候補選択処理で式３に従って算出されるスループットに乗じる接続先候補の各基地局１００の重み係数を、接続先候補選択処理で式３に従って算出されるスループットが接続先候補選択処理で算出されたスループットとなるように、設定する。次に、スループット推定部２１４は、次に実行される接続先候補選択処理において、式３に従って算出されたスループットに各基地局１００の重み係数を乗じた値をスループットとして算出する。

これによって、接続先候補選択処理で算出される各基地局１００の信頼度を向上させることができ、ひいてはスループットの良好な基地局１００を接続先候補として選択できる。

次に、実施例２について図７及び図８を用いて説明する。

実施例１では、基地局制御装置１２０が接続先候補の基地局１００を選択し、接続先の基地局１００を選択したが、本実施例では、ある一つの基地局１００が、接続先候補の基地局１００を選択し、接続先の基地局１００を選択する。本実施例では、実施例１と同じ構成は同じ符号を付与し、説明を省略する。

図７は、実施例２の無線通信システムのシステム構成図である。

本実施例の無線通信システムは、基地局制御装置１２０を備えない点で実施例１と異なる。基地局制御装置１２０の機能は、基地局１００Ａに実装される。

基地局制御装置１２０の機能が実装される基地局１００Ａは、図２に示す基地局１００の構成に加えて、無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、接続先選択部２１７、変換テーブル２２１、及び推定スループットテーブル２２２を有する。なお、基地局１００は、プロセッサ及びメモリを有しており、プロセッサが無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、及び接続先選択部２１７に対応するプログラムを実行することによって、これらが実装され、メモリには変換テーブル２２１及び推定スループットテーブル２２２が記憶される。

図８は、実施例２のハンドオーバ処理のシーケンス図である。

本実施例では、基地局１００Ａが無線リソース推定部２１２、ＭＣＳ推定部２１３、スループット推定部２１４、推定スループットテーブル更新部２１５、接続先候補選択部２１６、及び接続先選択部２１７を有するため、ステップ５０１の処理では、端末１１０は、接続中の基地局１００Ａからの無線信号の受信電力と、自身の位置情報とを基地局１００Ａに送信する。図５と異なり、基地局１００Ａは、受信した無線信号の受信電力と端末１１０の位置情報を基地局制御装置１２０に送信しない。

ステップ５０２の処理では、基地局１００Ｂ及び１００Ｃは、各基地局１００のトラフィック負荷と、各基地局１００の位置情報と、各基地局１００の送信電力と、各基地局１００が無線通信で用いる周波数帯域とを基地局１００Ａに送信する。基地局１００Ａは、所定のタイミングで、自身のトラフィック負荷と、位置情報と、自身の送信電力と、自身が無線通信で用いる周波数帯域とを取得する。

ステップ５０３の処理では、端末１１０は、基地局１００Ａからの受信電力が閾値以下になると、ハンドオーバ要求を基地局１００Ａに送信する。

ステップ５０４の処理では、基地局１００Ａは、ハンドオーバ要求を受信した場合、接続先候補選択処理を実行する。また、基地局１００Ａが、端末１１０から受信した受信電力が閾値以下である場合、接続先候補選択処理を実行してもよい。接続先候補選択処理は、実施例１と同じであるので、説明を省略する。なお、接続先候補選択処理では、図５と同じく、接続先候補として基地局１００Ａ及び１００Ｃが選択されたものとする。

ステップ５０５の処理では、基地局１００Ａは、接続先候補選択処理で選択された接続先候補の基地局１００を端末１１０に通知する。

ステップ５０６の処理では、端末１１０は、接続先候補の基地局１００Ａ及び１００Ｃから下り信号を受信し、ステップ５０７の処理で、接続先候補の基地局１００Ａ及び１００Ｃの下り信号の受信に関する値を測定する。ステップ５０８の処理で、端末１１０は、測定結果を基地局１００Ａに送信する。

基地局１００Ａは、端末１１０からの測定結果を受信すると、ステップ５０９の処理で接続先選択処理を実行する。接続先選択処理は、図５と同じであるので、説明を省略する。なお、接続先選択処理では、図５と同じく、接続先として基地局１００Ｃが選択されたものとする。

ステップ５１０の処理では、基地局１００Ａは、選択した接続先の基地局１００Ｃを端末１１０に通知する。

端末１１０は、基地局制御装置１２０から接続先の基地局１００Ｃが通知されると、基地局１００Ｃに接続先を切り替え、ステップ５１１の処理で、上り信号を基地局１００Ｃに送信する。

このように、本実施例では、基地局１００が、接続先候補選択処理及び接続先選択処理を実行するので、基地局制御装置１２０を無線通信システムに新たに追加する必要がなく、当該無線通信システムの導入コストを削減できる。また、実施例１のように、基地局制御装置１２０が接続先候補選択処理及び接続先選択処理を実行する場合、接続先候補選択処理及び接続先選択処理を実行する基地局１００に処理負荷が集中することがないので、当該基地局１００が通信のボトルネックとなることを防止できる。

なお、実施例１では、基地局制御装置１２０が、接続先候補選択処理及び接続先選択処理を実行し、実施例２では、基地局１００Ａが、接続先候補選択処理及び接続先選択処理を実行したが、接続先候補選択処理及び接続先選択処理は同一の装置で実行されなくてもよい。例えば、基地局制御装置１２０が接続先候補選択処理を実行し、基地局１００Ａが接続先選択処理を実行してもよい。この場合、基地局制御装置１２０は、基地局１００Ｂ及び１００Ｃのトラフィック負荷、位置情報、送信電力、及び周波数帯域を、基地局１００Ａが接続先選択処理を実行する前に、基地局１００Ａに送信しておく。

また、基地局１００Ａが接続先候補選択処理を実行し、基地局１００Ｂが接続先選択処理を実行してもよい。この場合、基地局１００Ａは、自身のトラフィック負荷、位置情報、送信電力、及び周波数帯域、並びに基地局１００Ｃのトラフィック負荷、位置情報、送信電力、及び周波数帯域を、基地局１００Ｂが接続先選択処理を実行する前に、基地局１００Ｂに送信しておく。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記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限定されるものではない。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ることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。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、及び置換をすることが可能である。

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、及び置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、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い。

また、前記の各構成、機能等は、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、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に置くことができる。

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、製品上必ずしも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もよい。

１００ 基地局
１１０ 端末
１２０ 基地局制御装置
１３０ コアネットワーク
２１２ 無線リソース推定部
２１３ ＭＣＳ推定部
２１４ スループット推定部
２１５ 推定スループットテーブル更新部
２１６ 接続先候補選択部
２１７ 接続先選択部
２２１ 変換テーブル
２２２ 推定スループットテーブル

Claims (8)

1. 端末と無線で接続可能な複数の基地局を備える無線通信システムであって、
   前記複数の基地局の中から前記端末が接続する候補となる少なくとも一つの接続先候補の基地局を選択する接続先候補選択部と、
   前記少なくとも一つの接続先候補の基地局の中から前記端末の接続先の基地局を選択する接続先選択部と、をさらに備え、
   前記複数の基地局は、接続中の端末との通信に関する情報を前記接続先候補選択部に送信し、
   前記接続先候補選択部は、
   前記複数の基地局が送信した通信に関する情報に基づいて、前記端末が前記複数の基地局に接続した場合のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて、前記複数の基地局の中から前記接続先候補の基地局を選択し、
   前記選択した接続先候補の基地局を前記端末に通知し、
   前記端末は、前記接続先候補の基地局からの無線信号の受信品質に関する値を測定し、各接続先候補の基地局の測定結果を前記接続先選択部に送信し、
   前記接続先選択部は、
   前記各接続先候補の基地局の測定結果に基づいて、前記接続先候補の基地局のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて前記接続先候補の中から前記端末の接続先の基地局を選択し、
   前記選択した接続先の基地局を前記端末に通知し、
   前記端末は、前記通知された接続先の基地局に接続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、
   前記複数の基地局は、各基地局のトラフィック負荷、各基地局の位置情報、各基地局の送信電力、及び各基地局の端末との通信に用いる周波数を前記通信に関する情報として送信し、
   前記接続先候補選択部は、
   前記端末が前記基地局が受信した無線信号の信号対干渉雑音比と前記基地局が送信する無線信号のビット効率とが対応付けられた変換テーブルを保持し、
   前記端末の位置情報を当該端末から取得し、
   前記各基地局のトラフィック負荷に基づいて、前記端末の接続に割り当て可能な前記各基地局の無線リソース量を推定し、
   前記端末の位置情報、前記各基地局の位置情報、前記各基地局の送信電力、及び前記各基地局の端末との通信に用いる周波数に基づいて、前記端末が前記各基地局に接続された場合の信号対干渉雑音比を算出し、
   前記変換テーブルを参照し、前記算出した信号対干渉雑音比に対応するビット効率を推定し、
   前記推定した無線リソース量及び前記推定したビット効率に基づいて、前記各基地局のスループットを計算することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項２に記載の無線通信システムであって、
   前記端末は、前記接続先候補の基地局からの無線信号の受信品質に関する値としてＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を測定し、
   前記接続先選択部は、前記ＣＱＩとビット効率とが対応付けられた変換テーブルを保持し、
   前記接続先選択部は、
   前記接続先候補の基地局のトラフィック負荷に基づいて、前記端末の接続に割り当て可能な無線リソース量を推定し、
   前記変換テーブルを参照し、前記端末が測定したＣＱＩに対応するビット効率を前記接続先候補の基地局ごとに取得し、
   前記推定した無線リソース量と前記取得したビット効率に基づいて、前記接続先候補の基地局のスループットを計算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、
   前記接続先候補選択部は、
   前記接続先選択部が計算した接続先候補の基地局のスループットと、前記接続先候補選択部が計算した接続先候補の基地局のスループットとを比較して、前記接続先候補の基地局のスループットを計算する場合の重み係数を設定し、
   前記重み係数が設定された基地局のスループットを計算する場合、前記推定した無線リソース量、前記推定したビット効率、及び当該重み係数に基づいて当該基地局のスループットを計算することを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記複数の基地局を制御する基地局制御装置を備え、
   前記基地局制御装置は、前記接続先候補選択部及び前記接続先選択部を有することを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記複数の基地局のいずれかの基地局が、前記接続先候補選択部及び前記接続先選択部を有することを特徴とする無線通信システム。
7. 端末と無線で接続可能な複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、
   前記複数の基地局の中から前記端末が接続する候補となる少なくとも一つの接続先候補の基地局を選択する接続先候補選択部と、
   前記少なくとも一つの接続先候補の基地局の中から前記端末の接続先の基地局を選択する接続先選択部と、を備え、
   前記接続先候補選択部は、
   前記複数の基地局によって送信された接続中の端末との通信に関する情報に基づいて、前記端末が前記複数の基地局に接続した場合のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて、前記複数の基地局の中から前記接続先候補の基地局を選択し、
   前記選択した接続先候補の基地局を前記端末に通知し、
   前記接続先選択部は、
   各接続先候補の基地局からの無線信号の受信品質に関する値を前記端末が測定した測定結果を受信し、
   前記受信した各接続先候補の基地局の測定結果に基づいて、前記各接続先候補の基地局のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて前記接続先候補の中から前記端末の接続先の基地局を選択し、
   前記端末が前記接続先の基地局に接続するために、前記選択した接続先の基地局を前記端末に通知することを特徴とする基地局制御装置。
8. 端末と無線で接続可能な基地局であって、
   前記基地局は他の基地局に接続され、
   自身を含む複数の基地局の中から前記端末が接続する候補となる少なくとも一つの接続先候補の基地局を選択する接続先候補選択部と、
   前記少なくとも一つの接続先候補の基地局の中から前記端末の接続先の基地局を選択する接続先選択部と、を備え、
   前記接続先候補選択部は、
   前記他の基地局によって送信された接続中の端末との通信に関する情報及び自身に接続中の端末との通信に関する情報に基づいて、前記端末が前記複数の基地局に接続した場合のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて、前記複数の基地局の中から前記接続先候補の基地局を選択し、
   前記選択した接続先候補の基地局を前記端末に通知し、
   前記接続先選択部は、
   各接続先候補の基地局からの無線信号の受信品質に関する値を前記端末が測定した測定結果を受信し、
   前記受信した各接続先候補の基地局の測定結果に基づいて、前記各接続先候補の基地局のスループットを計算し、
   前記計算したスループットに基づいて前記接続先候補の中から前記接続先の基地局を選択し、
   前記端末が前記接続先の基地局に接続するために、前記選択した接続先の基地局を前記端末に通知することを特徴とする基地局。
   

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