JP4437817B2

JP4437817B2 - 自律的セル形成方法

Info

Publication number: JP4437817B2
Application number: JP2006514644A
Authority: JP
Inventors: 正弥秋原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JPWO2005125249A1; US20070173259A1; WO2005125249A1; US7885651B2; EP1758414A1; CN1954629B; CN1954629A; EP1758414A4

Description

この発明は、自局の送信電力および無線周波数を自律的に決定する自律的セル形成方法に関するものであり、詳細には、受信感度が劣悪な通信環境であっても実行可能な自律的セル形成方法に関するものである。

以下、従来技術における自律的セル形成方法について説明する。なお、ここでは、基地局が、周辺基地局から送信されるパイロットチャネルの受信レベルを測定し、また、パイロットチャネルの送信電力値を報知チャネルで通知することを前提とする。

新たに設置された基地局は、周辺基地局のパイロットチャネルの受信レベル値と報知信号で通知された送信電力値から、周辺のセル配置情報（周辺基地局までの距離および周辺セルの大きさ）を計算する。そして、周辺セルの配置情報に基づいて、自局のセルエリアを周辺セルエリアの境界まで達するように送信電力値を決定し、セルを形成する。

2002年電子情報通信学会総合大会B-5-70「基地局配置状況に基づいた自律セル形成法の提案」

しかしながら、前述した文献に記載された自律的セル形成方法においては、受信感度が劣悪で周辺基地局からの電波を受信できない場合、適切なセル配置ができない、という問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電波上の情報を使用せずに収集したセル形成用の情報に基づいて自律的セル形成を行う自律的セル形成方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる自律的セル形成方法にあっては、無線基地局が無線周波数および送信電力を自律的に決定するための自律的セル形成方法であって、新規に設置される無線基地局が、電波情報を使用せずに、設置場所周辺の基地局（周辺基地局）の、位置情報と送信電力情報と無線周波数情報とを含むセル設定情報を、オンデマンドで収集するセル設定情報収集ステップと、前記周辺基地局のセル設定情報に基づいて、自局の無線周波数および送信電力を決定するセル設定情報決定ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、周辺に設置されている無線基地局のセル設定情報を、電波上の情報を使用せずにオンデマンドで自律的に収集するので、電波の状況にかかわらず、自局の送信電力、周波数を自律的に決定できる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる自律的セル形成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
第１図は、本発明にかかる自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成を示す図である。このネットワークは、無線基地局１，２，３と、ルータ機能を持つルータ装置４と、各無線基地局のＩＰアドレスを管理するセンター装置５と、ネットワークの保守者が持つ保守装置６から構成されている。また、１ａ，２ａ，３ａは、それぞれ無線基地局１，２，３のセル領域を表し、さらに、１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇは、セル領域１ａを６分割したセクタ領域を表す。また、無線基地局１は、指向性を有するアンテナを持ち、それぞれのセクタ１ｂ〜１ｇに電波を調整可能とする。なお、無線基地局２、３についても同様に指向性アンテナを持つこととしてもよい。

つづいて、本発明にかかる自律的セル形成方法を図面にしたがって詳細に説明する。第２図は、実施の形態１の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。ここでは、上記無線基地局２，３が設置済みで、ルータ装置４経由でセンター装置５と接続されており、セル２ａ，セル３ａが形成済みであることを前提とし、この状態で、新規の無線基地局１を設置し、セル１ａを形成する場合について説明する。以下、本発明にかかる自律的セル形成方法においては、各無線基地局がルータ装置４経由で各無線基地局およびセンター装置５と通信を行う。

まず、無線基地局１では、任意の場所に設置された後（第１図、ステップＳ１）、自局設置場所の緯度，経度等の位置情報を、ＧＰＳ等の位置を特定できる手段を用いて収集する（ステップＳ２）。なお、この位置情報は、ＧＰＳ等を使用せず、設置者が無線基地局に直接設定してもかまわない。

つぎに、無線基地局１では、収集した自局設置場所の位置情報をのせて自局のＩＰアドレスをセンター装置５に要求する（ステップＳ３）。このとき、無線基地局１には、センター装置５のＩＰアドレスが予め設定されていてもよいし、Ｂｏｏｔｐなどのプロトコルを使用してＩＰアドレスの自動取得を行ってもよい。

ＩＰアドレス要求を受けたセンター装置５では、無線基地局１の位置情報に基づいて無線基地局１用のＩＰアドレスの割り当て処理を行う（ステップＳ４）。

ここで、第３図、第４図、第５図に基づいてセンター装置５におけるＩＰアドレスの割り当て方法について説明する。第３図は、位置情報とＩＰアドレスの関連を示す図であり、ある地域を緯度，経度により区切ったエリアＡ，エリアＢ，エリアＣ，エリアＤを示している。本実施の形態では、一例として、新規設置の無線基地局１がエリアＡに設定された場合を示す。また、第４図および第５図は、ＩＰアドレスの構成例を示す図である。一例として、Ｉｐｖ６のアドレス体系を使用する。Ｉｐｖ６では、１２８ビットの情報を８ビットずつに分割し、１６個の整数（図中のＡ〜Ｐ）として表記することができる（第４図参照）。また、本実施の形態では、さらに、ＩＰアドレスの１６個の整数いずれかでエリアを特定する情報と、当該エリア内の無線基地局の通番を示す情報と、を表記する。一例として、下位１６ビットで示される２つの情報を、エリア情報，基地局通番とする（第５図参照）。なお、エリア情報値としては、当該エリア内に設置される無線基地局に対して同じ値が割り当てられるものとする。

センター装置５では、無線基地局１からＩＰアドレス要求と一緒に送られてきた位置情報の緯度，経度に基づいて、無線基地局１が第３図に示されるどのエリアに設置されたのかを判断する。判断の結果、無線基地局１の設置場所が、たとえば、エリアＡと判断された場合は、エリアＡを特定するアドレス情報を、第５図に示すエリア情報に設定する。また、センター装置５では、エリアＡに設定済みの基地局数から基地局通番を更新し、無線基地局１用の基地局通番を第５図の基地局通番に設定し、無線基地局１用のＩＰアドレスとして割り当てる。そして、センター装置５では、そのＩＰアドレスを無線基地局１に対して送信し、無線基地局１では、受け取ったＩＰアドレスを自局に登録する。

つぎに、無線基地局１では、自局の周辺に設置されている無線基地局（周辺基地局）のＩＰアドレスを検出する（ステップＳ５）。ここで、周辺基地局のＩＰアドレスの検出方法を具体的に説明する。同一のエリア内に設置された周辺基地局のＩＰアドレスに設定されるエリア情報は共通であるため、自局に割り当てられたＩＰアドレスの基地局通番を変えたものが、周辺基地局のＩＰアドレスとなる。そのため、無線基地局１では、センター装置５から割り当てられたＩＰアドレスの基地局通番、たとえば、０〜２５５のいずれかの値、が割り当てられたＩＰアドレスを周辺基地局のＩＰアドレスとみなす。本実施の形態では、基地局通番を８ビットとし、８ビットで表現できる最大値として決定している。

つぎに、無線基地局１では、検出した周辺基地局のアドレス宛てにセル設定情報を要求する（ステップＳ６）。セル設定情報は、位置情報，送信電力情報，無線周波数情報を含む。そして、要求を行った後、無線基地局１は、タイマーを起動し、周辺基地局からの情報の応答待ちとなる。

つぎに、セル設定情報を要求された無線基地局２、３では、自局のセル設定情報を無線基地局１に対して返信する（ステップＳ７）。

最後に、無線基地局１では、タイマー起動中に、周辺基地局からのセル設定情報を受信し、タイムアウト後、周辺基地局のセル設定情報に基づいて自局のセル設定情報を決定する（ステップＳ８）。第６図は、新規設置の無線基地局１が自局のセル設定情報を決定する処理を示すフローチャートである。ここで、第６図のフローチャートにしたがってセル設定情報の決定処理を具体的に説明する。

まず、無線基地局１では、セル設定情報を決定する上で自局からどれくらい離れた無線基地局を参照するかを決める判定範囲（自基地局からの距離）を、自局から読み出す（ステップＳ１１）。この判定範囲を示す情報は、無線基地局設置前に、予め設置者により設定されていてもよいし、ＩＰアドレス要求時にセンター装置５からもらうこととしてもよい。

つぎに、無線基地局１では、周辺基地局のセル設定情報から、判定範囲に含まれる無線基地局のセル設定情報をピックアップする（ステップＳ１２）。そして、ピックアップされたセル設定情報の位置情報および送信電力情報により、自局の電波到達範囲が周辺基地局の電波到達範囲に接するように自局の送信電力値を決定する（ステップＳ１３）。具体的には、無線基地局１は、周辺基地局の位置情報に基づいて、セクタ１ｂの送信電力値については無線基地局２の送信電力情報を参照して決定し、セクタ１ｇの送信電力値については無線基地局３の送信電力情報を参照して決定する。その他のセクタ１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆについては、周辺基地局がないことから、無線基地局１が送信できる最大の送信電力値が設定される。

最後に、無線基地局１では、ピックアップされた周辺のセル設定情報の周波数情報に基づいて自局の周波数情報を決定する（ステップＳ１４）。なお、無線基地局１が採用する無線通信方式により、周波数の決定方法は異なる。たとえば、ＰＨＳのように周辺基地局と同一の周波数を使用できないシステムの場合には、周辺のセル設定情報の周波数情報と異なる周波数に決定する。また、Ｗ−ＣＤＭＡのように周辺基地局と同一の周波数を使用できるシステムの場合には、自局の周波数は任意の周波数を選択する。

以上のように、本実施の形態においては、周辺に設置されている無線基地局のセル設定情報を、電波上の情報を使用せずにオンデマンドで自律的に収集することとした。これにより、電波の状況にかかわらず、自局の送信電力、周波数を自律的に決定することができる。

実施の形態２．
第７図は、実施の形態２の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。なお、本実施の形態の自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成は、前述した実施の形態１の第１図と同様である。ここでは、前述した実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

まず、既に設置されている無線基地局２，３は、自局のセル設定情報をセンター装置５に通知する（ステップＳ２１）。センター装置５では、通知されたセル設定情報を自装置に登録する（ステップＳ２２）。

その後、新規に無線基地局１が設置された場合、無線基地局１は、前述した実施の形態１と同様の処理で、受け取った自局のＩＰアドレスを登録する（ステップＳ１〜Ｓ４）。

つぎに、無線基地局１では、自局の判定範囲（実施の形態１と同様）をセンター装置５に対して通知し、周辺基地局のセル設定情報を要求する（ステップＳ２３）。センター装置５では、要求受信後に、無線基地局１の位置情報と判定範囲に基づいて、無線基地局１の周辺基地局のセル設定情報を返信する（ステップＳ２４）。

最後に、無線基地局１では、収集したセル設定情報に基づいて、前述した実施形態１と同様の処理で、自局のセル設定情報を決定する（ステップＳ８）。

以上のように、本実施の形態においては、周辺に設置されている無線基地局のセル設定情報をセンター装置から一括して収集することとした。これにより、電波の状況にかかわらず、自局の送信電力情報、周波数情報を自律的に決定することができる。

実施の形態３．
第８図は、実施の形態３の自律的セル形成方法を示すフローチャートであり、たとえば、前述した実施の形態１または２の処理で無線基地局１が自局のセル設定情報を決定した後の処理について記載する。なお、本実施の形態の自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成は、前述した実施の形態１の第１図と同様である。ここでは、前述した実施の形態１または２と異なる処理についてのみ説明する。

たとえば、既に設置済みの無線基地局２または３が何らかの要因で自局の送信電力、周波数を変更する必要が生じた場合（ステップＳ３１）、その無線基地局では、変更後の自局のセル設定情報を周辺の無線基地局１またはセンター装置５に対して通知する（ステップＳ３２）。

セル設定情報を通知されたセンター装置５では、その情報を自局に登録する（ステップＳ２２）。また、周辺の無線基地局１では、新たなセル設定情報に基づいて自局のセル設定情報を更新する（ステップＳ８）。

以上のように、本実施の形態においては、無線基地局運用中、すなわち、システムを構成する無線基地局のセル設定処理が決定していること、を前提とし、たとえば、特定の無線基地局が送信電力、周波数を変更する場合、その無線基地局が、周辺基地局に対してセル設定情報を通知することとした。これにより、セル設定情報を通知された周辺基地局が、送信電力情報、周波数情報を自律的に更新できる。

実施の形態４．
以上の実施の形態では、無線基地局設置時および運用時に収集したセル設定情報に基づく自律的セル形成方法について記載したが、実施の形態４では、無線基地局を階層的に設置する場合の自律的セル形成方法について記載する。

第９図は、本発明にかかる自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成を示す図であり、無線基地局１１〜１６を備えている。また、１１ａ〜１４ａは無線基地局１１〜１４が構成するセル領域を示している。また、１５ａは無線基地局１５が構成するセル領域を示し、セル領域１１ａ，１２ａにオーバーラップするような階層構成になっている。同様に、１６ａは無線基地局１６が構成するセル領域を示し、セル領域１３ａ，１４ａにオーバーラップするような階層構成になっている。

つづいて、本発明にかかる自律的セル形成方法を図面にしたがって詳細に説明する。第１０図は、実施の形態４の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。ここでは、上記無線基地局１１〜１４，１６が設置済みであることを前提とし、この状態で、新規の無線基地局１５を設置し、セル１５ａを形成する場合について説明する。ここでは、前述した各実施の形態と異なる処理についてのみ説明する。

まず、新規に設置される無線基地局１５では、前述した実施の形態１と同様の処理で自局の位置情報を収集する（ステップＳ１，２）。

つぎに、無線基地局１５では、自局の位置情報をのせ、さらにどの階層に位置するのかを指定して、センター装置５（図示せず）に対してＩＰアドレスを要求する（ステップＳ４１）。この階層は、たとえば、第９図に示すように、無線基地局１１〜１４は階層＃１、無線基地局１５、１６は階層＃２というように、セル領域の階層番号を示す。階層番号は、無線基地局１５の設置時に設置者が無線基地局１５の内部のメモリに設定するものとする。

ＩＰアドレスの要求を受けたセンター装置５では、無線基地局１５の位置情報に基づいてエリア情報、基地局通番を設定し、さらに、上記階層番号に基づいて、第１１図に示すように階層番号情報を設定することにより、ＩＰアドレスの割り当て処理を行う（ステップＳ４２）。第１１図は、ＩＰアドレスの構成例を示す図であり、一例として、エリア情報、階層番号、基地局通番を示している。

つぎに、ＩＰアドレスを割り当てられた無線基地局１５では、そのＩＰアドレスから周辺基地局のＩＰアドレスを検出する（ステップＳ４３）。ただし、周辺基地局の選定条件としては、エリア情報と階層番号を共通とし、基地局通番が異なったＩＰアドレスを周辺基地局の対象とする。第９図においては、無線基地局１５の周辺基地局は無線基地局１６となる。

以降、無線基地局１５では、前述した実施の形態１と同様の処理で、セル設定情報を要求し、その後、自局のセル設定情報を決定する（ステップＳ６〜Ｓ８）。なお、本実施の形態においては、実施の形態２と同様の処理で、周辺基地局のセル設定情報をセンター装置５から収集することとしてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、周辺に設置されている無線基地局の中から、同じ階層に位置付けられた無線基地局のセル設定情報を収集することとした。これにより、自局の送信電力、周波数を自律的に決定でき、さらに、任意の階層数のセルを形成することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、前述までの各実施の形態で決定されたセル設定情報を、保守者の持つ保守装置に対してグラフィカルに表示する処理について説明する。なお、本実施の形態のネットワーク構成は、前述した実施の形態１の第１図または実施の形態４の第９図（ルータ装置４、センター装置５、保守装置６については第１図と同様に配置される）と同様である。ここでは、前述した実施の形態１または２と異なる処理についてのみ説明する。

第１２図は、上記セル設定情報を保守装置に対してグラフィカルに表示する処理を示すフローチャートである。

まず、保守装置６では、セルの配置状況を知りたいエリアの位置情報を設定する（ステップＳ５１）。そして、位置情報が設定された保守装置６では、前述のステップＳ３〜Ｓ７の処理を行い、上記エリアの周辺基地局のセル設定情報を収集する（ステップＳ３〜Ｓ７）。

最後に、保守装置６では、収集したセル設定情報に基づいて、たとえば、各無線基地局の位置を中心とし、送信電力情報に基づいて電波到達範囲を半径とした円（第１図，第９図参照）を、設定されたエリア周辺のセルの設置状態として画面上に表示する（ステップＳ５２）。

このように、本実施の形態においては、任意のエリアで自律的に各無線基地局が形成したセルの配置状況を、容易に認識することができる。

以上のように、本発明にかかる自律的セル形成方法は、自局の送信電力および無線周波数を自律的に決定する技術として有用であり、特に、基地局間の受信感度が劣悪な通信環境であっても実行可能な自律的セル形成方法として適している。

第１図は、本発明にかかる自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成を示す図である。第２図は、実施の形態１の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。第３図は、位置情報とＩＰアドレスの関連を示す図である。第４図は、ＩＰアドレスの構成例を示す図である。第５図は、ＩＰアドレスの構成例を示す図である。第６図は、新規設置の無線基地局が自局のセル設定情報を決定する処理を示すフローチャートである。第７図は、実施の形態２の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。第８図は、実施の形態３の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。第９図は、本発明にかかる自律的セル形成方法を実現するためのネットワーク構成を示す図である。第１０図は、実施の形態４の自律的セル形成方法を示すフローチャートである。第１１図は、ＩＰアドレスの構成例を示す図である。第１２図は、セル設定情報を保守装置に対してグラフィカルに表示する処理を示すフローチャートである。

１，２，３，１１〜１６無線基地局
１ａ，２ａ，３ａ，１１ａ〜１６ａセル領域
１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇセクタ領域
４ルータ措置
５センター装置
６保守装置

Claims

無線基地局が無線周波数および送信電力を自律的に決定するための自律的セル形成方法において、
新規に設置される無線基地局が、ネットワークを構成する各無線基地局のアドレスを管理するセンター装置から得られる自局のアドレス、および当該センター装置でのアドレス割り当てルールに基づいて、設置場所周辺の基地局である周辺基地局を特定し、さらに、周辺基地局の、位置情報と送信電力情報と無線周波数情報とを含むセル設定情報を、電波を使用せずに、各周辺基地局から収集するセル設定情報収集ステップと、
前記周辺基地局のセル設定情報に基づいて、自局の無線周波数および送信電力を決定するセル設定情報決定ステップと、
を含むことを特徴とする自律的セル形成方法。
前記セル設定情報収集ステップは、
前記新規に設置される無線基地局が、自局設置場所の位置情報を生成する位置情報生成ステップと、
前記センター装置に対して、前記位置情報を通知するとともに自局のアドレスを要求するアドレス要求ステップと、
前記センター装置により割り当てられる、設置場所を特定するためのエリア情報と、当該エリア内の無線基地局の通番を示す基地局通番情報と、を含むアドレスを登録するアドレス登録ステップと、
前記割り当てられたアドレスの基地局通番情報に基づいて周辺基地局のアドレスを検出するアドレス検出ステップと、
を含み、
前記検出されたアドレスが割り当てられた周辺基地局のセル設定情報を、ルータ装置経由で、各周辺基地局から直接収集することを特徴とする請求項１に記載の自律的セル形成方法。
前記センター装置が、ネットワークを構成している各基地局からセル設定情報を取得する機能を有する場合、
前記セル設定情報収集ステップは、
前記新規に設置される無線基地局が、自局設置場所の位置情報を生成する位置情報生成ステップと、
前記センター装置に対して、前記位置情報を通知するとともに自局のアドレスを要求するアドレス要求ステップと、
前記センター装置により割り当てられる、設置場所を特定するためのエリア情報と、当該エリア内の無線基地局の通番を示す基地局通番情報と、を含むアドレスを登録するアドレス登録ステップと、
前記割り当てられたアドレスの基地局通番情報に基づいて周辺基地局のアドレスを検出するアドレス検出ステップと、
を含み、
前記検出されたアドレスが割り当てられた周辺基地局のセル設定情報を、ルータ装置経由で、前記センター装置から収集することを特徴とする請求項１に記載の自律的セル形成方法。
ネットワークを構成する各無線基地局を階層的に設置する場合、
前記セル設定情報収集ステップは、
前記新規に設置される無線基地局が、自局設置場所の位置情報を生成する位置情報生成ステップと、
前記センター装置に対して、前記位置情報および自局の階層を通知するとともに自局のアドレスを要求するアドレス要求ステップと、
前記センター装置により割り当てられる、設置場所を特定するためのエリア情報と、当該エリア内の無線基地局の通番を示す基地局通番情報と、前記階層を識別するための階層情報と、を含むアドレスを登録するアドレス登録ステップと、
前記割り当てられたアドレスの基地局通番情報に基づいて、前記エリア情報および前記階層情報を共通とする周辺基地局のアドレスを検出するアドレス検出ステップと、
を含み、
前記検出されたアドレスが割り当てられた周辺基地局のセル設定情報を、ルータ装置経由で収集することを特徴とする請求項１に記載の自律的セル形成方法。
前記セル設定情報決定ステップは、
前記周辺基地局のセル設定情報に含まれた位置情報および送信電力情報に基づいて、自局の電波到達範囲が周辺基地局の電波到達範囲に接するように自局の送信電力を決定する送信電力決定ステップと、
前記周辺基地局のセル設定情報に含まれた無線周波数情報に基づいて、自局の無線周波数を決定する周波数決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の自律的セル形成方法。
さらに、既に設置済みの無線基地局は、周辺基地局が送信電力および無線周波数を変更した場合、変更後の新たなセル設定情報に基づいて自局のセル設定情報を更新することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の自律的セル形成方法。
ネットワークを管理する保守装置が、特定エリアの各基地局のセル設定情報を、電波を使用せずに、当該各基地局から収集し、前記特定エリア周辺のセルの設置状態を画面上に表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の自律的セル形成方法。