JP2017208611A - 無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末分布に応じた適切な高速通信を行う無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法を提供する。【解決手段】無線制御部２０は、第１周波数又は第２周波数を用いて複数の端末装置と接続する。リソース制御部１４２は、各端末装置からの制御信号に基づいて各端末装置の位置情報を取得する。周波数選択制御部１４５は、リソース制御部１４２により取得された各端末装置の位置情報を基に端末装置の分布状態を取得する。そして、リソース制御部１４２は、分布状態に応じて第１周波数又は第２周波数の何れの周波数を使用するかを決定し、決定した周波数で端末装置と接続するように無線制御部２０を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）を用いることで、複数の異なる周波数帯の電波を同時に運用し、１つの通信回線としてデータを分散して送受信することができる。これにより、通信の高速化や安定化を図ることができる。

この技術により、無線基地局装置（ｅＮＢ：E-UTRAN NodeB）は、低周波数を用いて広いエリアをカバーするマクロセルと、マクロセルがカバーするエリア内に高周波を用いて狭いエリアをカバーするスモールセルとが同時に形成される。そして、携帯端末装置は、マクロセルをプライマリセル（Ｐｃｅｌｌ：Primary Cell）とし、スモールセルをセカンダリセル（Ｓｃｅｌｌ：Secondary Cell）として接続する。これにより、ハンドオーバ処理などの発生を低減させて、安定した高速通信を可能としている。

近年、動画配信などの様々なコンテンツ配信により、無線通信システムには、今まで以上の高速通信が求められ、ミリ波によるスモールセルの構成が検討されている。

現在の携帯端末装置の無線通信システムにおける無線基地局装置は、複数周波数に対応したＴＰ（Transmission Point）を具備していても、運用開始時に設定する周波数を固定の周波数としてセルが設定される。このように各セルの周波数が固定された状態で無線基地局装置が用いる周波数を変更するために、周波数毎にスモールセルを設置することで周波数の切り替えを実現する構成が考えられる。

さらに、異なる周波数を用いて通信を行う技術として、無線基地局装置に接続されたアクセスポイントと通信する場合、無線基地局装置との間で直接通信を行う場合よりも高い周波数チャネルを利用する従来技術がある。

特開２０１０−３４９２０号公報

しかしながら、例えばスモールセルにおいて周波数が固定されている場合、運用中のセルのエリア内において、接続する携帯端末装置分布が変化しても接続する端末分布に応じた周波数への切り替えは困難である。そのため、端末分布に応じた適切な高速通信を実現することは困難である。

また、周波数毎にスモールセルを設置する場合、スモールセル毎に端末を収容するための無線リソース及び基地局設備を予め用意しておくことになる。無線リソースや基地局設備の設置には限界があり、またコストも増大することが考えられ、無線リソース及び基地局設備を予め用意することは困難である。

さらに、アクセスポイントと通信する場合に高い周波数チャネルを利用する従来技術の場合、エリア内の端末数を考慮しておらず、端末分布に応じた適切な高速通信を実現することは困難である。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、端末分布に応じた適切な高速通信を行う無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法の一つの態様において、第１無線部は、第１周波数又は第２周波数を用いて複数の端末装置と接続する。位置情報取得部は、各前記端末装置からの制御信号に基づいて各前記端末装置の位置情報を取得する。制御部は、前記位置情報取得部により取得された各前記端末装置の前記位置情報を基に前記端末装置の分布状態を取得する。そして、制御部は、前記分布状態に応じて前記第１周波数又は前記第２周波数の何れの周波数を使用するかを決定し、決定した周波数で前記端末装置と接続するように前記第１無線部を制御する。

本願の開示する無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法の一つの態様によれば、端末分布に応じた適切な高速通信を行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施例に係る基地局装置のブロック図である。 図２は、基地局動作制御部のブロック図である。 図３は、位置分布管理テーブルの一例の図である。 図４は、追出処理及び周波数変更処理を説明するための図である。 図５は、周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア縮小処理のシーケンス図である。 図６は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの一例を表す図である。 図７は、周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア拡大処理のシーケンス図である。 図８は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの他の例を表す図である。 図９は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア外で２ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの一例を表す図である。 図１０は、周波数変更によるＳＣｅｌｌのエリア縮小について説明するための図である。 図１１は、周波数変更によるＳＣｅｌｌのエリア拡大について説明するための図である。 図１２は、実施例に係る基地局装置のハードウェア構成図である。

以下に、本願の開示する無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する無線通信装置、無線通信システム及び周波数切替方法が限定されるものではない。

図１は、実施例に係る基地局装置のブロック図である。基地局装置１０は、「無線通信装置」及び「無線通信システム」の一例にあたる。基地局装置１０は、通信制御装置１、無線装置２及びアンテナ３を有する。ここで、図１では無線装置２を１つ記載したが、基地局装置１０は、複数の無線装置２を有してもよい。さらに、基地局装置１０が複数の無線装置２を有する場合、それらは異なる場所に配置されてもよい。

本実施例では、基地局装置１０は、ＣＡの機能を有しており、ＰＣｅｌｌ用の無線装置２とＳＣｅｌｌ用の無線装置２とを有する。そして、ＳＣｅｌｌ用の無線装置２は、ＰＣｅｌｌ用の無線装置２が形成するセル内に複数配置される。

無線装置２は、無線制御部２０を有する。無線制御部２０は、アンテナ３に接続される。また、無線制御部２０は、後述する通信制御装置１の無線送受信部１１に接続される。無線制御部２０は、通信制御装置１に指示された周波数を用いてセルを形成する。そして、無線制御部２０は、アンテナ３を介してセル内に在圏する端末装置と接続し通信を行う。

より詳しくは、無線制御部２０は、アンテナ３を介して端末装置から送信された信号を受信する。そして、無線制御部２０は、受信した信号に復調処理を施しベースバンド信号を生成する。さらに、無線制御部２０は、復調した信号にＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換を施す。その後、無線制御部２０は、デジタル信号であるベースバンド信号を通信制御装置１へ送信する。

また、無線制御部２０は、ベースバンド信号を通信制御装置１から受信する。そして、無線制御部２０は、受信したベースバンド信号にＤ／Ａ（Digital/Analog）変換を施す。さらに、無線制御部２０は、アナログ信号であるベースバンド信号に変調処理を施し無線信号を生成する。そして、無線制御部２０は、生成した無線信号を増幅後、アンテナ３を介して端末装置へ送信する。ＳＣｅｌｌを形成する無線制御部２０が、「第２無線部」の一例にあたる。ＰＣｅｌｌを形成する無線制御部２０が、「第１無線部」の一例にあたる。

また、図１では、１つの無線装置２に対して１つのアンテナ３が設けられているが、無線装置２は、複数のアンテナ３を有してもよい。複数のアンテナ３を有する場合、無線制御部２０は、異なるアンテナ３から異なる周波数の信号を出力することもできるし、異なるアンテナ３から同じ周波数の信号を出力することもできる。本実施例では、ＳＣｅｌｌ用の無線装置２は、２つのアンテナを有する場合で説明する。

ここで、無線装置２としては、マクロ基地局、ピコ基地局、ＲＲＨ（Remote Radio Head）などの形態がある。以下では無線装置２の種類を区別しないでＴＰ（Transmission Point）として表す場合がある。

通信制御装置１は、無線送受信部１１、無線送受信インタフェース部１２、ベースバンド信号処理部１３及び基地局動作制御部１４を有する。

無線送受信部１１は、ベースバンド信号を無線制御部２０から受信する。そして、無線送受信部１１は、受信した信号に対し復号処理を施す。その後、無線送受信部１１は、復号処理を施した信号を無線送受信インタフェース部１２へ出力する。

また、無線送受信部１１は、受信品質が格納された信号を、その信号の送信元の端末装置の識別情報とともに基地局動作制御部１４へ出力する。例えば、無線送受信部１１は、受信品質が格納された信号として、パイロット信号、リファレンスシグナル及びＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージなどを基地局動作制御部１４へ出力する。

さらに、無線送受信部１１は、端末装置との通信に用いる周波数の変更、すなわち、無線装置２が通信に用いる周波数の変更を基地局動作制御部１４から受ける。そして、無線送受信部１１は、指定された変更後の周波数を用いてデータの送受信を行うように無線装置２の無線制御部２０に指示する。また、無線送受信部１１は、アンテナ３の周波数を変更する場合、各端末装置を２つのアンテナ３の内の何れのアンテナ３に接続させるかの指示を基地局動作制御部１４から受ける。そして、無線送受信部１１は、指定されたアンテナ３に端末装置が接続するように無線制御部２０に指示する。

無線送受信インタフェース部１２は、基地局動作制御部１４と通信を行い使用するフォーマットを取得する。また、無線送受信インタフェース部１２は、実行した処理の結果を基地局動作制御部１４へ出力する。

無線送受信インタフェース部１２は、ＲＲＣメッセージのパラメータ変換やベースバンド信号のフォーマット変換などの各種処理を行う。そして、無線送受信インタフェース部１２は、処理を施した信号をベースバンド信号処理部１３へ出力する。

また、無線送受信インタフェース部１２は、端末装置へ送信する信号の入力をベースバンド信号処理部１３から受ける。そして、無線送受信インタフェース部１２は、受信した信号に対してフォーマット変換などの処理を施す。その後、無線送受信インタフェース部１２は、処理を施した信号を無線送受信部１１へ出力する。

ベースバンド信号処理部１３は、ベースバンド信号の入力を無線送受信インタフェース部１２から受ける。そして、ベースバンド信号処理部１３は、取得した信号を上位装置へ送信する。

また、ベースバンド信号処理部１３は、動作制御部１４からの指示を受けて、端末装置との通信に用いる無線リソースの指示を基地局動作制御部１４から受ける。そして、ベースバンド信号処理部１３は、端末装置へ送信する信号を上位装置から受信する。その後、ベースバンド信号処理部１３は、端末装置との通信に用いる無線リソースの情報とともに端末装置へ送信する信号を無線送受信インタフェース部１２へ通知する。

さらに、ベースバンド信号処理部１３は、基地局動作制御部１４からの指示を受けて、端末装置との通信に用いる無線リソースの変更を行う。例えば、ベースバンド信号処理部１３は、端末装置との通信に用いる周波数の変更、すなわち、無線装置２が通信に用いる周波数の変更を基地局動作制御部１４から受ける。そして、ベースバンド信号処理部１３は、指定された変更後の周波数を用いてデータの送受信を行うように無線リソースを決定する。また、例えば、ベースバンド信号処理部１３は、アンテナ３の周波数を変更する場合、各端末装置を２つのアンテナ３の内の何れのアンテナ３に接続させるかの指示を基地局動作制御部１４から受ける。そして、ベースバンド信号処理部１３は、指定されたアンテナ３に端末装置が接続するように無線リソースを決定する。

基地局動作制御部１４は、各端末装置との使用する無線リソースを決定し、決定した無線リソースを無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３へ通知する。また、基地局動作制御部１４は、セルの形成の指示を無線送受信部１１を介して無線制御部２０へ送信する。また、基地局動作制御部１４は、無線装置２が形成するセル内に在圏する端末装置の数管理を行う。また、基地局動作制御部１４は、接続する端末装置の数の管理を行う。

さらに、基地局動作制御部１４は、セル内の端末装置の位置に応じて、セルの変更を無線制御部２０へ指示する。以下では、図２を参照して、基地局動作制御部１４のセルの変更の機能について詳細に説明する。図２は、基地局動作制御部のブロック図である。

基地局動作制御部１４は、図２に示すように、ＵＥ（User Equipment）メッセージ受信部１４１、リソース制御部１４２、追出制御部１４３、データ管理部１４４及び周波数選択制御部１４５を有する。

ＵＥメッセージ受信部１４１は、各端末装置から送信されたパイロット信号やＲＲＣメッセージなどの受信品質が格納された信号の入力を無線送受信部１１から受ける。そして、ＵＥメッセージ受信部１４１は、受信した信号をデコードする。その後、ＵＥメッセージ受信部１４１は、デコードした信号をリソース制御部１４２へ出力する。

リソース制御部１４２は、デコードされた信号の入力をＵＥメッセージ受信部１４１から受ける。次に、リソース制御部１４２は、受信した信号から受信品質を取得する。そして、リソース制御部１４２は、取得した受信品質から各端末装置の位置を推定する。その後、リソース制御部１４２は、推定した各端末装置の位置を示す位置情報を端末装置の識別情報とともにデータ管理部１４４に格納させる。例えば、ＳＣｅｌｌを形成する無線装置２には接続していない端末については、リソース制御部１４２は、ＰＣｅｌｌから送られてくる信号に格納された受信品質を用いることで端末装置の位置を特定できる。このリソース制御部１４２が、「位置情報取得部」の一例にあたる。

その後、周波数の変更を行う場合、リソース制御部１４２は、周波数の変更の通知を周波数選択制御部１４５から受ける。そして、リソース制御部１４２は、追出処理の実行の指示を追出制御部１４３へ通知する。

データ管理部１４４は、各端末装置の位置を示す位置情報及び端末装置の識別情報の入力をリソース制御部１４２から受ける。そして、データ管理部１４４は、図３に示す位置分布管理テーブル４４１に端末装置の位置情報及び識別情報を対応させて登録する。図３は、位置分布管理テーブルの一例の図である。図３の位置分布管理テーブル４４１は、１つの無線装置２についてのテーブルを示す。

本実施例では、位置分布管理テーブル４４１には、端末装置の識別情報として、Ｃ−ＲＮＴＩ（Cell-Radio Network Temporary Identifier）などのＵＥ識別番号が登録される。さらに、位置分布管理テーブル４４１には、ＵＥ識別番号に対応させて、端末装置の位置情報として接続ＴＰからの位置情報が登録される。ここで、接続ＴＰからの位置情報とは、無線装置２が形成するもしくは形成可能なＳＣｅｌｌのエリア内にその端末装置が在圏する場合に、その無線装置２から端末装置までの距離が登録される。

データ管理部１４４は、基地局装置１０が管理するＳＣｅｌｌを形成する無線装置２のうち接続する又は接続可能な端末装置が存在する無線装置２の全てについての位置分布管理テーブル４４１を格納する。

以下では、位置分布管理テーブル４４１を用いたセルを形成する周波数の変更について説明するが、いずれの無線装置２においても同様の処理が行われるので、特定の無線装置２について説明する。そこで、セルの周波数の変更を行う対象とする特定の無線装置２を、単に無線装置２として説明する。

周波数選択制御部１４５は、データ管理部１４４に格納された位置分布管理テーブル４４１を参照する。そして、周波数選択制御部１４５は、ＳＣｅｌｌである無線装置２からの距離を用いて無線装置２が形成するセルに対する各端末装置の分布状態を取得する。

ここでは、無線装置２は、２ＧＨｚの周波数帯を用いて半径２０００ｍのＳＣｅｌｌを形成することができ、６０ＧＨｚの周波数帯を用いて半径１００ｍのＳＣｅｌｌを形成することができる場合で説明する。ＳＣｅｌｌを形成する２ＧＨｚの周波数帯が「第１周波数」の一例にあたる。そして、２ＧＨｚの周波数帯を用いて形成されるＳＣｅｌｌが、「第１セル」の一例にあたる。また、ＳＣｅｌｌを形成する６０ＧＨｚの周波数帯が「第２周波数」の一例にあたる。そして、６０ＧＨｚの周波数帯を用いて形成されるＳＣｅｌｌが、「第２セル」の一例にあたる。さらに、この場合、ＰＣｅｌｌの周波数は、１ＧＨｚなどである。このＰＣｅｌｌの周波数が「第３周波数」の一例にあたる。

周波数選択制御部１４５は、無線装置２からの距離が１００ｍ未満の端末装置の数、１００ｍ以上で２０００ｍ未満の端末装置の数、及び、２０００ｍ以上の端末装置の数をそれぞれ取得することで分布状態を取得する。以下では、２ＧＨｚの周波数を用いて形成できるセルを「２ＧＨｚセル」といい、６０ＧＨｚの周波数を用いて形成できるセルを「６０ＧＨｚセル」という。

ここで、周波数選択制御部１４５は、周波数の切り替え条件を予め有する。例えば、周波数選択制御部１４５は、無線装置２が２ＧＨｚの周波数を用いている場合、無線装置２に接続する端末装置の数の７０％以上が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合、無線周波数を６０ＧＨｚに変更するという条件を有する。また、周波数選択制御部１４５は、無線装置２が６０ＧＨｚの周波数を用いている場合、無線装置２に接続可能な端末装置のうち３０％以上が６０ＧＨｚセルのエリア外で２ＧＨｚセルのエリア内に存在すれば、無線周波数を２ＧＨｚに変更するという条件を有する。

周波数選択制御部１４５は、無線装置２が現在使用中の無線周波数を確認する。そして、周波数選択制御部１４５は、位置分布管理テーブル４４１に登録された端末装置の分布状態が、予め決められた条件を満たした場合、周波数の変更を決定する。

周波数の変更を決定した場合、周波数選択制御部１４５は、２つのアンテナ３のうちの一方のアンテナ３を選択する。そして、周波数選択制御部１４５は、選択した一方のアンテナ３の周波数の変更をリソース制御部１４２へ通知する。その後、一方のアンテナ３に接続する端末装置を他方のアンテナ３に移行する追出処理完了の通知を追出制御部１４３から受けると、周波数選択制御部１４５は、一方のアンテナ３の周波数変更を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３へ通知する。

次に、一方のアンテナ３の周波数の変更が完了すると、周波数選択制御部１４５は、他方のアンテナの周波数の変更をリソース制御部１４２へ通知する。その後、他方のアンテナ３に接続する端末装置を一方のアンテナ３に移行する追出処理完了の通知を追出制御部１４３から受けると、周波数選択制御部１４５は、他方のアンテナ３の周波数変更を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３へ通知する。この周波数選択制御部１４５が、「制御部」の一例にあたる。

追出制御部１４３は、一方のアンテナ３に対する追出処理の実行の指示をリソース制御部１４２から受ける。そして、追出制御部１４３は、一方のアンテナ３に接続する端末装置を他方のアンテナ３に移行する指示を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３へ通知する。その後、追出制御部１４３は、一方のアンテナ３に接続する端末装置を他方のアンテナ３に移行する追出処理完了を周波数選択制御部１４５に通知する。

その後、追出制御部１４３は、他方のアンテナ３に対する追出処理の実行の指示をリソース制御部１４２から受ける。そして、追出制御部１４３は、他方のアンテナ３に接続する端末装置を一方のアンテナ３に移行する指示を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３へ通知する。

ここで、図４を参照して、追出処理について詳細に説明する。図４は、追出処理及び周波数変更処理を説明するための図である。ここでは、図４に示すように、無線装置２は、アンテナ３としてアンテナ３１及びアンテナ３２を有する。また、ここでは、端末装置４１〜４３が存在する場合で説明する。さらに、ここでは、周波数を２ＧＨｚから６０ＧＨｚへ変更する場合で説明する。そして、図４では、アンテナ３１及び３２の上に、各状態におけるアンテナ３１及び３２それぞれの使用周波数を記載した。

周波数選択制御部１４５は、アンテナ３１及び３２のうちの一方を選択する。ここでは、周波数選択制御部１４５がアンテナ３２を選択した場合で説明する。周波数選択制御部１４５は、アンテナ３２の周波数変更をリソース制御部１４２に通知する。追出制御部１４３は、リソース制御部１４２からアンテナ３２に対する追出処理の指示を受けて、端末装置４１〜４３のうちアンテナ３２に接続中の装置を、アンテナ３１へ移行させる指示を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３に指示する。これにより、図４の状態３０１に示すように、端末装置４１〜４３は、アンテナ３１に接続する。そして、アンテナ３２に接続する端末装置が存在しなくなる。状態３０１は、アンテナ３１及び３２ともに、２ＧＨｚの周波数を用いる。

アンテナ３２への移行完了後、周波数選択制御部１４５は、接続する端末装置が存在しないアンテナ３２の周波数変更の指示を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３に指示する。これにより、アンテナ３２の周波数が２ＧＨｚから６０ＧＨｚに変更される。そして、アンテナ３１の周波数の変更の完了後、周波数選択制御部１４５は、アンテナ３２の周波数変更をリソース制御部１４２に通知する。追出制御部１４３は、リソース制御部１４２からアンテナ３１に対する追出処理の指示を受けて、端末装置４１〜４３のアンテナ３２への接続を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３に通知する。これにより、状態３０２に示すように、端末装置４１〜４３は、アンテナ３１に２ＧＨｚで接続し、アンテナ３２に６０ＧＨｚで接続する。

端末装置４１〜４３のアンテナ３２への接続完了後、追出制御部１４３は、アンテナ３１と端末装置４１〜４３との接続の切断を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３に指示する。これにより、状態３０３に示すように、端末装置４１〜４３は、アンテナ３２に６０ＧＨｚで接続し、アンテナ３１とは接続しない状態となる。また、状態３０３０では、アンテナ３１は、まだ２ＧＨｚの周波数を用いる。

端末装置４１〜４３のアンテナ３１からの切断が完了すると、周波数選択制御部１４５は、アンテナ３１の周波数変更の指示を無線送受信部１１及びベースバンド信号処理部１３に指示する。これにより、アンテナ３１の周波数が２ＧＨｚから６０ＧＨｚに変更される。この場合、状態３０４に示すように、アンテナ３１及び３２ともに、６０ＧＨｚの周波数を用いる。この後、基地局装置１０は、６０ＧＨｚの周波数を用いるアンテナ３１及び３２を用いて端末装置４１〜４３との通常の通信処理を行う。

次に、図５を参照して、本実施例に係る基地局装置１０による周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア縮小処理の流れについて説明する。図５は、周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア縮小処理のシーケンス図である。ここでは、端末装置４１〜４３が存在する場合で説明する。また、ＰＣｅｌｌを形成する無線装置２をＴＰ２１とし、ＳＣｅｌｌを形成する無線装置２をＴＰ２２とする。さらに、ＴＰ２２がアンテナ３１及び３２という２つのアンテナ３を有する場合で説明する。

基地局装置１０が起動後、基地局動作制御部１４は、ＰＣｅｌｌのセル設定をＴＰ２１に通知する（ステップＳ１０１）。ＴＰ２１は、セル設定の通知を基地局動作制御部１４から受け、受信したセル設定を用いてＰＣｅｌｌを形成する。

次に、基地局動作制御部１４は、ＳＣｅｌｌで用いる周波数の選択を行う（ステップＳ１０２）。ここでは、ＳＣｅｌｌでは、２ＧＨｚと６０ＧＨｚの周波数を用いることができ、基地局動作制御部１４が２ＧＨｚの周波数を選択した場合で説明する。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３１に対する２ＧＨｚの周波数を用いたセル設定をＴＰ２２に通知する（ステップＳ１０３）。ＴＰ２２は、セル設定の通知を受けて、周波数２ＧＨｚでセルを形成するようにアンテナ３１の設定を行う（ステップＳ１０４）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３２に対する２ＧＨｚの周波数を用いたセル設定をＴＰ２２に通知する（ステップＳ１０５）。ＴＰ２２は、セル設定の通知を受けて、周波数２ＧＨｚでセルを形成するようにアンテナ３２の設定を行う（ステップＳ１０６）。

端末装置４１は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１０７）。また、端末装置４２は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１０８）。端末装置４３は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１０９）。

その後、端末装置４１は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ１１０）。ＴＰ２１は、端末装置４１から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ１１１）。

また、端末装置４２も、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ１１２）。ＴＰ２１は、端末装置４２から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ１１３）。

また、端末装置４３も、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ１１４）。ＴＰ２１は、端末装置４３から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ１１５）。

基地局動作制御部１４は、取得した端末装置４１〜４３のパイロット信号及びＲＲＣメッセージに格納された受信品質の情報を用いて、端末装置４１〜４３の位置を推定する（ステップＳ１１６）。基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３の位置情報を位置分布管理テーブル４４１に登録する。ここでは、端末装置４１〜４３が、６０ＧＨｚセルの外側で２ＧＨｚセルの内側に存在する場合で説明する。

例えば、この場合、位置分布管理テーブル４４１は、図３に示すようなテーブルとなる。ここでは、端末装置４１のＵＥ識別番号が１００１であり、端末装置４２の識別情報が２００１であり、端末装置４３の識別情報が３００１であるとする。位置情報４０１は、ステップＳ１１１で取得された情報を基に算出され登録される。位置情報４０２は、ステップＳ１１３で取得された情報を基に算出され登録される。位置情報４０３は、ステップＳ１１５で取得された情報を基に算出され登録される。この状態では、６０ＧＨｚセルのエリア内の端末分布は０％であり、基地局動作制御部１４は、６０ＧＨｚへの周波数変更は行わないと判定する。

端末装置４１〜４３は、ＳＣｅｌｌとの接続を確立する。具体的には、端末装置４１は、アンテナ３１を介してＴＰ２２が形成するＳＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１１７）。また、端末装置４２は、アンテナ３１を介してＴＰ２２が形成するＳＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１１８）。端末装置４３は、アンテナ３２を介して、ＴＰ２２が形成するＳＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ１１９）。

端末装置４１は、６０ＧＨｚセルのエリア内に移動する（ステップＳ１２０）。基地局動作制御部１４は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージを端末装置４１から取得する（ステップＳ１２１）。ここで、基地局動作制御部１４は、実際には、端末装置４１からのパイロット信号及びＲＲＣメッセージの取得は、ＴＰ２１又は２２の一方もしくは双方を介して行うが、図５では、分かり易いように、端末装置４１から直接基地局動作制御部１４へ矢印を延ばした。そして、基地局動作制御部１４は、端末装置４１の位置を推定し位置分布管理テーブル４４１に登録するとともに、端末分布を集計する（ステップＳ１２２）。この場合、端末装置４１はＴＰ２２の６０ＧＨｚセルのエリア内に存在し、基地局動作制御部１４は、例えば、図３の位置情報４０１を図６の位置情報４１４に変更する。図６は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの一例を表す図である。

端末装置４２は、６０ＧＨｚセルのエリア内に移動する（ステップＳ１２３）。基地局動作制御部１４は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージを端末装置４２から取得する（ステップＳ１２４）。そして、基地局動作制御部１４は、端末装置４２の位置を推定し位置分布管理テーブル４４１に登録するとともに、端末分布を集計する（ステップＳ１２５）。この場合、端末装置４２はＴＰ２２の６０ＧＨｚセルのエリア内に存在し、基地局動作制御部１４は、例えば、図３の位置情報４０２を図６の位置情報４１５に変更する。

端末装置４３は、６０ＧＨｚセルのエリア内に移動する（ステップＳ１２６）。基地局動作制御部１４は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージを端末装置４３から取得する（ステップＳ１２７）。そして、基地局動作制御部１４は、端末装置４３の位置を推定し位置分布管理テーブル４４１に登録するとともに、端末分布を集計する（ステップＳ１２８）。この場合、端末装置４３はＴＰ２２の６０ＧＨｚセルのエリア内に存在し、基地局動作制御部１４は、例えば、図３の位置情報４０３を図６の位置情報４１６に変更する。

ここで、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３の７０％以上が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在すると判定する（ステップＳ１２９）。

そして、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３のＳＣｅｌｌ接続の接続先をアンテナ３１に切り替える（ステップＳ１３０）。ここでは、端末装置４３がアンテナ３２に接続しているので、端末装置４３は、ＳＣｅｌｌ接続の接続先がアンテナ３１に切り替えられる（ステップＳ１３１）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３２の周波数の６０ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する（ステップＳ１３２）。ＴＰ２２は、アンテナ３２の周波数を６０ＧＨｚに変更する（ステップＳ１３３)。

次に、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３のＳＣｅｌｌ接続の接続先をアンテナ３２に切り替える（ステップＳ１３４）。ここでは、端末装置４１〜４３がアンテナ３１に接続しているので、端末装置４１〜４３は、ＳＣｅｌｌ接続の接続先がアンテナ３２に切り替えられる（ステップＳ１３５〜１３７）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３１の周波数の６０ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する（ステップＳ１３８）。ＴＰ２２は、アンテナ３１の周波数を６０ＧＨｚに変更する（ステップＳ１３９)。

次に、図７を参照して、本実施例に係る基地局装置１０による周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア拡大処理の流れについて説明する。図７は、周波数変更を用いたＳＣｅｌｌのエリア拡大処理のシーケンス図である。

基地局装置１０が起動後、基地局動作制御部１４は、ＰＣｅｌｌのセル設定をＴＰ２１に通知する（ステップＳ２０１）。ＴＰ２１は、セル設定の通知を基地局動作制御部１４から受け、受信したセル設定を用いてＰＣｅｌｌを形成する。

次に、基地局動作制御部１４は、ＳＣｅｌｌで用いる周波数の選択を行う（ステップＳ２０２）。ここでは、基地局動作制御部１４は、６０ＧＨｚの周波数を選択した場合で説明する。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３１に対する６０ＧＨｚの周波数を用いたセル設定をＴＰ２２に通知する（ステップＳ２０３）。ＴＰ２２は、セル設定の通知を受けて、周波数６０ＧＨｚでセルを形成するようにアンテナ３１の設定を行う（ステップＳ２０４）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３２に対する６０ＧＨｚの周波数を用いたセル設定をＴＰ２２に通知する（ステップＳ２０５）。ＴＰ２２は、セル設定の通知を受けて、周波数６０ＧＨｚでセルを形成するようにアンテナ３２の設定を行う（ステップＳ２０６）。

端末装置４１は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ２０７）。また、端末装置４２は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ２０８）。

その後、端末装置４１は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ２０９）。ＴＰ２１は、端末装置４１から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ２１０）。

また、端末装置４２も、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ２１１）。ＴＰ２１は、端末装置４２から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ２１２）。

基地局動作制御部１４は、取得した端末装置４１及び４２のパイロット信号及びＲＲＣメッセージに格納された受信品質の情報を用いて、端末装置４１及び４２の位置を推定する（ステップＳ２１３）。基地局動作制御部１４は、端末装置４１及び４２の位置情報を位置分布管理テーブル４４１に登録する。ここでは、端末装置４１及び４２が、６０ＧＨｚセルの内側に存在する場合で説明する。

例えば、この場合、位置分布管理テーブル４４１は、図８に示すようなテーブルとなる。図８は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの他の例を表す図である。端末装置４１の位置情報４２１は、ステップＳ２１０で取得された情報を基に算出され登録される。端末装置４２の位置情報４２２は、ステップＳ１１２で取得された情報を基に算出され登録される。この状態では、６０ＧＨｚセルのエリア内の端末分布は１００％であり、基地局動作制御部１４は、２ＧＨｚへの周波数変更は行わないと判定する。

端末装置４１及び４２は、ＳＣｅｌｌとの接続を確立する。具体的には、端末装置４１は、アンテナ３１を介してＴＰ２２が形成するＳＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ２１４）。また、端末装置４２は、アンテナ３２を介してＴＰ２２が形成するＳＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ２１５）。

ここで、端末装置４１は、６０ＧＨｚセルのエリア外に移動する（ステップＳ２１６）。そして、端末装置４１は、アンテナ３１を用いたＳＣｅｌｌ接続が切断される（ステップＳ２１７）。この場合、未だ６０ＧＨｚセルのエリア内に存在する分布状態は３０％以上なので、基地局動作制御部１４は、周波数の切り替えは行わないと判定する。

次に、端末装置４３は、ＴＰ２１が形成するＰＣｅｌｌに対する接続を確立する（ステップＳ２１８）。

端末装置４１は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ２１９）。ＴＰ２１は、端末装置４１から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ２２０）。

基地局動作制御部１４は、端末装置４１の位置を推定し位置分布管理テーブル４４１に登録するとともに、端末分布を集計する（ステップＳ２２１）。この場合、端末装置４１はＴＰ２２の６０ＧＨｚセルのエリア外で２ＧＨｚセルのエリア内に存在し、基地局動作制御部１４は、例えば、図８の位置情報４２１を図９の位置情報４２３に変更する。図９は、端末装置が６０ＧＨｚセルのエリア外で２ＧＨｚセルのエリア内に存在する場合の位置分布管理テーブルの一例を表す図である。

また、端末装置４３は、定期的にパイロット信号及びＲＲＣメッセージをＴＰ２１に送信する（ステップＳ２２２）。ＴＰ２１は、端末装置４３から受信したパイロット信号及びＲＲＣメッセージを、無線送受信部１１を介して基地局動作制御部１４に転送する（ステップＳ２２３）。基地局動作制御部１４は、端末装置４３の位置を推定し位置分布管理テーブル４４１に登録するとともに、端末分布を集計する（ステップＳ２２４）。この場合、端末装置４３はＴＰ２２の６０ＧＨｚセルのエリア外で２ＧＨｚセルのエリア内に存在し、基地局動作制御部１４は、例えば、図９の位置情報４２４を位置分布管理テーブル４４１に追加する。

ここで、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３のうち、６０ＧＨｚセルのエリア外、且つ、２ＧＨｚセルのエリア内に３０％以上が存在すると判定する（ステップＳ２２５）。

そして、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３の接続先ＳＣｅｌｌをアンテナ３１に切り替える（ステップＳ２２６）。ここでは、端末装置４２がアンテナ３２に接続しているので、端末装置４２は、ＳＣｅｌｌ接続の接続先がアンテナ３１に切り替えられる（ステップＳ２２７）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３２の周波数の２ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する（ステップＳ２２８）。ＴＰ２２は、アンテナ３２の周波数を２ＧＨｚに変更する（ステップＳ２２９）。

次に、基地局動作制御部１４は、端末装置４１〜４３の接続先ＳＣｅｌｌをアンテナ３２に切り替える（ステップＳ２３０）。ここでは、端末装置４２はアンテナ３１に接続しており、端末装置４１及び３４は未接続であるので、端末装置４１〜４３は、ＳＣｅｌｌ接続の接続先がアンテナ３２に切り替えられる（ステップＳ２３１〜２３３）。

次に、基地局動作制御部１４は、アンテナ３１の周波数の２ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する（ステップＳ２３４）。ＴＰ２２は、アンテナ３１の周波数を２ＧＨｚに変更する（ステップＳ２３５）。

次に、図１０及び１１を参照して、周波数変更によるＳＣｅｌｌのエリア変更について再度まとめて説明する。図１０は、周波数変更によるＳＣｅｌｌのエリア縮小について説明するための図である。図１１は、周波数変更によるＳＣｅｌｌのエリア拡大について説明するための図である。

図１０の状態５０１は、ＳＣｅｌｌエリア縮小前の状態を表す。通信制御装置１は、無線装置２であるＴＰ２１及びＴＰ２２を制御する。ＴＰ２１は、ＰＣｅｌｌであるセル２１０を形成する。また、端末装置４１〜４３がＴＰ２２の６０ＧＨｚセルエリア外で２ＧＨｚセルエリア内に存在するため、ＴＰ２２は、２ＧＨｚセル２２１を形成する。

ここで、状態５０２に示すように、端末装置４１〜４３がＴＰ２２に近づき、６０ＧＨｚセルエリアの中に入る。そうすると、通信制御装置１は、無線装置２に接続する端末装置の数の７０％以上が６０ＧＨｚセルのエリア内に存在すると判定し、周波数の変更を決定する。そして、通信制御装置１は、周波数の６０ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する。これを受けて、ＴＰ２２は、６０ＧＨｚセル２２２を形成する。この場合、状態５０２に示すように、端末装置４１〜４３は、６０ＧＨｚセルエリア内に存在するため、ＴＰ２２への接続を継続することができる。

図１１の状態５０３は、ＳＣｅｌｌエリア拡大前の状態を表す。ＴＰ２１は、ＰＣｅｌｌであるセル２１０を形成する。また、端末装置４１〜４３がＴＰ２２の６０ＧＨｚセルエリア内に存在するため、ＴＰ２２は、６０ＧＨｚセル２２２を形成する。

ここで、状態５０４に示すように、端末装置４１〜４３がＴＰ２２から離れ、６０ＧＨｚセルエリアの外に出る。そうすると、通信制御装置１は、無線装置２に接続可能な端末装置のうち３０％以上の端末が６０ＧＨｚセルのエリア外且つ２ＧＨｚセルのエリア内に存在すると判定し、周波数の変更を決定する。そして、通信制御装置１は、周波数の２ＧＨｚへの変更をＴＰ２２に指示する。これを受けて、ＴＰ２２は、２ＧＨｚセル２２１を形成する。この場合、状態５０４に示すように、端末装置４１〜４３は、２ＧＨｚセルエリア内に存在するため、ＴＰ２２への接続を継続することができる。

ここで、本実施例では、受信品質から位置情報を取得したが、これに限らず、基地局動作制御部は、ＰＣｅｌｌ接続時に通知されるＲＲＣメッセージによるＧＰＳ（Global Positioning System）情報といった位置情報を用いてもよい。

また、本実施例では、ＣＡの機能を有する基地局装置について説明したが、基地局装置は、接続する端末数及び接続可能な端末数を把握できれば、ＣＡの機能を有さなくてもよい。

以上に説明したように、本実施例に係る基地局装置は、接続中又は接続可能な端末装置の分布に応じてセルを形成する周波数を変更することでセルエリアを変更する。これにより、セル内の端末装置の分布状態に応じた周波数選択を行うことができ、各端末装置のスループットを向上させることができる。すなわち、端末分布に応じた適切な高速通信を行うことができる。また、基地局装置は、セル内の端末装置の分布状態に応じて、収容する端末装置数及び各端末装置へ提供するスループットを柔軟に変更することができる。

（ハードウェア構成）
図１２は、実施例に係る基地局装置のハードウェア構成図である。図１０に示すように、基地局装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、メモリ１０２、ＲＦ（Radio Frequency）回路１０３及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１０４を有する。さらに、基地局装置１０は、有線インタフェース１０５、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０６及びメモリ１０７を有する。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２及びＦＰＧＡ１０４と接続される。ＦＰＧＡ１０４は、ＲＦ回路１０３、有線インタフェース１０５、ＤＳＰ１０６と接続される。さらに、ＤＳＰ１０６は、ＦＰＧＡ１０４及びメモリ１０７と接続される。

ＲＦ回路１０３は、無線制御部２０の機能を実現する。また、有線インタフェース１０５は、例えば、通信制御装置１と他の基地局装置との間の通信のインタフェースである。ＦＰＧＡ１０４は、ＣＰＵ１０１、ＲＦ回路１０３、有線インタフェース１０５及びＤＳＰ１０６の間の通信におけるタイミング調整などの統括制御を行う。

ＣＰＵ１０１及びメモリ１０２は、図１に例示した基地局動作制御部１４の機能を実現する。例えば、メモリ１０２は、図２に例示したＵＥメッセージ受信部１４１、リソース制御部１４２、追出制御部１４３、データ管理部１４４及び周波数選択制御部１４５の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを格納する。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２から各種プログラムを読み出し展開して実行することで、ＵＥメッセージ受信部１４１、リソース制御部１４２、追出制御部１４３、データ管理部１４４及び周波数選択制御部１４５を含む基地局動作制御部１４の機能を実現する。

ＤＳＰ１０６及びメモリ１０７は、図１に例示した無線送受信部１１、無線送受信インタフェース部１２及びベースバンド信号処理部１３の機能を実現する。例えば、メモリ１０７は、無線送受信部１１、無線送受信インタフェース部１２及びベースバンド信号処理部１３の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを格納する。そして、ＤＳＰ１０６は、メモリ１０７から各種プログラムを読み出し展開して実行することで、無線送受信部１１、無線送受信インタフェース部１２及びベースバンド信号処理部１３の機能を実現する。

１ 通信制御装置
２ 無線装置
３ アンテナ
１０ 基地局装置
１１ 無線送受信部
１２ 無線送受信インタフェース部
１３ ベースバンド信号処理部
１４ 基地局動作制御部
２０ 無線制御部
２１，２２ ＴＰ
３１，３２ アンテナ
４１〜４３ 端末装置
１４１ ＵＥメッセージ受信部
１４２ リソース制御部
１４３ 追出制御部
１４４ データ管理部
１４５ 周波数選択制御部
４４１ 位置分布管理テーブル

Claims (5)

1. 第１周波数又は第２周波数を用いて複数の端末装置と接続する第１無線部と、
   各前記端末装置からの制御信号に基づいて各前記端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報取得部により取得された各前記端末装置の前記位置情報を基に前記端末装置の分布状態を取得し、前記分布状態に応じて前記第１周波数又は前記第２周波数の何れの周波数を使用するかを決定し、決定した周波数で前記端末装置と接続するように前記第１無線部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 第３周波数を用いて前記端末装置と接続する第２無線部をさらに備え、
   前記位置情報取得部は、前記第１無線部及び前記第２無線部から前記端末装置の位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１無線部は、前記第１周波数を用いて第１セルを形成し、前記第２周波数を用いて前記第１セルよりも小さい第２セルを形成し、
   前記制御部は、前記第１セルのエリア内に存在する第１セルエリア内端末装置の内、前記第２セルのエリア外に存在する第２セルエリア外端末装置が所定割合以上の場合、前記第１周波数を使用すると決定し、前記第１セルエリア内端末装置の内、前記第２セルエリア外端末装置が前記所定割合未満の場合、前記第２周波数を使用すると決定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 無線装置及び通信制御装置を有する無線通信システムであって、
   前記無線装置は、
   第１周波数又は第２周波数を用いて複数の端末装置と接続する無線部を備え、
   前記通信制御装置は、
   各前記端末装置からの制御信号に基づいて各前記端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報取得部により取得された各前記端末装置の前記位置情報を基に前記端末装置の分布状態を取得し、前記分布状態に応じて前記第１周波数又は前記第２周波数の何れの周波数を使用するかを決定し、決定した周波数で前記端末装置と接続するように前記無線部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
5. 第１周波数又は第２周波数いずれか一方の周波数を用いて複数の端末装置と接続し、
   各前記端末装置からの制御信号に基づいて各前記端末装置の位置情報を取得し、
   取得した各前記端末装置の前記位置情報を基に前記端末装置の分布状態を取得し、
   前記分布状態を基に、他方の周波数を使用するか否かを決定し、
   他方の周波数を使用すると決定した場合、前記他方の周波数を用いて複数の前記端末装置と接続する
   ことを特徴とする周波数切替方法。

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