JP6415754B2 - 無線基地局および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、移動局と通信を行う無線基地局および通信システムに関する。

近年、携帯電話に代表される移動局の普及、市場拡大およびサービスの多様化が進んでいる。３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project）では、高速大容量通信の実現を目的とした、第４世代移動体通信技術に向けた発展型の無線アクセス技術の１つである、ＬＴＥ（Long-Term Evolution）およびＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準化が行われている。

ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄには、ＤＣ（Dual Connectivity）と呼ばれる新しい機能が含まれている。ＤＣは、モビリティおよび無線リソース管理をＭｅＮＢ（Master evolved Node B）が担い、ＳｅＮＢ（Secondary evolved Node B）はユーザデータ通信のみを担うという、大容量通信実現を目的とした機能である。ただしＭｅＮＢにおいてもユーザデータ通信は可能である。

通信容量を更に増やすため、ＳｅＮＢのような局所的に運用される基地局すなわち狭い範囲をカバーする基地局では、高周波数帯を利用することが想定されている。また、高周波数帯ほど電波伝搬損失が大きいため、損失補償を目的としてビームフォーミング機能の実装が検討されている。ビームフォーミング機能では、指向性の高いビームを使用し、通信相手の移動局で高利得が得られるようにビームの向きを適宜変更することにより良好な通信を実現する。例えば、特許文献１には、ビームフォーミング等に用いるパラメータを周囲環境の変化に応じて適宜変更する無線基地局が記載されている。

国際公開第２０１５／０３３９２９号

次世代無線通信では、上り方向の通信と下り方向の通信とを同一周波数を使用して時分割で行うＴＤＤ（Time Division Duplex、時分割多重方式）の採用が想定されている。また、次世代無線通信では、高ＤＬ（Down Link）スループットの達成、すなわち基地局から移動局への通信である下り通信の高スループット化が要求されている。そのため、次世代無線通信では、移動局に無線リソースを割り当てるスケジューリングにおいて、下り方向の信号送信（以下、ＤＬ送信）のためのビーム照射時間を十分に確保することを優先する。その結果、１つの無線フレームを構成する下り通信用のスロット（以下、ＤＬスロット）および上り通信用のスロット（以下、ＵＬ（Up Link）スロット）の数は、ＤＬスロットの数が多くなるように設定され、ＵＬスロットの設定数が少なくなる傾向にある。

そのため、基地局は、収容する移動局数が多い場合などにおいては、各移動局の状態に関する情報を各移動局から収集する頻度が低下するおそれがある。各移動局の状態に関する情報を各移動局から収集する頻度が低下すると、各移動局の状態に応じた動作、具体的にはビーム制御、変調方式および符号化率の選択が難しくなり通信品質が劣化する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動局との通信品質が劣化するのを防止可能な無線基地局を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、時分割多重方式が適用された通信システムを構成し、ビームを使用して移動局と通信を行う無線基地局である。無線基地局は、ビームを形成するために必要な情報、使用する変調方式を決定するために必要な情報および使用する符号化率を決定するために必要な情報の中の少なくとも１つの情報を含んだフィードバック情報を移動局から受信する頻度を移動局ごとに決定する情報受信頻度算出部と、自局がカバーしているエリアを分割して得られた複数の領域の中のどの領域に移動局が存在しているかを特定する位置特定部とを備える。無線基地局は、また、情報受信頻度算出部が決定した頻度が閾値以下の移動局の数、移動局が存在している領域の数および１つの上り通信用のスロットに割り当てられている移動局の数の平均値に基づいて、移動局がフィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には通信パラメータの新しい設定値を決定するパラメータ決定部を備える。

本発明にかかる無線基地局は、移動局との通信品質が劣化するのを防止できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる無線基地局を備える通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信システムを構成する基地局および移動局の構成例を示す図 実施の形態１にかかる情報受信頻度算出部の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる位置特定部の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる移動局情報取得部の動作例を示すフローチャート フィードバック情報送信頻度および移動局情報の記憶方法の一例を示す図 実施の形態１にかかるパラメータ決定部の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるパラメータ決定部が使用する閾値を示す図 実施の形態１にかかるフィードバック情報送信部の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる位置情報取得部の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる基地局を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態１にかかる移動局を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態１にかかるネットワークノードを実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２にかかる基地局、移動局およびＮＷノードの構成例を示す図 実施の形態３にかかる基地局、移動局およびＮＷノードの構成例を示す図 実施の形態３にかかる情報受信部の動作例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線基地局および通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線基地局を備える通信システムの構成例を示す図である。

図１に示した通信システム１００は、１台の基地局１および２台の基地局２により構成されている。なお、通信システム１００を構成する基地局の数はこれに限定されない。基地局１はマクロセル用基地局であり、例えばＬＴＥ（Long-Term Evolution）で規定されているＭｅＮＢ（Master evolved Node B）である。また、基地局２はスモールセル用基地局であり、例えばＬＴＥで規定されているＳｅＮＢ（Secondary evolved Node B）である。図１においては、基地局１のカバレッジすなわち基地局１がカバーしているエリアを実線で示している。基地局１のカバレッジと基地局２のカバレッジは重なり合っており、基地局１と各基地局２とはネットワーク上で重畳関係にある。

図１に示した通信システム１００において、基地局１は、ネットワーク上で自局と重畳の関係にある基地局２の各々と有線で通信する。基地局１は、また、自局のカバレッジ内に存在する３台の移動局３と無線で通信することが可能である。無線基地局である基地局２の各々は、自局のカバレッジ内に存在する移動局３とビームを使用して無線で通信することが可能である。図１では、基地局２が形成したビームを点線で示している。図１では、２台の基地局２のうちの一方が３台の移動局３と通信している例を示しているが、各移動局３は２台の基地局２のいずれにも接続可能とする。したがって、図示した３台の移動局３は、図示した１台の基地局１および２台の基地局２の中のいずれの基地局とも無線通信が可能である。本実施の形態にかかる通信システム１００では、基地局１および２と移動局３とがＴＤＤ（Time Division Duplex、時分割多重方式）により通信を行うこととする。

基地局２は、通信相手の移動局３から受信したフィードバック情報に基づいてフィードバック情報の送信元の移動局３に向けてビームを形成するが、フィードバック情報の受信頻度が低下したことを検知した場合には、フィードバック情報の受信頻度を高めるための処理を実行する。フィードバック情報の受信頻度を高めるための処理については後述する。

図２は、実施の形態１にかかる通信システム１００を構成する基地局２および移動局３の構成例を示す図である。図２では、ＭｅＮＢである基地局１の記載を省略している。なお、図２に示したＮＷノード１０は、通信システム１００の構成例を示した図１では記載を省略しているネットワークノードである。ＮＷノード１０は、例えばコアネットワークに接続されている通信装置であり、基地局２を制御する上位装置などがＮＷノード１０に含まれる。基地局１をＮＷノード１０に含めてもよい。移動局３と基地局２は無線で通信を行い、ユーザデータおよびシグナリングを伝送する。基地局２とＮＷノード１０は有線で通信を行い、ユーザデータおよびシグナリングを伝送する。なお、図２において、点線は無線通信路を表し、実線は有線通信路を表している。

基地局２は、情報受信頻度算出部２１、位置特定部２２、移動局情報取得部２３およびパラメータ決定部２４を備える。移動局３は、フィードバック情報送信部３１および位置情報取得部３２を備える。

基地局２を構成している各部の動作について説明する。

基地局２の情報受信頻度算出部２１は、通信中の各移動局３からフィードバック情報を受信する頻度を算出すなわち決定する。情報受信頻度算出部２１は、通信中の移動局３が複数存在している場合、フィードバック情報の受信頻度を移動局３単位に算出する。フィードバック情報とは、使用するビームの形成処理、使用する変調方式の決定処理、使用する符号化率の決定処理など、無線通信品質の向上または維持を目的とする処理で必要な情報である。例えば、移動局３の位置の情報（以下、位置情報）、データの受信結果を示すＡＣＫおよびＮＡＣＫ、チャネル受信品質を示すＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、伝送路の状態を示すＣＳＩ（Channel State Information）が該当するがこれらに限定するものではない。移動局３の位置情報はビームを形成するために必要な情報、具体的にはビームを形成する方向の調整処理で必要な情報である。ＡＣＫおよびＮＡＣＫ、ＣＱＩ、ＣＳＩは変調方式および符号化率を決定するために必要な情報である。フィードバック情報は、使用するビームの形成処理で必要な情報、使用する変調方式の決定処理で必要な情報および使用する符号化率の決定処理で必要な情報の中の少なくとも１つの情報を含むものとする。

図３は、情報受信頻度算出部２１の動作例を示すフローチャートである。

情報受信頻度算出部２１は、移動局３からフィードバック情報を受信したか否かを確認し（ステップＳ１１）、受信していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。情報受信頻度算出部２１は、フィードバック情報を受信した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、フィードバック情報の送信元の移動局３の識別情報である移動局ＩＤおよびフィードバック情報の受信時刻を記憶する（ステップＳ１２）。情報受信頻度算出部２１は、次に、フィードバック情報の送信元の移動局３がフィードバック情報を送信する頻度（以下、フィードバック情報送信頻度と称する）を算出する（ステップＳ１３）。例えば、過去の一定時間内にフィードバック情報を受信した回数をフィードバック情報送信頻度とする。過去の一定時間をｎ無線フレーム時間とし（ｎは正の整数）、ｎ無線フレーム時間においてフィードバック情報を受信した回数をｎで除算した結果をフィードバック情報送信頻度としてもよい。また、情報受信頻度算出部２１は、フィードバック情報を受信する時間間隔の平均値をフィードバック情報送信頻度として算出してもよい。情報受信頻度算出部２１は、ステップＳ１３で算出したフィードバック情報送信頻度を最新のフィードバック情報送信頻度として保持しておく。

基地局２の位置特定部２２は、通信中の各移動局３の位置を特定する。具体的には、位置特定部２２は、カバレッジを分割して得られた複数の領域のどの領域に通信中の移動局３が存在しているのかを特定する。ここで、カバレッジとは、基地局２が形成するビームの向きを調整することによりカバーすることができるエリアである。基地局２はカバレッジ内に存在する移動局３に向けてビームを形成して移動局３と通信できる。図４は、位置特定部２２の動作例を示すフローチャートである。

位置特定部２２は、規定時間が経過したか否かを確認し（ステップＳ２１）、規定時間が経過していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。規定時間が経過した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、位置特定部２２は、通信中の移動局３の中の１つを選択し、選択した移動局３の位置を特定する（ステップＳ２２）。位置特定部２２は、次に、未選択の移動局３、すなわち位置の特定が済んでいない移動局３があるか否かを確認し（ステップＳ２３）、未選択の移動局３がある場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に戻って移動局３の選択および位置の特定を行う。この場合、位置特定部２２は、未選択の移動局３の中の１つを選択して位置を特定する。一方、未選択の移動局３がない場合（テップＳ２３：Ｎｏ）、位置特定部２２は、ステップＳ２１に戻って動作を継続する。

位置特定部２２がステップＳ２２において移動局３の位置を特定する動作の例について説明する。位置特定部２２は、例えば、予め定められた複数の領域の各々に向けてビームを形成して送信した信号の受信強度の情報を移動局３から取得し、取得した受信強度に基づいて移動局３の位置を特定する。予め定められた複数の領域とは、カバレッジを分割して得られた領域であり、各領域の面積は等しい場合に限定されない。位置特定部２２は、移動局３から取得した受信強度の情報が示す受信強度のうち、最も高い受信強度に対応するビームの指向性方向が示す領域にこの移動局３が存在していると判断する。基地局２が領域毎に異なるＩＤの下り参照信号を送信して参照信号を移動局３に測定させるようにしてもよい。下り参照信号とは、予め設定された周波数およびタイミングにて、各領域に対して送出される、各領域に固有の信号である。信号には領域に対応するＩＤが含まれており、移動局３はそのＩＤを読み取り、そのＩＤが含まれる下り参照信号の受信電力値を受信強度として測定する。移動局３は、下り参照信号を受信するごとに受信強度を測定し、受信強度とＩＤとを対応付けて基地局２の位置特定部２２に報告する。移動局３は、異なるビームで送信された複数の下り参照信号のそれぞれの受信強度を測定した後、受信強度が最も高い下り参照信号のＩＤを自局の位置情報として、受信強度と対応付けて基地局２の位置特定部２２に報告するようにしてもよい。基地局２が下り参照信号を送信する周波数およびタイミングについては、基地局２から移動局３へシグナリングで通知される。受信強度の測定結果は、移動局３から基地局２へシグナリングで通知される。

なお、各移動局３が自局の位置を特定する機能を有している場合、位置特定部２２は、各移動局３から位置情報を収集し、収集した位置情報から各移動局３の位置、すなわち移動局３が存在している領域を特定するようにしてもよい。

基地局２の移動局情報取得部２３は、収容している各移動局３の情報を移動局３から取得する。移動局情報取得部２３が移動局３から取得する情報は、移動局３の識別情報である移動局ＩＤ、移動局３の優先度などである。優先度は、移動局３に対して通信リソースを割り当てるスケジューリングにおいて考慮される情報であり、優先度が高い移動局３は優先度が低い移動局３よりも優先的にＵＬスロットが割り当てられる。すなわち、優先度が高い移動局３は優先度が低い移動局３と比較して上り信号の送信機会がより多く与えられる。なお、優先度は、基地局２が移動局３から接続要求を受け、接続を許可するか否かを判断する際に考慮される場合もある。以下、移動局情報取得部２３が移動局３から取得する情報を移動局情報と称する。移動局情報取得部２３は、例えば、移動局３が自局すなわち自基地局２のカバレッジ内に移動してきた後の自局への接続開始時に、接続を開始する移動局３から移動局ＩＤ、優先度などの情報を含んだ移動局情報を取得する。移動局情報取得部２３は、移動局３が他の基地局２から自局へのハンドオーバを実行する場合、他の基地局すなわちハンドオーバの実行前に移動局３が接続していた他の基地局２から移動局情報を取得してもよい。

図５は、移動局情報取得部２３の動作例を示すフローチャートである。

移動局情報取得部２３は、移動局３の接続があるか否かを確認し（ステップＳ３１）、接続がない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。移動局３の接続があるか否かを確認する動作とは、他の基地局２に接続していた移動局３が自局のカバレッジ内に移動してきて自局への接続を開始したか否かを確認する動作、自局のカバレッジ内で移動局３の電源が投入され、自局への接続を開始したか否かを確認する動作、などである。移動局３の接続がある場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、移動局情報取得部２３は、自局に接続した移動局３から移動局情報を取得して記憶する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。移動局情報取得部２３は、移動局情報を記憶した後、ステップＳ３１に戻って移動局３の接続があるか否かを確認する。

ここで、基地局２は、情報受信頻度算出部２１が算出したフィードバック情報送信頻度と、移動局情報取得部２３が取得した移動局情報とをテーブル化して記憶するようにしてもよい。図６は、フィードバック情報送信頻度および移動局情報の記憶方法の一例を示す図である。基地局２は、図６に示したように、移動局ＩＤ、優先度およびフィードバック情報送信頻度を対応付けてテーブル化したものを記憶してもよい。図６は、移動局情報が移動局ＩＤおよび優先度の場合の例を示している。図６に示した例では、移動局３の優先度を「高」および「低」の２つとしている。また、フィードバック情報送信頻度を１無線フレーム時間あたりのフィードバック情報の受信回数としている。優先度が高い移動局３とは、通信リソース、すなわちＵＬスロットおよびＤＬスロットが優先的に割り当てられる移動局３であり、優先度が低い移動局３と比較してより多くの通信リソースが割り当てられるものとする。

基地局２のパラメータ決定部２４は、通信中の各移動局３がフィードバック情報を送信する頻度、すなわち情報受信頻度算出部２１が算出したフィードバック情報送信頻度と、通信中の移動局３が存在している領域の数とに基づいて、移動局３がフィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータの中の１つ以上の通信パラメータの設定値を決定する。通信中の移動局３が存在している領域の数は位置特定部２２が特定した各移動局３の位置に基づいて求めることができる。移動局３がフィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータについては別途説明する。

図７は、パラメータ決定部２４の動作例を示すフローチャートである。また、図８は、パラメータ決定部２４が図７に示した動作を実行する際に使用する閾値を示す図である。パラメータ決定部２４は、各移動局３のフィードバック情報送信頻度を閾値Ｔt[回]と比較する処理と、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔt[回]以下の移動局３の数を閾値Ｔu[台]と比較する処理と、移動局３が存在する領域数を閾値Ｔg[個]と比較する処理と、１ＵＬスロットに割り当てられている移動局３の数の平均値を閾値Ｔs[台]と比較する処理とを実行することにより通信パラメータの変更が必要か否かを判別し、変更が必要な場合には通信パラメータの変更処理を実行する。この動作を以下に示す。

パラメータ決定部２４は、規定時間が経過したか否かを確認し（ステップＳ４１）、規定時間が経過していない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。規定時間が経過した場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔt以下の移動局３の数Ｍを確認する（ステップＳ４２）。パラメータ決定部２４は、次に、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔt以下の移動局３の数Ｍが閾値Ｔu以上か否かを確認し（ステップＳ４３）、Ｍ＜Ｔuの場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻る。Ｔu≦Ｍの場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、パラメータ決定部２４は、通信中の移動局３が存在する領域の数Ｎを確認し（ステップＳ４４）、通信中の移動局３が存在する領域の数Ｎが閾値Ｔg以上か否かを確認する（ステップＳ４５）。パラメータ決定部２４は、Ｎ＜Ｔgの場合（ステップＳ４５：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻る。Ｔg≦Ｎの場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、パラメータ決定部２４は、１ＵＬスロットに割り当てられている移動局３の数の平均値Ｘを算出し（ステップＳ４６）、算出した平均値Ｘが閾値Ｔs以上か否かを確認する（ステップＳ４７）。パラメータ決定部２４は、Ｘ＜Ｔsの場合（ステップＳ４７：Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻る。Ｔs≦Ｘの場合（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、パラメータ決定部２４は、新しい通信パラメータを決定、すなわち、移動局３によるフィードバック情報送信頻度に影響を与える通信パラメータの新しい設定値を決定する（ステップＳ４８）。パラメータ決定部２４は、ステップＳ４８を実行するとステップＳ４１に戻る。ステップＳ４８において、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔt以下の各移動局３によるフィードバック情報送信頻度が高くなるよう、通信パラメータを決定する。

なお、図７に示した例では、通信中の移動局３が存在する領域数Ｎが閾値Ｔg以上、かつ１ＵＬスロットに割り当てられている移動局３の数の平均値Ｘが閾値Ｔs以上の場合にステップＳ４８を実行することとしたが、領域数Ｎが閾値Ｔg以上、または、平均値Ｘが閾値Ｔs以上の場合にステップＳ４８を実行する構成としてもよい。

ここで、パラメータ決定部２４がステップＳ４８で値を決定する通信パラメータについて説明する。移動局３によるフィードバック情報送信頻度を高めるためには、該当する移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高めればよい。例えば、１無線フレームの構成、すなわち、１無線フレームを構成しているＤＬスロットの数およびＵＬスロットの数を変更し、１無線フレームあたりのＵＬスロットの数を多くした場合、移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。また、移動局３の優先度が低い場合、優先度を高くすることにより、ＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。優先度の高い移動局３が複数存在している場合、一部の移動局３の優先度を低くすることにより、優先度の高い移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。例えば、優先度の高い移動局３によるフィードバック情報送信頻度を高めたい場合、フィードバック情報送信頻度が低くなっても問題のない、優先度の高い移動局３が存在していれば、フィードバック情報送信頻度が低くなっても問題のない移動局３の優先度を低くすることにより、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。フィードバック情報送信頻度が低くなっても問題のない移動局３とは、例えば、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔtよりも高い移動局３である。また、通信中の移動局３の数が少なくなると、移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。例えば、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３と同じビームを使用している他の移動局３が存在する場合、他の移動局３が使用するビームを変更させることにより、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高くすることができる。

そのため、パラメータ決定部２４は、上記のステップＳ４８において、フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔt以下の移動局３に対してＵＬスロットが割り当てられる頻度がそれまでよりも高くなるよう、無線フレームの構成、移動局３の優先度、各移動局３へのビームの割り当て、などの各種動作に関連する通信パラメータのうち、少なくとも１つの通信パラメータについて、新しい設定値を決定する。パラメータ決定部２４が通信パラメータの新しい設定値を決定した場合、すなわち通信パラメータが更新された場合、基地局２の各部は、更新後の通信パラメータに従って動作を行う。例えば、図２では記載を省略しているスケジューラは、無線フレームの構成が変更された場合、構成変更後の無線フレームのＵＬスロットおよびＤＬスロットを移動局３に割り当て、移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高める。また、スケジューラは、移動局３の優先度が変更された場合、変更後の優先度を考慮してＵＬスロットおよびＤＬスロットを移動局３に割り当て、優先度を変更した（優先度を高くした）移動局３にＵＬスロットが割り当てられる頻度を高める。なお、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３と同じビームを使用している他の移動局３の使用ビームを変更させる場合に、接続先を他の基地局２に変更するよう、通信パラメータを決定してもよい。このとき、優先度が低い移動局３の使用ビームまたは接続先を変更させるようにしてもよい。パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度が低くなっても問題のない移動局３または優先度の低い移動局３へのＵＬスロットの割り当てを一定期間停止させるようにしてもよい。

また、移動局３が予め決められている周期でフィードバック情報を送信している場合、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報の送信周期を短い周期に変更させる指示を移動局３に対して行うよう、通信パラメータを決定してもよい。

また、通信システム１００がアクセス方式を変更可能に構成されている場合、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３が使用しているビームにおけるアクセス方式がＴＤＤからＦＤＤ（Frequency Division Duplex、周波数分割多重方式）となるように通信パラメータを決定してもよい。アクセス方式をＦＤＤとすることによりＦＤＤで通信を行う移動局３のフィードバック情報送信頻度を高めることができる。

アクセス方式をＴＤＤからＦＤＤに変更する場合、すなわち、パラメータ決定部２４がアクセス方式をＴＤＤからＦＤＤに変更することに決定した場合、基地局２は、ＴＤＤ方式での移動局３との通信を一旦切断し、移動局３との間でＦＤＤ方式での通信を開始する。ＴＤＤ方式の通信を終了する際の制御手順およびＦＤＤ方式での通信を開始する際の手順は、基地局２および移動局３が採用している、ＴＤＤおよびＦＤＤの各通信方式に従う。パラメータ決定部２４がアクセス方式をＴＤＤからＦＤＤに変更することに決定した場合、基地局２は、通信中の全ての移動局３との通信、すなわちＴＤＤ方式の通信を一旦切断し、これら全ての移動局３との通信をＦＤＤ方式に切り替える、すなわち再接続して通信を再開する。また、基地局２は、ＴＤＤ方式での通信からＦＤＤ方式での通信に切り替えた後、予め設定されている時間が経過すると、「フィードバック情報送信頻度が閾値Ｔｔ以下の移動局の数（Ｍ）」が「Ｔｕ＞Ｍ」であるか否かを確認し、「Ｔｕ＞Ｍ」の場合、通信方式を元の通信方式、すなわちＴＤＤ方式に戻す。通信方式をＦＤＤ方式からＴＤＤ方式に戻す場合、基地局２は、ＦＤＤ方式での移動局３との通信を一旦切断し、移動局３との間でＴＤＤ方式での通信を開始する。

基地局２の構成について説明したが基地局２と同様の機能を基地局１が備えるようにしてもよい。

次に、移動局３を構成している各部の動作について説明する。

移動局３のフィードバック情報送信部３１は、上述したフィードバック情報を基地局２へ送信する。

図９は、フィードバック情報送信部３１の動作例を示すフローチャートである。

フィードバック情報送信部３１は、規定時間が経過したか否かを確認し（ステップＳ５１）、規定時間が経過していない場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。規定時間が経過した場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、フィードバック情報送信部３１は、上りリソースが使用可能か否かすなわちフィードバック情報の送信で使用可能なＵＬスロットが割り当てられているか否かをする（ステップＳ５２）。上りリソースが使用不可能な場合（ステップＳ５２：Ｎｏ）、フィードバック情報送信部３１は、ステップＳ５１に戻る。一方、上りリソースが使用可能な場合（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、フィードバック情報送信部３１は、フィードバック情報を基地局２へ送信し（ステップＳ５３）、ステップＳ５１に戻る。

移動局３の位置情報取得部３２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用するなどして自局の位置の情報を取得し、取得した位置情報を基地局２へ送信する。基地局２へ送信した位置情報は、上述した位置特定部２２が移動局３の存在位置を特定する処理で使用される。なお、移動局３は位置情報取得部３２を備えていなくてもよい。移動局３が位置情報取得部３２を備えた場合には、基地局２が備えている位置特定部２２の処理負荷が軽減される。

図１０は、位置情報取得部３２の動作例を示すフローチャートである。

位置情報取得部３２は、規定時間が経過したか否かを確認し（ステップＳ６１）、規定時間が経過していない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。規定時間が経過した場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、自移動局３の位置情報を取得し（ステップＳ６２）、取得した位置情報を基地局２へ送信する（ステップＳ６３）。位置情報取得部３２は、ステップＳ６３を実行した後はステップＳ６１に戻る。

以上のような構成の基地局２および移動局３のハードウェア構成について説明する。

本実施の形態にかかる基地局２は、例えば、図１１に示した構成のハードウェアにより実現できる。図１１は、実施の形態１にかかる基地局２を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。基地局２は、例えば、プロセッサ１０１、メモリ１０２、送信機１０３、受信機１０４、ネットワークインタフェース（ＮＷ Ｉ／Ｆ）１０５およびアンテナ装置１０６により実現できる。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。

基地局２の情報受信頻度算出部２１、位置特定部２２、移動局情報取得部２３およびパラメータ決定部２４は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ１０１が、情報受信頻度算出部２１、位置特定部２２、移動局情報取得部２３およびパラメータ決定部２４として動作するためのプログラムをメモリ１０２から読み出して実行することにより実現される。

図１１に示した送信機１０３は、移動局３に対して無線信号を送信する際に使用し、受信機１０４は移動局３から送信された無線信号を受信する際に使用する。ネットワークインタフェース１０５は、ＮＷノード１０と通信する際に使用する。アンテナ装置１０６は、移動局３と通信する際に使用する。アンテナ装置１０６は、通信相手の移動局３に向けてビームを形成して無線信号を送受信することが可能である。

本実施の形態にかかる移動局３は、例えば、図１２に示した構成のハードウェアにより実現できる。図１２は、実施の形態１にかかる移動局３を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。移動局３は、例えば、プロセッサ２０１、メモリ２０２、送信機２０３、受信機２０４およびアンテナ装置２０６により実現できる。なお、プロセッサ２０１およびメモリ２０２は、上述したプロセッサ１０１およびメモリ１０２と同様のものである。

移動局３のフィードバック情報送信部３１および位置情報取得部３２は、プロセッサ２０１およびメモリ２０２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ２０１が、フィードバック情報送信部３１および位置情報取得部３２として動作するためのプログラムをメモリ２０２から読み出して実行することにより実現される。

送信機２０３は、基地局２に対して無線信号を送信する際に使用し、受信機２０４は基地局２から送信された無線信号を受信する際に使用する。アンテナ装置２０６は、基地局２と通信する際に使用する。なお、アンテナ装置２０６はビームの形成は行わない。

なお、基地局２の構成要素の一部または全てを専用のハードウェアである処理回路で実現してもよい。基地局２の構成要素を専用のハードウェアで実現する場合、専用のハードウェアである処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。同様に、移動局３の構成要素の一部または全てを専用のハードウェアである処理回路で実現してもよい。

また、本実施の形態ではＮＷノード１０については特に限定しておらず基地局２と有線で通信を行う通信装置としたが、ＮＷノード１０は、例えば、図１３に示したプロセッサ３０１、メモリ３０２およびネットワークインタフェース（ＮＷ Ｉ／Ｆ）３０５により実現できる。プロセッサ３０１、メモリ３０２およびネットワークインタフェース３０５は、上述したプロセッサ１０１、メモリ１０２およびネットワークインタフェース１０５と同様のものである。ＮＷノード１０が有する機能は、当該機能を実現するためのプログラムをメモリ３０２から読み出してプロセッサ３０１が実行することにより実現される。ネットワークインタフェース３０５は基地局２と通信する際に使用する。

以上のように、本実施の形態にかかる基地局２は、通信中の各移動局３のフィードバック情報送信頻度と、通信中の移動局３が存在している領域の数と、１つのＵＬスロットに割り当てられている移動局３の数の平均値とに基づいて、フィードバック情報の送信頻度を高める必要がある移動局３が存在するか否かを判別し、フィードバック情報送信頻度を高める必要がある移動局３が存在する場合、該当する移動局３に対してＵＬスロットが割り当てられる頻度が高まるよう、スケジューリングに影響を与える通信パラメータの中の少なくとも１つを変更する。これにより、フィードバック情報送信頻度を高めたい移動局３に対してＵＬスロットが割り当てられる頻度が高まり、フィードバック情報送信頻度を高めることができる。フィードバック情報はビームの形成処理、使用する変調方式の変更処理、使用する符号化率の変更処理など、無線通信品質の向上または維持を目的とする処理で必要とする情報であり、フィードバック情報の送信頻度を高めることにより、移動局３との通信品質が劣化するのを防止できる。その結果、より高いスループットが望め、より高いユーザ満足度を獲得できる。

なお、本実施の形態では、フィードバック情報送信頻度と閾値Ｔtとの比較結果を使用して、パラメータ決定部２４がフィードバック情報送信頻度を高める必要があるか否か、すなわち通信パラメータの変更が必要か否かを判定することとしたが、移動局３の移動速度または加速度を利用して判定を行うようにしてもよい。この場合、パラメータ決定部２４は、移動速度または加速度と閾値との比較結果を使用して、フィードバック情報送信頻度を高める必要があるか否かを判定する。移動局３の高速移動または移動局３の移動の振る舞いの急な変化が発生した場合、無線回線状態の急峻な変化が生じる可能性が高く、移動局３によっては、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise Ratio）、ＢＥＲ（Bit Error Rate）などで示される無線品質の低下が生じ得る。フィードバック情報送信頻度を高める必要があるか否かの判定を移動局３の移動速度または加速度を使用して行うことで、高速移動または移動の振る舞いの急な変化が発生した場合において、無線回線状態の急峻な変化による無線品質低下を回避できる。その結果、より高いスループットが望め、より高いユーザ満足度を獲得できる。

また、パラメータ決定部２４は、フィードバック情報送信頻度と閾値Ｔtとの比較結果に基づいて通信パラメータの変更が必要か否かを判定する動作と、移動局３の移動速度または加速度に基づいて通信パラメータの変更が必要か否かを判定する動作との双方を実行するようにしてもよい。

実施の形態２．
図２に示した実施の形態１にかかる基地局２の構成要素のうち、一部の構成要素をＮＷノード１０が備える構成としてもよい。例えば、図１４に示した構成とすることが可能である。

図１４は、実施の形態２にかかる基地局、移動局およびＮＷノードの構成例を示す図である。本実施の形態にかかる基地局２ａは、実施の形態１にかかる基地局２からパラメータ決定部２４を削除したものである。本実施の形態にかかるＮＷノード１０ａは、実施の形態１にかかる基地局２が備えているパラメータ決定部２４に相当するパラメータ決定部１１を備える。本実施の形態にかかる移動局３と実施の形態１にかかる移動局３は同じ構成である。

基地局２ａの情報受信頻度算出部２１、位置特定部２２および移動局情報取得部２３は、実施の形態１にかかる基地局２の情報受信頻度算出部２１、位置特定部２２および移動局情報取得部２３と同じものである。

ＮＷノード１０ａのパラメータ決定部１１は、必要な情報を基地局２ａから取得し、実施の形態１にかかる基地局２のパラメータ決定部２４と同様の処理を実行する。なお、図１に示したように、基地局２は複数存在するため、パラメータ決定部１１は、複数の基地局２の各々を対象として同様の処理を実行し、基地局２の各々における通信パラメータを決定する。パラメータ決定部１１は、特定の基地局２ａと通信中の移動局３が多数存在し、他の基地局２ａと通信中の移動局３の数が少ない場合、特定の基地局２ａと通信中の移動局３の一部を周囲の他の基地局２ａにハンドオーバさせることに決定してもよい。この場合、基地局２ａおよび移動局３は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどで規定されている手順に従ってハンドオーバ処理を実行する。

本実施の形態にかかる通信システムは、実施の形態１にかかる基地局２が備えていたパラメータ決定部２４をパラメータ決定部１１としてＮＷノード１０ａが備えるようにした以外は実施の形態１にかかる通信システム１００と同様であるため、詳細説明については省略する。

なお、本実施の形態にかかる基地局２ａは図１１に示した構成のハードウェアにより実現可能であり、ＮＷノード１０ａは図１２に示した構成のハードウェアにより実現可能である。

このように、図１４に示した構成とした場合にも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１のパラメータ決定部２４と同様に、パラメータ決定部１１は、移動局３の移動速度または加速度に基づいて通信パラメータの変更が必要か否かを判定するようにしてもよい。また、パラメータ決定部１１は、フィードバック情報送信頻度と閾値Ｔtとの比較結果に基づいて通信パラメータの変更が必要か否かを判定する動作と、移動局３の移動速度または加速度に基づいて通信パラメータの変更が必要か否かを判定する動作との双方を実行するようにしてもよい。

実施の形態３．
図１５は、実施の形態３にかかる基地局、移動局およびＮＷノードの構成例を示す図である。本実施の形態にかかる基地局２ｂは、実施の形態２にかかる基地局２ａから情報受信頻度算出部２１を削除し、情報受信部２５を追加したものである。本実施の形態にかかるＮＷノード１０ｂは、実施の形態２にかかるＮＷノード１０ａに対し、実施の形態２にかかる基地局２ａが備えている情報受信頻度算出部２１に相当する情報受信頻度算出部１２を追加したものである。本実施の形態にかかる移動局３と実施の形態１，２にかかる移動局３は同じ構成である。

基地局２ｂの位置特定部２２および移動局情報取得部２３は、実施の形態１にかかる基地局２の位置特定部２２および移動局情報取得部２３と同じものである。

基地局２ｂの情報受信部２５は、通信中の各移動局３からフィードバック情報を受信する。また、情報受信部２５は、フィードバック情報を受信した場合、その旨をＮＷノード１０ｂに通知する。

図１６は、情報受信部２５の動作例を示すフローチャートである。

情報受信部２５は、移動局３からフィードバック情報を受信したか否かを確認し（ステップＳ７１）、受信していない場合（ステップＳ７１：Ｎｏ）、確認動作を継続する。情報受信部２５は、フィードバック情報を受信した場合（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、フィードバック情報を受信した旨をＮＷノード１０ｂに通知する（ステップＳ７２）。このとき、情報受信部２５は、フィードバック情報の送信元移動局のＩＤも併せて通知する。

ＮＷノード１０ｂの情報受信頻度算出部１２は、フィードバック情報の受信およびフィードバック情報の送信元移動局のＩＤの通知を受けると、実施の形態１にかかる基地局２の情報受信頻度算出部２１と同様の処理、具体的には図３に示したステップＳ１２およびＳ１３と同様の処理を実行する。

本実施の形態にかかる通信システムは、実施の形態２にかかる基地局２ａが備えていた情報受信頻度算出部２１を情報受信頻度算出部１２としてＮＷノード１０ｂが備えるようにしたこと、および基地局２ｂが情報受信部２５をそなえるようにしたこと以外は実施の形態１または２にかかる通信システムと同様であるため、詳細説明については省略する。

なお、本実施の形態にかかる基地局２ｂは図１１に示した構成のハードウェアにより実現可能であり、ＮＷ１０ｂは図１２に示した構成のハードウェアにより実現可能である。

このように、図１５に示した構成とした場合にも実施の形態１および２と同様の効果を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 基地局（ＭｅＮＢ）、２，２ａ，２ｂ 基地局（ＳｅＮＢ）、３ 移動局、１０，１０ａ，１０ｂ ＮＷノード、１１，２４ パラメータ決定部、１２，２１ 情報受信頻度算出部、２２ 位置特定部、２３ 移動局情報取得部、２５ 情報受信部、３１ フィードバック情報送信部、３２ 位置情報取得部。

Claims (14)

1. 時分割多重方式が適用された通信システムを構成し、ビームを使用して移動局と通信を行う無線基地局であって、
   前記ビームを形成するために必要な情報、使用する変調方式を決定するために必要な情報および使用する符号化率を決定するために必要な情報の中の少なくとも１つの情報を含んだフィードバック情報を移動局から受信する頻度を移動局ごとに決定する情報受信頻度算出部と、
   自局がカバーしているエリアを分割して得られた複数の領域の中のどの領域に移動局が存在しているかを特定する位置特定部と、
   前記情報受信頻度算出部が決定した前記頻度が閾値以下の移動局の数、移動局が存在している前記領域の数および１つの上り通信用のスロットに割り当てられている移動局の数の平均値に基づいて、前記移動局が前記フィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には前記通信パラメータの新しい設定値を決定するパラメータ決定部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、前記頻度が閾値以下の移動局に対して上り通信用のスロットが割り当てられる頻度が高くなるように前記通信パラメータの新しい設定値を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、１つの無線フレームに含まれる上り通信用のスロットの数を現在のスロット数よりも多くすることに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、前記頻度が閾値以下の移動局の優先度を現在の優先度よりも高くすることに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
5. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、前記頻度が閾値よりも大きい移動局の優先度を現在の優先度よりも低くすることに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
6. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、前記頻度が閾値以下の移動局と同じビームを使用している移動局が他のビームを使用するように決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
7. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、前記頻度が閾値よりも大きい移動局に対する上り通信用のスロットの割り当てを一定期間停止させることに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
8. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、優先度が低い移動局に対する上り通信用のスロットの割り当てを一定期間停止させることに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
9. 前記パラメータ決定部は、前記通信パラメータの変更が必要と判断した場合、アクセス方式を周波数分割多重方式に変更することに決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
10. 前記位置特定部は、前記複数の領域の各々に向けて形成したビームで送信した信号の前記移動局における受信強度に基づいて、前記移動局が存在している領域を特定することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の無線基地局。
11. 前記移動局が自局の位置の情報を取得する機能を有する場合、
    前記位置特定部は、前記移動局から前記位置の情報を取得し、取得した前記位置の情報に基づいて前記移動局が存在している領域を特定することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の無線基地局。
12. 前記パラメータ決定部は、前記移動局の移動速度または加速度に基づいて前記通信パラメータを変更する必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の無線基地局。
13. 時分割多重方式が適用された通信システムを構成し、ビームを使用して移動局と通信を行う無線基地局と、
    前記無線基地局と有線で通信を行うネットワークノードと、
    を備え、
    前記無線基地局は、
    前記ビームを形成するために必要な情報、使用する変調方式を決定するために必要な情報および使用する符号化率を決定するために必要な情報の中の少なくとも１つの情報を含んだフィードバック情報を移動局から受信する頻度を移動局ごとに決定する情報受信頻度算出部と、
    自局がカバーしているエリアを分割して得られた複数の領域の中のどの領域に移動局が存在しているかを特定する位置特定部と、
    を備え、
    前記ネットワークノードは、
    前記情報受信頻度算出部が決定した前記頻度が閾値以下の移動局の数、移動局が存在している前記領域の数および１つの上り通信用のスロットに割り当てられている移動局の数の平均値に基づいて、前記移動局が前記フィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には前記通信パラメータの新しい設定値を決定するパラメータ決定部、
    を備えることを特徴とする通信システム。
14. 時分割多重方式が適用された通信システムを構成し、ビームを使用して移動局と通信を行う無線基地局と、
    前記無線基地局と有線で通信を行うネットワークノードと、
    を備え、
    前記無線基地局は、
    前記ビームを形成するために必要な情報、使用する変調方式を決定するために必要な情報および使用する符号化率を決定するために必要な情報の中の少なくとも１つの情報を含んだフィードバック情報を移動局から受信すると、フィードバック情報の受信を前記ネットワークノードへ通知する情報受信部と、
    自局がカバーしているエリアを分割して得られた複数の領域の中のどの領域に移動局が存在しているかを特定する位置特定部と、
    を備え、
    前記ネットワークノードは、
    前記無線基地局が前記フィードバック情報を移動局から受信する頻度を移動局ごとに決定する情報受信頻度算出部と、
    前記情報受信頻度算出部が決定した前記頻度が閾値以下の移動局の数、移動局が存在している前記領域の数および１つの上り通信用のスロットに割り当てられている移動局の数の平均値に基づいて、前記移動局が前記フィードバック情報を送信する頻度に影響を与える通信パラメータを変更する必要があるか否かを判定し、変更する必要がある場合には前記通信パラメータの新しい設定値を決定するパラメータ決定部と、
    を備えることを特徴とする通信システム。

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