JP5981150B2

JP5981150B2 - 基地局、および通信制御方法

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Publication number: JP5981150B2
Application number: JP2012007248A
Authority: JP
Inventors: 辰徳荒木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: JP2013150064A

Description

本発明は、基地局、および通信制御方法に関する。

従来から、複数の基地局から送信される信号が移動局において干渉することが問題となっている。そして、この問題を防止するため、基地局において送信電力を制御する方法が知られている。

たとえば、特許文献１（特開２０１０−２３９２０３号公報）には、セル領域内に存在する移動局と、基地局との直線距離及び移動方向を判定し、基地局から遠ざかりセル領域境界付近に移動する移動局の下り送信電力の増加を抑制することにより、セル内での下り干渉波の増加及び干渉波の変動を抑制と、セル内での通信品質の安定化やスループットの向上とを提供する。

特開２０１０−２３９２０３号公報

上述の特許文献１に記載されている送信電力の制御は、通話チャネル（ＴＣＨ）の信号の送信電力を制御するものである。通話チャネル（ＴＣＨ）の送信電力制御は、従来から特定の方向にビームを向けるビームフォーミングなどによって行なわれており、比較的容易である。しかしながら、制御チャネルは、ビームフォーミングではなく、オムニ送信される。また、移動局が基地局と接続する際のリンク確立の成功率を向上させるため、基地局は、制御チャネルで無線信号を送信する送信電力を高めている。そのため、隣接する複数の基地局が、同一タイミングで下り制御チャネルで無線信号を送信すると、当該無線信号に干渉が生じることになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の無線基地局からの制御チャネルの信号が干渉するのを防止することができる基地局、および通信制御方法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、本発明に係る基地局は、無線信号を送信する送信手段と、
自局に接続する移動局の接続数を検出する検出手段と、自局と同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局が存在する場合、前記検出手段により検出される接続数に応じて、前記送信手段による下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記制御手段は、前記検出手段により検出される接続数の増大に応じて、前記送信手段による前記下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を低減してもよい。

なお、この態様では、前記制御手段は、前記検出手段により検出される接続数の減少に応じて、前記送信手段による前記下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を増大してもよい。

また、本発明に係る通信制御方法は、基地局が自局に接続する移動局の接続数を検出するステップと、自局と同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局が存在する場合、前記検出した接続数に応じて、前記基地局が下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る移動通信システムにおける無線チャネル構成を示す図である。本実施形態に係る基地局に対する移動局の接続数に応じて変動（拡大／縮小）する実効セル半径を示す図である。本実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。移動局の接続数と、下り制御チャネルにおける送信電力との対応関係を定義したテーブルの一例を示す図である。本実施形態に係る基地局の下り制御チャネルにおける送信電力制御の処理を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る移動通信システム１０の構成を示す図である。図１に示すように、移動通信システム１０は、複数の基地局１２（ここでは１つのみを示す）と、複数の移動局１４（ここでは基地局１２のセル１６内に位置する移動局１４−１〜１４−４のみを示す）と、を含んで構成される。

各基地局１２は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割複信）方式により、自局のセル１６内に位置する移動局１４と無線通信を行う。なお、移動局１４としては、携帯電話機、通信カード、通信機能を内蔵した携帯情報端末などがある。

図２は、移動通信システム１０における無線チャネル構成を示す図である（縦軸：周波数、横軸：時間）。図２に示すように、移動通信システム１０では、所定周期（ここでは５ｍｓ）のＴＤＭＡフレームが上りサブフレーム（２．５ｍｓ）と下りサブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分され、さらに各サブフレームがそれぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）に区分されている。基地局１２とその周辺基地局との間では、ＴＤＭＡフレーム（無線信号の送受信周期）の境界が所定時間内（たとえば±１０μｓ内）に収まるよう、無線信号の送受信タイミングの同期がなされている（フレーム同期がなされている）。また、所定の周波数帯域に複数のＯＦＤＭＡサブチャネル（ここではＳｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）が規定されている。

基地局１２が移動局１４に割り当てる無線チャネルの最小単位はＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれ、各ＰＲＵは、タイムスロット（Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）のいずれかと、サブチャネル（Ｓｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）のいずれかと、に属する。なお、上りサブフレームおよび下りサブフレームともに、各ＰＲＵが、たとえば１から始まる連続するＰＲＵ番号（１，２，３，・・・）で識別されるよう定められており、ＰＲＵ番号の同じＰＲＵは上下ペアで使用されることになっている。つまり、ＰＲＵは上下対称に割り当てられる。

このうち、ある特定のサブチャネル（ここではＳｃｈ１）に属するＰＲＵは、１以上の移動局１４に共用されるＣＣＨ（Common Channel：共通チャネル）として規定されている。また、各基地局１２には、所定の周期で繰り返される互いに重複しないＣＣＨの送受信タイミング（以下単に「ＣＣＨタイミング」という）が割り当てられている。具体的には、連続する２０フレームに含まれる８０のタイムスロット対（４対の上下タイムスロット×２０フレーム）のいずれか１つがＣＣＨタイミングとして各基地局１２に割り当てられている。そして、各基地局１２は、自局に割り当てられたＣＣＨタイミングで、自局のセル１６内に位置する１以上の移動局１４と各種制御信号を送受信する。

一方、上記特定のサブチャネル以外のサブチャネル（ここではＳｃｈ２〜Ｓｃｈ１８）に属するＰＲＵは、各移動局１４に個別に割り当てられるＩＣＨ（Individual Channel：個別チャネル）として用いられる。ＩＣＨには、各移動局１４に個別制御チャネルとして原則１つ割り当てられ主に制御情報の伝送に用いられるＡＮＣＨ（Anchor Channel）、各移動局１４に通信チャネルとして１つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるＥＸＣＨ（Extra Channel）などがある。

移動通信システム１０では、移動局１４が、その周辺に位置する基地局１２（接続中の基地局１２を含む）のそれぞれから送信される下り制御チャネルの無線信号を受信しており、受信された無線信号の受信レベル（たとえば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator、受信信号強度））に基づいて接続先となる基地局１２を選択する。たとえば、移動局１４は、受信された無線信号の受信レベルが最も高い基地局１２を接続先に選択する。そして、移動局１４は、上り制御チャネルにおいて、接続先に選択した基地局１２に対し、接続要求（リンクチャネル割当要求）を送信し、基地局１２と一連の接続処理を行った後、当該基地局１２に接続する。

なお、基地局１２から移動局１４に対して送信される無線信号には、ＣＣＨを介して送信されるＢＣＣＨ（Broadcasting Control Channel：報知制御チャネル）やＰＣＨ（Paging Channel：一斉呼出チャネル）、ＩＣＨを介して送信される制御信号や通信信号などがある。これらの無線信号には、タイミング同期用の既知信号が含まれている。そして、移動局１４は、基地局１２から送信された無線信号と既知信号との相関値を検出し、所定値以上の相関値が検出されたタイミングを、その無線信号の受信タイミングとして取得する。

これに対し、基地局１２は、定期的（例えば、数時間おきに）に周辺に位置する他の基地局１２のそれぞれから送信される下り制御チャネルの無線信号を受信する。そして、基地局１２は、自局が下り制御チャネルで無線信号を送信するタイミングと同一のタイミングで下り制御チャネルの無線信号を送信する他の基地局１２の存在を検出する。そして、同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号が送信している他の基地局１２を検出すると、基地局１２は、自局に接続する移動局１４の接続数に基づいて下り制御チャネルで無線信号を送信する際の送信電力を制御する。具体的には、基地局１２が、自局への移動局１４の接続数の増大に応じて、下り制御チャネルで送信される無線信号の送信電力を低減する制御を行うことにより、移動局１４が、下り制御チャネルで送信される無線信号を誤りなく受信できる範囲（自局の実質的なカバー範囲（実効セル））を拡大または縮小する。ここで、一般的に、基地局は、移動局の接続数が多くなると、通信データの伝送に用いられるＥＸＣＨを、新規に接続要求を行った移動局１４に割り当てることが困難になる。そして、このような状況において、移動局は、基地局に接続要求しても接続することができない。そこで、このように移動局１４が接続しにくい状況におかれている基地局１２に対し、優先的に、下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力を低減させる制御を行わせることで、周囲に存在する、他の基地局への移動局１４の接続容易性を確保しつつ、同一タイミングの下り制御チャネルで送信する無線信号の干渉を低減することができる。

図３は、同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局１２を検出した場合における基地局１２の、基地局１２に対する移動局１４の接続数に応じて変動（拡大／縮小）する実効セル半径を示す図である。ある時点で、基地局１２の実効セルがセル１６−Ａで示される範囲になり、セル１６−Ａ内に位置する移動局１４−１〜１４−４が基地局１２に接続しているものとする。

ここで、基地局１２に対する移動局１４の接続数が増大した判断されると、基地局１２は、その接続数に応じた量だけ、下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力を低減する。これにより、基地局１２の実効セルが縮小するので、同一タイミングで周辺基地局から送信される下り制御チャネルの無線信号への干渉の影響を低減することができる。また、たとえば基地局１２の実効セルがセル１６−Ａからセル１６−Ｂで示される範囲に縮小したとすると、それまで基地局１２に接続していた移動局１４−２，１４−３は、他の基地局１２にハンドオーバを行うか通信を終了することになる。その結果、基地局１２に接続する移動局１４の数が減少し、基地局１２の通信負荷も減少することになる。

逆に、基地局１２のセル１６がセル１６−Ａで示される範囲にある状態で、基地局１２の通信負荷が減少した判断されると、基地局１２は、その通信負荷に応じた量だけ、下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力を増加させる。これにより、基地局１２の実効セルが拡大する。たとえば移動局１４から見た基地局１２の実効セルがセル１６−Ａからセル１６−Ｃ（初期設定）で示される範囲に拡大したとすると、それまで基地局１２の実効セル外にあった移動局１４−５〜１４−７が新たに基地局１２に接続できるようになる。その結果、基地局１２に接続する移動局１４の数が増大し、基地局１２の通信負荷も増大することになる。

このように、移動通信システム１０では、各基地局１２が、自局に対する移動局１４の接続数に応じて、下り制御チャネルで無線信号を送信する送信電力を制御することにより、自局の実効セルを拡大または縮小する。このため、各基地局１２は、同一タイミングで周辺基地局から送信される下り制御チャネルの無線信号への干渉の影響を低減することができる。

以下では、上記処理を実現するために基地局１２が備える構成について具体的に説明する。

図４は、基地局１２の機能ブロック図である。同図に示すように、基地局１２は、アンテナ２０、受信ＲＦ部２２、受信ベースバンド部２４、検出部２６、記憶部２８、送信電力制御部３０、送信ベースバンド部３２、および送信ＲＦ部３４を含んで構成される。

アンテナ２０は、移動局１４から送信される無線信号を受信し、受信された無線信号（受信信号）を受信ＲＦ部２２に出力する。また、アンテナ２０は、受信ＲＦ部２２から供給される無線信号を移動局１４に対して送信する。

受信ＲＦ部２２は、低雑音増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を含んで構成される。受信ＲＦ部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を、低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換に変換してから、受信ベースバンド部２４に出力する。

受信ベースバンド部２４は、直並列変換器、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、並直列変換器、および復調部（図示せず）を含んで構成される。受信ベースバンド部２４は、受信ＲＦ部２２から入力されるデジタル信号に、直並列変換、ＣＰ（Cyclic Prefix）の除去、１次復調（高速フーリエ変換）、並直列変換、２次復調（シンボルデマッピング）などを施し、得られた受信データを上位レイヤ（図示せず）に出力する。

検出部２６は、定期的に、周辺に位置する複数の他の基地局１２のそれぞれから送信される下り制御チャネルの無線信号を受信し、自局が下り制御チャネルで無線信号を送信するタイミングと同一のタイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局１２の存在を検出すると、その旨を、送信電力制御部３０に通知する。また、検出部２６は、基地局１２に対する移動局１４の接続数を常時または定期的に検出し、検出された接続数を送信電力制御部３０に通知する。より具体的には、検出部２６は、基地局１２が割り当て可能なＰＲＵを割り当てている移動局１４の数に基づいて、基地局１２の接続数を検出する。

記憶部２８は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、基地局１２の動作に必要となるプログラム、データ、図５に示すテーブルなどを記憶する。なお、図５に示すテーブルは、基地局１２に対する移動局１４の接続数と、基地局１２が下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力と、の対応関係を定義したテーブルの一例である。

送信電力制御部３０は、検出部２６により検出される同一のタイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局１２の存在と、および、基地局１２に対する移動局１４の接続数とに応じて、下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力を制御する。すなわち、送信電力制御部３０は、検出部２６より検出される基地局１２に対する移動局１４の接続数に対応する送信電力を、記憶部２８に記憶される接続数と送信電力との対応関係を定義したテーブル（図５参照）から読み出す。そして、送信電力制御部３０は、読み出された送信電力で下り制御チャネルの無線信号（ＢＣＣＨ、ＰＣＨなど）を送信するよう、送信ベースバンド部３２に指示する。

このため、たとえば図５に示すテーブルによれば、基地局１２に対する移動局１４の接続数が７から１３に増大すると、下り制御チャネルで送信する無線信号の送信電力がＢ［ｄＢ］からＣ［ｄＢ］（Ｂ＞Ｃ）に低減する。

逆に、基地局１２に対する移動局１４の接続数が７から３に減少すると、送信電力がＢからＡに増大（Ａ＞Ｂ）する（初期設定である送信電力Ａに戻る）ため、基地局１２の実効セル半径は拡大する（初期設定の実行セル半径に戻る）。

送信ベースバンド部３２は、直並列変換器、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部、並直列変換器、および変調部（図示せず）を含んで構成される。送信ベースバンド部３２は、上位レイヤ（図示せず）から入力される接続中の基地局１２または接続先となる基地局１２宛ての送信データに、１次変調（シンボルマッピング）、直並列変換、２次変調（逆高速フーリエ変換）、ＣＰの付加、並直列変換などを施し、得られたデジタル信号を送信ＲＦ部３４に出力する。

送信ＲＦ部３４は、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。送信ＲＦ部３４は、送信ベースバンド部３２から入力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。

次に、図６に基づいて、基地局１２の動作の一例を説明する。図６は、基地局１２の送信電力制御処理の一例を示す図である。

図６に示すように、基地局１２は、常時または定期的に、自局に対する移動局１４の接続数を監視している（Ｓ１００）。そして、基地局１２は、同一のタイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局１２を検出すると（Ｓ１０２：Ｙ）、現在の接続数に基づいて、下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を決定する（Ｓ１０４）。そして、基地局１２は、Ｓ１０２で決定された送信電力で下り制御チャネルにおける無線信号（ＢＣＣＨ、ＰＣＨなど）を送信する（Ｓ１０６）。さらに、自局に対する移動局１４の接続数が変化すると（Ｓ１０８：Ｙ）、基地局１２は、図５に示すように、その接続数に基づいて、下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を決定する（Ｓ１０４）。すなわち、基地局１２は、自局に対する移動局１４の接続数の増大に応じて、下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を低減させ、逆に、自局に対する移動局１４の減少に応じて、下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を増大する。

これにより、基地局１２に対する移動局１４の接続数が多い場合には、基地局１２の実効セルが縮小し、逆に、基地局１２に対する移動局１４の接続数が少ない場合には、基地局１２の実効セルが拡大する（実行セルが初期設定に戻る）ようになる。

以上説明した移動通信システム１０によれば、各基地局１２が、同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局１２を検出した場合、自局に対する移動局１４の接続数に応じて、下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御することにより、自局の実効セルを拡大または縮小する。このため、各基地局１２は、同一タイミングで周辺基地局から送信される下り制御チャネルの無線信号への干渉の影響を低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する移動通信システムに限らず、干渉の影響が問題視される移動通信システム全般に広く適用可能である。

また、本発明は、基地局に対する移動局の接続数に応じて、下り制御チャネルにて無線信号を送信する際の送信電力を３種類規定したが、これに限られるものではない。さらに、本発明は、基地局に対する移動局の接続数に応じて、下り制御チャネルにて無線信号を送信する際の送信電力を制御したが、移動局の接続数の代わりに、基地局における処理負荷や、サブチャネルの利用率に応じて、制御チャネルにて無線信号を送信する際の送信電力を制御してもよい。

１０移動通信システム、１２基地局、１４移動局、１６セル、２０アンテナ、２２受信ＲＦ部、２４受信ベースバンド部、２６検出部、２８記憶部、３０送信電力制御部、３２送信ベースバンド部、３４送信ＲＦ部。

Claims

無線信号を送信する送信手段と、
自局に接続する移動局の接続数を検出する検出手段と、
自局と同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局が存在する場合、前記送信手段による下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御し、その後、前記検出手段により検出される接続数が変化した場合、自局に対し優先的に、前記送信手段による下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする基地局。
請求項１に記載の基地局において、
前記接続数と前記送信電力との対応関係を有し、
前記制御手段は、前記対応関係から前記検出された接続数に対応する送信電力を求め、
前記送信手段は、該送信電力で前記下り制御チャネルにおける無線信号を送信する
ことを特徴とする基地局。
請求項２に記載の基地局において、
前記対応関係は、前記検出手段により検出される接続数の減少に応じて、前記送信手段による前記下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を増大するよう構成されている、
ことを特徴とする基地局。
基地局が自局に接続する移動局の接続数を検出するステップと、
自局と同一タイミングの下り制御チャネルで無線信号を送信する他の基地局が存在する場合、前記下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御し、その後、前記検出した接続数が変化した場合、自局に対し優先的に、前記基地局が下り制御チャネルにおける無線信号の送信電力を制御するステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。