JP5252079B2 - 無線通信システム、無線基地局装置、パラメーター決定装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、無線基地局装置、パラメーター決定装置に関する。

従来、複数の無線基地局を用いた無線ネットワークを構築する際、実環境での無線伝播環境に合わせて無線基地局のパラメーターを設定する必要がある。無線基地局のパラメーターの内容としては、例えば無線基地局におけるアンテナの方向や、無線基地局が送受信する無線信号の信号パラメーター等がある（特許文献１参照）。
このような無線パラメーターを決定するために、走行試験によるデータ取得や、取得されたデータに基づく無線伝搬環境のシミュレーション処理の実行などの作業が行われていた。

日本国特許３８６６８９１号公報

しかしながら、走行試験によるデータ取得には多くの時間を要するため、結果として無線基地局の設置に多くの時間がかかってしまうという問題があった。
上記事情に鑑み、本発明は、無線基地局において必要となるパラメーターの決定に要する時間の短縮を可能とする無線通信システム、無線基地局装置、パラメーター決定装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の実施態様による無線通信システムは、無線基地局装置と、パラメーター決定装置とを備える。前記無線基地局装置は、移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部によって取得された位置情報を前記パラメーター決定装置に通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部とを備える。前記パラメーター決定装置は、前記無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報を記憶する記憶部と、前記周辺地域情報及び前記無線基地局装置の位置情報に基づいて、前記無線基地局装置のパラメーターを決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信するパラメーター決定部と、を備える。

本発明による第１の実施態様による無線通信システムにおいて、前記パラメーター決定部は、前記記憶部に記憶される前記周辺地域情報が更新されると、更新により影響を受ける無線基地局装置を検出し、検出された無線基地局装置について前記パラメーターを新たに決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信してもよい。

本発明の第２の実施態様による無線基地局装置は、移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報及び前記位置情報に基づいて前記無線基地局装置のパラメーターを決定し送信するパラメーター決定装置に対し、前記位置情報取得部によって取得された位置情報を通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部とを備える。

本発明の第３の実施態様によるパラメーター決定装置は、移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部によって取得された位置情報を前記パラメーター決定装置に通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部と、を備える無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報を記憶する記憶部と、前記周辺地域情報及び前記無線基地局装置の位置情報に基づいて、前記無線基地局装置のパラメーターを決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信するパラメーター決定部とを備える。

本発明により、無線基地局において必要となるパラメーターの決定に要する時間を短縮することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムのシステム構成を表すシステム構成図である。 図１に示す基地局システムの機能構成を表す概略ブロック図である。 図１に示すエリア最適化サーバーの機能構成を表す概略ブロック図である。 図１に示す基地局監視システムの機能構成を表す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る、基地局システムが新たに設置される場合の通信システムの動作例を表すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、エリア最適化サーバーにおける地図情報が更新された場合の通信システムの動作例を表すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムのシステム構成を表すシステム構成図である。まず、無線通信システムのネットワーク構成について説明する。無線通信システムは、複数の基地局システム１０、エリア最適化サーバー２０、基地局監視システム３０を備える。各基地局システム１０、エリア最適化サーバー２０、基地局監視システム３０は、それぞれネットワークＮを介して通信可能に接続される。各基地局システム１０は、移動局装置Ｍと無線通信を行う。各基地局システム１０は、移動局装置Ｍが接続する無線ネットワークのコアネットワークＣＮに通信可能に接続される。各基地局システム１０は、人工衛星Ｓから発信されるＧＰＳ信号を受信する。

図２は、基地局システム１０の機能構成を表す概略ブロック図である。基地局システム１０は、アンテナ装置１１と基地局装置１２を備える。アンテナ装置１１と基地局装置１２とは、それぞれ異なる筐体として構成され離れた位置に設置されても良い。あるいは、アンテナ装置１１と基地局装置１２とは、一つの筐体として構成されても良い。図２は、アンテナ装置１１と基地局装置１２とが、それぞれ異なる筐体として構成された場合の構成例を示す。

アンテナ装置１１は、基地局用アンテナ１１１、送信アンプ１１２、アンテナチルト制御部１１３、ＧＰＳ用アンテナ１１４、およびＧＰＳレシーバー１１５を備える。
基地局用アンテナ１１１は、移動局装置Ｍと無線伝搬路を介した無線通信を行うことによって、移動局装置Ｍから送信された信号を受信し、コアネットワークＣＮから移動局装置Ｍ宛の信号を移動局装置Ｍへ送信する。

送信アンプ１１２は、基地局制御部１２１から受信した信号をデジタル・アナログ変換し増幅して基地局用アンテナ１１１から送信する。また、送信アンプ１１２は、基地局用アンテナ１１１から受信された信号をアナログ・デジタル変換し基地局制御部１２１へ送信する。

アンテナチルト制御部１１３は、保守監視制御部１２２の指示に従って、基地局用アンテナ１１１の物理的なアンテナの方向（仰角（上下）、方位角（左右））を制御する。
ＧＰＳ用アンテナ１１４は、人工衛星ＳからＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号をＧＰＳレシーバー１１５へ送信する。

ＧＰＳレシーバー１１５は、ＧＰＳ信号に基づいてアンテナ装置１１の位置情報（緯度、経度、高度）を算出し、算出された位置情報を保守監視制御部１２２に通知する。
基地局装置１２は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備える。基地局装置１２は、基地局制御プログラム及び保守監視制御プログラムを実行することによって、基地局祖制御部１２１及び保守監視制御部１２２を備える装置として機能する。基地局装置１２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のハードウェアを用いて実現されても良い。

基地局制御部１２１は、移動体通信システムにおける基地局としての動作を行う。具体的には、基地局制御部１２１は、移動局装置Ｍから送信され基地局用アンテナ１１１によって受信された無線信号を送信アンプ１１２から受け取り、その信号をコアネットワークＣＮへ送信する。また、基地局制御部１２１は、移動局装置Ｍ宛の信号をコアネットワークＣＮから受信し、その信号を送信アンプ１１２及び基地局用アンテナ１１１を介して移動局装置Ｍへ送信する。

保守監視制御部１２２は、基地局監視システム３０が基地局システム１０を監視するために必要となる情報（以下、「監視情報」という。）を収集する。保守監視制御部１２２は、その収集された監視情報を基地局監視システム３０へ送信する。監視情報は、基地局システム１０におけるハンドオーバーの失敗回数、基地局システム１０に接続した移動局装置Ｍの台数の時間統計情報、トラヒックの時間統計情報などを含む。保守監視制御部１２２は、基地局監視システム３０から無線パラメーターを受信し、受信された無線パラメーターに応じて送信アンプ１１２及びアンテナチルト制御部１１３を制御する。保守監視制御部１２２は、ＧＰＳレシーバー１１５から受信した位置情報を最適化サーバー２０へ送信する。

図３は、エリア最適化サーバー２０の機能構成を表す概略ブロック図である。エリア最適化サーバー２０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備える。エリア最適化サーバー２０は、エリア最適化プログラムを実行することによって、位置情報取得部２０１、監視情報取得部２０２、地図情報記憶部２０３、更新制御部２０４、およびエリア最適化実行部２０５を備える装置として機能する。エリア最適化サーバー２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ等のハードウェアを用いて実現されても良い。

位置情報取得部２０１は、基地局システム１０から位置情報を受信する。位置情報取得部２０１は、受信された位置情報をエリア最適化実行部２０５へ送信するとともに地図情報記憶部２０３に書き込む。
監視情報取得部２０２は、エリア最適化実行部２０５による指示に応じて基地局監視システム３０に対し監視情報を要求する。監視情報取得部２０２は、監視情報を受信すると受信された監視情報をエリア最適化実行部２０５へ送信する。

地図情報記憶部２０３は、半導体記憶装置や磁気ハードディスク装置などの記憶装置を用いて構成され、地図情報を記憶する。地図情報とは、基地局システム１０が設置される地域における各建物の緯度、経度、高さ、形状の情報（以下、「周辺地域情報」という）と、既に設置されている各基地局システム１０の位置情報を含む。

更新制御部２０４は、エリア最適化サーバー２０に新たな周辺地域情報が入力されると、入力された新たな周辺地域情報を地図情報記憶部２０３に書き込むとともに、周辺地域情報が更新されたことをエリア最適化サーバー２０へ通知する。

エリア最適化実行部２０５は、地図情報記憶部２０３に記憶される地図情報と、位置情報取得部２０１から送信される基地局システム１０の位置情報と、監視情報とに基づいて、既存の最適化アルゴリズムによるシミュレーションを実行する。エリア最適化実行部２０５は、このシミュレーションから、処理対象となっている基地局システム１０（位置情報取得部２０１に対して位置情報を送信してきた基地局システム１０）における無線パラメーターの最適値（以下、「最適パラメーター」という）を決定する。無線パラメーターとは、基地局システム１０が動作する際の各種パラメーターである。無線パラメーターは、例えば基地局用アンテナ１１１の方向や、送信アンプ１１２が信号を増幅する際の増幅率、基地局システム１０が各移動局装置Ｍと通信する際に使用するサブキャリア、変調方式、符号化率などを含む。

図４は、基地局監視システム３０の機能構成を表す概略ブロック図である。基地局監視システム３０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備える。基地局監視システム３０は、基地局監視プログラムを実行することによって、監視情報記憶部３０１、監視情報管理部３０２、無線パラメーター記憶部３０３、無線パラメーター取得部３０４、および無線パラメーター通知部３０５を備える装置として機能する。基地局監視システム３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ等のハードウェアを用いて実現されても良い。

監視情報記憶部３０１は、半導体記憶装置や磁気ハードディスク装置などの記憶装置を用いて構成され、監視情報を記憶する。
監視情報管理部３０２は、基地局システム１０から監視情報を定期的に受信し、受信された監視情報を監視情報記憶部３０１に書き込む。監視情報管理部３０２は、最適化サーバー２０から監視情報の要求を受けると、監視情報記憶部３０１から監視情報を読み出しエリア最適化サーバー２０へ送信する。

無線パラメーター記憶部３０３は、半導体記憶装置や磁気ハードディスク装置などの記憶装置を用いて構成される。無線パラメーター記憶部３０３は、基地局システム１０毎の識別子に対応付けて、エリア最適化サーバー２０によって決定された無線パラメーターを記憶する。

無線パラメーター取得部３０４は、基地局システム１０毎に決定された無線パラメーターをエリア最適化サーバー２０から受信し、基地局システム１０に付与された識別子に対応付けて無線パラメーター記憶部３０３に無線パラメーターを書き込む。無線パラメーター取得部３０４は、エリア最適化サーバー２０からの要求に応じて、要求された基地局システム１０に対応付けて記憶されている無線パラメーターを無線パラメーター記憶部３０３から読み出し、エリア最適化サーバー２０へ送信する。

無線パラメーター通知部３０５は、無線パラメーター取得部３０４がエリア最適化サーバー２０から受信した無線パラメーターを、処理対象となっている基地局システム１０に送信する。

図５は、基地局システム１０が新たに設置される場合の通信システムの動作例を表すフローチャートである。以下、基地局システム１０が新たに設置されて電源が投入された後の通信システムの動作について説明する。基地局システム１０に電源が投入されると、ＧＰＳ用アンテナ１１４がＧＰＳ信号を受信する（ステップＳ１０１）。ＧＰＳレシーバー１１５がＧＰＳ信号に基づいてアンテナ装置１１の位置情報を算出する（ステップＳ１０２）。ＧＰＳレシーバー１１５は算出された位置情報を保守監視制御部１２２に送信し、保守監視制御部１２２は位置情報をエリア最適化サーバー２０へ送信する（ステップＳ１０３）。

エリア最適化サーバー２０の位置情報取得部２０１は、基地局システム１０から位置情報を受信すると、受信された位置情報をエリア最適化実行部２０５へ送信する。エリア最適化実行部２０５は、位置情報を受信すると、監視情報取得部２０２を介して基地局監視システム３０に対し監視情報を要求する（ステップＳ１０４）。基地局監視システム３０の監視情報管理部３０２は、エリア最適化サーバー２０から監視情報の要求を受けると、監視情報記憶部３０１から監視情報を読み出し、エリア最適化サーバー２０へ送信する（ステップＳ１０５）。

エリア最適化サーバー２０のエリア最適化実行部２０５は、地図情報記憶部２０３から地図情報を読み出し（ステップＳ１０６）、最適化アルゴリズムによるシミュレーションを実行し（ステップＳ１０７）、処理対象となっている基地局システム１０の無線パラメーターの最適値（最適パラメーター）を決定する（ステップＳ１０８）。エリア最適化実行部２０５は、決定された最適パラメーターを基地局監視システム３０へ送信する（ステップＳ１０９）。

基地局監視システム３０の無線パラメーター取得部３０４は、最適パラメーターを受信すると、受信された最適パラメーターを無線パラメーター記憶部３０３に書き込み、無線パラメーター通知部３０５へ送信する。そして、無線パラメーター通知部３０５は、受信された最適パラメーターを、処理対象となっている基地局システム１０に送信する（ステップＳ１１０）。

基地局システム１０の保守監視制御部１２２は、基地局監視システム３０から最適パラメーターを受信すると、受信された最適パラメーターに基づいて送信アンプ１１２及びアンテナチルト制御部１１３を制御する（ステップＳ１１１）。具体的には、保守監視制御部１２２は、最適パラメーターに基づいて送信アンプ１１２の増幅率などを設定し、最適パラメーターに基づいてアンテナチルト制御部１３を駆動させ基地局用アンテナ１１１の方向を制御する。この後、送信アンプ１１２は、設定された増幅率などに従って動作する。

図６は、エリア最適化サーバー２０における地図情報が更新された場合の通信システムの動作例を表すフローチャートである。以下、基地局システム１０が新たに設置されて電源が投入された後の通信システムの動作について説明する。図５と同じ処理については、図６において図５と同じ符号を付しその説明を省略する。

更新制御部２０４は、新たな地図情報を地図情報記憶部２０３に書き込むと（ステップＳ２０１）、地図情報が更新されたことと、情報が更新された地域についての情報をエリア最適化実行部２０５へ通知する。エリア最適化実行部２０５は、更新の通知を受けると、更新された地図情報を地図情報記憶部２０３から読み出し、情報が更新された地域に関係する基地局システム１０を検出する。情報が更新された地域に関係する基地局システム１０とは、情報が更新されたことによって、無線パラメーターの最適値の内容に影響が出る可能性のある基地局システム１０である。エリア最適化実行部２０５は、例えば、地図情報記憶部２０３に記憶されている各基地局システム１０の位置情報と、情報が更新された地域との距離をそれぞれ算出し、算出された距離が予め設定されている閾値よりも大きい基地局システム１０を「情報が更新された地域に関係する基地局システム１０」として検出する。この後、エリア最適化実行部２０５は、検出された全ての基地局システム１０各々について、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０７〜１１１の処理を実行する。

このように構成された無線通信システムによれば、新たな基地局システム１０を設置する際に、この基地局システム１０に設定すべき無線パラメーターの最適値がエリア最適化サーバー２０によって決定されるため、走行試験などによるデータ取得を行う必要が無い。そのため、無線基地局において必要となるパラメーター（無線パラメーターの最適値）の決定に要する時間を短縮することが可能となる。

また、各基地局システム１０は、ＧＰＳによって自身が設置された位置の位置情報を取得しエリア最適化サーバー２０へ送信する。そのため、エリア最適化サーバー２０の管理者が各基地局システム１０の位置情報をエリア最適化サーバー２０へ手動で入力する必要が無くなり、無線基地局において必要となるパラメーターの決定に要する時間を短縮することが可能となる。

また、エリア最適化サーバー２０の更新制御部２０４は、地図情報が更新されると、更新されたことをエリア最適化サーバー２０へ通知する。そして、この通知を受けたエリア最適化サーバー２０は、この通知に応じて最適化アルゴリズムによるシミュレーションを実行し、決定された無線パラメーターの最適値の通知を行う。そのため、各基地局システム１０において、周囲の建物に関する環境に応じて常に最適な無線パラメーターが設定されることとなる。

また、地図情報が更新された後にエリア最適化実行部２０５が処理を行う際に、エリア最適化実行部２０５は、情報の更新によって影響を受ける基地局システム１０のみを検出し、検出された基地局システム１０についてのみ無線パラメーターの最適値の決定処理を行う。そのため、無駄な処理を省き、処理時間やコストを削減することが可能となる。

＜変形例＞
エリア最適化サーバー２０と基地局監視システム３０とは、一体の装置として構成されても良い。

アンテナ装置１１は、ＧＰＳ用アンテナ１１４及びＧＰＳレシーバー１１５を備えず、位置情報入力部を備えるように構成されても良い。この場合、位置情報入力部は、ボタンや記録媒体インターフェース（例えば、ＵＳＢインターフェース、ＣＤＲＯＭ読出装置など）や他の情報処理装置との通信インターフェースとして構成され、アンテナ装置１１を設置した者などによる、アンテナ装置１１の設置位置の位置情報の入力を受け付ける。

以上、この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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

この出願は、２００９年５月１４日に出願された日本出願特願２００９−１１７９５２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、無線通信システム、無線基地局装置、およびパラメーター決定装置に適用することができる。これらの無線通信システム、無線基地局装置、およびパラメーター決定装置によれば、無線基地局において必要となるパラメーターの決定に要する時間を短縮することが可能となる。

１０ 基地局システム（無線基地局装置）
１１ アンテナ装置
１２ 基地局装置
２０ エリア最適化サーバー（パラメーター決定装置）
３０ 基地局監視システム
１１１ 基地局用アンテナ
１１２ 送信アンプ
１１３ アンテナチルト制御部
１１４ ＧＰＳ用アンテナ
１１５ ＧＰＳレシーバー（位置情報取得部）
１２１ 基地局制御部
１２２ 保守監視制御部（制御部）
２０１ 位置情報取得部
２０２ 監視情報取得部
２０３ 地図情報記憶部
２０４ 更新制御部
２０５ エリア最適化実行部
３０１ 監視情報記憶部
３０２ 監視情報管理部
３０３ 無線パラメーター記憶部
３０４ 無線パラメーター取得部
３０５ 無線パラメーター通知部

Claims (4)

1. 無線基地局装置と、パラメーター決定装置とを備える無線通信システムであって、
   前記無線基地局装置は、
   移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、
   前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報取得部によって取得された位置情報を前記パラメーター決定装置に通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記パラメーター決定装置は、
   前記無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報を記憶する記憶部と、
   前記周辺地域情報及び前記無線基地局装置の位置情報に基づいて、前記無線基地局装置のパラメーターを決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信するパラメーター決定部と、
   を備える無線通信システム。
2. 前記パラメーター決定部は、前記記憶部に記憶される前記周辺地域情報が更新されると、更新により影響を受ける無線基地局装置を検出し、検出された無線基地局装置について前記パラメーターを新たに決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、
   前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報及び前記位置情報に基づいて前記無線基地局装置のパラメーターを決定し送信するパラメーター決定装置に対し、前記位置情報取得部によって取得された位置情報を通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部と、
   を備える無線基地局装置。
4. 移動局装置と無線通信するアンテナ装置と、前記アンテナ装置の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報取得部によって取得された位置情報を前記パラメーター決定装置に通知し、前記パラメーター決定装置から送信されるパラメーターに応じて前記アンテナ装置を制御する制御部と、を備える無線基地局装置が設置される地域における建物の位置及び形状の情報を表す周辺地域情報を記憶する記憶部と、
   前記周辺地域情報及び前記無線基地局装置の位置情報に基づいて、前記無線基地局装置のパラメーターを決定し、決定されたパラメーターを前記無線基地局装置へ送信するパラメーター決定部と、
   を備えるパラメーター決定装置。

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