JP6010504B2 - 基地局および基地局のスリープモード移行判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線端末との通信および周囲に存在する他の基地局とのフレーム同期を行う基地局、ならびにその基地局におけるスリープモードへの移行の可否を判定するスリープモード移行判定方法に関する。

ユーザに快適な利用環境を提供するために、都市部等、トラフィックが大きいエリアでは、そのエリアにおけるピーク時のトラフィックに合わせて多くの基地局が設置されている。トラフィックは、設置場所や時間帯などにより常に変化していて、例えばオフィス街等であれば、日中はトラフィックが大きいものの、深夜になるとトラフィックは低下する。このようにトラフィックが低下している状態においてもすべての基地局がピーク時と同様に動作していると、無駄に電力が消費されていることとなる。

そこで例えば特許文献１では、基地局が、他の基地局が無線端末に対して送信した制御信号（下り制御信号）を受信することにより、周囲に存在する他の基地局のトラフィック状況を把握している。そして、当該基地局のトラフィックが低い、または回線が使用されていない場合は、かかる基地局は他の基地局のトラフィック監視モードで動作し、周囲に存在する他の基地局の回線利用率が低かったら、そのエリアのトラフィックが低いと判断して、当該基地局をスリープモードに移行させている。一方、トラフィック監視モードにおいて、周囲に存在する他の基地局の回線利用率が高かったら、そのエリアのトラフィックが変動する可能性があると判断し、当該基地局を通常モードで動作させている。これにより、基地局ひいては無線通信システム全体の省電力化が可能であるとしている。

特開２０１０−１８３３０３号公報

ここで一般に、ＧＰＳユニットが搭載された基地局は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、かかるＧＰＳ信号に含まれるクロックを元に送受信タイミングの同期（ＧＰＳ同期）を行っている。しかしながら、不慮の事故等によりＧＰＳ衛星との通信がし難い状況では、基地局は、周囲に存在する他の基地局との基地局間同期（以下、フレーム同期と称する）を行うことがある。

上記のフレーム同期を行っているときに、同期先の基地局（他の基地局）が突然スリープモードに移行すると、その基地局に同期していた基地局は同期が不可能となる。すると、同期ができなくなった基地局は、新たな同期先の基地局を捕捉するまで無線信号の衝突を生じさせてしまうおそれがある。また無線信号の衝突の発生を防ぐべく、同期ができなくなった基地局が自機の通信を停止すると、通信不能エリアが生じてしまい、通信障害が起こるおそれもある。したがって、特許文献１のように基地局やその周辺の基地局のトラフィック情報のみを参照してスリープモードに移行する制御であると不具合が生じるおそれがあり、いまだ改善の余地があった。

本発明は、このような課題に鑑み、通信障害等の不具合を生じさせることなく基地局をスリープモードに移行させることができ、基地局ひいては無線通信システム全体における消費電力の削減を図ることが可能な基地局、およびそのスリープモード移行判定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、本発明にかかる基地局の代表的な構成は、無線端末との通信、および周囲に存在する他の基地局とのフレーム同期を行う基地局であって、無線端末との無線通信を行う無線通信部と、自局の周囲に存在する他の基地局の制御信号を取得し、フレーム同期を行っていることを示すフラグを含む制御信号があるか否かを判断する他局同期判断部と、取得した制御信号の受信強度と方角を参照し、フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の中に、フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号があるか否かを判断する受信強度判断部と、受信強度判断部が、フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号がないと判断した場合に、自局のスリープモードへの移行を不可であると判定する移行判定部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるスリープモード移行判定方法の代表的な構成は、基地局におけるスリープモードへの移行の可否を判定するスリープモード移行判定方法であって、基地局は、自局の周囲に存在する他の基地局の制御信号を取得して、フレーム同期を行っていることを示すフラグを含む制御信号があるか否かを判断し、フラグを含む制御信号があったら、取得した制御信号の受信強度と方角を参照し、フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の中に、フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号がなかった場合、自局のスリープモードへの移行が不可であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、通信障害等の不具合を生じさせることなく基地局をスリープモードに移行させることができ、基地局ひいては無線通信システム全体における消費電力の削減を図ることが可能な基地局、およびそのスリープモード移行判定方法を提供することができる。

本実施形態にかかる基地局を含む無線通信システムを説明する図である。 本実施形態の基地局の構成を例示する機能ブロック図である。 本実施形態にかかるスリープモード移行判定方法のフローチャートである。 スリープモードへの移行可の判定例を示す図である。 スリープモードへの移行不可の判定例を示す図である。 スリープモードへの移行不可の判定例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる基地局１２０を含む無線通信システム１００を説明する図である。以下、図１に示す無線通信システム１００について説明しながら本実施形態にかかる基地局１２０およびそのスリープモード移行判定方法について説明する。また、理解を容易にするために、以下に説明する実施形態では、無線端末を特別なものに限定するものではなく、無線通信が可能な無線端末、例えば携帯電話機やスマートフォン等であってもよい。

なお、以下の説明では、特にことわらない限り、無線端末１１０と称した際には、無線端末１１０ａ・１１０ｂの両方をさすものとする。同様に、基地局１２０と称した際には、基地局１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃ・１２０ｄ・１２０ｅ・１２０ｆ・１２０ｇ・１２０ｈの全てをさすものとする。

図１に示すように、無線通信システム１００は、無線端末１１０および基地局１２０を含んで構成される。無線端末１１０ａは基地局１２０ａに接続され、無線端末１１０ｂは基地局１２０ｂに接続され、それらの基地局間の通信により、無線端末１１０ａおよび１１０ｂの無線通信が可能となる。本実施形態のような無線通信システムでは、同時双方向通信を実現するため、通信経路を時間軸で区分けし交互に送信と受信とを行うＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割多重複信）と、その送受信時間（フレーム）を複数のタイムスロットに時分割したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）とを組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用されていてもよいが、特に限定するものではない。

また本実施形態では、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式に、更にアダプティブアレー・アンテナ・システム（ＡＡＳ：Adaptive array Antenna System）を採用している。これにより、基地局１２０は、アンテナの指向性を３６０°自在に回転させることが可能であるため、後述する基地局サーチにおいて、制御信号を受信した他の基地局の方角を把握することができる。

図１に示す基地局１２０ｂ〜１２０ｈのように、トラフィックが大きいエリアでは、そのエリアにおけるピーク時のトラフィックに合わせて多くの基地局が設置されている。しかしながら、トラフィックは、設置場所や時間帯などにより常に変化していて、トラフィックが大きい時間帯もあれば、小さい時間帯もあり、トラフィックが小さい時間帯においてもすべての基地局が動作していると、電力を無駄に消費してしまう。このため、トラフィックが小さい時間帯は、図１中に円で示すようにカバーエリア（通信範囲）がオーバーラップする基地局をスリープモードにすることが望まれる。

しかしながら、例えば基地局１２０ｂをスリープモードに移行させた際に、基地局１２０ｄが基地局１２０ｂにフレーム同期していた場合、基地局１２０ｄはフレーム同期が不可能になる。すると、基地局１２０ｄが、新たな同期先の基地局を捕捉するまで無線信号の衝突を生じさせてしまったり、それを回避すべく基地局１２０ｄが自機の通信を停止すると、通信不能エリアが発生してしまったりという通信障害が生じるおそれがあった。

上記のような不具合を防ぐために、本実施形態では、基地局１２０（自局）が、自局に他の基地局（他局）が同期しているかを判断して、自局のスリープモードへの移行が可能であるか否かを判定する。図２は、本実施形態の基地局１２０の構成を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、本実施形態の基地局１２０は、制御部１２２、無線通信部１３２およびＧＰＳ信号受信部１３４を備える。制御部１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。無線通信部１３２は、通信アンテナ１３２ａを介して、無線端末１１０との無線通信、および周囲に存在する他の基地局１２０とのフレーム同期を行う。

ＧＰＳ信号受信部１３４は、ＧＰＳアンテナ１３４ａを介してＧＰＳ衛星１０２（図１参照）からのＧＰＳ信号を受信する。なお、本実施形態においては、基地局１２０がＧＰＳ信号受信部１３４を供える構成を例示したが、これに限定するものではなく、ＧＰＳ信号受信部１３４を備えない構成とすることも可能である。

本実施形態の特徴として、制御部１２２は、他局同期判断部１２４、受信強度判断部１２６および移行判定部１２８としても機能する。他局同期判断部１２４は、自局の周囲に存在する他の基地局１２０の制御信号を取得し、フレーム同期を行っていることを示すフラグを含む制御信号があるか否かを判断する。受信強度判断部１２６は、他局同期判断部１２４が取得した制御信号の受信強度と方角を参照し、フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の中に、フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号があるか否かを判断する。移行判定部１２８は、受信強度判断部１２６が、フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号がないと判断した場合に、自局のスリープモードへの移行を不可であると判定する。

図３は、本実施形態にかかるスリープモード移行判定方法のフローチャートである。図３に示すように、本実施形態のスリープモード移行判定方法では、まず、制御部１２２は、自局がフレーム同期中であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。自局がフレーム同期中の場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、自局が他局の同期先になっていることはないので、移行判定部１２８は自局がスリープモードに移行可能であると判定する（ステップＳ２１４）。

一方、自局がフレーム同期中ではなかった場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、制御部１２２は、無線通信部１３２によって基地局サーチを行い、他局同期判断部１２４は、自局の周囲に存在する他の基地局１２０（他局）の制御信号を取得する（ステップＳ２０４）。そして、他局同期判断部１２４は、取得された制御信号を参照し、フレーム同期を行っていることを示すフラグ（以下、同期フラグと称する）を含む制御信号があるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。取得した制御信号の中に、同期フラグを含む制御信号がない場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、周囲に存在する他局はフレーム同期を行っていない、すなわち自局が同期先になっていることはないため、移行判定部１２８は自局がスリープモードに移行可能であると判定する（ステップＳ２１４）。

一方、取得した制御信号の中に、同期フラグを含む制御信号があった場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、受信強度判断部１２６は、取得した制御信号の受信強度と方角を参照し（ステップＳ２０８）、同期フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の中に、同期フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号があるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。そして、受信強度判断部１２６が、同期フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号があると判断した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、移行判定部１２８は、自局がスリープモードに移行可能であると判断する（ステップＳ２１４）。

図４は、スリープモードへの移行可の判定例を示す図である。以下、同期フラグが含まれる制御信号を送信した基地局１２０、すなわちフレーム同期を行っている基地局１２０を同期局と称し、同期フラグが含まれない制御信号を送信した他の基地局１２０、すなわちフレーム同期を行っていない他の基地局１２０を他局と称する。

図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、自局が受信した制御信号のうち、同期局と同じ方角に存在する他局からの制御信号の受信強度（受信レベル）は、同期局からの制御信号の受信強度よりも高い。基地局１２０が送信する制御信号の出力レベルはいずれの基地局においても同じであるため、制御信号の受信強度の強弱は、自局とその周囲に存在する基地局１２０との距離に比例していると考えることができる。したがって、他局からの制御信号の受信強度が、同期局からの制御信号の受信強度よりも強ければ、図４（ａ）に示すように、自局と同期局の間に他局が存在していると判断することができる。

基地局１２０は、制御信号の受信強度が最も強い他の基地局を同期先としてフレーム同期する。このため、自局、同期局および他局が図４（ａ）に示す位置関係であった場合、同期局は、かかる同期局により近く、制御信号の受信強度が強い他局にフレーム同期している、すなわち自局は同期先とされていないと判断することができる。したがって、移行判定部１２８は自局がスリープモードに移行可能であると判定する。

一方、受信強度判断部１２６が、同期フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号がないと判断した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、移行判定部１２８は、自局のスリープモードへの移行が不可であると判定する（ステップＳ２１２）。図５および６は、スリープモードへの移行不可の判定例を示す図である。

図５（ｂ）および（ｃ）に示す例では、同期局と同じ方角にある他局からの制御信号の受信強度は、同期局からの制御信号の受信強度よりも弱い。このことから、自局、同期局および他局の位置関係は、図５（ａ）に示すように自局と他局との間に同期局が存在しているということがわかる。この場合、同期局が自局または他局のいずれを同期先としているかを判断することができず、同期局が自局を同期先にしている可能性があるため、移行判定部１２８は自局がスリープモードに移行不可であると判定する。

図６（ｂ）および（ｃ）に示す例では、他局からの制御信号の受信強度は、同期局からの制御信号の受信強度より高い。しかしながら、他局からの制御信号は、同期局からの制御信号と異なる方角から受信されている。したがって、図６（ａ）に示すように、同期局と他局は、自局に対して異なる方角に位置している。この場合においても、同期局が自局または他局のいずれを同期先としているかを判断することができない。故に、同期局が自局を同期先にしている可能性があるため、移行判定部１２８は自局がスリープモードに移行不可であると判定する。

上記説明したように、本実施形態にかかる基地局およびそのスリープモード移行判定方法によれば、自局が同期局の同期先になっていないことが判断された場合はスリープモードに移行し、自局が同期局の同期先になっている可能性があると判断された場合は、スリープモードへの移行が行われない。このため、同期局の同期の突然の中断を防ぐことができる。したがって、それに起因する通信障害等の不具合を生じさせることなく基地局をスリープモードに移行させることができ、基地局ひいては無線通信システム全体の省電力化を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、無線端末との通信および周囲に存在する他の基地局とのフレーム同期を行う基地局、ならびにその基地局におけるスリープモードへの移行の可否を判定するスリープモード移行判定方法として利用可能である。

１００…無線通信システム、１１０…無線端末、１１０ａ…無線端末、１１０ｂ…無線端末、１２０…基地局、１２０ａ…基地局、１２０ｂ…基地局、１２０ｃ…基地局、１２０ｄ…基地局、１２０ｅ…基地局、１２０ｆ…基地局、１２０ｇ…基地局、１２０ｈ…基地局、１２２…制御部、１２４…他局同期判断部、１２６…受信強度判断部、１２８…移行判定部、１３２…無線通信部、１３２ａ…通信アンテナ、１３４…ＧＰＳ信号受信部、１３４ａ…ＧＰＳアンテナ

Claims (4)

1. 無線端末との通信、および周囲に存在する他の基地局とのフレーム同期を行う基地局であって、
   前記無線端末との無線通信を行う無線通信部と、
   自局の周囲に存在する他の基地局の制御信号を取得し、フレーム同期を行っていることを示すフラグを含む制御信号の有無に応じて、自局のスリープモードへの移行の可否を判定する移行判定部と、を備える基地局。
2. 前記移行判定部は、前記フラグを含む制御信号がある場合、前記制御信号それぞれの受信強度によって、自局のスリープモードへの移行の可否を判定する請求項１に記載の基地局。
3. 前記取得した制御信号の中で、前記フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の受信強度が、該フラグが含まれていた制御信号の受信強度よりも強いか否かを判断する受信強度判断部を備え、
   前記移行判定部は、前記受信強度判断部の判断結果に応じて、自局のスリープモードへの移行の可否を判定する請求項２に記載の基地局。
4. 基地局におけるスリープモードへの移行の可否を判定するスリープモード移行判定方法であって、
   前記基地局は、
   自局の周囲に存在する他の基地局の制御信号を取得して、フレーム同期を行っていることを示すフラグを含む制御信号があるか否かを判断し、
   前記フラグを含む制御信号があったら、前記取得した制御信号の受信強度と方角を参照し、
   前記フラグが含まれていた制御信号と同じ方角から受信した他の制御信号の中に、該フラグが含まれていた制御信号よりも受信強度が強い制御信号がなかった場合、自局のスリープモードへの移行が不可であると判定することを特徴とするスリープモード移行判定方法。

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