JP5440688B2 - 無線通信システム、通信制御方法及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、該システムにおける通信制御方法及び該システムを提供する基地局に関し、基地局のサービスエリアの拡張を実施する際のリソース割り当て制御及びエリア構築制御に関する。

無線通信システムにおけるサービスエリアの拡張技術として、無線電波強度を増幅するブースタや通信環境を改善させるリピータの設置、又は基地局配下に新しく基地局を増設することなどが従来行なわれている。

しかしながら、リピータやブースタなどの構成によるサービスエリアの拡張においては、単純に電波強度が増幅されるのみであり、増幅された通信電波が周辺基地局からの通信電波と干渉し、却って通信環境の悪化などに繋がる技術的な問題があった。

他方で、基地局配下に新しく基地局を増設することで、サービスエリアの拡張を行う技術について、例えばマルチホップ中継形式や、階層型セル構成形式などの基地局の設置方式が知られている。

以下に示す先行技術文献では、例えばマルチホップ中継形式において、周波数帯域を分割することで、基地局と中継局との間のセル内干渉の抑制を図る構成が知られている。又、階層型セル構成の基地局と配下の基地局との間で、干渉状態などに応じた通信チャネル割り当て方式が知られている。

特開２００７−１１６７０３号公報 特開平１０−１３６４４３号公報

しかしながら、無線通信システムにおいて、一の基地局のサービスエリアの拡張を行うための基地局を増設する場合、増設される基地局は、元となる基地局から静的に割り当てられたリソースに基づいて通信環境を提供している。このため、例えば何らかの要因で中継局又は配下の基地局によって拡張されたサービスエリア内トラフィックが増加する場合などでは、割り当てられたリソースが不足して、十分な通信環境を提供出来ない虞がある。

ところで、一の基地局のサービスエリア内であっても、他の建築物の陰や地下などの場合、十分な電波強度が確保されず、通信環境の提供が行えない不感地帯が生じる可能性がある。このような地形的な変化は、リアルタイムで適宜生じ得るものであり、ユーザが満足する通信環境を提供するためにも、サービスエリアの拡張が適宜行われることが好ましい。上述した静的なリソース割り当てでは、このようなリアルタイムの対応を適切に行えない可能性がある。

本発明は、上述した問題点に鑑み、サービスエリアの拡張のために基地局配下に設置される基地局において、効率的なリソース制御を可能とし、サービスエリアに在圏する移動端末に対して適切な通信制御を可能とする無線通信システム及び基地局を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、開示の無線通信システムは、無線リソースを用いて夫々移動局と通信を行う第１の基地局及び第２の基地局を備える無線通信システムである。第１の基地局は、第２の基地局に対して無線リソースの割り当て制御を行うリソース制御手段を備える。第２の基地局は、第１の基地局から割り当てられる無線リソースを用いて移動局と通信を行う通信手段を備える。

開示の無線通信システムにおいては、第２の基地局は、第１の基地局より割り当てられる無線リソースを用いて通信を行う。例えば、第２の基地局は、第１の基地局の配下において、セルの拡張や不感地帯における通信環境の改善などを目的に設置される。

第１の基地局は、第２の基地局に対して無線リソースの割り当てを実施するにあたり、リソース制御手段の動作により、割り当てるべき無線リソースを動的に決定する。

具体的には、リソース制御手段は、第１の基地局において使用可能な周波数帯域などの無線リソースから、第２の基地局が使用する無線リソースを決定し、割り当てる。このとき、リソース制御手段は、予め設定された周波数帯域を単純に割り当てることに加えて又は代えて、例えば第１の基地局及び第２の基地局の夫々における周波数干渉やトラフィックの状態に基づいて、適切な通信環境を提供可能となるよう割り当てるべき無線リソースを動的に決定する。

また、上記課題を解決するために、開示の通信制御方法は、無線リソースを用いて夫々移動局と通信を行う第１の基地局及び第２の基地局を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、リソース制御工程と通信工程とを備える。リソース制御工程では、第１の基地局から第２の基地局に対して無線リソースの割り当て制御が行われる。通信工程では、第２の基地局が、第１の基地局から割り当てられる無線リソースを用いて移動局と通信を行う通信工程とを備える。

また、上記課題を解決するために、開示の第１の基地局は、無線リソースを用いて移動局と通信を行う基地局であって、他の基地局に対して無線リソースの割り当て制御を行うリソース制御手段を備える。

また、上記課題を解決するために、開示の第２の基地局は、無線リソースを用いて移動局と通信を行う基地局であって、他の基地局に対して無線リソースの割り当てを要求するリソース要求手段と、割り当てられる無線リソースを用いて移動局と通信を行う通信手段とを備える。

上述した様に、無線通信システムにおいては、サービスエリア内部の地形的な状態などが刻一刻と変化する状況で、十分な通信環境を提供可能なサービスエリアの確保及び柔軟なエリア拡張は重要な要素である。上述の構成によれば、第１の基地局の配下に設置される第２の基地局により、第１の基地局のサービスエリア内の不感地帯に対して通信環境を提供することや、サービスエリア自体の拡張を行うことが出来る。

また、上述の無線通信システムにおいては、第２の基地局には、第１の基地局においてリソース制御手段が動的に割り当てを決定した周波数帯域など無線リソースが割り当てられる。このときの割り当てられる無線リソースは、リソース制御手段によって、好適には各基地局でのトラフィックや周波数干渉の状況に応じて適宜決定されるため、有限である無線リソースをより効率的に活用することが可能となる。

無線通信システムの構成例を示す図である。 サービスエリア拡張のための基地局の構成例を示す図である。 無線通信システムの実施形態の構成を示すブロック図である。 実施形態の基地局の基本的な構成を示すブロック図である。 実施形態の拡張基地局の基本的な構成を示すブロック図である。 実施形態における拡張基地局の起動時の各部の処理フローを示す図である。 実施形態における拡張基地局の起動時の各部のシーケンスを示す図である。 実施形態における拡張基地局のトラフィックに応じたリソース再割り当ての処理フローを示す図である。 実施形態における拡張基地局のトラフィックに応じたリソース再割り当ての各部のシーケンスを示す図である。 実施形態における基地局のトラフィックに応じたリソース再割り当ての処理フローを示す図である。 実施形態における基地局のトラフィックに応じたリソース再割り当ての各部のシーケンスを示す図である。

（１）はじめに
図１及び図２を参照して、無線通信システムにおける基地局サービスエリアの拡張の態様について説明する。ここに図１は、上位装置配下のＭＭＥ（Mobility Management Entity）に接続される複数の基地局Ａ、Ｂ及びＣと各基地局のサービスエリアとを示す図である。

図１に示されるように、基地局ＡはセルＡを、基地局ＢはセルＢを、基地局ＣはセルＣを夫々形成し、セル内の移動端末に対して通信環境を提供している。ここで、基地局Ｃには、配下に拡張装置が存在し、無線又は有線で接続される。このような拡張装置として、例えばブースタなどの通信電波の増幅を行なう構成や、割り当てられた無線リソースを用いて独自のサービスエリア（拡張エリア）を有する中継局などの構成がある。

例えば、図２に示されるように、基地局Ｃが形成するセルＣの内部であっても、建築物の中や陰、又は地下など、通信電波が十分な電波強度を保ったまま到達出来ずに、十分な通信環境を提供出来ない不感地帯が生じる可能性がある。ここで、上述した拡張装置を用いることで、このような不感地帯に対してもサービスエリアを拡張し、通信環境を提供することが可能となる。

ブースタは、基地局Ｃが送信する電波強度を高める構成であり、電波強度が弱い不感地帯の近傍で通信電波を増幅することで、サービスエリアの拡張を行う。このとき、増幅された通信電波が周辺の他の基地局Ａ又はＢなどの通信電波と干渉することがある。このような干渉が生じることで、通信環境を提供する上で十分な回線品質が保てない場合がある。

他方で、割り当てられる無線リソースを用いてサービスエリアを形成する中継局では、元となる基地局Ｃから割り当てられる周波数帯域又は時間帯域などの無線リソースを用いて、独自に形成する拡張エリア内に通信環境を提供する。このとき、例えば基地局Ｃの送信する周波数帯域がある帯域幅の周波数リソースを有する場合、同一の周波数帯域を基地局Ｃからの送信、及び拡張装置からの送信の夫々に用いることは通信電波の干渉上割り当てが困難となる。このため、夫々干渉が生じないよう周波数帯域を分割して用いることになる。以下に、本実施形態における周波数帯域などの無線リソースの割り当ての態様について説明する。

（２）基本構成例
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。

先ず、図３から図５を参照して、本実施形態の無線通信システムを構成する各部の構成について説明する。

図３は、本実施形態である無線通信システム１の構成を示す図である。図３に示されるように無線通信システム１は、基地局であるｅＮＢ（evolved Node B）１００、該ｅＮＢ１００配下に設けられる拡張ｅＮＢ２００を少なくとも備え、移動端末であるＵＥ３００及びｅＮＢ１００の上位装置であるＭＭＥ４００に対して通信を行う。尚、ＵＥ３００及びＭＭＥ４００については、従来の構成がそのまま適用されてもよい。

ｅＮＢ１００は、本実施形態における無線通信システムの「第１の基地局」の一例である。図４のブロック図に示されるように、ｅＮＢ１００は、アンテナ１１０と、受信アンプ１２０と、ＲＥ（Radio Equipment）１３０と、ＲＥＣ（Radio Equipment Controller）１４０とを備える。

アンテナ１１０は、通信電波を送受信することで、サービスエリア（ｅＮＢセル）を形成する。アンテナ１１０が送信する送信データはＲＥ１３０より供給され、アンテナ１１０が受信する受信データは受信アンプ１２０へと供給される。

受信アンプ１２０は、供給される受信データの電力を増幅し、ＲＥ１３０内の無線送受信部１３２へと供給する。

ＲＥ１３０は、送信アンプ１３１と、無線送受信部１３２と、ＲＥ側インタフェース１３２とを備える無線装置である。

送信アンプ１３１は、無線送受信部１３２より供給される送信データの電力を増幅し、アンテナ１１０へと供給する。

無線送受信部１３２は、ＲＥＣ１４０より供給される送信データを送信アンプ１３１へと供給する送信機と、受信アンプ１２０より供給される受信データをＲＥＣ１４０へと供給する受信機の二つの機能を有する構成である。尚、無線送受信部１３２は、送信機と受信機との夫々の機能部に独立した構成であってもよい。

ＲＥ側インタフェース１３３は、送信データ及び受信データを夫々信号処理やクロック調整などの処理を施した上でＲＥＣ側インタフェース１４１との間で送受信する。

ＲＥＣ１４０は、ＲＥＣ側インタフェース１４１と、ベースバンド処理部１４２と、伝送路インタフェース１４３と、呼処理制御部１４４と、基地局情報記憶部１４５とを備える、ＲＥ１３０の動作を制御するための制御装置である。

ＲＥＣ側インタフェース１４１は、送受信データの信号処理などを行った上でＲＥ側インタフェース１３３との間で送受信する。

ベースバンド処理部１４２は、伝送路インタフェース１４３を介して上位装置から供給される回線データの変復調や信号処理などを行うとともに、周波数帯域の割り当てを行った上で下りベースバンド信号としてＲＥＣ側インタフェース１４１へと供給する。また、ＲＥＣ側インタフェース１４１から供給される受信データである上りベースバンド信号から回線データを取り出し伝送路インタフェース１４３を介して上位装置に送信する。

呼処理制御部１４４は、本実施形態における「リソース制御手段」の一例であって、無線チャネル管理、物理回線管理及び品質管理などを行う構成である。

また、呼処理制御部１４４は、サービスエリア内の移動端末ＵＥ（User Equipment）３００から送信される各種情報に基づき、対象ＵＥ３００に対して個別に送信電力制御などリソースを割り当てる制御を行う。また、呼処理制御部１４４は、ＵＥ３００向けの報知情報を生成し、ベースバンド処理部１４２を介して該報知情報をＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel：報知制御チャネル）にてセル内に送信する。

更に呼処理制御部１４４は、拡張装置である拡張ｅＮＢ２００との間で無線リソースの割り当て制御を実施し、無線送受信部１３２より該制御に必要な信号の送受信を行う。

基地局情報記憶部１４５は、データの格納が可能なメモリを備えて構成される記憶部であって、ｅＮＢ１００の周辺基地局が使用している無線リソースなどの情報が格納されている。

図５を参照して、図３に示される拡張ｅＮＢ２００の基本的な構成を説明する。拡張ｅＮＢ２００は、本実施形態における無線通信システムの「第２の基地局」の一例である。

図５に示されるように、拡張ｅＮＢ２００は、アンテナ２１０と、受信アンプ２２０と、送信アンプ２３０と、無線送受信部２４０と、ベースバンド処理部２５０と、ｅＮＢ送受信部２６０と、呼処理制御部２７０とを備える。

アンテナ２１０乃至ベースバンド処理部２５０については、ｅＮＢ１００の同名の構成と同様の構成であって、ｅＮＢ送受信部２６０から供給される送信データを送信するとともに、受信した受信データをｅＮＢ送受信部２６０に供給する。

ｅＮＢ送受信部２６０は、ｅＮＢ１００との間で送受信データの送受信を行うインタフェースであって、ｅＮＢ１００に対して有線又は無線で接続される。

呼処理制御部２７０は、ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４により割り当てられた周波数帯域などの無線リソースを用いてデータの送受信を行うことで、サービスエリア（拡張ｅＮＢセル）を形成する。

また、呼処理制御部２７０は、本実施形態における「リソース要求手段」の一例でもあり、拡張ｅＮＢ２００における通信量に応じてｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４に対して無線リソースの割り当て要求を行う。

ＵＥ３００は、例えば、従来の移動端末であって、無線チャネル管理、品質管理及びモビリティ管理などを実施する制御部を備え、在圏するセル内においてｅＮＢ１００又は拡張ｅＮＢ２００と通信を行う。具体的には、ＵＥ３００は、ｅＮＢ１００又は拡張ｅＮＢ２００から送信される通信電波を受信し、報知情報などの共通チャネル情報を受信した後、各周波数リソースの品質情報を集計し、ｅＮＢ１００又は拡張ｅＮＢ２００に対して通知する。かかる動作により、ＵＥ３００は、自局の通信リソースの確保及び通信制御を実施する。

ＭＭＥ４００は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）技術などが適用される移動通信システムにおいて用いられる基地局の上位ノードであって、パケット通信用のセッションの設定及び開放などのセッション管理や、ＵＥ３００による基地局間のハンドオーバなどのモビリティ管理を行う装置である。尚、無線通信システム１においては、ＭＭＥ４００に代わりその他の上位ノードが接続されていてもよい。

（３）起動時無線リソース割り当て処理
本実施形態に係るｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００間での無線リソース割り当て時の処理について説明する。尚、以下の説明では、無線リソースの一例として周波数帯域の割り当て処理について説明する。

ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００の起動時の処理について、図６に示される処理フローと図７に示される各部の処理シーケンスとを合わせて参照して、説明する。

先ず、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００の夫々において電力の供給を開始することなどにより、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００が起動する。

ここで、ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、基地局情報記憶部１４５内のデータを参照して、配下の拡張ｅＮＢ２００の有無を判定する（ステップＳ１０１）。拡張ｅＮＢ２００が存在しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、通常通りデータの送受信を開始することでサービスエリアをアクティブとする（ステップＳ１０３）。

他方で、配下の拡張ｅＮＢ２００が存在する場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、呼処理制御部１４４は、該拡張ｅＮＢ２００が実装されているか、つまり使用するための設定が完了しているか否かの判定を行う（ステップＳ１０２）。

配下に拡張ｅＮＢ２００が存在し（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、且つ実装が完了されている場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、呼処理制御部１４４は、拡張ＥｅＮＢ２００に対して、該拡張ｅＮＢ２００の起動が確認されたことの通知を要求する（ステップＳ１０４）。

起動後の拡張ｅＮＢ２００は、起動の確認要求を受信した後（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ｅＮＢ１００に対して起動確認の通知を行う（ステップＳ２０２）。ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、拡張ｅＮＢ２００からの起動確認通知を受けて、拡張ｅＮＢ２００の起動を確認する（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。

尚、ｅＮＢ１００の配下に複数の拡張ｅＮＢ２００が存在し、且つ実装されている場合、呼処理制御部１４４は、夫々の拡張ｅＮＢ２００に対して個別に起動確認の要求を行い、返信される起動確認通知に従って、個々の拡張ｅＮＢ２００の起動を確認する。

続いて、拡張ｅＮＢ２００の呼処理制御部２７０は、ｅＮＢ１００に対して、拡張ｅＮＢ２００における無線通信において利用する周波数帯域などの無線リソースの割り当てを要求する。このとき呼処理制御部２７０は、過去のデータなどにより予想される拡張ｅＮＢ２００におけるトラフィックや要求回線品質などに基づいて、必要な無線リソースを提示し、ｅＮＢ１００に要求する（ステップＳ２０３）。

ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、通知される無線リソースの割り当て要求に対して、無線リソースの割り当てが可能であるか否かの判定を実施する。具体的には、呼処理制御部１４４は、過去のデータなどにより予想されるｅＮＢ１００におけるトラフィックや要求回線品質などに基づいて、拡張ｅＮＢ２００より要求される無線リソースを割り当てることが可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

無線リソースの割り当てが可能であると判定される場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、拡張ｅＮＢ２００に対して無線リソースの割り当て指示を送信する（ステップＳ１０８）。かかる通知メッセージには、例えば図７のシーケンス図に示されるように、割り当てられる周波数帯域の指示や、共通ＣＨ（チャネル：Channel）及びユーザＣＨの割り当て指示などが含まれる。

続いて、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００において、無線リソースの割り当てが実施される（ステップＳ１０９、ステップＳ２０４）。拡張ｅＮＢ２００において無線リソースの割り当てが完了した後には、呼処理制御部２７０は、適宜周波数割り当て完了応答、共通ＣＨ割り当て完了応答及びユーザＣＨ割り当て完了応答などの完了通知をｅＮＢ１００に送信する（ステップＳ２０５）。

無線リソースの割り当てが完了した後、ｅＮＢ１００は、ＭＭＥ４００などの上位ノードに対して、主信号の設定要求を行い、上位ノードからの設定応答を受信する。

また、ｅＮＢ１００は、チャネル設定を行った上で報知情報を送信することにより、サービスエリアであるセルをアクティベートする（ステップＳ１１０）。具体的には、ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、図７のシーケンス図に示されるように、共通ＣＨ設定情報の生成及び共通ＣＨの設定、並びにＵＥ３００に対する報知情報の設定を行った後、報知情報を送信することで、セルをアクティベートする。

同様に、拡張ｅＮＢ２００も、無線リソースの割り当てが完了した後、共通ＣＨ及び報知情報を設定した後に送信して、セルをアクティベートする（ステップＳ２０６）。

これにより、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００は、夫々のサービスエリアであるセルをアクティベートし、在圏するＵＥ３００に対して通信環境を提供することが可能となる。

このような一連の動作によれば、ｅＮＢ１００配下に実装される拡張ｅＮＢ２００の起動時に、適切に無線リソースを割り当てることが出来、拡張ｅＮＢ２００が形成するセル内において通信環境を提供することが可能となる。

尚、このとき、拡張ｅＮＢ２００に対して割り当てられる無線リソースは、予め設定される無線リソースであってもよく、またｅＮＢ１００のトラフィックなどに応じて呼処理制御部１４４が動的に決定する無線リソースであってもよい。

尚、図７のシーケンス図を参照して説明した例では、メッセージをメッセージ要素ごとに分割して通知及び応答を行っているが、実際には複数のメッセージ要素をまとめて送受信してもよい。

このようなシーケンスにおいて用いられる通知メッセージについて例示する。

割り当てられる周波数帯域情報として、例えば、「Freq code」などの中心周波数コード、又は対象周波数帯域における割り当て範囲を示す通知情報が用いられる。

共通ＣＨ割り当てリソース情報として、例えば、対象システムにおける共通ＣＨ起動可能リソースを指示する起動可能共通ＣＨ情報や、特定帯域、時間、位置などの共通ＣＨ起動に関する制御パラメータを指定し、例えば起動方法を通常起動や所定の制限起動などに規定するＣＨ起動モード情報及びＣＨ起動可能位置情報や、絶対電力又は代表ＣＨに対する相対電力の指定を行う送信電力指定情報などが用いられる。

ユーザＣＨ割り当てリソース情報として、例えば、特定帯域、時間、位置などの共通ＣＨ起動に関する制御パラメータを指定し、例えば起動方法を通常起動や所定の制限起動などに規定するＣＨ起動モード情報及びＣＨ起動可能位置情報や、絶対電力又は代表ＣＨに対する相対電力の指定を行う送信電力指定情報などが用いられる。

（４）拡張ｅＮＢ側トラフィックに応じたリソース割り当て要求
通常運用状態にあるｅＮＢ１００と拡張ｅＮＢ２００との間における、拡張ｅＮＢ２００側トラフィックの増大に応じた無線リソースの再割り当て動作について、図８のフローチャート及び図９のシーケンス図を参照して説明する。

拡張ｅＮＢ２００の通常運用状態において、呼処理制御部２７０は、拡張ｅＮＢ２００におけるトラフィック情報の収集を適宜実施している（ステップＳ２１１）。このとき、呼処理制御部２７０は、例えば、拡張ｅＮＢ２００におけるトラフィックの負荷、干渉量又は送信電力残量などの情報を収集する。

収集されるトラフィック情報において、トラフィックの負荷が予め設定される閾値を超える場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、呼処理制御部２７０は、閾値を超えるトラフィックに対応した追加の無線リソースの割り当ての要求をｅＮＢ１００に対して通知する（ステップＳ２１３）。ここに、無線リソースの再割り当て要求が必要か否かを判定するための閾値とは、例えば、拡張ｅＮＢ２００において割り当てられた無線リソースが不足せず、十分な通信環境を提供可能なトラフィックの上限などであって、好適には割り当てられた無線リソースに依存する。

また、呼処理制御部２７０は、検出されるトラフィックの負荷の増加の傾向から、近い将来に無線リソースの不足が予想される場合に、トラフィックの負荷が閾値を超過していない場合であっても無線リソースの再割り当て要求を行うよう構成されていてもよい。

ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、通知される無線リソースの再割り当て要求に対して、ｅＮＢ１００におけるトラフィックや要求回線品質などに基づいて、拡張ｅＮＢ２００より要求される無線リソースの再割り当てが実施可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

無線リソースの割り当てが可能であると判定される場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、拡張ｅＮＢ２００に対して無線リソースの再割り当て指示を送信する（ステップＳ１１３）。かかる指示メッセージには、例えば図９のシーケンス図に示されるように、割り当てられる周波数帯域の指示や、共通ＣＨ及びユーザＣＨの割り当て指示などが含まれる。

拡張ｅＮＢ２００において、無線リソースの再割り当て指示が受信される場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、拡張ｅＮＢ２００において、新しく割り当てられる無線リソースの割り当てが実施される（ステップＳ２１５）。同時に、ｅＮＢ１００において無線リソースの再割り当てが実施される（ステップＳ１１４）。

拡張ｅＮＢ２００において無線リソースの再割り当てが完了した後に呼処理制御部２７０は、上述したステップＳ２０５と同様に、適宜周波数割り当て完了応答、共通ＣＨ割り当て完了応答及びユーザＣＨ割り当て完了応答などの完了通知をｅＮＢ１００に送信する（ステップＳ２１６）。

無線リソースの再割り当ての完了が確認された後に、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００の夫々においてステップＳ１１０又はステップＳ２０６と同様に、チャネル設定及び報知情報の通知が行われて、割り当て後の無線リソースによるセル内の通信環境の提供が開示される（ステップＳ１１５、ステップＳ２１７）。

このような一連の動作によれば、拡張ｅＮＢ２００のセルに在圏するＵＥ３００が急激に増加した場合など、起動時に割り当てられた無線リソースのみで十分な通信環境を提供出来ない場合において、再度ｅＮＢ１００に対して無線リソースの割り当て要求を実施することで、十分な通信環境を提供可能な無線リソースを使用することが可能となる。

このような拡張ｅＮＢ２００の運用として、例えば、比較的トラフィックの少ない通常時と、トラフィックが急激に増加する繁忙期とが存在する地帯に設置されることが考えられる。上述した拡張ｅＮＢ２００の動作によれば、通常時には比較的無線リソースを少なく割り当て、少ないトラフィックに対して過不足なく無線リソースを提供可能な態様に設定することで、ｅＮＢ１００側において無線リソースを有効活用することが可能となる。他方で、繁忙期には、拡張ｅＮＢ２００からの無線リソース再割り当て要求に応じてｅＮＢ１００側が使用している無線リソースを再割り当てすることで、トラフィックが増加した場合に対しても好適な通信環境を提供可能となる。このように、拡張ｅＮＢ２００とｅＮＢ１００との間で無線リソースの再割り当てに関するネゴシエーションを行うことは、無線リソースの有効活用の点で非常に有益である。

（５）ｅＮＢ側トラフィックに応じたリソース割り当て要求
通常運用状態にあるｅＮＢ１００と拡張ｅＮＢ２００との間における、ｅＮＢ１００側トラフィックの増大に応じた無線リソースの再割り当て動作について、図１０のフローチャート及び図１１のシーケンス図を参照して説明する。

ｅＮＢ１００の通常運用状態において、呼処理制御部１４４は、ｅＮＢ１００におけるトラフィック情報の収集を適宜実施している（ステップＳ１２１）。

収集されるトラフィック情報において、トラフィックの負荷が予め設定される閾値を超える場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、呼処理制御部１４４は、続いて、基地局情報記憶部１４５内のデータを参照することなどにより、現在、ｅＮＢ１００配下に実装される拡張ｅＮＢ２００の検出を行う（ステップＳ１２３）。

トラフィックの負荷が閾値を超え（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、且つ配下に拡張ｅＮＢ２００が実装される場合（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、呼処理制御部１４４は、閾値を超えるトラフィックに対応した追加の無線リソースの割り当ての要求を拡張ｅＮＢ２００に対して通知する（ステップＳ１２４）。

ここに、無線リソースの再割り当て要求が必要か否かを判定するための閾値とは、例えば、ｅＮＢ１００において割り当てられた無線リソースが不足せず、十分な通信環境を提供可能なトラフィックの上限などであって、好適には割り当てられた無線リソースに依存する。また、呼処理制御部１４４は、上述した呼処理制御部２７０と同様に、検出されるトラフィックの負荷の増加の傾向から、近い将来に無線リソース不足が予想される場合に、トラフィックの負荷が閾値を超過していない場合であってもリソースの再割り当て要求を行うよう構成されていてもよい。

拡張ｅＮＢ２００の呼処理制御部２７０は、通知される無線リソースの再割り当て要求に対して、拡張ｅＮＢ２００におけるトラフィックや要求回線品質などに基づいて、無線リソースの再割り当てが実施可能であるか否かを判定する（ステップＳ２２１）。

無線リソースの割り当てが可能であると判定される場合（ステップＳ２２２：Ｙｅｓ）、拡張ｅＮＢ２００の呼処理制御部２７０は、ｅＮＢ１００に対して無線リソースの再割り当て応答を送信する（ステップＳ２２３）。

ｅＮＢ１００の呼処理制御部１４４は、拡張ｅＮＢ２００からの無線リソースの再割り当て応答を受けて（ステップＳ１２５：Ｙｅｓ）、拡張ｅＮＢ２００に対して無線リソースの再割り当て指示を送信する（ステップＳ１２６）。かかる指示メッセージには、例えば図１１のシーケンス図に示されるように、割り当てられる周波数帯域の指示や、共通ＣＨ及びユーザＣＨの割り当て指示などが含まれる。

拡張ｅＮＢ２００において、無線リソースの再割り当て指示が受信される場合、新しく割り当てられる無線リソースの割り当てが実施される（ステップＳ２２４）。同時に、ｅＮＢ１００において無線リソースの再割り当てが実施される（ステップＳ１２７）。

拡張ｅＮＢ２００において無線リソースの再割り当てが完了した後に呼処理制御部２７０は、上述したステップＳ２０５と同様に、適宜周波数割り当て完了応答、共通ＣＨ割り当て完了応答及びユーザＣＨ割り当て完了応答などの完了通知をｅＮＢ１００に送信する（ステップＳ２２５）。

無線リソースの再割り当ての完了が確認された後に、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００の夫々においてステップＳ１２０又はステップＳ２０６と同様に、チャネル設定及び報知情報の通知が行われて、割り当て後の無線リソースによるセル内の通信環境の提供が開示される（ステップＳ１２８、ステップＳ２２６）。

このような一連の動作によれば、ｅＮＢ１００のセルに在圏するＵＥ３００が急激に増加した場合など、起動時に割り当てられた無線リソースのみで十分な通信環境を提供出来ない場合において、再度拡張ｅＮＢ２００に対して無線リソースの割り当てを実施することで、十分な通信環境を提供可能な無線リソースを使用することが可能となる。このとき、ｅＮＢ１００は、例えば無線リソース再割り当て前まで拡張ｅＮＢ２００において使用されている無線リソースの一部をｅＮＢ１００において使用するよう無線リソースの割り当てを変更する。

このようなｅＮＢ１００の動作によれば、ｅＮＢ１００側でのトラフィックの増減に応じて適宜拡張ｅＮＢ２００との間で無線リソースのネゴシエーションが可能となり、無線リソースの有効活用が可能となる。特に、呼処理制御部１４４がｅＮＢ１００におけるトラフィックを監視し、該トラフィックに応じて無線リソースの再割り当てを実施可能であるため、ｅＮＢ１００のセルに在圏するＵＥ３００の急激な増加に対してもリアルタイムで無線リソースの再割り当てを実現出来る。このように、拡張ｅＮＢ２００とｅＮＢ１００との間でリソースの再割り当てに関するネゴシエーションを行うことは、リソースの有効活用の点で非常に有益である。

以上、説明したように、本実施形態の無線通信システムによれば、ｅＮＢ１００及び拡張ｅＮＢ２００の各装置の起動のタイミング、又は通常運用状態でのトラフィック状況に応じたタイミングにおいて、ｅＮＢ１００が保有する周波数帯域や時間帯域などの無線リソースを、ｅＮＢ１００と拡張ｅＮＢ２００との間で適宜割り当てを行うことが出来る。

本実施形態に拠らない、従来型の無線通信システムにおいては、基地局における無線リソース拡張及び削減については、基地局内部での設計の変更や、基地局に組み込まれるリソースカードなどの構成の増減設が要求されていた。このような構成においては、設定の変更のための運用保守が求められ、特にトラフィックに応じたリアルタイムな無線リソース再割り当てを実現するためには、より詳細な運用が求められるため、実現が困難であった。

他方で、本実施形態の無線通信システムにおいては、トラフィックの増減に対して、ソフトウェアの制御などにより無線リソースの再割り当てが可能となる。このため、無線通信システムを運用する事業的な観点からは、リアルタイムに柔軟なサービスエリア状況への対応を可能としつつ、且つ安価な保守運用が可能となる点で有益となる。

尚、本実施形態の無線リソースの再割り当て処理により対応可能な範囲を超えてトラフィック増加に耐えられなかった場合には、従来のようなリソースカードの増設や装置の設計変更などによる対応も依然可能であり、より柔軟なエリア構築を可能とすることが出来る。

上述した実施形態の説明においては、ｅＮＢ１００と配下の基地局である拡張ｅＮＢ２００との間での無線リソースの割り当てについて説明している。しかしながら、例えば、一のノードから他のノードに対して無線リソースを割り当て、夫々割り当てられた無線リソースを用いて無線通信を行う構成であれば、他の組み合わせにおいて実施されてもよい。例えば、拡張ｅＮＢ２００は、ｅＮＢ１００の上位ノードであるＭＭＥ４００に対して直に無線リソースの割り当て要求を通知し、ＭＭＥ４００から割り当てられる無線リソースを用いて通信を行う構成であってもよい。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う無線通信システム及び通信制御方法並びに基地局などもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１００ 無線基地局（ｅＮＢ）、
１４４ 呼処理制御部、
２００ 拡張基地局（拡張ｅＮＢ）、
２７０ 呼処理制御部、
３００ 移動端末（ＵＥ）、
４００ 上位装置（ＭＭＥ）。

Claims (7)

1. 無線リソースのうち、割り当てた以外の無線リソースを用いて移動局と通信を行う第１の基地局及び当該第１の基地局の配下に配置され、当該第１の基地局から割り当てられた無線リソースを用いて前記移動局と通信を行う第２の基地局を備える無線通信システムであって、
   前記第１の基地局は、前記第２の基地局に対して前記無線リソースの割り当て制御を行い、前記第２の基地局からリソースの再割り当てが要求された場合、前記第１の基地局の通信状況に基づいてリソースの再割り当てを行うリソース制御手段を備え、
   前記第２の基地局は、前記第１の基地局から割り当てられる前記無線リソースを用いて前記移動局と通信を行う通信手段と、
   無線リソースが不足した場合または無線リソースの不足が予想される場合、前記第１の基地局にリソースの再割り当てを要求するリソース要求手段と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記リソース制御手段は、前記第１の基地局における通信量に基づいて、前記第２の基地局に対して前記無線リソースの割り当て制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記リソース制御手段は、前記第２の基地局の起動時に前記第２の基地局に対して前記無線リソースの割り当て制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記第１の基地局及び前記第２の基地局は、前記無線リソースの割り当て制御を行うための共通の制御プロトコルを有し、
   前記リソース制御手段は、前記制御プロトコルを用いて前記無線リソースの割り当てを行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 無線リソースのうち、割り当てた以外の無線リソースを用いて移動局と通信を行う第１の基地局及び当該第１の基地局の配下に配置され、当該第１の基地局から割り当てられた無線リソースを用いて前記移動局と通信を行う第２の基地局を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記第１の基地局から前記第２の基地局に対して前記無線リソースの割り当て制御を行うリソース制御工程と、
   前記第２の基地局が、前記第１の基地局から割り当てられる前記無線リソースを用いて前記移動局と通信を行う通信工程と、
   前記第２の基地局が、無線リソースが不足した場合または無線リソースの不足が予想される場合、前記第１の基地局にリソースの再割り当てを要求するリソース要求工程と、
   前記第１の基地局が、前記第２の基地局からリソースの再割り当てが要求された場合、前記第１の基地局の通信状況に基づいてリソースの再割り当てを行う再割当工程と、
   を備えることを特徴とする通信制御方法。
6. 無線リソースのうち、配下の他の基地局に割り当てた以外の無線リソースを用いて移動局と通信を行う基地局であって、
   前記他の基地局に対して前記無線リソースの割り当て制御を行い、前記他の基地局からリソースの再割り当てが要求された場合、前記基地局の通信状況に基づいてリソースの再割り当てを行うリソース制御手段を備えることを特徴とする基地局。
7. 他の基地局の配下に配置され、当該他の基地局から割り当てられた無線リソースを用いて移動局と通信を行う基地局であって、
   前記他の基地局に対して前記無線リソースの割り当てを要求する第１のリソース要求手段と、
   割り当てられる前記無線リソースを用いて前記移動局と通信を行う通信手段と、
   無線リソースが不足した場合または無線リソースの不足が予想される場合、前記他の基地局にリソースの再割り当てを要求する第２のリソース要求手段と、
   を備えることを特徴とする基地局。

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