JP5901342B2

JP5901342B2 - 隣接セル管理方法及びセルラーネットワークの無線基地局

Info

Publication number: JP5901342B2
Application number: JP2012036514A
Authority: JP
Inventors: 青山　哲也; 哲也青山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013172406A

Description

この発明は、移動通信システム、特にセルラーネットワークの隣接セル管理に関する。

移動通信システムにおいて、端末は通信中の基地局との間の受信レベルの測定の他に、ハンドオーバを行うために隣接セルの受信レベルの測定を行う。３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)(例えば下記非特許文献１参照)で規格化されるＬＴＥ(Long Term Evolution)では、通信中の端末が測定する隣接セルの識別子(ＩＤ)リストを通信中の基地局からＲＲＣ(Radio Resource Control)メッセージのＲＲＣ Connection Reconfiguration(無線リソース制御接続再設定)などのメッセージで通知され、端末はこのリストに従って測定した結果を、定期的に基地局に対してMeasurement Report(測定報告)メッセージで報告する(例えば下記特許文献１参照）。また、基地局におけるハンドオーバの決定は、基本的に端末から報告された隣接セルの測定結果に基づいて行われ、一般的にはより受信品質の高いセルへのハンドオーバが決定される。

下記特許文献１では、隣接セルリストを高優先隣接セルリストと低優先隣接セルリストの２種類に分類し、端末はこれらを異なるスケジュールで測定、報告することで多数のセルが混在する環境で測定回数を適正化する方法が開示されている。

特表２０１０−５３７４７８号公報

３ＧＰＰＴＳ３６．３３１Ｖ１０.３.０、"Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol specification"、２０１１年１０月１０日発行

しかしながら、上記によると、基地局から端末へ通知可能な隣接セルの数は最大３２個に制限されており、基地局から端末に対してこれ以上のセルの測定を指示することはできない。このため、都市部のようにマクロセルとピコセルが混在する環境や、屋内のようにこれらに加えてフェムトセルが混在する環境においては、近隣に存在するすべてのセルを測定することができず、適切なハンドオーバ先を選択できないという課題があった。

この発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、無線基地局が隣接セルの測定を行わせるために端末へ通知する隣接セル情報を工夫することで、より適切なハンドオーバ先の隣接セルを選択することを可能にした隣接セル管理方法及びセルラーネットワークの無線基地局を提供することを目的とする。

この発明は、無線基地局によって管理され、端末に通知される前記無線基地局の周辺に存在する無線基地局の一覧である隣接セル情報が、通信を継続するために端末による測定が必要な無線基地局を示す第１隣接セル情報と、前記第１隣接セル情報の無線基地局の近隣に存在する無線基地局のいくつかを抜粋した、端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局を示す第２隣接セル情報を示す第２隣接セル情報を含み、端末による前記隣接セル情報に含まれる無線基地局との無線品質情報の測定結果に基づいて、前記第２隣接セル情報を更新し、前記隣接セル情報の前記第２隣接セル情報のうち、少なくとも一つの無線基地局の情報を、定期的に異なる無線基地局の情報に更新し、さらに前記無線基地局の情報または更新周期を、無線品質情報の測定結果の変動に応じて変える、ことを特徴とする隣接セル管理方法等にある。

この発明では、無線基地局が隣接セルの測定を行わせるために端末へ通知する隣接セル情報を工夫することで、より適切なハンドオーバ先の隣接セルを選択することを可能にした隣接セル管理方法及びセルラーネットワークの無線基地局を提供できる。

この発明に係る隣接セル管理方法を説明するためのセルラーネットワークの構成図である。この発明に係るセルラーネットワークの無線基地局の構成の一例を示す図である。この発明に係るセルラーネットワークの無線端末の構成の一例を示す図である。この発明に係る隣接セル管理方法における無線基地局から端末へ通知する無線基地局の近隣に存在する無線基地局の識別子が含まれた隣接セル情報の一例を示す図である。この発明に係る隣接セル管理方法における無線基地局から端末へ隣接セル情報を通知するシーケンス図である。この発明に係る隣接セル管理方法における端末から無線基地局へ通信中の無線基地局および隣接セル情報に含まれる基地局との無線品質の測定結果を報告するシーケンス図である。この発明に係る隣接セル管理方法における無線基地局から端末へ隣接セル情報の更新を通知する隣接セル情報の一例を示す図である。この発明に係る隣接セル管理方法における無線基地局から別の端末へ隣接セル情報の更新を通知する隣接セル情報の一例を示す図である。この発明の実施の形態２の隣接セル管理方法における無線基地局から端末への隣接セル情報の一例を示す図である。この発明の実施の形態３，４の隣接セル管理方法を説明するためのセルラーネットワークの構成図である。

この発明による隣接セル管理方法及び基地局では、基地局から端末へ通知する隣接セル情報を、通信を継続するために端末による測定が必要な無線基地局の情報と、端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局の情報に分類し、端末の位置や移動状態に応じて、端末または端末群ごとにこれらの情報を更新することで、大セルで通信する端末に対して小セルを測定させること、小セルで通信する端末に対して他の小セルを測定させることを可能とする。

以下、この発明による隣接セル管理方法及びセルラーネットワークの無線基地局を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１に大セル(大きなカバーエリア)と小セル(小さなカバーエリア)から形成されるセルラーネットワークを示す。図１において、無線基地局１０１〜１０３は大きなカバーエリアを提供する無線基地局である。無線基地局２０１〜２０７は小さなカバーエリアを提供する無線基地局である。図中における点線の円はそれぞれの無線エリアのカバーエリアを示すものである。図１において、無線端末(以下端末と省略する場合あり)１および端末２は、いずれかの無線基地局と通信しながらエリア内を移動する端末である。なお、無線基地局、端末の数は図１の構成に限定せず、いくつでも構わない。また、端末(無線端末)は、移動無線端末、静止無線端末が混在していてもよい。また、無線基地局２０１〜２０７等の小さなカバーエリアは一部または全エリアが、無線基地局１０１〜１０３等のいずれかの大きなカバーエリア内に含まれていなくてもよい。

図２に無線基地局１０１の構成の一例を示す。無線基地局１０１は、端末と無線接続するための送受信部８と、隣接関係にあるセルの中から端末へ測定を指示する隣接セル情報を生成する隣接セル情報生成部９、端末から報告された無線品質情報を取得する測定情報取得部１１、データベースに保持された隣接セルの情報である隣接セル情報６、データベースに保持された端末から報告された無線品質情報である測定情報５、動作タイミングの管理等を行うタイマ４、無線基地局１０１の各部を制御して無線基地局１０１の動作全体の制御を行う制御部７から構成される。他の各無線基地局も同様の構成を有する。

図３に端末１の構成の一例を示す。端末１は、無線基地局と無線接続するための送受信部２１と、無線基地局から隣接セル情報を取得する隣接セル情報取得部２２、データベースに保持された隣接セルの情報である隣接セル情報２６、通信中の無線基地局および隣接セル情報に含まれる無線基地局(以下基地局と省略する場合あり)との無線品質を測定するセル測定部２３、定期的な測定を実現するために測定時刻を管理するタイマ２４、端末１の各部を制御して端末１の動作全体の制御を行う制御部２７から構成される。他の各端末も同様の構成を有する。

図４は、無線基地局１０１から端末１および端末２へ通知する無線基地局１０１の近隣に存在する無線基地局の識別子が含まれた隣接セル情報を示す。
図５は、無線基地局１０１から端末１へ隣接セル情報を通知するシーケンス図である。
図６は、端末１から無線基地局１０１へ通信中の無線基地局および隣接セル情報に含まれる基地局との無線品質の測定結果を報告するシーケンス図である。
図７は、無線基地局１０１から端末１へ隣接セル情報の更新を通知する隣接セル情報である。
図８は、無線基地局１０１から端末２へ隣接セル情報の更新を通知する隣接セル情報である。

次に、図１から図８を用いて本実施の形態にかかる無線基地局および端末の動作を説明する。無線基地局と端末との間の無線通信はそれぞれ、アンテナを使用して送受信部８，２１で行われる。無線基地局１０１のエリア内で通信する端末１は、無線基地局１０１との通信を開始した際に、隣接セル情報取得部２２で、図５に示す無線パラメータ設定メッセージにて、図４に示す隣接セル情報を取得し、隣接セル情報２６として端末１の内部に保持する。セル測定部２３は、図４の隣接セル情報に示された無線基地局との無線品質情報を定期的に測定し、図６に示す無線品質測定結果報告メッセージで無線基地局１０１へ報告する。

無線基地局１０１は、隣接セル情報６および隣接セル情報生成部９により上述の無線パラメータ設定メッセージを生成して端末１に送り、端末１から報告された無線品質情報を測定情報取得部１１で受けて測定情報５として保持する。また、制御部７は、取得した無線品質情報において接続中の無線基地局１０１との無線品質よりも、隣接する他の無線基地局との無線品質が高かった場合は、無線基地局１０１から端末１へ、無線品質が高かった無線基地局へのハンドオーバを指示することがある一方で、端末１の近隣に存在する無線基地局の情報が端末１の隣接セル情報２６に含まれていなかった場合には、端末１からその無線基地局との品質が測定されないことからハンドオーバが指示できず、通信切断を引き起こす可能性がある。なお、端末１側ではハンドオーバの処理は制御部２７で行われる。

上記特許文献１に示されているように、無線基地局１０１から端末１へ通知可能な無線基地局の数は限られており、無線基地局１０１の近隣に存在するすべての無線基地局を通知することができない場合がある。そのため、無線基地局１０１は、図４の隣接セル情報には、無線基地局１０１の近隣に存在する無線基地局のうち、代表となる無線基地局が格納(含まれている)されている。

(エリア内で通信する端末へ通知する隣接セル情報の生成について)
ここで、無線基地局１０１が無線基地局１０１のエリア内で通信する端末へ通知する隣接セル情報の生成について説明する。隣接セル情報は、通信を継続するために端末による測定が必要な無線基地局の情報(第１隣接セル情報)と、端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局の情報(第２隣接セル情報)に分類される。多くの場合、前者は大きなカバーエリアを提供する無線基地局の情報を含み、後者は小さなカバーエリアを提供する無線基地局の情報が含まれる。無線基地局１０１の隣接セル情報生成部９は、無線基地局１０１の近隣に存在する無線基地局のうち、大きなカバーエリアを提供する無線基地局１０２〜１０３の無線基地局の情報と、無線基地局１０１の近隣に存在し小さなカバーエリアを提供する無線基地局２０１〜２０７のうちいくつかの無線基地局を抜粋したものを、代表となる無線基地局として隣接セル情報を生成する。

(無線基地局が端末から無線品質の測定結果を取得した場合の動作)
次に、無線基地局１０１が端末１および端末２から無線品質測定結果報告メッセージで無線品質の測定結果を取得した場合の動作を説明する。無線基地局１０１は測定情報取得部１１で、端末１から無線品質測定結果報告メッセージを取得すると、この情報を測定情報５として保持するとともに、隣接セル情報生成部９は、隣接セル情報６の更新を行う。無線基地局１０１の隣接セル情報生成部９は、端末１が測定した各無線基地局の測定情報５を比較することで、端末１の位置が無線基地局１０１と無線基地局１０２に近いエリアであることを推定する。すなわち、端末１で測定した無線品質情報のうちで、品質が高い(受信信号の振幅が大きい等)無線基地局は端末１に近いことを示している。

この結果、無線基地局１０１の隣接セル情報生成部９は、端末１に対しては、無線基地局１０１のカバーエリアと無線基地局１０２のカバーエリアが重複するエリアに存在する無線基地局を多く隣接セル情報に含めるべきと判断し、端末１へ通知する隣接セル情報を図７のように更新する。更新した隣接セル情報は、通信開始時と同様に隣接セル情報生成部９により、無線パラメータ設定メッセージにて無線基地局１０１から端末１へ通知する。

端末２に対しても同様に、無線基地局１０１の隣接セル情報生成部９は、端末２の測定した各無線基地局との測定情報５を比較することで、端末２の位置が無線基地局１０１と無線基地局１０３に近いエリアであることを推定する。この結果、隣接セル情報生成部９は、端末２に対しては、無線基地局１０１のカバーエリアと無線基地局１０３のカバーエリアが重複するエリアに存在する無線基地局を多く隣接セル情報に含めるべきと判断し、端末２へ通知する隣接セル情報を図８のように更新する。更新した隣接セル情報は、無線パラメータ設定メッセージにて無線基地局１０１から端末２へ通知する。

以上の隣接セル情報の更新と無線品質測定を無線基地局と端末の間で繰り返し実施することにより、無線基地局は端末ごとに異なる隣接セル情報を提供することができ、隣接セル情報は端末に応じて最適化することができる。また、無線基地局の近隣に存在する無線基地局の数が無線パラメータ設定メッセージで通知可能な無線基地局数の上限を超過する場合においても、本実施の形態で説明した手順を実施することにより、通知可能な範囲内でより端末の位置に適した隣接セル情報を通知することができる。

以上の例では、端末ごとに異なる隣接セル情報を通知する動作を説明したが、類似する無線品質測定結果を報告した端末をグループ化し、同一の隣接セル情報に更新してもよい。また、以上の例で説明した無線パラメータ設定メッセージは、３ＧＰＰで規定され、ＬＴＥで使用されるＲＲＣ(Radio Resource Control)メッセージのＲＲＣ Connection Reconfigurationメッセージであってもよく、また無線品質測定結果報告メッセージも同様にMeasurement Reportメッセージであってもよい。

実施の形態２．
本実施の形態２における特徴は、無線基地局１０１から端末１への隣接セル情報が図９に示すものであり、その他の部分は上記実施の形態１と同様である。実施の形態１で取り上げた動作は、無線基地局１０１が端末１から受信した無線品質測定結果報告メッセージに含まれる測定結果より、次に更新する隣接セル情報が一意に特定できる場合に有効である。

本実施の形態２では、受信した測定結果より、隣接セル情報のうち端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局の候補が特定できない場合、および無線基地局の候補が多数存在する場合に時刻毎に隣接セル情報を更新する動作を説明する。

無線基地局１０１の測定情報取得部１１が、端末１から無線品質測定結果報告メッセージを取得すると、この情報を測定情報５として保持するとともに、隣接セル情報生成部９が、隣接セル情報６の更新を行う。隣接セル情報生成部９は、端末１が測定した各無線基地局との測定結果を比較することで、端末１の位置が無線基地局１０１と無線基地局１０２に近いエリアであることを推定する。この結果、隣接セル情報生成部９は、端末１に対しては、無線基地局１０１のカバーエリアと無線基地局１０２のカバーエリアが重複するエリアに存在する無線基地局を多く隣接セル情報に含めるべきと判断するが、カバーエリアが重複するエリアに存在する無線基地局が、無線パラメータ設定メッセージで通知可能な無線基地局の上限数を超過することもある。また、無線基地局１０１の近隣に存在する無線基地局のうちカバーエリアが重複するエリアに存在する無線基地局を一意に特定できないこともある。

そのため、隣接セル情報生成部９は、隣接セル情報のうち端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局を、例えば、時刻ｔでは図９に、時刻ｔ＋１では図７に、というように定期的に更新(変更)する。更新した隣接セル情報は、通信開始時と同様に、無線パラメータ設定メッセージにて無線基地局１０１から端末１へ通知する。

また、無線基地局１０１が隣接セル情報の更新と無線品質測定を繰り返し実施した際の測定情報を保持することにより、例えば、無線基地局１０１と無線基地局１０２のカバーエリアが重複するエリアには無線基地局２０７は存在しないといったように、各無線基地局間の隣接関係の推定精度を高めることができようになる。また、これを次回以降の隣接セル情報の更新に反映させることができる。

以上の隣接セル情報の更新(変更)と無線品質測定を無線基地局と端末の間で繰り返し実施することにより、無線基地局は端末ごとに異なる隣接セル情報を提供することができ、隣接セル情報は端末に応じて最適化することができる。また、端末から取得した測定結果に基づく近隣の無線基地局の数が無線パラメータ設定メッセージで通知可能な無線基地局数の上限を超過する場合においても、本実施の形態で説明した手順を実施することにより、通知可能な範囲内でより端末の位置に適した隣接セル情報を通知することができる。

また、以上の隣接セル情報の更新(変更)と無線品質測定を無線基地局と端末の間で繰り返し実施することにより、無線基地局は、近隣の無線基地局において各無線基地局間の隣接関係の推定精度を高めることができるようになる。

実施の形態３．
本実施の形態３における特徴は隣接セル情報の更新の方法であり、動作を説明するセルラーネットワークの構成が図１０に示すものであり、その他の部分は上記実施の形態２と同様である。上記実施の形態１，２で取り上げた動作は、類似する無線品質測定結果を報告した端末および端末グループに対しては、同一の隣接セル情報を更新しており、端末が主に静止している環境において有効である。

本実施の形態３では、受信した測定結果の履歴を参照することにより、端末の移動状態を推定することで、類似する報告結果を通知する端末であっても更新する隣接セル情報を異なるものに更新する動作を説明する。

図１０は、無線基地局１０１と通信する端末１および端末３がともに、無線基地局１０１と無線基地局１０２のカバーエリアが重複するエリアに存在しているが、端末１と端末３はそれぞれ異なる速度で移動している(端末１の移動速度＜端末３の移動速度)様子を表している。

無線基地局１０１は端末１から無線品質測定結果報告メッセージを取得すると、この情報を測定情報５として保持するとともに、以前に取得した測定結果(測定情報)と変化量を比較する。以前に取得した測定結果との変化量が小さい端末１の場合、当該端末は静止状態に近いと判断でき、以前に取得した測定結果との変化量が大きい端末３の場合、当該端末は移動状態に近いと判断できる。この結果、無線基地局１０１は、端末１に対しては、より高密度な無線基地局を隣接セル情報に含めるべきと判断し、例えば図７のように更新し、また端末３に対しては、より広域な範囲の無線基地局を隣接セル情報に含めるべきと判断し、例えば図４のように更新する。更新した隣接セル情報は、通信開始時と同様に、無線パラメータ設定メッセージにて無線基地局１０１から端末１および端末３へ通知する。

以上の隣接セル情報の更新と無線品質測定を無線基地局と端末の間で繰り返し実施することにより、無線基地局は端末ごとに異なる隣接セル情報を提供することができ、隣接セル情報は端末の移動状況に応じて最適化することができる。

実施の形態４．
本実施の形態４における特徴は隣接セル情報の更新の方法であり、動作を説明するセルラーネットワークの構成が図１０に示すものである。実施の形態２で取り上げた動作は、定期的に隣接セル情報を更新し、無線パラメータ設定メッセージで通知しており、端末により多くの無線基地局の測定を可能にするという点で有効である。

本実施の形態４では、受信した測定結果の履歴を参照することにより、端末の移動状態を推定し、さらに隣接セル情報のうち端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局の候補が特定できない場合、および多数存在する場合に隣接セル情報の更新間隔を異なる間隔にする動作を説明する。

無線基地局１０１は端末１から無線品質測定結果報告メッセージを取得すると、この情報を測定情報５として保持するとともに、以前に取得した測定結果(測定情報)と変化量を比較する。以前に取得した測定結果との変化量が小さい端末１の場合、当該端末は静止状態に近いと判断でき、以前に取得した測定結果との変化量が大きい端末３の場合、当該端末は移動状態に近いと判断できる。この結果、無線基地局１０１は、端末１に対しては、隣接セル情報の更新間隔をより長くすべきと判断し、また端末３に対しては、隣接セル情報の更新間隔をより短くすべきと判断し、例えば図７のように更新する。更新した隣接セル情報は、通信開始時と同様に、無線パラメータ設定メッセージにて無線基地局１０１から端末１および端末３へ通知する。

以上の隣接セル情報の更新と無線品質測定を無線基地局と端末の間で繰り返し実施することにより、無線基地局は端末ごとに異なる更新間隔で隣接セル情報を提供することができ、隣接セル情報は端末の移動状況に応じて最適化することができる。

なおこの発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。

１，２，３ (無線)端末、４，２４タイマ、５測定情報(ＤＢ)、６，２６隣接セル情報(ＤＢ)、７，２７制御部、８，２１送受信部、９隣接セル情報生成部、１１測定情報取得部、２２隣接セル情報取得部、２３セル測定部、１０１−１０３，２０１−２０７無線基地局。

Claims

無線基地局によって管理され、端末に通知される前記無線基地局の周辺に存在する無線基地局の一覧である隣接セル情報が、通信を継続するために端末による測定が必要な無線基地局を示す第１隣接セル情報と、前記第１隣接セル情報の無線基地局の近隣に存在する無線基地局のいくつかを抜粋した、端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局を示す第２隣接セル情報を示す第２隣接セル情報を含み、
端末による前記隣接セル情報に含まれる無線基地局との無線品質情報の測定結果に基づいて、前記第２隣接セル情報を更新し、
前記隣接セル情報の前記第２隣接セル情報のうち、少なくとも一つの無線基地局の情報を、定期的に異なる無線基地局の情報に更新し、さらに前記無線基地局の情報または更新周期を、無線品質情報の測定結果の変動に応じて変える、
ことを特徴とする隣接セル管理方法。
前記第１隣接セル情報の無線基地局が所定の領域内の相対的に広いエリアを占めるセルを有し、前記第２隣接セル情報の無線基地局が前記所定の領域内の相対的に狭いエリアを占めるセルを有することを特徴とする請求項１に記載の隣接セル管理方法。
前記端末による無線基地局との無線品質情報の測定結果に基づいて、無線品質がより高い無線基地局へ前記端末をハンドオーバすることを特徴とする請求項１または２に記載の隣接セル管理方法。
通信を継続するために端末による測定が必要な無線基地局を示す第１隣接セル情報と、前記第１隣接セル情報の無線基地局の近隣に存在する無線基地局のいくつかを抜粋した、端末のより近くに存在する無線基地局を検出するために測定する無線基地局を示す第２隣接セル情報とを含む、無線基地局の周辺に存在する無線基地局の一覧である隣接セル情報を端末に通知する隣接セル情報生成部と、
端末からの前記隣接セル情報に含まれる無線基地局との無線品質情報の測定結果を取得する測定情報取得部と、
を備え、
前記隣接セル情報生成部が、前記無線品質情報の測定結果に基づいて、前記第２隣接セル情報を更新し、前記隣接セル情報の前記第２隣接セル情報のうち、少なくとも一つの無線基地局の情報を、定期的に異なる無線基地局の情報に更新し、さらに前記無線基地局の情報または更新周期を、無線品質情報の測定結果の変動に応じて変える、
ことを特徴とするセルラーネットワークの無線基地局。
前記第１隣接セル情報の無線基地局が所定の領域内の相対的に広いエリアを占めるセルを有し、前記第２隣接セル情報の無線基地局が前記所定の領域内の相対的に狭いエリアを占めるセルを有することを特徴とする請求項４に記載のセルラーネットワークの無線基地局。
前記端末からの無線基地局との無線品質情報の測定結果に基づいて、自らの無線基地局との無線品質よりも高い無線品質の無線基地局へ前記端末をハンドオーバする制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項４または５に記載のセルラーネットワークの無線基地局。