(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、  前記複数の無線基地局に接続され、前記複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局と  を備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムであって、
前記無線基地局は、前記無線環境情報を取得し、前記基地局装置情報とともに前記集中制御局に通知する情報通知手段と、前記集中制御局が設定するパラメータによりアンテナパタン、送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値、チャネルおよび帯域幅を制御するパラメータ制御手段とを備え、
前記集中制御局は、前記複数の無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータと、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出し、前記複数の無線基地局に各パラメータを設定するパラメータ算出・制御手段を備え、
前記無線基地局の情報通知手段は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知し、さらに前記第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知する構成であり、
前記集中制御局の前記パラメータ算出・制御手段は、前記アンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて、前記第２のパラメータを算出して設定し、さらに前記第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて、前記第３のパラメータを算出して設定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記集中制御局の前記パラメータ算出・制御手段は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、前記複数の無線基地局のクラスタリング結果と前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、前記第２のパラメータおよび前記第３のパラメータを算出して設定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局に接続され、複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信方法であって、
前記無線基地局は、前記無線環境情報を取得し、前記基地局装置情報とともに前記集中制御局に通知するステップと、前記集中制御局が設定するパラメータによりアンテナパタン、送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値、チャネルおよび帯域幅を制御するステップとを有し、
前記集中制御局は、前記複数の無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータを算出するステップと、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータを算出するステップと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出するステップと、前記複数の無線基地局に各パラメータを設定するステップとを有し、
前記無線基地局は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知し、さらに前記第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知し、
前記集中制御局は、前記アンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて、前記第２のパラメータを算出して設定し、さらに前記第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて、前記第３のパラメータを算出して設定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信方法において、
前記集中制御局は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、前記複数の無線基地局のクラスタリング結果と前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、前記第２のパラメータおよび前記第３のパラメータを算出して設定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、前記複数の無線基地局に接続され、前記複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムの集中制御局であって、
前記複数の無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータと、送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出し、前記複数の無線基地局に各パラメータを設定するパラメータ算出・制御手段を備え、
前記パラメータ算出・制御手段は、前記無線基地局から前記第１のパラメータにより設定したアンテナパタンごとに取得した前記無線環境情報を取得し、この無線環境情報に基づいて前記第２のパラメータを算出して設定し、さらに前記無線基地局から前記第２のパラメータにより設定した通信エリアで取得した前記無線環境情報を取得し、この無線環境情報に基づいて前記第３のパラメータを算出して設定する構成である
ことを特徴とする集中制御局。
【請求項６】
請求項５に記載の集中制御局において、
前記パラメータ算出・制御手段は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、前記複数の無線基地局のクラスタリング結果と前記無線環境情報および前記基地局装置情報に基づいて、前記第２のパラメータおよび前記第３のパラメータを算出して設定する構成である
ことを特徴とする集中制御局。
【請求項７】
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）によるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、前記複数の無線基地局に接続され、前記複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムの無線基地局であって、
前記無線環境情報を取得し、前記基地局装置情報とともに前記集中制御局に通知する情報通知手段と、
前記集中制御局が設定する第１のパラメータにより、アンテナパタンに応じた通信エリアを設定し、さらに前記集中制御局が前記アンテナパタンごとの前記無線環境情報に基づいて設定する第２のパラメータにより送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値の少なくとも１つに応じた通信エリアを設定し、さらに前記集中制御局が前記第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて設定する第３のパラメータによりチャネルおよび帯域幅を制御するパラメータ制御手段とを備え、
前記情報通知手段は、前記第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知し、さらに前記第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した前記無線環境情報を前記集中制御局に通知する構成である
ことを特徴とする無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の稠密環境において、無線基地局および無線端末のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御に起因するシステム全体のスループットの低下を改善する無線通信システム、無線通信方法、集中制御局および無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。
【０００３】
IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。
【０００４】
IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている（非特許文献１，２）。
【０００５】
無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線基地局や無線端末が増えればさらに低下する。
【０００６】
一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps 〜１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。
【０００７】
そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。
【０００８】
さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHzまで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している（例えば、非特許文献３参照）。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。
【０００９】
ただし、IEEE802.11ac規格においてチャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。  
【００１０】
このように、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局（ＡＰ：Access Point）が自セル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）内で使用するチャネルを選択する必要がある。
【００１１】
ここで、使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。その場合、同一チャネルを使用するＢＳＳ間の干渉の影響により、当該ＢＳＳおよびシステム全体のスループットが低下することになる。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。
【００１２】
具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権（ＴＸＯＰ：Transmission Opportunity）を得る。チャネルの利用権を得た無線局（ＴＸＯＰ Holder ）は、同一ＢＳＳ内の他の無線局にデータを送信することや、それらの無線局からデータを受信することができる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、送信機会（チャネルの利用権を得る機会）が低下し、スループットが低下することになる。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択することが重要になる。
【００１３】
ＡＰにおけるチャネルの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用しているが、最も一般的なチャネル選択方法としては、干渉電力の最も少ないチャネルを自律分散的に選択する方法がある。ＡＰは、一定期間すべてのチャネルについてキャリアセンスして最も干渉電力が少ないチャネルを選択し、選択したチャネル上で配下の無線端末とデータの送受信を行う。なお、干渉電力とは、近隣ＢＳＳや他システムから受信する信号のレベルであり、例えば、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）により測定することができる。
【００１４】
ここで、ＡＰにおいてキャリアセンスを行うに当たり、ＲＳＳＩを用いてチャネル使用状況を判断するＣＣＡ（Clear Channel Assessment）閾値が設定されている。例えばIEEE802.11規格では、２つのＣＣＡ閾値が規定されている。１つは、キャリアセンスの際に受信する受信信号において無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できた場合のＣＣＡ閾値（以下、ＣＣＡ−ＳＤ（Signal Detection）閾値とする）であり、もう１つは、キャリアセンスの際に受信する受信信号において無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できなかった場合のＣＣＡ閾値（以下、ＣＣＡ−ＥＤ（Energy Detection）閾値とする）である。例えば、IEEE802.11ａ規格では、ＣＣＡ−ＳＤ閾値は−82dBｍに設定される。ＣＣＡ−ＥＤ閾値は−62dBｍに設定される。
【００１５】
キャリアセンスにより、ＲＳＳＩがＣＣＡ−ＳＤ閾値以上で、かつ無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出した場合は、そのチャネルはビジー（通信不可）と判定する。また、キャリアセンスにより無線ＬＡＮ信号のプリアンブルを検出できない場合でも、ＲＳＳＩがＣＣＡ−ＥＤ閾値以上の場合は、近隣ＢＳＳや他システムからの干渉波と見なしてそのチャネルはビジー（通信不可）と判定する。それ以外の場合は、チャネルがアイドル（通信可）と判定する。以下、単に「ＣＣＡ閾値」と記載する場合は、上記のＣＣＡ−ＳＤ閾値およびＣＣＡ−ＥＤ閾値を含むものとする。
【００１６】
このように、IEEE802.11規格の無線ＬＡＮでは、ＡＰがＢＳＳを形成する際に、自ＢＳＳで対応可能なチャネルのうち、どのチャネルで運用するのかを決めているが、さらにどのくらいの送信電力で無線信号を送信するかなどを決定する必要がある。
【００１７】
そして、ＡＰは、自ＢＳＳで使用するパラメータの設定値および自ＢＳＳで対応可能なその他のパラメータを定期的に送信するビーコンフレームや、無線端末から受信するプローブ要求フレームに対するプローブ応答フレーム等に記載し、運用が決定されたチャネル上でフレームを送信し、帰属する無線端末および周辺の他の無線局に通知することで、ＢＳＳの運用を行っている。
【００１８】
ここで、自ＢＳＳで使用するパラメータの設定値には、ＣＳＭＡ／ＣＡのキャリアセンスに用いるＣＣＡ閾値に加えて、送信電力値、受信感度を決めるＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値、ＣＷ（Contention Window ）の最小値・最大値などのアクセス権取得に関するパラメータ値やＱｏＳ（Quality of Services ）等のパラメータ値が含まれる。また、自ＡＰにおいて対応可能なその他のパラメータには、フレーム送信に用いる帯域幅、制御フレーム送信に使用する基本データレートやデータ送受信可能なデータレートに関するデータレートセット（ＭＣＳ：Modulation and coding scheme）などが含まれる。さらには、アナログ／デジタルビームフォーミングやアンテナ切替などによりアンテナ指向性パタンを動的に変えることにより、通信エリアのサイズや形状を可変にすることも考えられる。
【００１９】
ＡＰにおける利用チャネルや送信電力値などの各種パラメータの選択および設定方法として、例えば、(a) ＡＰの製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法、(b) ＡＰを運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法、(c) 各ＡＰが起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択し設定する方法、(d) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御装置で決定されたパラメータ値を使用し設定する方法などを挙げられる。
【００２０】
無線ＬＡＮでは、このような制御を行うため、隣接するＢＳＳが多くなるほどスループットが低下する。したがって、周辺の無線環境をモニタリングし、適切なチャネルや送信電力値、ＣＣＡ閾値などの各種パラメータを設定する必要がある。
【００２１】
さらに、無線ＬＡＮは、前述したようにＣＳＭＡ／ＣＡで動作しているため、ＢＳＳが稠密に配置される環境では、キャリアセンスにおいて干渉によりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、送信機会（チャネルの利用権を得る機会）が低下してしまう。そのため、アンテナ指向性パタン、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値などのパラメータを制御することで、ＢＳＳの通信エリアを制御し、送信機会を増やすことでスループットを改善させる提案がされている（例えば、非特許文献４，５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、pp.6-9、インプレスＲ＆Ｄ、2008年３月
【非特許文献２】IEEE. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications.
【非特許文献３】IEEE. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Enhancements for Very High Throughput for Operation in Bands below 6 GHz. IEEE Std. 802.11ac-2013.
【非特許文献４】J. Zhu (Intel), et al., “Adaptive CSMA for scalable network capacity in high-density WLAN: a hardware prototyping approach,” in Proc. IEEE INFOCOM, 2006.
【非特許文献５】H. Ma, et al.,“On loss differentiation for CSMA-based dense wireless network,” IEEE Commun. Lett., vol.11, no.11, pp.877-879, Nov. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
前述した (a)〜(d) のチャネルや送信電力値およびその他のパラメータの選択および設定方法のうち、特に、安価なＡＰは、製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータをそのまま使用することが多い。しかし、近くに同じメーカのＡＰが複数台設置された環境の場合は、全てのＡＰが同じチャネルや送信電力値を使うことになるので、ＡＰ間で干渉が発生してしまい通信品質が劣化する問題がある。
【００２４】
一般家庭など比較的小規模なネットワークでは、無線ＬＡＮを運用するユーザが適切なパラメータを設定することは考えられる。特に、外部干渉源がない環境では各種パラメータの設定は可能だが、都市部や集合住宅など周りで無線ＬＡＮが使われている環境、または、中規模や大規模なネットワークでは、無線ＬＡＮそれぞれについて適切なパラメータ値をユーザまたは管理者が設定することは困難である。
【００２５】
各ＡＰが起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて、自律的にパラメータ値を選択する自律分散動作可能なＡＰでは、起動される順番によって適切なパラメータ値が異なる。また、それぞれのＡＰは自局における最適なパラメータ値を選択して設定するため、局所的に最適化が可能だがシステム全体の最適化はできず、さらに、周辺無線環境が変わった場合は対応が困難となる。
【００２６】
このため、例えば、公共施設やオフィス環境など数十台〜数百台のＡＰで形成される大規模な無線ＬＡＮシステムの場合は、無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御装置を配置し、無線ＬＡＮコントローラによって各ＡＰのパラメータ値を決定し、ＡＰの制御を行う方法がある。
【００２７】
しかし、従来の無線ＬＡＮコントローラでは、個々のパラメータの最適値設定は可能であるが、様々な無線環境情報をもとに多様なパラメータの最適値を統合的に計算していなかった。特に、ＢＳＳが稠密に配置された環境においては、ＢＳＳ間の干渉がスループットに大きく影響するため、各種パラメータを制御してシステム全体を最適化する必要があるが、パラメータの種類が膨大であり、かつＢＳＳ数も多いため、無線ＬＡＮコントロールによる適切な制御・パラメータ設定が必要になる。
【００２８】
特に、ＢＳＳが稠密に配置される環境では、アンテナ指向性パタン、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値などのパラメータを制御することでＢＳＳの通信エリアを制御することで、送信機会を増やすことも考えられるが、各ＡＰや端末がそれぞれ自律的に行うと、かえって干渉が増加してしまい、通信品質が低下してしまう問題がある。そのため、無線ＬＡＮコントローラによる集中制御が考えられるが、チャネルの選択やその他パラメータとの相関関係があるため、それぞれ個別に最適化するのではなく統合的に最適になるよう制御する必要がある。
【００２９】
また、従来のＡＰや無線ＬＡＮコントローラでは、一度選択したパラメータの再設定は基本的に行っていないため、環境変化（例えば、起動中のＡＰ数の変化、各ＡＰ配下の無線端末装置の変化、各セル内の無線装置により送出されるデータ量の変化、無線伝搬環境の変化など）が起きても使用パラメータの統合的な最適化を行なっていないため、環境の変化により各々のセルのスループット間で差が生じたり、システム全体でもスループットが劣化したりする問題がある。
【００３０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線ＬＡＮの稠密環境において、無線通信システム全体の周波数利用効率もしくは全体スループットが向上するように無線基地局のパラメータ設定を行い、また局地的なスループットの低下を回避することができる無線通信システム、無線通信方法、集中制御局および無線基地局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】
【００３１】
第１の発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局に接続され、複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムであって、無線基地局は、無線環境情報を取得し、基地局装置情報とともに集中制御局に通知する情報通知手段と、集中制御局が設定するパラメータによりアンテナパタン、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値、チャネルおよび帯域幅を制御するパラメータ制御手段とを備え、集中制御局は、複数の無線基地局から通知される無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータと、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出し、複数の無線基地局に各パラメータを設定するパラメータ算出・制御手段を備え、無線基地局の情報通知手段は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した無線環境情報を集中制御局に通知し、さらに第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した無線環境情報を集中制御局に通知する構成であり、集中制御局のパラメータ算出・制御手段は、アンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて、第２のパラメータを算出して設定し、さらに第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて、第３のパラメータを算出して設定する構成である。
【００３４】
第１の発明の無線通信システムにおいて、集中制御局のパラメータ算出・制御手段は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、複数の無線基地局のクラスタリング結果と無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、第２のパラメータおよび第３のパラメータを算出して設定する構成である。
【００３５】
第２の発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局に接続され、複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信方法であって、無線基地局は、無線環境情報を取得し、基地局装置情報とともに集中制御局に通知するステップと、集中制御局が設定するパラメータによりアンテナパタン、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値、チャネルおよび帯域幅を制御するステップとを有し、集中制御局は、複数の無線基地局から通知される無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータを算出するステップと、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータを算出するステップと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出するステップと、複数の無線基地局に各パラメータを設定するステップとを有し、無線基地局は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した無線環境情報を集中制御局に通知し、さらに第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した無線環境情報を集中制御局に通知し、集中制御局は、アンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて、第２のパラメータを算出して設定し、さらに第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて、第３のパラメータを算出して設定する。
【００３８】
第２の発明の無線通信方法において、集中制御局は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、複数の無線基地局のクラスタリング結果と無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、第２のパラメータおよび第３のパラメータを算出して設定する。
【００３９】
第３の発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局に接続され、複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムの集中制御局であって、複数の無線基地局から通知される無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンにより通信エリアを制御する第１のパラメータと、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくとも１つにより通信エリアを制御する第２のパラメータと、チャネルおよび帯域幅を設定する第３のパラメータとを算出し、複数の無線基地局に各パラメータを設定するパラメータ算出・制御手段を備え、パラメータ算出・制御手段は、無線基地局から第１のパラメータにより設定したアンテナパタンごとに取得した無線環境情報を取得し、この無線環境情報に基づいて第２のパラメータを算出して設定し、さらに無線基地局から第２のパラメータにより設定した通信エリアで取得した無線環境情報を取得し、この無線環境情報に基づいて第３のパラメータを算出して設定する構成である。
【００４２】
第３の発明の集中制御局において、パラメータ算出・制御手段は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて、同一のチャネルで同時送信が可能な無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行い、複数の無線基地局のクラスタリング結果と無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、第２のパラメータおよび第３のパラメータを算出して設定する構成である。
【００４３】
第４の発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御により、それぞれ帰属する無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局に接続され、複数の無線基地局の無線環境情報および基地局装置情報に基づいて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを設定する集中制御局とを備え、所定の無線基地局が同一のチャネルで同時送信を行う無線通信システムの無線基地局であって、無線環境情報を取得し、基地局装置情報とともに集中制御局に通知する情報通知手段と、集中制御局が設定する第１のパラメータにより、アンテナパタンに応じた通信エリアを設定し、さらに集中制御局がアンテナパタンごとの無線環境情報に基づいて設定する第２のパラメータにより送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値の少なくとも１つに応じた通信エリアを設定し、さらに集中制御局が第２のパラメータで設定された通信エリアで取得した無線環境情報に基づいて設定する第３のパラメータによりチャネルおよび帯域幅を制御するパラメータ制御手段とを備え、情報通知手段は、第１のパラメータにより設定されたアンテナパタンごとに取得した無線環境情報を集中制御局に通知し、さらに第２のパラメータにより設定された通信エリアで取得した無線環境情報を集中制御局に通知する構成である。
【発明の効果】
【００４４】
本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡによりアクセス制御を行う無線ＬＡＮの稠密環境において、集中制御局が複数の無線基地局から取得する無線環境情報および基地局装置情報に基づいて、アンテナパタンによる通信エリアの制御を行い、送信電力値、ＣＣＡ閾値、ＲＳ閾値の少なくもと１つよる通信エリアの制御を行い、さらにチャネルおよび帯域幅を集中的に制御することにより、無線通信システム全体で最適な通信エリア設計が可能となり、各無線基地局は通信機会を増加させつつスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の無線通信システムの実施例構成を示す図である。
【図２】アンテナパタン制御とチャネル制御を組み合わせた制御例を示す図である。
【図３】アンテナパタン制御とＲＳ閾値制御を組み合わせた制御例を示す図である。
【図４】無線基地局１０および集中制御局４０の構成例を示す図である。
【図５】アンテナ指向性によるアンテナパタンの制御例を示す図である。
【図６】分散アンテナによるアンテナパタンの制御例を示す図である。
【図７】無線基地局１０および集中制御局４０の処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】基地局１０と集中制御局４０との間の情報のやり取りの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
（実施例１）
図１は、本発明の無線通信システムの実施例構成を示す。
図１において、無線通信システムは、隣接するＢＳＳの無線基地局（ＡＰ）１０−１〜１０−Ｎ（Ｎは２以上の整数）がそれぞれ同一周波数を用いて帰属する無線端末（ＳＴＡ）とデータ通信を行う構成である。ここで、無線基地局１０−ｎ（ｎは１〜Ｎ）に帰属する無線端末を２０−ｎ−１〜２０−ｎ−Ｎs(Ｎs は１以上の整数）とするが、各無線基地局に帰属する無線端末は必ずしも同数Ｎs である必要はない。各無線基地局１０−ｎには、ネットワーク３０を介して集中制御局４０が接続される。各無線基地局とネットワークの間の接続形態、ネットワークと集中制御局との間の接続形態は、それぞれ有線接続、無線接続のいずれでもよい。
【００４７】
ここで、無線基地局１０−１を中心とする円は、送信電力値、ＣＣＡ（Clear Channel assessment）閾値、ＲＳ（Receiving Sensitively ）閾値に応じた通信エリアを模式的に示す。実線矢印は無線基地局と帰属する無線端末との間で送受信する無線信号、破線矢印は隣接するＢＳＳとの間の干渉信号を示す。
【００４８】
送信電力値は、無線基地局の送信信号が所定のレベル（品質）で届く通信エリアを決める。送信電力値が大きいほど通信エリアは大きくなるが、当該通信エリア内に存在する近隣ＢＳＳに対しては干渉信号となり、無線通信システム全体のスループットの低下要因になる。一方、送信電力値が小さくなれば、近隣ＢＳＳに対する干渉信号は小さくなるものの、宛先無線端末におけるＳＮＲ（Signal-to-Noise Power Ratio ）あるいはＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Plus Noise Power Ratio ）の低下により、変調方式と符号化率の組み合わせであるＭＣＳ（Modulation and coding scheme）が低下し、スループットが低下することになる。
【００４９】
ＣＣＡ閾値はＣＳＭＡ／ＣＡ制御により送信可否を判断するキャリアセンス範囲を決め、ＲＳ閾値は復調する受信信号の受信範囲（受信感度）を決め、ともに受信信号のＲＳＳＩに基づく通信エリアを決める。ＣＣＡ閾値およびＲＳ閾値が大きいほど通信エリアは小さくなり、各閾値以下の信号に対してチャネルアイドルとなって送信機会が増加する。ただし、送信機会の増加は、近隣ＢＳＳに対しては干渉信号が増加することになるので、無線通信システム全体のスループットの低下要因になる。また、アッテネータ等を用いて受信電力値を下げて等価的にＣＣＡ閾値を大きくして送信機会を増加させると同時に、送信電力値を下げて干渉を低減する制御も考えられているが（特開平２０１５−１６７２８８号公報）、送信機会の増加と送信電力値の低下に伴うＭＣＳの低下のトレードオフの関係によって、必ずしもスループットが増加するとは限らない。
【００５０】
したがって、無線基地局における通信エリアを決める送信電力値、ＣＣＡ閾値およびＲＳ閾値を含む通信エリア設定用パラメータは、干渉レベルなどの無線環境情報に応じて、無線通信システム全体としてスループットが最大になるように適切に設定する必要がある。
【００５１】
また、無線基地局では、アンテナパタン制御により通信エリアのサイズ、形状、位置の制御が可能である。この場合には、アンテナパタン制御と、通信エリア設定用パラメータである送信電力値、ＣＣＡ閾値およびＲＳ閾値の制御を組み合わせて通信エリアを制御する方法が有効となる。
【００５２】
以上に基づき、本発明の無線通信システムの実施例１では、集中制御局から各無線基地局に対して、
(1) アンテナパタン制御による通信エリアの制御、
(2) 通信エリア設定用パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値）制御による通      信エリアの制御、
(3) チャネルおよび帯域幅の制御、
の順番でパラメータ設定を行うことで最適な通信エリア設計が可能となり、送信機会を増加させつつスループットを向上させることを特徴とする。
【００５３】
(1) では、アナログ／デジタルビームフォーミングやアンテナ指向性が異なるアンテナの選択、あるいは異なる位置に配置したアンテナの選択によるアンテナパタン制御により通信エリアのサイズ、形状、位置を制御する。制御のポリシーとしては、全体の通信エリア（無線端末をサポートするべきカバーエリア）を満足するようにアンテナパタン制御を行い、さらにＳＩＮＲと送信機会が向上し、スループットが最大となるようにアンテナパタン制御を行う。
【００５４】
(2) では、通信エリア設定用パラメータである送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値を制御し、同時送信可能な無線基地局同士は積極的に同時送信を行えるように通信エリアのサイズを調整することで、空間リソースを有効利用しつつスループットを向上させる。
【００５５】
(3) では、同時送信可能な無線基地局にチャネルおよび帯域幅を設定するとともに、同時送信不可能な無線基地局は干渉を回避するために異なるチャネルを利用するように制御する。また、空いている周波数リソースは積極的に利用するために帯域幅も干渉状況に応じて可変で割り当てる。
【００５６】
図２は、アンテナパタン制御とチャネル制御を組み合わせた制御例を示す。
図２(a) は、４つの無線基地局ＡＰ１〜ＡＰ４の通信エリア（ＢＳＳ）が重なる状況でチャネル制御のみを行った場合であり、互いに干渉を回避するためにそれぞれ異なる合計４チャネルを用いる必要がある。図２(b) は、アンテナ指向性によるアンテナパタン制御を併用する場合であり、例えばＡＰ１とＡＰ３との間、ＡＰ２とＡＰ４との間で干渉を回避できる通信エリアを形成すると、それぞれで同一チャネルを用いることが可能となり、合計２チャネルで対応することが可能となる。これにより、各チャネルで２倍の帯域を用いても干渉することがなくなり、結果としてスループットを向上させることができる。
【００５７】
図３は、アンテナパタン制御とＲＳ閾値制御を組み合わせた制御例を示す。なお、ＲＳ閾値制御に代えてＣＣＡ閾値制御を行っても同様である。
図３(a) は、２つの無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２でアンテナ指向性によるアンテナパタン制御およびＲＳ閾値制御を行う前の状況であり、各無線基地局の通信エリア（ＢＳＳ）が大きく重なって互いに干渉を受けるため、同一チャネルを用いる場合にはＣＳＭＡ／ＣＡにより時間リソースを２分割する必要がある。図３(b) は、ＲＳ閾値制御のみを行った状況であり、各無線基地局の通信エリア（ＢＳＳ）の重なりは小さくなるものの依然として互いに干渉を受けるため、同一チャネルを用いる場合にはＣＳＭＡ／ＣＡにより時間リソースを２分割する必要がある。図３(c) は、アンテナ指向性によるアンテナパタン制御とＲＳ閾値制御を組み合わせた場合であり、各無線基地局の通信エリア（ＢＳＳ）の重なりが大幅に小さくなって空間的に同時送信ができるようになり、結果としてスループットを向上させることができる。
【００５８】
なお、図２および図３に示す通信エリアの制御では、アンテナ指向性によるアンテナパタン制御による通信エリアの変化の割合が大きいので、上記の(1) 〜(3) の順番のように、アンテナパタン制御を行ったうえで、ＲＳ閾値制御（またはＣＣＡ閾値制御）を行い、最後にチャネル・帯域幅制御を行うことが望ましい。
【００５９】
すなわち、集中制御局は、(1) アンテナ指向性によるアンテナパタン制御により大まかな通信エリアの制御を行い、(2) 通信エリア設定パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値）の制御により、無線基地局間の干渉や受信電力に対する通信エリアの微調整を行うことで同時送信ができる無線基地局間をグルーピング（もしくはクラスタリング）し、最後に(3) チャネルおよび帯域幅制御を行う。以上の順番で集中制御局から各無線基地局に対してパラメータ設定を行うことにより、同時伝送ができない無線基地局間あるいは通信エリア設計パラメータではスループット向上が望めない無線基地局間、すなわち異なるグルーピングもしくはクラスタリングの無線基地局間で、同じチャネルを用いないようにチャネル・帯域を設定することにより、最適なエリア設計が可能となり、送信機会を増加させつつスループットを向上させることができる。
【００６０】
図４は、無線基地局１０、無線端末２０および集中制御局４０の構成例を示す。
図４において、無線基地局１０は、アンテナ素子１１−１〜１１−ｎ、アンテナ制御部１２、無線信号処理部１３、情報処理部１４、ネットワーク信号処理部１５により構成される。さらに、無線信号処理部１３はパラメータ制御部１３１を備え、情報処理部１４は記憶部１４１を備える。
【００６１】
アンテナ素子１１−１〜１１−ｎは、無線端末２０との間で無線信号を送受信する。アンテナ制御部１２は、集中制御局４０からアンテナパタンを設定するパラメータが情報処理部１４を介して通知され、アンテナ素子ごとの振幅・位相を制御するアナログ／デジタルビームフォーミングや、アンテナ指向性が異なるアンテナの選択や、異なる位置に配置したアンテナの選択によりアンテナパタンを制御する。
【００６２】
図５(a) に示すように、無線基地局１０に予めアナログ／デジタルビームフォーミングによりアンテナ指向性が異なるアンテナパタンとして４種類用意されているときに、集中制御局４０より、例えばパタン１，３，４の３つのパタンを指定するパラメータが通知された場合に、アンテナ制御部１２は、パタン１，３，４の合成した通信エリアにおいて無線環境情報の測定や無線通信を行う。また、図５(b) に示すように、無線基地局１０に予めアンテナ指向性が異なるアンテナが３種類用意されているときに、集中制御局４０より、どのアンテナを用いるかを示すパラメータが通知される。例えば、アンテナ選択の組み合わせ（アンテナ１）、（アンテナ２）、（アンテナ３）、（アンテナ１，アンテナ２）、（アンテナ２，アンテナ３）、（アンテナ１，アンテナ２，アンテナ３）と、６つのアンテナ選択の組み合わせが通知された場合、無線基地局１０では、この６つのアンテナ指向性の組み合わせにより形成されるアンテナパタンの通信エリアにおいて無線環境情報の測定や無線通信を行う。
【００６３】
また、複数のアンテナを異なる設置場所に配置する分散アンテナとして実施することもできる。図６(a) に示すように、無線基地局１０にＡ個（ここでは２個）のアンテナポートがあり、各アンテナポートにＲＦケーブルを介して接続されるアンテナ１，アンテナ２をそれぞれ異なる設置場所に配置し、それぞれ対応する通信エリアを形成する。集中制御局４０より、通信エリアに対応するアンテナを選択するパラメータが通知されるとき、アンテナ制御部１２は、各アンテナの設置場所に応じた通信エリアにおいて無線環境情報の測定や無線通信を行う。
【００６４】
また、図６(b) に示すように、無線基地局１０のＡ個（ここでは２個）のアンテナポートに切替スイッチを介してそれぞれＬ個（ここでは２個）のアンテナが接続され、アンテナ１−１とアンテナ２−１、アンテナ１−２とアンテナ２−２をそれぞれ同じ場所に配置する。ただし、切替スイッチの選択により、全体でアンテナポート数Ａに応じたアンテナが選択される。例えば、同じ場所にあるアンテナ１−１とアンテナ２−１を選択することによりシングルユーザＭＩＭＯ伝送が可能となり、異なる場所にあるアンテナ１−１とアンテナ２−２を選択することによりマルチユーザＭＩＭＯ伝送が可能となる。集中制御局４０より、どのアンテナを用いるかを示すパラメータが通知されるとき、アンテナ制御部１２は、各アンテナの設置場所に応じた通信エリアにおいて無線環境情報の測定や無線通信を行う。
【００６５】
無線信号処理部１３は、アンテナ素子１１−１〜１１−ｎに受信した無線信号をアンテナ制御部１２を介して入力してベースバンド信号に復調し、誤り訂正およびデータ信号系列への復号などの信号受信処理を行い、情報処理部１４を介してネットワーク信号処理部１５に出力する。また、無線信号処理部１３は、アンテナ素子１１−１〜１１−ｎが受信した無線信号のＲＳＳＩなどの無線環境情報を取得し、基地局装置情報とともに情報処理部１４に出力する。また、無線信号処理部１３は、ネットワーク信号処理部１５から情報処理部１４を介して無線端末２０への送信データを入力し、誤り訂正符号化などの信号送信処理を行ってベースバンド信号に変換し、さらに無線信号に変調し、アンテナ制御部１２を介してアンテナ素子１１−１〜１１−ｎから送信する。
【００６６】
無線信号処理部１３のパラメータ制御部１３１は、情報処理部１３から入力する通信エリア設定用パラメータ、チャネルおよび帯域幅、その他各種設定パラメータを設定し、その設定に基づいて無線信号を生成する。
【００６７】
なお、無線信号処理部１３のパラメータ制御部１３１は、アンテナ制御部１２の機能も備え、パラメータ制御部１３１でアンテナパタンの制御を行うようにしてもよい。ただし、図４のように、アンテナ制御部１２を分離して構成することにより、無線基地局１０において、アンテナ制御部１２およびアンテナ素子１１と、無線信号処理部１３とを分けて設計することが可能となり、利用環境に応じてアンテナ制御およびアンテナ素子の設計が容易になる。
【００６８】
情報処理部１４は、無線信号処理部１３から入力する無線環境情報および基地局装置情報を記憶部１４１に記憶し、当該無線環境情報および基地局装置情報を集中制御局４０からの要求に応じたフォーマットに変換してネットワーク信号処理部１５に出力する。また、情報処理部１４は、集中制御局４０から入力するパラメータに関する制御信号を無線信号処理部１３およびアンテナ制御部１２で設定するパラメータのフォーマットに変換し、無線信号処理部１３およびアンテナ制御部１２にそれぞれ出力する。
【００６９】
ネットワーク信号処理部１５は、集中制御局４０からネットワーク３０を介して受信した送信データおよび制御信号を情報処理部１４に出力する。また、ネットワーク信号処理部１５は、情報処理部１４から出力された受信データ、無線環境情報および基地局装置情報をネットワーク３０を介して集中制御局４０へ送信する。
【００７０】
集中制御局４０は、ネットワーク信号処理部４１、パラメータ算出・制御部４２、情報データベース４３により構成される。
ネットワーク信号処理部４１は、ネットワーク３０を介して無線基地局１０と通信し、無線基地局１０に無線環境情報および基地局装置情報を要求する制御信号を送信するとともに、各情報を取得してパラメータ算出・制御部４２に出力する。また、ネットワーク信号処理部４１は、パラメータ算出・制御部４２で算出されたパラメータに関する制御信号をネットワーク３０を介して無線基地局１０に送信する。
【００７１】
パラメータ算出・制御部４２は、無線基地局１０から無線環境情報および基地局装置情報を取得するための制御信号を生成し、ネットワーク信号処理部４１が取得した各情報を入力して情報データベース４３へ書き込む。また、パラメータ算出・制御部４２は、情報データベース４３から読み出した各情報に基づき、無線基地局１０に設定するパラメータを算出し、ネットワーク信号処理部４１に出力する。
【００７２】
情報データベース４３は、パラメータ算出・制御部４２から入力する無線環境情報および基地局装置情報をデータベースとして保持し、パラメータ算出・制御部４２からの要求に応じて出力する。
【００７３】
図７は、無線基地局１０および集中制御局４０の処理手順例を示す。
図７において、（ステップＳ10）集中制御局と無線基地局は接続確認を行う。なお、接続の確認は、集中制御局側から行ってもよいし、各無線基地局から行ってもよい。
【００７４】
（ステップＳ11）  集中制御局は、各無線基地局から基地局装置情報および無線環境情報を取得する。ここで、基地局装置情報とは、基地局装置の性能（ケイパビリティ）に関する情報であり、例えば、各無線基地局の無線ＬＡＮ標準化規格（11a/b/g/n/acなど）、メーカ型番、ＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier）、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）、設定可能チャネル、帯域幅、送信電力の設定可能最大、最小値およびそのステップ幅、ＲＴＳ（Request-To-Send ）の可否、ＣＣＡ閾値・ＲＳ閾値の設定の可否、アンテナ数、送信可能ストリーム数、ＭＣＳセットなどがある。
【００７５】
また、無線環境情報とは、無線基地局（および無線端末）で観測できる周辺の無線環境に関する情報であり、例えば、検出した周辺の他無線基地局に関する、無線ＬＡＮ標準化規格（11a/b/g/n/acなど）、メーカ型番、ＢＳＳＩＤ、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ、設定チャネル、帯域幅、ＲＳＳＩ値、その他性能（ケイパビリティ）に関する情報などや、各無線基地局における雑音、干渉電力、システム外干渉情報（レーダ検出の有無、検出時刻など）などがある。
【００７６】
（ステップＳ12）  集中制御局は、各無線基地局に対して順番に、アンテナパタン制御に伴うパラメータを通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、様々なアンテナパタンで無線環境情報の測定を行い、その結果を集中制御局に通知する。無線基地局の順番は、例えば、設置した順番でもよいし、ランダムでもよいし、ある指標（値）に基づく順番でもよい。ここで、アンテナパタン制御に伴うパラメータとは、アナログ／デジタルビームフォーミングやアンテナ指向性が異なるアンテナの選択に関する情報や、通信エリアの位置の選択に関する情報であり、図５または図６に示すようなアンテナパタンが設定される。
【００７７】
ここで測定される無線環境情報とは、他の無線基地局から定期的に送信されるビーコンやテストパケット、データ信号などから得られるＲＳＳＩ、ＳＮＲ、ＳＩＮＲなどの情報がある。なお、その際、他の無線基地局は、無指向性もしくはある特定のアンテナ指向性に基づくアンテナパタン（基準となるアンテナパタン）で信号を送信するものとする。
【００７８】
また、各無線基地局において、様々なアンテナパタンで無線環境情報の測定を行う場合には、測定対象の無線基地局全てを同じ１つの周波数チャネルに設定することにより、測定を簡易化することができる。一方、異なるチャネルで測定することで、アンテナの周波数依存性を測定することもできる。また、上記説明における測定は、アンテナパタンを変える無線基地局がネットワークに接続されている他の無線基地局から定期的に送信されるビーコンやテストパケット、データ信号などを受信することで測定した。逆に、アンテナパタンを変える無線基地局がビーコンやテストパケット、データ信号などを送信し、ネットワークに接続されている他の無線基地局がその信号を受信することで測定してもよい。その際には、送信する無線基地局がどのパタンで送信したときの結果かという、一対一の対応を認識する必要がある。認識する方法としては、例えば、集中制御局からトリガをかけて測定する方法や、予めパタンごとに送信する時刻を決めておき各時刻で測定する方法などが挙げられる。なお、その際の他の無線基地局は、無指向性パタンもしくはある特定アンテナ指向性に基づくアンテナパタン（基準となるアンテナパタン）で信号を送信するものとする。
【００７９】
対象となる無線基地局に対して、集中制御局から通知されたアンテナパタンに対して全測定を行った後、各無線基地局は、各アンテナパタンで測定した無線環境情報の結果を測定パタン情報とセットで集中制御局へ最終的に通知してステップＳ12の処理を終える。
【００８０】
（ステップＳ13）  集中制御局は、各無線基地局から取得したアンテナパタンごとの無線環境情報を基に、各無線基地局に設定可能なアンテナパタンのパラメータを通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従いアンテナパタンを設定する。ここで、設定可能なアンテナ制御におけるパラメータとは、ステップＳ12で取得したアンテナパタンごとの無線環境情報から、予め設定した基準を満たしたパラメータのことを示す。例えば、基準をＲＳＳＩが−75dBｍ以下と設定した場合、測定したアンテナパタンの中でＲＳＳＩが−75dBＢｍ以下のパタンのみを設定可能なアンテナパタンのパラメータとして通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、設定可能なアンテナパタンのみを運用中は利用する。
【００８１】
ここで、集中制御局で利用可能なアンテナパタンを制限することで、各無線基地局におけるＢＳＳの通信エリアを集中制御局で調整することができ、互いの無線基地局に対して干渉を与えないようにするか、ＳＩＮＲを大きくすることで、システムスループットを向上することができる。なお、該当するアンテナパタンがなく、他の候補がある場合はその候補パタンで再測定を行ったり、その無線基地局は用いない、あるいは、運用（通信）中は無指向性パタンを用いたりすることで対応することができる。なお、アンテナパタンの選択肢が複数ある場合、各無線基地局において運用状況（例えば無線端末の分布や数、通信頻度など）に応じて使い分けることができる。
【００８２】
（ステップＳ14）  集中制御局は、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報を基に、各無線基地局に対して、通信エリア設定用パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値など）を通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、通信エリア設定用パラメータを設定する。例えば、無線基地局の送信電力値を小さく設定することによって、他の無線基地局に対して干渉電力を小さくするが、一方で通信できる通信エリアも小さくなってしまうため、集中制御局で適切な値を無線環境情報から算出し、その結果を各無線基地局に通知し、各無線基地局ではその値に設定する。また、ＣＣＡ閾値やＲＳ閾値を上げると、ＣＳＭＡ／ＣＡにより送信機会が増加するが、一方で他の無線基地局に対する干渉も増加してしまう。そのため、集中制御局で最適な値を無線環境情報から算出し、その結果を各無線基地局に通知し、各無線基地局ではその値に設定する。また、各無線基地局は、通信エリア設定用パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値など）の設定による通信エリアで取得した無線環境情報を集中制御局にフィードバックし、当該無線環境情報を次の処理に利用してもよい。また、送信電力制御は、ステップＳ13のアンテナパタン制御においてアンテナの利得をアナログで制御することで行ってもよい。
【００８３】
（ステップＳ15）  集中制御局は、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報を基に、各無線基地局に対して、チャネルおよび帯域幅を通知する。各無線基地局は集中制御局からの通知に従い、チャネルおよび帯域幅を設定する。チャネルおよび帯域幅については、他の無線基地局との干渉が小さくなり、かつ各無線基地局での通信容量（スループット）や送信機会が最大となるように集中制御局で算出した結果を各無線基地局に通知し、各無線基地局は集中制御局からの通知に従い、チャネルおよび帯域幅を設定する。
【００８４】
（ステップＳ16）  集中制御局は、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報を基に、各無線基地局に対して、その他の各種設定パラメータを通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、その他の各種設定パラメータを設定する。その他の各種設定パラメータとは、例えば、ＭＣＳ設定範囲やＲＴＳ閾値、送信データ長など、ＢＳＳのエリア設計に直接波関係しない通信パラメータを示す。
【００８５】
なお、ステップＳ11における無線環境情報の取得は、必ずしもステップＳ11で行う必要はなく、例えば、ステップＳ13後、ステップＳ14後、ステップＳ15後の少なくとも一つで行ってもよい。また、ステップＳ15を行った後に、再度ステップＳ12に戻り、繰り返し処理を行うことでパラメータの設定精度を高めることもできる。
【００８６】
図８は、集中制御局４０と無線基地局１０との間の情報のやり取りの例を示す。ここでは、図７に示すフローチャートの各ステップと対比して示す。
図８において、ステップＳ10では、集中制御局と無線基地局が接続確認情報をやり取りする（Ｔ01）。ステップＳ11では、集中制御局から無線基地局へ基地局装置情報要求を行い（Ｔ02）、無線基地局から集中制御局へ基地局装置情報を通知し（Ｔ03）、集中制御局から無線基地局へ無線環境情報要求を行い（Ｔ04）、無線基地局で測定した無線環境情報を集中制御局へ通知する（Ｔ05）。
【００８７】
ステップＳ12では、集中制御局から無線基地局へアンテナパタンのパラメータを通知し（Ｔ06）、無線基地局はアンテナパタンに対応した無線環境情報を測定し、その結果を集中制御局へ通知する（Ｔ07）。ステップＳ13では、集中制御局から無線基地局へ設定可能なアンテナパタンのパラメータを通知する（Ｔ08）。ステップＳ14では、集中制御局から無線基地局へ通信エリア設定用パラメータを通知する（Ｔ09）。ステップＳ15では、集中制御局から無線基地局へチャネル・帯域幅を通知する（Ｔ10）。ステップＳ16では、集中制御局から無線基地局へその他各種設定パラメータを通知する（Ｔ11）。
【００８８】
以上の説明では、各無線基地局を運用するための初期値の設定を想定しているが、運用中にも適用することができる。その場合、図７に示す全制御フローを行ってもよいが、全てを行うとパラメータ設定までの処理時間が大きくかかってしまうため、一部処理を省略して例えば、ステップＳ16のみ、もしくはステップＳ15〜Ｓ16のみ、もしくはステップＳ14〜Ｓ16のみとしてもよい。なお、運用中におけるパラメータ変更のための制御フローを動作させるためのトリガは、例えば、所定の周期毎や時刻を予め設定してその都度行ってもよいし、システムスループットやＲＳＳＩ値などの特性を表すパラメータを定期的に集中制御局で監視し、予め設定した基準値を下回った場合に動作してもよい。また、図７のパラメータの設定順序をサービス用途や設置環境などに応じて変更してもよく、その際はステップＳ12〜Ｓ16の順番を入れ替えて制御、設定を行ってもよい。
【００８９】
（実施例２）
本発明の無線通信システムの実施例２では、複数の無線基地局の中で同時送信が可能な条件を満たす無線基地局同士を同一グループとするクラスタリングを行った上で、実施例１と同様に
(1) アンテナパタン制御による通信エリアの制御、
(2) 通信エリア設定用パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値）制御による通      信エリアの制御、
(3) チャネルおよび帯域幅の制御、
の順番でパラメータ設定を行うことで、送信機会を増加させつつスループットを向上させる最適な通信エリア設計を実現する。
【００９０】
集中制御局および無線基地局は、図７のステップＳ10〜Ｓ12（図８のＴ01〜Ｔ07）の処理を行った後に、集中制御局は各無線基地局から取得したアンテナパタンごとの無線環境情報を基に、同時送信が可能な無線基地局のクラスタリングを行う。ここで、同時送信が可能か否かの条件については、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、無線基地局間のＲＳＳＩが所定の閾値（例えばＣＣＡ−ＥＤ：−62dBｍ）より小さな値になる無線基地局同士とする。
【００９１】
図７に示すステップＳ13以下の処理および図８に示すＴ08以下の処理は、各無線基地局にクラスタリング結果を通知した後に、各無線基地局のクラスタリング結果に基づいて行われる。
【００９２】
すなわち、集中制御局は、図７に示すステップＳ13において、各無線基地局のクラスタリング結果を基に、各無線基地局において設定可能なアンテナパタンのパラメータを通知する。クラスタリングされた各無線基地局は、集中制御局からの通知に従いアンテナパタンを設定する。
【００９３】
次に集中制御局は、図７に示すステップＳ14において、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報と、各無線基地局のクラスタリング結果を基に、各無線基地局に対して、通信エリア設定用パラメータ（送信電力値，ＣＣＡ閾値，ＲＳ閾値など）を通知する。クラスタリングされた各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、通信エリア設定用パラメータを設定する。なお、無線基地局のクラスタリングにおいて同時送信可能な条件を満足した送信電力値を設定したり、クラスタリングにより同時送信可能な無線基地局のペアがあった場合は、その無線基地局同士が同時送信できるようにＣＣＡ閾値やＲＳ閾値を設定する。例えば、クラスタリングにより同時送信可能と判断された無線基地局間のＲＳＳＩが−72dBｍだった場合、ＣＣＡ閾値を−72dBｍより大きい値に設定することで、同時送信できる機会を増加させることができる。
【００９４】
次に集中制御局は、図７に示すステップＳ15において、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報と、各無線基地局のクラスタリング結果を基に、各無線基地局に対して、チャネルおよび帯域幅を通知する。各無線基地局は集中制御局からの通知に従い、チャネルおよび帯域幅を設定する。
【００９５】
最後に集中制御局は、図７に示すステップＳ16において、各無線基地局から取得した基地局装置情報および無線環境情報と、各無線基地局のクラスタリング結果を基に、各無線基地局に対して、その他の各種設定パラメータを通知する。各無線基地局は、集中制御局からの通知に従い、その他の各種設定パラメータを設定する。
【００９６】
（補足事項）
上述した実施例における無線基地局、無線端末の各機能部は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されてもよく、各機能部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００９７】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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既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）であってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０  無線基地局
１１−１〜１１−ｎ  アンテナ素子
１２  アンテナ制御部
１３  無線信号処理部
１３１  パラメータ制御部
１４  情報処理部
１４１  記憶部
１５  ネットワーク信号処理部
２０  無線端末
３０  ネットワーク
４０  集中制御局
４１  ネットワーク信号処理部
４２  パラメータ算出・制御部
４３  情報データベース
【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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【図７】
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【図８】
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