JP2018019376A - 無線通信システム、基地局及び閾値制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランダムアクセス手順の実行によるスループットの低下を抑制可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】セルを設定する基地局（２）と、少なくとも一つの移動局（３−１〜３−ｎ）とを有する無線通信システムにおいて、基地局（２）は、セルの混雑度が高くなるほど、少なくとも一つの移動局（３−１〜３−ｎ）の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くし、その閾値を用いて所定の信号を受信したか否かを判定する。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、無線通信システム、及び、そのような無線通信システムで利用される基地局及び閾値制御方法に関する。

無線通信システムでは、通信の開始時またはハンドオーバが行われる場合において移動局が基地局との接続を確立するとき、あるいは、移動局と基地局との再同期が行われるときなどに、ランダムアクセス手順が実行される。

ランダムアクセス用のチャネルのパラメータの自動初期設定または自動最適化を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示された基地局は、受信したランダムアクセス用チャネルの品質を取得して、その品質からランダムアクセス用チャネルパラメータを計算する。そして基地局は、そのランダムアクセス用パラメータを在圏する全移動局へ報知する。またランダムアクセス用チャネルパラメータは、時間、周波数、符号もしくは空間の割り当て量、初期送信電力、送信電力増加幅、最大再送回数、シグネチャ数またはサブチャネル数の少なくとも一つを含む。

また、ランダムアクセス手順の成功確率を向上させるための技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に開示された基地局は、ランダムアクセス手順において、ＲＡプリアンブルの使用状況が所定条件を満たす場合に、移動局におけるＲＡプリアンブルの送信タイミングに係るバックオフ値を通知するバックオフ・インディケータを送信する。

特開２００９−５５３５６号公報 特開２０１０−１８３５３１号公報

第３世代パートナーシッププロジェクト(Third Generation Partnership Project、3GPP)により標準化が進められている通信規格であるロング・ターム・エボリューション(Long Term Evolution, LTE)-Advanced(LTE-Advanced)では、基地局と同時に接続可能な移動局の数を増加させることが検討されている。一方、基地局と接続しようとする移動局の数が増えるほど、ランダムアクセス手順が実行される頻度も高くなり、その結果として、ランダムアクセス手順の実行によるスループットの低下が生じることがある。

しかしながら、特許文献１に開示された技術及び特許文献２に開示された技術の何れについても、そのようなスループットの低下については考慮されていないため、スループットの低下を十分に抑制することは困難である。

一つの側面では、本発明は、ランダムアクセス手順の実行によるスループットの低下を抑制可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、セルを設定する基地局と、少なくとも一つの移動局とを有する無線通信システムが提供される。この無線通信システムにおいて、基地局は、セルの混雑度が高くなるほど、少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くし、その閾値を用いて所定の信号を受信したか否かを判定する。

他の実施形態によれば、セルを設定する基地局が提供される。この基地局は、少なくとも一つの移動局に対して無線信号を送信し、または少なくとも一つの移動局から無線信号を受信する無線処理部と、セルの混雑度が高くなるほど、少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号の検出用の閾値を高くし、その閾値を用いて所定の信号を受信したか否かを判定する制御部と、を有する。

さらに他の実施形態によれば、セルを設定する基地局における閾値制御方法が提供される。この閾値制御方法は、基地局が、セルの混雑度が高くなるほど、少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くすることを含む。

ランダムアクセス手順の実行によるスループットの低下を抑制できる。

一つの実施形態による無線通信システムの概略構成図である。 ランダムアクセス手順の一例を示すシーケンス図である。 基地局の概略構成図である。 ランダムアクセス手順に関する基地局の制御部の機能ブロック図である。 無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。 RAプリアンブル閾値決定処理の動作フローチャートである。 （ａ）は、輻輳が生じ易い時間帯用の無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。（ｂ）は、閑散時用の無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。

以下、図を参照しつつ、一つの実施形態による無線通信システムについて説明する。
この無線通信システムでは、基地局は、ランダムアクセス手順の実行時において、移動局から基地局へ送信されるランダムアクセス（Random Access, RA）プリアンブルの検出用閾値（以下、RAプリアンブル閾値と呼ぶ）を制御する。その際、この基地局は、RAプリアンブル閾値を、その基地局が提供するセルの混雑度が高くなるほど、RAプリアンブル閾値を高くする。なお、セルの混雑度は、例えば、セルに在圏する移動局の数が増えるほど、あるいは、セルに在圏する移動局によるトラフィックが増大するほど高くなる値である。そして基地局は、混雑度が高いほど、ノイズをRAプリアンブルとして誤検出することを抑制して、ランダムアクセス手順を実行していない移動局にランダムアクセス用のリソースを割り当てることを抑制する。また、混雑度が低いほど、基地局は、RAプリアンブルの検出に失敗することを抑制して、RAプリアンブルが再送されることを抑制する。これにより、この無線通信システムは、ランダムアクセス手順の実行によるスループットの低下を抑制する。

本実施形態による無線通信システムは、例えば、LTEあるいはLTE-Advancedに準拠した無線通信システムとする。しかし、この無線通信システムは、基地局と移動局間でランダムアクセス手順が実行される他の様々な無線通信規格の何れかに準拠した無線通信システムであってもよい。また、ここに開示される無線通信システム、基地局、及び、閾値制御方法は、ランダムアクセス手順が実行される他の様々な無線通信規格において、RAプリアンブルに相当する所定の信号を検出するための閾値を制御するためにも適用可能である。

また、本実施形態では、セルの混雑度として、無線リソースの使用率を利用する。

図１は、一つの実施形態による無線通信システムの概略構成図である。無線通信システム１は、基地局２と、n個の移動局３−１〜３−ｎとを有する（ただし、nは、1以上の整数）。なお、図１では、例示として、無線通信システム１には、１台の基地局が含まれる。しかし、無線通信システム１に含まれる基地局の数は１台に限られず、複数であってもよい。また、無線通信システム１に含まれる移動局の数は、１台であってもよく、あるいは、複数であってもよい。

基地局２は、例えば、LTE-AdvancedにおけるEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) NodeB(eNB)である。そして基地局２は、移動局３−１〜３−ｎとコアネットワーク間の通信を中継する。そのために、基地局２は、例えば、S1インターフェースに従って上位ノード（図示せず）と接続されている。また基地局２は、例えば、X2インターフェースに従って他の基地局と接続されていてもよい。

基地局２は、１以上のセルを設定する。例えば、基地局２は、セル２ａを設定する。そして移動局３−１〜３−ｎの何れかがセル２ａに在圏していると、その移動局は基地局２と無線通信可能となる。例えば、図１では、移動局３−１及び移動局３−２がセル２ａ内に在圏しているので、移動局３−１及び移動局３−２は、それぞれ、基地局２と無線通信可能である。そして、例えば、移動局３−１〜３−ｎの何れかが基地局２を介した通信を開始する時またはハンドオーバが行われる場合においてその移動局が基地局２との接続を確立するときに、ランダムアクセス手順が実行される。あるいは、移動局３−１〜３−ｎの何れかと基地局２との再同期が行われるときに、ランダムアクセス手順が実行される。

図２は、ランダムアクセス手順の一例を示すシーケンス図である。この例では、基地局２と移動局３−１との間でランダムアクセス手順が実行されるものとする。

基地局２は、自装置が設定する各セルにおいて、そのセルに割り当てた物理ランダムアクセス(Physical Random Access Channel, PRACH)用の無線リソースを示す情報を含む報知情報を送信する（ステップＳ１０１）。なお、PRACH用の無線リソースは、例えば、周波数及びタイミングなどを規定するリソースブロック及びRAプリアンブル系列を含み、隣接するセル間でRAプリアンブル系列同士が衝突しないように各セルに割り当てられる。

移動局３−１は、報知情報を受信すると、セルごとに規定される、所定数（例えば、64個）のRandom Access Preamble IDentifier(RAプリアンブル識別子)の中から何れかのRAプリアンブル識別子を選択する。そして移動局３−１は、報知情報で示されたPRACH用の無線リソースを使用して、PRACHを介して、選択したRAプリアンブル識別子に対応するRAプリアンブルをMessage 1として基地局２へ送信する（ステップＳ１０２）。

基地局２は、RAプリアンブルを検出すると、その応答情報であるRAレスポンスをMessage 2として移動局３−１へ送信する（ステップＳ１０３）。なお、RAレスポンスは、ダウンリンク(Down Link, DL) Scheduling information及びアップリンク(Up Link, UL) Scheduling Grantを含む。DL Scheduling informationには、移動局３−１に割り当てられるダウンリンクのリソースブロックを示す情報などが含まれる。また、UL Scheduling Grantには、移動局３−１に割り当てられるアップリンクのリソースブロックを示す情報などが含まれる。

移動局３−１は、UL Scheduling Grantに基づいて、接続要求信号(Radio Resource Control(RRC) connection Request)をMessage 3として基地局２へ送信する（ステップＳ１０４）。そして基地局２は、Message 3を受信すると、接続確立のためのセルの設定情報などを含む接続設定信号(RRC connection setup)をMessage 4として移動局３−１へ送信する（ステップＳ１０５）。

移動局３−１は、Message 4に自装置の識別番号が含まれているとランダムアクセス手順を終了する。そして基地局２と移動局３−１の接続が確立され、その後の処理が実行される。一方、Message 4に自装置の識別番号が含まれていない場合、あるいは、RAレスポンスを受信できない場合、移動局３−１は、接続の確立に失敗したと判定する。この場合、ステップＳ１０２以降の処理が繰り返される。その際には、移動局３−１は、RAプリアンブルの送信電力を増加させてもよい。

ここで、基地局２がRAプリアンブルを受信したか否かを判定する際、基地局２は、受信したPRACHの信号電力対干渉電力比(Signal to Interference power Ratio, SIR)をRAプリアンブル閾値と比較する。そして基地局２は、そのピーク値がRAプリアンブル閾値よりも高ければ、基地局２は、RAプリアンブルを受信したと判定する。なお、RAプリアンブル閾値は、RAプリアンブル識別子ごとに設定されてもよい。そして例えば、RAプリアンブル識別子ごとに異なるタイムスロットでRAプリアンブルが送信される場合、タイムスロットごとに、対応するRAプリアンブル識別子についてのRAプリアンブル閾値が用いられればよい。

本実施形態では、基地局２は、無線リソースの使用率が高くなるほどRAプリアンブル閾値を高くする。

以下、本実施形態による無線通信システムに含まれる基地局及び移動局の詳細について説明する。

図３は、基地局２の概略構成図である。基地局２は、アンテナ２１と、無線処理部２２と、有線インターフェース部２３と、記憶部２４と、制御部２５とを有する。無線処理部２２、記憶部２４及び制御部２５は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいはこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つまたは複数の集積回路として基地局２に実装されてもよい。

アンテナ２１は、無線処理部２２を介して伝達されたダウンリンク信号を無線信号として送信する。またアンテナ２１は、移動局３−１〜３−ｎからの無線信号を受信して電気信号に変換してアップリンク信号とし、アップリンク信号を無線処理部２２に伝達する。なお、アンテナ２１は、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを別個に有していてもよい。

無線処理部２２は、制御部２５から受け取ったダウンリンク信号をアナログ化した後、制御部２５により指定された無線周波数を持つ搬送波に重畳する。そして無線処理部２２は、搬送波に重畳されたダウンリンク信号をハイパワーアンプ（図示せず）により所望のレベルに増幅し、そのダウンリンク信号をアンテナ２１へ伝達する。

また無線処理部２２は、アンテナ２１から受け取ったアップリンク信号を、低ノイズアンプ（図示せず）により増幅する。無線処理部２２は、増幅されたアップリンク信号に、中間周波数を持つ周期信号を乗じることにより、そのアップリンク信号の周波数を無線周波数からベースバンド周波数に変換する。そして無線処理部２２は、ベースバンド周波数を持つアップリンク信号をアナログ／デジタル変換した後、制御部２５へ渡す。

有線インターフェース部２３は、基地局２を、上位ノード（図示せず）及び他の基地局と接続するための通信インターフェース回路を有する。そして有線インターフェース部２３は、上位ノードから受信した信号を、S1インターフェースに従って解析し、その信号に含まれるダウンリンク信号及び制御信号を抽出する。さらに有線インターフェース部２３は、他の基地局から受信した信号を、X2インターフェースに従って解析し、その信号に含まれる制御信号を抽出する。そして有線インターフェース部２３は、抽出したダウンリンク信号及び制御信号を制御部２５に渡す。

一方、有線インターフェース部２３は、制御部２５から受け取ったアップリンク信号をS1インターフェースに従った形式の信号に変換した上で上位ノードへ出力する。また有線インターフェース部２３は、他の基地局へ送信する制御信号を、X2インターフェースに従った形式に変換する。そして有線インターフェース部２３は、その制御信号を他の基地局へ出力する。

記憶部２４は、例えば、書き換え可能な不揮発性半導体メモリまたは揮発性半導体メモリを有する。そして記憶部２４は、基地局２の局情報、移動局３−１〜３−ｎと通信するための各種の情報、基地局２が送信または受信する各種の情報、及び、基地局２で動作する各種のプログラムなどを記憶する。例えば、記憶部２４は、ランダムアクセス手順で使用される各種の情報、例えば、無線リソースの使用率とRAプリアンブル閾値の関係を表すテーブルなどを記憶する。さらに、記憶部２４は、基地局２と接続されている移動局について設定されたTransport Blockのサイズ、その移動局の能力を表すUE Categoryなどを記憶してもよい。

制御部２５は、例えば、１個あるいは複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。そして制御部２５は、ダウンリンク信号を、無線通信システム１が準拠する通信規格で採用される変調及び多重化方式に従って変調し、かつ多重化する。そして制御部２５は、変調及び多重化されたダウンリンク信号を無線処理部２２へ渡す。例えば、制御部２５は、Orthogonal frequency-division multiple access(OFDMA)に従ってダウンリンク信号を変調し、多重化する。

一方、制御部２５は、無線処理部２２から受け取ったアップリンク信号を、無線通信システム１が準拠する通信規格で採用される変調及び多重化方式に従って分離し、分離した受信信号をそれぞれ復調する。例えば、制御部２５は、Single-Carrier Frequency Division Multiple Access(SC-FDMA)、または他のFDMA方式に準じた多重化方式に従ってアップリンク信号を分離し、復調する。そして制御部２５は、復調されたアップリンク信号を有線インターフェース部２３に出力する。さらに制御部２５は、復調されたアップリンク信号から、基地局２が移動局３−１〜３−ｎと無線通信するために基地局２が参照する各種の信号、例えば、呼制御に関する制御情報、または、移動局３−１〜３−ｎにおける通信状態を表すパラメータなどを取り出す。

さらに制御部２５は、移動局３−１〜３−ｎへの無線リソースの割り当て、Transport Block Sizeの決定、送信電力制御、呼制御、再送制御及びハンドオーバに関する処理など、無線通信を実行するための各種の処理を実行する。

また、制御部２５は、ランダムアクセスに関する処理を実行する。
図４は、ランダムアクセスに関する制御部２５の機能ブロック図である。制御部２５は、無線リソース使用率算出部２５１と、閾値決定部２５２と、プリアンブル検出部２５３と、リソース割当部２５４とを有する。
制御部２５が有するこれらの各部は、例えば、制御部２５が有するプロセッサ上で実行されるソフトウェアにより実現される。あるいは、制御部２５が有するこれらの各部は、これらの各部の機能を実現する一つまたは複数の集積回路により実現されてもよい。

無線リソース使用率算出部２５１は、混雑度判定部の一例であり、所定の周期ごと（例えば、サブフレームごと、すなわち、1msecごと）に基地局２における無線リソースの使用率を算出する。一般に、基地局２が設定するセルに在圏する移動局の数が増えるほど、無線リソースの使用率も高くなる。したがって、無線リソースの使用率は、セルの混雑度の一例であり、無線リソースの使用率が高くなるほど、混雑度も高くなる。

基地局２は、例えば、次式に従って無線リソースの使用率URを算出する。

ここで、MaxNumRBは、基地局２が提供するセルについて、サブフレームあたりに利用可能なリソースブロックの総数である。SumAsRBは、直前のサブフレームにて１以上の移動局に割り当てられたリソースブロック（ダウンリンク及びアップリンクの両方のリソースブロック）の合計である。

変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、次式に従って無線リソース使用率URを算出してもよい。

ここで、Mは、直前のサブフレームにおいてリソースブロックが割り当てられた移動局の総数である。また、AsRB_j(j=1,2,...,M)は、直前のサブフレームにおいてリソースブロックが割り当てられた移動局のうちのj番目の移動局に割り当てられたリソースブロックの数を表す。MaxTBSは、Transport Blockのサイズ(Transport Block Size, TBS)の取り得る最大値である。TBSsub_jは、j番目の移動局について、直前のサブフレームにおいて送信された、または受信されたTranport Blockのサイズである。そしてPaddingsub_jは、j番目の移動局についての、直前のサブフレームにおける、Transport Blockの空き容量、すなわち、Transport Blockに含まれるPadding bit数である。

さらに他の変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、次式に従って無線リソース使用率URを算出してもよい。

ここで、MaxAC _j(j=1,2,...,M)は、直前のサブフレームにおいてリソースブロックが割り当てられたM個の移動局のうちのj番目の移動局についての基地局２から送信されるべきデータの滞留量の取り得る最大値である。MaxAC _jは、例えば、その移動局のUE Categoryに基づいて設定される。また、ACsub_jは、j番目の移動局について、直前のサブフレームの時点における、記憶部２４に一時的に記憶された、その移動局へ送信されるダウンリンクのデータの滞留量である。

無線リソース使用率算出部２５１は、無線リソース使用率を算出する度に、その無線リソース使用率を閾値決定部２５２へ通知する。

閾値決定部２５２は、無線リソース使用率が通知される度に、無線リソース使用率に基づいてRAプリアンブル閾値を決定する。
本実施形態では、閾値決定部２５２は、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表すテーブルを参照して、無線リソース使用率に対応するRAプリアンブル閾値を決定する。

図５は、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。図５において、横軸は無線リソース使用率を表し、縦軸はRAプリアンブル閾値[dB]を表す。そしてグラフ５００は、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表す。この例では、無線リソース使用率の変化に対してRAプリアンブル閾値がステップ状に変化するよう、RAプリアンブル閾値は離散的に設定される。無線リソース使用率が0.5〜0.6である場合、RAプリアンブル閾値は、基準閾値Thr（例えば、6.0[dB]）に設定される。そして無線リソース使用率が高くなるほど、RAプリアンブル閾値も高くなる。

なお、図５に示される無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係は一例に過ぎず、無線リソース使用率が高くなるほどRAプリアンブル閾値が高くなるように、RAプリアンブル閾値が決定されればよい。例えば、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値の関係は、無線リソース使用率の増加に伴ってRAプリアンブル閾値も高くなる線形関数で表されてもよい。あるいは、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値の関係は、無線リソース使用率の増加に伴ってRAプリアンブル閾値も高くなる、３次関数、指数関数または対数関数あるいはそれらの組み合わせといった非線形関数で表されてもよい。あるいはまた、無線リソース使用率の変化に対するRAプリアンブル閾値のステップ数が、図５に示されるよりも多く、あるいは、少なくてもよい。例えば、RAプリアンブル閾値は２段階で設定されてもよい。この場合、無線リソース使用率が所定値（例えば、0.6）以下である場合、RAプリアンブル閾値は、相対的に低い方の値（例えば、6.0[dB]）に設定される。一方、無線リソース使用率が所定値よりも高い場合、RAプリアンブル閾値は、相対的に高い方の値（例えば、8.0[dB]）に設定される。

閾値決定部２５２は、RAプリアンブル閾値をプリアンブル検出部２５３へ通知する。

プリアンブル検出部２５３は、アンテナ２１及び無線処理部２２から受け取った無線信号のうち、PRACHを介して送信されるRAプリアンブルのSIRを算出する。そしてプリアンブル検出部２５３は、SIRをRAプリアンブル閾値と比較する。プリアンブル検出部２５３は、SIRがRAプリアンブル閾値よりも大きい場合、RAプリアンブルを受信したと判定する。そしてプリアンブル検出部２５３は、RAプリアンブルを受信したことをリソース割当部２５４へ通知する。一方、SIRがRAプリアンブル閾値以下である場合、プリアンブル検出部２５３は、RAプリアンブルを受信していないと判定する。

リソース割当部２５４は、RAプリアンブルを受信したことが通知されると、ダウンリンク及びアップリンクのそれぞれについて、そのRAプリアンブルを送信した移動局に割り当てるリソースブロックを決定する。そしてリソース割当部２５４は、割り当てたリソースブロックを表す情報を記憶部２４に記憶する。
制御部２５は、割り当てられたリソースブロックに関する情報を含むDL Scheduling information及びUL Scheduling Grantを含むRAレスポンスを生成する。そして制御部２５は、そのRAレスポンスを無線処理部２２及びアンテナ２１を介して、そのRAプリアンブルを送信した移動局へ送信する。

図６は、基地局２の制御部２５による、RAプリアンブル閾値制御処理の動作フローチャートである。本実施形態では、制御部２５は、所定の周期ごとに下記の動作フローチャートに従ってRAプリアンブル閾値を決定する。

無線リソース使用率算出部２５１は、直前のサブフレームにおいて移動局に割り当てられたリソースブロックの数などに基づいて、無線リソース使用率を算出する（ステップＳ２０１）。

閾値決定部２５２は、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表すテーブルを参照して、無線リソース使用率に対応するRAプリアンブル閾値を決定する（ステップＳ２０２）。そして制御部２５は、RAプリアンブル閾値制御処理を終了する。

以上に説明してきたように、この無線通信システムでは、基地局は、自装置が設定するセルの混雑度に基づいて、RAプリアンブル閾値を決定する。本実施形態では、基地局は、その混雑度の一例である無線リソース使用率が高くなるほど、RAプリアンブル閾値を高くする。そのため、混雑度が高い場合には、基地局は、ノイズをRAプリアンブルと誤検出することによる、無線リソースの無駄な割り当てを抑制できる。また、混雑度が低い場合には、基地局は、RAプリアンブルの検出に失敗することを抑制できる。これにより、この無線通信システムは、ランダムアクセス手順によるスループットの低下を抑制できる。

なお、変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、（１）式〜（３）式の何れかに基づいて算出された無線リソース使用率（以下、便宜上、瞬時無線リソース使用率と呼ぶ）を所定周期ごとに平均し、その無線リソース使用率の平均値を算出してもよい。なお、所定周期は、例えば、セル単位で設定される、RAプリアンブルの受信周期とすることができる。

この場合、閾値決定部２５２は、所定周期ごとに、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表すテーブルを参照して、無線リソース使用率の平均値に対応するRAプリアンブル閾値を特定してもよい。

この変形例によれば、無線リソース使用率の平均値をRAプリアンブル閾値の決定に利用することで、無線リソース使用率の変動幅が比較的小さい場合に、基地局は、より適切なRAプリアンブル閾値を求めることができる。

また他の変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、所定周期ごとに、その所定周期内の、直近の一定の期間内に算出された瞬時無線リソース使用率の平均値を算出してもよい。この場合も、所定周期は、例えば、RAプリアンブルの受信周期とすることができる。また、直近の一定の期間は、RAプリアンブルの受信タイミングの直前の一定期間（例えば、数msec）とすることができる。そして閾値決定部２５２は、上記の変形例と同様に、直近の一定の期間内に算出された瞬時無線リソース使用率の平均値に基づいてRAプリアンブル閾値を決定すればよい。

この変形例によれば、直近の一定期間において無線リソース使用率の変動が小さくなった場合に、基地局は、その変動が小さい期間の無線リソース使用率に基づいてRAプリアンブル閾値を決定するので、より適切なRAプリアンブル閾値を求めることができる。

なお、上記の変形例において、無線リソース使用率算出部２５１は、忘却係数を用いて瞬時無線リソース使用率を移動平均することで、瞬時無線リソース使用率の平均値を算出してもよい。この場合、無線リソース使用率算出部２５１は、次式に従って瞬時無線リソース使用率の平均値を算出できる。

ここで、αは、忘却係数であり、例えば、所定周期中において瞬時無線リソース使用率が算出される回数の逆数を1から減じた値とすることができる。またUR_ave(n)は、最新の瞬時無線リソース使用率の平均値であり、UR_ave(n-1)は、直前の瞬時無線リソース使用率の平均値である。そしてUR(n)は、最新の瞬時無線リソース使用率である。

さらに他の変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、所定周期ごとに算出される瞬時無線リソース使用率の平均値を、忘却係数を用いてさらに平均することで、複数の所定周期にわたる無線リソース使用率の平均値を算出してもよい。あるいは、無線リソース使用率算出部２５１は、所定周期ごとに算出される、所定周期内の一定の期間についての瞬時無線リソース使用率の平均値を、忘却係数を用いてさらに平均することで、複数の所定周期にわたる無線リソース使用率の平均値を算出してもよい。この場合には、上記の（４）式において、UR_ave(n-1)の代わりに、一つ前の周期の無線リソース使用率の平均値が代入され、かつ、UR(n)の代わりに、最新の周期の無線リソース使用率の平均値が代入されればよい。また、忘却係数は、例えば、0.9〜0.99に設定される。

この場合も、閾値決定部２５２は、所定周期ごとに、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表すテーブルを参照して、複数の所定周期にわたる無線リソース使用率の平均値に対応するRAプリアンブル閾値を特定してもよい。

この変形例によれば、より長期にわたる無線リソース使用率の平均値に基づいてRAプリアンブル閾値が決定される。そのため、基地局２は、瞬時的な無線リソース使用率の変動幅が小さい場合により適切なRAプリアンブル閾値を求めることができる。

さらにまた他の変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、所定周期ごとに、瞬時無線リソース使用率の中央値または最頻値を算出してもよい。あるいは、無線リソース使用率算出部２５１は、複数の所定周期において、無線リソース使用率の中央値または最頻値を算出してもよい。そして閾値決定部２５２は、テーブルを参照して、その中央値または最頻値に対応するRAプリアンブル閾値を特定してもよい。

さらにまた他の変形例によれば、閾値決定部２５２は、緊急呼用のRAプリアンブルに対するRAプリアンブル閾値を、通常時のRAプリアンブル閾値よりも低くしてもよい。なお、緊急呼用のRAプリアンブルは、例えば、所定のRAプリアンブル識別子に対応するRAプリアンブルとして、予め設定される。

この場合、記憶部２４には、通常時用のRAプリアンブル閾値のテーブルとは別個に、緊急呼用のRAプリアンブル閾値のテーブルが記憶される。そして緊急雇用のRAプリアンブルのテーブルでは、同一の無線リソース使用率に対するRAプリアンブル閾値は、通常時におけるRAプリアンブル閾値よりも低く設定される。

閾値決定部２５２は、緊急呼用のRAプリアンブルに対して、RAプリアンブル閾値を、緊急呼用のRAプリアンブル閾値のテーブルを参照して、無線リソース使用率に対応するRAプリアンブル閾値を決定する。一方、閾値決定部２５２は、非緊急呼用のRAプリアンブルに対して、RAプリアンブル閾値を、通常時用のRAプリアンブル閾値のテーブルを参照して、無線リソース使用率に対応するRAプリアンブル閾値を決定する。なお、この変形例においても、無線リソース使用率算出部２５１は、上記の実施形態または変形例の何れかに従って、無線リソース使用率（すなわち、瞬時無線リソース使用率あるいは無線リソース使用率の平均値など）を算出すればよい。

プリアンブル検出部２５３は、緊急呼用のRAプリアンブルに対して、緊急呼用に決定されたRAプリアンブル閾値を用いてRAプリアンブルを検出できるか否かを判定する。一方、プリアンブル検出部２５３は、非緊急呼用のRAプリアンブルに対して、非緊急呼用に決定されたRAプリアンブル閾値を用いてRAプリアンブルを検出できるか否かを判定する。

この変形例によれば、基地局は、緊急呼を発する移動局が送信するRAプリアンブルに対するRAプリアンブル閾値を通常時よりも低く設定するので、緊急呼用のRAプリアンブルの検出に失敗する可能性を低減できる。

さらに他の変形例によれば、無線リソース使用率算出部２５１は、瞬時無線リソース使用率の算出タイミングに応じて、（１）式〜（３）式の何れかに従って算出した瞬時無線リソース使用率に、重み係数を乗じてもよい。例えば、無線リソース使用率算出部２５１は、ランダムアクセス手順におけるMessage 2の送信タイミング、あるいは、Message 3の受信タイミングである場合、瞬時無線リソース使用率に、重み係数を乗じてもよい。なお、重み係数は、1よりも大きい値、例えば、1.05〜1.2に設定される。これにより、何れかの移動局についてランダムアクセス手順が実行されていたときの無線リソース使用率が高くなるよう調整され、その結果として、RAプリアンブル閾値も高くなる。そのため、例えば、基地局２が設定するセル端近傍に位置し、電波の受信状態が良好でない移動局が複数回ランダムアクセス手順を実行したとしても、その移動局からのRAプリアンブルが検出され難くなる。そのため、電波の受信状態が良好でない移動局に対してランダムアクセス手順で割り当てられる無線リソースが少なくなり、結果としてスループットが向上する。

さらに他の変形例によれば、閾値決定部２５２は、輻輳が生じ易い時間帯と閑散時とで、RAプリアンブル閾値の決定に利用する、RAプリアンブル閾値のテーブルを切り替えてもよい。

図７（ａ）は、輻輳が生じ易い時間帯用の無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。図７（ｂ）は、閑散時用の無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係の一例を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、横軸は無線リソース使用率を表し、縦軸はRAプリアンブル閾値を表す。そしてグラフ７００及びグラフ７１０は、それぞれ、無線リソース使用率とRAプリアンブル閾値との関係を表す。グラフ７００及びグラフ７１０に示されるように、同一の無線リソース使用率に対して、閑散時用のRAプリアンブル閾値は、輻輳時用のRAプリアンブル閾値よりも低くなっている。例えば、輻輳時では、無線リソース使用率が0.3〜0.4である場合に、RAプリアンブル閾値は基準閾値Thrに設定されるのに対して、閑散時では、RAプリアンブル閾値は、Thrよりも低い値に設定される。そして無線リソース使用率が0.7〜0.8である場合に、RAプリアンブル閾値は基準閾値Thrに設定される。これにより、基地局２は、輻輳時においては、ノイズをRAプリアンブルとして誤検出することを抑制しつつ、閑散時において、RAプリアンブルの検出に失敗することを抑制できる。

なお、記憶部２４には、閑散時用及び輻輳時用のRAプリアンブル閾値のテーブルとともに、通常時用のRAプリアンブル閾値のテーブルが記憶されてもよい。そして閾値決定部２５２は、現在の日時が閑散時、通常時、輻輳時の何れに相当するか判定し、現在の日時に対応するテーブルを選択して、RAプリアンブル閾値の決定に利用すればよい。

なお、閑散時、通常時、及び輻輳時のそれぞれに相当する時間帯、日にちまたは曜日は、例えば、過去の一定期間（例えば、１日、１週間あるいは１ヶ月間）において所定のサブ期間（例えば、１時間）ごとに発生した輻輳の回数に基づいて設定されればよい。例えば、制御部２５は、サブ期間に発生した輻輳の回数が輻輳時判定用の閾値以上であれば、そのサブ期間が輻輳時に相当すると判定してもよい。一方、制御部２５は、サブ期間に発生した輻輳の回数が閑散時判定用の閾値以下であれば、そのサブ期間が閑散時に相当すると判定してもよい。また制御部２５は、例えば、受信した信号の信号対干渉ノイズ比が所定閾値以下となると輻輳が生じたと判定すればよい。あるいはまた、基地局２の設置時において、例えば、基地局２の設置場所に基づいて、予めマニュアルで閑散時、通常時及び輻輳時のそれぞれに対応する時間帯が設定されてもよい。

さらに他の変形例によれば、RAプリアンブル閾値は、閑散時、通常時、及び輻輳時のそれぞれごとに一定値として決定されてもよい。閾値決定部２５２は、現在の日時が閑散時、通常時、及び輻輳時の何れに該当するかを判定し、その該当するものに対応するRAプリアンブル閾値を、RAプリアンブルの検出に利用すればよい。この場合には、現在の日時が混雑度の他の一例となる。

さらに他の変形例によれば、閾値決定部２５２は、基地局２が設定するセルの混雑度を表す１以上のパラメータを入力とし、RAプリアンブル閾値を出力とする機械学習システムを用いて混雑度に応じたRAプリアンブル閾値を求めてもよい。この場合も、混雑度が高くなるほどRAプリアンブル閾値も高くなるように、機械学習システムは事前に学習される。このような機械学習システムは、例えば、ディープニューラルネットワーク（Deep Neural Network, DNN）あるいはベイジアンネットワークとすることができる。そしてその機械学習システムを表すパラメータは予め学習され、記憶部２４に記憶される。例えば、機械学習システムがDNNである場合、以下のように学習される。先ず、DNNの入力層と第1段の隠れ層に関して、Gaussian-Bernoulli Restricted Boltzmann Machine(GB-RBM)法を用いてプレトレーニングされる。その後、DNNの隣接する二つの隠れ層について、入力側から順に、Bernoulli-Bernoulli Restricted Boltzmann Machine(BB-RBM)法を用いてプレトレーニングされる。そして最終段の隠れ層と出力層とが全結合され、結合関係を表す重み係数などの各パラメータに乱数が入力される。その後、RAプリアンブル閾値ごとの、そのRAプリアンブル閾値に対応する混雑度を表すパラメータセットを教師データとして用いた誤差逆伝搬法によりDNNは学習される。
また、機械学習システムがベイジアンネットワークである場合には、RAプリアンブル閾値ごとの、そのRAプリアンブル閾値に対応する混雑度を表すパラメータセットを教師データとして用いた信頼度伝搬法により、その機械学習システムは学習される。

なお、機械学習システムに入力される、混雑度を表すパラメータには、例えば、時間、曜日、基地局２が設定するセルに在圏する移動局の数または単位時間当たりの在圏する移動局の数の変化率、無線リソース使用率、または呼数などが含まれる。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
セルを設定する基地局と、少なくとも一つの移動局とを有する無線通信システムであって、
前記基地局は、前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くし、該閾値を用いて前記所定の信号を受信したか否かを判定する、
無線通信システム。
（付記２）
前記基地局は、無線リソースの使用率を前記混雑度として算出する、付記１に記載の無線通信システム。
（付記３）
前記基地局は、前記セルについて所定の期間当たりに利用可能なリソースブロックの総数に対する、前記所定の期間において前記少なくとも一つの移動局の何れかに割り当てられたリソースブロックの合計の第１の比に基づいて前記混雑度を算出する、付記２に記載の無線通信システム。
（付記４）
前記基地局は、前記少なくとも一つの移動局のうちの前記基地局と接続された移動局のそれぞれについての、データ送信の単位の最大サイズに対する、前記所定の期間において設定された前記データ送信の単位のサイズと当該単位中の空き容量との差の第２の比を当該移動局に割り当てられたリソースブロックの数で加重平均して得られる値を前記第１の比に乗じることで前記混雑度を算出する、付記３に記載の無線通信システム。
（付記５）
前記基地局は、前記少なくとも一つの移動局のうちの前記基地局と接続された移動局のそれぞれについての、データ送信の単位の最大サイズに対する、前記所定の期間において設定された前記データ送信の単位のサイズと当該単位中の空き容量との差の第２の比に、データ滞留量の最大値に対する前記所定の期間での実際の滞留量の第３の比を乗じた値を当該移動局に割り当てられたリソースブロックの数で加重平均して得られる値を前記第１の比に乗じることで前記混雑度を算出する、付記３に記載の無線通信システム。
（付記６）
前記基地局は、前記混雑度を表す少なくとも一つのパラメータと前記閾値との関係を表す機械学習システムに前記少なくとも一つのパラメータを入力することで前記閾値を算出する、付記１に記載の無線通信システム。
（付記７）
前記基地局は、前記混雑度の第１の値についての緊急呼用の前記所定の信号に対する前記閾値の値を、前記第１の値についての非緊急呼用の前記所定の信号に対する前記閾値の値よりも低くする、付記１に記載の無線通信システム。
（付記８）
前記基地局は、閑散時における、前記混雑度の第１の値についての前記所定の信号に対する前記閾値の値を、輻輳時における、前記第１の値についての前記所定の信号に対する前記閾値の値よりも低くする、付記１に記載の無線通信システム。
（付記９）
セルを設定する基地局であって、
少なくとも一つの移動局に対して無線信号を送信し、または前記少なくとも一つの移動局から無線信号を受信する無線処理部と、
前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号の検出用の閾値を高くし、該閾値を用いて前記所定の信号を受信したか否かを判定する制御部と、
を有する基地局。
（付記１０）
セルを設定する基地局における閾値制御方法であって、
前記基地局は、前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くする、
ことを含む閾値制御方法。

１ 無線通信システム
２ 基地局
３−１〜３−ｎ 移動局
２１ アンテナ
２２ 無線処理部
２３ 有線インターフェース部
２４ 記憶部
２５ 制御部
２５１ 無線リソース使用率算出部
２５２ 閾値決定部
２５３ プリアンブル検出部
２５４ リソース割当部

Claims (7)

1. セルを設定する基地局と、少なくとも一つの移動局とを有する無線通信システムであって、
   前記基地局は、前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くし、該閾値を用いて前記所定の信号を受信したか否かを判定する、
   無線通信システム。
2. 前記基地局は、無線リソースの使用率を前記混雑度として算出する、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記基地局は、前記混雑度を表す少なくとも一つのパラメータと前記閾値との関係を表す機械学習システムに前記少なくとも一つのパラメータを入力することで前記閾値を算出する、請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、前記混雑度の第１の値についての緊急呼用の前記所定の信号に対する前記閾値の値を、前記第１の値についての非緊急呼用の前記所定の信号に対する前記閾値の値よりも低くする、請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記基地局は、閑散時における、前記混雑度の第１の値についての前記所定の信号に対する前記閾値の値を、輻輳時における、前記第１の値についての前記所定の信号に対する前記閾値の値よりも低くする、請求項１に記載の無線通信システム。
6. セルを設定する基地局であって、
   少なくとも一つの移動局に対して無線信号を送信し、または前記少なくとも一つの移動局から無線信号を受信する無線処理部と、
   前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号の検出用の閾値を高くし、該閾値を用いて前記所定の信号を受信したか否かを判定する制御部と、
   を有する基地局。
7. セルを設定する基地局における閾値制御方法であって、
   前記基地局は、前記セルの混雑度が高くなるほど、前記少なくとも一つの移動局の何れかから送信されるランダムアクセス用の所定の信号を検出するための閾値を高くする、
   ことを含む閾値制御方法。

Images