JP7006623B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線基地局に接続される集中制御局において、各無線基地局のサービスエリアを確保するために用いる無線基地局のアンテナ減衰値（ＡＴＴ値）を制御する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により、企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。

IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際には、干渉を避けるために、帯域が重ならないチャネルを使用する。その場合、最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。

IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに帯域が重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。

無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50～70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする通信局が増えればさらに低下する。

一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps ～１Ｇbps 級の高速回線が提供されており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。

そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大されるとともに、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。

さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHzまで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している（例えば、非特許文献１参照）。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。

ただし、IEEE802.11ac規格においてチャネル帯域幅を広くすると、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は低減する。例えば、チャネル帯域幅を40ＭHz，80ＭHz， 160ＭHzとすると、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル，４チャネル，２チャネルと少なくなる。

また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３チャネル、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２チャネル，４チャネル，９チャネル，または19チャネルになる。したがって、実際に無線ＬＡＮを導入する際には、無線基地局（ＡＰ：Access Point）は自セル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）内で使用するチャネルを選択する必要がある。

ここで、使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。その場合、同一チャネルを使用するＢＳＳ間の干渉の影響により、当該ＢＳＳおよびシステム全体のスループットが低下することになる。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。

具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。チャネルの利用権を得た無線局は、同一ＢＳＳ内の他の無線局にデータを送信することや、それらの無線局からデータを受信することができる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなり、送信機会が低下してスループットが低下することになる。

ここで、ＡＰにおいてキャリアセンスを行うに当たり、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を用いてチャネル使用状況を判断するＣＣＡ（Clear Channel Assessment）閾値が設定される。例えばIEEE802.11規格では、２つのＣＣＡ閾値が規定されている。第１のＣＣＡ－ＳＤ（Signal Detection）閾値は、キャリアセンスの際に受信する受信信号から無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できた場合に設定される。第２のＣＣＡ－ＥＤ（Energy Detection）閾値は、キャリアセンスの際に受信する受信信号から無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できなかった場合に設定される。例えば、IEEE802.11ａ規格では、ＣＣＡ－ＳＤ閾値は－82dBｍに設定され、ＣＣＡ－ＥＤ閾値は－62dBｍに設定される。

キャリアセンスにより、ＲＳＳＩがＣＣＡ－ＳＤ閾値以上で、かつ無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出した場合は、そのチャネルはビジーであり、通信不可と判定する。また、キャリアセンスにより無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できない場合でも、受信信号のＲＳＳＩがＣＣＡ－ＥＤ閾値以上の場合は、近隣ＢＳＳや他システムからの干渉波と見なしてそのチャネルはビジーであり、通信不可と判定する。それ以外の場合は、チャネルがアイドルであり、通信可と判定する。以下、単に「ＣＣＡ閾値」と記載する場合は、上記のＣＣＡ－ＳＤ閾値およびＣＣＡ－ＥＤ閾値を含むものとする。

このように、IEEE802.11規格の無線ＬＡＮでは、ＡＰがＢＳＳを形成する際に、自ＢＳＳで対応可能なチャネルのうち、どのチャネルで運用するのかを決めているが、さらにどのくらいの送信電力で無線信号を送信するかなどを決定する必要がある。

ＡＰは、定期的に送信するビーコンフレームや、無線端末のプローブ要求フレームに応答するプローブ応答フレームに、自ＢＳＳで使用するパラメータの設定値および自ＢＳＳで対応可能なその他のパラメータを記載する。そして、ＡＰは、運用が決定されたチャネルで、これらのフレームを送信し、帰属する無線端末および周辺の他の無線局に通知することで、ＢＳＳの運用を行っている。

ここで、自ＢＳＳで使用するパラメータの設定値には、ＣＳＭＡ／ＣＡのキャリアセンスに用いるＣＣＡ閾値に加えて、送信電力値、受信感度を決めるＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値、ＣＷ（Contention Window ）の最小値・最大値などのアクセス権取得に関するパラメータ値、ＱｏＳ（Quality of Services ）等のパラメータ値が含まれる。また、自ＡＰにおいて対応可能なその他のパラメータには、フレーム送信に用いる帯域幅、制御フレーム送信に使用する基本データレートやデータ送受信可能なデータレートに関するデータレートセットであるＭＣＳ（Modulation and coding scheme）などが含まれる。さらに、ＡＰでは、アナログ／デジタルビームフォーミングやアンテナ切替などによりアンテナ指向性パタンを動的に変えることにより、通信エリアのサイズや形状を可変にすることも考えられる。

ＡＰにおいて、周波数チャネル、帯域幅、その他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
(1) ＡＰの製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法 (2) ＡＰを運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各ＡＰが起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法

無線ＬＡＮでは、このような制御を行うため、隣接するＢＳＳが多くなるほどスループットが低下する。したがって、周辺の無線環境をモニタリングし、適切なチャネル、送信電力値、ＣＣＡ閾値などの各種パラメータを設定する必要がある。

さらに、無線ＬＡＮは、前述したようにＣＳＭＡ／ＣＡで動作しているため、ＢＳＳが稠密に配置される環境では、キャリアセンスにおいて干渉によりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、チャネルの利用権を得る送信機会が低下してしまう。そのため、例えば非特許文献１，２では、アンテナ指向性パタン、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値などのパラメータを制御することで、ＢＳＳの通信エリアを制御し、送信機会を増やすことでスループットを改善させる提案をしている。

J. Zhu (Intel), et al., "Adaptive CSMA for scalable network capacity in high-density WLAN: a hardware prototyping approach," in Proc. IEEE INFOCOM, 2006. H. Ma, et al.,"On loss differentiation for CSMA-based dense wireless network," IEEE Commun. Lett., vol.11, no.11, pp.877-879, Nov. 2007.

前述した (1)～(4) の周波数チャネルや送信電力値およびその他のパラメータの選択および設定方法のうち、特に、安価なＡＰは、製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータをそのまま使用することが多い。しかし、近くに同じメーカのＡＰが複数台設置された環境の場合は、全てのＡＰが同じ周波数チャネルや送信電力値を使うことになるので、ＡＰ間で干渉が発生してしまい通信品質が劣化する問題がある。

一般家庭など比較的小規模なネットワークでは、無線ＬＡＮを運用するユーザが適切なパラメータを設定することは考えられる。特に、外部干渉源がない環境では各種パラメータの設定は可能だが、都市部や集合住宅など周りで無線ＬＡＮが使われている環境、または、中規模や大規模なネットワークでは、無線ＬＡＮそれぞれについて適切なパラメータ値をユーザまたは管理者が設定することは困難である。

各ＡＰが起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて、自律的にパラメータ値を選択する自律分散動作可能なＡＰでは、起動される順番によって適切なパラメータ値が異なる。また、それぞれのＡＰは自局における最適なパラメータ値を選択して設定するため、局所的に最適化が可能だがシステム全体の最適化はできず、さらに、周辺無線環境が変わった場合は対応が困難となる。

また、従来のＡＰや無線ＬＡＮコントローラでは、一度選択したパラメータの再設定は基本的に行っていない。例えば、起動中のＡＰ数の変化、各ＡＰ配下の無線端末装置の変化、各セル内の無線装置により送出されるデータ量の変化などの環境変化が起きても、使用パラメータの統合的な最適化を行なっていない。そのため、各々のセルのスループット間で差が生じたり、システム全体でもスループットが劣化したりする問題がある。

このため、例えば大学、オフィス、スタジアム、駅構内環境など、数十台～数百台のＡＰで形成される小規模～大規模な無線ＬＡＮシステムの場合は、無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御装置を配置し、無線ＬＡＮコントローラによって各ＡＰのパラメータ値を決定し、ＡＰの制御を行う方法がある。

また、無線ＬＡＮコントローラにより最適なパラメータ設定を行うには、制御対象ＡＰ、それらに帰属している無線端末、ライセンスバンドなど別周波数を用いるユーザ端末などから無線環境やトラヒック状況に関する情報を収集し、さらに収集情報を処理した上で最適なパラメータを算出する必要がある。その一方で、一時的に設置される無線ＬＡＮルータを含めたアンライセンスバンドのＡＰ数およびそれらを利用する無線端末数が爆発的に増えている。そのため収集する情報を膨大となり、パラメータ算出により多くの時間がかかる問題がある。

ここで、図１０を参照し、各ＡＰのアッテネータで設定するアンテナ減衰値（ＡＴＴ値）と所定の通信品質を確保できるサービスエリアの関係について説明する。

図１０において、ＡＰ１～ＡＰ３は、共通の周波数チャネルを用いてそれぞれ帰属する無線端末と通信を行う。ＡＰ１～ＡＰ３を中心とする円は、ＡＴＴ値に応じたサービスエリアを模式的に示す。ＡＴＴ値が大きい場合は、図１０(1) に示すようにＡＰ１～ＡＰ３の各サービスエリアが小さくなる。そのため、ＡＰ間の与干渉／被干渉が小さくなって周波数チャネルの再利用が可能になるものの、通信ができない不感地帯が発生することになる。ＡＴＴ値が小さい場合は、図１０(2) に示すようにＡＰ１～ＡＰ３の各サービスエリアが大きくなる。そのため、サービスエリアが重なるところではＡＰ間の与干渉／被干渉が大きくなってチャネルアクセス権の取得が困難になり、無線通信システム全体のスループットが低下する。

本発明は、ユーザ端末のサービス品質と各ＡＰのアンテナのＡＴＴ値が密接な関係にあることを考慮し、無線ＬＡＮの稠密環境において各ＡＰのＡＴＴ値を最適化し、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、それぞれＡＴＴ値（アンテナ減衰値）の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数のＡＰと、複数のＡＰに接続され、複数のＡＰの無線環境情報に基づいて各ＡＰのＡＴＴ値を設定する集中制御局とを備えた無線通信システムにおいて、ＡＰは、無線環境情報として、該ＡＰの周辺に位置する１以上の周辺ＡＰの信号検出レベルを検出して集中制御局に通知するとともに、集中制御局の設定によりＡＴＴ値を制御する制御手段を備え、集中制御局は、複数のＡＰから通知されるそれぞれの周辺ＡＰの信号検出レベルと、各ＡＰが所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各ＡＰのＡＴＴ値を算出するパラメータ算出手段を備え、パラメータ算出手段は、ＡＰの周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルに基づいて、ＡＰからサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺ＡＰを選択し、その周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルが最小となる周辺ＡＰを前記所定のサービスエリアに対応する基準ＡＰとして選択し、該基準ＡＰの信号検出レベルとＲＳＳＩ閾値とを比較し、基準ＡＰの信号検出レベルがＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を各ＡＰのＡＴＴ値として算出する構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、集中制御局のパラメータ算出手段は、ＡＰで検出される周辺ＡＰの信号検出レベルを、その周辺ＡＰに設定されたＡＴＴ値により補正する構成である。

第２の発明は、それぞれＡＴＴ値の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数のＡＰと、複数のＡＰに接続され、複数のＡＰの無線環境情報に基づいて各ＡＰのＡＴＴ値を設定する集中制御局とを備えた無線通信システムの無線通信方法において、ＡＰは、無線環境情報として、該ＡＰの周辺に位置する１以上の周辺ＡＰの信号検出レベルを検出して集中制御局に通知するステップ１と、集中制御局の設定によりＡＴＴ値を制御するステップ２とを有し、集中制御局は、複数のＡＰから通知されるそれぞれの周辺ＡＰの信号検出レベルと、各ＡＰが所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各ＡＰのＡＴＴ値を算出するステップ３を有し、集中制御局のステップ３は、ＡＰの周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルに基づいて、ＡＰからサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺ＡＰを選択し、その周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルが最小となる周辺ＡＰを前記所定のサービスエリアに対応する基準ＡＰとして選択し、該基準ＡＰの信号検出レベルとＲＳＳＩ閾値とを比較し、基準ＡＰの信号検出レベルがＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を各ＡＰのＡＴＴ値として算出する。
第３の発明は、それぞれアンテナ減衰値の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数のＡＰに接続され、該複数のＡＰの無線環境情報に基づいて各ＡＰのアンテナ減衰値を設定する集中制御局において、複数のＡＰから通知されるそれぞれの周辺ＡＰの信号検出レベルと、各ＡＰが所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各ＡＰのアンテナ減衰値を算出するパラメータ算出手段を備え、パラメータ算出手段は、ＡＰの周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルに基づいて、ＡＰからサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺ＡＰを選択し、その周辺ＡＰで検出されるＡＰの信号検出レベルが最小となる周辺ＡＰを所定のサービスエリアに対応する基準ＡＰとして選択し、該基準ＡＰの信号検出レベルとＲＳＳＩ閾値とを比較し、基準ＡＰの信号検出レベルがＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を各ＡＰのアンテナ減衰値として算出する構成である。

第２の発明の無線通信方法において、集中制御局のステップ３は、ＡＰで検出される周辺ＡＰの信号検出レベルを、その周辺ＡＰに設定されたＡＴＴ値により補正する。

本発明は、集中制御局において、各ＡＰで検出した周辺ＡＰの信号検出レベルに基づき、所定のＲＳＳＩ閾値以上を確保する最適なＡＴＴ値を算出して各ＡＰに設定することにより、所定のサービス品質を確保できる各ＡＰのサービスエリアがそれぞれ形成され、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。

本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムにおけるＡＰの構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムにおける集中制御局の構成例を示す図である。 集中制御局の処理手順の概要を示すフローチャートである。 ＡＰ１～ＡＰ４の各アンテナの配置例を示す図である。 ＡＰ１～ＡＰ４における各アンテナのＡＴＴ値とＲＳＳＩ値を示す図である。 ＡＰ１～ＡＰ４における各アンテナのＲＳＳＩ値の補正を示す図である。 ＡＰ１～ＡＰ４における周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値を示す図である。 ＡＰ１～ＡＰ４におけるＡＴＴ値の算出例を示す図である。 各ＡＰのＡＴＴ値とサービスエリアの関係を示す図である。

図１は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図１において、無線基地局（ＡＰ）１０－１，１０－２は、共用の無線周波数帯上でそれぞれ帰属する無線端末（ＳＴＡ）２０と無線通信する。ＡＰ１０－１，１０－２は、ネットワーク３０を介して集中制御局４０に接続される。集中制御局４０は、ＡＰ１０－１，１０－２における無線環境情報を収集し、各ＡＰの最適なパラメータ値を算出し、各ＡＰに設定する。

図２は、本発明の無線通信システムにおけるＡＰの構成例を示す。
図２において、ＡＰは、通信部１２と、制御部１３と、無線環境情報保持部１４と、パラメータ設定部１５と、アクセス権獲得部１６と、無線通信部１７と、アンテナ部１８とを備える。

通信部１２は、図１に示すネットワーク３０を介して集中制御局４０と通信する。無線環境情報保持部１４は、定期的にＡＰの周辺をスキャンして取得した無線環境情報を保持する。パラメータ設定部１５は、集中制御局４０より通知されたパラメータ値を設定する。アクセス権獲得部１６は、共用の無線周波数帯上でデータ通信のためのアクセス権を獲得する。無線通信部１７は、パラメータ設定部１５より設定されたパラメータを使用し、アクセス権獲得部１６で獲得したアクセス権に基づいて、アンテナ部１８を介して宛先ＳＴＡとデータ通信を行う。制御部１３は、ＡＰの各動作を統括して制御する。

図３は、本発明の無線通信システムにおける集中制御局の構成例を示す。
図３において、集中制御局は、通信部４２と、制御部４３と、情報収集部４４と、パラメータ算出部４５とを備える。

通信部４２は、図１に示すネットワーク３０を介して、無線通信システム内に存在する制御対象のＡＰ１０－１，１０－２と通信する。情報収集部４４は、ＡＰ１０－１，１０－２が取得した無線環境情報を収集し、保持する。パラメータ算出部４５は、情報収集部４４で収集した無線環境情報に基づいて、ＡＰ１０－１，１０－２にそれぞれ割り当てるキャリアセンス閾値、送信電力値、ＡＴＴ値等のパラメータを決定する。制御部４３は、集中制御局４０の動作を統括して制御する。

ここで、各ＡＰのアンテナ部１８は、１または複数のアンテナで構成される。集中制御局４０の情報収集部４４が収集する無線環境情報は、各ＡＰのアンテナごとに検出した周辺ＡＰの信号検出レベルであり、例えば周辺ＡＰから送信されたビーコン信号のＲＳＳＩ値である。パラメータ算出部４５は、この周辺ＡＰの信号検出レベルに基づいて、各ＡＰで所定のサービスエリアを確保するためのＡＴＴ値を算出し、各ＡＰに設定する。以下、この手順について図４を参照して説明する。

図４は、集中制御局の処理手順の概要を示す。
図４において、情報収集部４４は、各ＡＰのアンテナ別に設定されたＡＴＴ値と、各ＡＰで検出されるアンテナ別・周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値を収集する（Ｓ11）。具体例を図６に示す。
パラメータ算出部４５は、情報収集部４４が収集した各ＡＰのＡＴＴ値とＲＳＳＩ値を用いて、各ＡＰにおける最適なＡＴＴ値を以下の手順により算出する。

まず、各ＡＰではアンテナ別に設定されたＡＴＴ値を用いて信号を送信しているので、各ＡＰで検出されるアンテナ別・周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値を周辺ＡＰのＡＴＴ値で補正する（Ｓ12）。このときの周辺ＡＰのＡＴＴ値は、周辺ＡＰにおけるアンテナ別のＡＴＴ値の最小値を用いる。具体例を図７に示す。

次に、ＡＰのアンテナ別の補正したＲＳＳＩ値から最大値を探索し、当該ＡＰにおける周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値とする（Ｓ13）。具体例を図８に示す。

次に、ＡＰの周辺ＡＰで検出される当該ＡＰのＲＳＳＩ値に基づいてサービスエリアの範囲を決める基準ＡＰを選択し、基準ＡＰのＲＳＳＩ値に基づいて当該ＡＰのＡＴＴ値を算出する（Ｓ14）。例えば、基準ＡＰのＲＳＳＩ値と、サービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とを比較し、基準ＡＰのＲＳＳＩ値がＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分をＡＴＴ値として算出する。具体例を図９に示す。
最後に、各ＡＰにアンテナ別のＡＴＴ値を設定して終了する（Ｓ15）。

以下、集中制御局４０における各ＡＰの最適ＡＴＴ値の算出例について、図５～図９を参照して説明する。

図５は、ＡＰ１～ＡＰ４の各アンテナの配置例を示す。ここでは、ＡＰ１はアンテナＡ11～Ａ14を有し、ＡＰ２はアンテナＡ21～Ａ24を有し、ＡＰ３はアンテナＡ31，Ａ32を有し、ＡＰ４はアンテナＡ41を有する。ＡＰ１～ＡＰ４は、各アンテナでＡＰ間のＲＳＳＩ値を測定する。例えば、ＡＰ１では、周辺のＡＰ２～ＡＰ４から送信された信号を受信し、ＡＰ１のアンテナＡ11～Ａ14別に、ＡＰ２～ＡＰ４別のＲＳＳＩ値をそれぞれ測定して集中制御局４０に通知する。

図６は、ＡＰ１～ＡＰ４における各アンテナのＡＴＴ値とＲＳＳＩ値を示す（図４のＳ11）。例えば、ＡＰ１のアンテナＡ11～Ａ14に設定されたＡＴＴ値は１，０，０，１であり、ＡＰ１のアンテナＡ11～Ａ14における周辺ＡＰ２のＲＳＳＩ値は未検出，－80dBm ，－70dBm ，－60dBm であり、ＡＰ３のＲＳＳＩ値は－93dBm ，－83dBm ，－83dBm ，－93dBm であり、ＡＰ４のＲＳＳＩ値は未検出，未検出，－85dBm ，－73dBm である。ＡＰ２～ＡＰ４における各アンテナのＡＴＴ値およびＲＳＳＩ値も図６に示す通りである。

図７は、ＡＰ１～ＡＰ４における各アンテナのＲＳＳＩ値の補正を示す（図４のＳ12）。ＡＰｉ（ｉは１～４）の各アンテナのＲＳＳＩ値について、周辺ＡＰｊ（ｊは１～４、ｊ≠ｉ）の各アンテナのＡＴＴ値の最小値を用いて補正する。これは、ＡＰｉはＡＴＴ値を０にしてスキャンし、周辺ＡＰｊは設定されたＡＴＴ値を用いて送信するために、ＡＰｉにおいて周辺ＡＰｊのＡＴＴ値を用いたＲＳＳＩ値の補正が必要なためである。

ここで、ＡＰ１～ＡＰ４における各アンテナのＡＴＴ値の最小値は、０，０，３，５である。したがって、ＡＰ１の各アンテナＡ１１～Ａ１４で検出される周辺ＡＰ２のＲＳＳＩ値は補正なし、周辺ＡＰ３のＲＳＳＩ値は３dBの補正を行って－90dBm ，－80dBm ，－80dBm ，－90dBm となり、周辺ＡＰ４のＲＳＳＩ値は５dBの補正を行って未検出，未検出，－80dBm ，－68dBm となる。ＡＰ２～ＡＰ４の各アンテナで検出される周辺ＡＰのＲＳＳＩ値の補正も図７に示す通りである。

図８は、ＡＰ１～ＡＰ４における周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値を示す（図４のＳ13）。ここでは、複数のアンテナを有するＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３が対象となる。例えば、ＡＰ１のアンテナＡ11～Ａ14において、周辺ＡＰ２の補正したＲＳＳＩ値の最大値は－60dBm であり、周辺ＡＰ３の補正したＲＳＳＩ値の最大値は－80dBm であり、周辺ＡＰ４の補正したＲＳＳＩ値の最大値は－68dBm である。これにより、ＡＰ１における周辺ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４のＲＳＳＩ値は、－60dBm ，－80dBm ，－68dBm となる。ＡＰ２～ＡＰ４における周辺ＡＰ別のＲＳＳＩ値も図８に示す通りである。

図９は、ＡＰ１～ＡＰ４におけるＡＴＴ値の算出例を示す（図４のＳ14）。ＡＰｉがサービスエリアの範囲を決める基準ＡＰを選択し、その基準ＡＰにおけるＲＳＳＩ値がサービスエリアを確保するＲＳＳＩ閾値より大きい場合に、その差分をＡＰｉのＡＴＴ値とする。

ＡＰｉの基準ＡＰの選択方法は、ＡＰｉの周辺ＡＰｊで検出されるＡＰｉのＲＳＳＩ値を比較し、ＲＳＳＩ値がＮ番目（Ｎは１以上の整数）に大きい周辺ＡＰを基準ＡＰとして選択する。なお、Ｎは、例えばシステムで使用する総チャネル数より１減じた数でもよい。あるいは、ＡＰｉからサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺ＡＰを選択し、その中でＲＳＳＩ値が最小となる周辺ＡＰを基準ＡＰとして選択してもよい。これは、ＡＰｉのサービスエリア内で周辺ＡＰがＮ台またはＭ台となるようにしたものであり、この周辺ＡＰでＡＰｉを検出できるようにＡＴＴ値が設定されることになる。また、システム内ＡＰ数がＮまたはＭより少ない場合は、ＲＳＳＩ値が最も小さいＡＰを基準ＡＰとしてもよい。

図９に示す例では、サービスエリアを確保するＲＳＳＩ閾値を－70dBm とする。Ｎ＝２としたときに、ＡＰ１の基準ＡＰは、ＡＰ１の周辺ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４におけるＡＰ１のＲＳＳＩ値が－61dBm ，－76dBm ，－76dBm であるので、ＲＳＳＩ値が２番目に大きい－76dBm となるＡＰ３またはＡＰ４となる。このとき、基準ＡＰ３，ＡＰ４におけるＡＰ１のＲＳＳＩ値はＲＳＳＩ閾値を下回るので、ＡＰ１のＡＴＴ値は０dBとする。ＡＰ２の基準ＡＰは、ＡＰ２の周辺ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ４におけるＡＰ２のＲＳＳＩ値が－60dBm ，－80dBm ，－65dBm であるので、ＲＳＳＩ値が２番目に大きい－65dBm となるＡＰ４となる。このとき、基準ＡＰ４におけるＡＰ２のＲＳＳＩ値－65dBm はＲＳＳＩ閾値を上回るので、ＡＰ２のＡＴＴ値はその差分である５dBとする。
ＡＰ３の基準ＡＰは、ＡＰ３の周辺ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ４におけるＡＰ３のＲＳＳＩ値が－80dBm ，－90dBm ，－85dBm であるので、ＲＳＳＩ値が２番目に大きい－85dBm となるＡＰ４となる。このとき、基準ＡＰ４におけるＡＰ３のＲＳＳＩ値はＲＳＳＩ閾値を下回るので、ＡＰ３のＡＴＴ値は０dBとする。ＡＰ４の基準ＡＰは、ＡＰ４の周辺ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３におけるＡＰ４のＲＳＳＩ値が－68dBm ，－60dBm ，－85dBm であるので、ＲＳＳＩ値が２番目に大きい－68dBm となるＡＰ１となる。このとき、ＡＰ４の基準ＡＰ１のＲＳＳＩ値－68dBm はＲＳＳＩ閾値を上回るので、ＡＰ４のＡＴＴ値はその差分である２dBとする。

以上の結果、ＡＰ１のアンテナＡ11，Ａ14のＡＴＴ値は１dBから０となり、アンテナＡ12，Ａ13のＡＴＴ値は０で変わらず、ややサービスエリアが広がる。ＡＰ２のアンテナＡ21～Ａ24のＡＴＴ値は０から５dBとなり、サービスエリアが狭くなる。ＡＰ３のアンテナＡ31のＡＴＴ値は10dBから０となり、アンテナＡ32のＡＴＴ値は３dBから０となり、サービスエリアが広がる。ＡＰ４のアンテナＡ41のＡＴＴ値は５dBから２dBとなり、サービスエリアが広がる。このように、ＡＰ１～ＡＰ４の各アンテナのＡＴＴ値の最適化により、所定のサービス品質を確保できるＡＰ１～ＡＰ４のサービスエリアがそれぞれ形成され、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。

以上説明した実施例では、ＡＰ単位にＡＴＴ値を算出する例を示したが、アンテナ単位、または複数アンテナのアンテナブロック単位でＡＴＴ値を算出することも可能である。

また、以上説明した実施例の手順により算出されたＡＴＴ値を各ＡＰに設定する際に、各アンテナのケーブル長等を考慮した伝搬ロスや、予め設定されたＡＴＴ値の初期値を考慮した上で各アンテナのＡＴＴ値を設定してもよい。

１０ 無線基地局（ＡＰ）
１２ 通信部
１３ 制御部
１４ 無線環境情報保持部
１５ パラメータ設定部
１６ アクセス権獲得部
１７ 無線通信部
１８ アンテナ部
２０ 無線端末（ＳＴＡ）
３０ ネットワーク
４０ 集中制御局
４２ 通信部
４３ 制御部
４４ 情報収集部
４５ パラメータ算出部

Claims (5)

1. それぞれアンテナ減衰値の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、
   前記複数の無線基地局に接続され、前記複数の無線基地局の無線環境情報に基づいて各無線基地局の前記アンテナ減衰値を設定する集中制御局と
   を備えた無線通信システムにおいて、
   前記無線基地局は、前記無線環境情報として、該無線基地局の周辺に位置する１以上の周辺無線基地局の信号検出レベルを検出して前記集中制御局に通知するとともに、前記集中制御局の設定により前記アンテナ減衰値を制御する制御手段を備え、
   前記集中制御局は、前記複数の無線基地局から通知されるそれぞれの周辺無線基地局の信号検出レベルと、各無線基地局が所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各無線基地局の前記アンテナ減衰値を算出するパラメータ算出手段を備え、
   前記パラメータ算出手段は、前記無線基地局の周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルに基づいて、前記無線基地局からサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺無線基地局を選択し、その周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルが最小となる周辺無線基地局を前記所定のサービスエリアに対応する基準無線基地局として選択し、該基準無線基地局の信号検出レベルと前記ＲＳＳＩ閾値とを比較し、前記基準無線基地局の信号検出レベルが前記ＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を前記各無線基地局のアンテナ減衰値として算出する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記集中制御局のパラメータ算出手段は、前記無線基地局で検出される周辺無線基地局の信号検出レベルを、その周辺無線基地局に設定された前記アンテナ減衰値により補正する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. それぞれアンテナ減衰値の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、
   前記複数の無線基地局に接続され、前記複数の無線基地局の無線環境情報に基づいて各無線基地局の前記アンテナ減衰値を設定する集中制御局と
   を備えた無線通信システムの無線通信方法において、
   前記無線基地局は、
   前記無線環境情報として、該無線基地局の周辺に位置する１以上の周辺無線基地局の信号検出レベルを検出して前記集中制御局に通知するステップ１と、
   前記集中制御局の設定により前記アンテナ減衰値を制御するステップ２とを有し、
   前記集中制御局は、
   前記複数の無線基地局から通知されるそれぞれの周辺無線基地局の信号検出レベルと、各無線基地局が所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各無線基地局の前記アンテナ減衰値を算出するステップ３を有し、
   前記集中制御局のステップ３は、前記無線基地局の周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルに基づいて、前記無線基地局からサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺無線基地局を選択し、その周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルが最小となる周辺無線基地局を前記所定のサービスエリアに対応する基準無線基地局として選択し、該基準無線基地局の信号検出レベルと前記ＲＳＳＩ閾値とを比較し、前記基準無線基地局の信号検出レベルが前記ＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を前記各無線基地局のアンテナ減衰値として算出する
   ことを特徴とする無線通信方法。
4. 請求項３に記載の無線通信方法において、
   前記集中制御局のステップ３は、前記無線基地局で検出される周辺無線基地局の信号検出レベルを、その周辺無線基地局に設定された前記アンテナ減衰値により補正する
   ことを特徴とする無線通信方法。
5. それぞれアンテナ減衰値の制御が可能なアンテナを用いてサービスエリアを形成し、所定のアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局に接続され、該複数の無線基地局の無線環境情報に基づいて各無線基地局の前記アンテナ減衰値を設定する集中制御局において、
   前記複数の無線基地局から通知されるそれぞれの周辺無線基地局の信号検出レベルと、各無線基地局が所定のサービスエリアを確保するためのＲＳＳＩ閾値とに基づいて、各無線基地局の前記アンテナ減衰値を算出するパラメータ算出手段を備え、
   前記パラメータ算出手段は、前記無線基地局の周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルに基づいて、前記無線基地局からサービス提供可能なエリアが最大となるＭ個（Ｍは３以上の整数）の周辺無線基地局を選択し、その周辺無線基地局で検出される前記無線基地局の信号検出レベルが最小となる周辺無線基地局を前記所定のサービスエリアに対応する基準無線基地局として選択し、該基準無線基地局の信号検出レベルと前記ＲＳＳＩ閾値とを比較し、前記基準無線基地局の信号検出レベルが前記ＲＳＳＩ閾値より大きい場合にその差分を前記各無線基地局のアンテナ減衰値として算出する構成である
   ことを特徴とする集中制御局。

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