JP4855297B2

JP4855297B2 - 基地局装置および通信制御方法

Info

Publication number: JP4855297B2
Application number: JP2007042268A
Authority: JP
Inventors: 一樹石川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008206040A

Description

本発明は、アレーアンテナの指向性制御を行う基地局装置およびその通信制御方法に関する。

移動通信システムでは、複数のセルによってサービスエリアが構成され、セルごとに基地局が設置されている。各基地局は、制御チャンネル信号を常時送信しており、従来の基地局では、不特定多数の移動端末に対しサービスを提供するために、一様な固定サービスエリアを構成するように制御チャネル信号を送信することが行われている。また、制御チャネル信号の送信パターンを回転させて、サービスエリアを広く構成することも行われている（特許文献１参照）。
特開平８−３３１０４０号公報

しかしながら、従来の制御チャネル信号の送信方法では、基地局の高負荷状態を考慮することなく一様なサービスエリアを構成することしかできないため、例えばイベント会場や駅のプラットホームなど定期的に移動端末が集中し、基地局に高負荷による輻輳状態が予想される場合、輻輳によりサービスの品質を落としてしまうという問題がある。また、基地局間でサービスの情報をモニタしないため、周辺局と連携してサービス品質を維持することができない問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基地局の負荷状態に応じて適切にサービスエリアを構成してサービス品質を維持できる基地局装置および通信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、アダプティブアレーアンテナを備えた基地局装置における通信制御方法において、前記基地局装置の負荷状態を示す値を取得するステップと、前記負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合には、周辺基地局装置へヌル点が向くようにビームを形成するステップとを含むことを特徴とし、また、周辺基地局装置の負荷状態を示す情報を取得するステップを更に含み、取得した情報に基づいて、前記周辺基地局装置の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えていると判断され、自基地局装置の負荷状態を示す値が前記所定の閾値に満たない場合には、前記周辺基地局装置へビームを向けることを特徴とする。

また、本発明は、アダプティブアレーアンテナを備えた基地局装置において、前記基地局装置の負荷状態を示す値を取得する取得手段と、取得した前記負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合には、周辺基地局装置へヌル点が向くようにビームを形成するビーム形成手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、基地局の負荷状態に応じて適切に当該基地局のサービスエリアを構成することができるので、サービス品質を維持することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。この図１に示す基地局装置１００は、移動端末との間でデジタル無線通信を行うＰＨＳ（登録商標）基地局装置である。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、一例として４本のアンテナで移動端末と通信する場合を例に挙げて説明する。

図１において、基地局装置１００は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアダプティブアレーアンテナを備え、これらアンテナＡＮＴ１〜４が送受信切り替えスイッチ２に接続されている。送受信切り替えスイッチ２は、後述する制御部１４によって制御され、アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で送信と受信とを切り替える。無線部４は、第１〜第４の受信部６と、第１〜第４の送信部８とを備え、第１〜第４の受信部６はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、第１〜第４の送信部８はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられている。第１〜第４の受信部６および第１〜第４の送信部８は、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に接続される。

受信部６は、不図示のローノイズ増幅器とダウンコンバータとＡ／Ｄコンバータから構成されている。また、受信部６は、変復調部１２に接続されている。受信部６では、自己に対応するアンテナで受信された信号がローノイズ増幅器を介してダウンコンバータに入力され、該ダウンコンバータの出力がＡ／Ｄコンバータでデジタル化されて変復調部１２に出力される。

送信部８は、不図示のＤ／Ａコンバータとアッパコンバータと電力増幅器から構成されている。また、送信部８は、変復調部１２に接続されている。送信部８では、変復調部１２から入力される重み係数（複素数）が設定される。設定された重み係数と当該移動端末に送信するデータは、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ化され、アッパコンバータと電力増幅器を介して、自己に対応するアンテナから送信される。

変復調部１２は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行っている。具体的には、各アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。この位相制御は、第１〜第４の送信部８にそれぞれ重み係数を設定することで行う。この重み係数の設定により、各々の送信ビームの放射パターンの任意の方向にヌルを形成することができる。この変復調部１２は、制御部１４に接続されている。

制御部１４は、複数のＣＰＵから構成され、基地局装置１００全体の制御を行う。制御部１４は、周辺基地局を定期的にモニタして周辺局の負荷状態を示す値を取得する周辺局負荷取得部２０と、自局の負荷状態を示す値を取得する自局負荷取得部２２と、取得した負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合にビームフォーミング／ヌルステアリングを決定し、各アンテナの重み付けを行う送信パターン制御部２４を備える。また、制御部１４は、変復調部１２が受信したデータを処理し、また、空中に輻射すべき送信データを作成して変復調部１２に渡す。

この制御部１４は、回線インタフェース部１６に接続されている。回線インタフェース部１６は、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。変復調部１２および制御部１４によって、アダプティブビームフォーミング機能およびアダプティブヌルスティアリング機能が実現される。

次に、本発明の動作について説明する。基地局は定期的に他の周辺基地局の制御チャネル情報をモニタし、周辺基地局の負荷状態を監視する。自基地局は、輻輳状態を判定可能な判定パラメータ、例えば自基地局に無線接続された移動端末数や単位時間内の処理バースト数などが、ある設定閾値を超え、輻輳状態につながる高負荷を検出した場合、サービス品質を維持するため制御エリアの指向性を変更し、予めモニタした周辺基地局方向にヌル（Ｎｕｌｌ）点が向く送信パターンで制御チャネルの送信を行う。周辺基地局は、定期的な制御チャネル情報のモニタにより高負荷の基地局が発生したことを検知し、あるいは制御チャネル信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）の急落を検知し、自基地局が輻輳状態にない場合は、高負荷状態にある周辺基地局に対してビームフォーミングを行い、サービスエリアをカバーする。

図２は、複数アンテナによる複数の指向性パターンを時分割して合成して、基地局のサービスエリアを均一化した状態を示しており、図３は、高負荷の基地局Ｂが、周辺局Ａの方向へヌル送信を行って接続可能な移動端末を制限することで高負荷状態を回避し、周辺局Ａが、動的に高負荷の基地局Ｂの方向にビームフォーミングして基地局Ｂのサービスエリアをカバーしている状態を示している。

図４は、動作を説明するフローチャートである。基地局は定期的に他の周辺局の制御チャネル情報をモニタして、周辺局の負荷状態を示す値を取得する（ステップ１００）。次に、取得した負荷状態を示す値が所定の閾値を越えたか否かの判定（周辺局負荷状態判定）を行う（ステップ１１０）。周辺局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合（高負荷の場合）は、自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えたか否かの判定（自局負荷状態判定１）を行う（ステップ１２０）。自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えない場合（低負荷の場合）は、高負荷の周辺局へ向けてビームフォーミングを行う（ステップ１３０）。自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合（高負荷の場合）は、通常の送信を行う（ステップ１４０）。

ステップ１１０において、周辺局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えない場合（低負荷の場合）は、自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えたか否かの判定（自局負荷状態判定２）を行う（ステップ１５０）。自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合（高負荷の場合）は、低負荷の周辺局へヌル点（アンテナの指向性パターンの落ち込んだ点）が向くようにビームを形成する（ステップ１６０）。自局の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えない場合（低負荷の場合）は、通常の送信を行う（ステップ１４０）。

上述したように、本発明は、アダプティブアレイアンテナを用いて基地局の負荷状態に応じて適切にサービスエリアを構成し、接続可能な移動端末を制限することでサービス品質を維持することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。基地局のサービスエリアを均一化した状態を示す図である。動的にビームフォーミングしてサービスエリアをカバーしている状態を示す図である。動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

２送受信切り替えスイッチ
４無線部
６受信部
８送信部
１２変復調部
１４制御部
１６回線インタフェース部
２０周辺局負荷取得部
２２自局負荷取得部
２４送信パターン制御部
１００基地局装置
ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４アンテナ

Claims

アダプティブアレーアンテナを備えた基地局装置における通信制御方法において、
前記基地局装置の負荷状態を示す値を取得するステップと、
前記負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合には、周辺基地局装置へヌル点が向くようにビームを形成するステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
周辺基地局装置の負荷状態を示す情報を取得するステップを更に含み、取得した情報に基づいて、前記周辺基地局装置の負荷状態を示す値が所定の閾値を越えていると判断され、自基地局装置の負荷状態を示す値が前記所定の閾値に満たない場合には、前記周辺基地局装置へビームを向ける、ことを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
アダプティブアレーアンテナを備えた基地局装置において、
前記基地局装置の負荷状態を示す値を取得する取得手段と、
取得した前記負荷状態を示す値が所定の閾値を越えた場合には、周辺基地局装置へヌル点が向くようにビームを形成するビーム形成手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。