JP5206578B2 - 通信システム、基地局及びそのセル半径設定方法ならびにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、基地局及びそのセル半径設定方法ならびにプログラムに関する。

現状、携帯電話では通話エリア内でも通話可能であるセルに隙間が生じてしまい通話が出来なくなってしまうことが珍しくない。そのため通話不可地帯でも携帯ユーザーが手軽に通話可能にすることが出来る装置を求める声は多い。

このような需要に応えるべく、超小型基地局（ＨｏｍｅＢＴＳ：Home Base Transceiver Station）の検討が行われている。超小型基地局は家庭用、コンシューマー向けの基地局（ＢＴＳ： Base Transceiver Station）で持ち運びが可能な程度の超小型基地局装置であり、端末の普及に伴い今後大規模な普及が見込まれている。

通常、基地局は通話可能範囲（セル）が重なるように設置されており、端末は通信可能な複数の基地局の情報を有している。

超小型基地局を設置し更新する場合、必要なセル半径は設置場所によりさまざまである。既設の基地局で更新可能なところまでセル半径を広げると無駄に送信電力を浪費してしまい、また、本来の使用者以外の人に回線を使われてしまう可能性が増えることになる。一方、セル半径をあまり狭めてしまうと通話できない箇所が存在してしまい不便になってしまうという問題がある。

このように、超小型基地局のセル半径を必要最低限に設定するのは困難であるという課題があった。そこで、基地局や超小型基地局のセル半径を自動で設定するための発明が提案されている。

特許文献１では、隣接するセルに移動機が侵入した場合に基地局と移動機の相対距離に基づいて送信電力を決定する送信電力制御装置が開示されている。これは、一のゾーンから移動機が進出して別のゾーン内に侵入する場合に、基地局と移動機の隔たりを計測し、隔たりに係る情報によって基地局装置が移動機に送信する初期送信電力を設定するものである。
特許文献２では、周囲に存在する基地局の位置情報と、小型基地局装置の位置情報に基づいて、周囲のセルとの干渉を回避するように自律的に拡散符号を割り当てることができる小型基地局装置、基地局登録管理システム、登録方法、登録管理方法、およびプログラムが開示されている。
特許文献３では、端末がそのセル内にのみ存在するまでセル範囲を小さくすることが可能な通信システム、基地局およびセル半径設定方法ならびにプログラムが開示されている。これは基地局において、まず初めにセル半径を最大に設定し、基地局の周囲に存在する端末に通信可能な既設の基地局数を通知させる。次に、複数の既設基地局と通信可能な端末が存在する場合にはセル半径を小さくして端末に通信可能な既設の基地局数を通知させる。このように、基地局のセル半径の変更と、端末が通信可能な基地局数の受信を繰り返すことで、既設の基地局と通信可能な端末が存在しなくなるまでセル半径を小さくし、セル半径を決定するものである。

特開２００５−２０３８６６号公報 特開２００７−２６６７８５号公報 特開２００８−１０９３２２号公報

上述したように、特許文献３は、他のセルに属していない端末をカバーするようにセル半径を調整することができる。しかしながら、特許文献３に開示されたセル半径決定手順（送信電力決定手順）では、基地局はセル半径を最大にした状態から徐々にセル半径を小さくしながら、端末からの通知を繰り返し受信する必要がある。このため、基地局がセル半径を確定するまでに長時間を要するという問題がある。

なお、特許文献１は、他のセルに属していない端末をカバーするようにセル半径を調整するものではなく、上述した問題点およびそれを解決する手法について何ら開示していない。特許文献２も、上述した問題点およびそれを解決する手法について何ら開示していない。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであり、他のセルに属していない端末をカバーするようにセル半径を調整する際に要する時間を短縮可能な基地局及び通信システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる通信システムは、複数のセルと、各々のセルをカバーエリアとする複数の基地局と、各々の基地局と通信を行う複数の端末とを備える通信システムである。前記複数の基地局のうちの少なくとも１つは、自基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数の通知および端末の位置情報の通知を受ける情報収集手段と、前記情報収集手段により得られた情報と自基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と自基地局間の距離情報に基づきセル半径を決定するセル半径制御手段を備える。

また、本発明の第２の態様にかかる基地局は、自基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数の通知および端末の位置情報の通知を受ける情報収集手段と、前記情報収集手段により得られた情報と自基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と自基地局間の距離情報に基づき、セル半径を決定するセル半径制御手段を備える。

また、本発明の第３の態様にかかるセル半径設定方法は、基地局のセル半径設定方法である。当該方法は、ステップ（ａ）及び（ｂ）を備える。（ａ）基地局の周囲に存在する端末から通信可能な基地局数および端末の位置情報を取得することおよび端末の位置情報を取得すること、（ｂ）前記取得した情報と対象とする基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と対象とする基地局間の距離情報に基づき、セル半径を決定すること。

また、本発明の第４の態様にかかるセル半径設定プログラムは、基地局のセル半径設定をコンピュータに実行させるプログラムである。当該プログラムは、ステップ（ｃ）及び（ｄ）を備える。（ｃ）当基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数および端末の位置情報を取得すること、（ｄ）前記取得した情報と対象とする基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と対象とする基地局間の距離情報に基づき、セル半径を決定すること。

上述した本発明の各態様によれば、他のセルに属していない端末をカバーするようにセル半径を調整する際に要する時間を短縮可能な基地局及び通信システムを提供することができる。

発明の実施の形態１にかかる通信システムの模式図である。 発明の実施の形態１にかかる基地局の構成図である。 発明の実施の形態１にかかる端末の構成図である。 発明の実施の形態１にかかる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 発明の実施の形態２にかかる基地局の構成図である。 発明の実施の形態２にかかるセル半径設定方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

発明の実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態にかかる通信システムの構成図である。既存の基地局２１〜２３の各セル半径の範囲外に、新規に基地局２４を設置するものとする。

なお、図１において、セル１４の半径が最大である場合を１４ａで示す。セル半径１４ａには端末３１〜３５のすべてが存在している。

基地局２４は、自基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数の通知および端末の位置情報の通知を受け、通知による情報と自基地局の位置情報から、通信可能な他の基地局数が零である端末と自基地局間の距離を算出し、これに基づいてセル半径を決定する。位置情報を有しているため、セル半径を徐々に小さくしながら端末からの通知の確認を繰り返し行う必要がなく、セル半径設定のための処理時間を短縮することができる。

また、他のセルに属していない端末が１台のみであれば、この端末の位置をカバーするようにセル半径を決定すればよい。他の端末が複数存在する場合、これら複数の端末のうち最も遠方の端末位置をカバーするようにセル半径を決定してもよい。また、これら複数の端末のうち最も近い端末位置をカバーするようにセル半径を決定してもよい。また、これら複数の端末のうち、近い方から数えて予め定められた数までの端末をカバーするようにセル半径を決定してもよい。また、これら複数の端末の平均位置までをカバーするようにセル半径を決定してもよい。

なお、位置情報システム１は、位置情報を確認できるものであればよく、ＧＰＳ（Global positioning system）とすることができる。

図２に、発明の実施の形態１にかかる基地局２４の構成例を示す。基地局２４は、セル半径制御部５０と、端末通信部５１と、位置情報取得部５２とを含んで構成されている。セル半径制御部５０は、端末位置情報判定部５３と、受信ＢＴＳ数判定部５５と、セル設定部５６とを含んで構成されている。

端末通信部５１は、基地局２４の周囲に存在する端末３１〜３５と通信を行い、端末３１〜３５が通信可能な基地局の数と位置情報の通知を受ける。

位置情報取得部５２は、位置情報システム１との通信を行い、基地局２４の位置の通知を受ける。

端末位置情報判定部５３は、端末通信部５１で受信した端末３１〜３５の位置情報と、位置情報取得部５３で受信した基地局２４の位置情報から、基地局２４と端末３１〜３５との相対的な位置関係を判定する。

受信ＢＴＳ数判定部５５は、ＢＴＳモード設定部５４により設定された方法に基づき、端末受信部５１で受信した端末３１〜３５の通信可能な基地局の数と、端末位置情報判定部５３で判定した基地局２４と端末３１〜３５の位置情報から、端末３１〜３５の通信可能な基地局の数の判定を行う。

セル設定部５６は、受信ＢＴＳ数判定部５５の判定結果に基づき、セル半径１４を設定する。

図３に、本発明にかかる端末３１〜３５の構成例を示す。端末３１〜３５はそれぞれ、ＢＴＳ通信部６１と、位置情報取得部６２と、ＢＴＳ数判定部６３と、ＢＴＳデータ送信部６４とを含んで構成されている。

ＢＴＳ通信部６１は、既設基地局２１〜２３との通信を行う。

位置情報取得部６２は、位置情報システム１と通信を行い、端末３１〜３５の位置情報を取得する。

ＢＴＳ数判定部６３は、ＢＴＳ通信部６１が通信可能であった基地局数を判定する。

ＢＴＳデータ送信部６４は、位置情報取得部６２で取得された位置情報とＢＴＳ数判定部６３で判定された基地局数を、基地局２４に送信する。

次に、本実施の形態にかかる通信システムの動作について説明する。図４は、実施の形態１の動作を示すフローチャートである。前提として、図１に示したように、セル１１〜１４に端末３１〜３５が存在しているものとする。また、この場合の端末３１と基地局２４との距離をａ１、端末３２と基地局２４の距離をａ２、端末３３と基地局２４の距離をａ３、端末３４と基地局２４の距離をａ４、端末３５と基地局２４の距離をａ５とし、距離関係はａ５＞ａ１＞ａ４＞ａ２＞ａ３であるとする。

既設の基地局２１のカバーするセル１１、基地局２２のカバーするセル１２、基地局２３のカバーするセル１３によりカバーされていない位置に、基地局２４が新規に設置され、基地局２４に電源が投入される（ステップＳ１）。

次に、基地局２４は位置情報システム１により、位置情報取得部５２を通じて、基地局２４の位置情報を取得する（ステップＳ２）。

次に、基地局２４はセル１４の半径を最大に設定する（ステップＳ３）。この場合のセル１４の範囲は１４ａ（図１参照）となる。

次に、基地局２４は、周囲に存在する端末３１〜３５から、通信可能な既設基地局の個数と、端末の位置情報の通知を受ける（ステップＳ４）。
前記通知は、端末３１〜３５がＢＴＳ通信部６１とＢＴＳ数判定部６２と位置情報取得部６３の動作により得られた位置情報と交信可能な基地局数を、ＢＴＳデータ送信部６４から基地局２４に送信することにより行う。基地局２４は、端末通信部５１を通じて前記通知を受信する。

初期状態では、端末３１〜３５から通知される基地局数は、端末３１＝１、端末３２＝１、端末３３＝２、端末３４＝３、端末３５＝２となる。

基地局２４は、端末３１〜３５から通知された情報と基地局２４の位置情報に基づいて、セル半径を設定する（ステップＳ５）。ここで、特許文献３に開示された発明では複数回、端末３１〜３５から通知を受けて各端末が交信可能な基地局数の確認を行う必要があったが、本実施の形態では、基地局２４は端末３１〜３５が交信可能な基地局数と位置の情報を有しており、複数回の端末からの通知を確認する必要がなく、処理時間の短縮を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、基地局２４は超小型基地局とすることができる。また、周囲の端末が属している基地局数の通知や位置情報の通知（ステップＳ３）については端末３１〜３５から基地局２４に直接通知するのではなく、端末３１〜３５からこれらの情報を既設の基地局２１〜２３や別途用意したサーバに通知し、既設の基地局２１〜２３やサーバが、基地局２４に通知する形式とすることができる。
また、位置情報の取得（ステップＳ２）と、セル半径を最大に設定した後の、周囲の端末が通信可能な基地局数の通知及び周囲の端末の位置情報の通知（ステップＳ３、ステップＳ４）の実行順序を、適宜入れ替えることができる。

発明の実施の形態２．
本実施の形態は、端末が属している基地局数についての端末からの通知と、端末と基地局の距離に基づいてセル半径を決定する際に、自基地局からの距離が近い端末から順に他の基地局と通信可能である端末を判定してセル半径を決定するＬｏｗＰｏｗｅｒモードと、自基地局からの距離が遠い端末から順に他の基地局と通信不可能な端末を判定してセル半径を設定するＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードに関するものである。

図１に、セル１４の半径が後に説明するＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードで判定した最小半径である場合を１４ｂ、セル１４の半径がのちに説明するＬｏｗＰｏｗｅｒモードで判定した最小半径である場合を１４ｃで示している。セル半径１４ｂには端末３１〜３４のすべてが存在し、セル半径１４ｃには端末３２及び端末３３が存在している。
図５に、図２に示した基地局にＢＴＳモード設定部５４を追加したものの構成図を示す。ＢＴＳモード設定部５４では、後述するＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードとＬｏｗＰｏｗｅｒモードのいずれの方法により、端末３１〜３５が受信可能な基地局数を判定するかを設定する。

これにより図４のステップＳ５において、端末３１〜３５から通知された情報と基地局２４の位置情報から、セル半径を設定するまでの手順を選択することができる。

図６に、図３のステップＳ５の処理の詳細を表したフローチャートを示す。
まず、ＢＴＳモード設定部５４は、モードの設定を行う。例えば、最小限のセル範囲で運用して小電力とすることを目的とするＬｏｗＰｏｗｅｒモードや、広範囲をカバーすることを目的とするＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードを設定することができる（ステップＳ５１）。

ＬｏｗＰｏｗｅｒモードを選択した場合には、基地局２４は、端末３１〜３５の位置情報を端末位置情報判定部５３で判定し、基地局２４との相対距離の近い端末から、受信ＢＴＳ数判定部５５で交信可能な基地局数の確認を行う（ステップＳ５２）。

ステップＳ５３では、まず、基地局２４は交信可能な基地局数が１である端末を抽出する。図１に示した配置に端末３１〜３５が存在している場合には、最初に基地局２４との距離が最も近い端末３３から判定を開始する。ここで判定を行った端末３３の交信可能な基地局数は２であり、基地局数が１ではないので、端末３３の次に基地局２４に近い端末について判定を行う。この処理を繰り返し行うことにより、交信可能な基地局数が１である端末のうち基地局２４と距離が最も近い端末３２が抽出される。次に、抽出された端末３２の次に基地局２４に近い端末３４の交信可能な基地局数を確認する。

抽出された交信可能な基地局数が１の端末の次に基地局２４に近い端末の交信可能な基地局数が１であれば、ステップＳ５３の処理に戻り、抽出された交信可能な基地局数が１の端末の次に基地局２４に近い端末について、同様の処理を繰り返す。（ステップＳ５４にて"Ｎｏ"）。

交信可能な基地局数が１の端末の次に基地局２４に近い端末の交信可能な基地局数が２以上であれば（ステップＳ５４にて"Ｙｅｓ"）、交信可能な基地局数が１の端末との距離を、セル設定部５６においてセル半径に設定し（ステップＳ５５）、基地局としての交信を開始する。
図１に示した配置の例では、端末３４の交信可能な基地局数は３であるので、端末３２と基地局２４との距離であるａ３がセル半径として設定され、セル半径は１４ｃ（図１参照）となる。

ステップＳ５１でＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードを選択した場合には、基地局２４は、端末３１〜３５の位置情報を端末位置情報判定部５３で判定し、基地局２４との相対距離の遠い端末から、受信ＢＴＳ数判定部５５で交信可能な基地局数の判定を行う（ステップＳ５６）。

ステップＳ５７では、まず、基地局２４は交信可能な基地局数が１である端末を抽出する。図１に示したような配置に端末３１〜３５が存在している場合には、最初に基地局２４との距離が最も遠い端末３５から順に判定を行う。端末３５は、交信可能な基地局数が２であるので抽出されず、基地局２４との距離が次に遠い端末について判定される。これを繰り返し、交信可能な基地局数が１である端末のうち基地局２４との距離が最も遠い端末３１が抽出される。

次に、この抽出された端末３１と基地局２４との距離をセル設定部５６においてセル半径として設定し、基地局として交信を開始する。この場合のセル半径は１４ｂ（図１参照）となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

発明の実施の形態１及び２で述べた基地局におけるセル半径方法の決定に関する動作は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）若しくはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はこれらの組み合わせを含むコンピュータ・システムを用いて実現することができる。具体的には、図４および図６のフローチャートに示される処理手順に関する命令群を含むプログラムをコンピュータ・システムに実行させればよい。なお、これらのプログラムは、コンピュータ・システムがアクセス可能な様々な種類の記憶媒体に格納することが可能である。また、このプログラムは、通信媒体を介して伝達されることが可能である。ここで、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれ、インターネットも含まれる。

１ 位置情報システム
１１〜１３ 既存の基地局によりカバーされるセル
１４ａ 新設の基地局によりカバーされる最大のセル
１４ｂ ＨｉｇｈＰｏｗｅｒモードでカバーされる新設の基地局の最小範囲のセル
１４ｃ ＬｏｗＰｏｗｅｒモードでカバーされる新設の基地局の最小範囲のセル
２１〜２３ 既存の基地局
２４ 新設の基地局
３１〜３５ 端末
５０ セル半径制御部
５１ 端末通信部
５２ 位置情報取得部
５３ 端末位置情報判定部
５４ ＢＴＳモード設定部
５５ 受信ＢＴＳ数判定部
５６ セル設定部
６１ ＢＴＳ通信部
６２ 位置情報取得部
６３ ＢＴＳ数判定部
６４ ＢＴＳデータ送信部

Claims (13)

1. 複数のセルと、各々のセルをカバーエリアとする複数の基地局と、各々の基地局と通信を行う複数の端末とを備える通信システムであって、
   前記複数の基地局のうちの少なくとも１つは、自基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数の通知および端末の位置情報の通知を受ける情報収集手段と、
   前記情報収集手段により得られた情報と自基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と自基地局間の距離情報に基づきセル半径を決定するセル半径制御手段
   を備える通信システム。
2. 前記セル半径制御手段は、自基地局からの距離が近い端末から順に他の基地局と通信可能である端末を判定した結果に基づきセル半径を設定する
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記セル半径制御手段は、自基地局からの距離が遠い端末から順に他の基地局と通信不可能な端末を検索した結果に基づきセル半径を設定する
   請求項１に記載の通信システム。
4. 前記少なくとも１つの基地局は超小型基地局（ＨｏｍｅＢＴＳ）である
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信システム。
5. 自基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数の通知および端末の位置情報の通知を受ける情報収集手段と、
   前記情報収集手段により得られた情報と自基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と自基地局間の距離情報に基づきセル半径を決定するセル半径制御手段
   を備える基地局。
6. 前記セル半径制御手段は、自基地局からの距離が近い端末から順に他の基地局と通信可能である端末を判定した結果に基づきセル半径を設定する
   請求項５に記載の基地局
7. 前記セル半径制御手段は、自基地局からの距離が遠い端末から順に他の基地局と通信不可能な端末を検索した結果に基づきセル半径を設定する
   請求項５に記載の基地局。
8. 前記基地局は超小型基地局（ＨｏｍｅＢＴＳ）である
   請求項５から請求項７のいずれかに記載の基地局。
9. 基地局のセル半径設定方法であって、
   前記基地局の周囲に存在する端末から通信可能な基地局数および端末の位置情報を取得すること、
   前記取得した情報と前記基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と前記基地局間の距離情報に基づきセル半径を決定すること
   を備えるセル半径設定方法。
10. 前記セル半径の決定は、前記基地局からの距離が近い端末から順に他の基地局と通信可能である端末を判定した結果に基づきセル半径を決定する
    請求項９に記載のセル半径設定方法。
11. 前記セル半径の決定は、前記基地局からの距離が遠い端末から順に他の基地局と通信不可能な端末を検索した結果に基づきセル半径を設定する
    請求項９に記載のセル半径設定方法。
12. 前記基地局は超小型基地局（ＨｏｍｅＢＴＳ）である
    請求項９から請求項１１のいずれかに記載のセル半径設定方法。
13. 基地局のセル半径設定をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記基地局の周囲に存在する端末が通信可能な基地局数および端末の位置情報を取得すること、
    前記取得した情報と前記基地局の位置情報から算出される、通信可能な他の基地局数が零である端末と前記基地局間の距離情報に基づきセル半径を決定すること
    を実行させるためのプログラム。

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