JP6267561B2

JP6267561B2 - 制御装置、制御方法及びプログラム

Info

Publication number: JP6267561B2
Application number: JP2014063575A
Authority: JP
Inventors: 忍難波; 和則竹内; 林　高弘; 高弘林
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: JP2015186204A

Description

本発明は無線通信におけるネットワーク構成技術に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末の普及により、モバイルデータのトラヒックが大幅に増加している。これに伴い、そのようなトラヒックを収容するために、高速かつ大容量の通信を提供可能な無線通信システムとしてＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）の無線通信システムが展開されている。そして、そのような無線通信システムにおいては、多数の端末から発生する大量のトラヒックを収容するために、多くの無線基地局が面的に展開されている。

ここで、多くの無線基地局を面的に密に配置すると、送信された信号が互いに干渉する可能性が高くなる。このため、これらの無線基地局間の干渉を低減するための仕組みが必要となる。これに対して、ベースバンド処理等を実行する機能部（ベースバンドユニット、ＢＢＵ）と、無線周波数の処理等を実行する機能部（リモートラジオヘッド、ＲＲＨ）とを分離し、１つのＢＢＵが複数のＲＲＨにおける無線通信を制御することが考えられている。すなわち、１つのＢＢＵに複数のＲＲＨが接続され、ＲＲＨ間での干渉が生じないように、１つのＢＢＵが各ＲＲＨにおける無線リソース等の制御を行う。

一方、すべてのＲＲＨを１つのＢＢＵに接続すると、ＢＢＵの処理負荷が過大となり、また、ＲＲＨが広大なエリアに地理的に分散して配置されることを考慮すれば、ＲＲＨとＢＢＵとの間の回線の遅延が問題となりうる。このため、すべてのＲＲＨを１つのＢＢＵに接続するのではなく、ＢＢＵを複数用意し、１つ以上のＲＲＨをそれぞれが含むＲＲＨのグループ（クラスタ）ごとに、１つのＢＢＵに接続されることが想定される。しかしながら、このような構成では、接続先のＢＢＵが異なるＲＲＨ間の干渉制御を行うことは困難となるという課題があった。これに対して、特許文献１では、クラスタの境界において、指向性ビームの向きを制御することにより、その境界付近における干渉を抑制することが提案されている。

特開２０１２−０３４０５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、干渉を回避するために、多彩なビームパターンを形成することができることが要求され、アンテナの構成が複雑となりうるという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、特殊なアンテナ構成を用いることなく、異なるベースバンドユニットが管理するエリアの境界における干渉を低く抑えることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による制御装置は、第１のベースバンドユニットに接続された第１のリモートラジオヘッドと、前記第１のリモートラジオヘッドが供するエリアと隣接するエリアを供する第２のベースバンドユニットに接続された第２のリモートラジオヘッドとが互いに接続されうる、無線通信システムにおける制御装置であって、前記第１のリモートラジオヘッドに接続される端末における、前記第２のリモートラジオヘッドからの干渉量を評価する評価手段と、前記評価の結果に基づいて、前記第２のリモートラジオヘッドと前記第１のリモートラジオヘッドとの接続を確立させて、前記第２のリモートラジオヘッドの制御を前記第１のベースバンドユニットによって行うように、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する変更手段と、を有する。

本発明によれば、特殊なアンテナ構成を用いることなく、異なるベースバンドユニットが管理するエリアの境界における干渉を低く抑えることができる。

ネットワーク構成例を示す図。制御装置の機能構成例を示すブロック図。制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図。制御装置の処理の流れを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（無線通信システムの構成）
図１に、本実施形態に係る、無線通信におけるベースバンド処理等を実行するベースバンドユニット（ＢＢＵ）と、無線周波数（ＲＦ）の処理等を実行するリモートラジオヘッド（ＲＲＨ）とを含む無線通信システムの構成例を示す。図１に示すように、無線通信システムは、複数のＢＢＵを含み、各ＢＢＵは１つ以上のＲＲＨと接続される。各ＲＲＨにおける無線リソース等の制御は、接続先のＢＢＵが行う。このため、同一のＢＢＵに接続されるＲＲＨ間では干渉を生じないようにすることができる。一方、異なるＢＢＵに接続される、隣接するエリアを供するＲＲＨ間では干渉が生じうる。

本実施形態では、このＲＲＨ間の干渉を低減するために、無線通信システムがＲＲＨの接続先を制御する制御装置を含む。なお、制御装置は、図１に示すように各ＢＢＵの内部に備えられてもよいし、複数のＢＢＵに対応する１つの制御装置がネットワーク上に存在してもよい。また、本実施形態に係る無線通信システムでは、互いに隣接するエリアを供する、第１のＢＢＵに接続された第１のＲＲＨと第２のＢＢＵに接続された第２のＲＲＨとが、例えば無線接続によって接続を確立することができるように構成される。

そして、制御装置は、例えば、第１のＲＲＨのエリアに存在する端末における第２のＲＲＨからの干渉量を評価し、評価の結果に基づいて、第２のＲＲＨの接続先のＢＢＵを第２のＢＢＵから第１のＢＢＵに変更する。これにより、第２のＲＲＨが第１のＢＢＵの制御下に置かれることとなるため、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとの間の干渉を第１のＢＢＵの制御により抑制することが可能となる。また、例えば第１のＢＢＵと第２のＢＢＵとの間のＸ２回線による制御情報のやり取りを行うことで、ＢＢＵを跨る干渉制御が可能となると考えられる。しかしながら、この場合、Ｘ２回線の遅延が問題となりうる。これに対して、本実施形態では、上述のように、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとを接続して、第１のＢＢＵが第２のＲＲＨを直接制御することで、Ｘ２回線の遅延の影響を受けずに、高速かつ柔軟に干渉制御を行うことが可能となる。

なお、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとの接続は、光ファイバまたは同軸ケーブルなどによる有線接続であってもよく、無線接続の場合は、例えば、マイクロ波接続、ミリ波接続、または光無線接続などの少なくともいずれかを用いることができる。また、無線接続の場合、例えば降雨による減衰がないが低速のマイクロ波接続と、降雨による減衰があるが高速のミリ波接続との両方に対する通信機能を用意しておき、降雨の有無に応じて、これらのうちのいずれかを用いて通信を行うようにしてもよい。同様に、例えば、降雨減衰はないが霧の影響を受けやすい光無線接続の通信機能と、霧の影響は受けにくいが降雨の影響を受けやすいミリ波接続の通信機能とを用意し、天候の状況に応じて、これらのうちのいずれかが選択的に用いられてもよい。なお、有線接続を用いる場合、安定的に高速通信を行うことができる。一方、無線接続を用いる場合、ＲＲＨの新設などの際に、柔軟にネットワーク構成を変更することができ、さらに、安価にＲＲＨ間の接続を確保することができる。

また、第１のＲＲＨは、第１のＢＢＵと接続される別のＲＲＨを介して第１のＢＢＵと接続されてもよく、同様に、第２のＢＢＵは、第２のＢＢＵと接続される別のＲＲＨを介して第２のＢＢＵと接続されてもよい。この場合、第１のＲＲＨ又は第２のＲＲＨと別のＲＲＨとの間の接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。ここでの有線接続と無線接続との通信機能については、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとの接続に関するものと同様のものを用いることができる。このような第１のＲＲＨまたは第２のＲＲＨの例として、ＲＲＨの機能のみを有する（ＢＢＵの機能を有しない）移動基地局が挙げられる。すなわち、このような移動基地局は、近隣のＲＲＨとの間で無線接続を確立し、そのＲＲＨを介していずれかのＢＢＵと接続される。そして、本実施形態では、例えば干渉の状態に応じて、近隣のＲＲＨのうち、いずれに接続するかを適応的に定めることにより、既存のＲＲＨが送信した信号に対する干渉を十分に抑えながら、一時的に移動先のエリアにおける通信容量を向上させることができる。

（制御装置の構成及び処理の流れ）
図２に、本実施形態に係る制御装置の構成例を示す。図２に示すように、制御装置は、例えば、情報取得部２０１、干渉評価部２０２、接続先変更判定部２０３及び出力部２０４を有する。

なお、制御装置は、例えば図３に示すようなハードウェア構成で実現されうる。制御装置は、一例において、図３に示すようなハードウェア構成を有し、例えば、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部記憶装置３０４、及び入出力装置３０５を有する。制御装置では、例えばＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３及び外部記憶装置３０４のいずれかに記録された、制御装置の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ３０１により実行される。そして、制御装置は、例えばＣＰＵ３０１により入出力装置３０５を制御して、各ＲＲＨに関する情報の取得と、ＢＢＵまたはＲＲＨに対する指示又は要求の出力等を行う。なお、制御装置は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能をコンピュータとプログラムにより実行させてもよい。

情報取得部２０１は、例えば、各ＲＲＨに接続する端末における干渉量に関する通信品質（例えば、信号対干渉電力比、搬送波対干渉電力比、干渉信号電力など）を取得する。なお、これらの情報は、各端末から、各ＲＲＨに対して測定報告結果として送信され、各ＲＲＨが接続先のＢＢＵに転送することによって、制御装置において取得される。例えば、図１の例では、第１のＲＲＨに接続している端末は、第２のＲＲＨから受ける干渉に関する情報を第１のＲＲＨに報告し、第１のＲＲＨが受信した報告は第１のＢＢＵに転送され、その第１のＢＢＵの内部に存在する制御装置へ受け渡される。なお、この報告は、一例において各端末から定期的に取得され、又は、各端末における通信品質が所定の条件を満たした場合（例えば、通信品質が所定のレベル以下に低下した場合など）に取得される。

干渉評価部２０２は、例えば、取得した干渉量が、所定値以上であるかの評価を行う。評価結果は、接続先変更判定部２０３へ入力される。

接続先変更判定部２０３は、干渉量の評価結果に基づいて、干渉源であるＲＲＨの接続先を変更するかを判定する。すなわち、図１の例における第１のＢＢＵに含まれる制御装置の接続先変更判定部２０３は、第１のＲＲＨに接続している端末が受けた第２のＲＲＨからの干渉量に応じて、第２のＲＲＨの接続先を、第２のＢＢＵから第１のＢＢＵに変更するかを判定する。なお、同様にして、第２のＢＢＵに含まれる制御装置の接続先変更判定部２０３は、第２のＲＲＨに接続している端末が受けた第１のＲＲＨからの干渉量に応じて、第１のＲＲＨの接続先を、第１のＢＢＵから第２のＢＢＵに変更するかを判定しうる。

ここで、干渉評価部２０２及び接続先変更判定部２０３の判定処理の流れの一例について、図４を参照して説明する。なお、ここでは、第１のＢＢＵの内部に存在している制御装置について、すなわち、第２のＲＲＨの接続先の変更を判定する制御装置について説明する。

まず、干渉評価部２０２は、干渉量の情報を取得し（Ｓ４０１）、この干渉量が第１の所定値以上であるかを判定する（Ｓ４０２）。なお、ここでの「干渉量」とは、干渉を示す任意の指標のことを指すが、値が大きいほど、干渉の電力が大きいことを前提とする。すなわち、干渉量が所定値以上である、ということは、例えば信号対干渉電力比が所定値以下である、ということと等価である。干渉評価部２０２は、Ｓ４０２で干渉量が第１の所定値以上でないと判定すると、次に干渉量の情報が受信されるのを待ち受ける（Ｓ４０２でＮＯ）。一方、干渉量が第１の所定値以上である場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）は、その結果を接続先変更判定部２０３に受け渡す。

接続先変更判定部２０３は、干渉量が第１の所定値以上であったとの判定に基づいて、第１のＲＲＨに接続している端末数の、第２のＲＲＨに接続している端末数に対する比を算出する（Ｓ４０３）。そして、接続先変更判定部２０３は、特定した比が、第２の所定値以上であるかを判定する（Ｓ４０４）。ここで、第１のＲＲＨまたは第２のＲＲＨに接続している端末とは、実際に通信を行っている端末のみならず、実際に通信を行っていないが、接続が確立している状態の端末をも含む。そして、接続先変更判定部２０３は、比が第２の所定値以上である場合（Ｓ４０４でＹＥＳ）、第２のＲＲＨの接続先を、第１のＢＢＵに切り替えることを決定する（Ｓ４０５）。一方、接続先変更判定部２０３は、比が第２の所定値以上でない場合は、第２のＲＲＨの接続先を変更することなく、干渉評価部２０２が次の干渉量の情報が受信されるのを待ち受ける処理に戻る（Ｓ４０４でＮＯ）。

例えば、第１のＲＲＨに接続している端末数が第２のＲＲＨに接続している端末数より一定以上多い場合は、システム全体として、第２のＲＲＨから受ける干渉の影響が、一定以上の大きさとなると考えられる。このため、第２のＲＲＨを第１のＢＢＵに接続して、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとの間の干渉制御を行うことにより、この影響を抑え、システム全体としての周波数利用効率を高めることが可能となる。また、単に第１のＲＲＨに接続している端末数が第２のＲＲＨに接続している端末数より多い場合に第２のＲＲＨの接続先を変更するのではなく、一定以上多い場合に変更することで、第２のＲＲＨの接続先のＢＢＵが頻繁に変更されることを防ぐことができる。

また、接続先変更判定部２０３は、干渉評価部２０２から、干渉量が第１の所定値以上であったという評価結果を受け取った場合、上述のような比の判定をせずに、第２のＲＲＨの接続先を第１のＢＢＵに変更することを決定してもよい。例えば、接続先変更判定部２０３は、ある端末において干渉量が著しく多い場合に、第２のＲＲＨの接続先の変更を決定する。

このようにして、第２のＲＲＨの接続先の変更が決定された場合、出力部２０４は、第２のＢＢＵに対して、第２のＲＲＨの接続先のＢＢＵの変更を要求する信号を送信する。出力部２０４は、この要求信号を、Ｘ２回線を介して、または、第１のＲＲＨから第２のＲＲＨを介して、第２のＢＢＵへ送信してもよい。なお、後者の場合、第２のＢＢＵへ、要求信号が届くまでの遅延を低減することが可能となる。

第２のＢＢＵは、要求信号を受信すると、第２のＲＲＨに接続している端末に対して、他のＲＲＨへ接続を切り替えるように指示するハンドオーバ要求を送信する。第２のＲＲＨに接続されている端末は、このハンドオーバ要求を受信すると、他のＲＲＨにハンドオーバする。また、第２のＢＢＵは、要求信号を受信した後は、第２のＲＲＨへの端末の接続要求を拒否する。これにより、第２のＲＲＨに接続する端末が存在しなくなる。

その後、第２のＲＲＨの接続先の変更が完了すると、第２のＲＲＨは第１のＢＢＵの制御下に置かれる。この状態となって以降は、第１のＲＲＨと第２のＲＲＨとの間の干渉制御が、第１のＢＢＵによって行われることとなる。また、第２のＲＲＨに対する端末の接続要求は、第１のＢＢＵによって受け付けられるようになり、端末は、第２のＲＲＨに接続することができるようになる。

なお、ＲＲＨ間の接続が無線接続である場合、例えばＲＲＨの接続先のＢＢＵの変更などの制御信号は、低周波数帯の回線で送信され、データを高周波数帯の回線または光無線回線で送信されてもよい。このようにすることで、制御信号を安定した回線で送信することが可能となり、一方で、データを大容量回線で送信することが可能となる。

このように、制御装置が、互いに異なるＢＢＵに接続される、隣接するエリアを供する複数のＲＲＨについて、端末における干渉量の評価に基づいて、接続先のＢＢＵを切り替えることを決定する。これにより、このようなＲＲＨ間の干渉を抑えることが可能となり、端末における通信品質を改善し、システム全体としての周波数利用効率を向上させることが可能となる。

Claims

第１のベースバンドユニットに接続された第１のリモートラジオヘッドと、前記第１のリモートラジオヘッドが供するエリアと隣接するエリアを供する第２のベースバンドユニットに接続された第２のリモートラジオヘッドとが互いに接続されうる、無線通信システムにおける制御装置であって、
前記第１のリモートラジオヘッドに接続される端末における、前記第２のリモートラジオヘッドからの干渉量を評価する評価手段と、
前記評価の結果に基づいて、前記第２のリモートラジオヘッドと前記第１のリモートラジオヘッドとの接続を確立させて、前記第２のリモートラジオヘッドの制御を前記第１のベースバンドユニットによって行うように、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
前記第２のリモートラジオヘッドは、前記第２のベースバンドユニットに接続される第３のリモートラジオヘッドと接続されることができ、前記第２のベースバンドユニットに接続される際には当該第３のリモートラジオヘッドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記第２のリモートラジオヘッドと前記第３のリモートラジオヘッドとは、互いに無線接続するための通信機能を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
前記第１のリモートラジオヘッドと前記第２のリモートラジオヘッドとは、互いを無線接続するための通信機能を有し、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する際に、当該通信機能による無線接続が確立される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記無線接続は、異なる複数の無線接続を含む、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
前記無線接続は、降雨の影響を受ける第１の無線接続と、降雨の影響を受けない第２の無線接続とを含み、前記通信機能は、降雨の有無に応じて、前記第１の無線接続と前記第２の無線接続とのいずれかを用いて通信を行う、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の制御装置。
前記無線接続は、マイクロ波接続、ミリ波接続、または光無線接続の少なくともいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の制御装置。
前記第１のリモートラジオヘッドに接続されている端末の数と前記第２のリモートラジオヘッドに接続されている端末の数との比を特定する特定手段をさらに有し、
前記変更手段は、前記干渉量が第１の所定値以上であり、かつ、前記比が第２の所定値以上である場合、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の制御装置。
前記変更手段が、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する際に、前記第２のベースバンドユニットに、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する要求を送信し、前記第２のベースバンドユニットは、当該要求を受信したことに応じて、前記第２のリモートラジオヘッドに接続されている端末に対して、他のリモートラジオヘッドに接続するように指示する信号を送信する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記第１のベースバンドユニットと前記第２のベースバンドユニットとの少なくともいずれかに含まれる、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
第１のベースバンドユニットに接続された第１のリモートラジオヘッドと、前記第１のリモートラジオヘッドが供するエリアと隣接するエリアを供する第２のベースバンドユニットに接続された第２のリモートラジオヘッドとが互いに接続されうる、無線通信システムにおける制御装置の制御方法であって、
評価手段が、前記第１のリモートラジオヘッドに接続される端末における、前記第２のリモートラジオヘッドからの干渉量を評価する評価工程と、
変更手段が、前記評価の結果に基づいて、前記第２のリモートラジオヘッドと前記第１のリモートラジオヘッドとの接続を確立させて、前記第２のリモートラジオヘッドの制御を前記第１のベースバンドユニットによって行うように、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する変更工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
第１のベースバンドユニットに接続された第１のリモートラジオヘッドと、前記第１のリモートラジオヘッドが供するエリアと隣接するエリアを供する第２のベースバンドユニットに接続された第２のリモートラジオヘッドとが互いに接続されうる、無線通信システムにおける制御装置に備えられたコンピュータに、
前記第１のリモートラジオヘッドに接続される端末における、前記第２のリモートラジオヘッドからの干渉量を評価する評価工程と、
前記評価の結果に基づいて、前記第２のリモートラジオヘッドと前記第１のリモートラジオヘッドとの接続を確立させて、前記第２のリモートラジオヘッドの制御を前記第１のベースバンドユニットによって行うように、前記第２のリモートラジオヘッドの接続先を変更する変更工程と、
を実行させるためのプログラム。