JP4337007B1 - 無線通信システム、基地局、端末、無線通信方法、プログラム - Google Patents

無線通信システム、基地局、端末、無線通信方法、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】端末が、ハンドオーバ時に、上りデータの初期送信電力を正しく計算できるようにする。
【解決手段】無線通信システムは、端末と、基地局と、を有する。前記基地局は、自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知部と、前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信部と、を有する。端末は、ハンドオーバ時、配信された隣接基地局における電力情報の中からハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出し、上りデータの初期送信電力を計算する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、端末から基地局へ送信される上りデータの送信電力を制御する技術に関する。
近年、無線通信システムの多元接続方式として、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式が注目を集めている。
OFDMA方式は、周波数方向をサブキャリア、時間方向を時間スロットでそれぞれ区切り、データの送信元に対して、サブキャリアとそのサブキャリアを使用可能な時間スロットとを割り当てる方式であり、例えば、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)で採用されている。
OFDMA方式では、上りリンク(Up Link:UL)の場合、基地局と端末との間で、端末における送信電力および送信タイミングや、端末に割り当てる周波数の調整が行われる。この調整はレンジング(Ranging)と呼ばれている(特許文献1)。レンジングは、端末の基地局への初期エントリ(例えば、端末がハンドオーバする場合のハンドオーバ先の基地局へのエントリ)時に行われ、その後も周期的に行われる。
このうち、送信電力のレンジングにおいては、端末は、上りリンクおよび下りリンク(Down Link:DL)の伝搬ロス(Pass Loss)をほぼ同じであると仮定し、下りリンクの伝搬ロスの情報を用いて、上りデータの送信電力を計算する。このような送信電力制御は、開ループ電力制御(Open loop power control)と呼ばれている。
ここで、上りリンクにおける開ループ電力制御について詳細に説明する。
図3および図4に示すように、基地局BSは、ステップS301において、端末MSに対し、自局における雑音電力および干渉電力(N+I値)の他、自局における下りデータの送信電力、自局における変調方式の所要CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)値の情報を事前に通知する。
ここで、雑音電力とは、自局における受信機内部で発生する熱雑音の電力のことであり、干渉電力とは、自局におけるそれ以外の外乱(例えば、隣接セルからの電波、妨害電波等)の電力のことである。
次に、端末MSは、ステップS302において、基地局BSから受信した下りデータ(バーストデータ)のCINRと所要CINRとの差分を基に、下りリンクと上りリンクとの伝搬ロスの差分を見積もり、その伝搬ロスの差分から、上りデータの送信電力を計算する。その結果、送信電力の計算式は、次の数1のように表わされることになる。
Figure 0004337007
ここで、Lは、端末MSで見積もった下りリンクの伝搬ロス、C/Nは、基地局BSにおける変調方式の所要CINR値、NIは、基地局BSで計測した雑音電力および干渉電力、10log10(R)は、繰り返し符号化(repetition coding)の補正値、Offset_MSperMSは、端末MS毎の補正値、Offset_BSperMSは、基地局BS毎の補正値である。
その後、端末MSは、ステップS303において、基地局BSに対し、上記で計算された送信電力にて上りデータ(バーストデータ)を送信する。
特開2006−005946号公報
しかし、上りリンクにおける開ループ電力制御においては、無線環境の違いから基地局BS毎に雑音電力および干渉電力が異なることに起因して、端末MSが、ハンドオーバ(Hand-Over)時に、初期送信電力を正しく計算することができないという課題がある。
以下、この課題について詳述する。ここでは、図5に示すように、端末MSが、基地局BS1から基地局BS2へハンドオーバするものとする。また、基地局BS1,BS2における雑音電力および干渉電力を表すN+I値が、それぞれa,bであるものとする。
図6に示すように、基地局BS1は、自局配下の端末MSに対し、N+I値aを定期的に下りフレームに挿入してブロードキャストで送信する定期送信を行っている。
一方、基地局BS2も同様に、自局配下の端末MSに対し、N+I値bを定期的に下りフレームに挿入してブロードキャストで送信する定期送信を行っている。
ここで、端末MSが、ステップS201において、サービス中の基地局BS1(Serving BS)に対し、基地局BS2をハンドオーバ先の基地局(Target BS)とするハンドオーバ要求メッセージを送信したとする。
すると、ステップS202において、基地局BS1と基地局BS2との間で、ハンドオーバ準備フェーズが実行される。
ハンドオーバ準備フェーズにおいて、基地局BS1は、基地局BS2に対し、ハンドオーバする端末MSの情報を通知する処理を行い、基地局BS2は、端末MSに対するデータパスを上位ネットワーク(WiMAXの場合は、アクセスサービスネットワーク)との間で生成する処理を行う。
ハンドオーバ準備フェーズが完了すると、基地局BS1は、ステップS203において、端末MSに対し、ハンドオーバ要求メッセージに対するハンドオーバ要求応答メッセージを送信し、端末MSは、ステップS204において、基地局BS1に対し、ハンドオーバ実行通知メッセージを送信する。
以降、端末MSは、ステップS205において、基地局BS1から基地局BS2への切り替えを行い、ステップS206において、基地局BS2との間で、レンジングを実行する。このレンジングは、特にハンドオーバレンジングと呼ばれている。
さらに、その後、端末MSと基地局BS2との間で、ステップS207において、ネットワーク再エントリ処理が実行される。
ネットワーク再エントリ処理において、基地局BS2は、端末MSを自局を介して上位ネットワーク(WiMAXの場合は、アクセスサービスネットワーク)に再エントリさせる処理を行う。
しかし、ステップS205で基地局BS2への切り替えが行われてから、ステップS206でハンドオーバレンジングが開始されるまでの間に、端末MSは、基地局BS2からN+I値bを受信しておらず、N+I値bを知らない。
そのため、端末MSは、ハンドオーバレンジングにおいて、上りデータの初期送信電力を数1により計算する場合、基地局BS1のN+I値aを使用せざるを得ない。
この場合、初期送信電力は、以降に周期的に行われるレンジングにおいて、その後に基地局BS2から受信するN+I値bを用いて計算される送信電力と比べて、(a−b)分ずれてしまう。したがって、ハンドオーバレンジングにおいて計算された初期送信電力は、正しく計算されたものとはならない。
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決することができる無線通信システム、基地局、端末、無線通信方法、プログラムを提供することにある。
本発明の無線通信システムは、
端末と、基地局と、を有してなる無線通信システムであって、
前記基地局は、
自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知部と、
前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信部と、を有する。
本発明の基地局は、
自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知部と、
端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信部と、を有する。
本発明の端末は、
ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出部を有する。
本発明の第1の無線通信方法は、
基地局による無線通信方法であって、
自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知ステップと、
端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信ステップと、を有する。
本発明の第2の無線通信方法は、
端末による無線通信方法であって、
ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出ステップを有する。
本発明の第1のプログラムは、
基地局に、
自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知手順と、
端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信手順と、を実行させる。
本発明の第2のプログラムは、
端末に、
ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出手順を実行させる。
本発明によれば、基地局は、自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知し、端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する。
したがって、端末は、サービス中の基地局から、ハンドオーバ先の候補となる隣接基地局における電力情報を事前に受信できるため、ハンドオーバ時には、事前に受信したハンドオーバ先の基地局の電力情報を用いて、初期送信電力を正しく計算することができるという効果が得られる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の実施形態では、無線通信システムが、WiMAXの無線通信システムである場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1に示すように、本実施形態の無線通信システムは、基地局BS1,BS2と、端末MSと、を有している。なお、図1においては、説明を簡単にするため、基地局BSと端末MSの数を、それぞれ2つと1つとしたが、本発明はこれに限定されない。
基地局BS1は、無線通信部11と、ネットワーク通信部12と、基地局動作部13と、を有している。図示していないが、基地局BS2も、基地局BS1と同様の手段を有している。
無線通信部11は、端末MSとの間で無線通信を行う。
ネットワーク通信部12は、ネットワークを介して他の基地局BSとの間でネットワーク通信を行う。
基地局動作部13は、隣接基地局情報通知部14と、隣接基地局情報配信部15と、を有している。
隣接基地局情報通知部14は、自局の情報を隣接基地局との間で相互に通知する。
このように、隣接基地局との間で、自局における周波数帯域、プリアンブル番号、使用可能な変調方式等の情報を相互通知することは、一般的に行われていたが、隣接基地局情報通知部14の特徴点は、自局の情報として、上記の情報に加えて、自局における雑音電力および干渉電力の情報を追加した点にある。
なお、隣接基地局情報通知部14における通知間隔は不定期であることを想定している。例えば、自局が新規に設置されたこと、自局で相互通知の対象となる設定が変更されたことをトリガーとして、相互通信を開始すること等が考えられるが、本発明はこれに限定されない。
隣接基地局情報配信部15は、端末MSに対し、隣接基地局の情報を配信する。
このように、端末MSに対し、隣接基地局における周波数帯域、プリアンブル番号、使用可能な変調方式等の情報を配信することは、一般的に行われていたが、隣接基地局情報配信部15の特徴点は、隣接基地局の情報として、上記の情報に加えて、隣接基地局における雑音電力および干渉電力の情報を追加した点にある。
なお、隣接基地局情報配信部15における配信間隔は不定期であることを想定している。例えば、隣接基地局情報通知部14により相互通知がおこなわれたことをトリガーとして、配信を開始すること等が考えられるが、本発明はこれに限定されない。
本実施形態では、隣接基地局情報配信部15は、隣接基地局における雑音電力および干渉電力の情報等を含むMOB NBR ADV(隣接基地局情報)メッセージを、自局配下の端末MSに対し、ブロードキャストで配信するものとする。
その他にも、基地局動作部13は、図示していないが、WiMAXの無線通信システムにおいて一般的に用いられる基地局と同等の手段を有している。例えば、図6において、端末MSに対し、自局における雑音電力および干渉電力を定期送信する手段、端末MSとの間で各種メッセージを送受信する手段、他の基地局BSとの間でハンドオーバ準備フェーズを実行する手段、端末MSとの間でレンジングを実行する手段、および端末MSとの間でネットワーク再エントリ処理を実行する手段等である。ただし、こうした手段は、本発明の本質的部分ではなく、周知であるので、詳細な説明を省略する。
図1に示すように、端末MSは、無線通信部21と、端末動作部22と、を有している。
無線通信部21は、基地局BS1,BS2との間で無線通信を行う。
端末動作部22は、ハンドオーバ先基地局情報抽出部23を有している。
ハンドオーバ先基地局情報抽出部23は、ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局の情報の中から、ハンドオーバ先の基地局の情報を抽出する。
その他、端末動作部22は、図示していないが、WiMAXの無線通信システムにおいて一般的に用いられる端末と同等の手段を有している。例えば、図6において、サービス中の基地局BSとの間で各種メッセージを送受信する手段、レンジング時に上りデータの送信電力を計算する手段等である。この送信電力を計算する手段に対し、ハンドオーバ先基地局情報抽出部23は、抽出されたハンドオーバ先の基地局の情報を渡すことができる。ただし、こうした手段は、本発明の本質的部分ではなく、周知であるので、詳細な説明を省略する。
以下、本実施形態の無線通信システムのハンドオーバ時の動作について説明する。ここでは、図5に示すように、端末MSが、基地局BS1から基地局BS2へハンドオーバするものとする。また、基地局BS1,BS2における雑音電力および干渉電力を表すN+I値が、それぞれa,bであるものとする。
図2に示すように、基地局BS1,BS2は、それぞれN+I値a,bの定期送信を実行している。
ここで、例えば、基地局BS1,BS2のいずれかで相互通知の対象となる設定が変更され、このことが相互通信開始のトリガーになっていたとする。すると、基地局BS1,BS2の各々の隣接基地局情報通知部14は、ステップS101において、自局におけるN+I値等を相互通知する。
また、例えば、隣接基地局情報通知部14による相互通信が配信開始のトリガーになっていたとする。すると、基地局BS1の隣接基地局情報配信部15は、ステップS102において、隣接する基地局BS2におけるN+I値b等の情報を含むMOB NBR ADVメッセージを、自局配下の端末MSに対し、ブロードキャストで配信する。
ステップS103,S104においても、上記のステップS101,S102と同様に、基地局BS1から端末MSに対し、基地局BS2におけるN+I値b等の情報を含むMOB NBR ADVメッセージが配信される。
以降、端末MSが、ステップS201〜S204の処理を経て、ステップS205で基地局BS2への切り替えを行って、ステップS206でハンドオーバレンジングを開始するものとする。
このとき、ステップS205で基地局BS2への切り替えが行われてから、ステップS206でハンドオーバレンジングが開始されるまでの間に、端末MSは、基地局BS2からN+I値bを直接受信することはできない。
しかし、端末MSは、ステップS102,S104でのMOB NBR ADVメッセージによって、基地局BS2のN+I値bを受信済みである。
そのため、端末MSは、ハンドオーバレンジングにおいて、ハンドオーバ先基地局情報抽出部23により基地局BS2のN+I値bを抽出し、抽出されたN+I値bを用いて、初期送信電力を正しく計算することができる。
上述したように本実施形態においては、基地局BSは、自局における雑音電力および干渉電力の情報を、隣接基地局BSとの間で相互に通知し、端末MSに対し、隣接基地局BSにおける雑音電力および干渉電力の情報を配信する。
したがって、端末MSは、サービス中の基地局MSから、ハンドオーバ先の候補となる隣接基地局BSにおける雑音電力および干渉電力の情報を事前に受信できるため、ハンドオーバ時には、事前に受信したハンドオーバ先の基地局BSの雑音電力および干渉電力の情報を用いて、初期送信電力を正しく計算することができる。
なお、本発明の基地局BSおよび端末MSにてそれぞれ行われる方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムに適用してもよい。また、そのプログラムを記憶媒体に格納することも可能であり、ネットワークを介して外部に提供することも可能である。
本発明の一実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ時の動作の一例を説明するシーケンス図である。 上りリンクにおける開ループ電力制御を説明する図である。 上りリンクにおける開ループ電力制御を説明するシーケンス図である。 無線通信システムにおけるハンドオーバの一例を説明する図である。 関連する無線通信システムにおけるハンドオーバ時の動作の一例を説明するシーケンス図である。
符号の説明
BS1,BS2 基地局
MS 端末
11 無線通信部
12 ネットワーク通信部
13 基地局動作部
14 隣接基地局情報通知部
15 隣接基地局情報配信部
21 無線通信部
22 端末動作部
23 ハンドオーバ先基地局情報抽出部

Claims (23)

  1. 端末と、基地局と、を有してなる無線通信システムであって、
    前記基地局は、
    自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知部と、
    前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信部と、を有する無線通信システム。
  2. 前記配信部は、
    前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を含むメッセージを配信する、請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記配信部は、
    自局配下の端末に対し、前記メッセージを、隣接基地局情報メッセージとして、ブロードキャストで配信する、請求項2に記載の無線通信システム。
  4. 前記端末は、
    ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出部を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信システム。
  5. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項1から4のいずれか1項に記載の無線通信システム。
  6. 自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知部と、
    端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信部と、を有する基地局。
  7. 前記配信部は、
    前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を含むメッセージを配信する、請求項6に記載の基地局。
  8. 前記配信部は、
    自局配下の端末に対し、前記メッセージを、隣接基地局情報メッセージとして、ブロードキャストで配信する、請求項7に記載の基地局。
  9. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項6から8のいずれか1項に記載の基地局。
  10. ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出部を有する、端末。
  11. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項10に記載の端末。
  12. 基地局による無線通信方法であって、
    自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知ステップと、
    端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信ステップと、を有する無線通信方法。
  13. 前記配信ステップでは、
    前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を含むメッセージを配信する、請求項12に記載の無線通信方法。
  14. 前記配信ステップでは、
    自局配下の端末に対し、前記メッセージを、隣接基地局情報メッセージとして、ブロードキャストで配信する、請求項13に記載の無線通信方法。
  15. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項12から14のいずれか1項に記載の無線通信方法。
  16. 端末による無線通信方法であって、
    ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出ステップを有する、無線通信方法。
  17. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項16に記載の無線通信方法。
  18. 基地局に、
    自局における電力情報を、隣接基地局との間で相互に通知する通知手順と、
    端末に対し、隣接基地局における電力情報を配信する配信手順と、を実行させるプログラム。
  19. 前記配信手順では、
    前記端末に対し、隣接基地局における電力情報を含むメッセージを配信する、請求項18に記載のプログラム。
  20. 前記配信手順では、
    自局配下の端末に対し、前記メッセージを、隣接基地局情報メッセージとして、ブロードキャストで配信する、請求項19に記載のプログラム。
  21. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項18から20のいずれか1項に記載のプログラム。
  22. 端末に、
    ハンドオーバ時に、サービス中の基地局から配信された隣接基地局における電力情報の中から、ハンドオーバ先の基地局における電力情報を抽出する抽出手順を実行させるプログラム。
  23. 前記電力情報は、雑音電力および干渉電力に関する情報である、請求項22に記載のプログラム。
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