JP2019047427A - 無線通信装置、システム、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することを可能にする。【解決手段】端末と無線通信を行い、前記端末からの上り信号の到来方位を推定し、前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信し、前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、アダプティブアレイアンテナを使用する無線通信装置、システム、方法およびプログラムに関する。

アダプティブアレイアンテナを用いない無線基地局は、移動局の方位に応じた送信電力制御を行うことができない。たとえば、移動局が在圏するセルとその隣接セルとの間で強いセル間干渉が発生している場合、無線基地局は、自セルの送信電力を下げて移動局を隣接セルへ移動させることで、セル間干渉の緩和を行うことができる。しかし、アダプティブアレイアンテナを用いない無線基地局は、当該移動局の方位以外の方位についても送信電力を下げるため、どの無線基地局のセルにもカバーされないカバレッジホールが発生する可能性がある。また、反対に、無線基地局がある移動局の受信状況を改善するように送信電力を上げた場合には、セル間干渉を増大させ、結果として他の移動局の受信状況を悪化させる可能性がある。

これに対して、アダプティブアレイアンテナを用いる無線基地局は、移動局の方位に応じた送信制御を行うことにより、上述の問題を軽減することができる。

たとえば、特許文献１に記載の方法では、移動局からの上り信号の到来方位を推定し、到来方位に基づきアダプティブアレイアンテナの指向性を決定している。また、特許文献２に記載の方法では、各無線基地局が下り信号を送信するときの指向性ビームの出力方位情報や時刻情報を他の無線基地局と共有して、それらの情報に基づいて、どのタイミングでどの移動局に下り信号を送信するかを決定している。

しかし、これらの方法では、在圏する移動局へのビームフォーミングによる送信電力制御による信号品質の向上の一方で、定常的にセル間干渉が強いエリアが存在する場合、隣接セルに対する干渉が増加する可能性がある（図２５）。また、移動局が多数存在する場合、個々の移動局に対する電力制御を動的に行うと、無線基地局の処理負荷が増加する可能性もある（図２６）。

これに対して、特許文献３に記載の方法では、無線基地局が、周辺の無線基地局からの干渉波の到来方位を推定し、推定結果に基づいて送信電力制御を行う。これにより、セル間干渉および処理負荷を軽減することができる。

特開２０１３−２０７４２２号公報 特開２００５−１５９８４９号公報 特開２０１５−０４６７１３号公報

特許文献３に記載の方法では、干渉波の到来方位を推定する。しかし、干渉波の到来方位を推定する場合、一般的な無線基地局に対して、ハードウェア改修を伴う機能追加や、送信側／受信側の無線基地局双方への新規機能追加が必要になる。また、フェージング等の影響があるため、干渉波の到来方位にある移動局の周囲で実際にセル間干渉が発生しているとは限らない。

本発明の目的は、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することを可能にする、無線通信装置、システム、方法およびプログラムを提供することにある。

上述の問題を解決するために、本発明の無線通信装置は、端末と無線通信を行う無線通信部と、前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定部と、前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信部と、前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の無線通信方法は、端末と無線通信を行い、前記端末からの上り信号の到来方位を推定し、前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信し、前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定することを特徴とする。

また、本発明の無線通信プログラムは、コンピュータに、端末と無線通信を行う無線通信機能と、前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定機能と、前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信機能と、前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定機能とを実現させることを特徴とする。

本発明の無線通信装置、システム、方法およびプログラムにより、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

本発明の第一の実施形態の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の第一の実施形態の無線通信装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の動作例を示す図である。 カバレッジホールの例を示す図である。 高干渉エリアの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の端末数の集計結果の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の方位のソート結果の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の送信電力制御前の自セルの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の送信電力制御後の自セルの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の方位数と電界強度の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の各方位および各電界強度の組み合わせに対する端末数の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の各方位に対する低電界端末数および高干渉端末数の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の方位のソート結果の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の最大送信電力の制御結果の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の電力制御後の自セルの例を示す図である。 本発明の各実施形態のハードウェア構成例を示す図である。 ビームフォーミングの結果、他の端末の干渉が増加することを示す図である。 多数の端末にビームフォーミングを行うことにより処理負荷が増加することを示す図である。

［第一の実施形態］
本発明の第一の実施の形態について説明する。

図１に本実施形態の無線通信装置１０の構成例を示す。本実施形態の無線通信装置１０は、無線通信部１１、到来方位推定部１２、電界情報受信部１３および送信電力決定部１４により構成される。

無線通信部１１は、端末と無線通信を行う部分である。到来方位推定部１２は、端末からの上り信号の到来方位を推定する部分である。電界情報受信部１３は、端末が測定した、下り信号の電界情報を端末から受信する部分である。送信電力決定部１４は、電界情報の統計情報と到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する部分である。

このように無線通信装置１０を構成することによって、無線通信装置１０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。下り信号の電界情報は、一般的な端末で測定している情報である。また、端末が測定した電界情報を使用することにより、無線通信装置１０は、フェージング等の影響を受けた下り信号に対する、端末における実際の電界情報に基づいて、より精度良く無線通信の送信電力を決定することが可能になる。また、電界情報の統計情報を使用することにより、無線通信装置１０は、様々な条件の影響を受けた下り信号の電界情報を多く収集することができるため、より精度よく無線通信の送信電力を決定することが可能になる。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

次に、図２に本実施形態の無線通信装置１０の動作の例を示す。

到来方位推定部１２は、端末からの上り信号の到来方位を推定する（ステップＳ１０１）。電界情報受信部１３は、端末が測定した電界情報を端末から受信する（ステップＳ１０２）。送信電力決定部１４は、電界情報の統計情報と到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する（ステップＳ１０３）。

このように動作することによって、無線通信装置１０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

以上で説明したように、本発明の第一の実施形態では、無線通信装置１０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。下り信号の電界情報は、一般的な端末で測定している情報である。また、端末が測定した電界情報を使用することにより、無線通信装置１０は、フェージング等の影響を受けた下り信号に対する、端末における実際の電界情報に基づいて、より精度良く無線通信の送信電力を決定することが可能になる。また、電界情報の統計情報を使用することにより、無線通信装置１０は、様々な条件の影響を受けた下り信号の電界情報を多く収集することができるため、より精度よく無線通信の送信電力を決定することが可能になる。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

［第二の実施形態］
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。本実施形態では、第一の実施形態の無線通信装置についてより具体的に説明する。

まず、図３に本実施形態の無線通信システムの構成例を示す。本実施形態の無線通信システムは、無線通信装置２０および端末６０により構成される。無線通信装置２０および端末６０は無線通信システム内に各々一台以上存在することが可能である。無線通信装置２０は無線通信の基地局に、端末６０は移動局に相当する。

次に、図４から図７に本実施形態の無線通信装置２０の構成例を示す。

無線通信装置２０は、アンテナ２１（２１ａ〜２１ｄ）、スイッチ２２（２２ａ〜２２ｄ）、受信信号処理部２３、復調／復号部２４、送信電力決定部２５、符号化／変調部２６および送信信号処理部２７から構成される（図４）。

アンテナ２１は、無線通信装置２０のセルに在圏する端末６０とＲＦ（Radio Frequency）信号を送受信する部分である。また、アンテナ２１は、スイッチ２２とＲＦ信号を送受信する。なお、図４の構成例では４本のアンテナを用いたアダプティブアレイアンテナ方式を使用しているが、他のアダプティブアレイアンテナ方式を使用しても良い。

スイッチ２２は、受信ＲＦ信号を受信信号処理部２３へ送信し、送信信号処理部２７からの送信ＲＦ信号をアンテナ２１へ送信する部分である。

受信信号処理部２３は、スイッチ２２からの受信ＲＦ信号を合成して復調／復号部２４へ送信する部分である。また、受信信号処理部２３は、端末６０からの上り信号の到来方位を推定し、推定結果を送信電力決定部２５と送信信号処理部２７へ送信する。

復調／復号部２４は、合成受信ＲＦ信号を受信データ信号へ復調／復号する部分である。

送信電力決定部２５は、受信データ信号に含まれる電界情報の統計情報と、受信信号処理部２３で推定した、端末６０の上り信号の到来方位とに基づいて無線通信の送信電力を決定する部分である。

符号化／変調部２６は、送信データ信号を合成送信ＲＦ信号へ符号化／変調し、送信信号処理部２７へ送信する部分である。

送信信号処理部２７は、送信電力決定部２５で決定した送信電力に基づいて、スイッチ２２経由でアンテナ２１から送信ＲＦ信号を送信する部分である。

アンテナ２１、スイッチ２２、受信信号処理部２３、復調／復号部２４、符号化／変調部２６および送信信号処理部２７は、図１の無線通信部１１に相当する。送信電力決定部２５は、図１の送信電力決定部１４に相当する。

なお、図４の構成例は、送受信で共通のスイッチを用いるＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式によるものであるが、無線通信装置２０の構成は、送受信で異なるスイッチを用いるＦＤＤ（Frequency Division Duplexing）方式によるものであっても良い。

次に、本実施形態の無線通信装置２０の受信信号処理部２３の構成例について説明する（図５）。受信信号処理部２３は、増幅器２３１（２３１ａ〜２３１ｄ）、乗算器２３２（２３２ａ〜２３２ｄ）、合成器２３３および受信側アダプティブプロセッサ２３４により構成される。受信側アダプティブプロセッサ２３４は到来方位推定部２３５および受信ウェイト算出部２３６により構成される。

増幅器２３１は、受信ＲＦ信号を増幅する部分である。この増幅された受信ＲＦ信号を中間処理用受信ＲＦ信号と呼ぶ。

乗算器２３２は、受信ウェイト算出部２３６が算出した受信ウェイトに基づいて、中間処理用受信ＲＦ信号に受信ウェイトを乗算する部分である。

合成器２３３はウェイト乗算後の中間処理用受信ＲＦ信号を合成して受信側アダプティブプロセッサ２３４および復調／復号部２４へ送信する部分である。

到来方位推定部２３５は、中間処理用受信ＲＦ信号と合成受信ＲＦ信号を受信し、端末６０からの上り信号の到来方位を推定する部分である。なお、到来方位推定部２３５は図１の到来方位推定部１２に相当する。

受信ウェイト算出部２３６は、到来方位推定部２３５が推定した到来方位と合成受信ＲＦ信号に基づいて受信ウェイトを算出する部分である。

なお、図５の構成例は、一般的なアダプティブアレイ受信処理システムを用いる場合の例であるが、他のアダプティブアレイ受信処理システムを用いても良い。

次に、本実施形態の無線通信装置２０の送信信号処理部２７の構成例について説明する（図６）。送信信号処理部２７は、増幅器２７１（２７１ａ〜２７１ｄ）、乗算器２７２（２７２ａ〜２７２ｄ）、分配器２７３および送信側アダプティブプロセッサ２７４により構成される。また、送信側アダプティブプロセッサ２７４は送信ウェイト算出部２７５により構成される。

分配器２７３は符号化／変調部２６から合成送信ＲＦ信号を受信し、乗算器２７２へ分配する部分である。分配された信号を中間処理用送信ＲＦ信号と呼ぶ。

乗算器２７２は、送信側アダプティブプロセッサ２７４が算出した送信ウェイトに従って、中間処理用送信ＲＦ信号に送信ウェイトを乗算する部分である。

増幅器２７１は、ウェイトが乗算された中間処理用送信ＲＦ信号を増幅してスイッチ２２へ送信する部分である。

送信ウェイト算出部２７５は、送信電力決定部２５が決定した送信電力および端末６０の上り信号の到来方位に基づいて、送信ウェイトを算出する部分である。

なお、図６の構成例は、一般的なアダプティブアレイ送信処理システムを用いる場合の例であるが、他のアダプティブアレイ送信処理システムを用いても良い。

次に、本実施形態の無線通信装置２０の送信電力決定部２５の構成例について説明する（図７）。送信電力決定部２５は、情報記憶部２５１、統計情報処理部２５４、送信方位／電力決定部２５５および電界情報受信部２５６により構成される。また、情報記憶部２５１は到来方位記憶部２５２および電界情報記憶部２５３により構成される。

到来方位記憶部２５２は、到来方位推定部２３５が推定した、端末６０の上り信号の到来方位を時刻情報とともに記憶する部分である。

電界情報受信部２５６は、復調／復号部２４が復調／復号した受信データ信号に含まれる電界情報を電界情報記憶部２５３に記憶させる部分である。電界情報は、端末６０が測定した、無線通信装置２０からの下り信号に対する測定情報である。電界情報受信部２５６は、たとえば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）のMeasurement Report等から電界情報を抽出することができる。電界情報は、たとえば、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）等である。なお、電界情報受信部２５６は図１の電界情報受信部１３に相当する。

電界情報記憶部２５３は、電界情報を記憶する部分である。電界情報記憶部２５３は、無線通信装置２０のセルに在圏する端末６０について、端末ＩＤ（Identification）および電界情報を、時刻情報とともに記憶する。

統計情報処理部２５４は、電界情報の統計情報と到来方位とに基づいて統計処理を行う部分である。本実施形態では、統計情報処理部２５４は、まず、電界情報の統計情報に基づいて、各々の端末６０が低電界端末であるか、あるいは／および、高干渉端末であるかを判定する。そして、低電界端末／高干渉端末の判定結果および端末６０の到来方位に基づいて、各方位の最大送信電力（送信電力の最大値）を決定する。

電界情報の統計情報と到来方位とに基づいて統計処理を行うことにより、無線通信装置２０は、各方位の電界の状態（どの方位に低電界／高干渉エリアがあるか）を把握することが可能になる。そして、各方位の電界の状態に応じて各方位の最大送信電力を決定することで、セルを最適化することが可能になる。

送信方位／電力決定部２５５は、統計情報処理部２５４の統計処理の結果に基づいて送信方位／送信電力を決定する部分である。本実施形態では、統計情報処理部２５４が決定した各方位の最大送信電力に基づいて、各方位への送信電力を決定する。

このように無線通信装置２０を構成することによって、無線通信装置２０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。下り信号の電界情報は、一般的な端末で測定している情報である。また、端末が測定した電界情報を使用することにより、無線通信装置２０は、フェージング等の影響を受けた下り信号に対する、端末における実際の電界情報に基づいて、より精度良く無線通信の送信電力を決定することが可能になる。また、電界情報の統計情報を使用することにより、無線通信装置２０は、様々な条件の影響を受けた下り信号の電界情報を多く収集することができるため、より精度よく無線通信の送信電力を決定することが可能になる。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

次に、図２を用いて本実施形態の無線通信装置２０の動作例について説明する。

まず、到来方位推定部２３５は中間処理用受信ＲＦ信号および合成受信ＲＦ信号に基づいて、端末６０の上り信号の到来方位を推定する。そして、推定した到来方位を端末ＩＤおよび時刻情報とともに到来方位記憶部２５２に記憶させる（図２のステップＳ１０１）。

また、電界情報受信部２５６は、端末が測定した電界情報を端末ＩＤおよび時刻情報とともに電界情報記憶部２５３に記憶させる（ステップＳ１０２）。

そして、送信電力決定部２５は、到来方位および電界情報の統計情報に基づいて、無線通信の送信電力を決定する（ステップＳ１０３）。

次に、図８から図１１を用いて、ステップＳ１０３のより具体的な動作例について説明する。

図８から図１０は統計情報処理部２５４が行う統計処理動作の例である。統計情報処理部２５４は、まず、各々の端末６０が低電界端末であるか、高干渉端末であるかを判定する。そして、低電界端末／高干渉端末の判定結果に基づいて、各方位の最大送信電力を決定する。

低電界端末は、低電界のエリア、たとえば、カバレッジホール（図１２）に存在する端末である。また、高干渉端末は、セル間干渉が高い高干渉エリア（図１３）に存在する端末である。

まず、統計情報処理部２５４は、処理対象の端末ＩＤに初期値を設定する（図８のステップＳ２０１）。次に、処理対象の端末ＩＤに対応する電界情報が電界情報記憶部２５３に存在するかどうか確認する。そして、電界情報が存在すれば（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、当該端末が低電界端末あるいは高干渉端末であるかをステップＳ２０３からステップＳ２０９で判定する。

ステップＳ２０３からステップＳ２０６は低電界端末の判定動作の例である。本実施形態では、ＲＳＲＰに基づいて当該端末が低電界端末であるかを判定する。

まず、統計情報処理部２５４は、処理対象の端末ＩＤに対応する、所定期間におけるＲＳＲＰを、電界情報記憶部２５３から取得する（ステップＳ２０３）。次に、取得したＲＳＲＰ情報のうち、最大ＲＳＲＰ（最大のＲＳＲＰ値）と最小ＲＳＲＰ（最小のＲＳＲＰ値）を抽出し、最大ＲＳＲＰと最小ＲＳＲＰの差を計算する。最大ＲＳＲＰと最小ＲＳＲＰの差が所定のしきい値Ｔｈ＿ｖ未満の場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、平均ＲＳＲＰ（ＲＳＲＰ値の平均値）と所定の最低ＲＳＲＰしきい値Ｔｈ＿Ｐｌｏｗを比較する。そして、平均ＲＳＲＰが最低ＲＳＲＰしきい値Ｔｈ＿Ｐｌｏｗ未満の場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、当該端末は低電界端末であると判定する（ステップＳ２０６）。

このようにすることで、統計情報処理部２５４は、電界強度ＲＳＲＰの変動が小さく、かつ、ＲＳＲＰが小さい端末を、低電界端末と判定することができる。

当該端末６０を低電界端末と判定しなかった場合は（ステップＳ２０５でＮＯ）、統計情報処理部２５４は、当該端末が高干渉端末であるか判定する。ステップＳ２０７からステップＳ２０９は高干渉端末の判定動作の例である。本実施形態では、ＣＱＩおよびＲＳＲＰに基づいて当該端末が高干渉端末であるかを判定する。

まず、統計情報処理部２５４はＣＱＩを電界情報記憶部２５３から取得する（ステップＳ２０７）。次に、統計情報処理部２５４は、ＣＱＩの平均値（平均ＣＱＩ）が所定の最低ＣＱＩしきい値Ｔｈ＿ｉ未満で、かつ、平均ＲＳＲＰが所定の最大ＲＳＲＰ閾値Ｔｈ＿Ｐｈｉｇｈより大きいかどうか判定する。そして、判定結果が真の場合（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、当該端末は高干渉端末であると判定する（ステップＳ２０９）。

このようにすることで、統計情報処理部２５４は、電界強度ＲＳＲＰがある程度あり、かつ、電波品質ＣＱＩが小さい（悪い）端末を、高干渉端末と判定することができる。

そして、処理対象の端末ＩＤが最終値でなければ（ステップＳ２１０でＮＯ）、統計情報処理部２５４は処理対象の端末ＩＤを変更した後（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０２を実施する。また、端末ＩＤが最終値の場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、統計情報処理部２５４は、図９のステップＳ２１２を実施する。

次に、統計情報処理部２５４は、図８で低電界端末／高干渉端末と判定した端末ＩＤと到来方位に基づいて、所定の方位（θ）に各々の低電界端末／高干渉端末を分類し、各々の方位に対する低電界端末数／高干渉端末数を算出する。本実施形態では、統計情報処理部２５４は、各々の端末を到来方位に基づいて８つの方位のいずれかへ分類するものとする。図１４に低電界端末数／高干渉端末数の算出結果の例を示す。

そして、統計情報処理部２５４は、低電界端末数が多い順に各々の方位をソートする（図９のステップＳ２１２）。図１５にソート結果の例を示す。

次に、統計情報処理部２５４は、低電界端末が多い方位に充分な偏りがあることと、低電界端末数が充分であることを確認する。これにより、低電界の方位の推定精度を向上することができる。たとえば、統計情報処理部２５４は、分類先の方位のうち、低電界端末数が上位の方位のα％と下位の方位のα％について（αは所定の数）、低電界端末数の平均値を算出する。そして、上位の平均値と下位の平均値との差分としきい値Ｔｈとを比較し、差分がしきい値Ｔｈ以上であれば、低電界端末が多い方位に充分な偏りがあり、かつ、低電界端末数が充分であると判定する。

上位の平均値と下位の平均値との差分がしきい値Ｔｈ以上の場合（ステップＳ２１３でＹＥＳ）、統計情報処理部２５４は、低電界端末数が上位の方位をβ（βは所定の数）個選択する（ステップＳ２１４）。そして、ステップＳ２１４で選択した方位について、最大送信電力Ｐ＿ｍａｘ（θ）を１ｓｔｅｐ（１ｓｔｅｐは所定の値）増加させる（ステップＳ２１５）。

次に、統計情報処理部２５４は、高干渉端末についても、低電界端末と同様の統計処理を行う。

まず、統計情報処理部２５４は、高干渉端末数が多い順に各々の方位をソートする（図１０のステップＳ２１６）。

次に、統計情報処理部２５４は、高干渉端末が多い方位に充分な偏りがあることと、高干渉端末数が充分であることを確認する。これにより、高干渉の方位の推定精度を向上することができる。たとえば、統計情報処理部２５４は、分類先の方位のうち、高干渉端末数が上位の方位のα％と下位の方位のα％について（αは所定の数）、高干渉端末数の平均値を算出する。そして、上位の平均値と下位の平均値との差分としきい値Ｔｈとを比較し、差分がしきい値Ｔｈ以上であれば、高干渉の検出方位に充分な偏りがあり、かつ、高干渉端末数が充分であると判定する。

上位の平均値と下位の平均値との差分がしきい値Ｔｈ以上の場合（ステップＳ２１７でＹＥＳ）、統計情報処理部２５４は、高干渉端末数が上位の方位をγ（γは所定の数）個選択する（ステップＳ２１８）。そして、ステップＳ２１８で選択した方位について、最大送信電力Ｐ＿ｍａｘ（θ）を１ｓｔｅｐ（１ｓｔｅｐは所定の値）減少させる（ステップＳ２１９）。

図１１は、送信方位／電力決定部２５５の動作例である。送信方位／電力決定部２５５は、統計情報処理部２５４が決定した最大送信電力Ｐ＿ｍａｘ（θ）と到来方位推定部２３５が推定した到来方位とに基づいて、送信電力Ｐ（θ）を決定する。

まず、送信方位／電力決定部２５５は、端末６０の到来方位に基づいて、送信電波の位相ωと振幅ｄ、および、方位θに対する送信電力Ｐ＿ｃａｌｃ（θ)を算出する（ステップＳ３０１、ステップＳ３０２）。ステップＳ３０１およびステップＳ３０２には、一般的な指向性ビームの送信電力の決定方法を使用できる。

次に、送信方位／電力決定部２５５は、最大送信電力Ｐ＿ｍａｘ（θ）とステップＳ３０２で算出したＰ＿ｃａｌｃ(θ)とを比較する。そして、Ｐ＿ｍａｘ(θ)がＰ＿ｃａｌｃ（θ）以下の場合（ステップＳ３０３でＮＯ）、振幅ｄを所定の１ｓｔｅｐ下げ、ステップＳ３０１を実施する。Ｐ＿ｍａｘ(θ)がＰ＿ｃａｌｃ（θ）より大きい場合（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、方位θに対する送信電力Ｐ（θ)をＰ＿ｃａｌｃ(θ)に設定する（ステップＳ３０４）。

これにより、送信方位／電力決定部２５５は、統計情報処理部２５４が決定した最大送信電力を下回るように送信電力を制御することが可能になる。

次に、送信ウェイト算出部２７５は、送信方位／電力決定部２５５が決定した送信電力Ｐ（θ）と各端末６０の上り信号の到来方位と基づいて送信ウェイトを算出する。そして、乗算器２７２が中間処理用送信ＲＦ信号に送信ウェイトを乗算し、増幅器２７１が送信ウェイトを乗算した中間処理用送信ＲＦ信号を増幅し、アンテナ２１が送信ＲＦ信号を送信する。

このように、本実施形態の無線通信装置２０は、端末６０が測定した電界情報に基づいて、低電界端末と高干渉端末を判断し、上り信号の到来方位と低電界端末数／高干渉端末数と基づいて、低電界の方位と高干渉の方位を推定する。そして、低電界の方位の最大送信電力を増加させ、高干渉端末の方位の最大送信電力を減少させる。

図１６および図１７に、本実施形態の送信電力制御実行前後の無線通信装置２０の自セルの変化の例を示す。図１６は送信電力制御実行前の自セルの例、図１７は送信電力制御実行後の自セルの例である。このように、本実施形態の無線通信装置２０は、高干渉方位のセルを狭め、低電界方位のセルを広げることができる。

次に、上述の統計情報処理部２５４および送信方位／電力決定部２５５の動作例について、具体例を挙げて説明する。

本実施形態では、簡単のため、方位θは８方位であるものとする。また、電界強度ＲＳＲＰは低電界（−１２０ｄＢｍ）／中電界（−１００ｄＢｍ）／高電界（−８０ｄＢｍ）の３種類であるものとする（図１８）。また、電波品質ＣＱＩは１（悪い）〜３（良い）の３種類であるとする。

また、無線通信装置２０は、端末６０から電界情報を１秒毎に受信し、最大送信電力の計算（図８から図１０の動作）を1分毎に実施するものとする。

図１９に、ある統計期間（本実施形態の場合１分間）における、各方位および各電界強度の組み合わせに対する端末６０の台数の例を示す。なお、台数の後の括弧内の値は、平均ＣＱＩ値である。

図１９の電界情報が得られた状態で、無線通信装置２０は図８から図１０の動作を実施する。なお、図８から図１０における各パラメータは、Ｔｈ＿ｖ＝４０、Ｔｈ＿Ｐｌｏｗ＝−１１０ｄＢｍ、Ｔｈ＿ｉ＝２、Ｔｈ＿Ｐｈｉｇｈ＝−９０ｄＢｍ、α＝２５、Ｔｈ＝１、β＝２、γ＝２、１ｓｔｅｐ＝５ｄＢであるものとする。

このとき、ステップＳ２０３からステップＳ２０６の結果、統計情報処理部２５４は、ＲＳＲＰが−１２０ｄＢｍの端末６０を低電界端末であると判定する。また、ステップＳ２０７からステップＳ２０９の結果、統計情報処理部２５４は、ＲＳＲＰが−１００ｄＢｍあるいは−８０ｄＢｍの端末６０のうち、ＣＱＩが１の端末６０を、高干渉端末であると判定する。その結果を図２０に示す。

そして、図２０の結果に対して、統計情報処理部２５４がステップＳ２１２およびステップＳ２１６のソートを実施すると、図２１の結果が得られる。そして、ステップＳ２１３およびステップＳ２１７において、方位数（＝８）のα（＝２５）％は２であるため、統計情報処理部２５４は、端末数が上位の２方位と下位の２方位の端末数の差としきい値Ｔｈを比較する。このとき、低電界端末と高干渉端末のいずれも、端末数の差は２であり、しきい値Ｔｈ（＝１）より大きい（ステップＳ２１３およびステップＳ２１７でＹＥＳ）。そのため、統計情報処理部２５４は、ステップＳ２１４において、低電界端末数が上位の方位をβ（＝２）個選択する。また、ステップＳ２１８において、高干渉端末数が上位の方位をγ（＝２）個選択する。ここで選択された方位は、図２１において太字で示された方位である。

統計情報処理部２５４は、ステップＳ２１５において、ステップＳ２１４で選択した方位の最大送信電力を１ｓｔｅｐ（＝５ｄＢ）増加させる。また、ステップＳ２１９において、ステップＳ２１８で選択した方位の最大送信電力を１ｓｔｅｐ減少させる。その結果を図２２に示す。高干渉と判定された方位θ１と方位θ４について、最大送信電力が５ｄＢ減少し、低電界と判定された方位θ５と方位θ８について、最大送信電力が５ｄＢ増加している。

図２２の結果に対して、送信方位／電力決定部２５５で送信電力制御を行った後の送信エリアの例を図２３に示す。図１８と比べて、方位θ１と方位θ４はエリアが狭くなり、方位θ５と方位θ８はエリアが広がっている。

このように動作することによって、無線通信装置２０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

以上で説明したように、本発明の第二の実施形態では、無線通信装置２０は、端末が測定した、下り信号の電界情報の統計情報と、端末からの上り信号の到来方位とに基づいて、無線通信の送信電力を決定する。下り信号の電界情報は、一般的な端末で測定している情報である。また、端末が測定した電界情報を使用することにより、無線通信装置２０は、フェージング等の影響を受けた下り信号に対する、端末における実際の電界情報に基づいて、より精度良く無線通信の送信電力を決定することが可能になる。また、電界情報の統計情報を使用することにより、無線通信装置２０は、様々な条件の影響を受けた下り信号の電界情報を多く収集することができるため、より精度よく無線通信の送信電力を決定することが可能になる。そのため、より容易、また、より精度が良い方法で無線基地局のセルを最適化して無線通信品質を向上することが可能になる。

また、本実施形態の統計情報処理部２５４は、低電界端末／高干渉端末が多い方位に充分な偏りがあることと、低電界端末数／高干渉端末数が充分であることを確認する。これにより、低電界／高干渉の方位の推定精度をさらに向上することが可能になる。

［ハードウェア構成例］
上述した本発明の各実施形態における無線通信装置（１０、２０）を、一つの情報処理装置（コンピュータ）を用いて実現するハードウェア資源の構成例について説明する。なお、無線通信装置は、物理的または機能的に少なくとも二つの情報処理装置を用いて実現してもよい。また、無線通信装置は、専用の装置として実現してもよい。また、無線通信装置の一部の機能のみを情報処理装置を用いて実現しても良い。

図２４は、本発明の各実施形態の無線通信装置を実現可能な情報処理装置のハードウェア構成例を概略的に示す図である。情報処理装置９０は、通信インタフェース９１、入出力インタフェース９２、演算装置９３、記憶装置９４、不揮発性記憶装置９５およびドライブ装置９６を備える。

通信インタフェース９１は、各実施形態の無線通信装置が、有線あるいは／および無線で外部装置と通信するための通信手段である。なお、無線通信装置を、少なくとも二つの情報処理装置を用いて実現する場合、それらの装置の間を通信インタフェース９１経由で相互に通信可能なように接続しても良い。

入出力インタフェース９２は、入力デバイスの一例であるキーボードや、出力デバイスとしてのディスプレイ等のマンマシンインタフェースである。

演算装置９３は、汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロプロセッサ等の演算処理装置である。演算装置９３は、たとえば、不揮発性記憶装置９５に記憶された各種プログラムを記憶装置９４に読み出し、読み出したプログラムに従って処理を実行することが可能である。

記憶装置９４は、演算装置９３から参照可能な、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置であり、プログラムや各種データ等を記憶する。記憶装置９４は、揮発性のメモリ装置であっても良い。

不揮発性記憶装置９５は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、等の、不揮発性の記憶装置であり、各種プログラムやデータ等を記憶することが可能である。

ドライブ装置９６は、たとえば、後述する記録媒体９７に対するデータの読み込みや書き込みを処理する装置である。

記録媒体９７は、たとえば、光ディスク、光磁気ディスク、半導体フラッシュメモリ等、データを記録可能な任意の記録媒体である。

本発明の各実施形態は、たとえば、図２４に例示した情報処理装置９０により無線通信装置を構成し、この無線通信装置に対して、上記各実施形態において説明した機能を実現可能なプログラムを供給することにより実現してもよい。

この場合、無線通信装置に対して供給したプログラムを、演算装置９３が実行することによって、実施形態を実現することが可能である。また、無線通信装置のすべてではなく、一部の機能を情報処理装置９０で構成することも可能である。

さらに、上記プログラムを記録媒体９７に記録しておき、無線通信装置の出荷段階、あるいは運用段階等において、適宜上記プログラムが不揮発性記憶装置９５に格納されるよう構成してもよい。なお、この場合、上記プログラムの供給方法は、出荷前の製造段階、あるいは運用段階等において、適当な治具を利用して無線通信装置内にインストールする方法を採用してもよい。また、上記プログラムの供給方法は、インターネット等の通信回線を介して外部からダウンロードする方法等の一般的な手順を採用してもよい。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
端末と無線通信を行う無線通信部と、
前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定部と、
前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信部と、
前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定部と
を備えることを特徴とする無線通信装置。

（付記２）
前記送信電力決定部は、各々の方位に対する前記送信電力を決定する
ことを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。

（付記３）
前記送信電力決定部は、前記電界情報に基づいて前記端末の各々が低電界エリアに存在するか推定し、前記低電界エリアに存在する低電界端末の数および前記低電界端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を増加させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記２に記載の無線通信装置。

（付記４）
前記送信電力決定部は、前記電界情報に基づいてセル間干渉が高い高干渉エリアに前記端末の各々が存在するか推定し、前記高干渉エリアに存在する高干渉端末の数および前記高干渉端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を減少させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記２あるいは付記３に記載の無線通信装置。

（付記５）
前記送信電力決定部は、電界強度が所定の値より高く、かつ、電波品質が所定の値より低い前記端末を、前記高干渉端末であると推定する
ことを特徴とする付記４に記載の無線通信装置。

（付記６）
前記送信電力決定部は、前記送信電力の最大値を決定する
ことを特徴とする付記１から付記５のいずれかに記載の無線通信装置。

（付記７）
前記電界情報は、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のいずれか一つ以上を含む
ことを特徴とする付記１から付記６のいずれかに記載の無線通信装置。

（付記８）
付記１から付記７のいずれかに記載の無線通信装置と、
前記端末と
を備えることを特徴とする無線通信システム。

（付記９）
端末と無線通信を行い、
前記端末からの上り信号の到来方位を推定し、
前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信し、
前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する
ことを特徴とする無線通信方法。

（付記１０）
各々の方位に対する前記送信電力を決定する
ことを特徴とする付記９に記載の無線通信方法。

（付記１１）
前記電界情報に基づいて前記端末の各々が低電界エリアに存在するか推定し、前記低電界エリアに存在する低電界端末の数および前記低電界端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を増加させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記１０に記載の無線通信方法。

（付記１２）
前記電界情報に基づいてセル間干渉が高い高干渉エリアに前記端末の各々が存在するか推定し、前記高干渉エリアに存在する高干渉端末の数および前記高干渉端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を減少させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記１０あるいは付記１１に記載の無線通信方法。

（付記１３）
電界強度が所定の値より高く、かつ、電波品質が所定の値より低い前記端末を、前記高干渉端末であると推定する
ことを特徴とする付記１２に記載の無線通信方法。

（付記１４）
前記送信電力の最大値を決定する
ことを特徴とする付記９から付記１３のいずれかに記載の無線通信方法。

（付記１５）
前記電界情報は、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のいずれか一つ以上を含む
ことを特徴とする付記９から付記１４のいずれかに記載の無線通信方法。

（付記１６）
コンピュータに、
端末と無線通信を行う無線通信機能と、
前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定機能と、
前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信機能と、
前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定機能と
を実現させることを特徴とする無線通信プログラム。

（付記１７）
前記送信電力決定機能は、各々の方位に対する前記送信電力を決定する
ことを特徴とする付記１６に記載の無線通信プログラム。

（付記１８）
前記送信電力決定機能は、前記電界情報に基づいて前記端末の各々が低電界エリアに存在するか推定し、前記低電界エリアに存在する低電界端末の数および前記低電界端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を増加させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記１７に記載の無線通信プログラム。

（付記１９）
前記送信電力決定機能は、前記電界情報に基づいてセル間干渉が高い高干渉エリアに前記端末の各々が存在するか推定し、前記高干渉エリアに存在する高干渉端末の数および前記高干渉端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を減少させる前記方位を決定する
ことを特徴とする付記１７あるいは付記１８に記載の無線通信プログラム。

（付記２０）
前記送信電力決定機能は、電界強度が所定の値より高く、かつ、電波品質が所定の値より低い前記端末を、前記高干渉端末であると推定する
ことを特徴とする付記１９に記載の無線通信プログラム。

（付記２１）
前記送信電力決定機能は、前記送信電力の最大値を決定する
ことを特徴とする付記１６から付記２０のいずれかに記載の無線通信プログラム。

（付記２２）
前記電界情報は、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のいずれか一つ以上を含む
ことを特徴とする付記１６から付記２１のいずれかに記載の無線通信プログラム。

１０、２０ 無線通信装置
１１ 無線通信部
１２ 到来方位推定部
１３ 電界情報受信部
１４ 送信電力決定部
２１ アンテナ
２２ スイッチ
２３ 受信信号処理部
２４ 復調／復号部
２５ 送信電力決定部
２６ 符号化／変調部
２７ 送信信号処理部
６０ 端末
９０ 情報処理装置
９１ 通信インタフェース
９２ 入出力インタフェース
９３ 演算装置
９４ 記憶装置
９５ 不揮発性記憶装置
９６ ドライブ装置
９７ 記録媒体

Claims (10)

1. 端末と無線通信を行う無線通信部と、
   前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定部と、
   前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信部と、
   前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定部と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記送信電力決定部は、各々の方位に対する前記送信電力を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記送信電力決定部は、前記電界情報に基づいて前記端末の各々が低電界エリアに存在するか推定し、前記低電界エリアに存在する低電界端末の数および前記低電界端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を増加させる前記方位を決定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信電力決定部は、前記電界情報に基づいてセル間干渉が高い高干渉エリアに前記端末の各々が存在するか推定し、前記高干渉エリアに存在する高干渉端末の数および前記高干渉端末の前記上り信号の前記到来方位に基づいて前記送信電力を減少させる前記方位を決定する
   ことを特徴とする請求項２あるいは請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記送信電力決定部は、電界強度が所定の値より高く、かつ、電波品質が所定の値より低い前記端末を、前記高干渉端末であると推定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記送信電力決定部は、前記送信電力の最大値を決定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線通信装置。
7. 前記電界情報は、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）のいずれか一つ以上を含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線通信装置と、
   前記端末と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
9. 端末と無線通信を行い、
   前記端末からの上り信号の到来方位を推定し、
   前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信し、
   前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
10. コンピュータに、
    端末と無線通信を行う無線通信機能と、
    前記端末からの上り信号の到来方位を推定する方位推定機能と、
    前記端末が測定した、下り信号の電界情報を前記端末から受信する電界情報受信機能と、
    前記電界情報の統計情報と前記到来方位とに基づいて、前記無線通信の送信電力を決定する送信電力決定機能と
    を実現させることを特徴とする無線通信プログラム。

Images