JP6085950B2

JP6085950B2 - 基地局及びアンテナチルト角制御方法

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Publication number: JP6085950B2
Application number: JP2012248652A
Authority: JP
Inventors: 誠二濱田; 和哉小林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: US9491642B2; JP2014096772A; US20140135026A1

Description

本発明は、基地局及びアンテナチルト角制御方法に関する。

移動体通信システムでは、一般に、１つの基地局が形成する通信エリアの大きさは、基地局の設置時に、設置場所の通信環境、設置場所の人口、及び、設置対象の基地局の周辺に存在する基地局の数等の条件を考慮して、固定的な大きさに決められることが多い。

特開２００６−１０１４４２号公報特開２０１０−２８３４４０号公報

基地局の通信エリア内で事故等の一時的なイベントが発生したときには、その通信エリア内に、基地局設置時の想定を一時的に大きく超える数の移動局が存在する事態が発生することがある。このような事態が発生すると、基地局では、基地局設置時の想定を超えた分の移動局をその通信エリアに収容しきれなくなることが想定される。そこで、このような事態の発生に備えて、平常時の収容数よりも多くの移動局を収容可能な通信エリアを有する基地局を予め設置することが考えられる。しかし、移動局の収容数が多くなるほど、基地局では、各移動局を管理するための処理量、及び、通信の処理量等が大きくなる。このため、自局の通信エリアに収容可能な移動局の数の上限値（以下では「収容可能上限値」と呼ばれることがある）が大きい基地局ほど、予め備えなければならない処理能力が高くなってしまう。すなわち、一時的なイベントの発生による移動局の一時的な増加を吸収可能な基地局は、平常時には、オーバスペックの基地局となってしまう。よって、基地局の設置時の収容可能上限値は、設置場所の平常時の移動局数を基準にして設定されるのが望ましい。しかし、平常時の移動局数を基準にして収容可能上限値を設定したのでは、上記のように、基地局が、通信エリア内にいる移動局を収容しきれなくなることがある。

一方で、移動局を収容しきれなくなった基地局の周辺の基地局では、現在収容されている移動局の数が、収容可能上限値より少ない場合もある。すなわち、基地局間で、互いの通信エリア内に存在する移動局の数にバラツキがあることがある。このようなバラツキの存在は、通信システム全体の処理効率を低下させる。よって、通信システム全体としては、各基地局の通信エリアに収容される移動局を基地局間で融通することにより、このようなバラツキをなくして、通信エリア内に存在するすべての移動局を収容できることが望ましい。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、移動局の収容数を複数の基地局間で平準化することを目的とする。

開示の態様では、自局の通信エリアに対応するアンテナであって、鉛直下方向と、前記アンテナの主ビームとのなす角度であるチルト角を制御可能な前記アンテナを備える基地局において、移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するためのコマンドを送信し、前記コマンドを用いて、前記通信エリアの中に存在する移動局の数を監視し、前記移動局の数が前記通信エリアに収容可能な上限値を超えたときに、前記チルト角を減少させる。

開示の態様によれば、移動局の収容数を複数の基地局間で平準化することができる。

図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。図２は、実施例１のセル構成の一例を示す図である。図３は、実施例１のセクタ構成の一例を示す図である。図４は、実施例１の通信エリア制御の説明に供する図である。図５は、実施例１の通信エリア制御の説明に供する図である。図６は、実施例１の基地局の一例を示す機能ブロック図である。図７は、実施例１の移動局数テーブルの一例を示す図である。図８は、実施例１のチルト角の説明に供する図である。図９は、実施例１のチルト角テーブルの一例を示す図である。図１０は、実施例１の基地局の処理の説明に供するフローチャートである。図１１は、実施例１の通信システムの処理の説明に供するシーケンス図である。図１２は、実施例２のチルト角制御の説明に供する図である。図１３は、実施例２のチルト角制御の説明に供する図である。図１４は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する基地局及びアンテナチルト角制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する基地局及びアンテナチルト角制御方法が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

［実施例１］
＜通信システムの構成＞
図１は、実施例１の通信システムの一例を示す図である。図１には、一例として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式の通信システムを示す。図１に示すように、基地局ＢＳ１は、自局の通信エリアであるセル１を形成し、セル１内に存在する複数の移動局ＭＳとの通信が可能である。同様に、基地局ＢＳ２は、自局の通信エリアであるセル２を形成し、セル２内に存在する複数の移動局ＭＳとの通信が可能である。基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２とは、有線伝送路であるＸ２インタフェースによって直接接続される。また、各基地局とコアネットワークとは有線伝送路であるＳ１インタフェースによって接続される。このため、基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２とは、Ｓ１インタフェース及びコアネットワークを介して接続される。

＜セル構成＞
図２は、実施例１のセル構成の一例を示す図である。図２に示すように、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の各々は、それぞれの通信エリアであるセル１〜４を形成する。基地局ＢＳ１〜ＢＳ４は互いに隣接して設置されるため、互いのセル端が接するか、または、セル端において互いの通信エリアがオーバラップする。図２には、互いのセル端が接している場合を示す。以下の説明において、ある基地局から、その基地局が形成するセルのセル端までの距離を「セル半径」と呼ぶ。

＜セクタ構成＞
図３は、実施例１のセクタ構成の一例を示す図である。１基地局あたりの移動局収容数を増加させるための技術として、１つの基地局が複数の指向性アンテナを備え、１つのセルをそれら複数の指向性アンテナのそれぞれに対応する複数の通信エリアに分割するものがある。分割された各通信エリアは「セクタ」と呼ばれる。図３には、基地局ＢＳが６つの指向性アンテナＡＴ１〜ＡＴ６を備え、１つのセルが６つのセクタ１〜６に分割される場合を一例として示す。すなわち、基地局ＢＳは、アンテナＡＴ１〜ＡＴ６を用いて、セクタ１〜６を形成する。

＜通信エリア制御＞
図４及び図５は、実施例１の通信エリア制御の説明に供する図である。図４及び図５には、基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２の２つの基地局が隣接し、かつ、互いのセクタ端が接している場合を示す。以下の説明において、ある基地局から、その基地局が形成するセクタ端までの距離を「セクタ長」と呼ぶ。

図４に示すように、基地局ＢＳ１が形成するセクタ１−１の中には、７つの移動局ＭＳが存在する。一方で、基地局ＢＳ２が形成するセクタ２−１の中には、３つの移動局ＭＳが存在する。つまり、基地局間で、互いのセクタ内に存在する移動局の数にバラツキがある。ここで、各基地局の１セクタあたりの収容可能上限値を「５」とすると、基地局ＢＳ１が収容できない移動局の数は「２」となる一方で、基地局ＢＳ２には、まだ２つの移動局を収容可能である。そこで、基地局ＢＳ１は、図５に示すように、セクタ１−１の中に存在する移動局ＭＳの数が「５」になるまでセクタ１−１を縮小する。これにより、基地局ＢＳ１では、セクタ１−１の中に存在する移動局の数を収容可能上限値以下にすることができる。また、基地局ＢＳ２では、セクタ１−１の外に存在することになった２つの移動局ＭＳを引き受けるために、セクタ２−１のセクタ端がセクタ１−１のセクタ端に接するまで、セクタ２−１を拡大する。これにより、セクタ１−１及びセクタ２−１の各々の中に存在する移動局の数が共に「５」となって、収容可能上限値以下になるとともに、移動局の収容数を基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２との間で平準化することができる。なお、セクタの縮小及び拡大は、以下に説明するように、アンテナのチルト角を制御することにより行われる。チルト角制御の詳細は後述する。

＜基地局の構成＞
図６は、実施例１の基地局の一例を示す機能ブロック図である。なお、１つのセルが複数のセクタに分割される場合には、１つの基地局が、図６に示す構成を、セクタの数だけ有する。例えば、図３に示すような６つのセクタを形成する基地局は、図６に示す構成を６つ備える。複数のセクタ各々での処理は同一となるため、実施例１の以下の説明では、１つのセクタを対象として説明する。

図６において、基地局１０は、アンテナ１１と、ＲＡＣＨ（Random Access Channel）受信部１２と、ＴＡ（Timing Advance）コマンド生成部１３と、ＴＡコマンド送信部１４と、移動局数監視部１５と、チルト角制御部１６と、有線通信部１７とを有する。

ＲＡＣＨ受信部１２は、自局のセクタ内に存在する移動局から送信されるランダムアクセス信号をアンテナ１１を介して受信し、受信したランダムアクセス信号をＴＡコマンド生成部１３に出力する。ランダムアクセス信号は、自局への収容を希望する複数の移動局から送信される。すなわち、ランダムアクセス信号は、自局が形成するセクタ内に移動してきた移動局と自局との間の初期アクセス時に使用されるものである。ランダムアクセス信号には、各移動局に固有の識別子（以下では「移動局識別子」と呼ばれることがある）が含まれているため、ランダムアクセス信号と移動局とを一対一で対応づけることができる。よって、基地局１０では、ランダムアクセス信号を用いて、自局のセクタ内に存在する移動局の数を把握することができる。なお、ランダムアクセス信号は、「ＲＡＣＨプリアンブル」と呼ばれることもある。

ＴＡコマンド生成部１３は、ランダムアクセス信号を用いてＴＡコマンドを生成し、生成したＴＡコマンドをＴＡコマンド送信部１４及び移動局数監視部１５に出力する。ここで、ＴＡコマンドとは、複数の移動局それぞれから送信された信号の基地局１０での受信タイミングが一致するように、各移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するために用いられるものである。よって、基地局と移動局との間の距離（以下では、「基地局−移動局間距離」と呼ばれることがある）に応じて、ＴＡコマンドの値の大きさは異なる。すなわち、基地局での受信タイミングを一致させるためには、基地局との距離が長い移動局ほど、より早く送信を開始する必要があるため、ＴＡコマンド値はより大きくなる。よって、ＴＡコマンド値の大きさは、基地局−移動局間距離の大きさを示す指標となる。移動局は、ＴＡコマンドに対応する時間だけ基準タイミングから早いタイミングでデータ送信を開始する。また、ＴＡコマンドには、その宛先の移動局を識別するために、移動局識別子が含まれる。すなわち、ＴＡコマンド生成部１３によって生成されるＴＡコマンドには、そのＴＡコマンドの生成に用いられたランダムアクセス信号に含まれていた移動局識別子と同一のものが含まれる。なお、ＴＡコマンドは、移動局の送信タイミングの調節用として、従来の通信システムにおいても用いられている。

例えばＬＴＥ方式では、ランダムアクセス信号として、Zadoff-Chu系列が使用される。Zadoff-Chu系列をサイクリックシフトさせて生成した複数の系列間では、相互相関が小さくなるという特徴がある。このため、１つのZadoff-Chu系列から、複数のランダムアクセス信号を生成することができる。ＴＡコマンド生成部１３は、各移動局から送信されたランダムアクセス信号とZadoff-Chu系列との相関演算を行い、基準タイミングから相関ピークまでの遅延時間を求める。そして、ＴＡコマンド生成部１３は、遅延時間に対応するＴＡコマンドを生成する。例えば、ＬＴＥ方式では、ＴＡコマンド値が「Ｔ_Ａ＝０,１,２,…,１２８２」の１２８３個のＴＡコマンドが用いられ、１Ｔ_Ａは０.５２μｓと定められている。つまり、１２８３個のＴＡコマンドにより、０〜６６６.６４μｓの時間を離散的に表すことができる。

ＴＡコマンド送信部１４は、自局のセクタ内に存在する移動局に、アンテナ１１を介してＴＡコマンドを送信する。

移動局数監視部１５は、ＴＡコマンドを用いて、自局のセクタの中に存在する移動局の数を監視し、監視結果をチルト角制御部１６に出力する。移動局数監視部１５の処理の詳細は後述する。

チルト角制御部１６は、移動局数監視部１５での監視結果、すなわち、自局のセクタの中に存在する移動局の数に基づいて、アンテナ１１のチルト角を制御する。また、チルト角制御部１６は、自局のセクタの縮小に伴って自局のセクタの外に存在することになる移動局の引き受けを自局に隣接する他の基地局（以下では「隣接基地局」と呼ばれることがある）に要求するためのメッセージ（以下では「要求メッセージ」と呼ばれることがある）を有線通信部１７に出力する。また、チルト角制御部１６は、隣接基地局からの要求メッセージに対する応答内容を示す応答メッセージを生成し、生成した応答メッセージを有線通信部１７に出力する。チルト角制御部１６の処理の詳細は後述する。

有線通信部１７は、Ｓ１インタフェース及びＸ２インタフェースと接続され、チルト角制御部１６から入力される要求メッセージを、Ｓ１インタフェースまたはＸ２インタフェースを介して、隣接基地局に送信する。また、有線通信部１７は、自局からの要求メッセージに対する応答内容を示す応答メッセージをＳ１インタフェースまたはＸ２インタフェースを介して受信し、受信した応答メッセージをチルト角制御部１６に出力する。また、有線通信部１７は、隣接基地局からＳ１インタフェースまたはＸ２インタフェースを介して、隣接基地局の要求メッセージを受信し、受信した要求メッセージをチルト角制御部１６に出力する。

＜移動局数監視部及びチルト角制御部の処理＞
ここでは、図４及び図５に示すように、互いに隣接する基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２の２つの基地局の互いのセクタ端が接している場合の処理を一例として説明する。

上記のように、ＴＡコマンド値の大きさは、基地局−移動局間距離の大きさを示す指標となる。具体的には、基地局−移動局間距離は次式（１）により求めることができる。
基地局−移動局間距離［ｍ］
＝光速［ｍ／ｓ］×（ＴＡコマンド値に対応する時間［ｓ］／２） …（１）

例えばＬＴＥ方式では、１Ｔ_Ａは０.５２μｓと定められているため、Ｔ_Ａ＝１は７８ｍ、Ｔ_Ａ＝２は１５６ｍ、Ｔ_Ａ＝３は２３４ｍ、…、Ｔ_Ａ＝５０は２９０４ｍに相当する。つまり、ＴＡコマンド値が「１」増加するごとに、基地局−移動局間距離は７８ｍだけ段階的に増加する。

そこで、移動局数監視部１５は、ＴＡコマンド生成部１３から入力されるＴＡコマンドを用いて、自局のセクタの中に存在する移動局の数を監視する。より具体的には、移動局数監視部１５は、ＴＡコマンド生成部１３から入力されるＴＡコマンドを集計して、図７に示す移動局数テーブルを作成する。図７は、実施例１の移動局数テーブルの一例を示す図である。移動局数テーブルでは、ＴＡコマンド値：Ｔ_Ａと、基地局−移動局間距離と、移動局数とが対応付けられている。移動局数監視部１５は、入力されるＴＡコマンドから、ＴＡコマンド値と、移動局識別子とを取得し、複数段階の基地局−移動局間距離毎に、移動局数を集計する。この集計より、移動局数監視部１５は、自局のセクタ内の移動局数を監視する。異なる移動局識別子を持つ複数のＴＡコマンドは異なる移動局に送信され、同一の移動局識別子を持つ複数のＴＡコマンドは同一の移動局に送信される。このため、移動局数監視部１５は、ＴＡコマンドに含まれる移動局識別子を取得することにより移動局数を把握することができる。また、移動局数監視部１５は、ＴＡコマンド値を取得することにより、自局からＴＡコマンドの宛先の移動局までの距離、すなわち、基地局―移動局間距離を把握することができる。図７の具体例では、Ｔ_Ａ＝０（０ｍ）に移動局数＝０が、Ｔ_Ａ＝１（７８ｍ）に移動局数＝１０が、Ｔ_Ａ＝２（１５６ｍ）に移動局数＝２が、Ｔ_Ａ＝３（２３４ｍ）に移動局数＝９が、Ｔ_Ａ＝４（３１２ｍ）に移動局数＝４が、Ｔ_Ａ＝５（３９０ｍ）に移動局数＝５がそれぞれ集計されている。つまり、図７の具体例では、基地局１０の設置位置から３９０ｍ付近までの範囲に存在する移動局の数が「３０」であることが示されている。移動局数監視部１５は、複数段階の基地局−移動局間距離毎に集計した移動局数を、監視結果としてチルト角制御部１６に出力する。

チルト角制御部１６は、移動局数監視部１５から入力される監視結果に基づいて、アンテナ１１のチルト角を制御する。ここで、指向性アンテナにおいて、チルト角：θと、アンテナの高さ：ｈと、セクタ長：Ｌとの関係は図８に示すものになる。図８は、実施例１のチルト角の説明に供する図である。チルト角：θは次式（２）により求められる。つまり、本願の開示において「チルト角」とは、「鉛直下方向と、アンテナの主ビームとのなす角度」である。よって、本願の開示における「チルト角の制御」は、「アンテナの垂直面指向性制御」に相当する。
チルト角：θ＝tan^-1(Ｌ／ｈ） …（２）

よって、チルト角が増加するとセクタ長が増加してセクタが拡大する。つまり、チルト角は、セクタの大きさを定めるものである。また、チルト角制御部１６は、アンテナ１１の高さを予め知っている。そこで、チルト角制御部１６は、上式（２）に従って求められたチルト角テーブルを有する。図９は、実施例１のチルト角テーブルの一例を示す図である。チルト角テーブルでは、セクタ長：Ｌと、チルト角：θとが対応付けられている。また、チルト角制御部１６には、１セクタあたりの収容可能上限値：Ｕｔｈが設定されている。

なお、図７及び図９には、セクタ長の最大値が約３９００ｍである場合を一例として示す。つまり、図７の各距離毎に集計された移動局数の合計値が、自局のセクタ内に現在存在する移動局の数となる。

以下、基地局１０が、図４及び図５に示す基地局ＢＳ１に相当する場合と、図４及び図５に示す基地局ＢＳ２に相当する場合とに分けて、チルト角制御部１６の処理を説明する。基地局ＢＳ１は自局のセクタを縮小する基地局であり、基地局ＢＳ２は、基地局ＢＳ１のセクタの縮小に伴って、自局のセクタを拡大する基地局である。また、基地局ＢＳ１及び基地局ＢＳ２は、共に図６に示す構成を有する。また、以下では、互いに隣接する基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２の２つの基地局の互いのセクタ端が接している場合の処理を一例として説明する。

＜基地局１０が基地局ＢＳ１に相当する場合＞
チルト角制御部１６は、自局のセクタの中に存在する移動局の数がＵｔｈを超えたときに、セクタ内に存在する移動局の数がＵｔｈ以下になるセクタ長：Ｌｔｈを求める。よって、Ｌｔｈは、基地局ＢＳ１の変更予定のセクタ長に相当する。例えば、「Ｕｔｈ＝２０」である場合、図７に示す具体例では、セクタ内に存在する移動局の数は、収容可能上限値を超えている。また、「Ｕｔｈ＝２０」であるため、Ｌｔｈは「１５６ｍ」となる。なお、チルト角の制御を頻繁に実施させないために、「Ｕｔｈ×α（α＜１、例えばα＝０.９）」をチルト角制御部１６に設定してもよい。

また、チルト角制御部１６は、チルト角の減少に伴って自局のセクタの外に存在することになる移動局の数、すなわち、隣接基地局に引き受けてもらいたい移動局の数：Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒを求める。Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒは、自局のセクタ内に現在存在する移動局の数から、Ｌｔｈの範囲に存在する移動局の数を減じたものになる。

チルト角制御部１６は、求めたＬｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを含む要求メッセージを有線通信部１７に出力する。この要求メッセージは、有線通信部１７によって、隣接基地局である基地局ＢＳ２に送信される。

そして、この要求メッセージに対する応答メッセージが基地局ＢＳ２により送信され、有線通信部１７によって受信され、チルト角制御部１６に入力される。なお、要求メッセージを受信した隣接基地局は、要求メッセージに含まれるＵ＿ｃｏｎｆｅｒに示される数の移動局を引き受け可能な場合には「ＯＫ」の応答メッセージを、引き受け不可能な場合には「ＮＧ」の応答メッセージを送信する。

チルト角制御部１６は、応答メッセージが「ＯＫ」である場合には、チルト角テーブルを参照し、Ｌｔｈに対応する角度まで、アンテナ１１のチルト角を減少させる。一方で、チルト角制御部１６は、応答メッセージが「ＮＧ」である場合には、アンテナ１１のチルト角を変更しない。

＜基地局１０が基地局ＢＳ２に相当する場合＞
隣接基地局である基地局ＢＳ１から送信された要求メッセージは、有線通信部１７により受信され、チルト角制御部１６に入力される。

チルト角制御部１６は、要求メッセージに含まれるＬｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを取得する。チルト角制御部１６は、移動局数監視部１５から入力される監視結果より、自局のセクタ内に現在存在する移動局の数を確認し、自局のセクタ内に現在存在する移動局の数とＵ＿ｃｏｎｆｅｒとの合計値を求める。チルト角制御部１６は、求めた合計値とＵｔｈとを比較することにより、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒに示される数の移動局を自局によって引き受け可能か否か判定する。なお、移動局数の変動分のマージンを確保するために、チルト角制御部１６は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒ×β（β＞１、例えばβ＝１.２）として合計値を求めてもよい。

チルト角制御部１６は、求めた合計値がＵｔｈ以下の場合には、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒに示される数の移動局を引き受け可能であると判定して、「ＯＫ」の応答メッセージを生成し、生成した応答メッセージを有線通信部１７に出力する。またこの場合、チルト角制御部１６は、Ｌｔｈ、自局の現在のセクタ長：Ｘ、及び、自局と基地局ＢＳ１との間の距離：Ｗから、次式（３）により、自局のセクタ長の増加量：Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒを求める。そして、チルト角制御部１６は、チルト角テーブルを参照し、「Ｘ＋Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ」に対応する角度まで、アンテナ１１のチルト角を増加させる。
Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＝Ｗ−Ｌｔｈ−Ｘ …（３）

一方で、チルト角制御部１６は、求めた合計値がＵｔｈを超える場合には、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒに示される数の移動局を引き受け不可能であると判定して、「ＮＧ」の応答メッセージを生成し、生成した応答メッセージを有線通信部１７に出力する。また、この場合には、チルト角制御部１６は、アンテナ１１のチルト角を変更しない。

なお、上記説明では、基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２の２つの基地局の互いのセクタ端が接している場合を一例に挙げて説明した。しかし、基地局ＢＳ１と基地局ＢＳ２の２つの基地局の互いのセクタがオーバラップする場合もある。互いのセクタがオーバラップする場合には、移動局の引き受けを要求された基地局ＢＳ２は、移動局を引き受けるにあたり、自局のセクタを拡大しなくてもよい場合がある。基地局ＢＳ２が自局のセクタを拡大しなくてもよい場合とは、基地局ＢＳ１のセクタ長がＬｔｈに減少されても、未だ、互いのセクタがオーバラップするか、または、互いのセクタ端が接する場合である。この場合には、上式（３）において「Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ≦０」になる。そこで、基地局ＢＳ２のチルト角制御部１６は、自局のセクタ内に現在存在する移動局の数とＵ＿ｃｏｎｆｅｒとの合計値がＵｔｈ以下となり、かつ、Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ≦０となる場合には、「ＯＫ」の応答メッセージを生成する一方で、アンテナ１１のチルト角を変更しない。

＜基地局の処理＞
図１０は、実施例１の基地局の処理の説明に供するフローチャートである。基地局１０は、ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理を、新たなＴＡコマンドを送信する度に行う。

移動局数監視部１５は、ＴＡコマンド生成部１３から入力されるＴＡコマンドを集計して移動局数テーブルを作成することにより、ＴＡコマンドの統計をとる（ステップＳ２１）。

チルト角制御部１６は、自局のセクタの中に存在する移動局の数が収容可能上限値：Ｕｔｈを超えているか否か判定する（ステップＳ２２）。

自局のセクタの中に存在する移動局の数がＵｔｈを超えているときは（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、チルト角制御部１６は、セクタ内に存在する移動局の数がＵｔｈ以下になるセクタ長：Ｌｔｈ、及び、隣接基地局に引き受けてもらいたい移動局の数：Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒを算出する（ステップＳ２３）。

チルト角制御部１６は、Ｌｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを含む要求メッセージを隣接基地局に送信することにより、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒに示される数の移動局を隣接基地局が引き受け可能か否かを隣接基地局に問い合わせる（ステップＳ２４）。

チルト角制御部１６は、要求メッセージに対して隣接基地局から送信される応答メッセージが「ＯＫ」のときは（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、アンテナ１１のチルト角を減少させる（ステップＳ２６）。

一方、自局のセクタの中に存在する移動局の数がＵｔｈを超えていないとき（ステップＳ２２：Ｎｏ）、または、応答メッセージが「ＮＧ」のときは（ステップＳ２５：Ｎｏ）、チルト角制御部１６は、アンテナ１１のチルト角を変更しない。

＜通信システムの処理＞
図１１は、実施例１の通信システムの処理の説明に供するシーケンス図である。ここでは、Ｘ２インタフェースを用いて基地局間のメッセージをやり取りする場合を一例として説明する。

基地局ＢＳ１は、自局のセクタの中に存在する移動局の数がＵｔｈを超えたと判断すると（ステップＳ３０１）、Ｌｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを算出する（ステップＳ３０２）。基地局ＢＳ１は、Ｌｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを含む要求メッセージを、Ｘ２−ＡＰ（X2 Application Protocol）に従って、基地局ＢＳ２に送信する（ステップＳ３０３）。

要求メッセージを受信した基地局ＢＳ２は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能か否か判定する（ステップＳ３０４）。基地局ＢＳ２は、判定結果を示す応答メッセージを、Ｘ２−ＡＰに従って、基地局ＢＳ１に送信する（ステップＳ３０５）。また、基地局ＢＳ２は、移動局の引き受けが可能で判定結果が「ＯＫ」となる場合、Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒを算出し（ステップＳ３０７）、自局のアンテナのチルト角をＸ＋Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒに対応する角度まで増加させる（ステップＳ３０８）。

応答メッセージを受信した基地局ＢＳ１は、応答メッセージが「ＯＫ」の場合、自局のアンテナのチルト角をＬｔｈに対応する角度まで減少させる（ステップＳ３０６）。

移動局ＭＳは、基地局ＢＳ１から送信される報知信号の受信レベルを測定し、測定結果を基地局ＢＳ１に報告する（ステップＳ３０９）。

基地局ＢＳ１のアンテナのチルト角が減少した結果、基地局ＢＳ１のセクタの外に存在することになった移動局ＭＳでは、基地局ＢＳ１からの報知信号の受信レベルが低下する。そこで、基地局ＢＳ１は、報知信号の受信レベルが閾値未満となる移動局ＭＳをハンドオーバ対象の移動局と決定する（ステップＳ３１０）。そして、基地局ＢＳ１は、ハンドオーバ対象の移動局の識別子を含むハンドオーバ要求を、Ｘ２−ＡＰに従って、基地局ＢＳ２に送信する（ステップＳ３１１）。

基地局ＢＳ２では、ハンドオーバ要求に応じて、ハンドオーバ対象の移動局を自局にハンドオーバさせる。ハンドオーバが実施されることにより、基地局ＢＳ１のセクタに収容される移動局の数はＵｔｈ以下になる。

［実施例２］
実施例２は、３つの基地局の各セルが互いにオーバラップする場合のアンテナチルト角制御に関する。

図１２及び図１３は、実施例２のチルト角制御の説明に供する図である。図１２に示すように、基地局ＢＳ１は、セクタ１−１〜１−４を形成する。また、セクタ１−１〜１−４によりセル１が形成される。基地局ＢＳ２はセル２を形成し、基地局ＢＳ３はセル３を形成する。

図１２において、基地局ＢＳ１は、セクタ１−３の中に存在する移動局の数が１セクタあたりのＵｔｈを超えたと判断すると、セクタ１−３におけるＬｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを算出する。基地局ＢＳ１は、Ｌｔｈ及びＵ＿ｃｏｎｆｅｒを含む要求メッセージを、基地局ＢＳ２及び基地局ＢＳ３に送信する。

要求メッセージを受信した基地局ＢＳ２及び基地局ＢＳ３はそれぞれ、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能か否か判定する。そして、基地局ＢＳ２及び基地局ＢＳ３はそれぞれ、判定結果を示す応答メッセージを基地局ＢＳ１に送信する。

基地局ＢＳ２は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能な場合、「ＯＫ」の応答メッセージを基地局ＢＳ１に送信する。また、基地局ＢＳ２は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能な場合、Ｌｔｈ、自局の現在のセル半径：Ｘ２、及び、自局と基地局ＢＳ１との間の距離：Ｗ２から、次式（４）により、自局のセル半径の増加量：Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿２を求める。一方で、基地局ＢＳ２は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け不可能な場合、「ＮＧ」の応答メッセージを基地局ＢＳ１に送信する。
Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿２＝Ｗ２−Ｌｔｈ−Ｘ２ …（４）

同様に、基地局ＢＳ３は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能な場合、「ＯＫ」の応答メッセージを基地局ＢＳ１に送信する。また、基地局ＢＳ３は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け可能な場合、Ｌｔｈ、自局の現在のセル半径：Ｘ３、及び、自局と基地局ＢＳ１との間の距離：Ｗ３から、次式（５）により、自局のセル半径の増加量：Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿３を求める。一方で、基地局ＢＳ３は、Ｕ＿ｃｏｎｆｅｒの数の移動局を引き受け不可能な場合、「ＮＧ」の応答メッセージを基地局ＢＳ１に送信する。
Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿３＝Ｗ３−Ｌｔｈ−Ｘ３ …（５）

基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ２から送信された応答メッセージ及び基地局ＢＳ３から送信された応答メッセージの双方が「ＯＫ」の場合に、Ｌｔｈに対応する角度まで、セクタ１−３に対応するアンテナのチルト角を減少させる。一方で、基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ２から送信された応答メッセージ、または、基地局ＢＳ３から送信された応答メッセージのどちらか一方でも「ＮＧ」である場合には、セクタ１−３に対応するアンテナのチルト角を変更しない。

ここでは、基地局ＢＳ２及び基地局ＢＳ３の双方の応答メッセージが「ＯＫ」で、かつ、「Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿２≦０」及び「Ｌ＿ｃｏｎｆｅｒ＿３≦０」となる場合を想定する。このため、双方の応答メッセージが「ＯＫ」の場合でも、基地局ＢＳ２及び基地局ＢＳ３の双方において、アンテナのチルト角は変更されない。一方で、双方の応答メッセージが「ＯＫ」であるので、基地局ＢＳ１のセクタ１−３に対応するアンテナのチルト角がＬｔｈに対応する角度まで減少される。よって、アンテナチルト角制御後の通信エリアの状態は、例えば図１３に示すようになる。

以上のように、実施例１及び２によれば、基地局１０は、自局のセクタに対応するアンテナ１１であって、そのセクタの大きさを定めるチルト角を制御可能なアンテナ１１を有する。ＴＡコマンド送信部１４は、移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するためのＴＡコマンドを送信する。移動局数監視部１５は、ＴＡコマンドを用いて、自局のセクタの中に存在する移動局の数を監視する。チルト角制御部１６は、自局のセクタの中に存在する移動局の数が収容可能上限値を超えたときに、アンテナ１１のチルト角を減少させる。これにより、自局のセクタに収容しきれない移動局の隣接基地局へのハンドオーバを促せるため、移動局の収容数を複数の基地局間で平準化することができる。

また、移動局数監視部１５は、自局のセクタにおいて、自局からの複数段階の距離ごとに移動局の数を監視する。チルト角制御部１６は、複数段階の距離のうち、自局のセクタに収容する移動局の数が収容可能上限値以下になる距離に対応する角度までアンテナ１１のチルト角を減少させる。これにより、基地局１０は、収容可能上限値までの数の移動局を収容することが可能になるため、ハンドオーバ対象となる移動局の数を最低限に抑えることができ、ハンドオーバに係る処理負荷の増加を抑えることができる。

また、チルト角制御部１６は、アンテナ１１のチルト角の減少に伴って自局のセクタの外に存在することになる移動局を、隣接基地局のセクタに収容可能なときに、アンテナ１１のチルト角を減少させる。これにより、基地局１０のセクタの外に存在することになる移動局は、隣接基地局に確実にハンドオーバすることができる。よって、アンテナ１１のチルト角の減少に伴って基地局１０のセクタの外に存在することになる移動局の通信が途絶えることを防止できる。

また、チルト角制御部１６は、アンテナ１１のチルト角の減少に伴って自局のセクタの外に存在することになる移動局の引き受けを隣接基地局に要求し、引き受けの対象となる移動局を隣接基地局が引き受け可能であることを示す応答が隣接基地局からあったときに、アンテナ１１のチルト角を減少させる。これにより、基地局１０は、自局のセクタの外に存在することになる移動局の引き受けが隣接基地局によって可能なことを確実に把握することができる。

［他の実施例］
［１］実施例１の基地局１０は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。図１４は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図１４に示すように、基地局１０は、ハードウェアの構成要素として、チルト角を制御可能なアンテナ１０ａと、ＲＦ（Radio Frequency）回路１０ｂと、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０ｃと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ｄと、メモリ１０ｅと、インタフェース回路１０ｆとを有する。メモリ１０ｅの一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。アンテナ１１は、アンテナ１０ａにより実現される。ＲＡＣＨ受信部１２と、ＴＡコマンド送信部１４とは、ＲＦ回路１０ｂ及びＤＳＰ１０ｃにより実現される。ＴＡコマンド生成部１３は、ＣＰＵ１０ｄにより実現される。移動局数監視部１５と、チルト角制御部１６とは、ＣＰＵ１０ｄ及びメモリ１０ｅにより実現される。有線通信部１７は、インタフェース回路１０ｆにより実現される。

［２］上記説明における各種の処理は、予め用意されたプログラムをＣＰＵに実行させることによっても実現できる。例えば、ＴＡコマンド生成部１３と、移動局数監視部１５と、チルト角制御部１６とによって実行される各処理に対応するプログラムが予めメモリに記憶され、各プログラムがＣＰＵへ読み出されてプロセスとして機能してもよい。また、各プログラムは、必ずしも予めメモリに記憶される必要はない。すなわち、例えば、基地局１０に接続可能なフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、メモリカード等の可搬の記録媒体に各プログラムが予め記録され、各プログラムがＣＰＵへ読み出されてプロセスとして機能してもよい。また例えば、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等を介して無線または有線により基地局１０に接続されるコンピュータまたはサーバ等に各プログラムが予め記憶され、各プログラムがＣＰＵへ読み出されてプロセスとして機能してもよい。

［３］上記の「通信エリア」は「セクタ」に限定されず、「セル」であってもよい。また、上記の「通信エリア」の具体的な呼称は、「セル」及び「セクタ」に限定されない。

１０基地局
１１アンテナ
１２ＲＡＣＨ受信部
１３ＴＡコマンド生成部
１４ＴＡコマンド送信部
１５移動局数監視部
１６チルト角制御部
１７有線通信部

Claims

自局の通信エリアに対応するアンテナであって、鉛直下方向と、前記アンテナの主ビームとのなす角度であるチルト角を制御可能な前記アンテナと、
移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するためのコマンドを送信する送信部と、
前記コマンドを用いて、前記通信エリアの中に存在する移動局の数を監視する監視部と、
前記移動局の数が前記通信エリアに収容可能な第一の上限値を超えたときに、前記チルト角を減少させることにより前記通信エリアの外に存在することになる移動局の引き受けを自局に隣接する他の基地局に要求し、
自局の現在の前記通信エリアに存在する移動局の数から、自局の変更後の前記通信エリアに存在する移動局の予定数を減じた数よりも所定の割合だけ大きい値と、前記他の基地局の通信エリアに現存する移動局の数との合計値が、前記他の基地局の前記通信エリアに収容可能な第二の上限値以下の場合に前記他の基地局から自局に返信される応答が前記他の基地局からあったときに、前記チルト角を減少させる制御部と、
を具備する基地局。
前記監視部は、前記通信エリアにおいて、自局からの複数段階の距離ごとに移動局の数を監視し、
前記制御部は、前記複数段階の距離のうち、前記通信エリアに収容する移動局の数が前記第一の上限値以下になる距離に対応する角度まで前記チルト角を減少させる、
請求項１に記載の基地局。
自局の通信エリアに対応するアンテナであって、鉛直下方向と、前記アンテナの主ビームとのなす角度であるチルト角を制御可能な前記アンテナを備える基地局におけるアンテナチルト角制御方法であって、
移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するためのコマンドを送信し、
前記コマンドを用いて、前記通信エリアの中に存在する移動局の数を監視し、
前記移動局の数が前記通信エリアに収容可能な上限値を超えたときに、前記チルト角を減少させることにより前記通信エリアの外に存在することになる移動局の引き受けを自局に隣接する他の基地局に要求し、
自局の現在の前記通信エリアに存在する移動局の数から、自局の変更後の前記通信エリアに存在する移動局の予定数を減じた数よりも所定の割合だけ大きい値と、前記他の基地局の通信エリアに現存する移動局の数との合計値が、前記他の基地局の前記通信エリアに収容可能な上限値以下の場合に前記他の基地局から自局に返信される応答が前記他の基地局からあったときに、前記チルト角を減少させる、
アンテナチルト角制御方法。