WO2013051253A1 - 無線通信基地局 - Google Patents

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Abstract

　無線通信基地局１００Ａと無線通信端末２００との間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の無線通信基地局１００Ｂにおいて、他の無線通信基地局１００Ｂと無線通信端末２００との間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる無線通信基地局１００Ａは、所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末２００と他の無線通信基地局１００Ｂ，１００Ｃとの間の通信に用いる無線リソースを、その通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する制御部１０７を備えることを特徴とする。

Description

無線通信基地局 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１１年１０月５日に出願された日本国特許出願２０１１－２２１２６７号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本発明は、無線通信基地局に関するものであり、特に、他の無線通信基地局において無線リソースを割り当てる無線通信基地局に関するものである。
　世界標準の無線通信方式として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムが、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化されている。ＬＴＥでは、無線通信基地局と無線通信端末（移動端末）との無線通信における伝送帯域幅は、リソースブロック（ＲＢ: Resource Block）を最小単位として割り当てられる。リソースブロックの帯域幅は１８０ｋＨｚである。無線通信基地局は、サブフレーム（１ｍｓ）毎に、各移動端末に割り当てる無線リソースをスケジューリングする。以下、本明細書において、無線通信基地局は、適宜「基地局」と略記し、無線通信端末（移動端末）は、適宜「端末」と略記する。
　ＬＴＥシステムにおいて、基地局は、無線通信帯域を効率的に利用するため、送信要求データサイズおよび基地局と端末との間の無線品質に基づいて、各端末に割り当てる無線リソースをスケジューリングする。送信データサイズが大きい端末には、多くのリソースブロックが割り当てられ、送信データサイズが小さい端末には少ないリソースブロックが割り当てられる。また、基地局との間の無線品質が良好であるか否か、すなわち、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）が大きいか否かについても、各端末に割り当てる無線リソースをスケジューリングする際に考慮される。
　無線品質は、端末から基地局へのデータ送信であるアップリンク、基地局から端末へのデータ送信であるダウンリンクともに、基準信号（Reference Signal）を用いて測定される。ダウンリンクの無線品質は、基地局から端末に送信される基準信号について、端末がＳＩＮＲを測定することにより判定される。端末は、測定したＳＩＮＲをＣＱＩ（Channel Quality Indicator）に対応させて基地局に送信することにより、無線品質を基地局にフィードバックする。端末は、ＣＱＩを一定の周期で基地局へ報知する。アップリンクの無線品質は、端末から基地局に送信される基準信号について、基地局がＳＩＮＲを測定することにより判定される（例えば、非特許文献１参照）。このように、基地局は、最新報知時刻における無線品質に基づいて、各端末に割り当てる無線リソースをスケジューリングする。これにより、無線通信帯域を効率的に利用することができる。
　また、基地局のグループに無線リソースを割り当てる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術によれば、端末が高速で移動する場合、または短時間に多数の端末が基地局に接続する場合でも、複数の基地局と端末との間の通信に用いられる無線リソースの割り当てや認証処理などの処理負担を軽減することができる。したがって、特許文献１に記載の技術によれば、基地局は、端末に対して、高速にかつ効率よくチャネルを割り当てることが可能になる。
3GPP TS 36.213 V9.2.0(2010-06),"Physical layer procedures"
特開２００７－１６６０００号公報
　ところで、端末が高速移動している場合、例えば隣接する複数の基地局において同一の無線リソースを割り当てておくことにより、繰り返しハンドオーバが行われるという無駄を防ぐことができる。ここで、高速移動とは、例えば電車や自動車などにより端末が移動しながら通信を行う場面を想定している。このように端末が高速移動している場合、複数の基地局から割り当て情報を通知するための無線リソース（制御チャネル）と、割り当てた無線リソース（通信チャネル）とを各基地局で同じにすることにより、高速で移動する端末と通信を行うことが考えられる。これにより、無線区間において基地局を変更する手順を行うことなく、基地局との通信が可能になる。また、移動中に最適な基地局が変化した際にも、最適な基地局を即時的に選択するとともに、最適な基地局と通信を行うことが可能になる。さらに、複数の基地局のアップリンク／ダウンリンクの信号（復号化前の信号）を合成することにより、利得を得ることもできる。
　このように、高速移動する端末にとって、繰り返しのハンドオーバを回避することは、例えばＶｏＩＰのようなプロトコルによるリアルタイム性の求められる音声通信などを行っている際に、音声の途切れや遅延を防ぐことができるという利点がある。したがって、ＬＴＥのような通信システムにおいては、端末が高速で移動しながらＶｏＩＰのようなプロトコルで通信を行っている際は、極力ハンドオーバを回避するために、例えば隣接する他の基地局においても同一の無線リソースを割り当てるのが望ましい。
　しかしながら、他の基地局において、例えば動画ストリーミング等による通信を行っている他の端末のために既に無線リソースを割り当ててしまっていると、ＶｏＩＰのような音声通信を行う端末のために同一の無線リソースを割り当てられないことが考えられる。このような場合、音声通信を行う端末が高速で移動していると、音声が途切れたり、遅延したりするという不都合が生じることが想定される。すなわち、従来、端末との通信のために複数の基地局が同一の無線リソースの割り当てを行う際に、端末がどのような通信のサービスを行っているかは考慮していなかった。このため、同一の無線リソースの割り当てが阻害されることにより、ＱｏＳが重要であるサービスすなわちハンドオーバによる遅延の影響を受け易いサービスを行っている端末が高速移動すると、無線通信に不都合が生じる恐れがあった。
　また、他の基地局が同一の無線リソースを割り当てようとしても、当該他の基地局において輻輳が生じていることもあり得る。さらに、他の基地局において同一の無線リソースを割り当てた後に、当該他の基地局において輻輳が生じることもあり得る。このような場合にも、当該他の基地局が関与する無線通信に不都合が生じる恐れがある。
　したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、他の無線通信基地局において、高速移動する無線通信端末との間で行われる通信のサービスの内容に応じた優先度で、同一の無線リソースを割り当てる無線通信基地局を提供することにある。
　上記目的を達成する第１の観点に係る無線通信基地局の発明は、
　無線通信基地局と無線通信端末との間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の無線通信基地局において、当該他の無線通信基地局と当該無線通信端末との間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる無線通信基地局であって、
　所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、当該通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する制御部を備えることを特徴とするものである。
　第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線通信基地局において、
　前記制御部は、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と前記他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、前記通信のサービスに要求されるリアルタイム性および／または通信量に基づいて優先的に割り当てるように制御するものである。
　第３の観点に係る発明は、第１または第２の観点に係る無線通信基地局において、
　前記制御部は、前記他の無線通信基地局に輻輳が発生していない場合、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御するものである。
　第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る無線通信基地局において、
　前記制御部は、前記他の無線通信基地局に輻輳が発生している場合、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを割り当てないように制御するものである。
　第５の観点に係る発明は、第３の観点に係る無線通信基地局において、
　前記制御部は、前記他の無線通信基地局において、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末との間の通信に用いる無線リソースが割り当てられた後で輻輳が発生した場合、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際の優先度に基づいて当該割り当てを解除するように制御するものである。
　第６の観点に係る発明は、第５の観点に係る無線通信基地局において、
　前記制御部は、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際とは逆の優先度に従って当該割り当てを解除するように制御するものである。
　本発明の無線通信基地局によれば、他の無線通信基地局において、高速移動する無線通信端末との間で行われる通信のサービスの内容に応じた優先度で、同一の無線リソースを割り当てることができる。
本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る端末の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当処理を概念的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当のさらに他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当および解除の処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信基地局を含む無線通信システムの概略構成の例を示す図である。本実施形態に係る無線通信システムは、例えばＬＴＥシステムで実施することができる。
　図１に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、基地局１００、端末２００、ＭＭＥ(Mobility Management Equipment)３１０、Ｓ－ＧＷ(Serving-Gateway)３２０、Ｐ－ＧＷ(PDN-Gateway)３３０、ＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)４００を含んで構成される。図１に示した無線通信システムの例は基地局を３つ含み、図１において、それぞれ、基地局１００Ａ、基地局１００Ｂ、および基地局１００Ｃとして表してあり、それぞれがセルを形成している。なお、本実施形態に係る無線通信システムにおいては、基地局は２つ以上の任意の数とすることができる。
　基地局１００は、端末２００が無線通信を行うための無線リソースの割り当てを行う。端末２００は、基地局１００を介して無線通信を行う。ＭＭＥ３１０は、端末２００の位置登録、着信時の端末呼び出し処理、および基地局１００の間のハンドオーバといったモビリティ管理を行う。Ｓ－ＧＷ３２０は、音声やパケットなどのユーザデータを処理する。Ｐ－ＧＷ３３０は、ＩＭＳ４００とのインタフェースを有している。ＩＭＳ４００は、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)を用いたマルチメディアサービスに対応した公衆通信網である。
　図１において、基地局１００Ａ、基地局１００Ｂ、および基地局１００Ｃの間は、それぞれＸ２と呼ばれるインタフェースで接続される。ＭＭＥ３１０と、基地局１００Ａ、基地局１００Ｂ、および基地局１００Ｃとの間は、それぞれＳ１－ＭＭＥと呼ばれるインタフェースで接続される。Ｓ－ＧＷ３２０と、基地局１００Ａ、基地局１００Ｂ、および基地局１００Ｃとの間は、それぞれＳ１－Ｕと呼ばれるインタフェースで接続される。ＭＭＥ３１０と、Ｓ－ＧＷ３２０との間は、Ｓ１１と呼ばれるインタフェースで接続される。Ｓ－ＧＷ３２０と、Ｐ－ＧＷ３３０との間は、Ｓ５と呼ばれるインタフェースで接続される。また、Ｐ－ＧＷ３３０と、ＩＭＳ４００との間は、ＳＧｉと呼ばれるインタフェースで接続される。
　また、ＩＭＳ４００には、図１に示したＰ－ＧＷ３３０以外のＰ－ＧＷも接続されることを想定している。さらに、当該Ｐ－ＧＷ３３０以外のＰ－ＧＷは、図１に示した各基地局１００、端末２００、ＭＭＥ３１０、Ｓ－ＧＷ３２０と同様のノード群で構成される無線通信システムが接続されることを想定している。
　図２は、図１に示した基地局１００の概略構成の例を示す図である。図２に示すように、基地局１００は、ＲＦアンテナ１０１、ＲＦ部１０２、変復調部１０３、基地局インタフェース部１０４、ＯＭＴ(Operation Maintenance Tool)インタフェース部１０５、ＢＨ(Backhaul)インタフェース部１０６、制御部１０７、および記憶部１０８、を備えている。
　ＲＦアンテナ１０１は、端末２００へのＲＦ信号の送信、および端末２００からのＲＦ信号の受信を行う。ＲＦ部１０２は、ＲＦアンテナ１０１で送受信するＲＦ信号を、ＲＦ帯域およびデジタル処理可能な帯域に変換する。変復調部１０３は、ＲＦ部１０２に出力される信号を変調するとともに、ＲＦ部１０２から入力された信号を復調する。基地局インタフェース部１０４は、他の基地局とのインタフェースとして機能する。ＯＭＴインタフェース部１０５は、オペレータが基地局１００を手動で制御する際のインタフェースとして機能する。ＢＨインタフェース部１０６は、コアネットワークのインタフェースとして機能する。制御部１０７は、ＣＰＵを用いて構成することができ、基地局１００を構成する各機能部をはじめ、基地局１００の全体を制御および管理する。特に、本実施形態において、制御部１０７は、端末２００との間の無線通信に用いる無線リソースの割り当てに係る制御を行う。具体的には、制御部１０７はスケジューラを含み、各端末に割り当てる無線リソースをスケジューリングする。制御部１０７による本実施形態特有の無線リソースの割り当てに係る制御については、さらに後述する。記憶部１０８は、各種のデータを記憶することができるメモリである。
　図３は、図１に示した端末２００の概略構成の例を示す図である。図３に示すように、端末２００は、ＲＦアンテナ２０１、ＲＦ部２０２、変復調部２０３、制御部２０４、記憶部２０５、入力部２０６、デコーダ部２０７、マイク２０８、スピーカ２０９、表示部２１０、ＧＰＳアンテナ２１１、およびＧＰＳ部２１２、を備えている。
　ＲＦアンテナ２０１は、基地局１００へのＲＦ信号の送信、および基地局１００からのＲＦ信号の受信を行う。ＲＦ部２０２は、ＲＦアンテナ２０１で送受信するＲＦ信号を、ＲＦ帯域およびデジタル処理可能な帯域に変換する。変復調部２０３は、ＲＦ部２０２に出力される信号を変調するとともに、ＲＦ部２０２から入力された信号を復調する。制御部２０４は、ＣＰＵを用いて構成することができ、端末２００を構成する各機能部をはじめ、端末２００の全体を制御および管理する。特に、本実施形態において、制御部２０４は、基地局１００から通知された無線リソースの割り当てに従って、端末２００が基地局１００と通信を行うように制御を行う。記憶部２０５は、各種のデータを記憶することができるメモリである。
　入力部２０６は、操作者による各種入力操作を検出する。デコーダ部２０７は、音声信号および画像信号をデコードする。マイク２０８は、音声を検出して電気信号に変換する。スピーカ２０９は、音声を表す電気信号を音声に変換して出力する。表示部２１０は、ＬＣＤまたは有機ＥＬディスプレイ等を用いて構成することができ、各種画像を表示する。ＧＰＳアンテナ２１１は、人工衛星からの信号を受信する。ＧＰＳ部２１２は、ＧＰＳ(Global Positioning System)により位置を検出する。
　次に、本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当処理の基本概念を説明する。
　図４は、本発明の一実施形態に係るに基地局１００と、端末２００との位置関係を概略的に示している。図４に示すように、基地局１００については、基地局１００Ａ、基地局１００Ｂ、および基地局１００Ｃの３つが、図示のような位置に存在する。また、図４に示すように、端末２００については、端末２００ａ、端末２００ｂ、および端末２００ｃの３つが、図示のような位置に存在する。さらに、図４に示すように、端末２００ａ、端末２００ｂ、および端末２００ｃは、それぞれ同じ電車に乗って高速で移動しているものとする。本発明において、高速とは、例えば電車や自動車などに乗って移動する速度を想定しており、例えば時速６０ｋｍを超える程度の速度とすることができる。なお、本発明において、高速とは、時速６０ｋｍを超える程度の速度に限定されないが、人間が歩くような速度（時速５ｋｍ程度）よりは速い速度とするのが好適である。また、図４に示す例において３つの端末２００を同じ電車に乗せて移動させているのは、ほぼ同じ位置に存在する複数の端末の通信のサービスをそれぞれ異ならせて比較をすることにより、本実施形態を説明するためである。したがって、本発明において、これらの端末がそれぞれ同じ乗り物に乗って同じ経路を移動することは必須のことではない。
　図４に示すように、端末２００ａ、端末２００ｂ、および端末２００ｃは、同じ電車に乗って、現在地Ｐ１から、Ｐ２を経由して、Ｐ３の位置に移動していくものとする。端末２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、現時点においては、それぞれ基地局１００Ａと通信を行っており、移動に伴って、基地局１００Ｂと、その次に基地局１００Ｃと、通信を行うものとする。ここで、例として、端末２００ａはＶｏＩＰのプロトコルで通信を行っており、端末２００ｂは動画のストリーミングのための通信を行っており、端末２００ｃはＷｅｂブラウジングのための通信を行っているものとする。したがって、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信は、２００ｂが行う動画のストリーミングのための通信および端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングのための通信よりも、通信のサービスに高いリアルタイム性が要求される。しかしながら、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信は、音声通信のため、端末２００ｂが行う動画のストリーミングのための通信ほどは、高い速度が要求されない（通信量が少ない）。さらに、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信は、音声通信のため、端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングのための通信によって多数の動画または静止画などを送受信する通信ほどは、高い速度が要求されない。
　本実施形態に係る無線リソースの割当処理においては、複数存在する基地局の中で、他の基地局を制御する主体となるマスタ基地局を選定する。このマスタ基地局の選定については、例えば、端末２００と通信を開始した基地局１００が、端末２００が高速で移動中である旨の通知を端末２００から受けた際に、当該基地局１００をマスタ基地局とすることができる。具体的には、例えば、端末２００ａのＧＰＳ部２１２が取得する位置情報の通知を受けて、端末２００ａが時速６０ｋｍを超えるような速度で移動していることを基地局１００Ａが検出した場合、当該基地局１００Ａをマスタ基地局とすることができる。
　図４においては、一例として、基地局１００Ａがマスタ基地局であるものとする。この場合、このマスタ基地局１００Ａが、基地局１００Ａと端末２００との間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂにおいて、他の基地局１００Ｂと端末２００との間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる処理を行う。ここで、同一の無線リソースとは、同一の周波数領域および同一の時間領域をもつ無線リソースのことを意味する。同様に、このマスタ基地局１００Ａが、基地局１００Ａと端末２００との間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｃにおいて、他の基地局１００Ｃと端末２００との間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる処理を行う。具体的には、マスタ基地局１００Ａは、例えば、バックホール回線を介して、図１におけるＭＭＥ３１０のような装置に、マスタ基地局１００Ａと同一の無線リソースの割当を通知するようにできる。そして、マスタ基地局１００Ａと同一の無線リソースの割当を通知されたＭＭＥ３１０は、同一の無線リソースの割当ての対象となる他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃに、同一の無線リソースを割り当てるように指示を出す等の処理を行うことができる。
　本実施形態に係る無線リソースの割当処理において、マスタ基地局は、端末２００の移動に応じて次のマスタ基地局を選定し、例えば、バックホール回線を通じて当該選定された次のマスタ基地局に通知および設定処理を行う。このようにして、端末２００の移動に伴って、マスタ基地局を順次変更することができる。なお、マスタ基地局は、必ずしも同一の無線リソースを割り当てた端末と通信中の基地局である必要はない。
　図４に示すように、本実施の形態において、マスタ基地局１００Ａは、各端末がＰ１からＰ２に移動することが予測できたら、端末２００ａ、２００ｂ、２００ｃが基地局１００Ａのセルに存在する間に、基地局１００Ｂにおいて、同一の無線リソースを割り当てる。また、マスタ基地局１００Ａは、各端末がＰ２から更にＰ３に移動することが予測できたら、なるべく早い時点で（少なくとも各端末が基地局１００Ｃのセルに入る前に）、基地局１００Ｃにおいても、同一の無線リソースを割り当てる。
　このような処理を行うためには、端末２００が移動する経路は、ある程度早い段階で予測できた方が有利である。マスタ基地局において、端末２００が移動する手段が判定できれば、各種の地図情報を入手することにより、端末２００が移動する経路をある程度予測することができる。例えば、マスタ基地局において、端末２００が移動する手段が電車であると判定された場合、鉄道の路線図情報があれば、現在の進行状況から端末２００の移動する路線上の経路をある程度予測することができる。また、マスタ基地局において、端末２００が移動する手段が自動車やバスなどであると判定された場合、道路の地図情報があれば、現在の進行状況から端末２００の移動する道路上の経路をある程度予測することができる。
　次に、マスタ基地局が、他の基地局において、当該マスタ基地局と同一の無線リソースを割り当てる処理の具体例をさらに説明する。
　図５は、図４に示した基地局１００Ａ、１００Ｂ、および１００Ｃにおいて、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃに対する同一の無線リソース割当て処理を行った様子を表している。図５においては、無線リソースの割り当て状態が時間の経過とともに変化している様子を、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）の順に時系列に沿って表している。図５に示す各図においては、各基地局において割り当てられた無線リソースの状態を概略的に示してあり、それぞれ、縦軸が周波数、横軸が時間を意味している。
　また、図５の各図においては、無線リソースの割り当てられた領域を、図５の最下段に示すような例に従って区別して表してある。例えば、ＶｏＩＰのプロトコルで通信を行う端末２００ａのために割り当てられた無線リソースの領域は、水平方向のハッチングを付した領域として示してある。また、動画のストリーミングの通信を行う端末２００ｂのために割り当てられた無線リソースの領域は、斜め方向のハッチングを付した領域として示してある。さらに、Ｗｅｂブラウジングの通信を行う端末２００ｃのために割り当てられた無線リソースの領域は、垂直方向のハッチングを付した領域として示してある。また、破線によるハッチングを付した領域は、各基地局がそれぞれのローカルの端末に無線リソースを割り当てる領域を示している。
　図５に示す例は、基地局１００Ａ、１００Ｂ、および１００Ｃのいずれにおいても、通信の輻輳が生じていない場合を表している。この場合、マスタ基地局１００Ａは、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいて、基地局１００Ａと端末２００ａとの間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃと端末２００ａとの間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる。この割り当てを行う際、基地局１００Ａの制御部１０７は、例えば時速６０ｋｍのような所定の速度以上の速度で移動する端末と他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃとの間の通信に用いる無線リソースを、当該通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する。また、制御部１０７は、所定の速度以上の速度で移動する端末と他の基地局との間の通信に用いる無線リソースを、前記通信のサービスに要求されるリアルタイム性および／または通信量に基づいて優先的に割り当てるように制御する。
　例えば、制御部１０７は、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信のように、通信のサービスに高いリアルタイム性が要求される通信に用いる無線リソースを最優先して割り当てることができる。また、制御部１０７は、端末２００ｂが行う動画のストリーミングのための通信のように、通信のサービスに高いリアルタイム性は要求されないが、高い速度が要求される（通信量が多い）通信に用いる無線リソースを、次に優先して割り当てることができる。さらに、制御部１０７は、端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングのための通信のように、通信のサービスに高いリアルタイム性が要求されず、高い速度も要求されない（通信量が少ない）通信に用いる無線リソースを、比較的低い優先度で割り当てることができる。以上のような各通信のサービスの優先度は、所定の条件に従って予め規定しておくことができる。無線リソースを割り当てる際の通信のサービスにおける優先順位の重み付けとしては、通信量よりも、リアルタイム性のほうを高く重み付けするのが好適である。
　図５（Ａ）に示す時点で、マスタ基地局１００Ａにおいて、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃのための無線リソースはすでに割り当てられている。このような無線リソースの割り当てにより、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃとマスタ基地局１００Ａとの間の通信を行うことができる。これらの端末の移動経路が基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内であることが予測されたら、マスタ基地局１００Ａは、割り当てが最優先される端末２００ａとの間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃに割り当てる。このようにして、図５（Ａ）に示すように、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいても、ＶｏＩＰのプロトコルによる端末２００ａとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられる。この結果、端末２００ａが基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内に移動しても、通信による音声が途切れたり遅延したりするという不都合は防がれる。
　一方、図５（Ａ）に示す時点で、基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいて、端末２００ｂおよび２００ｃのための無線リソースはまだ割り当てられていない。したがって、これらの端末の移動経路が基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内であることが予測されたら、マスタ基地局１００Ａは、割り当てが次に優先される端末２００ｂとの間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃに割り当てる。このようにして、図５（Ｂ）に示すように、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいても、動画のストリーミングを行う端末２００ｂとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられる。この結果、端末２００ｂが基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内に移動しても、正常に動画のストリーミングを行うことができる。
　一方、図５（Ｂ）に示す時点で、基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいて、端末２００ｃのための無線リソースはまだ割り当てられていない。したがって、この端末の移動経路が基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内であることが予測されたら、マスタ基地局１００Ａは、割り当てが次に優先される端末２００ｃとの間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃに割り当てる。このようにして、図５（Ｃ）に示すように、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいても、Ｗｅｂブラウジングを行う端末２００ｃとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられる。この結果、端末２００ｃが基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内に移動しても、正常にＷｅｂブラウジングを行うことができる。
　このようにして、端末２００ａ、２００ｂ、２００ｃの優先順位で、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃが現在通信を行っている以外の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいて、各端末に対して同一の無線リソースを割り当てることができる。
　次に、マスタ基地局が、他の基地局において、当該マスタ基地局と同一の無線リソースを割り当てる際に、当該他の基地局に輻輳が発生している場合の処理の具体例をさらに説明する。
　図６に示す例は、基地局１００Ｃにおいて、通信の輻輳が生じている場合を表している。この場合、マスタ基地局１００Ａの制御部１０７は、他の基地局に輻輳が発生していない場合、所定の速度以上の速度で移動する端末と他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する。しかしながら、制御部１０７は、他の基地局に輻輳が発生している場合、所定の速度以上の速度で移動する端末と他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを割り当てないように制御する。
　図６（Ａ）に示す時点で、マスタ基地局１００Ａにおいて、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃのための無線リソースはすでに割り当てられている。これらの端末の移動経路が他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃの電波圏内であることが予測されたら、マスタ基地局１００Ａは、割り当てが最優先される端末２００ａとの間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の基地局１００Ｂに割り当てる。しかしながら、輻輳が生じている他の基地局Ｃについては、さらに無線リソースの割り当てを行うと、ローカルの無線通信端末の通信を阻害する可能性を高めることになる。このため、他の基地局Ｃにおいては、仮に無線リソースの割り当てが可能であったとしても、同一の無線リソースの割り当ては行わないようにする。
　このようにして、図６（Ａ）に示すように、他の基地局１００Ｂにおいても、ＶｏＩＰのプロトコルによる端末２００ａとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられる。一方、図６（Ａ）に示すように、他の基地局１００Ｃにおいては、ＶｏＩＰのプロトコルによる端末２００ａとの間の通信に用いられる同一の無線リソースは割り当てられない。この結果、他の基地局Ｃに輻輳が生じている場合、本実施形態に係る無線リソース割り当て処理を行ったことにより、他の基地局Ｃにおけるローカルの端末の通信を阻害するおそれはなくなる。
　この後、他の基地局Ｂにおいては、図５で説明したのと同様に、図６（Ｂ）において端末２００ｂとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられ、図６（Ｃ）において端末２００ｃとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられる。一方、輻輳が生じている他の基地局Ｃにおいては、図６（Ｂ）において端末２００ｂとの間の通信に用いられる同一の無線リソースが割り当てられず、図６（Ｃ）において端末２００ｃとの間の通信に用いられる同一の無線リソースも割り当てられない。
　次に、マスタ基地局が、他の基地局において、当該マスタ基地局と同一の無線リソースを割り当てた後で、当該他の基地局に輻輳が発生した場合の処理の具体例をさらに説明する。
　図７に示す例は、例えば図５に示した例のように、基地局１００Ａ、１００Ｂ、および１００Ｃのいずれにおいても、通信の輻輳が生じていない状態で無線リソースの割り当てを行った後で、基地局１００Ｃにおいて、通信の輻輳が生じた場合を表している。すなわち、図７は、いずれの基地局にも輻輳が生じていない状態で例えば図５（Ａ）から図５（Ｃ）までに示すような割り当てを行った後で、基地局１００Ｃにおいて通信の輻輳が生じた例を表している。
　マスタ基地局１００Ａの制御部１０７は、他の基地局１００Ｃにおいて、所定の速度以上の速度で移動する端末との間の通信に用いる無線リソースが割り当てられた後で輻輳が発生した場合、通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際の優先度に基づいて当該割り当てを解除するように制御する。特に、この場合、制御部１０７は、通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際とは逆の優先度に従って優先的に当該割り当てを解除するように制御するのが好適である。
　図７（Ａ）に示す時点までに、マスタ基地局１００Ａによって、他の基地局１００Ｂおよび１００Ｃにおいて、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃのための無線リソースがすでに割り当てられている。ところが、図７（Ａ）に示す時点において、基地局１００Ｃにおいて通信の輻輳が生じたとする。
　このような場合、制御部１０７は、例えば、図５において無線リソースの割り当てを行った際の通信サービスの内容に応じた優先度とは逆の優先度に従って、マスタ基地局と同一のすでに割り当てられた無線リソースを解除するように制御することができる。
　図７において、他の基地局１００Ｂには輻輳が生じていない。このため、図７（Ａ）から図７（Ｄ）にわたって、他の基地局１００Ｂにおいては、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃのそれぞれについて、マスタ基地局１００Ａと同一の無線リソースの割り当てが維持されている。
　一方、図７（Ａ）の時点において、他の基地局１００Ｃには輻輳が生じている。このため、他の基地局１００Ｃにおいては、図７（Ａ）から図７（Ｄ）にわたって、端末２００ａ、２００ｂ、および２００ｃのそれぞれについて、マスタ基地局１００Ａと同一の無線リソースの割り当てを段階的に解除する。図５で説明したように、無線リソースを割り当てた際の優先度は、高いものから順に、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信、端末２００ｂが行う動画のストリーミングのための通信、端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングのための通信、とした。したがって、図７に示す例においては、端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングのための通信、端末２００ｂが行う動画のストリーミングのための通信、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信、の順に、すでに割り当てた無線リソースを解除する。
　図７においては、図７（Ａ）の時点で割り当てられていた、端末２００ｃが行うＷｅｂブラウジングに用いる無線リソースが、図７（Ｂ）の時点では割り当て解除されている。また、図７（Ｂ）の時点で割り当てられていた、端末２００ｂが行う動画のストリーミングに用いる無線リソースが、図７（Ｃ）の時点では割り当て解除されている。さらに、図７（Ｃ）の時点で割り当てられていた、端末２００ａが行うＶｏＩＰのプロトコルによる通信に用いる無線リソースが、図７（Ｄ）の時点では割り当て解除されている。この結果、一旦無線リソースの割り当てを行った後に、他の基地局Ｃに輻輳が生じた場合、本実施形態に係る無線リソース割り当て処理を行ったことにより、他の基地局Ｃにおけるローカルの端末の通信を阻害するおそれはなくなる。
　次に、上述したような本実施形態による無線リソース割り当ておよび解除の処理の流れを説明する。
　図８は、本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当および解除の処理を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、例えば上述したマスタ基地局１００Ａが実施することを想定している。図８のフローチャートに示す本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当および解除の処理は、いずれかの基地局１００が、通信中の端末２００から高速で移動中である旨の通知を受信した際にマスタ基地局として選定された時点から開始する。ここで、移動速度の判定は、上述したように、例えば、端末２００のＧＰＳ部２１２が取得する位置情報の通知を受けて、端末２００が時速６０ｋｍを超えるような速度で移動していること検出することにより行うことができる。
　本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当および解除の処理が開始すると、まず、マスタ基地局１００の制御部１０７は、最初に高速移動中であると判定された端末２００の移動経路が特定可能であるかを判定する（ステップＳ１１）。
　ステップＳ１１において端末２００の移動経路が特定可能であるか否かの判定は、やはり端末２００のＧＰＳ部２１２が取得する位置情報を用いることにより行うことができる。例えば、一定時間ごとに、端末２００が通信中の基地局１００にＧＰＳによる位置情報を通知して、基地局１００に保持されている近隣地域の地図データにおいて、例えば線路上に沿って移動していると判定されたら、移動経路は特定可能であると判定する。このような地図データは、基地局１００の制御部１０７の制御により、予め、または必要に応じて取得したものを、例えば記憶部１０８に記憶しておくことができる。
　ステップＳ１１において端末２００の移動経路が特定可能であると判定されたら、制御部１０７は、当該端末２００が移動する経路に沿って存在する基地局１００のうち、輻輳中のものが存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２にて行う基地局１００のうち輻輳中のものが存在するか否かの判定において、例えば、制御部１０７は、ＭＭＥ３１０またはＳ－ＧＷ３２０などを介して他の基地局からの情報を取得することができる。
　ステップＳ１２において基地局１００のうち輻輳中のものが存在しない場合、制御部１０７は、マスタ基地局１００に近接する基地局から無線リソースを割り当てる処理を行う（ステップＳ１３）。ここでは、端末２００が移動する経路沿いに存在する、同一の無線リソースを割り当てる対象となる基地局の全てにおいて、ステップＳ１３の無線リソース割り当て処理を行うのが好適である。ステップＳ１３において行う処理は、主として、図５を用いて説明した処理を中心として行う。したがって、ステップＳ１３の無線リソース割り当て処理においては、上述したように、通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する。また、ステップＳ１３の無線リソース割り当て処理においては、上述したように、通信のサービスに要求されるリアルタイム性および／または通信量に基づいて優先的に無線リソースを割り当てる。
　一方、ステップＳ１２において基地局１００のうち輻輳中のものが存在する場合、制御部１０７は、当該輻輳中の基地局以外の基地局であって端末２００が移動する経路沿いに存在するものから無線リソースを割り当てる処理を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において行う処理は、主として、図６を用いて説明した処理を中心として行う。すなわち、ステップＳ１４において、制御部１０７は、端末２００が移動する経路沿いに存在する基地局であっても、輻輳中のものには無線リソースを割り当てる処理を行わない。なお、ステップＳ１４において、輻輳中でない基地局には、上述したように、通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する。また、ステップＳ１４の無線リソース割り当て処理においても、上述したように、通信のサービスに要求されるリアルタイム性および／または通信量に基づいて優先的に無線リソースを割り当てる。
　ステップＳ１３またはステップＳ１４において無線リソースの割り当て処理が完了したら、制御部１０７は、すでに同一の無線リソースを割り当てた基地局のうち、現在通信中の基地局１００以外で輻輳が発生したものが存在するか否かを判定する（ステップＳ１５）。
　ステップＳ１５において輻輳が発生した基地局１００が存在する場合、制御部１０７は、当該基地局１００に割り当てられた同一の無線リソースの当該割り当てを解除する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において行う処理は、主として、図７を用いて説明した処理を中心として行う。なお、ステップＳ１５において、現在通信中の基地局１００以外で輻輳が発生したものが存在するか否かを判定する際、輻輳が起きた基地局１００から輻輳が起きた旨を示す情報がバックホール回線を通じてマスタ基地局１００に送信されるようにできる。また、ステップＳ１６において輻輳が発生した基地局１００に割り当てられた同一の無線リソースの当該割り当てを解除する場合も、バックホール回線を経て、輻輳が生じた基地局１００に対して同一の無線リソース割当てを解除するようにできる。
　上述したように、ステップＳ１６においては、制御部１０７は、例えば、無線リソースの割り当てを行った際の通信サービスの内容に応じた優先度とは逆の優先度に従って、マスタ基地局と同一のすでに割り当てられた無線リソースを解除するようにできる。すなわち、通信量が多く、かつリアルタイム性が低いサービスを行う端末２００が使用する無線リソースの割当てを優先して解除するようにできる。
　ステップＳ１６において無線リソースを解除した後、またはステップＳ１５において輻輳が発生した基地局１００が存在しない場合、制御部１０７は、まだ通信中の端末２００が存在するか否かを判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７においては、同一の無線リソースの割り当ての対象となった全ての端末２００において通信が終了したか否かを判定する。ステップＳ１７においてまだ通信中の端末２００が存在する場合、制御部１０７は、ステップＳ１５およびステップＳ１６の処理をループして行う。一方、ステップＳ１７においてもはや通信中の端末２００が存在しない場合、制御部１０７は、本発明の一実施形態に係る無線リソースの割当および解除の処理を終了する。なお、端末２００の通信が継続している間にマスタ基地局１００の変更があった場合、変更した先のマスタ基地局１００において、ステップＳ１５およびステップＳ１６の処理をループして行うのが好適である。
　以上説明したように、本発明の基地局１００によれば、高速移動する端末２００の行うサービスの種別に応じて同一の無線リソース割り当てを行う。このため、同一の無線リソースの割り当てが阻害されることにより、ＱｏＳが重要であるサービスすなわちハンドオーバによる遅延の影響を受け易いサービスを行っている端末２００が高速移動しても、無線通信に不都合が生じるおそれは軽減される。また、同一の無線リソースを割り当てる際の対象となる基地局１００において輻輳が生じている場合、当該基地局においては無線リソース割り当てを行わない。このため、本発明に係る無線リソースの割り当て処理を行ったことに起因して、当該基地局の通信が妨げられることはない。さらに、同一の無線リソースを割り当てた後、高速移動する端末２００に最寄りの基地局１００以外の同一の無線リソース割当てを行った基地局１００において輻輳が検知された際は、当該基地局の同一の無線リソース割当てを解除するため、当該基地局の通信を阻害しない。
　本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　また、上述の実施例では、移動体通信システムとしてＬＴＥを想定して説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、移動端末と基地局との間の無線通信のサービスの種別に応じて無線リソースの割り当てを変更する基地局を含む無線通信システムであれば、本発明を同様に適用することができる。
　また、上述の実施例では、端末２００が移動する際の位置情報を取得するためにＧＰＳを採用した。しかしながら、端末２００が移動する際の位置情報を取得できるものであれば、本発明はＧＰＳを採用したものに限定されない。例えば、端末２００が通信を行う基地局１００が存在する位置の情報から、端末２００の大まかな位置を推定する等の態様も考えられる。
　さらに、上述の実施例では、基地局１００の中からマスタ基地局を選定し、このマスタ基地局が、他の基地局における無線リソースの割り当てを管理および制御した。しかしながら、マスタ基地局よりも更に上の階層に位置する装置を設けて、この装置からの指示によって、マスタ基地局が他の基地局における無線リソースの割り当てを行うようにする態様も想定できる。
　１００　無線通信基地局
　１０１　ＲＦアンテナ
　１０２　ＲＦ部
　１０３　変復調部
　１０４　基地局インタフェース部
　１０５　ＯＭＴインタフェース部
　１０６　ＢＨインタフェース部
　１０７　制御部
　１０８　記憶部
　２００　無線通信端末
　２０１　ＲＦアンテナ
　２０２　ＲＦ部
　２０３　変復調部
　２０４　制御部
　２０５　記憶部
　２０６　入力部
　２０７　デコーダ部
　２０８　マイク
　２０９　スピーカ
　２１０　表示部
　２１１　ＧＰＳアンテナ
　２１２　ＧＰＳ部
　３１０　ＭＭＥ
　３２０　Ｓ－ＧＷ
　３３０　Ｐ－ＧＷ
　４００　ＩＭＳ
 
 

Claims (6)

  1. 　無線通信基地局と無線通信端末との間の通信に用いられるのと同一の無線リソースを、他の無線通信基地局において、当該他の無線通信基地局と当該無線通信端末との間の通信に用いる無線リソースとして割り当てる無線通信基地局であって、
    　所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、当該通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する制御部を備えることを特徴とする、無線通信基地局。
  2. 　前記制御部は、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と前記他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、前記通信のサービスに要求されるリアルタイム性および／または通信量に基づいて優先的に割り当てるように制御する、請求項１に記載の無線通信基地局。
  3. 　前記制御部は、前記他の無線通信基地局に輻輳が発生していない場合、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てるように制御する、請求項１または２に記載の無線通信基地局。
  4. 　前記制御部は、前記他の無線通信基地局に輻輳が発生している場合、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末と当該他の無線通信基地局との間の通信に用いる無線リソースを割り当てないように制御する、請求項３に記載の無線通信基地局。
  5. 　前記制御部は、前記他の無線通信基地局において、前記所定の速度以上の速度で移動する無線通信端末との間の通信に用いる無線リソースが割り当てられた後で輻輳が発生した場合、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際の優先度に基づいて当該割り当てを解除するように制御する、請求項３に記載の無線通信基地局。
  6. 　前記制御部は、前記通信のサービスの内容に応じて優先的に割り当てられた無線リソースを、割り当ての際とは逆の優先度に従って当該割り当てを解除するように制御する、請求項５に記載の無線通信基地局。
     
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