JP5480127B2

JP5480127B2 - 通信システムおよび小型無線基地局

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Publication number: JP5480127B2
Application number: JP2010290266A
Authority: JP
Inventors: 泰高森永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012138794A

Description

本発明は、小型無線基地局およびそれを有する通信システムに関する。

携帯電話等の無線通信システムでは、より少ない数の広域無線基地局で効率よく広いエリアをカバーするために、それぞれの広域無線基地局は、許容範囲内の最大出力で電波を送信する場合が多い。また、近年、不感地帯の解消や、広域無線基地局の負荷分散、より広い帯域を特定のユーザに提供する等の目的で、小型の基地局であるフェムトセルが注目されている（例えば、下記非特許文献１参照）。

３gpp２ S.R.０１２６−０"System Requirements for Femto Cell Systems"

ところで、基地局の一種であるフェムトセルを、従来の広域無線基地局の配置方針に従って配置するとすれば、許容範囲内の最大出力で電波を送信することになる。フェムトセルが大きい電力で電波を送信すると、フェムトセルから送信された電波がより遠くまで届き、広域無線基地局からの電波よりも、フェムトセルからの電波の方をより高い強度で受信することができるエリアが広くなる。そのため、広域無線基地局と通信している移動端末の中には、より強い電波を受信することができるフェムトセルへハンドオフするものが多くなる。

しかし、フェムトセルは、収容可能な移動端末の台数が広域無線基地局よりも少なく、近くに多数の移動端末が存在する場合には、ハンドオフを受け入れることで、すぐに収容可能台数に達してしまう場合がある。フェムトセルと通信中の移動端末の台数が収容可能台数に達してしまうと、移動端末は、広域無線基地局よりもフェムトセルから受信する電波の強度が高い場合でも、フェムトセルへのハンドオフが許可されず、広域無線基地局との通信を継続せざるを得ない。

また、フェムトセルの中には、予め定められた種別の移動端末のハンドオフを許容する設定が可能なものがある。そのようなフェムトセルにおいては、広域無線基地局よりもフェムトセルから送信された電波の方を高い強度で受信することができる移動端末であっても、予め定められた種別に該当しなければ、当該フェムトセルへのハンドオフが許可されず、広域無線基地局との通信を継続せざるを得ない。

このように、広域無線基地局よりもフェムトセルから受信する電波の強度が高い場合でも、何らかの事情でフェムトセルにハンドオフできない移動端末にとっては、フェムトセルから送信されている電波は、広域無線基地局との通信を妨害することになる。また、広域無線基地局よりもフェムトセルから受信する電波の強度が高いため、フェムトセルが存在しない場合よりも、広域無線基地局から受信する信号の品質が悪化している。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型無線基地局の送信電波が自局と通信していない移動端末に与える影響を低減することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、広域無線基地局と、
小型基地局と、
サーバと
を備える通信システムであって、
前記サーバは、
それぞれの広域無線基地局を識別する基地局ＩＤに対応付けて、当該広域無線基地局と通信中の移動端末を識別する端末ＩＤ、および、当該移動端末が当該広域無線基地局から受信した信号の品質を示す信号品質情報を保持する基地局情報保持部を有し、
前記広域無線基地局は、
自局と通信中の移動端末から受信した信号品質情報を、自局の基地局ＩＤ、および、通信中の移動端末の端末ＩＤと共に、前記サーバに登録する信号品質登録部を有し、
前記小型基地局は、
自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得する信号品質取得部と、
自局の送信電力を制御する電力制御部と
を有し、
前記電力制御部は、
前記信号品質取得部に、自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得させてから自局の送信電力を下げ、その後に、再び、前記信号品質取得部に、自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得させ、自局の送信電力を下げた後の移動端末の中で、自局の送信電力を下げる前の信号品質よりも品質が良化した移動端末がある場合に、下げた自局の送信電力を維持し、自局の送信電力を下げる前の信号品質よりも品質が良化した移動端末がない場合に、下げた自局の送信電力を下げる前の送信電力に戻すことを特徴とする。

本発明によれば、小型無線基地局の送信電波が自局と通信していない移動端末に与える影響を低減することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態における通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。サーバ２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。信号品質保持部２１に格納されるデータの構造の一例を示す図である。第１の実施形態におけるマクロセル３０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態におけるフェムトセル４０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態において、フェムトセル４０が送信電力を下げることによる効果を説明するための概念図である。第１の実施形態におけるフェムトセル４０の動作の一例を示すフローチャートである。第２の実施形態における通信システム５０の構成の一例を示すシステム構成図である。第２の実施形態におけるフェムトセル６０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態におけるフェムトセル６０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態における通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。通信システム１０は、サーバ２０、広域無線基地局の一例であるマクロセル３０、および小型無線基地局の一例であるフェムトセル４０を備える。サーバ２０およびマクロセル３０は、通信事業者網１１に接続されている。通信事業者網１１とインターネット１３とはＧＷ（GateWay）１２を介して接続されている。フェムトセル４０は、インターネット１３に接続されている。

エリア３００は、マクロセル３０から送信される電波が、移動端末１４によってデータの復元が可能な程度の強度で届く範囲を示しており、エリア４００は、フェムトセル４０から送信される電波が、移動端末１４によってデータの復元が可能な程度の強度で届く範囲を示している。図１に例示する場面では、移動端末１４ａはフェムトセル４０と通信しており、移動端末１４ｂはマクロセル３０と通信しているものとする。

図２は、サーバ２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。サーバ２０は、信号品質保持部２１およびデータベース管理部２２を有する。

信号品質保持部２１には、例えば図３に示すように、それぞれのマクロセル３０を識別する基地局ＩＤ２１０に対応付けて、当該マクロセル３０と通信中の移動端末１４を識別する端末ＩＤ２１１、および、当該移動端末１４が当該マクロセル３０から受信した信号の品質を示すＣＱＩ（Channel Quality Indicator）２１２が格納される。ＣＱＩは、値が高いほど信号の品質が良好であることを示す。

データベース管理部２２は、通信事業者網１１を介してマクロセル３０から、基地局ＩＤ、端末ＩＤ、およびＣＱＩを含む品質情報登録要求を受信した場合に、当該品質情報登録要求に含まれている基地局ＩＤに対応付けて、当該品質情報登録要求に含まれている端末ＩＤおよびＣＱＩを信号品質保持部２１に登録する。

また、データベース管理部２２は、通信事業者網１１を介してマクロセル３０から、基地局ＩＤおよび端末ＩＤを含む品質情報削除要求を受信した場合に、当該品質情報削除要求に含まれている基地局ＩＤに対応付けられている、当該品質情報削除要求に含まれている端末ＩＤ、および、当該端末ＩＤに対応付けられているＣＱＩを信号品質保持部２１から削除する。

また、データベース管理部２２は、通信事業者網１１、ＧＷ１２、およびインターネット１３を介してフェムトセル４０から、基地局ＩＤを含む品質情報取得要求を受信した場合に、当該品質情報取得要求に含まれている基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよびＣＱＩを信号品質保持部２１から読み出してフェムトセル４０に通知する。

図４は、第１の実施形態におけるマクロセル３０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。マクロセル３０は、データ中継部３１、ＣＱＩ登録部３２、ハンドオフ処理部３３、無線通信部３４、およびアンテナ３５を備える。

無線通信部３４は、アンテナ３５を介して移動端末１４との間で無線通信を行う。データ中継部３１は、無線通信部３４を介して移動端末１４から受信したデータを、通信事業者網１１を介して宛先の装置へ送信し、通信事業者網１１を介して受信したデータを、無線通信部３４を介して宛先の移動端末１４へ送信する。

ＣＱＩ登録部３２は、無線通信部３４がアンテナ３５を介して移動端末１４と通信を開始した場合に、所定のタイミングで（例えば、数秒毎に）、アンテナ３５を介して移動端末１４へ送信された信号の品質を示すＣＱＩを、無線通信部３４を介して当該移動端末１４から取得する。

そして、ＣＱＩ登録部３２は、無線通信部３４を介して取得したＣＱＩ、当該ＣＱＩを報告した移動端末１４の端末ＩＤ、および自局の基地局ＩＤを含む品質情報登録要求を作成し、作成した品質情報登録要求を、通信事業者網１１を介してサーバ２０へ送信する。また、ＣＱＩ登録部３２は、無線通信部３４が移動端末１４と通信を終了した場合に、当該移動端末１４の端末ＩＤおよび自局の基地局ＩＤを含む品質情報削除要求を作成し、作成した品質情報削除要求を、通信事業者網１１を介してサーバ２０へ送信する。

ハンドオフ処理部３３は、無線通信部３４を介して、通信中の移動端末１４から、当該移動端末１４の端末ＩＤ等を含むハンドオフ要求を受信した場合に、受信したハンドオフ要求を、ハンドオフ先の他のマクロセル３０またはフェムトセル４０へ、通信事業者網１１を介して送信する。そして、通信事業者網１１を介してハンドオフ拒否応答を受信した場合、ハンドオフ処理部３３は、受信したハンドオフ拒否応答を、無線通信部３４を介して、ハンドオフ要求の送信元の移動端末１４へ送信する。

一方、通信事業者網１１を介してハンドオフ許可応答を受信した場合、ハンドオフ処理部３３は、受信したハンドオフ許可応答に基づいて、ハンドオフ要求の送信元の移動端末１４を、ハンドオフ先の他のマクロセル３０またはフェムトセル４０へハンドオフさせるためのハンドオフ処理を実行し、当該移動端末１４をハンドオフ先の他のマクロセル３０またはフェムトセル４０へハンドオフさせる。

また、ハンドオフ処理部３３は、通信事業者網１１を介して他のマクロセル３０やフェムトセル４０からハンドオフ要求を受信した場合に、受信したハンドオフ要求に含まれる端末ＩＤ等に基づいてハンドオフの可否を判定し、ハンドオフを許可する場合にはハンドオフ許可応答を、ハンドオフを拒否する場合にはハンドオフ拒否応答を、通信事業者網１１を介して返信する。

なお、ハンドオフ処理部３３は、ハンドオフの可否を、例えば、ハンドオフを許可する移動端末１４として予め定められた種別に該当するか否かや、ハンドオフを許可した場合に予め定められた収容台数（例えば１００台）を越えるか否か等により判定する。

それぞれの移動端末１４は、例えば、通信中の基地局からの電波よりも、受信電力が所定レベル以上であったり、受信信号の品質が所定レベル以上である他の基地局が見つかった場合に、当該他の基地局宛のハンドオフ要求またはハンドオフ判定に必要とする情報を、通信中の基地局へ送信する。

図５は、第１の実施形態におけるフェムトセル４０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。フェムトセル４０は、データ中継部４１、ハンドオフ処理部４２、ＣＱＩ取得部４３、電力制御部４４、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）測定部４５、ＩＯＴ（Interference over Thermal）測定部４６、および無線通信部４７を有する。

無線通信部４７は、アンテナ４８を介して移動端末１４との間で無線通信を行い、電力制御部４４からの指示に応じて送信電力を増加または減少させる。データ中継部４１は、無線通信部４７を介して移動端末１４から受信したデータを、インターネット１３を介して宛先の装置へ送信し、インターネット１３を介して受信したデータを、無線通信部４７を介して宛先の移動端末１４へ送信する。

ハンドオフ処理部４２は、無線通信部４７を介して、通信中の移動端末１４からハンドオフ要求を受信した場合またはハンドオフを必要と判断したときに、ハンドオフ要求をハンドオフ先のマクロセル３０または他のフェムトセル４０へ、インターネット１３を介して送信する。そして、インターネット１３を介してハンドオフ拒否応答を受信した場合、ハンドオフ処理部４２は、受信したハンドオフ拒否応答を、無線通信部４７を介して、ハンドオフ要求の送信元の移動端末１４へ送信する。

一方、インターネット１３を介してハンドオフ許可応答を受信した場合、ハンドオフ処理部４２は、受信したハンドオフ許可応答に基づいて、ハンドオフ対象の移動端末１４を、ハンドオフ先のマクロセル３０または他のフェムトセル４０へハンドオフさせるためのハンドオフ処理を実行し、当該移動端末１４をハンドオフ先の他のマクロセル３０またはフェムトセル４０へハンドオフさせる。

また、ハンドオフ処理部４２は、インターネット１３を介してマクロセル３０や他のフェムトセル４０からハンドオフ要求を受信した場合に、受信したハンドオフ要求に含まれる端末ＩＤ等に基づいてハンドオフの可否を判定し、ハンドオフを許可する場合にはハンドオフ許可応答を、ハンドオフを拒否する場合にはハンドオフ拒否応答を、インターネット１３を介して返信する。

なお、ハンドオフ処理部４２は、ハンドオフの可否を、例えば、ハンドオフを許可する移動端末１４として予め定められた種別に該当するか否かや、ハンドオフを許可した場合に予め定められた収容可能台数（例えば１０台）を越えるか否か等により判定する。また、ハンドオフ拒否応答を返信した場合、ハンドオフ処理部４２は、その旨を電力制御部４４に通知する。

ＣＱＩ取得部４３は、電力制御部４４から指示された場合に、自局に隣接するマクロセル３０の基地局ＩＤを含む品質情報取得要求をインターネット１３を介してサーバ２０へ送信し、サーバ２０から返信された端末ＩＤおよびＣＱＩを電力制御部４４へ通知する。なお、自局に隣接するマクロセル３０の基地局ＩＤは、フェムトセル４０が設置される際に、設置業者によって登録されてもよく、アンテナ４８を介してマクロセル３０から実際に受信した信号から抽出してもよく、通信中の移動端末１４から報告されるネイバーリストから抽出してもよい。

ＳＮＲ測定部４５は、電力制御部４４から指示された場合に、自局と通信中の移動端末１４から送信されているＳＲＳ（Sounding Reference Signal）を無線通信部４７を介して測定し、測定結果を電力制御部４４に通知する。なお、自局と通信中の移動端末１４が複数存在する場合、ＳＮＲ測定部４５は、それぞれの移動端末１４毎にＳＲＳを測定して電力制御部４４に通知する。

ＩＯＴ測定部４６は、電力制御部４４から指示された場合に、自局と通信中の移動端末１４から電波が送信されていないタイミングで、ＩＯＴを無線通信部４７を介して測定し、測定結果を電力制御部４４に通知する。なお、自局と通信中の移動端末１４が複数存在する場合、ＳＮＲ測定部４５は、いずれの移動端末１４も通信を行っていないタイミングでＩＯＴを測定して電力制御部４４に通知する。

電力制御部４４は、所定のタイミングで（例えば１分毎に）、ＳＮＲ測定部４５にＳＮＲの測定を、ＩＯＴ測定部４６にＩＯＴの測定を、それぞれ指示し、ＩＯＴがＳＮＲよりも大きいか否かを判定する。通信中の移動端末１４が複数存在する場合、電力制御部４４は、いずれの移動端末１４のＳＮＲよりもＩＯＴが大きいか否かを判定する。

ＩＯＴがＳＮＲよりも大きい場合、電力制御部４４は、自局の送信電力が予め設定されている最小値（例えば５ｍＷ）でなければ、ＣＱＩ取得部４３にＣＱＩの取得を指示する。そして、電力制御部４４は、ＣＱＩ取得部４３を介して、隣接基地局と通信中の移動端末１４毎のＣＱＩを取得して保持する。

次に、電力制御部４４は、無線通信部４７に指示して、送信電力を予め定められた量（例えば１ｄＢ）分減少させ、所定時間（例えば数秒）経過後、ＣＱＩ取得部４３にＣＱＩの取得を再度指示して、隣接基地局と通信中の移動端末１４毎のＣＱＩを再度取得する。

次に、電力制御部４４は、送信電力を減少させる前に取得したＣＱＩと、送信電力を減少させた後に取得したＣＱＩとを、対応する移動端末１４毎に比較する。そして、ＣＱＩの値が高くなった移動端末１４が１台でも存在する場合、電力制御部４４は、減少させた送信電力を維持する。

送信電力を減少させたことでＣＱＩが高くなった移動端末が存在するということは、自局の送信電力を減少させたことにより、他の基地局と通信している移動端末１４が当該他の基地局から受信している信号の品質が改善されたことを示しており、自局の送信電力を減少させる前は、自局から送信された電波が、他の基地局と通信している移動端末１４の受信信号の品質を悪化させていたと考えられるからである。

従って、送信電力を減少させたことでＣＱＩが高くなった場合には、電力制御部４４は、減少させた送信電力を維持することで、他の基地局と通信している移動端末１４の受信信号の品質を改善することができる。

例えば、図１に示すように、移動端末１４ａがフェムトセル４０と通信しており、移動端末１４ｂがマクロセル３０と通信している状況で、例えばフェムトセル４０の電波の強度を下げると、例えば図６に示すように、フェムトセル４０から送信される電波が所定の強度で到達するエリア４００が、エリア４００ａからエリア４００ｂに減少する。これにより、マクロセル３０と通信する移動端末１４ｂが、マクロセル３０から受信する信号の品質が改善される。

なお、送信電力を減少させる前よりもＣＱＩの値が高くなった移動端末１４が１台も存在しない場合、電力制御部４４は、減少させた送信電力を元に戻すよう無線通信部４７に指示する。送信電力を減少させてもＣＱＩが高くなった移動端末が存在しないということは、自局の送信電力を減少させても、他の基地局と通信している移動端末１４が当該他の基地局から受信している信号の品質が改善されないことを示しており、自局の送信電力を減少させる前でも、自局から送信された電波が、他の基地局と通信している移動端末１４の受信信号の品質を悪化させていないと考えられるからである。

また、電力制御部４４は、所定のタイミングでＩＯＴがＳＮＲよりも大きいと判定した場合だけでなく、ハンドオーバを拒否した旨をハンドオフ処理部４２から通知された場合にも、送信電力を減少させる前に取得したＣＱＩと、送信電力を減少させた後に取得したＣＱＩとを比較する。

ハンドオフ処理部４２がハンドオーバを拒否したということは、自局にハンドオーバを行った方が信号品質の改善になるが、自局へのハンドオーバが許される種別の移動端末１４ではないか、あるいは、自局に収容している移動端末１４が既に収容可能台数に達している等により、それができない移動端末１４が存在するということである。

そのため、ハンドオフ処理部４２がハンドオーバを拒否したタイミングでも、自局の送信電力を減少させてＣＱＩが改善する移動端末１４が存在するか否かを判定する。これにより、他の基地局と通信している移動端末１４の受信信号の品質をさらに迅速に改善することができる。

図７は、第１の実施形態におけるフェムトセル４０の動作の一例を示すフローチャートである。例えば、所定の設定が施された後に電源が投入される等の所定のタイミングで、フェムトセル４０は、本フローチャートに示す動作を開始する。

まず、電力制御部４４は、予め定められた最大の電力（例えば２０ｍＷ）で電波を送信するよう無線通信部４７に指示し（Ｓ１００）、第１のタイマをリセットスタートさせる（Ｓ１０１）。そして、電力制御部４４は、第１のタイマの値が予め定められたｔ₁以上になったか否かを判定する（Ｓ１０２）。本実施形態においてｔ₁は、例えば１分に相当する値である。

第１のタイマの値がｔ₁未満の場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、電力制御部４４は、ハンドオフ処理部４２からハンドオーバを拒否した旨を通知されたか否かを判定する（Ｓ１０７）。ハンドオーバを拒否した旨を通知された場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、ステップＳ１０８に示す処理を実行する。一方、ハンドオーバを拒否した旨を通知されていない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、電力制御部４４は、再びステップＳ１０２に示した処理を実行する。

第１のタイマの値がｔ₁以上の場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、第１のタイマをリセットさせて再びスタートさせる（Ｓ１０３）。そして、電力制御部４４は、ＳＮＲ測定部４５に指示してＳＮＲを測定させる（Ｓ１０５）。また、電力制御部４４は、ＩＯＴ測定部４６に指示してＩＯＴを測定させる（Ｓ１０５）。

次に、電力制御部４４は、ＩＯＴがいずれのＳＮＲよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０６）。ＩＯＴがいずれかのＳＮＲ以下である場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、電力制御部４４は、ステップＳ１１６に示す処理を実行する。一方、ＩＯＴがいずれのＳＮＲよりも大きい場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、無線通信部４７の送信電力が最小であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。無線通信部４７の送信電力が最小である場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、ステップＳ１１６に示す処理を実行する。

無線通信部４７の送信電力が最小でない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、電力制御部４４は、ＣＱＩ取得部４３に指示してＣＱＩを取得して保持し（Ｓ１０９）、無線通信部４７に指示して、送信電力を所定量減少させる（Ｓ１１０）。そして、所定時間経過後（Ｓ１１１）、電力制御部４４は、ＣＱＩ取得部４３に指示してＣＱＩを再度取得する（Ｓ１１２）。

次に、ステップＳ１０９において取得して保持したＣＱＩと、ステップＳ１１２において取得したＣＱＩとを、対応する移動端末１４毎に比較し、ＣＱＩの値が高くなった移動端末１４が存在するか否かを判定する（Ｓ１１３）。

ＣＱＩの値が高くなった移動端末１４が存在しない場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、電力制御部４４は、減少させた送信電力を元に戻すよう無線通信部４７に指示する。一方、ＣＱＩの値が高くなった移動端末１４が存在する場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、第２のタイマをリセットスタートさせる（Ｓ１１５）。

次に、電力制御部４４は、第２のタイマの値が予め定められたｔ₂以上になったか否かを判定する（Ｓ１１６）。本実施形態においてｔ₂は、例えば１０分に相当する値である。第２のタイマの値がｔ₂未満である場合（Ｓ１１６：Ｎｏ）、電力制御部４４は、再びステップＳ１０２に示した処理を実行する。

一方、第２のタイマの値がｔ₂以上になった場合（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、電力制御部４４は、第２のタイマの値を０にリセットして停止させる（Ｓ１１７）。そして、電力制御部４４は、最大の電力で電波を送信するよう無線通信部４７に指示し（Ｓ１１８）、再びステップＳ１０２に示した処理を実行する。

このように、送信電力を下げた後に例えば１０分が経過した場合に再び送信電力を最大値に戻すことにより、フェムトセル４０は、自局の電波で受信信号の品質が悪化している移動端末１４が存在しなければ、フェムトセル４０のカバーエリアを最大に戻すことができる。

以上、本発明の第１の実施形態について説明した。

上記説明から明らかなように、本実施形態のフェムトセル４０によれば、自局の送信電波が自局と通信していない移動端末１４に与える影響を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、フェムトセルと通信中の移動端末の受信信号が予め定められた品質以上を保てる範囲で、フェムトセルの送信電力を減少させることにより、他の基地局と通信中の移動端末の受信信号品質への影響を減少させる。

図８は、第２の実施形態における通信システム５０の構成の一例を示すシステム構成図である。通信システム５０は、広域無線基地局の一例であるマクロセル５４、および、小型無線基地局の一例であるフェムトセル６０を備える。マクロセル５４は、通信事業者網５１に接続されている。通信事業者網５１とインターネット５３とはＧＷ５２を介して接続されている。フェムトセル６０は、インターネット５３に接続されている。図８に例示する場面では、移動端末５５ａはフェムトセル６０と通信しており、移動端末５５ｂはマクロセル５４と通信しているものとする。

図９は、第２の実施形態におけるフェムトセル６０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。フェムトセル６０は、データ中継部６１、電力制御部６２、ＣＱＩ取得部６３、および無線通信部６４を有する。

無線通信部６４は、アンテナ６５を介して移動端末５５との間で無線通信を行い、電力制御部６２からの指示に応じて送信電力を増加または減少させる。また、無線通信部６４は、配下のいずれの移動端末５５とも通信を行っていない状態から、いずれかの移動端末５５と通信を行っている状態に変化した場合に、その旨を電力制御部６２に通知する。また、無線通信部６４は、配下のいずれかの移動端末５５と通信を行っている状態から、いずれの移動端末５５とも通信を行っていない状態に変化した場合に、その旨を電力制御部６２に通知する。

データ中継部６１は、無線通信部６４を介して移動端末５５から受信したデータを、インターネット５３を介して宛先の装置へ送信し、インターネット５３を介して受信したデータを、無線通信部６４を介して宛先の移動端末５５へ送信する。ＣＱＩ取得部４３は、電力制御部４４から指示された場合に、自局と通信中のそれぞれの移動端末５５に無線通信部６４を介してＣＱＩを要求し、移動端末５５毎に取得したＣＱＩを電力制御部６２に通知する。

電力制御部６２の処理については、図１０のフローチャートを用いて説明する。電力制御部６２は、フェムトセル６０の配下のいずれの移動端末５５とも通信を行っていない状態から、いずれかの移動端末５５と通信を行っている状態に変化した旨を無線通信部６４から通知された場合に、本フローチャートに示す動作を開始する。

まず、電力制御部６２は、送信電力を最大にするよう無線通信部６４に指示し（Ｓ２００）、第３のタイマおよび第４のタイマをリセットスタートさせる（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。そして、電力制御部６２は、ＣＱＩ取得部６３に指示して、自局と通信中の移動端末５５毎にＣＱＩの値を取得させ（Ｓ２０３）、自局と通信中の全ての移動端末５５のＣＱＩが所定値以上（例えば最大値）であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。

自局と通信中の全ての移動端末５５のＣＱＩが所定値以上である場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、電力制御部６２は、現在の自局の送信電力が最小であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。現在の自局の送信電力が最小である場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９に示す処理を実行する。

一方、現在の自局の送信電力が最小ではない場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、電力制御部６２は、無線通信部６４に指示して、送信電力を予め定められた量（例えば１ｄＢ）分減少させ（Ｓ２０６）、ステップＳ２０９に示す処理を実行する。

このように、自局と通信中の全ての移動端末５５の受信信号が所定の品質以上である場合に、フェムトセル６０の送信電力を減少させることにより、図８に示した例のように、配下の移動端末５５ａと通信するためにフェムトセル６０から送信された電波が、他の基地局と通信中の移動端末５５ｂの受信信号品質へ影響与えている状況において、フェムトセル６０は、当該移動端末５５ｂへの悪影響を減少させることができる。

また、自局と通信中のいずれかの移動端末５５のＣＱＩが所定値未満である場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、電力制御部６２は、現在の自局の送信電力が最大であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。現在の自局の送信電力が最大である場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９に示す処理を実行する。

一方、現在の自局の送信電力が最大ではない場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、電力制御部６２は、無線通信部６４に指示して、送信電力を予め定められた量（例えば１ｄＢ）分増加させる（Ｓ２０８）。これにより、フェムトセル６０は、自局と通信中の移動端末５５ａとの通信品質を向上させることができる。

次に、電力制御部６２は、第３のタイマの値が予め定められたｔ₃以上になったか否かを判定する（Ｓ２０９）。本実施形態においてｔ₃は、例えば１００ミリ秒に相当する値である。第３のタイマの値がｔ₃以上になった場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）、電力制御部６２は、再びステップＳ２０３に示した処理を実行する。

一方、第３のタイマの値がｔ₃未満の場合（Ｓ２０９：Ｎｏ）、電力制御部６２は、第４のタイマの値が予め定められたｔ₄以上になったか否かを判定する（Ｓ２１０）。本実施形態においてｔ₄は、例えば１０分に相当する値である。

第４のタイマの値がｔ₄未満である場合（Ｓ２１０：Ｎｏ）、電力制御部６２は、配下のいずれかの移動端末５５と通信を行っている状態から、いずれの移動端末５５とも通信を行っていない状態に変化した旨を無線通信部６４から通知されたか否か、すなわち、配下の全ての移動端末５５との間の通信が終了したか否かを判定する（Ｓ２１２）。

配下のいずれかの移動端末５５との間の通信が継続している場合（Ｓ２１２：Ｎｏ）、電力制御部６２は、再びステップＳ２０９に示した処理を実行する。一方、配下の全ての移動端末５５との間の通信が終了した場合（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、電力制御部６２は、本フローチャートに示した動作を終了する。

また、第４のタイマの値がｔ₄以上になった場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、電力制御部６２は、送信電力を最大に設定するよう無線通信部６４に指示し（Ｓ２１１）、再びステップＳ２０３に示した処理を実行する。このように、所定時間毎に送信電力を最大値に戻すことにより、フェムトセル６０は、通信中の移動端末５５のＣＱＩに基づいて送信電力を減少させることで小さくなったカバーエリアを最大に戻すことができる。

以上、本発明の第２の実施形態について説明した。

なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現されてもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０・・・通信システム、１１・・・通信事業者網、１２・・・ＧＷ、１３・・・インターネット、１４・・・移動端末、２０・・・サーバ、２１・・・信号品質保持部、２２・・・データベース管理部、３０・・・マクロセル、３１・・・データ中継部、３２・・・ＣＱＩ登録部、３３・・・ハンドオフ処理部、３４・・・無線通信部、３５・・・アンテナ、４０・・・フェムトセル、４１・・・データ中継部、４２・・・ハンドオフ処理部、４３・・・ＣＱＩ取得部、４４・・・電力制御部、４５・・・ＳＮＲ測定部、４６・・・ＩＯＴ測定部、４７・・・無線通信部、４８・・・アンテナ、５０・・・通信システム、５１・・・通信事業者網、５２・・・ＧＷ、５３・・・インターネット、５４・・・マクロセル、５５・・・移動端末、６０・・・フェムトセル、６１・・・データ中継部、６２・・・電力制御部、６３・・・ＣＱＩ取得部、６４・・・無線通信部、６５・・・アンテナ

Claims

広域無線基地局と、
小型基地局と、
サーバと
を備え、
前記サーバは、
それぞれの広域無線基地局を識別する基地局ＩＤに対応付けて、当該広域無線基地局と通信中の移動端末を識別する端末ＩＤ、および、当該移動端末が当該広域無線基地局から受信した信号の品質を示す信号品質情報を保持する基地局情報保持部を有し、
前記広域無線基地局は、
自局と通信中の移動端末から受信した信号品質情報を、自局の基地局ＩＤ、および、通信中の移動端末の端末ＩＤと共に、前記サーバに登録する信号品質登録部を有し、
前記小型基地局は、
自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得する信号品質取得部と、
自局の送信電力を制御する電力制御部と
を有し、
前記電力制御部は、
前記信号品質取得部に、自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得させてから自局の送信電力を下げ、その後に、再び、前記信号品質取得部に、自局に隣接する広域無線基地局の基地局ＩＤに対応付けられている端末ＩＤおよび信号品質を前記サーバから取得させ、自局の送信電力を下げた後の移動端末の中で、自局の送信電力を下げる前の信号品質よりも品質が良化した移動端末がある場合に、下げた自局の送信電力を維持し、自局の送信電力を下げる前の信号品質よりも品質が良化した移動端末がない場合に、下げた自局の送信電力を下げる前の送信電力に戻すことを特徴とする通信システム。
請求項１に記載の通信システムであって、
前記小型基地局は、
自局と通信中の移動端末から送信された信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を測定するＳＮＲ測定部と、
自局と通信している移動端末が電波を送信していないときに、上りリンクの干渉波レベルであるＩＯＴ（Interference over Thermal）を測定するＩＯＴ測定部と
をさらに有し、
前記電力制御部は、
前記ＩＯＴ測定部によって測定されたＩＯＴが、前記ＳＮＲ測定部によって測定されたＳＮＲを越えた場合に、自局の送信電力を下げる前および後のそれぞれの移動端末の信号品質に基づいて、自局の送信電力を制御することを特徴とする通信システム。
請求項１または２に記載の通信システムであって、
前記小型基地局は、
他の基地局と通信中の移動端末からのハンドオフ要求に基づいてハンドオフ処理を実行するハンドオフ処理部をさらに有し、
前記電力制御部は、
前記ハンドオフ処理部によってハンドオフ要求が拒否された場合に、自局の送信電力を下げる前および後のそれぞれの移動端末の信号品質に基づいて、自局の送信電力を制御することを特徴とする通信システム。
請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システムであって、
前記電力制御部は、
自局の送信電力を下げた状態を維持する判定を行った後に、自局の送信電力を下げてから予め定められた時間が経過した場合には、下げた自局の送信電力を下げる前の送信電力に戻すことを特徴とする通信システム。
請求項１から４のいずれか一項に記載の小型無線基地局。