JPWO2009110029A1 - 基地局装置及び移動体通信システム - Google Patents

Abstract

ハンドオーバ制御部２０は、任意の基地局装置から移動通信装置の割り当てが可能であるか問い合わせを受けた場合に、任意の基地局装置毎のハンドオーバ回数を記録する。制御可否判定部３０は、他の基地局装置より割り当てが可能であるか問い合わせがあった場合、ハンドオーバ制御部２０で記録された他の基地局装置のハンドオーバ回数が所定値より少なく、かつ、自装置で移動通信装置が要求するスループットを満足させることができる場合に、割り当て可能と判断する。

Description

この発明は、移動通信装置が要求する最大スループットを設定することが可能な基地局装置と、これら基地局装置を備えた移動体通信システムに関するものである。

従来（例えば３Ｇ無線アクセス網）の移動体通信システムでは、移動通信装置からの電波状況報告を基地局制御装置が受け取り（移動通信装置からの情報は基地局装置を経由して基地局制御装置が受け取り）、基地局制御装置主導で移動通信装置へ指示を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１５４２６９号公報

次世代無線アクセスシステムでは、基地局装置に制御機能が組み込まれることが予定されているため、基地局装置主導で隣接基地局装置および移動通信装置の制御を行う必要がある。しかしながら、このような基地局装置間で制御情報を送受信し、移動通信装置の割り当てを行うといった技術は確立されていなかった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、移動通信装置の制御を良好に行うことのできる基地局装置及び移動体通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係る基地局装置は、他の基地局装置より移動通信装置の割り当てが可能であるか問い合わせがあった場合、他の基地局装置におけるハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、割り当て可能と判断するようにしたものである。このことによって、移動通信装置の位置が電波状況の良くない場所であっても良好な制御を行うことができる。

この発明の実施の形態１による基地局装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による基地局装置のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態１による移動体通信システムを示す説明図である。 この発明の実施の形態１による基地局装置の通信路設定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による基地局装置の割り当て確認問い合わせメッセージを受けた場合の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による移動体通信システムの動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による移動体通信システムのサービスエリア補完の具体的な制御方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３による基地局装置を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による基地局装置を示す構成図である。
図示の基地局装置１は、移動機制御部１０、ハンドオーバ制御部２０、制御可否判定部３０、基地局通信制御部４０を備えている。移動機制御部１０は、移動通信装置の制御を行う制御部であり、移動機情報管理部１１を備えている。移動機情報管理部１１は、移動通信装置に関する各種の情報を格納し管理する機能部である。ハンドオーバ制御部２０は、自装置のハンドオーバ制御を行うもので、ハンドオーバ履歴制御部２１とハンドオーバ履歴情報蓄積部２２を有している。ハンドオーバ履歴制御部２１は、ハンドオーバ履歴を格納するタイミング等を制御する制御部であり、ハンドオーバ履歴情報蓄積部２２はハンドオーバ履歴情報を格納する記憶部である。ハンドオーバ履歴情報は、隣接するサービスエリア毎の要素を持ち、それぞれのサービスエリアからのハンドオーバを実施した要因、ハンドオーバ元のサービスエリアのリソース状況、ハンドオーバ実施時の移動通信装置の電波状況を含んでいる。

制御可否判定部３０は、基地局通信制御部４０を介して他の基地局装置から移動通信装置の割り当てが可能であるか問い合わせがあった場合、ハンドオーバ制御部２０で管理しているハンドオーバ履歴が所定回数以下であるかに基づいて、自装置で制御可能か否かを判定する判定部である。基地局通信制御部４０は、他の基地局装置との通信制御を行う制御部である。

図２は、基地局装置１のハードウェア構成図である。
図示のように、基地局装置１は、送受信増幅部１０１、無線部１０２、ベースバンド信号処理部１０３、有線Ｉ／Ｆ部１０４、信号処理部１０５、電力制御部１０６を備えている。送受信増幅部１０１は、無線信号の増幅処理を実施する増幅部であり、無線部１０２は無線信号の処理部、ベースバンド処理部１０３は、ベースバンド信号の処理部である。また、有線Ｉ／Ｆ部１０４は、他の基地局装置１等と有線通信接続するためのインタフェースである。信号処理部１０５は、無線部及び有線部に共通の信号を処理するための処理部である。電力制御部１０６は、通信電力を制御する制御部である。ここで、図１における移動機制御部１０は、主として、送受信増幅部１０１、無線部１０２、信号処理部１０５、電力制御部１０６によって実現されている。また、ハンドオーバ制御部２０および制御可否判定部３０は信号処理部１０５によって実現され、基地局通信制御部４０は有線Ｉ／Ｆ部１０４および信号処理部１０５によって実現されている。

図３は、この発明の実施の形態１による移動体通信システムの説明図である。
図示の移動体通信システムは、３台の基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃとコアネットワーク装置２による構成例を示している。基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ図１、２で説明した基地局装置１の構成を有するもので、各々、送受信アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃを有し、それぞれがサービスエリアＡ，Ｂ，Ｃを形成している。また、図示状態では、ユーザ（移動通信装置）４はサービスエリアＡ内に位置し、ユーザ（移動通信装置）５は、サービスエリアＡ，Ｂ，Ｃの重なるエリアに位置しているものとする。更に、各基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃおよびコアネットワーク装置２は、有線回線６によって通信接続されている。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
先ず、ハンドオーバ履歴情報の蓄積タイミングについて説明する。
図３において、ユーザ４がサービスエリアＡ→サービスエリアＢに移動する際にハンドオーバ処理を実施するが、その際にユーザ４から指示を受けた基地局装置１ａは、サービスエリアが隣接している基地局装置１ｂおよび基地局装置１ｃに、ユーザ４のハンドオーバ処理を通知する。通知内容は、移動元のサービスエリア情報と移動先のサービスエリア情報、移動理由、移動通信装置の電波受信状況である。

基地局装置１ｂおよび基地局装置１ｃは、基地局装置１ａからのハンドオーバ処理の通知を受けて、ハンドオーバ履歴として蓄積する。ハンドオーバ履歴制御部２１は、履歴を蓄積する際に、ハンドオーバ履歴情報蓄積部２２に格納しているハンドオーバ回数をインクリメントする。以降、ハンドオーバ履歴制御部２１は、通知毎にハンドオーバ履歴情報蓄積部２２のハンドオーバ回数をインクリメントする。ハンドオーバ履歴情報蓄積部２２の初期化タイミングは、所定のタイマのタイムアウトもしくは装置自体の初期化時に実施する。尚、基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃ間のメッセージの通知経路は、基地局装置間で直接またはコアネットワーク装置２経由で行う。

次に、基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃにおける通信路設定処理について説明する。
図４は、通信路設定処理を示すフローチャートであり、これは、基地局装置１ａにおいて、制御可否判定部３０がユーザ５の通信路設定（サービスエリアＡにおけるチャネル設定）を行う場合を示している。
ステップＳＴ１にて通信路設定処理の最初の信号通知を受け取った基地局装置１ａの制御可否判定部３０は、ステップＳＴ２にてユーザ５の要求するスループット（ユーザの要求するデータレート）の設定が可能か判定を行う。判定の条件は、基地局装置のリソース状況を参照する。

具体的には、基地局装置内の呼設定に必要な空きコード数と呼設定に必要なコード数の関係が、”空きコード数＋α＞呼設定に必要なコード数”を満たす場合、割り当て可能とする。空きコード数がなくなることを回避するために、判定条件にαを設定可能とし、αについては、設定変更可能なシステムパラメータとする。判定の結果、割り当て可能であれば、ステップＳＴ３にて基地局装置１ａがユーザ５の制御を行う。

一方、ステップＳＴ２における判定の結果、割り当て不可であれば、ステップＳＴ４にて、通信路を設定しようとしているユーザ５の位置に隣接するサービスエリアが存在するか判定を行う。隣接するサービスエリアとは、図２のユーザ５の位置を示しており、基地局装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれのサービスエリアが交差しているポイントのことを表している。

ステップＳＴ４の判定の結果、隣接しているサービスエリアが存在していない場合、ステップＳＴ３に移行し、制御可否判定部３０は自装置で制御を行うよう判定する。即ち、基地局装置１ａがユーザ５の制御を行う。一方、ステップＳＴ４の判定の結果、隣接しているサービスエリアが存在している場合、ステップＳＴ５にて基地局装置１ａは隣接する基地局装置１ｂ，１ｃへ割り当て可否の確認問い合わせを実施する。即ち、制御可否判定部３０は、基地局通信制御部４０を介して、基地局装置１ｂ，１ｃに対して割り当て可否の確認問い合わせメッセージを送信する。

ステップＳＴ５における隣接基地局装置１ｂ，１ｃへの問い合わせメッセージ送信によって、制御可否判定部３０は、ステップＳＴ６にて基地局装置１ｂまたは基地局装置１ｃから問い合わせ結果を受け取る。ステップＳＴ７では、ステップＳＴ６の通知内容を確認し、基地局装置１ｂ／１ｃで割り当て可能であった場合、ステップＳＴ８にてユーザ５の制御を基地局装置１ｂ／１ｃに割り当てする処理を実施する。一方、ステップＳＴ７において、割り当て不可能であった場合、制御可否判定部３０は、ステップＳＴ９にてユーザ５の要求するスループットが最小値かの判定を行う。最小値でなかった場合は、レートを下げて（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ２以降のフローを実施する。

ステップＳＴ６にて、基地局装置１ｂ，１ｃ双方から応答メッセージを受信し、ステップＳＴ７にて基地局装置１ｂ，１ｃ双方とも割り当て可能であった場合、制御可否判定部３０は、最初に基地局装置１ａに応答メッセージを送信した基地局装置をユーザの割り当て基地局として選択する。

次に、割り当て確認問い合わせメッセージを受けた基地局装置の動作について説明する。
図５は、割り当て確認問い合わせメッセージを受けた基地局装置における制御可否判定部３０の動作を示すフローチャートである。
基地局装置１ａからの問い合わせメッセージ内には、次の（１）〜（４）の情報を備えている。
（１）移動通信装置の呼設定に必要とするコード情報
（２）移動通信装置の種類、移動通信装置の備えている端末能力など、呼設定に必要となる情報
（３）基地局装置１ａの残りリソースなど、基地局装置１ａの呼設定に関する残リソース情報
（４）基地局装置１ａの隣接する基地局装置の情報

ステップＳＴ１１にて基地局装置１ａからの問い合わせメッセージを受信し、ステップＳＴ１２にてユーザ５の要求するスループット（データレート）が割り当て可能かどうか判定を行う。判定の結果、割り当て可能であれば、ステップＳＴ１３にて装置内に蓄積しているハンドオーバ履歴より、ユーザ５が通信路設定しようとしているサービスポイントＡからのハンドオーバ実施が頻繁に行われているか判断を実施する。尚、サービスポイントＡは、サービスエリアＡを実現するポイント、即ち、基地局装置１ａの論理的な位置を示している。

頻繁の定義については、例えば、１ユーザがハンドオーバした回数が３回に達しているか否かとし、３回以上となっていた場合には、頻繁と定義する。定義については、基地局装置内に持つシステムパラメータ設定により変更可能とする。

ステップＳＴ１３の判定条件は、ハンドオーバ実施回数を第１優先とし、単位時間に発生したハンドオーバ回数、移動理由、移動通信装置の電波状況のいずれかの条件を追加可能とし、優先順位の入れ替えも可能とする。また、組み合わせて使用することも可能とする。ステップＳＴ１３の判定の結果、基準を満たしていた場合、ユーザ５の位置するエリアは不安定な状態にあると判断できるため、過剰なハンドオーバ処理を抑制するという観点に基づき、制御を元の基地局装置に戻すよう割り当て不可能の通知を実施する（ステップＳＴ１６）。

ステップＳＴ１３において、判定条件を満たしていなかった場合、即ち、ハンドオーバ回数が３回未満であった場合は、ステップＳＴ１４にてサービスポイントＡの残リソース状況を判断する。残リソース状況の判定基準については、基地局装置の持つ全体のリソースの内、空きチャネルといった空きリソースが、例えば１０％であるか否かとし、１０％以下であった場合、残りリソース小と判定する。状況に応じて閾値は変更可能とする。

ステップＳＴ１４の判断の結果、サービスポイントＡの残リソースが小と判定された場合、サービス継続の観点からサービスポイントＡが制御するよりサービスポイントＢを管理する基地局装置１ｂでサービスを継続した方が有効と判断し、基地局装置１ａに割り当て可能メッセージを通知する。

ステップＳＴ１２にてユーザ５の要求するスループットが割り当てできない場合、またはステップＳＴ１３にてハンドオーバ実施が頻繁であった場合、またはステップＳＴ１４にてサービスポイントＡの残リソースが小ではなかった場合、ステップＳＴ１６にて、基地局装置１ａに割り当て不可能メッセージを通知する。

以上のように、実施の形態１の基地局装置によれば、任意の基地局装置から移動通信装置の割り当てが可能であるか問い合わせを受けた場合に、任意の基地局装置毎のハンドオーバ回数を記録するハンドオーバ制御部と、他の基地局装置より問い合わせがあった場合、他の基地局装置における記録されたハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、割り当て可能と判断する制御可否判定部とを備えたので、移動通信装置の位置が電波状況の良くない場所であっても良好な制御を行うことができる。

また、実施の形態１の基地局装置によれば、制御可否判定部は、移動通信装置からの呼設定要求があった場合にスループットが満足できるか否かを判定し、スループットが満足できる場合に、自基地局装置で制御可能と判定し、スループットが満たせない場合は、隣接基地局装置に割り当て可能であるか問い合わせするようにしたので、移動通信装置の要求するスループットを提供することができる。

また、実施の形態１の基地局装置によれば、スループットを満足できるか否かは、空きチャンネルの情報を含むようにしたので、移動通信装置の割り当てを確実に行うことができる。

また、実施の形態１の移動体通信システムによれば、基地局装置を複数備え、割り当て可能であるか問い合わせをした基地局装置から、割り当て可能と判定した基地局装置に対して、移動通信装置の制御を切り替えるようにしたので、トラヒック状況に応じてサービスエリアのリソース容量を基地局装置間で動的に再配置することができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、自装置のサービスエリア外の移動通信装置を制御していた他の基地局装置１より制御不能通知を受け取った場合は、電波出力を上げてエリア補完を行い、その移動通信装置を制御するようにしたものである。
図面上の構成は、図１および図２と同様であるため、これらの図面を用いて説明する。実施の形態２の制御可否判定部３０は、他の基地局装置１より移動通信装置の割り当て不可通知を受けた場合、リソースの空きが所定値以上あり、かつ、電波出力増加によって移動通信装置の位置をサービスエリア内にすることが可能であると共に、他の基地局装置１からのハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、他の基地局装置１に対して割り当て可能を通知するよう構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

次に、実施の形態２の移動体通信システムの動作について説明する。
図６は、実施の形態２の動作を示す説明図である。
基地局装置１ａは、隣接する基地局装置１ｂからユーザ（移動通信装置）５の制御不能である通知を受け取った場合、基地局装置１ａのサービスエリアを拡充してユーザ５の制御が可能であるか否かの判断を行う。尚、ユーザ５は、自装置のサービスエリア外に位置し、基地局装置１ｂが制御していたものであるとする。また、ここで述べている制御不能とは、基地局装置内のリソース不足によってユーザ割り当てができなくなった状態、もしくは、基地局装置内の故障によってユーザ割り当てができなくなった状態などユーザの呼設定が不能となった状態を指す。

基地局装置１ａの制御可否判断条件については、ユーザの呼設定に必要なリソース数の空き有無によって実施する。リソースに空きがあり、ハンドオーバ履歴の条件をクリアした場合、制御可能と判断し、基地局装置１ａは電波出力を上げてサービスエリアの補完を行う。条件クリアの定義については、図７のフローチャートに沿って説明する。

図７は、サービスエリア補完の具体的な制御方法を示すフローチャートである。
基地局装置１ａは、ステップＳＴ２１にて基地局装置１ｂよりユーザ割り当て不可のメッセージを受信すると、制御可否判定部３０は、ステップＳＴ２２にてリソース空きが十分であるかの判定を行う。リソース空きの基準については、基地局装置の持つ全体のリソースの内、空きリソースが、例えば１０％あるか否かとし、１０％以下であった場合、リソース空きは十分でないと判定する。状況に応じて閾値は変更可能とする。

ステップＳＴ２２において、リソースの空きが十分ではないと判定された場合、制御可否判定部３０は、基地局通信制御部４０を介し、基地局装置１ｂに対して、ユーザ割り当て不可メッセージを通知する。ステップＳＴ２２における判定の結果、可能であればステップＳＴ２３にて、基地局装置１ｂより通知されたユーザ位置情報を元にサービスエリアとユーザ位置との差分を計算する。

続いて、ステップＳＴ２４にて、ステップＳＴ２３で計算した結果を元に、電波出力を上げることが可能かどうかの判定を行う。判定は装置内の電力制御部１０６および信号処理部１０５にて実施する。ステップＳＴ２４の判定の結果、不可となった場合、基地局装置１ｂに割り当て不可メッセージを通知する（ステップＳＴ２９）。ステップＳＴ２４の判定の結果、可能となった場合、ステップＳＴ２５にて履歴条件をクリアしているかの判定を行う。判定の条件としては、所定時間でのトータルのハンドオーバ回数や単位時間のハンドオーバ回数、移動理由、移動通信装置の電波状況といった要素とし、単独での判定もしくは組み合わせての判定を可能とする。トータルのハンドオーバ回数単独を判定条件とした場合、例えばハンドオーバ回数≧３となっていた場合、端末の位置するエリアが不安定と判断し、制御を他の基地局装置に任せることとし、ステップＳＴ２９において基地局装置１ｂに割り当て不可メッセージを通知する。

ステップＳＴ２５における履歴条件をクリアした場合、ステップＳＴ２６にて基地局装置１ｂに割り当て可能メッセージを通知する。これにより、ステップＳＴ２７にて、基地局装置１ｂよりユーザ割り当て依頼メッセージを受信した場合、ステップＳＴ２８にて電波出力を上げ、エリア補完を実行する。

尚、ユーザからの要求によるハンドオーバ処理については、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

以上のように、実施の形態２の基地局装置によれば、制御可否判定部は、他の基地局装置より移動通信装置の割り当て不可通知を受けた場合、リソースの空きが所定値以上あり、かつ、電波出力増加によって移動通信装置の位置をサービスエリア内にすることが可能であると共に、他の基地局装置からのハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、他の基地局装置に対して割り当て可能を通知するようにしたので、移動通信装置の制御を確実に行うことができる。

また、実施の形態２の移動体通信システムによれば、基地局装置を複数備え、割り当て不可の基地局装置から、割り当て可能と判定した基地局装置に対して、移動通信装置の制御を切り替えるようにしたので、移動体通信システム内で制御不能の基地局装置が発生した場合でも、移動体通信システムとして移動通信装置の制御を確実に実施することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態２のエリア補完を隣接基地局装置間のハートビート制御に基づいて実施する例である。
図８は、実施の形態３の基地局装置の構成図である。
図８において、ハートビート制御部５０は、各基地局装置１間でハートビート制御を行う制御部である。即ち、ハートビート制御部５０は、他の基地局装置１との間で、一定間隔でハートビート信号のやり取りを行い、一定の時間待っても通信相手の基地局装置１からハートビート信号が送られてこない（タイムアウトが発生した）場合は、その基地局装置１が制御不能状態にあると判断し、制御可否判定部３０に対して図７のステップＳＴ２２以降の処理を行うよう指示するものである。これ以外の構成および動作は実施の形態２と同様であるため、ここでの説明は省略する。

以上のように、実施の形態３の基地局装置によれば、隣接基地局装置間でハートビート制御を行い、いずれかの基地局装置との間でハートビート信号のタイムアウトが発生した場合、タイムアウトが発生した基地局装置が移動通信装置の割り当てが不可であると判定するハートビート制御部を備え、制御可否判定部は、ハートビート制御部が割り当て不可であると判定した場合、リソースの空きが所定値以上あり、かつ、電波出力増加によって移動通信装置の位置をサービスエリア内にすることが可能であると共に、タイムアウトが発生した基地局装置からのハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、基地局装置に対して割り当て可能を通知するようにしたので、移動通信装置の制御を容易かつ確実に行うことができる

また、実施の形態３の移動体通信システムによれば、基地局装置を複数備え、割り当て不可の基地局装置から、割り当て可能と判定した基地局装置に対して、移動通信装置の制御を切り替えるようにしたので、移動体通信システム内で制御不能の基地局装置が発生した場合でも、その基地局装置を速やかに検出し、移動体通信システムとして移動通信装置の制御を確実に実施することができる。

以上のように、この発明に係る基地局装置は、基地局装置間で制御情報メッセージを交換することで移動通信装置の最適なアクセスポイントを選択する構成に関するものであり、次世代無線アクセスシステムに用いるのに適している。

Claims (7)

1. 任意の基地局装置から移動通信装置の割り当てが可能であるか問い合わせを受けた場合に、前記任意の基地局装置毎のハンドオーバ回数を記録するハンドオーバ制御部と、
   他の基地局装置より前記問い合わせがあった場合、前記他の基地局装置における前記記録されたハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、割り当て可能と判断する制御可否判定部とを備えた基地局装置。
2. 制御可否判定部は、移動通信装置からの呼設定要求があった場合にスループットが満足できるか否かを判定し、スループットが満足できる場合に、自基地局装置で制御可能と判定し、スループットが満たせない場合は、隣接基地局装置に割り当て可能であるか問い合わせすることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
3. スループットを満足できるか否かは、空きチャンネルの情報を含むことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
4. 請求項１記載の基地局装置を複数備え、割り当て可能であるか問い合わせをした基地局装置から、割り当て可能と判定した基地局装置に対して、移動通信装置の制御を切り替えることを特徴とする移動体通信システム。
5. 制御可否判定部は、他の基地局装置より移動通信装置の割り当て不可通知を受けた場合、リソースの空きが所定値以上あり、かつ、電波出力増加によって前記移動通信装置の位置をサービスエリア内にすることが可能であると共に、前記他の基地局装置からのハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、当該他の基地局装置に対して割り当て可能を通知することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
6. 隣接基地局装置間でハートビート制御を行い、いずれかの基地局装置との間でハートビート信号のタイムアウトが発生した場合、当該タイムアウトが発生した基地局装置が移動通信装置の割り当てが不可であると判定するハートビート制御部を備え、
   制御可否判定部は、前記ハートビート制御部が割り当て不可であると判定した場合、リソースの空きが所定値以上あり、かつ、電波出力増加によって前記移動通信装置の位置をサービスエリア内にすることが可能であると共に、前記タイムアウトが発生した基地局装置からのハンドオーバ回数が所定値より少ない場合に、当該基地局装置に対して割り当て可能を通知することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
7. 請求項５記載の基地局装置を複数備え、割り当て不可の基地局装置から、割り当て可能と判定した基地局装置に対して、移動通信装置の制御を切り替えることを特徴とする移動体通信システム。

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