JP5250841B2 - 基地局制御装置及び基地局連携通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局制御装置及び基地局連携通信制御方法に関する。

近年、日本国内の携帯電話サービスにおいては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）およびＣＤＭＡ２０００（Code Division Multiple Access 2000）に代表されるＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications 2000）と称される第３世代移動通信システムが普及してきている。さらに、そのＩＭＴ−２０００の高度化システムおよびＩＭＴ−２０００の次世代システムとして、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと称される第４世代移動通信システムに関する標準規格が策定されつつある。

ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、低速移動時に１Ｇｂｐｓの伝送速度を、高速移動時には１００Ｍｂｐｓの伝送速度をそれぞれ実現することを目標としている。このような高速通信を実現するためには、広帯域な周波数帯を使用した通信方式を利用することが必要になるが、そのような通信方式の一つとして、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）方式が知られている。ＯＦＤＭＡ方式は、広帯域の周波数帯をサブキャリアと称する直交した狭帯域に分割し、各サブキャリアで情報を伝送する方式である。このＯＦＤＭＡ方式によれば、無線装置で生じる周波数特性をサブキャリア毎に補正したり、又、伝送路で生じる周波数特性の時間変動に対して適応的に周波数多重伝送および周波数分割多元接続を行ったりすることができることから、広帯域通信を実現する有力な伝送方式の一つとして注目されている。

また、複数のアンテナを用いた伝送路マルチ化（Multiple Input Multiple Output：ＭＩＭＯ）技術は、送信側の複数のアンテナから個別に送信された信号を受信側の複数のアンテナで受信し、その受信信号から空間信号分離することで周波数利用効率の向上を図る技術として注目されている。

セルラ移動通信システムは、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリア（セル）によって連続的な通信サービスエリアを構築するものであるが、セルラ移動通信システムに対し、ＯＦＤＭＡ方式やＭＩＭＯ技術を用いた通信方式を適用する場合、使用可能な周波数領域の制限により、全周波数帯域を各セルに割当てる指針が考えられる。この場合、基地局近傍に位置する移動局については、通信基地局からの所望信号が高いレベルで受信できると共に、隣接する基地局からの無線信号が距離減衰によりレベル低下するため、高い通信品質を確保でき、広帯域通信の効果としてユーザスループットの高速化が期待できる。しかし、セル境界に位置する移動局については、所望信号のレベルが距離減衰により低下するだけでなく、隣接基地局の無線信号が通信信号と同レベルの干渉信号となり、通信品質を大きく劣化させるため、広帯域通信の効果が十分に得られないという課題がある。この課題は、移動局よりも基地局の送信電力が大きいため、特に下り回線（基地局から移動局方向の回線）で顕著になる。

その課題に対し、例えば特許文献１，２，３に対処方法が開示されている。図７はその従来のセルラ移動通信システムの概略構成図である。図７において、従来のセルラ移動通信システムは、各々セル１０３を提供する複数の基地局１０１、基地局１０１に無線接続して通信する移動局（ユーザ端末）１０２、複数の基地局１０１を集中的に制御するための基地局コントローラ１０７を有する。各基地局１０１は、バックボーンネットワーク１０４を介してコアネットワーク１０５に接続される。バックボーンネットワーク１０４及びコアネットワーク１０５は、それぞれルータ１０６を有する。基地局コントローラ１０７は、バックボーンネットワーク１０４内に設けられ、各基地局１０１と有線で接続される。基地局コントローラ１０７は、セル境界にいるユーザ端末１０２に対し複数の基地局１０１が連携してＭＩＭＯ技術等を用いた通信を行うように、複数の基地局１０１を制御する。

特開２００７−１３４８４４号公報 特開２００７−０４３３３２号公報 国際公開第２００６／０１６４８５号パンフレット

H.Zhang，H.Dai，"Cochannel Interference Mitigation and Cooperative Processing in Downlink Multicell Multiuser"，EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2004，2，pp.222-235

しかし、上述した従来のセルラ移動通信システムでは、基地局コントローラが制御する基地局の数が増加するほど、基地局コントローラにかかる処理の負荷が大きくなるという問題がある。このため、複数の基地局コントローラで一定数ずつの基地局を制御することが考えられるが、この場合、異なる基地局コントローラに接続された基地局間では連携した通信を行うことができない。また、セルラ移動通信システム内の一部の基地局のみを制御対象として非制御対象の基地局や中継局を設けると、非制御対象の基地局は基地局間で連携した通信を行うことができないので、移動局の在圏セルにより通信サービスに差が生じてしまう。

ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのように広帯域通信を行うセルラ移動通信システムでは、従来のマクロセルよりもセル範囲が小さいマイクロセルなどを用いることが想定されていることから、基地局数が多くなるので、上記した課題を軽視できなくなる。

なお、セルラ移動通信システムでは、ユーザ端末の接続状態を維持しつつ、安定した通信状態を得るため、異なる基地局へ接続を切替えるハンドオーバ技術が利用されている。ハンドオーバとしては、ハードハンドオフ及びソフトハンドオフがある。ハードハンドオフは、通信が瞬断されるものであり、基地局間で連携した送信を行わない。ソフトハンドオフでは、ハンドオーバ時に複数の基地局から同時送信が行われるが、無線通信の状況に応じた基地局間の連携は行わない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことのできる基地局制御装置及び基地局連携通信制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る基地局制御装置は、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に設けられる基地局制御装置であって、各基地局制御装置が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置同士が協調して行うものであり、基地局の種類として、基地局連携通信の主たる制御を行うマスタ基地局と基地局連携通信の従たる制御を行うスレーブ基地局とが定義されてあり、前記基地局制御装置は、隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局にならないように定められた基地局共通の規則に従って、自基地局がマスタ基地局であるか、又は、スレーブ基地局であるかを判断する基地局種類判断手段と、シングルサイト接続を行う移動局を選択するシングルサイト接続対象選択手段と、マルチサイト接続を行う移動局を選択するマルチサイト接続対象選択手段と、自基地局の種類に応じて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行う基地局連携通信調整手段と、を備え、前記基地局連携通信調整手段は、自基地局がマスタ基地局である場合において、前記シングルサイト接続対象選択手段が選択した移動局が基地局連携通信の対象になり得るときは、スレーブ基地局との間で、当該移動局に係る基地局連携通信を試みるものであって、当該移動局に係るシングルサイト接続容量の評価値と、前記スレーブ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、前記スレーブ基地局との基地局連携通信を行うか否かを判断する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記基地局連携通信調整手段は、自基地局がスレーブ基地局である場合において、マスタ基地局から基地局連携通信の要求を受けたときは、該マスタ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値を該マスタ基地局へ送信し、該マスタ基地局から基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記基地局連携通信調整手段は、複数のマスタ基地局から基地局連携通信の要求を受けた場合には、該複数のマスタ基地局の中から、マルチサイト接続容量の評価値が最大であるマスタ基地局のみをマルチサイト接続容量の評価値の送信先に選択し、選択されず残ったマスタ基地局に対して連携拒否を応答する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、移動局の在圏エリアに基づいて、当該移動局が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断する連携通信対象可否判断手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、移動局の無線品質に基づいて、当該移動局が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断する連携通信対象可否判断手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、隣接する基地局間で重複しない基地局識別子が各基地局に付与されてあり、前記基地局種類判断手段は、前記基地局識別子の中から選択した基地局識別子が自基地局のものと一致した場合に、自基地局がマスタ基地局であると判断する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、マスタ基地局が周期的に変更されることを特徴とする。

本発明に係る基地局制御装置においては、前記基地局種類判断手段は、無線リソースを移動局に割り当てるタイミング毎に、前記基地局の種類の判断を行うことを特徴とする。

本発明に係る基地局連携通信制御方法は、複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に基地局連携部を設け、各基地局連携部が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部同士が協調して行う基地局連携通信制御方法であって、基地局の種類として、基地局連携通信の主たる制御を行うマスタ基地局と基地局連携通信の従たる制御を行うスレーブ基地局とが定義されてあり、前記基地局連携部が、隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局にならないように定められた基地局共通の規則に従って、自基地局がマスタ基地局であるか、又は、スレーブ基地局であるかを判断するステップと、前記基地局連携部が、自基地局の種類に応じて、基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部間で、基地局連携通信の調整を行うステップと、前記基地局連携部が、該調整の結果に従って、シングルサイト接続を行う移動局を選択するか、又は、マルチサイト接続を行う移動局を選択するステップと、を含み、前記基地局連携部は、自基地局がマスタ基地局である場合において、シングルサイト接続を行う移動局が基地局連携通信の対象になり得るときは、スレーブ基地局との間で、当該移動局に係る基地局連携通信を試みるものであって、当該移動局に係るシングルサイト接続容量の評価値と、前記スレーブ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、前記スレーブ基地局との基地局連携通信を行うか否かを判断する、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態に係るセルラ移動通信システムの概略構成図である。 同実施形態に係るセルラ移動通信システムの通信構成の概念図を示す。 同実施形態に係る基地局１の概略構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る基地局１の通信エリア（セル）の構成例を示す概念図である。 図３に示す基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る基地局識別子の付与例である。 従来のセルラ移動通信システムの概略構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るセルラ移動通信システムの概略構成図である。図１において、セルラ移動通信システムは、各々セルを提供する複数の基地局１と、基地局１に無線接続して通信する移動局（ユーザ端末）２を有する。図１には、２台の基地局１（基地局識別子がＡ，Ｂであるもの）並びに、基地局１（Ａ）が提供するセル３Ａ及び基地局１（Ｂ）が提供するセル３Ｂが、例示されている。各基地局１は基地局連携部１０を有する。基地局連携部１０は、基地局連携通信を制御するための機能を有する。

各基地局１は、バックボーンネットワーク４を介してコアネットワーク５に接続される。バックボーンネットワーク４及びコアネットワーク５は、それぞれルータ６を有する。各基地局１の基地局連携部１０は、バックボーンネットワーク４を介して相互に通信する。図２に、本実施形態に係るセルラ移動通信システムの通信構成の概念図を示す。図２において、実プレーンは、基地局１とユーザ端末２間の通信構成を示す。連携プレーンは、基地局連携通信を制御するための通信構成であり、バックボーンネットワーク４内の論理的な接続関係を示している。連携プレーンにおいて、各基地局連携部１０は、論理的にフラットなフルメッシュ状に相互に接続されており、任意の基地局連携部１０との間でデータを送受することができる。バックボーンネットワーク４内の通信回線は、有線であり、基地局連携部１０間で送受されるデータ量に比して十分な通信帯域を有する。なお、図２の通信構成は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルとは独立したものである。

本実施形態に係るセルラ移動通信システムにおいて、基地局１とユーザ端末２間の多元接続方式は限定されない。多元接続方式としては、例えば、ＯＦＤＭＡ方式、時分割多元接続（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）方式などが利用可能である。

本実施形態に係るセルラ移動通信システムにおいて、基地局１及びユーザ端末２は複数のアンテナを備え、基地局１とユーザ端末２が、１対１で通信する場合も、複数の基地局１が連携してユーザ端末２と通信する場合も、ＭＩＭＯ技術を用いた伝送（ＭＩＭＯ伝送）を行う。ＭＩＭＯ伝送の方法（ＭＩＭＯモード）としては、例えば、最大比合成送信ダイバーシチ等の送信ダイバーシチ、時空間符号、及び、固有ビーム空間多重方式等の空間多重、並びに、それらの組合せがある。

図３は、本実施形態に係る基地局１の概略構成を示すブロック図である。図３において、無線部１１は、ユーザ端末２との間で無線接続し、ユーザデータ及び制御メッセージ等のデータを送受する。ユーザデータ・制御メッセージ処理部１２は、ユーザ端末２との間、他の基地局１の基地局連携部１０との間、及び、コアネットワーク５との間で、それぞれ送受されるデータ（ユーザデータ、制御メッセージ）の処理を行う。有線部１３は、バックボーンネットワーク４との間で有線接続し、ユーザデータ及び制御メッセージ等のデータを送受する。

スループット算出部１４は、基地局１とユーザ端末２間の無線通信で見込まれるスループットを算出する。該算出対象の基地局１とユーザ端末２の情報は、基地局連携部１０からスループット算出部１４へ送られる。該算出結果のスループットは、スループット算出部１４から基地局連携部１０へ送られる。データ保持部１５は、基地局連携部１０のデータを記憶する。データ保持部１５は、基地局連携部１０からデータの書き込みおよび読み出しが行われる。

基地局連携部１０は、ユーザデータ・制御メッセージ処理部１２を介して、ユーザ端末２との間、及び、他の基地局１の基地局連携部１０との間で、それぞれ制御メッセージを送受する。基地局連携部１０は、その制御メッセージのやり取りによって、基地局連携通信の制御を行う。

次に、本実施形態に係る基地局連携通信制御方法を説明する。

ここで説明する実施例では基地局１のアンテナ数およびユーザ端末２のアンテナ数はともに２であるとするが、アンテナ数が３以上であっても同様に適用可能である。また、本実施例では基地局連携通信を行う基地局１は２つとするが、基地局連携通信を行う基地局１が３つ以上であっても同様に適用可能である。また、２つの基地局１が行う基地局連携通信と３つの基地局１が行う基地局連携通信との組合せなど、基地局連携通信の変形も可能である。

また、「シングルサイト接続」とは一ユーザ端末と一基地局で１対１の通信を行うことを指し、「マルチサイト接続」とは一ユーザ端末と複数の基地局で１対多の通信を行うことを指す。

また、本実施例では、「マスタ基地局」と「スレーブ基地局」を定義する。マスタ基地局は、基地局連携通信の主たる制御を行う基地局１を指す。スレーブ基地局は、基地局連携通信の従たる制御を行う基地局１を指す。

また、本実施例では、ユーザ端末２が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断するための判断基準として、通信エリアを、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けしておく。図４は、本実施形態に係る基地局１の通信エリア（セル）の構成例を示す概念図である。一つの基地局１が提供するセルは、連携エリアと非連携エリアに区分けされている。連携エリアは、基地局連携通信の対象となる区域である。非連携エリアは、基地局連携通信の対象とはならない区域である。図４の例では、一つのセルが、１個の非連携エリア（Ａｒｅａ０）と７個の連携エリアに区分けされる。連携エリアには、自セルに隣接するセルに対応して識別子（Ａｒｅａ１〜９）が付されている。隣接する基地局１間では隣接する連携エリア（同じ識別子の連携エリア）にて基地局連携通信を行うことを想定する。例えば、基地局１（Ａ）と基地局１（Ｂ）間では、隣接する連携エリア（Ａｒｅａ６）にて基地局連携通信を行うことを想定する。なお、連携エリアを複数に分けるのは、連携する基地局が異なるためである。また、図４において、連携エリアをＡｒｅａ９まで設けているのは、セルラ移動通信システムのセル配置に基づき矛盾無く連携エリアを構築するためである。図４は２基地局連携における例であるが、この限りではなく、セルラ移動通信システムの運用方針に応じて連携エリアを設定することができる。

基地局連携部１０は、ユーザ端末２が連携エリアに在る場合に当該ユーザ端末２が基地局連携通信の対象となり得ると判断する。例えば、図４の例において、自基地局１（Ａ）の基地局連携部１０は、連携エリア（Ａｒｅａ６）に在るユーザ端末２が基地局１（Ｂ）との基地局連携通信の対象となり得ると判断する。一方、基地局連携部１０は、ユーザ端末２が非連携エリアに在る場合には当該ユーザ端末２が基地局連携通信の対象となり得ないと判断する。

なお、ユーザ端末２の位置の検出は、当該ユーザ端末２における周辺基地局からの受信電力等から当該ユーザ端末２の位置を判断してもよく、或いは、ユーザ端末２が有する位置検出機能（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）など）を利用して当該ユーザ端末２の位置を判断してもよい。

また、本実施例では、通信エリアを連携エリアと非連携エリアとに区分けし、ユーザ端末２の在圏エリアに基づいて、当該ユーザ端末２が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断するが、他の方法によって、ユーザ端末２が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断するようにしてもよい。例えば、ユーザ端末２における近傍の基地局１の無線品質を示す情報（例えば、搬送波対干渉波及び雑音電力比（Carrier to Interference and Noise power Ratio：ＣＩＮＲ）、受信信号強度（Received Signal Strength Indicator：ＲＳＳＩ）など）に基づいて、ユーザ端末２毎に、隣接する基地局１のどれと基地局連携通信を行うことが可能であるかを判断するようにしてもよい。

以下、図５を参照して、本実施形態に係る基地局連携通信制御方法を説明する。図５は、本実施形態に係る基地局連携部１０の処理手順を示すフローチャートである。なお、図５の処理において、基地局間で送受されるメッセージは、各基地局１の基地局連携部１０間でバックボーンネットワーク４を介して送受されるものとする。

多元接続方式がＴＤＭＡ方式である場合には、図５の処理によって１つの送信スロットで送信されるユーザ端末２が決定される。他方、多元接続方式がＯＦＤＭＡ方式である場合には、あるスケジューリングタイミングにおいて、空き無線リソースが存在する間、図５の処理が繰り返し実行され、空き無線リソースを割り当てる対象のユーザ端末２が決定される。また、ＯＦＤＭＡ方式において、一スケジューリングタイミングとしては、例えば、一ＰＨＹフレームであってもよく、或いは、複数ＰＨＹフレームであってもよい。

基地局連携部１０は、まず図５のステップＳ１から処理を開始する。

ステップＳ１：自基地局がマスタ基地局であるか、又は、スレーブ基地局であるかを判断する。この基地局種類判断方法は、隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局にならないように定められた基地局共通の規則に従ったものである。例えば、図６に例示されるように、隣接する基地局間で重複しないように基地局識別子（０，１，２，３）を各基地局に付与しておく。そして、それら４個の基地局識別子（０，１，２，３）の中から選択した基地局識別子が自基地局１のものと一致した場合に自基地局１がマスタ基地局であると判断し、一方、不一致である場合には自基地局１がスレーブ基地局であると判断する。例えば、あるスケジューリングタイミング（時刻Ｘ）において、Ｘ（ｍｏｄ ４）を計算し、基地局識別子（０，１，２，３）のうちＸ（ｍｏｄ ４）の値と一致する基地局識別子をマスタ基地局の基地局識別子とし、不一致の基地局識別子をスレーブ基地局の基地局識別子とする。また、マスタ基地局が周期的に変更されることが、負荷および優先度の平滑化の点で望ましい。

ステップＳ１の結果、自基地局１がスレーブ基地局である場合はステップＳ２へ進み、マスタ基地局である場合はステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２：隣接するマスタ基地局から連携通信要求を受信したか否かを判断する。この結果、連携通信要求の受信ありの場合にはステップＳ３へ進む。一方、連携通信要求の受信なしの場合にはステップＳ１０へ進む。

連携通信要求は、送信元の基地局１（マスタ基地局）が宛先の基地局１（スレーブ基地局）に対して基地局連携通信を要求するメッセージである。連携通信要求は、送信元の基地局１（マスタ基地局）の基地局識別子と、該マスタ基地局の基地局連携通信対象の連携エリアに在圏するユーザ端末２の無線状況を表す情報などを含む。

ステップＳ３：連携通信要求の送信元（マスタ基地局）毎に、自基地局１（スレーブ基地局）とマスタ基地局に係るマルチサイト接続容量を計算し、さらに、マルチサイト接続容量の評価値を算出する。マルチサイト接続容量の計算では、連携通信要求の送信元（マスタ基地局）である隣接基地局との連携エリアに在圏するユーザ端末２および該マスタ基地局の該連携エリアに在圏し選択されたユーザ端末２に対して、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）を想定し、該マスタ基地局で選択された該ユーザ端末２に対する、該スレーブ基地局の該連携エリアに在圏するユーザ端末２の全ての組合せについてマルチサイト接続容量を計算する。マルチサイト接続容量の計算には、非特許文献１に開示されている理論式を利用することができる。

マルチサイト接続容量は、自基地局１と他基地局１とがユーザ端末２に対してマルチサイト接続を行った場合に予想されるスループットを表す。但し、マルチユーザＭＩＭＯの場合には、組になっている複数のユーザ端末２に関する各マルチサイト接続容量の総和を表す。

次いで、マルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}を（１）式により算出する。

但し、ｉはマスタ基地局の当該連携エリアに在圏し選択されたユーザ端末の識別子である。ｊはスレーブ基地局の当該連携エリアに在圏するユーザ端末の識別子である。Ｒ_{ｃ（２）ｉ，ｊ}（ｔ）は時刻ｔにおけるユーザ端末２（ｉ，ｊ）の組でのユーザ端末２（ｊ）のマルチサイト接続容量の瞬時値である。Ｒ_{ａｖｅ（２）＿ｊ}（ｔ）は時刻ｔまでのユーザ端末２（ｊ）のマルチサイト接続容量の時間平均値である。マルチサイト接続容量の時間平均値については、ユーザ端末２毎に、スループット算出部１４で算出する。なお、上記の（１）式で表される評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}は、「Cooperative Proportional Fair（Cooperative ＰＦ）」に係る評価値である。

次いで、自基地局１（スレーブ基地局）に所属するユーザ端末２のうち、マルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}が最大となるユーザ端末２を当該マスタ基地局との基地局連携通信の対象に決定する。

ステップＳ４：連携通信要求の受信数を確認する。連携通信要求の受信数が１である場合は、当該連携通信要求の送信元（マスタ基地局）を選択し、ステップＳ７へ進む。連携通信要求の受信数が２である場合はステップＳ５へ進む。

ステップＳ５：ステップＳ３で算出した評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}が最大であるマスタ基地局を選択する。
ステップＳ６：ステップＳ５で選択されず残ったマスタ基地局（連携通信要求の送信元）に対して、連携拒否を応答する。

ステップＳ７：ステップＳ４又はステップＳ５で選択されたマスタ基地局（連携通信要求の送信元）へ、ステップＳ３の算出結果を送信する。
ステップＳ８：該選択されたマスタ基地局からの応答を受信し、その応答内容を確認する。応答内容が連携拒否である場合はステップＳ１０へ進む。応答内容が連携可である場合はステップＳ９へ進む。連携可の応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）の情報などが含まれる。
なお、マスタ基地局からの応答待ちのタイマーを設け、タイムアップまでにマスタ基地局から応答がなかった場合には連携拒否と判断するようにしてもよい。

ステップＳ９：連携可の応答に含まれる情報に基づいて、基地局連携通信対象のユーザ端末２（ｉ，ｊ）を、当該連携エリアでマルチサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１（スレーブ基地局）とマスタ基地局とはユーザ端末２（ｉ，ｊ）に対して連携エリアでマルチサイト接続を行う。

マスタ基地局から連携拒否の応答を受けた場合には、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２により、自基地局１に所属するユーザ端末２の中からシングルサイト接続を行うユーザ端末２を選択する。
ステップＳ１０：自基地局１に所属するユーザ端末２毎に、シングルサイト接続容量を計算する。シングルサイト接続容量は、自基地局１とユーザ端末２がシングルサイト接続を行った場合に予想されるスループットを表す。シングルサイト接続容量の計算には、非特許文献１に開示されている理論式を利用することができる。
ステップＳ１１：自基地局１に所属するユーザ端末２毎に、シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）を（２）式により算出する。

但し、ｍは自基地局１に所属するユーザ端末２の識別子である。Ｒ_ｍ（ｔ）はユーザ端末２（ｍ）に係るシングルサイト接続容量（ステップＳ１０で算出済み）である。Ｔ_ｍ（ｔ）はユーザ端末２（ｍ）に係るスループットの平均値である。スループットの平均値については、ユーザ端末２毎に、スループット算出部１４で算出する。なお、上記の（２）式で表される評価値ＰＦ^（ｍ）は、プロポーショナルフェア（Proportional Fair：ＰＦ）に係る評価値である。
シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）が最大であるユーザ端末２を、シングルサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。

ステップＳ１２：自基地局１は該選択されたユーザ端末２とシングルサイト接続を行う。

ステップＳ１の結果、自基地局１がマスタ基地局である場合には、ステップＳ２０へ進む。
ステップＳ２０：ステップＳ１０と同様に、自基地局１に所属するユーザ端末２毎に、シングルサイト接続容量を算出する。
ステップＳ２１：ステップＳ１１と同様に、自基地局１に所属するユーザ端末２毎に、シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）を算出する。そして、シングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）が最大であるユーザ端末２を選択する。

ステップＳ２２，Ｓ２３：ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２が非連携エリアに在るか、それとも連携エリアに在るのかを判断する。この結果、該選択されたユーザ端末２が非連携エリアに在る場合にはステップＳ１２へ進み、当該ユーザ端末２をシングルサイト接続対象とする。これにより、自基地局１は該ユーザ端末２とシングルサイト接続を行う。一方、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２が連携エリアに在る場合にはステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４：ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２が在る連携エリアに係る隣接する基地局１（スレーブ基地局）に対して、連携通信要求を送信する。この連携通信要求には、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２の情報を基地局連携通信の対象の情報として含める。
ステップＳ２５：連携通信要求の宛先（スレーブ基地局）から応答を受信する。
ステップＳ２６：スレーブ基地局から受信した応答の内容を確認する。応答内容が連携拒否である場合はステップＳ１２へ進み、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２をシングルサイト接続対象とする。これにより、自基地局１は該ユーザ端末２とシングルサイト接続を行う。一方、スレーブ基地局から受信した応答の内容が連携可である場合はステップＳ２７へ進む。連携可の応答には、基地局連携通信対象のユーザ端末２の情報、マルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}などが含まれる。

ステップＳ２７：スレーブ基地局から受信した応答に含まれるマルチサイト接続容量の評価値ＣＰＦ_{（２）ｉ，ｊ}と、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２に係るシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）（これは、ステップＳ２１で算出されたシングルサイト接続容量の評価値ＰＦ^（ｍ）の最大値である）を比較する。

ステップＳ２７の結果、マルチサイト接続容量の評価値がシングルサイト接続容量の評価値以下である場合はステップＳ２８へ進み、当該スレーブ基地局へ連携拒否を通知する。この後、ステップＳ１２へ進み、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２をシングルサイト接続対象とする。これにより、自基地局１は該ユーザ端末２とシングルサイト接続を行う。

一方、ステップＳ２７の結果、マルチサイト接続容量の評価値がシングルサイト接続容量の評価値よりも大きい場合はステップＳ２９へ進み、当該スレーブ基地局へ連携可を通知する。この後、ステップＳ３０へ進み、連携可の応答内容の基地局連携通信対象のユーザ端末２の情報に基づいて、ステップＳ２１で選択されたユーザ端末２と、スレーブ基地局側の基地局連携通信対象のユーザ端末２とをマルチサイト接続を行うユーザ端末２として選択する。これにより、自基地局１（マスタ基地局）とスレーブ基地局とは各ユーザ端末２に対してマルチサイト接続を行う。

本実施形態によれば、複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信が可能な範囲を拡充すると共に、無線通信の状況に応じた基地局連携通信を行うことができるという効果が得られる。これにより、セル境界にいるユーザ端末のスループットの向上に寄与すると共に、周波数利用効率の向上に寄与することができるようになる。

また、以下に示すような効果が得られる。
（１）マスタ基地局とスレーブ基地局に基地局を分け、マスタ基地局が基地局連携通信の主たる制御を行うことによって、基地局連携通信の制御にかかる処理を簡易にすることが可能になる。
（２）マスタ基地局が自基地局に所属する全ユーザ端末を対象として選択したユーザ端末を優先的に通信対象とすることができる。
（３）自基地局のセル内の連携エリアが、自基地局に隣接する基地局にそれぞれ対応したエリアに分割されることによって、基地局連携通信対象の隣接する基地局と連携エリアとを対応付けすることができる。これにより、自基地局と隣接する基地局間で基地局連携通信の調整を行う際の処理が簡易になる。
（４）ユーザ端末における周辺基地局からの受信電力を基にして、基地局連携通信の対象となり得るか（連携エリアに在るか）否か（非連携エリアに在るか）を判断することによって、自基地局と共に基地局連携通信を行う基地局として、受信品質に基づいた適切なものを選択することができる。
（５）ユーザ端末の位置を基にして、基地局連携通信の対象となり得るか（連携エリアに在るか）否か（非連携エリアに在るか）を判断することによって、自基地局と共に基地局連携通信を行う基地局を選択する際の処理を簡易にすることができる。
（６）隣接する基地局間では隣接する連携エリアにて基地局連携通信を行うことによって、基地局連携通信の対象とするユーザ端末の候補を限定することができる。これにより、ユーザ端末を選択する処理が簡易になる。
（７）隣接する基地局間で重複しないように基地局識別子を各基地局に付与しておくことによって、ある基地局識別子をマスタ基地局のものとしたときに、隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局になることがない。これにより、基地局連携通信の制御の主従関係を明確にすることができる。
（８）無線リソースを移動局に割り当てるスケジューリングタイミング毎に、周期的にマスタ基地局を変更することによって、基地局にかかる負担および基地局の優先度を平滑化することができる。
（９）複数の連携対象基地局の中から最もチャネル容量が大きくなる基地局を選択することができる。これにより、フラクショナルな基地局連携通信を行うことによる効果を助長させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１…基地局、２…移動局（ユーザ端末）、３，３Ａ，３Ｂ…セル、４…バックボーンネットワーク、５…コアネットワーク、６…ルータ、１０…基地局連携部（基地局制御装置）、１１…無線部、１２…ユーザデータ・制御メッセージ処理部、１３…有線部、１４…スループット算出部、１５…データ保持部

Claims (9)

1. 複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、基地局毎に設けられる基地局制御装置であって、
   各基地局制御装置が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、
   複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置同士が協調して行うものであり、
   基地局の種類として、基地局連携通信の主たる制御を行うマスタ基地局と基地局連携通信の従たる制御を行うスレーブ基地局とが定義されてあり、
   前記基地局制御装置は、
   隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局にならないように定められた基地局共通の規則に従って、自基地局がマスタ基地局であるか、又は、スレーブ基地局であるかを判断する基地局種類判断手段と、
   シングルサイト接続を行う移動局を選択するシングルサイト接続対象選択手段と、
   マルチサイト接続を行う移動局を選択するマルチサイト接続対象選択手段と、
   自基地局の種類に応じて、基地局連携通信に係る基地局の基地局制御装置間で、基地局連携通信の調整を行う基地局連携通信調整手段と、を備え、
   前記基地局連携通信調整手段は、
   自基地局がマスタ基地局である場合において、前記シングルサイト接続対象選択手段が選択した移動局が基地局連携通信の対象になり得るときは、スレーブ基地局との間で、当該移動局に係る基地局連携通信を試みるものであって、当該移動局に係るシングルサイト接続容量の評価値と、前記スレーブ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、前記スレーブ基地局との基地局連携通信を行うか否かを判断する、
   ことを特徴とする基地局制御装置。
2. 前記基地局連携通信調整手段は、
   自基地局がスレーブ基地局である場合において、マスタ基地局から基地局連携通信の要求を受けたときは、該マスタ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値を該マスタ基地局へ送信し、該マスタ基地局から基地局連携通信を行うか否かの応答を受信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局制御装置。
3. 前記基地局連携通信調整手段は、複数のマスタ基地局から基地局連携通信の要求を受けた場合には、該複数のマスタ基地局の中から、マルチサイト接続容量の評価値が最大であるマスタ基地局のみをマルチサイト接続容量の評価値の送信先に選択し、選択されず残ったマスタ基地局に対して連携拒否を応答する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局制御装置。
4. 前記通信エリアは、基地局連携通信の対象となる連携エリアと、基地局連携通信の対象とはならない非連携エリアとに区分けされてあり、
   移動局の在圏エリアに基づいて、当該移動局が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断する連携通信対象可否判断手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局制御装置。
5. 移動局の無線品質に基づいて、当該移動局が基地局連携通信の対象となり得るか否かを判断する連携通信対象可否判断手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局制御装置。
6. 隣接する基地局間で重複しない基地局識別子が各基地局に付与されてあり、
   前記基地局種類判断手段は、前記基地局識別子の中から選択した基地局識別子が自基地局のものと一致した場合に、自基地局がマスタ基地局であると判断する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局制御装置。
7. マスタ基地局が周期的に変更されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基地局制御装置。
8. 前記基地局種類判断手段は、無線リソースを移動局に割り当てるタイミング毎に、前記基地局の種類の判断を行うことを特徴とする請求項７に記載の基地局制御装置。
9. 複数の基地局を配置し、各基地局の通信エリアによって連続的な通信サービスエリアを構築するセルラ移動通信システムにおいて、
   基地局毎に基地局連携部を設け、各基地局連携部が通信ネットワークを介して相互に通信可能なように構成されてなり、
   複数の基地局が連携して移動局と通信を行う基地局連携通信の制御を、該基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部同士が協調して行う基地局連携通信制御方法であって、
   基地局の種類として、基地局連携通信の主たる制御を行うマスタ基地局と基地局連携通信の従たる制御を行うスレーブ基地局とが定義されてあり、
   前記基地局連携部が、隣接する基地局同士が同時にマスタ基地局にならないように定められた基地局共通の規則に従って、自基地局がマスタ基地局であるか、又は、スレーブ基地局であるかを判断するステップと、
   前記基地局連携部が、自基地局の種類に応じて、基地局連携通信に係る基地局の基地局連携部間で、基地局連携通信の調整を行うステップと、
   前記基地局連携部が、該調整の結果に従って、シングルサイト接続を行う移動局を選択するか、又は、マルチサイト接続を行う移動局を選択するステップと、を含み、
   前記基地局連携部は、
   自基地局がマスタ基地局である場合において、シングルサイト接続を行う移動局が基地局連携通信の対象になり得るときは、スレーブ基地局との間で、当該移動局に係る基地局連携通信を試みるものであって、当該移動局に係るシングルサイト接続容量の評価値と、前記スレーブ基地局と自基地局に係るマルチサイト接続容量の評価値とに基づいて、前記スレーブ基地局との基地局連携通信を行うか否かを判断する、
   ことを特徴とする基地局連携通信制御方法。

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