JP4981158B2 - 移動通信システム、基地局及び移動通信方法 - Google Patents

移動通信システム、基地局及び移動通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、基地局が形成するセルに移動局が在圏するか否かを決定する入離圏閾値を制御する移動通信システム、基地局及び移動通信方法に関する。
従来、移動通信システムでは、移動局（ユーザ）から規則性なく発生する通信要求の内容に応じたサービス品質を確保する必要がある。そこで、移動通信事業者は、基地局の設置に際して、サービスエリアの大きさや、当該サービスエリア内で発生するトラフィックを予測した上で、基地局の設置場所や構成、基地局から送信される下り方向の共通制御チャネルの送信レベルなどの無線パラメータを、シミュレーションなどの手段を用いて設計することが一般的である。
また、このような基地局の設計においては、基地局が形成するセルに移動局が在圏するか否かの閾値となる入離圏閾値が決定される。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの場合、移動局は、測定したEc/N0が最高となるセルから報知されるQqualminに基づいて、測定したEc/N0がQqualminよりを上回る場合、当該セルに在圏する。一方、当該セルに在圏後、定期的に測定するEc/N0がQqualmin以下となった場合、移動局は、他のセルへの在圏を試みる。
さらに、近年では、上述したような移動通信事業者によって設置される公衆通信向けの基地局に加え、移動局のユーザが自宅などに設置する小型基地局（Home NodeB）が増加している。このような小型基地局では、公衆通信向けの基地局と比較してユーザが限定され、小セル化が図れるため、スループットの増大が期待できる（非特許文献１参照）。
3GPP TS 22.220, Service requirements for Home NodeBs (UMTS) and Home eNodeBs (LTE)
Home NodeBなどの小型基地局は、移動局のユーザなどによって自由に設置され得るため、上述したようなシミュレーションなどの手段を用いた基地局の設計は適用できず、小型基地局などが自律的に無線パラメータを設定するSelf Configurationが必要となる。
しかしながら、集合住宅などでは、小型基地局が密集して設置される可能性が高く、必ずしもユーザが設置した小型基地局が形成するセルに当該ユーザの移動局を在圏させることができず、他のセルに在圏してしまう可能性がある。この結果、移動局は、小型基地局によるスループットの増大のメリットを享受できなくなる。
そこで、本発明は、小型基地局によるスループットの増大のメリットを移動局が確実に享受し得る移動通信システム、基地局及び移動通信方法の提供を目的とする。
本発明の特徴は、移動通信事業者または前記移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが管理する基地局（例えば、基地局２００）が形成するセル（セル２５０）に、移動局（移動局３００）が在圏するか否かを決定する入離圏閾値（Qqualmin）を制御する移動通信システムに係り、前記基地局が形成するセルの周辺に位置する周辺セル（例えば、セル２５１）の無線通信状態を取得する取得部（無線情報取得部１１０）と、前記取得部による前記無線通信状態の取得結果に基づいて、前記入離圏閾値を決定する閾値決定部（入離圏閾値決定部１３０）とを備える。
前記取得部は、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの前記基地局における受信レベルと、規定された周波数帯域内の前記基地局における全体受信レベルとを測定する。前記閾値決定部は、前記共通制御チャネルの受信レベルと、前記全体受信レベルとに基づいて、前記基地局が形成するセルにおいて、前記基地局が送信する前記共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点における前記周波数帯域内の推定全体受信レベルを算出し、算出した前記推定全体受信レベルに基づいて前記入離圏閾値を決定する。
上述した本発明の特徴において、前記閾値決定部は、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの受信レベルのうち、最高の受信レベルと第１のオフセット値との合計値を前記全体受信レベルに加算した値を、前記推定全体受信レベルとして算出していもよい。
上述した本発明の特徴において、前記閾値決定部は、前記最高の受信レベルを前記推定全体受信レベルで除した値を、前記入離圏閾値として算出してもよい。
上述した本発明の特徴において、前記閾値決定部は、前記最高の受信レベルを前記推定全体受信レベルで除した値に第２のオフセット値を加算することによって、前記入離圏閾値を算出してもよい。
上述した本発明の特徴において、前記取得部は、前記全体受信レベルに代えて、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの合計受信電力を用いてもよい。
本発明の特徴によれば、小型基地局によるスループットの増大のメリットを移動局が確実に享受し得る移動通信システム、基地局及び移動通信方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係る移動通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線制御装置１００の機能ブロック構成図である。 入離圏閾値の決定に係る移動通信システム内でのシーケンスを示す図である。 無線制御装置１００がデータベース５００に格納されている受信レベルのデータに基づいて入離圏閾値を決定するフローを示す図である。 周波数帯域BW内における周辺セル（基地局２０１〜２０３）の全体受信レベルの測定例を示す図である。 受信レベルが格納されたデータベース５００の一例を示す図である。
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）移動通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る移動通信システムの全体概略構成図である。具体的には、図１は、移動通信システムにおける代表的な無線アクセスネットワークの構成例を示す。
図１に示す移動通信システムは、W-CDMA方式に準拠しており、基地局２００〜２０３は、無線制御装置１００と通信可能に接続されている。無線制御装置１００は、基地局２００〜２０３に対し、当該基地局が移動局３００と無線通信を実行するために必要な無線パラメータの割り当てや、その管理などを実行する。
特に、本実施形態に係る移動通信システムは、移動通信事業者または移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが設置する基地局（例えば、基地局２００）が形成するセル（セル２５０）に、移動局３００が在圏するか否かを決定する入離圏閾値（Qqualmin）を制御する。
基地局２００及び基地局２０１は、移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが管理する小型基地局（Home eNodeB）である。基地局２００及び基地局２０１は、当該ユーザが管理するLocal Area Network（LAN）に共に設置され、FTTHやADSLを提供するアクセス回線事業者ネットワーク２０を介して、移動通信事業者ネットワーク１０上に設けられた無線制御装置１００と接続される。
移動通信事業者ネットワーク１０とアクセス回線事業者ネットワーク２０との境界には、Security Gateway（SGW）４００が設置される。ＳＧＷ４００は、他の通信ネットワークからの不正なアクセスに対して、移動通信事業者ネットワーク１０を保護するためにゲートウェイである。ＳＧＷ４００は、所定の認証手順によって正規と認められた移動通信事業者ネットワーク１０へのアクセスのみを許可する。
本実施形態では、基地局２００及び基地局２０１は、各々異なるユーザが所有しているものとする。このため、一方の基地局を管理するユーザの移動局は、他方の基地局に対する接続許可が与えられていない。一方、基地局２０２及び基地局２０３は、公衆通信向けの基地局であり、移動通信事業者ネットワーク１０上に設置されている。移動通信事業者のユーザの移動局であれば、特に制限なく基地局２０２及び基地局２０３に接続することができる。
（２）無線制御装置１００の機能ブロック構成
図２は、無線制御装置１００の機能ブロック構成図である。図２に示すように、無線制御装置１００は、無線情報取得部１１０、無線情報保持部１２０、入離圏閾値決定部１３０及び入離圏閾値通知部１４０を備える。
無線情報取得部１１０は、基地局（例えば、基地局２００）が形成するセル（セル２５０）の周辺に位置する周辺セル（例えば、セル２５１）の無線通信状態を取得する。具体的には、無線情報取得部１１０は、周辺セルによって送信される共通制御チャネルの当該基地局（例えば、基地局２００）における受信レベルと、規定された周波数帯域、具体的には、全ての周辺セルに対して割り当てられた周波数帯域内の当該基地局における全体受信レベルとを取得する。なお、共通制御チャネルとしては、例えば、共通パイロットチャネル（CPICH）など、周辺セルにおいて受信可能な制御用のチャネルを用いることができる。
無線情報保持部１２０は、無線情報取得部１１０によって取得された周辺セル（基地局）の無線通信状態を示す情報（受信レベル）を保持する。具体的には、無線情報保持部１２０は、図６に示すデータベース５００のような形式の情報を保持する。
入離圏閾値決定部１３０は、無線情報取得部１１０による無線通信状態の取得結果に基づいて、入離圏閾値（Qqualmin）を決定する。具体的には、入離圏閾値決定部１３０は、共通制御チャネルの受信レベルと、当該周波数帯域内の全体受信レベルとに基づいて、基地局が形成するセルにおいて、当該基地局が送信する共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点Ｐ（図１参照）における周波数帯域内の推定全体受信レベルを算出し、算出した推定全体受信レベルに基づいて入離圏閾値を決定する。なお、入離圏閾値決定部１３０の動作の詳細については、後述する。
入離圏閾値通知部１４０は、入離圏閾値決定部１３０において決定された入離圏閾値を該当する基地局（例えば、基地局２００）に送信する。
（３）移動通信システムの動作
次に、上述した移動通信システムの動作、具体的には、無線制御装置１００による入離圏閾値（Qqualmin）の決定動作について説明する。図３は、入離圏閾値の決定に係る移動通信システム内でのシーケンスを示す。
ここでは、既に運用中である基地局２０１〜２０３のサービスエリアと隣接する場所に基地局２００が新たに設置された場合における基地局２００の入離圏閾値の決定動作について説明する。なお、図３は、基地局が新たに設置された場合のシーケンスを示しているが、運用中の基地局が入離圏閾値を自動的に更新する場合も同様である。
図３に示すように、新たに設置された基地局２００（Home eNodeB）は、周辺セル（基地局２０１〜２０３）が送信している共通制御チャネルのスキャンを実行し、当該共通制御チャネルの受信を試みる（ステップＳ１０００）。ここでは、基地局２００は、基地局２０１〜２０３が送信している共通制御チャネルを受信する（ステップＳ１００１）。
基地局２００は、基地局２０１〜２０３の共通制御チャネルの受信レベル、及び基地局２００が各種チャネルを用いた情報の送受信のために割り当てられた周波数帯域BW（図５参照）内の全体受信レベル、すなわち、周波数帯域BWにおいて運用している周辺セル（基地局２０１〜２０３）の受信レベルを測定する（ステップＳ１００２）。ここで、図５は、周波数帯域BW内における周辺セルの全体受信レベルの測定例を示す。
基地局２００は、測定した受信レベルを無線制御装置１００に通知する（ステップＳ１００３）。無線制御装置１００は、基地局２００から通知された受信レベルをデータベース５００に格納する（ステップＳ１００４）。図６は、受信レベルが格納されたデータベース５００の一例を示す。図６に示すように、データベース５００は、周辺セル（基地局）の識別子と、共通制御チャネルの受信レベルと、周辺セルに割り当てられた周波数帯域BW内における全体受信レベルとによって構成される。なお、共通制御チャネルが複数用いられている場合（基地局２０２及び２０３）には、それぞれの共通制御チャネルの受信レベルが取得される。
無線制御装置１００は、データベース５００を参照し、基地局２００において用いられる入離圏閾値を決定する（ステップＳ１００５）。なお、入離圏閾値の決定方法については、後述する。
無線制御装置１００は、決定した入離圏閾値を基地局２００に通知する（ステップＳ１００６）。基地局２００は、通知された入離圏閾値を移動局３００に向けて報知する（ステップＳ１００７）。
図４は、無線制御装置１００、具体的には、入離圏閾値決定部１３０がデータベース５００に格納されている受信レベルのデータに基づいて入離圏閾値を決定するフローを示す。
図４に示すように、無線制御装置１００は、データベース５００に格納されている基地局２０１〜２０３の共通制御チャネルの受信レベルが最高である基地局を抽出する（ステップＳ２００１）。具体的には、無線制御装置１００は、基地局２０２の「−９０ｄＢｍ」を抽出する。
さらに、無線制御装置１００は、データベース５００に格納されている周波数帯域BW内の全体受信レベル（−７０ｄＢｍ）を抽出する（ステップＳ２００２）。無線制御装置１００は、周辺セルによって送信される共通制御チャネルの基地局における受信レベルのうち、最高の受信レベル（−９０ｄＢｍ）と、第１のオフセット値（例えば、３ｄＢ）との合計値（−８７ｄＢｍ）を、抽出した全体受信レベルに加算した値を推定全体受信レベルとして算出する（ステップＳ２００３）。
無線制御装置１００は、抽出した最高の受信レベル（−９０ｄＢｍ）を推定全体受信レベルで除した値を、基地局２００が形成するセルが最高の受信レベルとなる地点Ｐ（入離圏ポイント）での推定無線品質（Ec/N0）として算出する（ステップＳ２００４）。
本実施形態では、無線制御装置１００は、最高の受信レベルを推定全体受信レベルで除した値に第２のオフセット値（例えば、３ｄＢ）を加算することによって、入離圏閾値（Qqualmin）を算出する。
（４）作用・効果
以上説明した本実施形態に係る無線制御装置１００によれば、周辺セルの共通制御チャネルの受信レベルと、周辺セルに割り当てられた周波数帯域BWにおける全体受信レベルとに基づいて、基地局２００が形成するセル２５０において、基地局２００が送信する共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点Ｐにおける周波数帯域BW内の推定全体受信レベルが算出される。さらに、算出された推定全体受信レベルに基づいて、入離圏閾値（Qqualmin）が決定される。
このため、ユーザが設置した小型基地局である基地局２００が形成するセル２５０に当該ユーザの移動局３００をより確実に在圏させることができる。すなわち、無線制御装置１００によれば、移動局３００が他のセルに在圏してしまう可能性が低減し、移動局３００のユーザは、基地局２００によるスループットの増大のメリットを確実に享受し得る。
本実施形態では、共通制御チャネルの最高受信レベルと第１のオフセット値との合計値が全体受信レベルに加算された値が、推定全体受信レベルとして算出される。このため、第１のオフセット値によって推定全体受信レベルが上昇するため、相対的に基地局２００が選択され易くなる。また、本実施形態では、共通制御チャネルの最高受信レベルを推定全体受信レベルで除した値が、入離圏閾値として算出される。さらに、当該除した値に第２のオフセット値が加算される。このため、基地局２００がさらに選択され易くなる。
（５）変更例
上述した実施形態では、無線制御装置１００（無線情報取得部１１０）が周波数帯域BW内の全体受信レベルを用いていたが、基地局２０２において全体受信レベルを測定できない場合などには、全体受信レベルに代えて、周辺セルによって送信される共通制御チャネルの基地局における合計受信電力を用いてもよい。
（６）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
例えば、上述した本発明の実施形態では、W-CDMA方式に準拠した移動通信システムを例として説明したが、W-CDMAの次世代システムであるLTE（Long Term Evolution）システムの場合、基地局２００〜２０３が無線制御装置１００の機能を具備してもよい。具体的には、基地局２００〜２０３は、無線制御装置１００の無線情報取得部１１０、無線情報保持部１２０、入離圏閾値決定部１３０及び入離圏閾値通知部１４０の機能を具備することができる。なお、基地局２００〜２０３は、それぞれの基地局が取得した無線通信状態を相互に共有してもよい。
さらに、無線制御装置１００の各機能ブロックのうち、一部の機能を基地局において実行するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、第１のオフセット値や第２のオフセット値が用いられていたが、このようなオフセット値は、必ずしも用いられなくても構わない。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１０…移動通信事業者ネットワーク
２０…アクセス回線事業者ネットワーク
１００…無線制御装置
１１０…無線情報取得部
１２０…無線情報保持部
１３０…入離圏閾値決定部
１４０…入離圏閾値通知部
２００〜２０３…基地局
２５０，２５１…セル
３００…移動局
４００…ＳＧＷ
５００…データベース

Claims (7)

  1. 移動通信事業者または前記移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが管理する基地局が形成するセルに、移動局が在圏するか否かを決定する入離圏閾値を制御する移動通信システムであって、
    前記基地局が形成するセルの周辺に位置する周辺セルの無線通信状態を取得する取得部と、
    前記取得部による前記無線通信状態の取得結果に基づいて、前記入離圏閾値を決定する閾値決定部と
    を備え、
    前記取得部は、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの前記基地局における受信レベルと、規定された周波数帯域内の記基地局における全体受信レベルとを測定し、
    前記閾値決定部は、
    前記共通制御チャネルの受信レベルと、前記全体受信レベルとに基づいて、前記基地局が形成するセルにおいて、前記基地局が送信する前記共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点における前記周波数帯域内の推定全体受信レベルを算出し、
    算出した前記推定全体受信レベルに基づいて前記入離圏閾値を決定する移動通信システム。
  2. 前記閾値決定部は、
    前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの受信レベルのうち、最高の受信レベルと第１のオフセット値との合計値を前記全体受信レベルに加算した値を、前記推定全体受信レベルとして算出する請求項１に記載の移動通信システム。
  3. 前記閾値決定部は、前記最高の受信レベルを前記推定全体受信レベルで除した値を、前記入離圏閾値として算出する請求項１に記載の移動通信システム。
  4. 前記閾値決定部は、前記最高の受信レベルを前記推定全体受信レベルで除した値に第２のオフセット値を加算することによって、前記入離圏閾値を算出する請求項３に記載の移動通信システム。
  5. 前記取得部は、前記全体受信レベルに代えて、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの前記基地局における合計受信電力を用いる請求項１に記載の移動通信システム。
  6. 移動通信事業者または前記移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが管理する基地局であって、
    前記基地局の形成するセルの周辺に位置する周辺セルの無線通信状態を取得する取得部と、
    前記取得部による前記無線通信状態の取得結果に基づいて、移動局が在圏するか否かを決定する入離圏閾値を決定する閾値決定部と
    を備え、
    前記取得部は、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの前記基地局における受信レベルと、規定された周波数帯域内の前記基地局における全体受信レベルとを測定し、
    前記閾値決定部は、
    前記共通制御チャネルの受信レベルと、前記全体受信レベルとに基づいて、前記基地局が形成するセルにおいて、前記基地局が送信する前記共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点における前記周波数帯域内の推定全体受信レベルを算出し、
    算出した前記推定全体受信レベルに基づいて前記入離圏閾値を決定する基地局。
  7. 移動通信事業者または前記移動通信事業者が提供する通信サービスのユーザが管理する基地局が形成するセルに、移動局が在圏するか否かを決定する入離圏閾値を制御する移動通信方法であって、
    前記基地局の形成するセルの周辺に位置する周辺セルの無線通信状態を取得するステップと、
    前記取得するステップによる前記無線通信状態の取得結果に基づいて、前記入離圏閾値を決定するステップと
    を備え、
    前記取得するステップでは、前記周辺セルによって送信される共通制御チャネルの前記基地局における受信レベルと、規定された周波数帯域内の前記基地局における全体受信レベルとを測定し、
    前記入離圏閾値を決定するステップでは、
    前記共通制御チャネルの受信レベルと、前記全体受信レベルとに基づいて、前記基地局が形成するセルにおいて、前記基地局が送信する前記共通制御チャネルの受信レベルが最高となる地点における前記周波数帯域内の推定全体受信レベルを算出し、
    算出した前記推定全体受信レベルに基づいて前記入離圏閾値を決定する移動通信方法。
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