(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と、複数の前記基地局を制御する基地局制御装置と、複数のアンテナを備える移動局と、を含み、前記基地局制御装置により複数の前記基地局を相互に協調させて、前記移動局と同時に無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記移動局と同時に無線通信を行う、相互に協調する複数の前記基地局が、自局の負荷状態を前記基地局制御装置に通知し、
前記基地局制御装置は、複数の前記基地局からの前記通知に基づいて、複数の前記基地局の負荷状態の大小関係を判定し、少なくとも最大負荷状態の基地局と前記移動局との間の無線通信を解除するように、複数の前記基地局を制御する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記通知を受けた前記基地局制御装置により、前記移動局との間の無線通信を解除するように制御された基地局は、前記移動局に対して解除要求を送信し、
前記移動局は、前記解除要求を受信して当該基地局から受信する信号の復調を中止することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、具体的には、多地点協調送受信に対応した無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信端末（移動局）と基地局との間の通信効率の向上を図るための技術として、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式の無線通信システムがある。このＭＩＭＯ方式の無線通信システムでは、それぞれ複数のアンテナを備えた移動局と基地局との間で、複数のパス（ストリーム）を介して通信が行われる。ＭＩＭＯ方式の無線通信システムにおいては、送信側の装置は、送信するデータを予め複数のストリームに分割し、複数のアンテナから同一周波数帯域で送信する。受信側の装置は、複数のアンテナで信号を受信し、合成する。これにより、同一周波数帯域で複数の信号を送受信できるため、限られた通信帯域を利用して送受信可能なデータ量を増大させることができ、通信の高速化につながる。
【０００３】
一般的に、ある基地局のセルと、当該基地局に隣接する基地局のセルとは、各セルエッジ（基地局からの電波が届く領域の境界）近傍で重なり合っている。そのため、複数のセルが重なり合っている領域（以下、セルエッジ近傍領域とする）では、複数の基地局からの無線信号が干渉することになる。さらに、セルエッジ近傍領域は、基地局から離れた領域であるため通信環境が悪く、スループットが低下する。
【０００４】
これを解決し、セルエッジ近傍領域におけるスループットを向上させるために、多地点協調（ＣｏＭＰ：Coordinated Multipoint）と称される通信が開発されている。ＣｏＭＰとは、隣接する基地局アンテナを協調させて移動局と通信を行うことにより、特にセルエッジ近傍領域でのスループットを大幅に向上する基地局協調ＭＩＭＯ技術である（例えば、特許文献１参照）。図６に、特許文献１に係るＣｏＭＰに基づく通信システム１００を示す。ここでは、第１基地局１０３及び第２基地局１０４の両方のセルエッジ近傍領域に、移動局１０２が位置している。移動局１０２は、少なくとも２つの受信アンテナを備えており、基地局制御装置１０１の制御により、第１基地局１０３及び第２基地局１０４とＭＩＭＯ通信を行う。すなわち、基地局制御装置１０１は、移動局１０２に対して送信すべきデータを２分割し、第１基地局１０３及び第２基地局１０４を相互に協調（同期化）させ、第１基地局１０３からはストリーム１を通じて、第２基地局１０４からはストリーム２を通じて、それぞれ同一周波数帯域で移動局１０２にデータを送信する。
【０００５】
そして、移動局１０２は、第１基地局１０３及び第２基地局１０４からのデータを、例えばレイク受信し、合成する。このようにして、ＣｏＭＰに基づく通信システム１００においては、同一周波数帯域で複数のデータを送受信することが可能であるため、セルエッジ近傍領域におけるスループットを向上させることができる。換言すれば、ＣｏＭＰに基づく通信システム１００は、セルエッジ近傍領域においても高いデータ転送速度をサポートすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５４３１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような通信システムでは、セルエッジ近傍領域に位置する一つの移動局が、隣接する複数の基地局の通信リソースを使用することを前提とするが、基地局のトラフィックの処理が増大している際に、ＣｏＭＰに基づく通信システムを利用しても、通信リソースを有効活用できない恐れがある。
【０００８】
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、基地局側における処理負荷を低減し、且つ無線通信システム全体として通信リソースを有効活用することが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する第１の観点に係る、無線通信システムの発明は、
複数の基地局と、複数の前記基地局を制御する基地局制御装置と、複数のアンテナを備える移動局と、を含み、前記基地局制御装置により複数の前記基地局を相互に協調させて、前記移動局と同時に無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記移動局と同時に無線通信を行う、相互に協調する複数の前記基地局のうち少なくとも一つの基地局が、自局の負荷状態を前記基地局制御装置に通知し、
前記基地局制御装置は、複数の前記基地局からの前記通知に基づいて、複数の前記基地局の負荷状態の大小関係を判定し、少なくとも最大負荷状態の基地局と前記移動局との間の無線通信を解除するように、複数の前記基地局を制御する、
ことを特徴とするものである。
【００１１】
第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線通信システムであって、
前記通知を受けた前記基地局制御装置により、前記移動局との間の無線通信を解除するように制御された基地局は、前記移動局に対して解除要求を送信し、
前記移動局は、前記解除要求を受信して当該基地局から受信する信号の復調を中止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基地局側における処理負荷を低減し、且つ無線通信システム全体として通信リソースを有効活用することができる無線通信システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の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。
【図２】本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける、基地局制御装置による制御を示す概略フローチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける、移動局による受信処理を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける、基地局制御装置による制御を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける、基地局制御装置による他の制御を示す図である。
【図６】従来のＣｏＭＰに基づく通信システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の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。無線通信システム１０は、例えば携帯電話端末である移動局１２と、移動局１２とＣｏＭＰによる通信を行う第１基地局１３並びに第２基地局１４と、第１基地局１３並びに第２基地局１４を協調制御等する基地局制御装置１１とで構成されている。基地局制御装置１１は、例えば、ＥＭＳ（Element Management System)サーバーである。移動局１２は、複数のアンテナを備え、ＣｏＭＰによる通信に対応している。第１及び第２基地局１３、１４は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）に対応した基地局である。
【００１６】
無線通信システム１０において、移動局１２は、第１基地局１３及び第２基地局１４のセルエッジ近傍領域に位置すると、第１基地局１３及び第２基地局１４との間でＣｏＭＰに基づく通信が行われる。ＣｏＭＰに基づく通信では、基地局制御装置１１は、移動局１２に送信すべきデータ（例えば、動画データ）を２分割し、第１基地局１３及び第２基地局１４を協調（同期）させて、第１基地局１３からはストリーム１を通じて、第２基地局１４からはストリーム２を通じて、同一周波数帯域でそれぞれ移動局１２にデータを送信する。ここで、ストリーム１及び２を通じてそれぞれ送信されるデータは、１つの動画データを構成するものである。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る無線通信システムにおける基地局制御装置による制御を示す概略フローチャートである。第１基地局１３（以下、ＢＳ１とする）及び第２基地局１４（以下ＢＳ２とする）から、それぞれの負荷状態（トラフィック）が所定の閾値をオーバーした旨を基地局制御装置１１に対して通知する。基地局制御装置１１は、それらの通知に基づいてＢＳ１及びＢＳ２の最新の負荷状態を把握するものとする。なお、負荷状態（トラフィック）には、基地局制御装置のプロセッサの負荷、データ転送量（スループット）などが挙げられる。今、ＢＳ１及びＢＳ２における通信のトラフィックは所定の閾値以下であるものとする。移動局１２がＢＳ１及びＢＳ２のセルエッジ近傍領域に移動してきたことを検出すると、基地局制御装置１１は、ＢＳ１及びＢＳ２を制御して、移動局１２との間でＣｏＭＰによる通信を開始させる（ステップＳ１０１）。
【００１８】
基地局制御装置１１は、ＢＳ１及びＢＳ２のいずれからもトラフィックが所定の閾値をオーバーした旨の通知を受けなければ（ステップＳ１０２及びＳ１０３）、ＣｏＭＰによる通信を継続するように、ＢＳ１及びＢＳ２を制御する（ステップＳ１０４）。
【００１９】
一方、ＢＳ２からトラフィックが所定の閾値をオーバーした旨の通知を受けた場合には（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、基地局制御装置１１は、ＢＳ２を制御して、移動局１２に対してチャネル解除要求を送信させる（ステップＳ１０５）。チャネル解除要求を受信した移動局１２は、それまでＢＳ２との間で通信を行っていたチャネルを解除する。
【００２０】
次に、ＢＳ１からトラフィックが所定の閾値をオーバーした旨の通知を受けた場合の基地局制御装置１１による制御を説明する（ステップＳ１０２のＹｅｓ）。この場合、ＢＳ２から所定の閾値をオーバーした旨の通知を受けなければ（ステップＳ１０６のＮｏ）、基地局制御装置１１は、ＢＳ１を制御して、移動局１２に対してチャネル解除要求を送信させる（ステップＳ１０７）。チャネル解除要求を受信した移動局１２は、それまでＢＳ１との間で通信を行っていたチャネルを解除する。
【００２１】
一方、ＢＳ２からも所定の閾値をオーバーした旨の通知を受けた場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、基地局制御装置１１は、ＢＳ１のトラフィックと、ＢＳ２のトラフィックとの大小関係を判定する（ステップＳ１０８）。その結果、ＢＳ２のトラフィックがＢＳ１のトラフィックよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、基地局制御装置１１はＢＳ２を制御して、移動局１２に対してチャネル解除要求を送信させる（ステップＳ１０９）。チャネル解除要求を受信した移動局１２は、それまでＢＳ２との間で通信を行っていたチャネルを解除する。
【００２２】
一方、ステップＳ１０８において、ＢＳ１のトラフィックがＢＳ２のトラフィックよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ１０８のＮｏ）、基地局制御装置１１はＢＳ１を制御して、移動局１２に対してチャネル解除要求を送信させる（ステップＳ１１０）。チャネル解除要求を受信した移動局１２は、それまでＢＳ１との間で通信を行っていたチャネルを解除する。
【００２３】
ステップＳ１０５及びＳ１０９において、ＢＳ２から送信されたチャネル解除要求を受信した移動局１２は、ＢＳ２からのデータを復調しないための処理を行う。具体的には、図３に示すように、ＭＩＭＯの受信処理によってＢＳ１及びＢＳ２からそれぞれ受信したデータを分離し、チャネル解除要求によって指定された時刻以降にＢＳ１から受信したデータを復調せずに削除する。ステップＳ１０７及びＳ１１０においてＢＳ１から送信されたチャネル解除要求を受信した場合も、移動局１２はＢＳ１からのデータを復調しないために同様の処理を行う。これらのデータは、移動局１２にとっては、もはや不要だからである。
【００２４】
図示しないが、基地局制御装置１１は、チャネル解除要求を送信した基地局（ＢＳ１又はＢＳ２）から送信される予定であったデータを、通信を維持している基地局（ＢＳ１又はＢＳ２）から送信させる。
【００２５】
以下、図４に示す概略シーケンス図を参照して、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける制御の一例を説明する。この制御は図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０７に至るまでの制御に対応するものである。ここで、図４における破線矢印は無線による通信を示し、実線矢印は、原則として、有線による通信を示すものとする。
【００２６】
基地局制御装置１１は、移動局１２との間でＣｏＭＰに基づく通信を行っている隣接するＢＳ１及びＢＳ２のタイミングを同期させている。ここで、ＢＳ１及びＢＳ２は、それぞれ自局のトラフィックが所定の閾値をオーバーしているか否かを把握し、トラフィックが閾値をオーバーした場合に基地局制御装置１１にその旨の通知を行うものとする。即ち、ＢＳ１及びＢＳ２と移動局１２との間でＣｏＭＰに基づく通信を行っている場合において、ＢＳ１及びＢＳ２からの通知が無ければ、基地局制御装置１１は、トラフィック情報として、ＢＳ１及びＢＳ２のトラフィックは閾値以下であるという情報を保持する。ＣｏＭＰに基づく通信の最中、移動局１２は通常のＭＩＭＯ受信を行う。
【００２７】
今、例えばＢＳ１のセル内の端末からの通信要求が集中して、ＢＳ１のトラフィックが所定の閾値をオーバーしたとすると、ＢＳ１は基地局制御装置１１に自局のトラフィックが閾値をオーバーした旨の通知を行う。通知を受けた基地局制御装置１１は、トラフィック情報を更新する（図２のステップＳ１０２のＹｅｓに対応）。
【００２８】
この状態では、基地局制御装置１１は、最新のトラフィック情報として、ＢＳ１のトラフィックが所定の閾値をオーバーしており、ＢＳ２のトラフィックが所定の閾値以下であることを把握する（図２のステップＳ１０６のＮｏに対応）。そして基地局制御装置１１は、ＢＳ１に対してチャネル解除要求の送信要求を送信する（図２のステップＳ１０７に対応）。また、基地局制御装置１１は、ＢＳ１と移動局１２との間の通信に利用していたチャネルを解除した旨をＢＳ２に対して通知する。
【００２９】
チャネル解除要求を受信したＢＳ１は、必要に応じて、それまで移動局１２との通信に用いていたチャネル（通信リソース）を、例えば別の端末に割り当てる等により有効活用する。また、移動局１２に対して、ＢＳ１と通信を行っていたチャネルを解除するよう要求する。移動局１２は、ＭＩＭＯ受信処理によってＢＳ１及びＢＳ２から受信したそれぞれのデータを分離し、ＢＳ１によるチャネル解除要求の送信後、要求の受信までの間に、解除要求の対象となったチャネルを介してＢＳ１から受信したデータを復調せずに削除する。なお、削除するデータは、例えば、ＢＳ１から送信される解除要求に含まれる送信時のタイムスタンプと、移動局１２における解除要求の受信時刻と、に基づいて決定するようにしてもよい。
【００３０】
次に、図５に示す概略シーケンス図を参照して、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムにおける他の制御を説明する。この制御は図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０９に至るまでの制御に対応するものである。Ｓ１０１〜図４と同様に、破線矢印は無線による通信を示し、実線矢印は、原則として、有線による通信を示すものとする。図中、第１基地局１３をＢＳ１として、第２基地局１４をＢＳ２として示すものとする。
【００３１】
図４の場合と同様に、基地局制御装置１１はＢＳ１及びＢＳ２のタイミングを同期させている。また、移動局１２と、ＢＳ１及びＢＳ２はＣｏＭＰに基づく通信を行っており、移動局１２はＭＩＭＯ受信を行っている。この状態において、例えばＢＳ１のセル内の端末からの通信要求が集中して、ＢＳ１のトラフィックが所定の閾値をオーバーすると、ＢＳ１は基地局制御装置１１に自局のトラフィックが閾値をオーバーした旨の通知を行う。通知を受けた基地局制御装置１１は、トラフィック情報を更新する（図２のステップＳ１０２のＹｅｓに対応）。そして、ＢＳ２においてもトラフィックが所定の閾値をオーバーすると、ＢＳ２は基地局制御装置１１に自局のトラフィックが閾値をオーバーした旨の通知を行う。通知を受けた基地局制御装置１１は、トラフィック情報を更新する（図２のステップＳ１０６のＹｅｓに対応）。
【００３２】
そして、基地局制御装置１１は、ＢＳ１とＢＳ２とのトラフィックの値の大小関係を判定する。ＢＳ２トラフィックの値の方が大きいと判定すると（図２のステップＳ１０８のＹｅｓに対応）、基地局制御装置１１はＢＳ２に対してチャネル解除要求の送信要求を送信する（図２のステップＳ１０７に対応）。また、基地局制御装置１１は、ＢＳ２と移動局１２との間の通信に利用していたチャネルを解除した旨をＢＳ１に対して通知する。
【００３３】
チャネル解除要求を受信したＢＳ２は、それまで移動局１２との通信に用いていたチャネル（通信リソース）を、例えば別の端末に割り当てる等により有効活用する。また、移動局１２に対して、ＢＳ２と通信を行っていたチャネルを解除するよう要求する（図２のステップＳ１０９に対応）。移動局１２は、ＭＩＭＯ受信処理によってＢＳ１及びＢＳ２から受信したそれぞれのデータを分離し、ＢＳ２によるチャネル解除要求の送信後、要求の受信までの間に、解除要求の対象となったチャネルを介してＢＳ２から受信したデータを復調せずに削除する。なお、削除するデータは、例えば、ＢＳ２から送信される解除要求に含まれる送信時のタイムスタンプと、移動局１２における解除要求の受信時刻と、に基づいて決定するようにしてもよい。
【００３４】
このように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、基地局は、負荷状態に応じてＣｏＭＰに基づく通信を行うことができる。このため、ＣｏＭＰに基づく無線通信システムにおいて、基地局側における処理負荷を低減し、且つ通信リソースを有効活用することが可能になる。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態による無線通信システムについて説明してきたが、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。例えば、上記実施の形態においては、２つの基地局を用いて説明したが、３局以上の基地局間におけるＣｏＭＰによる通信にも、上記制御等は適用可能である。この場合、基地局制御装置の制御によって、例えば、１つの基地局を残して、他の全ての基地局と移動局との通信を解除し、１つの基地局と移動局との間で通常の通信を行うことがありうる。或いは、基地局制御装置の制御によって、１つの基地局と移動局との通信を解除し、他の複数の基地局と移動局との間でＣｏＭＰによる通信を継続することがありうる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  無線通信システム
１１  基地局制御装置
１２  移動局
１３  第１基地局
１４  第２基地局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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