JP4771007B2 - 移動通信システム、基地局、送信電力制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システム、基地局、送信電力制御方法及びプログラムに関する。
本願は、２００８年３月５日に、日本に出願された特願２００８−０５４２４２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

移動通信システムにおいては、第三世代［ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、Ｂｅｙｏｎｄ３Ｇ］を向かえ、音声通信と高速データ通信とを両立させた安定したサービスを提供している。将来的には、さらに音声通信からデータ通信への移行が進み、かつスループットも現在の有線通信並みの高速通信が求められる。

一方で、第三世代システムにおいては、機能やサービスの自由度が高い反面、機器コストが高くなる傾向にあり、オペレータや機器開発ベンダの投資増加を引起すという問題点もある。

このような観点から、次世代システムでは高機能化だけでなく、システムを構成する各ノードの機能を簡素化し、コストパフォーマンスも視野に入れた検討が行われている。

システム構成としては、第三世代システムで、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）とそれを統括・制御する無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とに分かれていた機能を統合し、単一ノード（無線基地局に収容）する構成が検討されている。これによって、無線基地局はネットワークの中で自律的に管理・制御を行う必要がある。

移動通信システムにおいては、基地局（無線基地局）の送信電力制御を行う上位局（無線ネットワーク制御装置）が存在し、この上位局が基地局の送信電力制御を実施している。

例えば、上位局は、各基地局が通信している移動局への通信品質の目標値（以下、制御目標値とする）を満足するように送信電力制御を行う。これにより、上位局は制御目標値が基地局間で著しく偏ったり、基地局の総送信電力範囲を超えるような制御目標値が設定されることのないように、各基地局からの報告を基に基地局各々を制御している（例えば、特許文献１参照）。

一方、次世代システムでは、上位局の機能が基地局に統合され、基地局が自律的に上記のような制御を実施する必要がある。一般的に、ネットワークを構成するノード（基地局に該当）が自律的に制御を行う方法として、以下の（１）〜（３）の方法が知られている。すなわち、（１）各制御パラメータ毎に予め定めた（固定の）目標値を持ち、全ノード（基地局）がそれを満足するように制御する方法、（２）任意のノード（基地局）に上位局の機能を代行させ、仮想的な上位局を設定して制御する方法、（３）各ノード（基地局）間で相互に監視・制御をし合う方法、という３つの方法である。

しかしながら、上述した移動通信システムでは、（１）の方法の場合、ネットワークの成長や変更に対する柔軟性に欠ける。特に移動通信システムのように基地局あたりに接続する移動局数が動的に変化したり、基地局の設置環境が地域や運用環境によって個々に異なる場合に、実用に耐えない可能性がある。

また、上述した移動通信システムでは、（２）の方法の場合、仮想的な上位局となった基地局に負荷が集中し、他の基地局との負荷バランスが崩れ、基地局としての本来の機能への影響や障害を誘発する危険がある。

さらに、上述した移動通信システムでは、（３）の方法の場合、監視しあうノード間の関係を最適化することが困難で、相互関係の設定を誤ると、制御が一方向に偏ってしまう。例えば基地局が互いに送信電力を上げあって、最終的に総送信電力の上限値に達して下がらなくなり、ネットワークとしての破綻を招く危険がある。

上記の特許文献１に記載の技術でも、上位局の機能を基地局に統合すると、上記の（１）〜（３）の方法の場合と同様の課題がある。
特開２００６−３１１４５９号公報

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、各基地局が自律的かつ基地局間のバランスを維持した送信電力制御を行うことができる移動通信システム、基地局、送信電力制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明による移動通信システムは、基地局各々に、他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告部と、自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理部とを有する。

本発明による基地局は、他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告部と、自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理部とを有する。

本発明による送信電力制御方法は、基地局各々に、他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告処理と、自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較処理と、前記比較処理の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理処理とを実行させる。

本発明によるプログラムは、基地局各々の内部のコンピュータに実行させるプログラムであって、他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告処理と、自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較処理と、前記比較処理の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理処理とを含む。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、各基地局が自律的かつ基地局間のバランスを維持した送信電力制御を行うことができるという効果が得られる。

本発明による基地局の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による基地局の送信電力制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態による移動通信システムにおける基地局の配置とそのセルとを示す図である。 本発明の第１の実施の形態による任意の時刻における基地局の制御目標値の状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による送信電力制御方法を適用した後の各基地局の制御目標値の状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による任意の時刻における基地局の制御目標値の状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による送信電力制御方法を適用した後の各基地局の制御目標値の状態を示す図である。

符号の説明

１，２０３〜２０５・・・基地局、
１１・・・制御目標値報告部、
１２・・・比較部、
１３・・・通信品質管理部、
２００〜２０２・・・セル、
５００〜５０２・・・グループ

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態による送信電力制御方法の概要について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による基地局（無線基地局）の構成例を示すブロック図である。

図１において、基地局１は、他の基地局との間で制御目標値（移動局への通信品質の目標値）をやり取りする制御目標値報告部１１と、自局の制御目標値と他局の制御目標値とを比較する比較部１２と、比較部１２の比較結果を基に移動局への通信品質管理（送信電力制御）を行う通信品質管理部１３とを有する。

本発明の実施の形態では、隣接して設置されている３つの基地局をグループ化し、グループ内で各基地局の制御目標値を相互報告する。各基地局は、報告を受けた他局の制御目標値と自局の制御目標値とを比較し、他の２つ以上の基地局よりも自局の制御目標値が高い場合に自局の制御目標値を下げる。各基地局は、逆に他の２つ以上の基地局よりも自局の制御目標値が低い場合に自局の制御目標値を上げる。また、各基地局は、自局の制御目標値が他の２つ基地局の制御目標値の中間に位置する場合には、自局の目的値を変更しない。

各基地局は、自局のセル内の移動局との通信で一定の品質が保てるように、セル内の負荷状況や環境条件に応じて自局の制御目標値を動的に管理・制御する。これに加えて、各基地局は、上記のような制御目標値の制御によって、各基地局の制御目標値をグループ間で情報交換しながらグループ内でバランスが保たれた自律的な制御を行う。

つまり、本発明の実施の形態では、移動通信システムにおける移動局と無線基地局との間の通信品質に関して、各基地局が自律的かつ基地局間のバランスを維持した送信電力制御を行うことを可能としている。

図２は本発明の第１の実施の形態による基地局の送信電力制御方法を示すフローチャートである。尚、本発明の第１の実施の形態による基地局は、上記の図１の基地局１と同様の構成である。これら図１と図２とを参照して本発明の第１の実施の形態による基地局の送信電力制御方法について説明する。

基地局１は、グループ化した他の２つの基地局との間で、各々の制御目標値を、制御目標値報告部１１にて相互に報告して情報を共有する（図２ステップＳ１）。基地局１は、自局の制御目標値と、報告を受けた他の２つの基地局の制御目標値との差分が一定の範囲内に入っているかどうかを、比較部１２にて判定する（図２ステップＳ２）。

基地局１は、自局と他の２つの基地局の制御目標値との差分が一定範囲より大きいと判定した場合、自局の制御目標値と他の２つの基地局の制御目標値とを比較部１２で比較して自局が一番高い目標値かどうかを判定する（図２ステップＳ３）。基地局１は、自局の制御目標値が一番高いと判定した場合、通信品質管理部１３にて予め決められた制御ステップ分だけ制御目標値を下げる（図２ステップＳ４）。

また、基地局１は、自局の制御目標値が一番高いと判定しなければ、自局の制御目標値と他の２つの基地局の制御目標値とを比較部１２で比較して自局が一番低い目標値かどうかを判定する（図２ステップＳ５）。基地局１は、自局の制御目標値が一番低いと判定した場合、通信品質管理部１３にて予め決められた制御ステップ分だけ制御目標値を上げる（図２ステップＳ６）。

図３は本発明の第１の実施の形態による移動通信システムにおける基地局の配置とそのセル（通信範囲）とを示す図である。図４は本発明の第１の実施の形態による任意の時刻における基地局の制御目標値の状態を示す図である。図５は本発明の第１の実施の形態による送信電力制御方法を適用した後の各基地局の制御目標値の状態を示す図である。
図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態による移動通信システムの動作について説明する。

図３において、基地局２０３，２０４，２０５は、それぞれセル２００，２０１，２０２と対応し、それぞれ隣接して設置されている。基地局２０３，２０４，２０５は、それぞれ図１の基地局１と同様の構成を有している。既述の通り、各基地局２０３，２０４，２０５は、自局のセル２００，２０１，２０２内の移動局（図示せず）との通信品質に関する制御目標値を持ち、その目標値を満足するように送信電力制御を行う。

本実施の形態は、上述したように、この制御目標値の管理・制御を行う方法と、その結果として各基地局２０３，２０４，２０５の送信電力制御を行う。

図４は、任意の時刻における基地局２０３，２０４，２０５各々の制御目標値の状態を示している。すなわち、グラフａ１１は、基地局２０３の制御目標値を示している。また、グラフａ１２は、基地局２０４の制御目標値を示している。また、グラフａ１３は、基地局２０５の制御目標値を示している。
ここでは、基地局２０５が最も高い目標値を持ち、次いで基地局２０３，基地局２０４の順に高い目標値を持つ例を示している。

まず、図３に示すように、隣接した配置にある３つの基地局２０３，２０４，２０５を１つのグループとし、グループ内の基地局２０３，２０４，２０５間で図２のステップＳ１の処理にしたがって、制御目標値の情報を相互に報告する。

この時点で、各基地局２０３，２０４，２０５は、図２のステップＳ２の処理に進み、自局と他の２つの基地局の制御目標値とがどれだけ離れているかを判定する。ここで、本実施の形態では、予め判定を行うための制御目標範囲Ｒ１１（図５参照）を定めている。そして、ある一定の範囲内にすべての基地局２０３，２０４，２０５の制御目標値が、制御目標範囲Ｒ１１内に収まっている場合、制御目標値の制御を行わずに終了する。

また、本実施の形態では、いずれかの基地局の制御目標値が制御目標範囲を超えている場合、図２のステップＳ３の処理に進んで、自局の制御目標値がグループ内で一番高いかどうかを判定する。その結果、自局の制御目標値が一番高いと判定した場合、本実施の形態では、自局の制御目標値を下げる制御（図２のステップＳ４の処理）を行う。その後、ステップＳ１の処理へ戻ってグループ内の各基地局の制御目標値の再確認を行う。ここで、本実施の形態では、１回の制御でどれだけ制御目標値を下げるかを予め制御ステップとして決めておき、その制御ステップ分だけ制御目標値を下げる。

一方、本実施の形態では、自局の制御目標値より高い制御目標値を持った基地局が存在する場合、図２のステップＳ５の処理に進んで、自局の制御目標値がグループ内で一番低いかどうかを判定する。その結果、一番低いと判断した場合、本実施の形態では、自局の制御目標値を上げる制御（図２のステップＳ６の処理）を行う。その後、ステップＳ１の処理へ戻ってグループ内の各基地局の制御目標値の再確認を行う。ここで、本実施の形態では、１回の制御でどれだけ制御目標値を上げるかを予め制御ステップとして決めておき、その制御ステップ分だけ上げる。

本実施の形態では、自局の制御目標値が他の２つの基地局の中間にある場合、自局の制御目的値を変更せずに、処理を終了する。

上記の方法にしたがって、図４に示す状態にある各基地局２０３，２０４，２０５の制御目標値を制御すると、基地局２０３は、他の２つの基地局２０４，２０５の中間に制御目標値があるため、制御目的値を変更しない。基地局２０４は、グループの中で一番低い制御目標値を持つため、制御ステップＳ１１（図４の上向き矢印１個分）の制御を３回繰り返す。

基地局２０５は、グループの中で一番高い制御目標値を持つため、制御ステップＳ１２（図４の下向き矢印１個分）の制御を２回繰り返す。その結果、図５に示すように、各基地局２０３，２０４，２０５の制御目標値が一定の制御目標範囲Ｒ１１内に収まる。

このように、本実施の形態では、各基地局２０３，２０４，２０５が、自局のセル２００，２０１，２０２内の移動局との通信で一定の品質が保てるように、セル２００，２０１，２０２内の負荷状況や環境条件に応じて自局の制御目標値を動的に管理・制御する。さらに、本実施の形態では、この管理・制御に加えて、上記のような制御方法を適用することで、各基地局２０３，２０４，２０５の制御目標値をグループ間で情報交換しながら、グループ内でバランスが保たれた自律的な制御を行うことができる。

図６は本発明の第２の実施の形態による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。図６において、本実施の形態では、３つの基地局から成るグループをさらに３つ集めてグループ群として扱い、隣接するグループ５００，５０１，５０２の間で、図２に示す制御フローを適用する。

図７は本発明の第２の実施の形態による任意の時刻における基地局の制御目標値の状態を示す図である。図８は本発明の第２の実施の形態による送信電力制御方法を適用した後の各基地局の制御目標値の状態を示す図である。グラフａ２１、ａ２２、ａ２３は、グループ５００に属する３台の基地局の制御目標値を示している。また、グラフａ３１、ａ３２、ａ３３は、グループ５０１に属する３台の基地局の制御目標値を示している。また、グラフａ４１、ａ４２、ａ４３は、グループ５０２に属する３台の基地局の制御目標値を示している。
これら図２と図６〜図８とを参照して本発明の第２の実施の形態による移動通信システムの動作について説明する。但し、図２の各基地局をグループ、図２のグループをグループ群と読み替える。

本実施の形態では、各グループ内で、中間の制御目標値を持つ基地局の値をグループの制御目標値としてグループ５００，５０１，５０２の間で相互報告する。本実施の形態では、各グループの制御目標値が予め定めた一定の範囲内に収まっている場合、各グループの制御目標値を変更せずに、処理を終了する。

本実施の形態では、自グループの制御目標値がグループ５００，５０１，５０２の中で一番高い場合に自グループの制御目標値を下げる（図２のステップＳ３，Ｓ４の処理）。逆に一番低い場合に自グループの制御目標値を上げる（図２のステップＳ５，Ｓ６の処理）。

上記の方法にしたがって、図６のグループ５００，５０１，５０２の制御目標値を制御すると、グループ５０１は他の２つのグループ５００，５０２の中間に制御目標値があるため、制御目標値を変更しない。

グループ５０２は、グループ５００，５０１，５０２の中で一番低い制御目標値を持つため、制御ステップＳ２２（図７の太い上向き矢印１個分）の制御を２回繰り返す。

グループ５００は、グループ５００，５０１，５０２の中で一番高い制御目標値を持つため、制御ステップＳ２１（図７の太い下向き矢印１個分）の制御を１回行う。その結果、図８に示すように、各グループ５００，５０１，５０２の制御目標値が一定の制御目標範囲Ｒ２１内に収まる。

このように、本実施の形態では、上記の制御方法を適用することで、特定の基地局に負荷を集中させることなく、ネットワーク内の広範囲に亘る制御目標値の自律的な制御を可能とし、ネットワークの成長や変更にも柔軟に対応することができる。

本発明は、移動体通信、ワイヤレス通信に適用することができる。

Claims (16)

1. 基地局各々に、
   他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告部と、
   自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理部と、
   を有する移動通信システム。
2. 前記報告部は、隣接する基地局との間で前記目標値の相互報告を行う請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記管理部は、他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が高い場合に自局の目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が低い場合に自局の目標値を上げ、自局の目標値が他の２つ以上の基地局の目標値の中間に位置する場合に自局の目的値を変更しない請求項２記載の移動通信システム。
4. 前記報告部は、隣接する基地局のグループ間で前記目標値の相互報告を行う請求項１記載の移動通信システム。
5. 前記管理部は、他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が高い場合に自局のグループの目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が低い場合に自局のグループの目標値を上げ、自局のグループの目標値が他の２つ以上の基地局のグループの目標値の中間に位置する場合に自局のグループの目的値を変更しない請求項４記載の移動通信システム。
6. 他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告部と、
   自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理部と、
   を有する基地局。
7. 前記報告部は、隣接する基地局との間で前記目標値の相互報告を行う請求項６記載の基地局。
8. 前記管理部は、他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が高い場合に自局の目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が低い場合に自局の目標値を上げ、自局の目標値が他の２つ以上の基地局の目標値の中間に位置する場合に自局の目的値を変更しない請求項７記載の基地局。
9. 前記報告部は、隣接する基地局のグループ間で前記目標値の相互報告を行う請求項６記載の基地局。
10. 前記管理部は、他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が高い場合に自局のグループの目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が低い場合に自局のグループの目標値を上げ、自局のグループの目標値が他の２つ以上の基地局のグループの目標値の中間に位置する場合に自局のグループの目的値を変更しない請求項９記載の基地局。
11. 基地局各々に、
    他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告処理と、
    自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較処理と、
    前記比較処理の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理処理と、
    を実行させることを特徴とする送信電力制御方法。
12. 前記報告処理において、隣接する基地局との間で前記目標値の相互報告を行う請求項１１記載の送信電力制御方法。
13. 前記管理処理において、他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が高い場合に自局の目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局よりも自局の目標値が低い場合に自局の目標値を上げ、自局の目標値が他の２つ以上の基地局の目標値の中間に位置する場合に自局の目的値を変更しない請求項１２記載の送信電力制御方法。
14. 前記報告処理において、隣接する基地局のグループ間で前記目標値の相互報告を行う請求項１１記載の送信電力制御方法。
15. 前記管理処理において、他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が高い場合に自局のグループの目標値を下げ、前記他の２つ以上の基地局のグループよりも自局のグループの目標値が低い場合に自局のグループの目標値を上げ、自局のグループの目標値が他の２つ以上の基地局のグループの目標値の中間に位置する場合に自局のグループの目的値を変更しない請求項１４記載の送信電力制御方法。
16. 基地局各々の内部のコンピュータに実行させるプログラムであって、
    他の基地局との間で移動局への通信品質の目標値をやり取りする報告処理と、
    自局の目標値と他局の目標値とを比較する比較処理と、
    前記比較処理の比較結果を基に前記自局の目標値を変更する管理処理と、
    を含むプログラム。

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