WO2010110344A1 - 無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法 Download PDF

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radio base
radio
interference
power
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充治 千田
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京セラ株式会社
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    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a wireless terminal, a wireless base station, a control device, and a wireless communication method that use the same frequency between adjacent wireless base stations.
  • a wide service area is divided into communication area units called cells, and a radio base station responsible for radio communication with radio terminals in the communication area is installed for each communication area. It covers a wide service area.
  • the radio terminal mainly at the end of the communication area (cell edge) Under the influence of interference from a station (hereinafter referred to as an adjacent base station), throughput decreases in downlink communication.
  • a method called frequency scheduling has been proposed in which a radio terminal is assigned a frequency that is less affected by interference from adjacent base stations to the radio terminal (hereinafter referred to as second background art). Specifically, the radio terminal measures reception quality (for example, reception SINR) for each frequency, and reports a CQI (Channel Quality Indicator) indicating the measurement result to the radio base station. The radio base station allocates to the radio terminal a frequency that is less affected by interference from adjacent base stations, according to the reported CQI (see Non-Patent Document 1).
  • reception quality for example, reception SINR
  • CQI Channel Quality Indicator
  • the wireless base station in a situation where there is a lot of traffic transmitted and received by the wireless base station, such as when the wireless base station performs wireless communication with a large number of wireless terminals, the frequencies that can be allocated to these wireless terminals are insufficient. In this case, there is a problem that the radio base station has to assign a frequency to the radio terminal that is greatly affected by interference from adjacent base stations, and interference cannot be avoided.
  • the present invention provides a radio communication system and a radio terminal that can avoid interference from adjacent base stations even when the propagation environment changes after the installation of the radio base station or when the assignable frequency is insufficient.
  • An object of the present invention is to provide a radio base station, a control device, and a radio communication method.
  • the present invention has the following features.
  • the first feature of the present invention is that communication between a first radio base station (for example, radio base station BS_D) that uses a plurality of predetermined frequencies (carrier frequencies) for downlink communication and the first radio base station.
  • a first radio base station for example, radio base station BS_D
  • predetermined frequencies carrier frequencies
  • a wireless terminal for example, wireless terminal UE_C that is located in an area (for example, communication area AR_D) and is connected to the first wireless base station, and a second wireless base station (for example, wireless base station) that uses the plurality of frequencies for downlink communication Station BS_B, radio base station BS_C, radio base station BS_E), and a control device (control device 300) for controlling the first radio base station and the second radio base station, the first radio base station, Transmitting power information indicating an incoming signal power for each frequency from the second radio base station to the radio terminal and position information indicating a position of the radio terminal in the communication area to the control device; Is Based on the power information and the position information received from the first radio base station, an interference position that is a position where the incoming signal power is equal to or greater than a predetermined value in the communication area is specified and arrives at the interference position
  • a specifying unit for specifying an interference frequency that is a frequency of a signal, and transmission control information for reducing the
  • the signal from the adjacent base station etc.
  • a wireless communication system capable of avoiding interference is provided.
  • a second feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the transmission control information indicates the interference frequency specified by the specifying unit, and the second radio base station is connected to the control device.
  • the gist is to reduce the transmission power of a signal to be transmitted using the interference frequency based on the received transmission control information.
  • a third feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the second radio base station includes an array antenna (antennas ANT1 to ANTn) configured using a plurality of antennas, and the transmission control
  • the information indicates the interference position specified by the specifying unit or the direction of the interference position, and the second radio base station forms the array antenna based on the transmission control information received from the control device.
  • the gist is to direct the directional beam to be directed in a direction different from the direction of the interference position.
  • a fourth feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the second radio base station includes a plurality of sector antennas (antennas ANT1 to ANTn) having transmission directivities in different directions, Transmission control information indicates the interference position specified by the specifying unit or the direction of the interference position, and the second radio base station determines the interference position based on the transmission control information received from the control device.
  • the gist is to reduce the transmission power of a signal to be transmitted using a sector antenna corresponding to the direction.
  • a fifth feature of the present invention is according to the first feature of the present invention, wherein the transmission control information indicates the interference frequency specified by the specifying unit, and the second radio base station receives from the control device The gist is to stop using the interference frequency based on the received transmission control information.
  • the sixth feature of the present invention is related to the first feature of the present invention, and is characterized in that the specifying unit specifies a position where the moving average of the incoming signal power is a predetermined value or more as the interference position.
  • a seventh feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the first radio base station receives speed information indicating a moving speed of the radio terminal in addition to the power information and the position information. It is transmitted to the control device, and the specifying unit weights the incoming signal power using the speed information received from the first radio base station when specifying the interference position.
  • An eighth feature of the present invention is that a radio terminal (radio terminal UE) located in a communication area of a first radio base station that uses a plurality of predetermined frequencies for downlink communication and connected to the first radio base station Power information indicating the arrival signal power at each frequency from the second radio base station to the radio terminal, which is installed within a predetermined range from the first radio base station and uses the plurality of frequencies for downlink communication.
  • a radio terminal radio terminal UE located in a communication area of a first radio base station that uses a plurality of predetermined frequencies for downlink communication and connected to the first radio base station Power information indicating the arrival signal power at each frequency from the second radio base station to the radio terminal, which is installed within a predetermined range from the first radio base station and uses the plurality of frequencies for downlink communication.
  • the gist is provided with a terminal-side transmission unit (radio communication unit 110) that transmits the power information and the position information generated by the position information generation unit to the first radio base station.
  • a ninth feature of the present invention is a radio base station (radio base station BS) that uses a plurality of predetermined frequencies for downlink communication, and is installed within a predetermined range from the radio base station.
  • Power information indicating an incoming signal power for each frequency from another radio base station using a frequency for downlink communication to a radio terminal in the communication area of the radio base station, and position information indicating a position of the radio terminal
  • the base station side receiving unit (radio communication unit 210) that receives from the radio terminal and the power information and the position information received by the base station side receiving unit control the radio base station and the other radio base stations.
  • the gist is to include a base station side transmission unit (wired communication unit 240) that transmits to the control device (control device 300).
  • a tenth feature of the present invention is a first radio base station that uses a plurality of predetermined frequencies for downlink communication, and is installed within a predetermined range from the first radio base station, and the plurality of frequencies are transmitted in downlink.
  • a control device (control device 300) for controlling the second radio base station used for the transmission, and an incoming signal for each frequency from the second radio base station to a radio terminal in the communication area of the first radio base station
  • An apparatus-side receiving unit (wired communication unit 310) that receives power information indicating power and position information indicating the position of the wireless terminal from the first wireless base station, and the power received from the first wireless base station Based on the information and the position information, an interference position which is a position where the incoming signal power is a predetermined value or more in the communication area is specified, and an interference frequency which is a frequency of a signal arriving at the interference position is specified.
  • a device-side transmitting unit that transmits transmission control information for reducing the incoming signal power for the interference position and the interference frequency specified by
  • An eleventh feature of the present invention is to request transmission of power information indicating an incoming signal power for each frequency to a wireless terminal in the communication area of the first wireless base station and position information indicating the position of the wireless terminal. Transmitting a transmission request for transmitting from the first radio base station to the radio terminal, receiving the transmission request from the first radio base station by the radio terminal, and the power information and the position information.
  • the gist of the present invention is a wireless communication method comprising a step of transmitting from the wireless terminal to the first wireless base station and a step of receiving the transmission request from the wireless terminal by the first wireless base station.
  • a twelfth feature of the present invention is that the power information indicating the arrival signal power for each frequency to the wireless terminal in the communication area of the first wireless base station, and the position information indicating the position of the wireless terminal are Transmitting from the radio base station to a control device that controls the first radio base station and the second radio base station; receiving the power information and the position information from the first radio base station; The control device transmits, to the second radio base station, transmission control information for reducing the incoming signal power based on the power information and the position information received from the first radio base station by the control device.
  • a wireless communication method comprising the steps of:
  • the radio communication system and the radio terminal capable of avoiding interference from adjacent base stations .
  • a radio base station, a control apparatus, and a radio communication method can be provided.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a radio communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a propagation environment in the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless terminal according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the radio base station according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an overall operation sequence of the radio communication system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the wireless terminal according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation flow of the control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a specific operation example of the control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a radio communication system 10 according to the present embodiment.
  • the wireless communication system 10 has, for example, a configuration based on LTE (Long Term Evolution) standardized in 3GPP (3rd Generation Partnership Project) or WiMAX standardized in IEEE 802.16.
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • WiMAX WiMAX
  • IEEE 802.16 IEEE 802.16
  • a wide service area is divided into communication area units called cells, and a radio base station responsible for radio communication with radio terminals in the communication area is installed for each communication area. Covers the area.
  • the radio communication system 10 includes a radio base station BS_A, a radio base station BS_B, a radio base station BS_C, a radio base station BS_D, and a radio base station BS_E.
  • Communication area AR_D and communication area AR_E are formed.
  • the same frequency is used in the radio base stations BS_A to BS_E.
  • the radio communication system 10 employs an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, which is one of the multicarrier communication systems.
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • a channel called a subchannel is configured using a plurality of subcarriers orthogonal to each other, and the channel is allocated from a radio base station to a radio terminal.
  • carrier frequency the frequency of the channel allocated to the wireless terminal.
  • the radio terminal UE_A in the communication area AR_A is wirelessly connected to the radio base station BS_A.
  • the radio terminal UE_A receives a desired signal coming from the radio base station BS_A (see FIG. 2A).
  • the radio terminal UE_B located in the overlapping part of the communication area AR_B and the communication area AR_D is wirelessly connected to the radio base station BS_B.
  • the radio terminal UE_B receives an interference signal coming from the radio base station BS_D in addition to the desired signal coming from the radio base station BS_B (see FIG. 2B).
  • the radio terminal UE_C located in the overlapping portion of the communication area AR_C, the communication area AR_D, and the communication area AR_E is wirelessly connected to the radio base station BS_D.
  • the radio terminal UE_C receives an interference signal arriving from each of the radio base station BS_C and the radio base station BS_E in addition to the desired signal arriving from the radio base station BS_D (see FIG. 2C).
  • the power of the signal arriving at each of the radio terminals UE_A to UE_C differs for each carrier frequency due to the influence of frequency selective fading.
  • the control device 300 is connected to each of the radio base station BS_A to the radio base station BS_E.
  • the control device 300 is a server that is provided on a backhaul network that is a wired communication network and controls the radio base stations BS_A to BS_E.
  • each of the radio base station BS_A to the radio base station BS_E will be collectively referred to as “radio base station BS” as appropriate.
  • Each of the radio terminals UE_A to UE_C is collectively referred to as “radio terminal UE” as appropriate.
  • the radio terminal UE analyzes a signal received from the connection-destination radio base station BS, and periodically transmits feedback information corresponding to the analysis result to the connection-destination radio base station BS.
  • the feedback information includes the CQI described above.
  • the radio base station BS performs transmission power control, adaptive modulation control, frequency scheduling, and the like based on the CQI received from the radio terminal UE.
  • RIC Radio Information Channel
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the radio terminal UE.
  • the radio terminal UE includes a radio communication unit 110, a GPS receiver 120, a control unit 130, and a storage unit 140.
  • the wireless communication unit 110 transmits and receives wireless signals via the antenna 101.
  • the GPS receiver 120 receives a GPS (Global Positioning System) signal.
  • the control unit 130 is configured by a CPU, for example, and controls various functions provided in the radio terminal UE.
  • the storage unit 140 is configured by a memory, for example, and stores various types of information used for control and the like in the radio terminal UE.
  • the signal received from the radio base station BS by the radio communication unit 110 includes a base station ID (cell ID) for identifying the radio base station BS.
  • the radio communication unit 110 measures the power (arrival signal power) for each carrier frequency of the signal. Note that the radio communication unit 110 may further measure the power (arrival signal power) for each carrier frequency of a signal arriving from the connected radio base station BS.
  • the control unit 130 includes a power information generation unit 131, a position information generation unit 132, and a speed information generation unit 133.
  • the power information generation unit 131 generates power information indicating the incoming signal power measured by the wireless communication unit 110 for each carrier frequency.
  • the power information includes a value indicating the incoming signal power measured for each carrier frequency by the wireless communication unit 110 and a base station ID for identifying the wireless base station BS that is the source of the incoming signal.
  • the position information generation unit 132 generates position information indicating the geographical position of the radio terminal UE based on the GPS signal received by the GPS receiver 120.
  • the speed information generation unit 133 generates speed information indicating the moving speed of the radio terminal UE based on the position information generated by the position information generation unit 132. For example, the position change amount of the radio terminal UE per unit time can be used as the speed information.
  • the wireless communication unit 110 connects the RIC including the power information generated by the power information generation unit 131, the position information generated by the position information generation unit 132, and the speed information generated by the speed information generation unit 133.
  • the terminal side transmission part which transmits to previous radio base station BS is comprised.
  • the timing at which the radio communication unit 110 transmits RIC (position information, power information, speed information) to the connection-destination radio base station BS may be the same timing as the CQI transmission or a different timing.
  • the radio communication unit 110 and the control unit 130 may transmit the RIC when transmission of the RIC is requested from the connection-destination radio base station BS.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the radio base station BS.
  • the radio base station BS includes a plurality of antennas ANT1 to ANTn, a radio communication unit 210, a control unit 220, a storage unit 230, and a wired communication unit 240 (n ⁇ 2).
  • the wireless communication unit 210 transmits and receives wireless signals via the antennas ANT1 to ANTn.
  • the radio communication unit 210 constitutes a base station side receiving unit that receives RIC (position information, power information, speed information) from the radio terminal UE.
  • Antennas ANT1 to ANTn are array antennas or sector antennas. When the antennas ANT1 to ANTn are array antennas, a directional beam is formed using the antennas ANT1 to ANTn. When each of the antennas ANT1 to ANTn is a sector antenna, each of the antennas ANT1 to ANTn has transmission directivity in a different direction.
  • the control unit 220 is configured by a CPU, for example, and controls various functions provided in the radio base station BS.
  • the storage unit 230 is configured by a memory, for example, and stores various information used for control in the radio base station BS.
  • the wired communication unit 240 is connected to the control device 300 via a wired communication network.
  • the control unit 220 includes a transfer control unit 221, an allocation control unit 222, and a transmission control unit 223.
  • the transfer control unit 221 transfers the RIC received by the wireless communication unit 210 from the wireless terminal UE to the control device 300 via the wired communication unit 240.
  • the transfer control unit 221 temporarily stores the RIC received from the radio terminal UE in the storage unit 230, and collectively transfers the plurality of RICs stored in the storage unit 230 to the control device 300 as an RIC report.
  • the wired communication unit 240 constitutes a base station side transmission unit that transmits the RIC to the control device 300.
  • the allocation control unit 222 allocates a channel to the radio terminal UE. For example, based on the CQI received by the radio communication unit 210 from the radio terminal UE, the allocation control unit 222 allocates to the radio terminal UE a carrier frequency that is less affected by the interference that the radio terminal UE receives from the adjacent base station.
  • the transmission control unit 223 uses the transmission power of the signal transmitted to the radio terminal UE as a carrier. Control for each frequency. Details of the control information will be described later.
  • the transmission control unit 223 can also control the directivity of the antennas ANT1 to ANTn.
  • the transmission control unit 223 dynamically changes the direction in which the directional beam is directed by weighting signals transmitted from the antennas ANT1 to ANTn.
  • the transmission control unit 223 controls transmission power of a signal transmitted from each of the antennas ANT1 to ANTn.
  • the sector antenna is an antenna having fixed transmission directivity in different directions.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 300.
  • the control device 300 includes a wired communication unit 310, a control unit 320, a storage unit 330, and a display unit 340.
  • the wired communication unit 310 is connected to the radio base station BS via a wired communication network.
  • the wired communication unit 310 constitutes a device-side receiving unit that receives RIC (position information, power information, speed information) from the radio base station BS.
  • the control part 320 is comprised by CPU, for example, and controls the various functions with which the control apparatus 300 is provided.
  • the storage unit 330 is configured by a memory, for example, and stores various types of information used for control in the control device 300.
  • the display unit 340 is controlled by the control unit 320 and displays various types of information.
  • the control unit 320 includes a specifying unit 321 and a transmission control information generating unit 322.
  • the specifying unit 321 determines that the incoming signal power from other radio base stations BS is a predetermined value in the communication area of the radio base station BS.
  • the interference position which is the above position is specified, and the interference frequency which is the carrier frequency of the signal arriving at the interference position from another radio base station BS is specified.
  • the specifying unit 321 may specify a position where the moving average of the incoming signal power is a predetermined value or more as the interference position. Specifically, the specifying unit 321 calculates an average value of each incoming signal power in a past fixed period, and specifies an interference position where the average value is a predetermined value or more. Further, the specifying unit 321 specifies the radio base station BS as an interference source based on the base station ID included in the power information.
  • the identifying unit 321 may weight the incoming signal power using the velocity information included in the RIC when identifying the interference position. Specifically, since the RIC from the radio terminal UE having a high moving speed has low reliability, the incoming signal power is multiplied by a smaller weighting factor as the moving speed is higher. When the weight coefficient is set to 0, the incoming signal power is not used for specifying the interference position and the interference frequency.
  • the transmission control information generating unit 322 generates transmission control information for reducing the incoming signal power for the interference position and interference frequency specified by the specifying unit 321.
  • the transmission control information is information indicating at least one of the interference position (or the direction of the interference position) specified by the specifying unit 321 or the interference frequency, for example.
  • the wired communication unit 310 constitutes a device-side transmission unit that transmits the transmission control information generated by the transmission control information generation unit 322.
  • the display unit 340 displays the RIC (position information, power information, speed information) received by the wired communication unit 310, or displays information on the interference position and interference frequency specified by the specifying unit 321. Thereby, the operator can grasp
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an overall operation sequence of the wireless communication system 10.
  • radio communication between the radio base station BS_A and the radio terminal UE_A and radio communication between the radio base station BS_B and the radio terminal UE_B will be described.
  • step S101 the radio base station BS_A and the radio terminal UE_A perform downlink (DL) communication and uplink (UL) communication.
  • DL downlink
  • UL uplink
  • the radio terminal UE_A transmits a UL Idle notification for interrupting UL communication to the radio base station BS_A.
  • the radio base station BS_A transmits an RIC request for requesting transmission of the RIC to the radio terminal UE_A.
  • the radio terminal UE_A transmits the RIC to the radio base station BS_A.
  • step S103 the radio base station BS_A transmits an RIC report for reporting the RIC to the control device 300.
  • the radio terminal UE_B transmits a UL Idle notification for interrupting UL communication to the radio base station BS_B.
  • the radio base station BS_B transmits an RIC request for requesting transmission of the RIC to the radio terminal UE_B.
  • the radio terminal UE_B transmits the RIC to the radio base station BS_B.
  • step S105 the radio base station BS_B transmits an RIC report for reporting the RIC to the control device 300.
  • step S106 the control device 300 transmits the transmission control information to the radio base station BS_A and the radio base station BS_B.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the radio terminal UE.
  • step S201 the control unit 130 of the radio terminal UE determines whether it is a UL idle state in which UL communication is interrupted or a DL idle state in which DL communication is interrupted. If it is in the UL ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Idle state, the process proceeds to step S210. If it is in the DL Idle state, the process proceeds to step S202.
  • step S202 the control unit 130 of the radio terminal UE sets the number of transmission source BSs that represents the number of transmission-source radio base stations BS of the signal received by the radio communication unit 110, and the signal received by the radio communication unit 110.
  • the carrier number representing the carrier frequency of is initialized.
  • step S203 the control unit 130 of the radio terminal UE determines whether or not the number of transmission source BSs is greater than one. If the number of source BSs is greater than 1, the process proceeds to step S205. If the number of source BSs is 1 or less, the process proceeds to step S204. In step S204, the process returns to step S201 after a randomly set waiting time has elapsed.
  • step S205 the radio communication unit 110 of the radio terminal UE measures the power of the signal corresponding to the carrier number (arrival signal power).
  • step S206 the power information generation unit 131 of the radio terminal UE stores the power (arrival signal power) measured by the radio communication unit 110 in the storage unit 140 in association with the carrier number and the base station ID. Thereafter, 1 is added to the carrier number.
  • step S205 and step S206 is repeatedly performed until the carrier number reaches the total number of carriers. When the carrier number reaches the total number of carriers, the process returns to step S201.
  • the position information generated by the position information generation unit 132 and the speed information generated by the speed information generation unit 133 are also stored in the storage unit 140.
  • step S210 the control unit 130 of the radio terminal UE determines whether or not the radio communication unit 110 has received an RIC request from the radio base station BS. If the RIC request has been received, the process proceeds to step S211. If the RIC request has not been received, the process returns to step S201.
  • step S211 the control unit 130 of the radio terminal UE reads the power information, the position information, and the speed information stored in the storage unit 140 and passes them to the radio communication unit 110.
  • the radio communication unit 110 transmits an RIC including power information, position information, and speed information to the radio base station BS.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation flow of the control device 300.
  • step S301 the wired communication unit 310 of the control device 300 receives an RIC report including at least one RIC from the radio base station BS.
  • step S302 the specifying unit 321 of the control device 300 weights the incoming signal power in the power information using the speed information included in each RIC.
  • step S303 the specifying unit 321 of the control device 300 causes the storage unit 330 to store the position information and the weighted power information. Specifically, the specifying unit 321 stores position information and weighted power information in the storage unit 330 for each of the plurality of RICs.
  • step S304 the specifying unit 321 of the control device 300 calculates a moving average of the power information stored in the storage unit 330. In other words, since there is a high possibility that old information is different from the current propagation environment, an average of power information from the present time to a certain past period is obtained.
  • step S305 the specifying unit 321 of the control device 300 determines whether or not the incoming signal power is greater than or equal to a predetermined value for each position and each carrier frequency based on the position information and power information stored in the storage unit 330. judge. If there is a position and carrier frequency at which the incoming signal power is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S306. If there is no position and carrier frequency at which the incoming signal power is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S306. Return to S301.
  • step S306 the specifying unit 321 of the control device 300 specifies a position where the incoming signal power is a predetermined value or more as an interference position, specifies a carrier frequency where the incoming signal power is a predetermined value or more as an interference frequency, and sets the predetermined value.
  • the transmission source radio base station having the above arrival signal power is specified as the interference source radio base station.
  • step S307 the transmission control information generating unit 322 of the control device 300 generates transmission control information for reducing the incoming signal power for the interference position and interference frequency specified by the specifying unit 321.
  • step S308 the wired communication unit 310 of the control device 300 transmits the transmission control information generated by the transmission control information generating unit 322 to the interference source radio base station specified by the specifying unit 321.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a specific operation example of the control device 300.
  • each of the communication areas of the radio base station BS_2, the radio base station BS_3, and the radio base station BS_4 partially overlaps with the communication area of the radio base station BS_1.
  • FIG. 9A shows the radio base station BS_1 and the radio base station BS_2.
  • a service area constituted by a plurality of communication areas is logically divided into a plurality of position areas.
  • Each position area is given an ID (hereinafter, position ID) corresponding to the coordinates in the X direction and the Y direction.
  • the specifying unit 321 of the control device 300 creates power tables T1 to T4 as shown in FIG. 9B for the communication area of the radio base station BS_1 based on the RIC. Each of the power tables T1 to T4 associates the incoming signal power for each carrier frequency (carrier number) with the transmission source radio base station for each position ID.
  • the specifying unit 321 stores the created power table in the storage unit 330.
  • the power table T1 indicates that a signal transmitted using the frequency of the carrier number 2 from the radio base station BS_2 arrives at the power “a” in the position area where the position ID is XY. When the power “a” is 0, it means that no signal actually arrives.
  • the specifying unit 321 creates a power table for final determination as shown in FIG. 9C by performing weighting according to speed information and moving average processing on the power tables T1 to T4. To do.
  • the identifying unit 321 compares each incoming signal power in the power table for final determination with a predetermined value, and if it is greater than or equal to the predetermined value, it is subject to transmission control (transmission power limitation).
  • the transmission control unit 223 of the radio base station BS controls transmission by at least one of the following methods (a) to (c).
  • the transmission control unit 223 reduces the transmission power of the signal transmitted using the interference frequency based on the transmission control information received from the control device 300. Alternatively, the transmission control unit 223 stops using the interference frequency. In this case, information (for example, carrier number) indicating the interference frequency specified by the control device 300 is used as transmission control information.
  • the transmission control unit 223 uses the transmission control information received from the control device 300 to generate directional beams formed by the antennas ANT1 to ANTn (array antennas) as interference positions. Direct in a different direction.
  • information indicating the interference position specified by the control device 300 for example, position ID
  • information indicating the direction of the interference position is used as transmission control information.
  • the transmission control unit 223 uses any one of the antennas ANT1 to ANTn corresponding to the direction of the interference position based on the transmission control information received from the control device 300. Reduce the transmission power of the transmitted signal.
  • information indicating the interference position specified by the control device 300 for example, position ID
  • information indicating the direction of the interference position is used as transmission control information.
  • the transmission control methods (a) to (c) may be properly used.
  • the method (b) or (c) may be applied for a period of time after the installation of the radio base station BS, and the method (a) may be applied after the period has elapsed.
  • the radio base station BS that has received the transmission control information performs transmission control for reducing the incoming signal power for the interference position and the interference frequency.
  • the position information is generated using GPS.
  • the present invention is not limited to the case where position information is generated using GPS, and existing techniques such as triangulation using a wireless base station are used.
  • position information may be generated.
  • the speed information is generated using GPS.
  • the speed information is not limited to the case where speed information is generated using GPS, but a method of estimating the moving speed using a fading frequency, Alternatively, the moving speed may be estimated using the number of communication area shifts per unit time.
  • the power information, the position information, and the speed information are included in the RIC.
  • the present invention is not necessarily limited to the case where all of these three pieces of information are included.
  • the speed information may be excluded from the RIC.
  • the power information, the position information, and the speed information are not limited to being transmitted and received in the RIC, but the power information, the position information, and the speed information may be individually transmitted and received.
  • the radio communication system, the radio terminal, the radio base station, the control apparatus, and the radio communication method according to the present invention are insufficient when the propagation environment changes after installation of the radio base station or the frequency that can be allocated is insufficient. Even if this occurs, interference from adjacent base stations can be avoided, which is useful in wireless communications such as mobile communications.

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Abstract

　制御装置３００は、予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局と、当該複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局とを制御する。制御装置３００は、第２無線基地局から第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、当該無線端末の位置を示す位置情報とを第１無線基地局から受信する。制御装置３００は、第１無線基地局から受信した電力情報及び位置情報に基づいて、当該通信エリアにおいて到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、干渉位置に到来する信号の周波数である干渉周波数を特定する特定部３２１を備える。

Description

無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法
　本発明は、隣接する無線基地局間で同一周波数を使用する無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法に関する。
　一般的に、セルラ方式の無線通信システムにおいては、広範なサービスエリアをセルと呼ばれる通信エリア単位に分割し、通信エリア内の無線端末との無線通信を受け持つ無線基地局を通信エリア毎に設置することで、広範なサービスエリアをカバーしている。
　また、１セル周波数繰り返しの無線通信システム、すなわち、隣接する無線基地局間で同一周波数を使用する無線通信システムでは、主に通信エリア端部（セルエッジ）の無線端末は、隣接通信エリアの無線基地局（以下、隣接基地局）から干渉の影響を受け、下り通信においてスループットが低下する。
　このような無線通信システムにおいては、通信エリア設計を厳密に行って干渉を回避する方法や、無線基地局の設置時にアンテナチルト角などを調整して干渉を回避する方法が知られている（以下、第１の背景技術）。
　さらに、無線端末が隣接基地局から受ける干渉の影響が少ない周波数を当該無線端末に割り当てる周波数スケジューリングと呼ばれる方法が提案されている（以下、第２の背景技術）。具体的には、無線端末は、周波数毎の受信品質（例えば受信ＳＩＮＲ）を測定し、測定結果を示すＣＱＩ（Channel Quality Indicator）を当該無線基地局に報告する。当該無線基地局は、報告されたＣＱＩに応じて、隣接基地局から受ける干渉の影響が少ない周波数を当該無線端末に割り当てる（非特許文献１参照）。
3GPP TS 36.213 V8.3.0、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＵＲＬ：http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.213/36213-830.zip
　しかしながら、上述した第１の背景技術及び第２の背景技術には、次のような問題がある。
　第１の背景技術では、無線基地局の設置時において干渉を回避できていても、無線基地局の設置後において伝搬環境が変化すると、変化後の伝搬環境に対応することができない。例えば、無線基地局の設置後にビルなどの建築物が出現又は消滅したり、新たな隣接無線基地局が設置されたりすると、干渉を回避できなくなる問題があった。
　第２の背景技術では、無線基地局が多数の無線端末と無線通信を実行する場合など、無線基地局が送受信するトラフィックが多い状況下では、これらの無線端末に割り当て可能な周波数が不足する。この場合、無線基地局が、隣接基地局からの干渉の影響が大きい周波数を無線端末に割り当てざるを得なくなり、干渉を回避できない問題があった。
　そこで、本発明は、無線基地局の設置後において伝搬環境が変化する場合や、割り当て可能な周波数に不足が生じる場合であっても、隣接基地局からの干渉を回避できる無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、予め定められた複数の周波数（キャリア周波数）を下り通信に使用する第１無線基地局（例えば無線基地局ＢＳ_Ｄ）と、前記第１無線基地局の通信エリア（例えば通信エリアＡＲ_Ｄ）内に位置し、前記第１無線基地局に接続する無線端末（例えば無線端末ＵＥ_Ｃ）と、前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局（例えば無線基地局ＢＳ_Ｂ、無線基地局ＢＳ_Ｃ、無線基地局ＢＳ_Ｅ）と、前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局を制御する制御装置（制御装置３００）とを備え、前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局から前記無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記通信エリア内の前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記通信エリアにおいて前記到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、前記干渉位置に到来する信号の周波数である干渉周波数を特定する特定部（特定部３２１）と、前記特定部によって特定された前記干渉位置及び前記干渉周波数について前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信する装置側送信部（有線通信部３１０）とを備える無線通信システムであることを要旨とする。
　このような特徴によれば、無線基地局の設置後において伝搬環境が変化する場合や、割り当て可能な周波数に不足が生じる場合であっても、隣接基地局（第２無線基地局）等からの干渉を回避できる無線通信システムが提供される。
　本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉周波数を示し、前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉周波数を用いて送信する信号の送信電力を低下させることを要旨とする。
　本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第２無線基地局は、複数のアンテナを用いて構成されるアレイアンテナ（アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎ）を備え、前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉位置、又は前記干渉位置の方向を示し、前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記アレイアンテナが形成する指向性ビームを前記干渉位置の方向と異なる方向に向けることを要旨とする。
　本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第２無線基地局は、それぞれ異なる方向に送信指向性を有する複数のセクタアンテナ（アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎ）を備え、前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉位置、又は前記干渉位置の方向を示し、前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉位置の方向に対応するセクタアンテナを用いて送信する信号の送信電力を低下させることを要旨とする。
　本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉周波数を示し、前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉周波数の使用を中止することを要旨とする。
　本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記特定部は、前記到来信号電力の移動平均が所定値以上の位置を前記干渉位置として特定することを要旨とする。
　本発明の第７の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線基地局は、前記電力情報及び前記位置情報に加えて、前記無線端末の移動速度を示す速度情報を前記制御装置に送信し、前記特定部は、前記干渉位置を特定する際に、前記第１無線基地局から受信した前記速度情報を用いて、前記到来信号電力の重み付けを行うことを要旨とする。
　本発明の第８の特徴は、予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局の通信エリア内に位置し、前記第１無線基地局に接続する無線端末（無線端末ＵＥ）であって、前記第１無線基地局から所定範囲内に設置され、前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局から前記無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報を生成する電力情報生成部（電力情報生成部１３１）と、前記無線端末の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部（位置情報生成部１３２）と、前記電力情報生成部によって生成された前記電力情報と、前記位置情報生成部によって生成された前記位置情報とを前記第１無線基地局に送信する端末側送信部（無線通信部１１０）とを備えることを要旨とする。
　本発明の第９の特徴は、予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する無線基地局（無線基地局ＢＳ）であって、前記無線基地局から所定範囲内に設置され、前記複数の周波数を下り通信に使用する他の無線基地局から前記無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記無線端末から受信する基地局側受信部（無線通信部２１０）と、前記基地局側受信部が受信した前記電力情報及び前記位置情報を、前記無線基地局及び前記他の無線基地局を制御する制御装置（制御装置３００）に送信する基地局側送信部（有線通信部２４０）とを備えることを要旨とする。
　本発明の第１０の特徴は、予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局と、前記第１無線基地局から所定範囲内に設置され、前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局とを制御する制御装置（制御装置３００）であって、前記第２無線基地局から前記第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記第１無線基地局から受信する装置側受信部（有線通信部３１０）と、前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記通信エリアにおいて前記到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、前記干渉位置に到来する信号の周波数である干渉周波数を特定する特定部（特定部３２１）と、前記特定部によって特定された前記干渉位置及び前記干渉周波数について前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信する装置側送信部（有線通信部３１０）とを備えることを要旨とする。
　本発明の第１１の特徴は、第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報との送信を要求するための送信要求を前記第１無線基地局から前記無線端末へ送信するステップと、前記無線端末が前記送信要求を前記第１無線基地局から受信するステップと、前記電力情報と前記位置情報とを前記無線端末から前記第１無線基地局へ送信するステップと、前記第１無線基地局が前記送信要求を前記無線端末から受信するステップとを備える無線通信方法であることを要旨とする。
　本発明の第１２の特徴は、第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを、前記第１無線基地局から、前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局を制御する制御装置に送信するステップと、前記第１無線基地局から前記電力情報及び前記位置情報を受信するステップと、前記制御装置が、前記制御装置が、前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信するステップとを備える無線通信方法であることを要旨とする。
　本発明によれば、無線基地局の設置後において伝搬環境が変化する場合や、割り当て可能な周波数に不足が生じる場合であっても、隣接基地局からの干渉を回避できる無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法を提供できる。
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける伝搬環境を説明するための図である。 図３は、本発明の実施形態に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。 図４は、本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。 図５は、本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図６は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図７は、本発明の実施形態に係る無線端末の動作フローを示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態に係る制御装置の動作フローを示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施形態に係る制御装置の具体的な動作例を説明するための図である。
　次に、図面を参照して、（１）無線通信システムの概要、（２）無線通信システムの詳細構成、（３）無線通信システムの動作、（４）作用効果、（５）その他の実施形態について説明する。
　以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
　（１）無線通信システムの概要
　図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体構成図である。
　無線通信システム１０は、例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）、又は、ＩＥＥＥ ８０２．１６において標準化されているＷｉＭＡＸに基づく構成を有している。本実施形態では、主に、下り通信について説明する。
　無線通信システム１０においては、広範なサービスエリアをセルと呼ばれる通信エリア単位に分割し、通信エリア内の無線端末との無線通信を受け持つ無線基地局を通信エリア毎に設置することで、広範なサービスエリアをカバーしている。
　図１の例では、無線通信システム１０は、無線基地局ＢＳ_Ａ、無線基地局ＢＳ_Ｂ、無線基地局ＢＳ_Ｃ、無線基地局ＢＳ_Ｄ、及び無線基地局ＢＳ_Ｅは、通信エリアＡＲ_Ａ、通信エリアＡＲ_Ｂ、通信エリアＡＲ_Ｃ、通信エリアＡＲ_Ｄ、及び通信エリアＡＲ_Ｅをそれぞれ形成している。１セル周波数繰り返しの無線通信システム１０では、無線基地局ＢＳ_Ａ～無線基地局ＢＳ_Ｅにおいて同一周波数を使用する。
　無線通信システム１０には、マルチキャリア通信方式の一つである直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式が採用されている。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアを用いてサブチャネルと呼ばれるチャネルが構成され、当該チャネルが無線基地局から無線端末に割り当てられる。以下において、無線端末に割り当てられるチャネルの周波数を「キャリア周波数」と称する。
　通信エリアＡＲ_Ａ内の無線端末ＵＥ_Ａは、無線基地局ＢＳ_Ａに無線接続している。無線端末ＵＥ_Ａは、無線基地局ＢＳ_Ａから到来する所望信号を受信する（図２（ａ）参照）。
　通信エリアＡＲ_Ｂと通信エリアＡＲ_Ｄとの重複部分に位置する無線端末ＵＥ_Ｂは、無線基地局ＢＳ_Ｂに無線接続している。無線端末ＵＥ_Ｂは、無線基地局ＢＳ_Ｂから到来する所望信号に加えて、無線基地局ＢＳ_Ｄから到来する干渉信号を受信する（図２（ｂ）参照）。
　通信エリアＡＲ_Ｃと通信エリアＡＲ_Ｄと通信エリアＡＲ_Ｅとの重複部分に位置する無線端末ＵＥ_Ｃは、無線基地局ＢＳ_Ｄに無線接続している。無線端末ＵＥ_Ｃは、無線基地局ＢＳ_Ｄから到来する所望信号に加えて、無線基地局ＢＳ_Ｃ及び無線基地局ＢＳ_Ｅのそれぞれから到来する干渉信号を受信する（図２（ｃ）参照）。
　図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、無線端末ＵＥ_Ａ～無線端末ＵＥ_Ｃのそれぞれに到来する信号の電力は、周波数選択性フェージングの影響により、キャリア周波数毎に異なっている。
　無線基地局ＢＳ_Ａ～無線基地局ＢＳ_Ｅのそれぞれには、制御装置３００が接続されている。制御装置３００は、有線通信網であるバックホールネットワーク上に設けられ、無線基地局ＢＳ_Ａ～無線基地局ＢＳ_Ｅを制御するサーバである。
　なお、以下において、無線基地局ＢＳ_Ａ～無線基地局ＢＳ_Ｅのそれぞれを適宜「無線基地局ＢＳ」と総称する。無線端末ＵＥ_Ａ～無線端末ＵＥ_Ｃのそれぞれを適宜「無線端末ＵＥ」と総称する。
　無線端末ＵＥは、接続先の無線基地局ＢＳから受信した信号を分析し、分析結果に応じたフィードバック情報を接続先の無線基地局ＢＳに周期的に送信する。ＬＴＥ規格において、フィードバック情報には、上述したＣＱＩが含まれる。無線基地局ＢＳは、無線端末ＵＥから受信したＣＱＩに基づいて、送信電力制御、適応変調制御、及び周波数スケジューリングなどを行う。
　本実施形態では、ＣＱＩに加えて、ＲＩＣ（Radio Information Channel）という新たなフィードバック情報を定義する。ＲＩＣの詳細については後述する。
　（２）無線通信システムの詳細構成
　次に、無線通信システム１０の詳細構成について、（２．１）無線端末の構成、（２．２）無線基地局の構成、（２．３）制御装置の構成の順に説明する。なお、以下においては、本発明に関連する構成について主に説明する。
　（２．１）無線端末の構成
　図３は、無線端末ＵＥの構成を示す機能ブロック図である。
　図３に示すように、無線端末ＵＥは、無線通信部１１０、ＧＰＳ受信機１２０、制御部１３０および記憶部１４０を有する。
　無線通信部１１０は、アンテナ１０１を介して無線信号を送受信する。ＧＰＳ受信機１２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信する。制御部１３０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末ＵＥが具備する各種機能を制御する。記憶部１４０は、例えばメモリによって構成され、無線端末ＵＥにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。
　無線通信部１１０が無線基地局ＢＳから受信する信号には、無線基地局ＢＳを識別する基地局ＩＤ（セルＩＤ）が含まれている。無線通信部１１０は、接続先の無線基地局ＢＳ以外の無線基地局ＢＳから到来する信号を受信すると、当該信号のキャリア周波数毎の電力（到来信号電力）を測定する。なお、無線通信部１１０は、接続先の無線基地局ＢＳから到来する信号のキャリア周波数毎の電力（到来信号電力）をさらに測定してもよい。
　制御部１３０は、電力情報生成部１３１、位置情報生成部１３２、及び速度情報生成部１３３を有する。
　電力情報生成部１３１は、無線通信部１１０がキャリア周波数毎に測定した到来信号電力を示す電力情報を生成する。電力情報は、無線通信部１１０がキャリア周波数毎に測定した到来信号電力を示す値と、到来信号の送信元の無線基地局ＢＳを識別する基地局ＩＤとを含む。
　位置情報生成部１３２は、ＧＰＳ受信機１２０が受信したＧＰＳ信号に基づいて、無線端末ＵＥの地理的な位置を示す位置情報を生成する。速度情報生成部１３３は、位置情報生成部１３２が生成した位置情報に基づいて、無線端末ＵＥの移動速度を示す速度情報を生成する。例えば、単位時間たりの無線端末ＵＥの位置変化量を速度情報とすることができる。
　無線通信部１１０は、電力情報生成部１３１によって生成された電力情報と、位置情報生成部１３２によって生成された位置情報と、速度情報生成部１３３によって生成された速度情報とを含むＲＩＣを、接続先の無線基地局ＢＳに送信する端末側送信部を構成する。
　無線通信部１１０がＲＩＣ（位置情報、電力情報、速度情報）を接続先の無線基地局ＢＳに送信するタイミングは、ＣＱＩの送信と同じタイミングでも異なるタイミングでもよい。例えば、無線通信部１１０及び制御部１３０は、接続先の無線基地局ＢＳからＲＩＣの送信が要求された場合にＲＩＣを送信するようにしてもよい。
　（２．２）無線基地局の構成
　図４は、無線基地局ＢＳの構成を示す機能ブロック図である。
　図４に示すように、無線基地局ＢＳは、複数のアンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎ、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及び有線通信部２４０を有する（ｎ≧２）。
　無線通信部２１０は、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎを介して無線信号を送受信する。本実施形態において無線通信部２１０は、無線端末ＵＥからＲＩＣ（位置情報、電力情報、速度情報）を受信する基地局側受信部を構成する。
　アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎは、アレイアンテナ又はセクタアンテナである。アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎがアレイアンテナである場合、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎを用いて指向性ビームが形成される。アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれがセクタアンテナである場合、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれは、それぞれ異なる方向に送信指向性を有する。
　制御部２２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局ＢＳが具備する各種機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局ＢＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部２４０は、有線通信網を介して制御装置３００に接続される。
　制御部２２０は、転送制御部２２１、割り当て制御部２２２、及び送信制御部２２３を有する。
　転送制御部２２１は、無線通信部２１０が無線端末ＵＥから受信したＲＩＣを、有線通信部２４０を介して制御装置３００に転送する。転送制御部２２１は、例えば、無線端末ＵＥから受信したＲＩＣを記憶部２３０に一旦記憶させ、記憶部２３０に記憶させた複数のＲＩＣをＲＩＣレポートとしてまとめて制御装置３００に転送する。本実施形態において有線通信部２４０は、ＲＩＣを制御装置３００に送信する基地局側送信部を構成する。
　割り当て制御部２２２は、無線端末ＵＥにチャネルを割り当てる。割り当て制御部２２２は、例えば、無線通信部２１０が無線端末ＵＥから受信したＣＱＩに基づいて、無線端末ＵＥが隣接基地局から受ける干渉の影響が少ないキャリア周波数を当該無線端末ＵＥに割り当てる。
　送信制御部２２３は、無線通信部２１０が無線端末ＵＥから受信するＣＱＩと、有線通信部２４０が制御装置３００から受信する制御情報とに基づいて、無線端末ＵＥに送信する信号の送信電力をキャリア周波数毎に制御する。制御情報の詳細については後述する。
　送信制御部２２３は、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎの指向性を制御することもできる。アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎがアレイアンテナである場合、送信制御部２２３は、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれが送信する信号を重み付けすることで、指向性ビームを向ける方向を動的に変更する。アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれがセクタアンテナである場合、送信制御部２２３は、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれが送信する信号の送信電力を制御する。セクタアンテナは、それぞれ異なる方向に固定的な送信指向性を有するアンテナである。
　（２．３）制御装置の構成
　図５は、制御装置３００の構成を示す機能ブロック図である。
　図５に示すように、制御装置３００は、有線通信部３１０、制御部３２０、記憶部３３０、及び表示部３４０を有する。
　有線通信部３１０は、有線通信網を介して無線基地局ＢＳに接続される。本実施形態において有線通信部３１０は、無線基地局ＢＳからＲＩＣ（位置情報、電力情報、速度情報）を受信する装置側受信部を構成する。
　制御部３２０は、例えばＣＰＵによって構成され、制御装置３００が具備する各種機能を制御する。記憶部３３０は、例えばメモリによって構成され、制御装置３００における制御などに用いられる各種情報を記憶する。表示部３４０は、制御部３２０によって制御され、各種の情報を表示する。
　制御部３２０は、特定部３２１及び送信制御情報生成部３２２を有する。
　特定部３２１は、有線通信部３１０が受信したＲＩＣ（位置情報、電力情報、速度情報）に基づいて、無線基地局ＢＳの通信エリアにおいて、他の無線基地局ＢＳからの到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、他の無線基地局ＢＳから当該干渉位置に到来する信号のキャリア周波数である干渉周波数を特定する。
　特定部３２１は、到来信号電力の移動平均が所定値以上の位置を干渉位置として特定してもよい。具体的には、特定部３２１は、過去一定期間における各到来信号電力の平均値を計算し、当該平均値が所定値以上の位置を干渉位置を特定する。また、特定部３２１は、電力情報に含まれる基地局ＩＤに基づいて、干渉源の無線基地局ＢＳを特定する。
　特定部３２１は、干渉位置を特定する際に、ＲＩＣに含まれる速度情報を用いて、到来信号電力の重み付けを行ってもよい。具体的には、移動速度が高い無線端末ＵＥからのＲＩＣは信頼度が低いため、移動速度が高いほど到来信号電力に小さい重み係数を乗算する。重み係数を０とする場合には、当該到来信号電力が干渉位置及び干渉周波数の特定に使用されないことになる。
　送信制御情報生成部３２２は、特定部３２１によって特定された干渉位置及び干渉周波数について到来信号電力を低下させるための送信制御情報を生成する。当該送信制御情報は、例えば、特定部３２１によって特定された干渉位置（あるいは、干渉位置の方向）、又は干渉周波数の少なくとも一方を示す情報である。
　本実施形態において有線通信部３１０は、送信制御情報生成部３２２によって生成された送信制御情報を送信する装置側送信部を構成する。
　表示部３４０は、有線通信部３１０が受信したＲＩＣ（位置情報、電力情報、速度情報）を表示したり、特定部３２１によって特定された干渉位置及び干渉周波数の情報を表示したりする。これにより、オペレータは、無線通信システム１０における現在の伝搬環境を把握することができる。
　（３）無線通信システムの動作
　次に、無線通信システム１０の動作について、（３．１）全体動作、（３．２）無線端末の動作、（３．３）制御装置の動作の順に説明する。
　（３．１）全体動作
　図６は、無線通信システム１０の全体動作シーケンスを示すシーケンス図である。
　ここでは、無線基地局ＢＳ_Ａと無線端末ＵＥ_Ａとの無線通信、及び、無線基地局ＢＳ_Ｂと無線端末ＵＥ_Ｂとの無線通信について説明する。
　ステップＳ１０１において、無線基地局ＢＳ_Ａと無線端末ＵＥ_Ａとは、下り（ＤＬ）通信及び上り（ＵＬ）通信を行う。
　ステップＳ１０２において、無線端末ＵＥ_Ａは、ＵＬ通信を中断するUL Idleの通知を無線基地局ＢＳ_Ａに送信する。無線基地局ＢＳ_Ａは、無線端末ＵＥ_Ａから当該通知を受信すると、ＲＩＣの送信を要求するＲＩＣ要求を無線端末ＵＥ_Ａに送信する。無線端末ＵＥ_Ａは、無線基地局ＢＳ_ＡからＲＩＣ要求を受信すると、ＲＩＣを無線基地局ＢＳ_Ａに送信する。
　ステップＳ１０３において、無線基地局ＢＳ_Ａは、ＲＩＣを報告するＲＩＣレポートを制御装置３００に送信する。
　ステップＳ１０４において、無線端末ＵＥ_Ｂは、ＵＬ通信を中断するUL Idleの通知を無線基地局ＢＳ_Ｂに送信する。無線基地局ＢＳ_Ｂは、無線端末ＵＥ_Ｂから当該通知を受信すると、ＲＩＣの送信を要求するＲＩＣ要求を無線端末ＵＥ_Ｂに送信する。無線端末ＵＥ_Ｂは、無線基地局ＢＳ_ＢからＲＩＣ要求を受信すると、ＲＩＣを無線基地局ＢＳ_Ｂに送信する。
　ステップＳ１０５において、無線基地局ＢＳ_Ｂは、ＲＩＣを報告するＲＩＣレポートを制御装置３００に送信する。
　ステップＳ１０６において、制御装置３００は、送信制御情報を無線基地局ＢＳ_Ａ及び無線基地局ＢＳ_Ｂに送信する。
　（３．２）無線端末の動作
　図７は、無線端末ＵＥの動作フローを示すフローチャートである。
　ステップＳ２０１において、無線端末ＵＥの制御部１３０は、ＵＬ通信を中断するUL Idle状態であるか、又は、ＤＬ通信を中断するDL Idle状態であるかを判定する。UL Idle状態である場合には、処理がステップＳ２１０に進み、DL Idle状態である場合には、処理がステップＳ２０２に進む。
　ステップＳ２０２において、無線端末ＵＥの制御部１３０は、無線通信部１１０が受信する信号の送信元の無線基地局ＢＳの数を表す送信元ＢＳ数を設定するとともに、無線通信部１１０が受信する信号のキャリア周波数を表すキャリア番号を初期化する。
　ステップＳ２０３において、無線端末ＵＥの制御部１３０は、送信元ＢＳ数が１よりも多いか否かを判定する。送信元ＢＳ数が１よりも多い場合には、処理がステップＳ２０５に進み、送信元ＢＳ数が１以下である場合には、処理がステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、ランダムに設定される待ち時間の経過後に、処理がステップＳ２０１に戻る。
　ステップＳ２０５において、無線端末ＵＥの無線通信部１１０は、キャリア番号に対応する信号の電力（到来信号電力）を測定する。
　ステップＳ２０６において、無線端末ＵＥの電力情報生成部１３１は、無線通信部１１０が測定した電力（到来信号電力）を、キャリア番号及び基地局ＩＤと対応付けて記憶部１４０に記憶させる。その後、キャリア番号に１が加算される。ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の各処理は、キャリア番号が総キャリア数に到達するまで繰り返し行われる。キャリア番号が総キャリア数に到達すると、処理がステップＳ２０１に戻る。
　なお、電力（到来信号電力）を記憶部１４０に記憶させる際、位置情報生成部１３２によって生成された位置情報、及び、速度情報生成部１３３によって生成された速度情報も記憶部１４０に記憶させる。
　一方、ステップＳ２１０において、無線端末ＵＥの制御部１３０は、無線通信部１１０が無線基地局ＢＳからＲＩＣ要求を受信したか否かを判定する。ＲＩＣ要求を受信した場合には、処理がステップＳ２１１に進み、ＲＩＣ要求を受信しない場合には、処理がステップＳ２０１に戻る。
　ステップＳ２１１において、無線端末ＵＥの制御部１３０は、記憶部１４０に記憶されている電力情報、位置情報、及び速度情報を読み出し、これらを無線通信部１１０に渡す。無線通信部１１０は、電力情報、位置情報、及び速度情報を含むＲＩＣを無線基地局ＢＳに送信する。
　（３．３）制御装置の動作
　図８は、制御装置３００の動作フローを示すフローチャートである。
　ステップＳ３０１において、制御装置３００の有線通信部３１０は、無線基地局ＢＳから、少なくとも１つのＲＩＣを含むＲＩＣレポートを受信する。
　ステップＳ３０２において、制御装置３００の特定部３２１は、各ＲＩＣに含まれる速度情報を用いて、電力情報における到来信号電力の重み付けを行う。
　ステップＳ３０３において、制御装置３００の特定部３２１は、位置情報と、重み付け後の電力情報とを記憶部３３０に記憶させる。具体的には、特定部３２１は、複数のＲＩＣそれぞれについて、位置情報と、重み付け後の電力情報とを記憶部３３０に記憶させる。
　ステップＳ３０４において、制御装置３００の特定部３２１は、記憶部３３０に記憶されている電力情報の移動平均を計算する。すなわち、古い情報については現時点の伝搬環境とは異なるものである可能性が高いため、現時点から過去一定期間までの電力情報の平均を求めることとしている。
　ステップＳ３０５において、制御装置３００の特定部３２１は、記憶部３３０に記憶されている位置情報及び電力情報に基づき、各位置及び各キャリア周波数について、到来信号電力が所定値以上であるか否かを判定する。到来信号電力が所定値以上である位置及びキャリア周波数が存在する場合には、処理がステップＳ３０６に進み、到来信号電力が所定値以上である位置及びキャリア周波数が存在しない場合には、処理がステップＳ３０１に戻る。
　ステップＳ３０６において、制御装置３００の特定部３２１は、到来信号電力が所定値以上である位置を干渉位置として特定し、到来信号電力が所定値以上であるキャリア周波数を干渉周波数として特定し、所定値以上の到来信号電力の送信元無線基地局を干渉源無線基地局として特定する。
　ステップＳ３０７において、制御装置３００の送信制御情報生成部３２２は、特定部３２１によって特定された干渉位置及び干渉周波数について到来信号電力を低下させるための送信制御情報を生成する。
　ステップＳ３０８において、制御装置３００の有線通信部３１０は、送信制御情報生成部３２２によって生成された送信制御情報を、特定部３２１によって特定された干渉源無線基地局に送信する。
　図９は、制御装置３００の具体的な動作例を説明するための図である。
　ここでは、任意の無線基地局ＢＳ_１と、無線基地局ＢＳ_１から所定範囲内に位置する無線基地局ＢＳ_２、無線基地局ＢＳ_３、及び無線基地局ＢＳ_４とが存在する場合の動作例について説明する。具体的には、無線基地局ＢＳ_２、無線基地局ＢＳ_３、及び無線基地局ＢＳ_４それぞれの通信エリアは、無線基地局ＢＳ_１の通信エリアと一部が重複している。
　図９（ａ）においては、無線基地局ＢＳ_１及び無線基地局ＢＳ_２を図示している。図９（ａ）に示すように、本動作例では、複数の通信エリアによって構成されるサービスエリアが、複数の位置エリアに論理的に分割されている。各位置エリアには、Ｘ方向及びＹ方向の座標に応じたＩＤ（以下、位置ＩＤ）が付与されている。
　制御装置３００の特定部３２１は、ＲＩＣに基づき、無線基地局ＢＳ_１の通信エリアについて、図９（ｂ）に示すような電力テーブルＴ１～Ｔ４を作成する。電力テーブルＴ１～Ｔ４それぞれは、位置ＩＤ毎に、キャリア周波数（キャリア番号）毎の到来信号電力と、送信元無線基地局とを対応付けたものである。特定部３２１は、作成した電力テーブルを記憶部３３０に記憶させる。例えば、電力テーブルＴ１では、位置ＩＤがＸＹである位置エリアにおいて、無線基地局ＢＳ_２からキャリア番号２の周波数を用いて送信される信号が電力“ａ”で到来していることを表している。なお、電力“ａ”が０である場合には、実際には信号が到来していないことを意味する。
　特定部３２１は、このような電力テーブルＴ１～Ｔ４に対して、速度情報に応じた重み付けや、移動平均処理を行うことで、図９（ｃ）に示すような最終判定用の電力テーブルを作成する。特定部３２１は、最終判定用の電力テーブルにおける各到来信号電力を所定値と比較し、所定値以上であれば送信制御（送信電力制限）の対象とする。
　（３．４）無線基地局における送信制御動作
　次に、送信制御情報を受信した無線基地局ＢＳにおける送信制御動作について説明する。
　無線基地局ＢＳの送信制御部２２３は、送信制御情報を受信した場合、次の（ａ）～（ｃ）のうち少なくとも１つの方法で送信を制御する。
　（ａ）送信制御部２２３は、制御装置３００から受信した送信制御情報に基づいて、干渉周波数を用いて送信する信号の送信電力を低下させる。あるいは、送信制御部２２３は、干渉周波数の使用を中止する。この場合、制御装置３００によって特定された干渉周波数を示す情報（例えば、キャリア番号）が送信制御情報として用いられる。
　（ｂ）アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎがアレイアンテナである場合、送信制御部２２３は、制御装置３００から受信した送信制御情報に基づいて、アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎ（アレイアンテナ）が形成する指向性ビームを干渉位置の方向と異なる方向に向ける。この場合、制御装置３００によって特定された干渉位置を示す情報（例えば、位置ＩＤ）、又は、干渉位置の方向を示す情報が送信制御情報として用いられる。
　（ｃ）アンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎそれぞれがセクタアンテナである場合、送信制御部２２３は、制御装置３００から受信した送信制御情報に基づいて、干渉位置の方向に対応する何れかのアンテナＡＮＴ１～ＡＮＴｎを用いて送信する信号の送信電力を低下させる。この場合、制御装置３００によって特定された干渉位置を示す情報（例えば、位置ＩＤ）、又は、干渉位置の方向を示す情報が送信制御情報として用いられる。
　なお、（ａ）～（ｃ）の送信制御方法を適宜使い分けることとしてもよい。例えば、無線基地局ＢＳの設置から暫くの期間においては（ｂ）又は（ｃ）の方法を適用し、当該期間を経過した後は（ａ）の方法を適用するといった使い分けをしてもよい。
　（４）作用効果
　以上説明したように、本実施形態では、送信制御情報を受信した無線基地局ＢＳが、干渉位置及び干渉周波数について到来信号電力を低下させるための送信制御を行う。
　すなわち、各無線基地局ＢＳのキャリア周波数毎の送信電力を最新の伝搬環境に合わせて最適化する、あるいは各無線基地局ＢＳの送信指向性を最新の伝搬環境に合わせて最適化することで、伝搬環境の変化にも追従することができると共に、ＣＱＩを用いた周波数スケジューリングでは対処できないような干渉についても回避可能になる。
　（５）その他の実施形態
　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
　上述した実施形態では、ＧＰＳを利用して位置情報が生成されていたが、ＧＰＳを利用して位置情報を生成する場合に限らず、無線基地局を用いた三角測量法などの既存技術を利用して位置情報を生成してもよい。また、上述した実施形態では、ＧＰＳを利用して速度情報が生成されていたが、ＧＰＳを利用して速度情報を生成する場合に限らず、フェージング周波数を利用して移動速度を推定する方法や、単位時間たりの通信エリア移行回数を利用して移動速度を推定してもよい。
　上述した実施形態では、電力情報、位置情報、及び速度情報がＲＩＣに含まれていたが、必ずしもこれら３つの情報を全て含む場合に限らない。例えば、速度情報をＲＩＣから除外してもよい。また、電力情報、位置情報、及び速度情報のそれぞれをＲＩＣに含めて送受信する場合に限らず、電力情報、位置情報、及び速度情報のそれぞれを個別に送受信してもよい。
　このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
　なお、日本国特許出願第２００９－７２４７１号（２００９年３月２４日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
　以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線端末、無線基地局、制御装置、及び無線通信方法は、無線基地局の設置後において伝搬環境が変化する場合や、割り当て可能な周波数に不足が生じる場合であっても、隣接基地局からの干渉を回避できるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims (12)

  1. 　予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局と、
    　前記第１無線基地局の通信エリア内に位置し、前記第１無線基地局に接続する無線端末と、
    　前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局と、
    　前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局を制御する制御装置と
    を備え、
    　前記第１無線基地局は、前記第２無線基地局から前記無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記通信エリア内の前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記制御装置に送信し、
    　前記制御装置は、
    　前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記通信エリアにおいて前記到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、前記干渉位置に到来する信号の周波数である干渉周波数を特定する特定部と、
    　前記特定部によって特定された前記干渉位置及び前記干渉周波数について前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信する装置側送信部と
    を備える無線通信システム。
  2. 　前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉周波数を示し、
    　前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉周波数を用いて送信する信号の送信電力を低下させる請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記第２無線基地局は、複数のアンテナを用いて構成されるアレイアンテナを備え、
    　前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉位置、又は前記干渉位置の方向を示し、
    　前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記アレイアンテナが形成する指向性ビームを前記干渉位置の方向と異なる方向に向ける請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 　前記第２無線基地局は、それぞれ異なる方向に送信指向性を有する複数のセクタアンテナを備え、
    　前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉位置、又は前記干渉位置の方向を示し、
    　前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉位置の方向に対応するセクタアンテナを用いて送信する信号の送信電力を低下させる請求項１に記載の無線通信システム。
  5. 　前記送信制御情報は、前記特定部によって特定された前記干渉周波数を示し、
    　前記第２無線基地局は、前記制御装置から受信した前記送信制御情報に基づいて、前記干渉周波数の使用を中止する請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 　前記特定部は、前記到来信号電力の移動平均が所定値以上の位置を前記干渉位置として特定する請求項１に記載の無線通信システム。
  7. 　前記第１無線基地局は、前記電力情報及び前記位置情報に加えて、前記無線端末の移動速度を示す速度情報を前記制御装置に送信し、
    　前記特定部は、前記干渉位置を特定する際に、前記第１無線基地局から受信した前記速度情報を用いて、前記到来信号電力の重み付けを行う請求項１に記載の無線通信システム。
  8. 　予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局の通信エリア内に位置し、前記第１無線基地局に接続する無線端末であって、
    　前記第１無線基地局から所定範囲内に設置され、前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局から前記無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報を生成する電力情報生成部と、
    　前記無線端末の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、
    　前記電力情報生成部によって生成された前記電力情報と、前記位置情報生成部によって生成された前記位置情報とを前記第１無線基地局に送信する端末側送信部と
    を備える無線端末。
  9. 　予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する無線基地局であって、
    　前記複数の周波数を下り通信に使用する他の無線基地局から前記無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記無線端末から受信する基地局側受信部と、
    　前記基地局側受信部が受信した前記電力情報及び前記位置情報を、前記無線基地局及び前記他の無線基地局を制御する制御装置に送信する基地局側送信部と
    を備える無線基地局。
  10. 　予め定められた複数の周波数を下り通信に使用する第１無線基地局と、前記複数の周波数を下り通信に使用する第２無線基地局とを制御する制御装置であって、
    　前記第２無線基地局から前記第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを前記第１無線基地局から受信する装置側受信部と、
    　前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記通信エリアにおいて前記到来信号電力が所定値以上となる位置である干渉位置を特定するとともに、前記干渉位置に到来する信号の周波数である干渉周波数を特定する特定部と、
    　前記特定部によって特定された前記干渉位置及び前記干渉周波数について前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信する装置側送信部と
    を備える制御装置。
  11. 　第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報との送信を要求するための送信要求を前記第１無線基地局から前記無線端末へ送信するステップと、
    　前記無線端末が前記送信要求を前記第１無線基地局から受信するステップと、
    　前記電力情報と前記位置情報とを前記無線端末から前記第１無線基地局へ送信するステップと、
    　前記第１無線基地局が前記送信要求を前記無線端末から受信するステップと
    を備える無線通信方法。
  12. 　第１無線基地局の通信エリア内の無線端末への周波数毎の到来信号電力を示す電力情報と、前記無線端末の位置を示す位置情報とを、前記第１無線基地局から、前記第１無線基地局及び前記第２無線基地局を制御する制御装置に送信するステップと、
    　前記制御装置が、前記第１無線基地局から前記電力情報及び前記位置情報を受信するステップと、
    　前記制御装置が、前記第１無線基地局から受信した前記電力情報及び前記位置情報に基づいて、前記到来信号電力を低下させるための送信制御情報を前記第２無線基地局に送信するステップと
    を備える無線通信方法。
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