JP5644958B2 - 基地局、コアネットワーク装置、およびサーバ - Google Patents

Description

本件は、セルに存在する無線端末の数を推定する基地局、コアネットワーク装置、およびサーバに関する。

携帯電話などの移動通信システムは、基地局が送受信可能な範囲からなるセルを複数組み合わせて広いエリアをカバーし、無線端末の移動に伴い通信する基地局を切替えながら通信を継続するセルラ方式が主流となっている。

現在は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA）方式による第３世代移動通信方式のサービスが行われているが、その一方で、より高速な通信を可能にする次世代移動通信方式が検討されている。例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）においては、２０１０年頃からサービスが開始されているＬＴＥ（Long Term Evolution）の発展版であるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）が検討されている。

ＬＴＥ−Ａは、さらなる伝送レートの高速化や遅延の削減などを目標としており、そのための技術として、ＣＡ（Carrier Aggregation）などによる周波数スペクトルの利用効率の改善、マルチアンテナ、リレーの導入などが検討されている。また、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）やＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａへの導入を目的として、ＭＴＣ（Machine Type Communication）の検討も行われている。

なお、従来、移動通信システムにおいて使用する分散型位置登録制御方法に関し、エリアへの位置登録を均等分配できるようにする分散型位置登録制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−２６５８２５号公報

ところで、例えば、ＣＡやＭＴＣにおいては、負荷分散制御の観点から、セル（基地局）単位での待ち受け（Idle）状態にある無線端末の数の重要性が高まっている。例えば、基地局は、待ち受け状態にある無線端末の数を知ることができれば、ＣＡの周波数分配や同時刻にデータ送信しようとするＭＴＣのスケジューリングを適切に行うことが可能となり、基地局と無線端末との無線通信の負荷が分散される。

しかし、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、またはＬＴＥ−Ａの移動通信システムでは、待ち受け状態の無線端末は、位置登録の処理以外では、電波を送信しない。そのため、セル単位で待ち受け状態にある無線端末のカウントが行われていないという問題点があった。

例えば、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、またはＬＴＥ−Ａの移動通信システムでは、無線端末の位置登録は、複数のセル単位（位置登録エリア）で行われる。従って、待ち受け状態にある無線端末の数は、位置登録エリア単位では知ることができる。また、無線端末が位置登録をしたときには、位置登録を行った基地局との通信により、無線端末がどの基地局のセルに属しているかが分かる。

しかし、無線端末は、時間が経過すると、位置登録エリア内の他の基地局のセルに移動している場合がある。そして、上記したように、待ち受け状態の無線端末は、位置登録の処理以外では、電波を送信しない。そのため、前記の移動通信システムでは、位置登録エリア内のセル単位で待ち受け状態にある無線端末のカウントは行われていない。

本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、セル単位で待ち受け状態にある無線端末の数を推定することができる基地局、コアネットワーク装置、およびサーバを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、自セルに存在する無線端末の数を推定する基地局が提供される。この基地局は、当該基地局が属する位置登録エリアの有するセルのセル数に基づいて、前記位置登録エリアに存在している待ち受け状態の前記無線端末の自セルに存在する存在確率を算出する算出部と、前記算出部の算出した前記位置登録エリアに存在している前記無線端末の前記存在確率を合算する合算部と、を有する。

開示の装置によれば、セル単位で待ち受け状態にある無線端末の数を推定することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

第１の実施の形態に係る基地局を説明する図である。 第２の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。 位置登録エリアおよび基地局のセルを説明する図である。 無線端末が位置登録を行ってからの存在確率と時間との関係を示した図である。 無線端末が在圏するセルと在圏しないセルとの予測を説明する図である。 端末数推定部の動作を示したフローチャートである。 第３の実施の形態に係る端末数推定部の動作を示したフローチャートである。 シミュレーションの条件を示した図である。 基地局のハードウェア構成例を示した図である。

以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る基地局を説明する図である。図１には、基地局１および基地局１と無線通信を行う無線端末２ａ，２ｂが示してある。また、基地局が形成するセル３ａ〜３ｇが示してある。また、無線端末２ａ，２ｂが位置登録を行う位置登録エリア４ａ，４ｂが示してある。なお、セル３ｄは、基地局１によって形成されているとする。また、無線端末２ａは、位置登録エリア４ａで位置登録し、無線端末２ｂは、位置登録エリア４ｂで位置登録をしたとする。

図１に示すように、基地局１は、算出部１ａおよび合算部１ｂを有している。算出部１ａは、当該基地局１が属する位置登録エリア４ａ，４ｂの有するセルのセル数に基づいて、位置登録エリア４ａ，４ｂに存在している待ち受け状態の無線端末２ａ，２ｂの、自分のセル３ｄ（以下、自セルと呼ぶこともある）に存在する存在確率を算出する。

例えば、無線端末２ａは、基地局１が属する位置登録エリア４ａで位置登録を行っている。待ち受け状態となった無線端末２ａは、新たな位置登録を行わない限り、基地局１のセル３ｄを含む、セル３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇのどこかに存在していると考えられる。

そこで、無線端末２ａは、例えば、セル３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇに平均して存在していると考え、算出部１ａは、例えば、１／Ｓ（Ｓ：位置登録エリア４ａのセル数）により、自セル３ｄに存在する無線端末２ａの存在確率を算出する。

具体的には、位置登録エリア４ａの有するセルは、セル３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇであり、セル数は４である。従って、算出部１ａは、無線端末２ａがセル３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇに０．２５台ずつ存在していると存在確率を算出する。これにより、算出部１ａは、自セル３ｄに無線端末２ａが０．２５台存在していると算出できる。なお、図１中の下線を引いていない０．２５は、無線端末２ａがセル３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇに存在している存在確率を示している。

同様に、無線端末２ｂは、基地局１が属する位置登録エリア４ｂで位置登録を行っている。待ち受け状態となった無線端末２ｂは、新たな位置登録を行わない限り、基地局１のセル３ｄを含む、セル３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅのどこかに存在していると考えられる。

そこで、無線端末２ｂは、例えば、セル３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅに平均して存在していると考え、算出部１ａは、例えば、１／Ｓ（Ｓ：位置登録エリア４ｂのセル数）により、自セル３ｄに存在する無線端末２ｂの存在確率を算出する。

具体的には、位置登録エリア４ｂの有するセルは、セル３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅであり、セル数は４である。従って、算出部１ａは、無線端末２ｂがセル３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅに０．２５台ずつ存在していると存在確率を算出する。これにより、算出部１ａは、自セル３ｄに無線端末２ｂが０．２５台存在していると算出できる。なお、図１中の下線の引いている０．２５は、無線端末２ｂがセル３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅに存在している存在確率を示している。

なお、基地局１が属していない位置登録エリアで位置登録した無線端末のセル３ｄに存在する存在確率は０である。
合算部１ｂは、算出部１ａの算出した存在確率を合算する。

上記例の場合、合算部１ｂは、基地局１のセル３ｄに存在する無線端末２ａの存在確率０．２５と、基地局１のセル３ｄに存在する無線端末２ｂの存在確率０．２５とを合算する。すなわち、合算部１ｂは、セル３ｄには、無線端末が０．５０台存在しているとする（推定する）。

このように、基地局１は、基地局１の属する位置登録エリア４ａ，４ｂの有するセルのセル数に基づいて、待ち受け状態の無線端末２ａ，２ｂの自セル３ｄに存在する存在確率を算出する。そして、基地局１は、算出した存在確率を合算して、無線端末２ａ，２ｂが自セル３ｄに存在する数を推定するようにした。これにより、基地局１は、セル３ｄに存在している無線端末２ａ，２ｂの数を算出（推定）できる。

また、待ち受け状態にある無線端末２ａ，２ｂが、基地局１に信号を送信することによって、基地局１は、自分のセルに存在する無線端末２ａ，２ｂの数をカウントすることも考えられる。しかし、この場合、無線端末２ａ，２ｂのカウントのために上り信号を送信することになり、無線リソースを無駄に使用することになる。

これに対し、基地局１は、上記したように、基地局１の属する位置登録エリア４ａ，４ｂの有するセル数に基づいて、待ち受け状態の無線端末２ａ，２ｂの自セル３ｄに存在する存在確率を算出し、算出した存在確率を合算して、自分のセル３ｄに存在する無線端末２ａ，２ｂの数を推定する。これにより、待ち受け状態にある無線端末２ａ，２ｂは、無線端末２ａ，２ｂのカウントのために上り信号を送信しなくて済み、無線リソースの無駄を防止できる。

なお、上記では、基地局１が無線端末２ａ，２ｂの数を推定したが、例えば、ＣＮ（Core Network）に設けられた、基地局１を制御する上位装置のＣＮ装置が、基地局１の処理を行ってもよい。ＣＮ装置には、例えば、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）などがある。また、ＣＮにサーバを設け、そのサーバで基地局１の処理を行ってもよい。

［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図２に示すように、無線通信システムは、基地局１０、ＣＮ装置２０、および無線端末３０を有している。無線通信システムには、例えば、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、またはＬＴＥ−Ａの無線通信システムが適用される。

基地局１０は、端末数推定部１１、ＢＢ（ベースバンド）処理部１２、およびＴＲＸ部１３を有している。端末数推定部１１は、例えば、図１の算出部１ａおよび合算部１ｂに対応する。ＣＮ装置２０は、位置登録情報ＤＢ（ＤＢ：データベース）２１およびエリアサイズ情報ＤＢ２２を有している。ＣＮ装置２０は、例えば、ＭＭＥである。無線端末３０は、速度・方向検出部３１、制御部３２、ＢＢ処理部３３、およびＴＲＸ部３４を有している。無線端末３０は、例えば、携帯電話やＭＴＣである。

ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１には、位置登録情報が記憶されている。例えば、無線端末３０がどの位置登録エリアに属しているかの情報を記憶している。
図３は、位置登録エリアおよび基地局のセルを説明する図である。図３に示す６角形は、基地局が形成するセルを示している。例えば、図３のセル４１に属している無線端末は、セル４１を形成している基地局と無線通信を行うことができる。

無線端末の位置登録は、複数のセル単位で管理される。例えば、図３の位置登録エリア５１〜５３に示すように、複数のセル単位で管理される。
図３に示す無線端末６１がセル４２で位置登録を行ったとする。この場合、無線端末６１は、位置登録エリア５１に属することになる。また、無線端末６２がセル４３で位置登録を行ったとする。この場合、無線端末６２は、位置登録エリア５２に属することになる。また、無線端末６３がセル４５で位置登録を行ったとする。この場合、無線端末６３は、位置登録エリア５３に属することになる。

なお、図２に示した位置登録情報ＤＢ２１には、無線端末６１は、位置登録エリア５１に属しているという情報が記憶される。無線端末６２は、位置登録エリア５２に属しているという情報が記憶される。無線端末６３は、位置登録エリア５３に属しているという情報が記憶される。

また、無線端末６１は、セル４２からセル４３に移動し、さらにセル４４に移動したとする。この場合、無線端末６１は、位置登録エリア５１から位置登録エリア５２に移動したことを認識し、位置登録シグナリングをセル４４の基地局を介して、ＣＮ装置２０に送信する。すなわち、無線端末６１は、現在属している位置登録エリア５１を出た場合に、新たな位置登録エリア５２に位置登録を行う。なお、位置登録情報ＤＢ２１には、無線端末６１は、位置登録エリア５２に属しているという情報が記憶されることになる。

図２の説明に戻る。エリアサイズ情報ＤＢ２２には、位置登録エリアのセル数が記憶されている。以下では、位置登録エリアのセル数をエリアサイズと呼ぶことがある。
例えば、図３の例の場合、エリアサイズ情報ＤＢ２２には、位置登録エリア５１のエリアサイズは‘４’であるという情報が記憶される。また、エリアサイズ情報ＤＢ２２には、位置登録エリア５２のエリアサイズは‘４’であるという情報が記憶される。また、エリアサイズ情報ＤＢ２２には、位置登録エリア５３のエリアサイズは‘３’であるという情報が記憶される。

基地局１０の端末数推定部１１は、基地局１０のセルに属している無線端末の数を推定する。例えば、端末数推定部１１は、無線端末が位置登録を行ったセルの情報、無線端末が位置登録を行ってからの経過時間、および無線端末が位置登録を行ったときの移動速度と移動方向とに基づいて、各セルにおける無線端末の数を推定する。端末数推定部１１は、以下で述べるが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって、その機能が実現される。

なお、無線端末が位置登録を行ったセル（基地局）の情報は、位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている。また、無線端末が位置登録を行った時刻は、位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている。端末数推定部１１は、現在時刻と、位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている、無線端末が位置登録を行った時刻とにより、無線端末が位置登録を行ってからの経過時間を算出することができる。また、無線端末が位置登録したときの移動速度と移動方向は、位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている。

ＢＢ処理部１２は、送受信するデータのＢＢ処理を行う。ＴＲＸ部１３は、無線送信する信号の無線処理を行う。また、ＴＲＸ部１３は、受信した無線信号の無線処理を行う。
無線端末３０の速度・方向検出部３１は、無線端末３０の移動速度および移動方向を検出する。速度・方向検出部３１は、例えば、加速度センサである。または、速度・方向検出部３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）であってもよく、無線端末３０の位置から移動速度および移動方向を検出する。

制御部３２は、無線端末３０が位置登録を行ったときの移動速度および移動方向が基地局１０に無線送信されるように制御する。例えば、制御部３２は、位置登録エリアが変わるとき、変更先の基地局１０に位置登録シグナリングを送信する。制御部３２は、速度・方向検出部３１の検出した移動速度および移動方向の情報を、位置登録シグナリングに含めて、基地局１０に無線送信するようにする。

なお、基地局１０は、位置登録シグナリングを受信すると、例えば、自分の識別情報と、無線端末３０から受信した移動速度および移動方向の情報をＣＮ装置２０に送信する。これにより、ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１には、上記で説明した情報が記憶される。

ＢＢ処理部３３は、送受信するデータのＢＢ処理を行う。ＴＲＸ部３４は、無線送信する信号の無線処理を行う。また、ＴＲＸ部３４は、受信した無線信号の無線処理を行う。
基地局１０の端末数推定部１１について説明する。第２の実施の形態では、端末数推定部１１は、無線端末の位置登録を行ってからの経過時間および無線端末の移動速度および移動方向を考慮して、セルの無線端末の数を推定する。まず時間経過による存在確率について説明する。

無線端末は、あるセルで位置登録をしたときには、そのセルに存在していると判断できる。従って、無線端末は、あるセルで位置登録をしたときには、そのセルに存在している存在確率を‘１’とすることができる。

また、無線端末は、時間の経過とともに、位置登録エリア内のセルを移動する可能性がある。そのため、位置登録したセルに存在する確率は、‘１’から低下していく。例えば、ある時間を経過した場合、無線端末は、位置登録を行った位置登録エリアの各セルに、１／Ｓで存在していると判断できる。

例えば、図３において、無線端末６１が、位置登録エリア５１のセル４２で位置登録を行ったとする。無線端末６１がセル４２で位置登録を行ったときには、無線端末６１は、セル４２に存在確率‘１’で存在していると判断できる。また、位置登録エリア５１の他のセル４３，４６，４７での無線端末６１の存在確率は‘０’と判断できる。

時間の経過とともに、セル４２に存在している無線端末６１の存在確率は、‘１’から低下していく。また、時間の経過とともに、位置登録エリア５１のセル４２以外のセルに存在している無線端末６１の存在確率は、‘０’から上昇していく。最終的には、無線端末６１は、位置登録エリア５１の各セルに、１／Ｓ（Ｓは、位置登録エリア５１のセル数で‘４’）の存在確率で存在していると判断できる。なお、位置登録エリア５１のセル数の情報は、エリアサイズ情報ＤＢ２２に記憶されている。従って、端末数推定部１１は、エリアサイズ情報ＤＢ２２に記憶されているセル数から、１／Ｓを算出することができる。

図４は、無線端末が位置登録を行ってからの存在確率と時間との関係を示した図である。図４の横軸は時間を示し、縦軸はセルに存在している無線端末の存在確率を示している。横軸における‘０’は、無線端末が位置登録を行ったときの時刻を示している。また、横軸の時間は、規格化されており、例えば、無線端末が時間経過とともに移動して、他の位置登録エリアに移動すると考えられる時間を‘１’としている。

図４に示す波形Ｗ１１は、無線端末が位置登録を行ったセルの存在確率の変化を示している。波形Ｗ１１に示すように、無線端末が位置登録を行ったセルにおける無線端末の存在確率は、‘１’とみなすことができる。そして、時間経過とともに、そのセルの無線端末の存在確率は、１／Ｓに収束すると考えることができる。

波形Ｗ１２は、無線端末が位置登録を行わなかったセルの存在確率の変化を示している。波形Ｗ１２に示すように、無線端末が位置登録を行ったとき、その位置登録が行われた他のセルにおける無線端末の存在確率は、‘０’とみなすことができる。そして、時間経過とともに、そのセルの無線端末の存在確率は、１／Ｓに収束すると考えることができる。

例えば、図３において、無線端末６１が、位置登録エリア５１のセル４２で位置登録を行ったとする。この場合、セル４２の存在確率は、波形Ｗ１１に示すように変化する。一方、位置登録エリア５１の位置登録が行われなかった他のセル４３，４６，４７での無線端末６１の存在確率は、波形Ｗ１２に示すように変化する。

次に、無線端末の移動速度および移動方向による存在確率について説明する。例えば、位置登録エリアが大きく、無線端末のユーザが自動車や電車で移動する場合、推定精度の低下が予測される。そこで、無線端末が位置登録を行ったときの移動速度および移動方向によって、無線端末が在圏するセルと、無線端末が在圏しないセルとを予測し、無線端末の推定精度の低下を抑制する。

図５は、無線端末が在圏するセルと在圏しないセルとの予測を説明する図である。図５に示す６角形は、基地局が形成するセルを示している。位置登録エリア７１は、セル８１〜８７を有している。

無線端末９１は、位置登録時、図５の矢印に示す方向に移動しているとする。この場合、無線端末９１は、斜線を付したセル８１，８２，８４，８５に在圏すると予測できる。また、無線端末９１は、斜線を付していないセル８３，８６，８７に在圏しないと予測できる。

従って、図５の例の場合、セル８３，８６，８７における無線端末９１の存在確率は、‘０’とすることができる。
また、セル８１，８２，８４，８５における無線端末９１の存在確率は、β／Ｓ’とすることができる。Ｓ’は、無線端末９１が在圏すると予測されるセルの数で、図５の例の場合、Ｓ’＝４となる。また、βは、パラメータ設定される値で、０≦β≦１の値をとる。βは、例えば、以下で述べるシミュレーション等を行い、その結果が一番良くなる値に設定する。

以上より、無線端末ＵＥ_iが属する位置登録エリア内のセル（基地局）ｊでのＵＥ_iの数Ｎ（ｉ）_jは、次の式（１）で推定される。ｉ，ｊは、変数である。
Ｎ（ｉ）_j＝ｆ_i（α）・（１−β）＋ｇ_i（β） …（１）
式（１）のｆ_i（α）は、図４で説明した時間経過による存在確率を示し、次の式（２ａ），（２ｂ）で示される。

ＵＥ_iがセルｊで位置登録を行った場合、ｆ_i（α）は、式（２ａ）となる。セルｊがＵＥ_iの位置登録を行ったセルでない場合、ｆ_i（α）は、式（２ｂ）となる。
式（２ａ），（２ｂ）のαは、規格化された時間ｒの関数で示され、次の式（３ａ），（３ｂ）で示される。

ここで、式（３ａ）は、図４に示す波形Ｗ１１を表している。式（３ｂ）は、図４に示す１／Ｓに対応する。
すなわち、ＵＥ_iがセルｊで位置登録を行った場合、ｆ_i（α）は、式（２ａ）で示され、式（２ａ）のαは、式（３ａ），（３ｂ）で示される。つまり、ＵＥ_iがセルｊで位置登録を行った場合、ｆ_i（α）は、時間経過とともに、図４に示す波形Ｗ１１に示すように変化する。

また、セルｊがＵＥ_iの位置登録を行ったセルでない場合、ｆ_i（α）は、式（２ｂ）で示される。式（２ｂ）は、図４に示す波形Ｗ１２に示すように変化する。
例えば、図３の例において、無線端末６２は、位置登録エリア５２のセル４３で位置登録を行っている。この場合、無線端末６２のセル４３における数は、式（２ａ），（３ａ），（３ｂ）で示され、時間経過とともに、図４に示した波形Ｗ１１に示すように変化する。

また、無線端末６２の位置登録エリア５２のセル４３以外のセルにおける数は、式（２ｂ）で示され、図４に示した波形Ｗ１２に示すように変化する。
式（１）のｇ_i（β）は、図５で説明した無線端末の移動速度および移動方向による存在確率を示し、次の式（４ａ），（４ｂ）で示される。

式（４ａ）のＳ’は、ＵＥ_iが在圏すると予測されるセルの数を示している。Ｓ’は、ＵＥ_iの移動速度および移動方向と、セルのマップ情報とから求まる。
セルｊが、ＵＥ_iが在圏すると予測されたセルの場合、ｇ_i（β）は、式（４ａ）で示される。セルｊが、ＵＥ_iが在圏すると予測されたセルの場合、ｇ_i（β）は、式（４ｂ）で示される。

例えば、図５で説明したように、無線端末９１の移動速度および移動方向と、６角形で示すセルの分布状態（マップ情報）とから、無線端末９１が在圏すると予測されるセル８１，８２，８４，８５を求めることができ、Ｓ’＝４が求まる。従って、無線端末９１が在圏すると予測されるセル８１，８２，８４，８５での無線端末９１の数は、式（４ａ）で示される。また、無線端末９１が在圏しないと予測されるセル８３，８６，８７での無線端末９１の数は、式（４ｂ）で示される。

基地局１０の端末数推定部１１の動作について説明する。図６は、端末数推定部の動作を示したフローチャートである。
［ステップＳ１］基地局１０の端末数推定部１１は、変数ｉ，Ｎを０に設定する。

［ステップＳ２］端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_iの位置登録エリア内に存在するか否か判断する。
例えば、基地局１０は、図３のセル４３を形成しているとする。無線端末６１は、位置登録エリア５１で位置登録したとする。無線端末６２は、位置登録エリア５２で位置登録したとする。無線端末６３は、位置登録エリア５３で位置登録したとする。

ここで、ＵＥ_iが無線端末６１であったとする。この場合、基地局１０は、無線端末６１の位置登録エリア５１内に存在しているので、端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_i（無線端末６１）の位置登録エリア内に存在していると判断する。

また、ＵＥ_iが無線端末６２であったとする。この場合、基地局１０は、無線端末６２の位置登録エリア５２内に存在しているので、端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_i（無線端末６２）の位置登録エリア内に存在していると判断する。

また、ＵＥ_iが無線端末６３であったとする。この場合、基地局１０は、無線端末６３の位置登録エリア５３内に存在していないので、端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_i（無線端末６３）の位置登録エリア内に存在していないと判断する。

端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_iの位置登録エリア内に存在すると判断した場合、ステップＳ３へ進む。端末数推定部１１は、基地局１０がＵＥ_iの位置登録エリア内に存在しないと判断した場合、ステップＳ４へ進む。

なお、端末数推定部１１は、ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１にアクセスして、ＵＥ_iの位置登録エリア情報を取得し、基地局１０がＵＥ_iの位置登録エリア内に存在するか否かの判断を行う。

［ステップＳ３］端末数推定部１１は、変数Ｎに式（１）の値を加算する。なお、式（１）の変数ｊは、上記例に従えば、基地局１０（セル４３）を示す。すなわち、端末数推定部１１は、基地局１０のセル４３におけるＵＥ_iの存在確率を合算していく。

例えば、図３の例において、端末数推定部１１は、無線端末６１のセル４３に存在する存在確率を、無線端末６１の位置登録を行ってからの経過時間および無線端末６１の移動速度および移動方向を考慮した式（１）で算出し、変数Ｎに加算する。また、端末数推定部１１は、無線端末６２のセル４３に存在する存在確率を、無線端末６２の位置登録を行ってからの経過時間および無線端末６２の移動速度および移動方向を考慮した式（１）で算出し、変数Ｎに加算する。

なお、基地局１０は、無線端末６３の位置登録エリア５３に存在していない。従って、端末数推定部１１は、無線端末６３のセル４３に存在する存在確率（０）を算出しない（ステップＳ２より、ステップＳ４へ進むため）。

［ステップＳ４］端末数推定部１１は、全無線端末において、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行したか否か判断する。例えば、端末数推定部１１は、ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている全無線端末について、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行したか否か判断する。または、端末数推定部１１は、無線端末の数をカウントしようとするエリア（例えば、都道府県等）内の全ての無線端末において、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行したか否か判断する。

端末数推定部１１は、全無線端末において、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行した場合、ステップＳ６へ進む。端末数推定部１１は、全無線端末において、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行していない場合、ステップＳ５へ進む。

［ステップＳ５］端末数推定部１１は、変数ｉに１を加算する。すなわち、端末数推定部１１は、例えば、ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１に記憶されている別の無線端末について、セル４３における存在確率を算出するようにする。

［ステップＳ６］端末数推定部１１は、ステップＳ３で算出された変数Ｎの値を、基地局１０のセル（セル４３）に存在している無線端末の数とする（推定する）。
なお、上記では、基地局１０が、図３に示すセル４３を形成し、セル４３に存在している無線端末の数を推定する例を示したが、他のセルを形成する基地局も同様に、図６に示す処理を実行する。これにより、各セルを形成する各基地局は、自分のセルに存在している無線端末の数を推定することができる。

このように、基地局１０の端末数推定部１１は、基地局１０の属する位置登録エリアの有するセル数と、ＵＥ_iの位置登録を行ってからの時間経過と、ＵＥ_iの移動速度および移動方向とに基づいて、基地局１０のセルに存在する待ち受け状態のＵＥ_iの存在確率を算出する。そして、端末数推定部１１は、算出したＵＥ_iの存在確率を合算するようにした。これにより、端末数推定部１１は、基地局１０のセルに存在している待ち受け状態にあるＵＥ_iの数を算出（推定）できる。

また、端末数推定部１１は、ＵＥ_iの位置登録を行ってからの時間経過を考慮することにより、セルに存在しているＵＥ_iの推定数の精度を上げることができる。また、端末数推定部１１は、ＵＥ_iの位置登録を行ったときの移動速度および移動方向を考慮することにより、セルに存在しているＵＥ_iの推定数の精度を上げることができる。

なお、上記では、無線端末の位置登録を行ってからの経過時間と、無線端末の移動速度および移動方向との２つを同時に考慮して、ＵＥ_iの数を推定したが、それぞれ独立して、ＵＥ_iの数を推定するようにしてもよい。例えば、端末数推定部１１は、図６のステップＳ３において、Ｎ＝Ｎ＋ｆ_i（α）を計算してもよい。または、端末数推定部１１は、図６のステップＳ３において、Ｎ＝Ｎ＋ｇ_i（β）を計算してもよい。

また、上記では、基地局が自分のセルに存在するＵＥ_iの数を推定したが、ＭＭＥなどのＣＮ装置２０またはＣＮに設けたサーバによって、各セルのＵＥ_iの数を推定するようにしてもよい。例えば、ＣＮ装置２０またはサーバは、各基地局におけるＵＥ_iを推定する。具体的には、ＣＮ装置２０またはサーバは、式（１）の全ての変数ｊ（例えば、ＵＥ_iの数を推定しようとするセル（基地局）の全て）において、ＵＥ_iの数を算出するようにする。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第２の実施の形態で説明した無線端末の数の推定は、重み付け（無線端末が存在する可能性の高いセルについては存在確率を高くする）を行っているとはいえ、位置登録エリア内で平均化される。これに対し、実際は、例えば、極端に無線端末が少ないセルおよび極端に無線端末が多いセルが存在する場合もある。そこで、第３の実施の形態では、セルごとの位置登録状況を考慮して、過去の一定時間内に位置登録が行われていないセルの重みを、過去の一定時間内に位置登録が行われたセルに分配する。

なお、第３の実施の形態に係る無線通信システムおよび基地局１０、ＣＮ装置２０、および無線端末３０のブロックは、図２と同様である。ただし、基地局１０の端末数推定部１１の処理が一部異なる。

端末数推定部１１は、次の式（５）によって、無線端末ＵＥ_iが属する位置登録エリア内のセルｊ（ｊは変数）でのＵＥ_iの数Ｎ（ｉ）_jを推定する。
Ｎ（ｉ）_j＝ｆ_i（α）・（１−β）＋ｇ_i（β）＋ｈ_i（γ） …（５）
式（５）は、上記で説明した式（１）に対し、ｈ_i（γ）の項が追加されている。以下では、ｈ_i（γ）についてのみ説明する。ｈ_i（γ）は、次の式（６ａ），（６ｂ）によって示される。

式（６ａ）のＳ”は、基地局１０が属する位置登録エリア内のセルのうち、無線端末のカウントを開始したときから、過去の一定時間ｔ_reg以内に位置登録が実行されたセル数を示す。

例えば、図３において、セル４３を形成する基地局１０が無線端末（ＵＥ_i）のカウントを開始したとする。また、位置登録エリア５２のセル４３，４４において、過去の一定時間ｔ_reg以内に無線端末が位置登録したとする。位置登録エリア５２のセル４３，４４以外のその他のセルでは、過去の一定時間ｔ_reg以内に無線端末は位置登録されなかったとする。この場合、Ｓ”は２となる。

セルｊにおいて、過去の一定時間ｔ_reg以内に位置登録が実行された場合、ｈ_i（γ）は、式（６ａ）で示される。
また、セルｊにおいて、過去の一定時間ｔ_reg以内に位置登録が実行されなかった場合、ｈ_i（γ）は、式（６ｂ）で示される。すなわち、セルｊにおいて、過去の一定時間ｔ_reg以内に位置登録が実行されなかった場合、ｈ_i（γ）で示される無線端末の存在確率は、０とされる。

γは、次の式（７）で示される。

γは、Ｓ”以外のセルに割り当てられるはずであった存在確率の合計を示している。例えば、上記例に従えば、位置登録エリア５２のセル４３，４４以外のセルに割り当てられるはずであった存在確率の合計を示している。

つまり、式（６ａ）は、式（７）で示されるγが、Ｓ”のセルに均等に分配されることを示している。例えば、上記例に従えば、セル４３，４４以外のセルに割り当てられるはずであった存在確率が、セル４３，４４に割り当てられることを示している。

なお、ＣＮ装置２０の位置登録情報ＤＢ２１には、上記したようにＵＥ_iが位置登録した時刻が記憶されている。従って、端末数推定部１１は、位置登録情報ＤＢ２１に記憶されているＵＥ_iが位置登録された時刻と、現在時刻（無線端末のカウント開始する時刻）とから、過去の一定時間ｔ_reg以内に無線端末の位置登録が行われたか否かを判断でき、Ｓ”を算出することができる。

第３の実施の形態に係る基地局１０の端末数推定部１１の動作について説明する。図７は、第３の実施の形態に係る端末数推定部の動作を示したフローチャートである。
ステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、図６で説明したステップＳ１１，Ｓ１２と同様であり、その説明を省略する。

ステップＳ１３の処理は、図６で説明したステップＳ３に対し、式（５）を用いてＵＥ_iの存在確率を算出するところが異なる。
ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理は、ステップＳ４〜Ｓ６と同様であり、その説明を省略する。

このように、端末数推定部１１は、過去の一定時間内に位置登録が行われていないセルの存在確率を、過去の一定時間内に位置登録が行われたセルに分配するようにした。これにより、端末数推定部１１は、セルに存在しているＵＥ_iの推定数の精度を上げることができる。

第３の実施の形態による無線端末のカウント数についてのシミュレーション結果について説明する。
図８は、シミュレーションの条件を示した図である。シミュレーションは、図８に示すように、セルを１次元で形成（線状に形成）し、その数を１０００とした。セル半径は、５００ｍとした。すなわち、１次元のセル長を１ｋｍとした。また、ユーザ（無線端末）数を１００００とし、１次元のセルに一様に分布させた。また、ユーザの移動速度を２０ｍ／ｓとし、シミュレーション期間内では、その方向は不変とした。

シミュレーションは、図８に示す条件で、セル内の無線端末数が、１０未満か否かの判定を行った。その正答率は、位置登録エリアサイズを５０セルとした場合、８９％となった。また、位置登録エリアサイズを１００セルとした場合、９３％となった。

なお、セル内の無線端末数が、１０未満か否かの判定を行ったのは、セルに存在する無線端末の数を概略で推定できればよいからである。例えば、基地局は、自分のセルに存在している待ち受け状態の無線端末の正確な数を知らなくても、負荷分散を考慮したスケジューリングが可能だからである。

例えば、基地局は、特定の周波数において待ち受け状態の無線端末が所定の数より多いことが分かった場合、発信および着信がその周波数に集中するのを防ぐために、無線端末が他の周波数で待ち受けを行うよう制御する。また、基地局は、待ち受け状態のＭＴＣが所定の数より多い場合、同時刻にアクセスするＭＴＣの時間帯をずらすようにスケジューリングする。

以下、上記で説明した各実施の形態を実現するハードウェア構成例について説明する。
図９は、基地局のハードウェア構成例を示した図である。図９に示すように、基地局１０は、プロセッサ１０１、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＢＢ部１０４、ＲＦ（Radio Frequency）部１０５、ＩＦ（InterFace）部１０６、およびバス１０７を有している。

プロセッサ１０１は、バス１０７を介して、ＨＤＤ１０２、ＲＡＭ１０３、ＢＢ部１０４、およびＲＦ部１０５と接続されている。基地局１０は、プロセッサ１０１によって装置全体が制御されている。プロセッサ１０１は、例えば、ＣＰＵやＤＳＰである。

ＨＤＤ１０２には、ＯＳ（Operating System）のプログラムや無線端末の数を推定するためのプログラム、基地局１０の動作を規定するプログラムが格納されている。ＲＡＭ１０３には、プロセッサ１０１の各種処理で用いられるデータやプログラムの一部または全部が一時的に格納される。図１に示す算出部１ａおよび合算部１ｂは、例えば、プロセッサ１０１によって、その機能が実現される。また、図２に示す端末数推定部１１は、例えば、プロセッサ１０１によって、その機能が実現される。

ＢＢ部１０４は、無線端末３０に送信するデータおよび無線端末３０から受信するデータのＢＢ処理を行う。図２に示すＢＢ処理部１２は、例えば、ＢＢ部１０４に対応する。ＲＦ部１５０は、無線端末３０に送信する信号および無線端末３０から受信する信号の無線処理を行う。図２に示すＴＲＸ部１３は、例えば、ＲＦ部１０５に対応する。

ＩＦ部１０６は、ＣＮ装置２０またはＣＮに設けられたサーバと、例えば、有線を介して通信する。図２に示す端末数推定部１１は、ＩＦ部１０６を介して、ＣＮ装置２０またはサーバと通信を行うことになる。

なお、ＣＮ装置２０またはサーバのハードウェア構成は、図９と同様になるが、ＢＢ部１０４およびＲＦ部１０５を有さない。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

１ 基地局
１ａ 算出部
１ｂ 合算部
２ａ，２ｂ 無線端末
３ａ〜３ｇ セル
４ａ，４ｂ 位置登録エリア

Claims (9)

1. 自セルに存在する無線端末の数を推定する基地局において、
   当該基地局が属する位置登録エリアの有するセルのセル数に基づいて、前記位置登録エリアに存在している待ち受け状態の前記無線端末の自セルに存在する存在確率を算出する算出部と、
   前記算出部の算出した前記位置登録エリアに存在している前記無線端末の前記存在確率を合算する合算部と、
   を有することを特徴とする基地局。
2. 前記算出部は、前記セル数と前記無線端末が前記位置登録エリアに位置登録を行ってから経過した経過時間とに基づいて前記存在確率を算出することを特徴とする請求項１記載の基地局。
3. 前記算出部は、前記無線端末が自セルで位置登録をしたとき、時間経過とともに１から前記セル数の逆数に収束する関数で前記存在確率を算出し、前記無線端末が自セルで位置登録をしなかった場合、時間経過とともに０から前記セル数の逆数に収束する関数で前記存在確率を算出することを特徴とする請求項２記載の基地局。
4. 前記算出部は、前記無線端末の移動速度および移動方向に基づいて前記存在確率を算出することを特徴とする請求項１記載の基地局。
5. 前記算出部は、前記無線端末の移動速度および移動方向と前記位置登録エリアのマップ情報とから前記無線端末が存在するセルを予測し、予測した予測セル数に基づいて自セルでの存在確率を算出することを特徴とする請求項４記載の基地局。
6. 前記算出部は、前記無線端末が所定時間内に位置登録されなかったセルの前記存在確率を、前記所定時間内に位置登録されたセルに分配することを特徴とする請求項１記載の基地局。
7. 前記算出部は、前記セル数と前記無線端末が前記位置登録エリアに位置登録を行ってから経過した経過時間または前記無線端末の速度および移動方向のいずれかまたは両方とに基づいて前記存在確率を算出することを特徴とする請求項１記載の基地局。
8. 基地局のセルに存在する無線端末の数を推定するコアネットワーク装置において、
   前記基地局が属する位置登録エリアの有するセルのセル数に基づいて、前記位置登録エリアに存在している待ち受け状態の前記無線端末の前記基地局のセルに存在する存在確率を算出する算出部と、
   前記算出部の算出した前記位置登録エリアに存在している前記無線端末の前記存在確率を合算する合算部と、
   を有することを特徴とするコアネットワーク装置。
9. 基地局のセルに存在する無線端末の数を推定するサーバにおいて、
   前記基地局が属する位置登録エリアの有するセルのセル数に基づいて、前記位置登録エリアに存在している待ち受け状態の前記無線端末の前記基地局のセルに存在する存在確率を算出する算出部と、
   前記算出部の算出した前記位置登録エリアに存在している前記無線端末の前記存在確率を合算する合算部と、
   を有することを特徴とするサーバ。
   

Images