JP5989607B2 - 送信出力制御装置、送信出力制御方法及び送信出力制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は通信電波の送信出力を制御するための装置、方法及びプログラムに関する。

公衆携帯電話通信網を構成するマクロ基地局は、セル半径が数百mから十数km程度のマクロセルをカバレッジエリアとしているが、マクロセル同士の境界領域や、電波の届き難いビルの奥或いは地下では、電波強度が微弱となり、通信し難い場所が生じる。このような通信し難い場所での通信を確保するため、セル半径が数１０m程度のフェムトセルをカバレッジエリアとするフェムトセル基地局が運用されている。それぞれのマクロ基地局は、相互間の電波干渉が生じないようにその設置場所が決定されているが、フェムトセル基地局では、ユーザが自由にその設置場所を決定できるため、マクロ基地局又は他のフェムトセル基地局との電波干渉が生じないように、通信電波の送信出力は制御されている。例えば、屋内空間をカバレッジエリアとするフェムトセル基地局は、周辺電波（屋外から屋内に浸透する微弱電波や、他のフェムトセル基地局からの電波等）の受信強度を測定し、自機の送信出力を周辺電波よりも強くしてカバレッジエリア内での電波干渉を防いでいる。

しかし、このような送信出力制御により、屋内をフェムトセル基地局の送信電波でカバーすると、フェムトセル基地局の送信出力が強すぎる場合には、フェムトセル基地局の送信電波がカバレッジエリア内（屋内）からカバレッジエリア外（屋外）に漏れ出すことがある。このような漏れ電波は、カバレッジエリア外に所在する移動機（携帯電話等）のフェムトセル基地局への不要なハンドオーバーを促すこととなり、フェムトセル基地局のリソースを無駄に消費することになる。その結果、フェムトセル基地局のカバレッジエリア内に位置する移動機へのレスポンスが遅れたり、或いは一時的に通信が遮断されたりする等の不都合が生じる。また、通話中の移動機がフェムトセル基地局のカバレッジエリアの外延付近を通過するときに、その漏れ電波を検出してフェムトセル基地局へのハンドオーバーを試みようとした場合、ハンドオーバー処理が完了しない間に漏れ電波を通り過ぎると、ハンドオーバーに失敗し、通話が途切れるという不都合が生じる。

また、ワンルームマンションの屋内をフェムトセル基地局のカバレッジエリアとする場合には、カバレッジエリアが狭いため、カバレッジエリア外に電波が漏れ出す傾向が高い一方、一戸建て住宅の屋内をフェムトセル基地局のカバレッジエリアとする場合には、カバレッジエリアが広いため、カバレッジエリア内に電波が十分に届かない場所が形成される等の不都合が生じる。

そこで、本発明は、通信電波のカバレッジエリアが適切に形成されるように通信電波の送信出力を制御することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る送信出力制御装置は、移動機との間で通信電波を送受信する複数の無線装置であって、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲の外延に沿って移動する移動機が複数の無線装置から受信する通信電波の受信強度の差分に関する情報を移動機から受信する複数の無線装置と、通信電波の受信強度の差分に関する情報に基づいて、カバレッジエリアの実範囲がカバレッジエリアの目標範囲に一致するように、複数の無線装置のそれぞれから送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置とを備える。

本発明によれば、カバレッジエリアが適切に形成されるように通信電波の送信出力を制御することができる。

本実施形態に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係わる送信出力制御装置の動作を示す説明図である。 実施例１に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例２に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例２に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例３に係わる送信出力制御装置の動作を示す説明図である。 実施例３に係わる信号送信装置の構成を示すブロック図である。 実施例４に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例５に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 実施例６に係わる送信出力制御装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係わる送信出力制御装置の送信出力制御の流れを示すフローチャートである。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。同一の機能ブロックには、同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。

図１は本実施形態に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。送信出力制御装置１０は、例えば、移動機６０との間で通信電波を送受信するフェムトセル基地局などの無線基地局である。同図において、符号１００は、カバレッジエリアの形成が予定される範囲、即ち、カバレッジエリアの目標範囲を示す。カバレッジエリアの目標範囲１００は、例えば、ユーザ宅又はオフィス等の室内エリアであり、その外延は、室外と室内との境界に相当する場合がある。但し、カバレッジエリアの目標範囲１００はこれに限られるものではなく、例えば、屋内又は屋外の一部のエリアでもよい。符号２００は、カバレッジエリアの実際の範囲を示し、その範囲は、通信電波の送信出力に応じて決定される。

送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信するための無線装置２０と、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００を測定する測定装置３０と、測定装置３０が測定した距離３００に基づいてカバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置４０とを備える。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を格納しており、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、距離３００を測定し、測定された距離３００に基づいて、カバレッジエリアの目標範囲１００を越えて通信電波が漏れ出ないように通信電波の送信出力を制御することができる。

距離３００を測定する方法又は手段は、後述する実施例１乃至６に記載の方法又は手段を含むが、これに限られるものではなく、例えば、パルスレーダやＦＭＣＷレーダ等の公知の方法で距離３００を測定してもよい。パルスレーダは、パルス信号を発信しそれが測定対象物によって反射されて戻ってくるまでの時間を計測することにより、測定対象物までの距離を求めるものである。ＦＭＣＷレーダは、周波数掃引した連続波を発信し発信信号と反射信号の周波数差から測定対象物までの距離を測定するものである。その他にも、スペクトル拡散レーダや符号化パルスレーダ等のレーダもあるが、これらは、パルスレーダと同様に測定対象物までの信号の往復時間に基づき距離を測定している。カバレッジエリアの目標範囲１００の外延に上述の測定対象物を配置することにより、距離３００をレーダ測定できる。

なお、無線装置２０の機能と測定装置３０の機能は完全に分離している必要はなく、例えば、無線装置２０の機能の一部が測定装置３０の機能の全部又は一部を兼ねていてもよい。

距離３００を測定する契機は、例えば、通信電波のカバレッジエリアの実範囲２００が目標範囲１００を超えているものと推定されるときが好ましい。送信出力制御装置１０の送信出力が適正値よりも大きい場合には、送信出力制御装置１０からの電波がその目標範囲１００の外側に漏れ出ることがある。このような状況下において、目標範囲外に漏れ出る電波漏洩付近２５０を移動する移動機６１は、電波漏洩付近２５０に接近する程、漏洩電波の受信強度が強くなるため、送信出力制御装置１０の電波が形成するカバレッジエリアへのハンドオーバーを試みようとするが、ハンドオーバーの処理が完了しないまま電波漏洩付近２５０から離れてしまい、結局、ハンドオーバーに失敗することがある。カバレッジエリアの目標範囲１００からの漏れが強い程、カバレッジエリアの目標範囲外に所在する移動機６１によるカバレッジエリアへのハンドオーバーの失敗回数が増大する傾向があるため、移動機６１によるカバレッジエリアへのハンドオーバーの失敗数に基づいて、目標範囲１００を超えて漏れ出る通信電波の漏れの度合いを推定することができる。目標範囲１００が、例えば、屋内と屋外との境界である場合、移動機６１は、例えば、屋外を移動する移動機である。

図１１は、本実施形態に係る送信出力制御方法の流れを示すフローチャートである。制御装置４０は、カバレッジエリアの目標範囲外に所在する移動機６１によるカバレッジエリアへのハンドオーバーの失敗回数を計数する（ステップ１）。ハンドオーバーの失敗回数が閾値を超えると（ステップ２；ＹＥＳ）、カバレッジエリアの実範囲２００が目標範囲１００を超えているものと推定されるため、測定装置３０は、カバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００を測定する（ステップ３）。制御装置４０は、測定装置３０が測定した距離３００に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する（ステップ４）。

上述のステップ１〜４を繰り返し実行することにより、カバレッジエリアの実範囲２００を目標範囲１００に一致させることができる。例えば、制御装置４０は、カバレッジエリアの目標範囲外に所在する移動機６１によるカバレッジエリアへのハンドオーバーの失敗回数が閾値未満に収束したか否かを判定する（ステップ２）。ハンドオーバーの失敗回数が閾値未満に収束していないと判定されると（ステップ２；ＹＥＳ）、測定装置３０は、カバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００を再測定する（ステップ３）。制御装置４０は、測定装置３０が再測定した距離３００に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する（ステップ４）。

なお、図１１に示す送信出力制御方法は、後述する実施例１〜６に適用することもできる。

図２は実施例１に係わる送信出力制御装置１０の動作を示す説明図である。カバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近には、送信出力制御装置１０と移動機６０との間で送受信される通信電波を反射させるための反射部材７０が配置されている。送信出力制御装置１０は、通信電波を全方位に照射する。すると、全方位に照射された通信電波のうち、反射部材７０の方向へ照射されて反射部材７０で反射して戻る反射波である通信電波は、送信出力制御装置１０から送信される進行波である通信電波と干渉し、定在波４００を形成する。送信出力制御装置１０は、この定在波４００を検波し、その周波数及び／又は受信強度を解析することにより、送信出力制御装置１０と反射部材７０との間の距離３００を求めることができる。定在波４００を用いて距離を計測する方法は例えば、特開２００２−３５７６５６号公報に開示されているように公知である。

電波の伝播特性をモデル化すると、マルチパス等が存在しない自由空間では、電波は距離と周波数の２乗に比例して減衰することが知られている。通信電波の周波数は既知であるから、送信出力制御装置１０は、定在波４００の解析結果（周波数解析結果及び／又は信号強度解析結果）から求めた距離３００に基づいて、カバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近で通信電波を最低限のレベルで受信できるように通信電波の送信出力を制御する。これにより、カバレッジエリアの目標範囲１００を越えて通信電波が漏れ出ないように通信電波の送信出力を制御することができる。カバレッジエリアの目標範囲１００からの漏れ電波を抑制するためには、反射部材７０は、例えば、通信電波が比較的透過し易い部材（例えば、窓など）に配置するのが好ましい。反射部材７０は、電波透過性の高い部材に貼着可能なシート状部材でもよい。

図３は実施例１に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信する無線装置２０と、無線装置２０から送信される進行波である通信電波と、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近に配置された反射部材７０で進行波が反射して戻る反射波である通信電波との干渉により生じる定在波４００を検波する測定装置３０と、検波された定在波４００に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置４０とを備えている。

無線装置２０は、通信電波を送受信するためのアンテナ２１と、移動機６０からの受信信号を復調するための受信部２３と、移動機６０への送信信号を変調するための送信部２４と、共用部２２とを備えている。測定装置３０は、定在波４００を検波するためのアンテナ３１を備えている。信号処理装置５０は、定在波４００の解析結果に基づいて距離３００を求める。制御装置４０は、距離３００に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。但し、信号処理装置５０に替わって、制御装置４０が定在波４００の検波結果に基づいて距離３００を求めてもよい。

制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、定在波４００の解析結果に基づいて距離３００を測定し、測定された距離３００に基づいて、カバレッジエリアの目標範囲１００を越えて通信電波が漏れ出ないように通信電波の送信出力を制御することができる。

図４及び図５はそれぞれ実施例２に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、送信出力制御装置１０は、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００をユーザが手動入力するための入力装置４２を備えている。入力装置４２は、距離３００を手動設定するための手動設定手段として機能するものであり、例えば、ディップスイッチ等により構成される。ユーザは、目視により得られた距離３００の推定値、又は巻尺等による実測により得られた距離３００の実測値を、入力装置４２を使用して制御装置４０に入力することができる。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、手動設定された距離３００に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。

図５に示すように、送信出力制御装置１０は、インターネット網５００を介してオペレーションサポートシステム６００に接続している。オペレーションサポートシステム６００は、送信出力制御装置１０のリモートメンテナンス（例えば、死活監視、スクランブリングコードの設定、電波出力設定、ファームウェアのアップデート等）を行うためのサーバ装置であり、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００を示す設定情報６１０を保持している。送信出力制御装置１０を自宅やオフィスに設置するユーザは、パーソナルコンピュータから移動通信事業者のサーバ装置にアクセスして距離３００を示す設定情報６１０を入力する。この入力された設定情報６１０は、オペレーションサポートシステム６００のデータベースに登録される。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、オペレーションサポートシステム６００に接続して設定情報６１０を読み取り、設定情報６１０に示されている値を距離３００の値として自動設定する自動設定手段として機能し、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。

図６は実施例３に係わる送信出力制御装置１０の動作を示す説明図である。通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近には、距離測定用の微弱な電波信号８００を送信する信号送信装置７００が配置されている。送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信する無線装置２０と、信号送信装置７００から送信される電波信号８００の受信強度を測定する測定装置３０と、測定装置３０が測定した電波信号８００の受信強度に基づいて距離３００を求め、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置４０とを備えている。電波信号８００は、距離３００と周波数の２乗に比例して減衰するものと仮定すると、電波信号８００の送信出力及び周波数は既知であるから、測定装置３０が受信した電波信号８００の受信強度から距離３００を求めることができる。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、電波信号８００の受信強度に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。

図７は実施例３に係わる信号送信装置７００の構成を示すブロック図である。信号送信装置７００は、一定の周期で電波信号８００を送信するタイミングを記憶するタイマー７１０と、タイマー７１０に記憶されたタイミングを読み取って電波信号８００の生成を指示する制御部７２０と、制御部７２０からの指示を受けて電波信号８００を生成する信号処理部７３０と、アンテナ７５０を介して電波信号８００を無線送信する電波送信部７４０と、各部（タイマー７１０、制御部７２０、信号処理部７３０、及び電波送信部７４０）に電力を供給する蓄電装置７６０とを備えている。蓄電装置７６０は、信号処理装置７００が数年分動作できるだけの電力を蓄電している。信号送信装置７００は、例えば、通信電波が比較的透過し易い部材（例えば、窓など）に配置するのが好ましい。

図８は実施例４に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信する無線装置２０と、距離測定用の進行波である微弱電波を送信する信号送信装置８０と、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近に配置された反射部材７０で進行波が反射して戻る反射波と進行波との干渉により生じる干渉波４００を検波する測定装置３０と、検波された定在波４００の解析結果に基づいて、カバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離３００を求め、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置４０を備えている。干渉波４００の解析結果に基づいて距離３００を求める原理は、実施例１と同じである。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、定在波４００の解析結果に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。

図９は実施例５に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信する無線装置２０と、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近に配置された移動機６０から送信される通信電波９００の受信強度を測定する測定装置３０と、測定装置３０が測定した通信電波９００の受信強度に基づいて距離３００を求め、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する制御装置４０を備える。移動機６０からの通信電波９００が距離３００と周波数の２乗に比例して減衰するものと仮定すると、移動機６０の送信出力及び周波数は既知であるから、測定装置３０が測定した通信電波９００の受信強度から距離３００を求めることができる。制御装置４０は、送信出力制御プログラム４１を実行することにより、通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延付近に配置された移動機６０からの通信電波９００の受信強度に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００がカバレッジエリアの目標範囲１００を超えないように、無線装置２０から送信される通信電波の送信出力を制御する。

図１０は実施例６に係わる送信出力制御装置１０の構成を示すブロック図である。送信出力制御装置１０は、移動機６０との間で通信電波を送受信する複数の無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備える。複数の無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ、指向性を有するアンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを有しており、カバレッジエリアの実範囲２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを形成している。移動機６０は、例えば、複数の無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのそれぞれの送信出力を調整する準備段階において、複数の無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと通信をしながら通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延に沿って移動し、その移動の過程でそれぞれの無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから受信する通信電波の受信強度の差分に関する情報を収集する。この収集された受信強度の差分に関する情報は、移動機６０から無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに送信される。この受信強度の差分に関する情報により、制御装置４０は、送信出力制御装置１０から移動機６０への方向、及び通信電波のカバレッジエリアの目標範囲１００の外延と無線装置２０との間の距離を把握することができる。制御装置４０は送信出力制御プログラム４１を実行することにより、移動機６０から受信した受信強度の差分に関する情報に基づいて、カバレッジエリアの実範囲２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃを合算して得られる範囲がカバレッジエリアの目標範囲１００に一致するように、複数の無線装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのそれぞれから送信される通信電波の送信出力を制御する。

１０…送信出力制御装置
２０…無線装置
３０…測定装置
４０…制御装置
４１…送信出力制御プログラム
５０…信号処理装置
６０…移動機
７０…反射部材
１００…カバレッジエリアの目標範囲
２００…カバレッジエリアの実範囲
３００…距離
４００…定在波
５００…インターネット網
６００…オペレーションサポートシステム
７００…信号送信装置
８００…電波信号
９００…通信電波

Claims (3)

1. 移動機との間で通信電波を送受信する複数の無線装置であって、前記通信電波のカバレッジエリアの目標範囲の外延に沿って移動する前記移動機が前記複数の無線装置から受信する通信電波の受信強度の差分に関する情報を前記移動機から受信する複数の無線装置と、
   前記通信電波の受信強度の差分に関する情報に基づいて、前記カバレッジエリアの実範囲が前記カバレッジエリアの目標範囲に一致するように、前記複数の無線装置のそれぞれから送信される前記通信電波の送信出力を制御する制御装置と、
   を備える送信出力制御装置。
2. 複数の無線装置が移動機との間で通信電波を送受信し、
   前記通信電波のカバレッジエリアの目標範囲の外延に沿って移動する前記移動機が前記複数の無線装置から受信する通信電波の受信強度の差分に関する情報を、前記移動機から受信し、
   前記通信電波の受信強度の差分に関する情報に基づいて、前記カバレッジエリアの実範囲が前記カバレッジエリアの目標範囲に一致するように、前記複数の無線装置のそれぞれから送信される前記通信電波の送信出力を制御する、送信出力制御方法。
3. 請求項２に記載の送信出力制御方法をフェムトセル基地局に実行させるための送信出力制御プログラム。

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