JP5337785B2 - セルラシステムおよびハンドオフ品質改善方法 - Google Patents

Description

本発明は、セルラシステムおよびハンドオフ品質改善方法に係り、特にハンドオフ品質を改善するセルラシステムおよびハンドオフ品質改善方法に関する。

セルラシステムには、１台で複数のキャリアをサポートするマルチキャリア基地局を用いるセルラシステムがある。マルチキャリア基地局には、端末との通信をシングルキャリア通信で行ない、端末を複数のキャリアに分散収容するマルチキャリア基地局と、端末との通信をマルチキャリア通信で行なうマルチキャリア基地局がある。

近年、セルラシステムは、前者のシングルキャリア通信から後者のマルチキャリア通信へ移行しつつある。特許文献１は、ｃｄｍａ２０００ １Ｘ（シングルキャリア）を使用している電気通信システムがｃｄｍａ２０００ ３Ｘ（トリプルキャリア）を使用することに容易に移行できるようにする方法および装置を開示する。マルチキャリア通信では、各キャリアは、同じセル半径で運用されるケースが多い。

セルラシステムにおける基地局間ハンドオフの品質は、端末がセル間を移動する際の希望波の信号対干渉雑音電力比の安定性に依存する。しかし、大都市などでは、高密度に分布するマクロセル基地局が互いに干渉成分として作用する。また、建造物によって希望波の電力が急激に減少することがある。このような場合、信号対干渉雑音電力比が安定して得られない。

セルラシステムのハンドオフ品質を維持するための保守方法として、基地局を設置する際に、計算機シミュレーションにより周辺エリアにおける信号対干渉雑音電力比が最適になるように基地局の設置位置や電波の送信方向、送信電力を決定することがなされてきた。また、基地局設置後に作業者が端末を搭載した車両で現地を走行して実際の信号対干渉雑音電力比を計測し、基地局の電波の送信方向や送信電力の調整を行なっていた。

これらの人員作業を伴なう保守方法に代わって、システムが自動で品質を改善する方法が求められている。また、マルチキャリアという観点から、シングルキャリアに対する品質改善方法に加えて、新たなアプローチの品質改善方法の提案が期待されている。

特表２００３−５２２４４６号公報

本発明は、マルチキャリア通信のセルラシステムにおけるハンドオフ品質改善を行なう方法を提案する。マルチキャリア通信の場合、各キャリアのセル半径が同じのとき、同一地点における各キャリアの電波環境が類似する。このため、全てのキャリアのハンドオフが失敗する可能性が高い。その場合、通信は、完全に切断されてしまう。また、そのようなすべてのキャリアのハンドオフが失敗する可能性が高い第１の地点のハンドオフ品質を改善させるためにすべてのキャリアのセル半径を同じように変更すると、第１の地点のハンドオフ品質は改善されたとしても、新たに、すべてのキャリアにおいてハンドオフ品質の悪い第２の地点が発生してしまう。

複数のキャリアのうち一部のキャリアのセル半径のみ変更することにより、一部のキャリアについては第１の地点のハンドオフ品質を改善する。同時に、一部のキャリアで第２の地点のハンドオフ品質が悪くなったとしても、残りのキャリアで第２の地点のハンドオフ品質を確保する。これにより、第１の地点でも第２の地点でも通信が完全に切断されることなくハンドオフすることができるようになる。

そのために、セルラシステムにハンドオフ品質を管理する管理装置を導入する。管理装置は、各基地局からハンドオフ品質に関する数値データを収集し、ハンドオフ品質の悪いエリアの基地局に対し送信電力を変更するなどの指示を与えることにより、ハンドオフ品質の改善を行なう。

上述した課題は、端末とマルチキャリア通信を行なう複数の基地局と、これらの基地局と接続された管理装置とから構成されたセルラシステムにおいて、基地局は、ハンドオフ品質に関する数値データをキャリアごとかつ隣接基地局ごとに算出し、算出した数値データを管理装置へ送信し、管理装置から改善指示を受信し、改善指示で指定されたキャリアの電波の送信電力または送信方向を変更し、管理装置は、数値データを受信し、改善対象基地局および改善対象キャリアを決定し、改善対象基地局に対し改善対象キャリアの電波の送信電力または送信方向を変更する改善指示を送信するセルラシステムにより、達成できる。

また、端末とマルチキャリア通信を行なう複数の基地局と、これらの基地局と接続された管理装置とから構成されたセルラシステムにおけるハンドオフ品質改善方法であって、ハンドオフ品質に関する数値データをキャリアごとかつ隣接基地局ごとに算出するステップと、算出した数値データを管理装置へ送信するステップと、算出した数値データを受信するステップと、改善対象基地局および改善対象キャリアを決定するステップと、
改善対象基地局に対し改善対象キャリアの電波の送信電力または送信方向を変更する改善指示を送信するステップと、改善指示を受信するステップと、改善指示で指定されたキャリアの電波の送信電力または送信方向を変更するステップと、からなるハンドオフ品質改善方法により、達成できる。

マルチキャリア通信セルラシステムにおけるハンドオフ品質の改善を行なうことが可能となった。

セルラシステムの構成を説明するブロック図である。 管理装置の構成を説明するブロック図である。 基地局の構成を説明するブロック図である。 基地局の各キャリアのセルの位置関係の模式図である。 基地局が送信するハンドオフ失敗率を説明する図である。 ハンドオフ失敗率管理表を説明する図である。 各基地局と管理装置との間のハンドオフ品質の改善シーケンス図である。 基地局の各キャリアのセルの位置関係の模式図である。 管理装置のハンドオフ品質の改善のフローチャートである。 管理装置が基地局に送信する改善指示メッセージである。 基地局が送信するハンドオフ失敗率を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には、同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１を参照して、セルラシステムの構成を説明する。図１において、セルラシステム５００は、基地局１００−１、１００−２、１００−３と、管理装置２００を備える。３局の基地局１００と管理装置２００とは、保守網３００にて接続されている。

図２を参照して、管理装置２００の構成を説明する。図２において、管理装置２００は、保守網３００と接続される送受信部２１０と、処理部２２０と、記憶部２３０を備えている。記憶部２３０は、ハンドオフ失敗率管理表２３１、改善判断条件２３２が記憶される。送受信部２１０は、保守網３００へメッセージを送信する。また、送受信部２１０は、保守網３００を介して、基地局１００からハンドオフ失敗率を受信する。処理部２２０は、受信したハンドオフ失敗率に基づいて、ハンドオフ失敗率管理表２３１を更新する。また、処理部２２０は、ハンドオフ失敗率管理表２３１と、改善判断条件２３２に基づいて、改善対象基地局と、改善対象キャリアを決定する。処理部２２０は、改善指示メッセージ５０（図１０を参照し、後述する）を作成する。処理部２２０は、送受信部２１０を介して、作成した改善指示メッセージ５０を改善対象基地局に送信する。

図３を参照して、基地局の構成を説明する。図３において、基地局１００は、無線送受信部１１０、保守網３００と接続される保守網側送受信部１２０、記憶部１３０を備えている。記憶部１３０にはハンドオフ失敗率１３１が記憶される。

図１に示した基地局１００−１、１００−２、１００−３は、２つのキャリア（キャリア１、キャリア２）をサポートするマルチキャリア基地局である。ここで、基地局１００−１、１００−２、１００−３は、それぞれの各キャリアのセル半径が同じであるものとする。図４に基地局１００−１、１００−２、１００−３の各キャリアのセルの位置関係を示す。図４において、横軸は、各基地局１００の距離的位置関係を表わす。一方、縦軸方向にキャリア１、キャリア２を並べて記載している。ここで、基地局１００−１と基地局１００−２の間の地点Ａ、基地局１００−２と基地局１００−３の間の地点Ｂにおいてハンドオフ品質が悪い状態になっている。この状態から、本実施例がどのようにハンドオフ品質を改善するかを以降に説明する。

図５を参照して、各基地局が保持するハンドオフ失敗率を説明する。ここで、図５（ａ）は、基地局１００−１のハンドオフ失敗率１３１−１である。図５（ｂ）は、基地局１００−２のハンドオフ失敗率１３１−２である。図５（ｃ）は、基地局１００−３のハンドオフ失敗率１３１−３である。

図５（ａ）において、基地局１００−１の隣接基地局は、基地局１００−２である。基地局１００−１から基地局１００−２へのハンドオフ失敗率は、キャリア１で１.２８％、キャリア２で１.３１％である。図５（ｂ）において、基地局１００−２の隣接基地局は、基地局１００−１と、基地局１００−３である。ハンドオフ失敗率は、図示した通りである。図５（ｃ）において、基地局１００−３の隣接基地局は、基地局１００−２である。ハンドオフ失敗率は、図示した通りである。基地局１００は、ハンドオフ失敗率を定期的に管理装置２００に送信する。管理装置２００は、受信したハンドオフ失敗率に基づいて、ハンドオフ失敗率管理表２３１にまとめる。

図６を参照して、ハンドオフ失敗率管理表２３１を説明する。図６において、ハンドオフ失敗率管理表２３１は、各基地局間についてキャリアごとにハンドオフ失敗率が管理できる構成になっている。ここでは、基地局１００−１、１００−２、１００−３に関わる記載箇所のみ記載している。

図６のハンドオフ失敗率管理表２３１は、図５（ａ）〜図５（ｃ）の基地局間のキャリアごとの最大値を記載している。すなわち、黒丸でチェックされた、基地局１００−１と、基地局１００−２間では、キャリア１で１.３１％、キャリア２で１.３４％である。一方、基地局１００−２と、基地局１００−３間では、キャリア１で１.３９％、キャリア２で１.４２％である。

図７を参照して、各基地局１００と管理装置２００との間の通信処理を説明する。図７において、基地局１００−１は、ハンドオフ失敗率を算出する（Ｓ８０１）。ここで、ハンドオフ失敗率は、ハンドオフ失敗率＝ハンドオフ失敗数／ハンドオフ試行数で産出する。基地局１００−１は、ハンドオフ失敗率を管理装置２００に送信する（Ｓ８０２）。管理装置２００は、受信したハンドオフ失敗率を用いてハンドオフ失敗率管理表２３１を更新する（Ｓ８０３）。なお、更新の各ステップは、受信したハンドオフ失敗率が記録されたハンドオフ失敗率より小さいとき更新しないことを含む。

基地局１００−２は、失敗率を算出する（Ｓ８０４）。基地局１００−２は、失敗率を管理装置２００に送信する（Ｓ８０６）。管理装置２００は、受信した失敗率を用いて失敗率管理表２３１を更新する（Ｓ８０７）。

基地局１００−３は、失敗率を算出する（Ｓ８０８）。基地局１００−３は、失敗率を管理装置２００に送信する（Ｓ８０９）。管理装置２００は、受信した失敗率を用いて失敗率管理表２３１を更新する（Ｓ８１１）。

管理装置２００は、失敗率改善を検討する（Ｓ８１２）。ここでは、管理装置２００は、基地局１００−２の出力を改善対象に決定したとする。管理装置２００は、基地局１００−２に改善指示を送信する（Ｓ８１３）。基地局１００−２は、管理装置２００からの改善指示を実行する（Ｓ８１４）。

管理装置２００は、定期的に失敗率改善を検討する。管理装置２００は、ハンドオフ失敗率管理表２３１の内容と改善判断条件２３２とを比較する。ここでは、改善判断条件は、次である。
条件１.ハンドオフ失敗率が１％以上のキャリアが２つある基地局間を改善対象候補とする。
条件２.条件１で改善対象候補となった基地局間に最も関与している基地局を改善対象基地局とする。
条件３.条件２で改善対象基地局となった基地局において、その基地局が関与する基地局間でハンドオフ失敗率が最も高いキャリアを改善対象キャリアとする。

図６に戻って、この場合、条件１については、基地局１００−１と基地局１００−２間、基地局１００−２と基地局１００−３間が改善対象候補に該当する。また、条件２については、基地局１００−２がいずれにも関与しており、最も関与数が多いので、基地局１００−２が改善対象基地局となる。条件３については、基地局１００−２が関与している基地局間で最もハンドオフ失敗率が高いのは基地局１００−２と基地局１００−３間のキャリア２における１.４２％なので、キャリア２が改善対象キャリアとなる。

結果として、管理装置２００は基地局１００−２に対して、キャリア２の送信電力を小さくする旨の改善指示を送信する。基地局１００−２は、管理装置２００からの改善指示８１４を受信すると、改善指示に従ってキャリア２の送信電力を小さくする。

図８を参照して、改善ステップ実行後の基地局１００−１、１００−２、１００−３のセルの位置関係を説明する。図８において、基地局１００−２がキャリア２の送信電力を小さくしたことにより、キャリア２のハンドオフポイントが基地局１００−２側にずれている。

これにより、基地局１００−１から基地局１００−３に移動する端末は、地点Ａでキャリア１のハンドオフに失敗しても、キャリア２ではまだハンドオフせずに基地局１００−１と通信を継続できる。このため、改善前のように通信が完全に切断されることがなくなる。その後端末は、キャリア２で通信しつつ、ハンドオフ品質の良い地点Ｃにて基地局１００−２にハンドオフすれば再びキャリア１を追加してマルチキャリア通信を行なうことが可能になる。更に、地点Ｄでハンドオフ品質がよくキャリア２で基地局１００−３へハンドオフが成功した場合、端末は、基地局１００−２のキャリア１は切断し、地点Ｈまでは基地局１００−３のキャリア２で通信を行なう。端末は、地点Ｈから基地局１００−３のキャリア１を追加して再びマルチキャリア通信を行なうことが可能である。

また、端末が複数の基地局と同時に通信が可能なシステムであれば、基地局１００−１から基地局１００−３に移動する場合、地点Ａでキャリア１のハンドオフが失敗した後に地点Ｅにて基地局１００−１のキャリア２と基地局１００−２のキャリア１を使用して再びマルチキャリア通信を行なうことができる。端末は、地点Ｃにてキャリア２の基地局１００−１から基地局１００−２へのハンドオフを実施することも可能である。この場合、仮に地点Ｃもハンドオフ品質が悪くてキャリア２のハンドオフに失敗したとしても、今度はキャリア１で通信を継続することができる。同様に、地点Ｃでキャリア２のハンドオフが失敗した後に地点Ｇにて基地局１００−２のキャリア１とキャリア２を使用して再びマルチキャリア通信を行なう。端末は、地点Ｄにてキャリア２の基地局１００−２から基地局１００−３へのハンドオフを実施する際に仮にハンドオフ品質が悪くてハンドオフに失敗しても、キャリア１で通信を継続することができる。また同様に、地点Ｄでキャリア２のハンドオフが失敗した後に地点Ｆにて基地局１００−２のキャリア１と基地局１００−３のキャリア２を使用して再びマルチキャリア通信を行なうことができる。端末は、地点Ｂにてキャリア１の基地局１００−２から基地局１００−３へのハンドオフを実施する際にハンドオフ品質が悪くてハンドオフに失敗しても、キャリア２で通信を継続することができる。その後、端末は、地点Ｈにて基地局１００−３のキャリア１とキャリア２を使用して再びマルチキャリア通信を行なうことができる。

図９を参照して、管理装置２００の処理フローを説明する。管理装置２００は、ステップ１０１とステップ１０４との間を基地局間の数だけ繰り返す。管理装置２００は、ハンドオフ失敗率が１％以上のキャリアが２つあるか判定する（Ｓ１０２）。ＹＥＳのとき、管理装置２００は、当該基地局間を改善対象候補とする（Ｓ１０３）。ステップ１０２でＮＯのとき、管理装置２００は、次の基地局間に遷移する。すべての基地局間をチェックした後、管理装置２００は、改善対象の基地局間があるか判定する（Ｓ１０６）。ＹＥＳのとき、管理装置２００は、改善対象の基地局間に最も寄与している基地局を改善対象基地局とする（Ｓ１０７）。管理装置２００は、改善対象基地局が関与する基地局間でもっともハンドオフ失敗率の高いキャリアを改善対象キャリアとして（Ｓ１０８）、終了する。ステップ１０６でＮＯのとき、管理装置２００は、そのまま終了する。

図１０を参照して、改善指示メッセージを説明する。図１０において、改善指示メッセージ５０は、改善対象基地局のＩＰアドレス５１と、改善対象キャリア５２と、改善方法５３と、減衰量５４とから構成される。改善対象基地局のＩＰアドレス５１は、改善対象基地局のＩＰアドレスを記述する。改善対象キャリア５２は、改善対象キャリアのキャリア番号を記載する。改善方法５３は、送信電力の減衰である。減衰量５４は、事前に設定した値を記載する。

図１１を参照して、改善後のハンドオフ失敗率を説明する。ここで、図１１（ａ）は、基地局１００−１のハンドオフ失敗率１３１−１である。図１１（ｂ）は、基地局１００−２のハンドオフ失敗率１３１−２である。図１１（ｃ）は、基地局１００−３のハンドオフ失敗率１３１−３である。

図１１（ａ）において、基地局１００−１の隣接基地局は、基地局１００−２である。基地局１００−１から基地局１００−２へのハンドオフ失敗率は、キャリア１で１.２８％、キャリア２で０.０１％である。図１１（ｂ）において、基地局１００−２の隣接基地局は、基地局１００−１と、基地局１００−３である。ハンドオフ失敗率は、図示した通りである。図１１（ｃ）において、基地局１００−３の隣接基地局は、基地局１００−２である。ハンドオフ失敗率は、図示した通りである。

図５と図１１の対比から明らかなように、各失敗率は、キャリア１では変化がないが、キャリア２で大幅に改善していることが分かる。なお、上述した実施例では説明の簡便さから送信電力を減衰させるとして説明したが、対象キャリアの送信方向を変更してもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、マルチキャリア通信セルラシステムのハンドオフ品質が改善されることがわかった。

５０…改善指示メッセージ、１００…基地局、１１０…無線送受信部、１２０…保守網側送受信部、１３０…記憶部、１３１…ハンドオフ失敗率、２００…管理装置、２１０…送受信部、２２０…処理部、２３０…記憶部、２３１…ハンドオフ失敗率管理表、２３２…改善判断条件、３００…保守網、５００…セルラシステム。

Claims (3)

1. 端末とマルチキャリア通信を行なう複数の基地局と、これらの基地局と接続された管理装置とから構成されたセルラシステムにおいて、
   前記基地局は、ハンドオフ品質に関する数値データをキャリアごとかつ隣接基地局ごとに算出し、算出した数値データを管理装置へ送信し、前記管理装置から改善指示を受信し、前記改善指示で指定されたキャリアの電波の送信電力または送信方向を変更し、
   前記管理装置は、前記数値データを受信し、改善対象基地局および改善対象キャリアを決定し、前記改善対象基地局に対し前記改善対象キャリアの電波の送信電力または送信方向を変更する前記改善指示を送信することを特徴とするセルラシステム。
2. 請求項１に記載のセルラシステムであって、
   前記管理装置は、記憶部と、送受信部と、処理部とを備え、
   前記処理部は、前記記憶部に記憶させたハンドオフ失敗率管理表と改善判断条件とに基づいて、前記改善対象基地局と、前記改善対象キャリアを決定することを特徴とするセルラシステム。
3. 端末とマルチキャリア通信を行なう複数の基地局と、これらの基地局と接続された管理装置とから構成されたセルラシステムにおけるハンドオフ品質改善方法であって、
   ハンドオフ品質に関する数値データをキャリアごとかつ隣接基地局ごとに算出するステップと、
   算出した数値データを管理装置へ送信するステップと、
   前記算出した数値データを受信するステップと、
   改善対象基地局および改善対象キャリアを決定するステップと、
   前記改善対象基地局に対し前記改善対象キャリアの電波の送信電力または送信方向を変更する改善指示を送信するステップと、
   前記改善指示を受信するステップと、
   前記改善指示で指定されたキャリアの電波の送信電力または送信方向を変更するステップと、からなることを特徴とするハンドオフ品質改善方法。

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