JPWO2010140366A1

JPWO2010140366A1 - 基地局装置、エッジユーザ推定方法及びプログラム

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Publication number: JPWO2010140366A1
Application number: JP2011518274A
Authority: JP
Inventors: 博則水口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2030-06-03
Also published as: CN102461290B; WO2010140366A1; CN102461290A; US8588841B2; JP5360207B2; US20120071176A1

Abstract

自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するか否かを推定する基地局装置。前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させる登録手段と、前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出する統計処理手段と、前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出する候補抽出手段と、前記候補抽出手段が抽出した候補の中から通信範囲の端部に存在する端末装置を推定する推定手段と、を備える。

Description

本発明は、自装置のセル（通信範囲）に在圏する端末装置が当該セルの端部に存在するか否かを推定する基地局装置、エッジユーザ推定方法及びプログラムに関する。
本願は、２００９年６月３日に出願された特願２００９−１３４１６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、移動通信システムにおいて、基地局装置のセルの端部に存在する端末装置（エッジユーザ）は、基地局装置へ情報を送信する際、基地局装置のセルの中心部付近に存在する端末装置に比べ、大きい電力で送信する必要があった。しかし、エッジユーザである端末装置による情報の送信は、当該端末装置が在圏するセルに隣接するセルにとっては干渉となってしまうという問題があった。

これを解決するためには、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）の規格で定められているような高速な送信電力制御を行うと良いが、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の規格では、高速な送信電力制御は使用されない。
そこで、各セルのエッジユーザ毎に、使用する周波数帯域を変えることで、隣接するセル間干渉を回避するＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）などの技術が有効である（例えば、非特許文献１を参照）。
ＦＦＲとは、端末装置がセルの中心付近に存在する場合には、端末装置が使用できる全ての帯域の中の何れかの帯域を割り当て、セルの端部に存在する場合は、隣接するセルと使用する帯域を分け合う技術である。そのため、ＦＦＲを用いるには、基地局装置が、端末装置がエッジユーザであるか否かを推定する必要があった。

一般に、エッジユーザであるか否かを推定する方法としては、端末装置において基地局装置からの参照信号の受信電力を測定し、測定値が所定の閾値より小さい場合はセルの端部に存在し、大きい場合はセルの中央付近に存在していると推定する方法がある。

また、特許文献１に、エッジユーザであるか否かを推定し、推定結果に基づいて無線リソースの割り当てを行う方法が開示されている。

特開２００６−１７４４３６号公報

"Mobile WiMAX - Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation", WiMAXForum, March, 2006.

しかしながら、無線通信システムの伝搬環境は、基地局装置からの距離のほかに、建物や地形からも影響を受けるため、基地局装置からの受信電力が小さい端末装置が必ずしもセルの端部に存在するとは限らない。そのため、上述した推定方法では、エッジユーザの誤判定が多いという問題があった。
ＦＦＲを用いる場合、エッジユーザの誤判定が生じると、セルの中央付近に存在する端末装置が使用できる帯域を不必要に制限することとなり、システムスループットが低下するという問題が発生することとなる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、自装置のセルに在圏する端末装置がエッジユーザであるか否かを、従来の手法と比較して精度良く推定する基地局装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するか否かを推定する基地局装置であって、前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させる登録手段と、前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出する統計処理手段と、前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出する候補抽出手段と、前記候補抽出手段が抽出した候補の中から通信範囲の端部に存在する端末装置を推定する推定手段と、を備える基地局装置を提供する。

また、本発明は、自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するエッジユーザであるか否かを推定する基地局装置を用いたエッジユーザ推定方法であって、受信手段は、前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信し、登録手段は、前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させ、統計処理手段は、前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出し、候補抽出手段は、前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出し、推定手段は、前記候補抽出手段が抽出した候補の中から前記エッジユーザを推定する方法も提供する。

また、本発明は、自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するか否かを推定する基地局装置を、前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信する受信手段、前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させる登録手段、前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出する統計処理手段、前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出する候補抽出手段、前記候補抽出手段が抽出した候補の中から通信範囲の端部に存在する端末装置を推定する推定手段、として動作させるためのプログラムも提供する。

本発明によれば、登録手段が、端末装置から受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させ、推定手段が、記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする統計量に基づいてエッジユーザを推定する。これにより、伝搬環境による端末装置の送信電力の一時的な変化による影響を小さくすることができ、当該統計量を用いてエッジユーザの推定を行うことで、エッジユーザの誤判定を少なくすることができる。

本発明の一実施形態による基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。
基地局装置１は、受信部１１と、登録部１２と、ＰＨＲ記憶部１３と、閾値記憶部１４と、統計処理部１５と、候補抽出部１６と、エッジユーザ推定部１７とを備える。
受信部１１は、端末装置からＰＨＲ（Power Headroom Report）情報（送信電力情報）を受信する。ＰＨＲ情報は、端末装置の最大送信電力と、その時刻に送信している電力の差を示し、端末装置のＰＨＲが低いほど最大送信電力に近い電力で送信を行っていることが分かる。なお、ＰＨＲは３ＧＰＰの技術仕様書「３ＧＰＰＴＳ３６．３２１」で送信フォーマットや送信間隔などが標準化されている。
登録部１２は、受信部１１が受信したＰＨＲ情報を端末装置ごとに記憶部１３に逐次登録する。
ＰＨＲ記憶部１３は、端末装置の各々から受信したＰＨＲを記憶する。
閾値記憶部１４は、統計処理部１５による統計処理、候補抽出部１６による抽出処理及びエッジユーザ推定部１７による推定処理で用いる閾値を記憶する。なお、閾値記憶部１４が記憶する閾値は、ＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージなどを用いて上位装置から指定することで、基地局装置毎に設定を行う。
統計処理部１５は、ＰＨＲ記憶部１３が記憶するＰＨＲを母集団とするＰＨＲの統計量を算出する。
候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した統計量に基づいてエッジユーザの候補を抽出する。
エッジユーザ推定部１７は、候補選択部１６が選択したエッジユーザの候補からエッジユーザを推定する。

このような構成において、基地局装置１の受信部１１は、端末装置から、当該端末装置の送信電力に関する情報であるＰＨＲ情報を受信し、登録部１２は、受信手段１１が受信したＰＨＲ情報をＰＨＲ記憶部１３に逐次記憶させる。統計処理部１５は、ＰＨＲ記憶部１３が記憶するＰＨＲを母集団とする統計量を算出し、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した統計量に基づいてセルの端部に存在する端末装置の候補を抽出する。エッジユーザ推定部１７は、候補抽出部１６が抽出した候補の中からエッジユーザを推定する。
これにより、基地局装置１は、端末装置がエッジユーザであるか否かを高精度で推定する。

次に、基地局装置１の動作を説明する。
図２は、基地局装置の動作を示すフローチャートである。
まず、予め定められた周期に基づいて、携帯端末がＰＨＲを含むユーザデータを送信すると、基地局装置１の受信部１１は、携帯端末からユーザデータを受信する（ステップＳ１）。
次に、受信部１１は、受信したユーザデータを復号し、ＰＨＲ情報を取得する（ステップＳ２）。
受信部１１がＰＨＲ情報を取得すると、登録部１２は、取得したＰＨＲ情報をＰＨＲ記憶部１３に登録する（ステップＳ３）。

次に、統計処理部１５は、ＰＨＲ記憶部１３が時系列に記憶するＰＨＲ情報を母集団とし、閾値記憶部１４が記憶する閾値Ｔｈ１をＰＨＲが下回る時間を算出する（ステップＳ４）。
なお、閾値Ｔｈ１は、下回ることで最大送信電力に近い電力で送信を行っていると判定する閾値である。ＰＨＲが閾値Ｔｈ１を下回る時間の算出は、例えば、ＰＨＲ記憶部１３が記憶するＰＨＲ情報から、時系列で連続的に閾値Ｔｈ１を下回ったＰＨＲの数を計数することで算出することができる。
統計処理部１５が、ＰＨＲ情報が閾値Ｔｈ１を下回る時間を算出すると、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した時間が、閾値記憶部１４が記憶する時間Ｔ１を上回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する（ステップＳ５）。
ここで、時間Ｔ１とは、上回ることで最大送信電力に近い電力で送信を行っている累積時間が長いと判定する閾値となる時間である。

次に、統計処理部１５は、ＰＨＲ記憶部１３が時系列に記憶するＰＨＲ情報を母集団とし、ＰＨＲの値と当該値以下のＰＨＲ情報が出現する確率との関係を示す累積分布関数を算出する（ステップＳ６）。
次に、統計処理部１５は、算出した累積分布関数に基づいて、閾値記憶部１４が記憶する閾値Ｔｈ２以下のＰＨＲ情報が出現する確率を算出する（ステップＳ７）。なお、閾値Ｔｈ２は、下回ることで最大送信電力に近い電力で送信を行っていると判定する閾値である。
統計処理部１５が、累積分布関数から閾値Ｔｈ２以下のＰＨＲ情報が出現する確率を算出すると、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した確率が、閾値記憶部１４が記憶する確率Ｃ１を上回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する（ステップＳ８）。
ここで、確率Ｃ１は、上回ることで最大送信電力に近い電力で送信を行っている確率が高いと判定する閾値となる確率である。

次に、統計処理部１５は、ＰＨＲ記憶部１３が時系列に記憶するＰＨＲ情報のうち、閾値記憶部１４が記憶する時間Ｔ２の間における、ＰＨＲ情報を母集団とするＰＨＲ情報の平均値を算出する（ステップＳ９）。
統計処理部１５がＰＨＲ情報の平均値を算出すると、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した平均値が、閾値記憶部１４が記憶する閾値Ｔｈ３を下回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する（ステップＳ１０）。
なお、閾値Ｔｈ３は、下回ることで最大送信電力に近い電力で送信を行っていると判定する閾値である。

候補抽出部１６が、ステップＳ５、ステップＳ８、ステップＳ１０でエッジユーザの候補を抽出すると、エッジユーザ推定部１７は、候補抽出部１６が抽出した候補が、セルに在圏している端末装置の中で占める割合を算出する（ステップＳ１１）。
次に、エッジユーザ推定部１７は、算出した割合が、閾値記憶部１４が記憶する割合Ｃ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
なお、割合Ｃ２は、セルに在圏している端末装置全体におけるエッジユーザの割合として、予め行う統計調査等によって決定される値である。
エッジユーザ推定部１７が、算出した割合が割合Ｃ２未満であると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、エッジユーザ推定部１７は、候補抽出部１６が抽出した全ての候補をエッジユーザとして推定する（ステップＳ１３）。

他方、エッジユーザ推定部１７が、算出した割合が割合Ｃ２以上であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、エッジユーザ推定部１７は、候補抽出部１６が抽出した候補のうち、自装置のセルに在圏している端末装置の割合Ｃ２となる個数の候補を抽出し、当該候補をエッジユーザとして推定する（ステップＳ１４）。
候補の抽出としては、例えば、候補の中からランダムに抽出する方法、ＰＨＲ情報が閾値Ｔｈ１を下回る時間が長いものから順に抽出する方法、ＰＨＲ情報の平均値が小さいものから順に抽出する方法などが挙げられる。

なお、ＰＨＲ情報が閾値Ｔｈ１を下回る時間が長いものから順に抽出する方法、ＰＨＲ情報の平均値が小さいものから順に抽出する方法を用いた場合、最大送信電力に近い送信電力で送信を行う端末装置ほどセルの端部に存在する可能性が高いため、エッジユーザの推定の精度を高めることができる。
また、候補の中からランダムに抽出する方法を用いた場合、候補の中でＰＨＲの値が大きい端末装置と他の候補とでエッジユーザと判定される機会を均等にすることができる。

このように、本実施形態によれば、基地局装置１は、ＰＨＲ記憶部１３が時系列に記憶するＰＨＲ情報を母集団とする統計量に基づいてエッジユーザを推定する。これにより、伝搬環境による端末装置の送信電力の一時的な変化による影響を小さくすることができる。そのため、得られる統計量は送信電力のムラによる誤差を低減したものとなり、当該統計量を用いてエッジユーザの推定を行うことで、エッジユーザの誤判定を少なくすることができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
なお、本実施形態では、統計処理部１５が、ＰＨＲ情報が閾値Ｔｈ１を下回る時間、ＰＨＲ情報の累積分布の確率Ｃ１に対応するＰＨＲ値、及びＰＨＲ情報のある区間Ｔ２における平均値の３種類の統計量を算出し、候補抽出部１６が、当該統計量の各々からエッジユーザの候補を抽出する場合を説明したが、これに限られない。
例えば、上記統計量の何れか１つのみを用いてエッジユーザの候補を抽出しても良い。
また、統計処理部１５がＰＨＲの統計量として他の値を算出し、候補抽出部１６が当該値に基づいてエッジユーザの候補を抽出しても良い。

また、本実施形態では、ＰＨＲによる統計量を用いてエッジユーザの判定を行う場合を説明したが、これに限られず、例えば端末装置の送信電力によって統計量を算出し、エッジユーザの判定を行っても良い。送信電力を用いたエッジユーザの判定は、例えば以下のように行う。
ステップＳ４において、統計処理部１５は、時系列に記憶する送信電力情報を母集団とし、送信電力が所定の閾値を上回る時間を算出する。
次に、ステップＳ５において、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した時間が所定の時間を上回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する。
また、ステップＳ６において、統計処理部１５は、時系列に記憶する送信電力情報を母集団とし、送信電力の値と当該値以上の送信電力情報が出現する確率との関係を示す累積分布関数を算出する。
次に、ステップＳ７において、統計処理部１５は、所定の閾値以上のＰＨＲ情報が出現する確率を算出する。次に、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した確率が所定の確率を上回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する。
また、ステップＳ９において、統計処理部１５は、所定の時間の間における送信電力情報の平均値を算出する。
次に、ステップＳ１０において、候補抽出部１６は、統計処理部１５が算出した平均値が所定の閾値を上回る端末装置を、エッジユーザの候補として抽出する。

上述の基地局装置１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

この発明によれば、伝搬環境による端末装置の送信電力の一時的な変化による影響を小さくすることができ、当該統計量を用いてエッジユーザの推定を行うことで、エッジユーザの誤判定を少なくすることができる。

１…基地局装置１１…受信部１２…登録部１３…ＰＨＲ記憶部１４…閾値記憶部１５…統計処理部１６…候補抽出部１７…エッジユーザ推定部

Claims

自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するか否かを推定する基地局装置であって、
前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させる登録手段と、
前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出する統計処理手段と、
前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出する候補抽出手段と、
前記候補抽出手段が抽出した候補の中から通信範囲の端部に存在する端末装置を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
前記統計処理手段は、前記端末装置の送信電力が所定の電力を上回る時間を算出し、
前記候補抽出手段は、前記統計処理手段が算出した時間が所定の時間を上回った前記端末装置を、通信範囲の端部に存在する端末装置の候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記統計処理手段は、前記端末装置の送信電力の累積分布を算出し、当該累積分布の値が所定値となる送信電力を取得し、
前記候補抽出手段は、前記統計処理手段が取得した送信電力が所定の送信電力を上回った前記端末装置を、通信範囲の端部に存在する端末装置の候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記統計処理手段は、所定の時間における前記端末装置の送信電力の平均値を算出し、
前記候補抽出手段は、前記統計処理手段が算出した平均値が所定の電力を上回った前記端末装置を、通信範囲の端部に存在する端末装置の候補として抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記推定手段は、前記候補抽出手段が抽出した候補が前記通信範囲に在圏している端末装置の中で占める割合を算出し、当該割合が所定の割合未満である場合、当該候補が全て通信範囲の端部に存在すると推定し、当該割合が前記所定の割合以上である場合、当該候補の中から、前記通信範囲に在圏している端末装置の所定の割合となる個数の候補を抽出し、当該候補が通信範囲の端部に存在すると推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記推定手段は、
前記候補抽出手段が抽出した候補が前記通信範囲に在圏している端末装置の中で占める割合が前記所定の割合以上である場合、
当該候補の中から、ランダムに、前記通信範囲に在圏している端末装置の所定の割合となる個数の候補を抽出し、該抽出された候補が通信範囲の端部に存在すると推定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
前記推定手段は、前記候補抽出手段が抽出した候補が前記通信範囲に在圏している端末装置の中で占める割合を算出し、
当該割合が所定の割合未満である場合、当該候補が全て通信範囲の端部に存在すると推定し、
当該割合が前記所定の割合以上である場合、当該候補の中から、前記統計処理手段が算出した所定の電力を上回る時間が長い順に、前記通信範囲に在圏している端末装置の所定の割合となる個数の候補を抽出し、該抽出された候補が通信範囲の端部に存在すると推定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の基地局装置。
前記推定手段は、前記候補抽出手段が抽出した候補が前記通信範囲に在圏している端末装置の中で占める割合を算出し、
当該割合が所定の割合未満である場合、当該候補が全て通信範囲の端部に存在すると推定し、
当該割合が前記所定の割合以上である場合、当該候補の中から、前記統計処理手段が算出した送信電力の平均値が大きい順に、前記通信範囲に在圏している端末装置の所定の割合となる個数の候補を抽出し、該抽出された候補が通信範囲の端部に存在すると推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
前記送信電力情報は、前記端末装置の最大送信電力と当該端末装置がその時刻に送信している送信電力との差を示すＰＨＲ（Power Headroom Report）であることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するエッジユーザであるか否かを推定する、基地局装置を用いたエッジユーザ推定方法であって、
受信手段は、前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信し、
登録手段は、前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させ、
統計処理手段は、前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出し、
候補抽出手段は、前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出し、
推定手段は、前記候補抽出手段が抽出した候補の中から前記エッジユーザを推定する、
ことを特徴とするエッジユーザ推定方法。
自装置の通信範囲に在圏する端末装置が当該通信範囲の端部に存在するか否かを推定する基地局装置を、
前記端末装置から、当該端末装置の送信電力を示す送信電力情報を受信する受信手段、
前記受信手段が受信した送信電力情報を記憶手段に逐次記憶させる登録手段、
前記記憶手段が記憶する送信電力情報を母集団とする、前記通信範囲の端部に存在する端末装置の推定に用いる統計量を算出する統計処理手段、
前記統計処理手段が算出した統計量に基づいて前記通信範囲の端部に存在する端末装置の候補を抽出する候補抽出手段、
前記候補抽出手段が抽出した候補の中から通信範囲の端部に存在する端末装置を推定する推定手段、
として動作させるためのプログラム。