(57)【要約】【課題】セル方式を採用する移動体通信システムにおいて、エリア配置を最適化すること。【解決手段】１以上の他の基地局装置１０と隣接して配置される基地局装置１０であって、アンテナ１１に到来する電波を順次受信する受信ＲＦ部１２と、受信ＲＦ部１２により順次受信される電波から、前記１以上の他の基地局装置１０により送信されたものを選択する選択部３１と、選択部３１により選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置１０の通信距離を制御する通信距離制御部３６と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2008022484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の他の基地局装置と隣接して配置される基地局装置であって、
アンテナに到来する電波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信される電波から、前記１以上の他の基地局装置により送信されたものを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置の通信距離を制御する通信距離制御手段と、
を含むことを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局装置において、
前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置からの送信電波の電力を制御することにより、当該基地局装置の通信距離を制御する、
ことを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基地局装置において、
当該基地局装置は、
移動局装置から通信開始を要求された場合に、前記受信手段により所定受信電力以上の電波が受信されているか否かを判定する受信状態判定手段と、
前記受信状態判定手段の判定結果に応じて、前記移動局装置との通信開始の可否を判定する通信開始可否判定手段と、
をさらに含み、
前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて前記所定受信電力の値を設定することにより、当該基地局装置の通信距離を制御する、
ことを特徴とする基地局装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の基地局装置において、
前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力とともに該電波の到来方向を取得し、取得される到来方向に基づいて、当該基地局装置の通信距離を当該基地局装置からの方向ごとに制御する、
ことを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
１以上の他の基地局装置と隣接して配置される基地局装置の通信距離を制御するための通信距離制御方法であって、
アンテナに到来する電波を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信される電波から、前記１以上の他の基地局装置により送信されたものを選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置の通信距離を制御する通信距離制御ステップと、
を含むことを特徴とする通信距離制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基地局装置及び通信距離制御方法に関し、特に、セル方式におけるエリア配置の最適化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムには、セル形状を構成するように基地局装置のエリアを配置するものがある。このようなエリアの配置方式はセル方式と呼ばれるが、セル方式では、エリア配置が最適化されていないと、各基地局装置の送信電波が互いに干渉を起こし、基地局装置が送信した電波を移動局装置で受信することが困難になってしまうことがある。このため、エリア配置の最適化が望まれるが、最適化のためには広範囲にわたってエリアの調整を行わなければならない場合も多く、従来の人手による設定作業で最適化を行うことは、実際には難しい。特に、基地局装置の増設が次々と行われる場合などには、ほぼ不可能である。
【０００３】
そこで、エリア配置が最適化されていないことを前提として、この干渉を抑制するための技術がいくつか提案されている。
【０００４】
そのひとつは、アダプティブアレイアンテナを用いて移動局装置の存在する方向に送信電波の指向性を絞る技術である。これによれば、基地局装置は真に必要な方向に電波を送信することとなるので、干渉が減少し、移動局装置は基地局装置の送信電波を受信しやすくなる。
【０００５】
また、他のひとつは、基地局装置ごとに送信タイミングをずらす技術である。こうすれば、送信タイミングが異なるのであるから、干渉は起こらなくなる。特許文献１には、この技術の例が記載されている。
【特許文献１】特開平０７−２６４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においては、加入者の増加や、パケット定額や通話定額などの定額方式の採用に伴い通信量が増加しており、上記の各技術によって干渉を抑制することが困難になってきている。すなわち、基地局装置が次々に増設され、送信電波の指向性を絞ったとしても干渉する確率が高まっている。また、送信タイミングをずらすには帯域に十分な余裕が必要であるが、その余裕がほとんどなくなってしまっている。
【０００７】
そこで、上記各技術に頼るばかりではなく、通信量が増加している環境下でもエリア配置の最適化ができるような技術を実現し、それによって干渉を抑制することが求められている。
【０００８】
従って、本発明の課題の一つは、セル方式を採用する移動体通信システムにおいて、エリア配置を最適化できる基地局装置及び通信距離制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明にかかる基地局装置は、１以上の他の基地局装置と隣接して配置される基地局装置であって、アンテナに到来する電波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信される電波から、前記１以上の他の基地局装置により送信されたものを選択する選択手段と、前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置の通信距離を制御する通信距離制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、例えば近くに他の基地局装置があると推定されるとき等に、当該基地局装置の通信距離を制御することができるので、セル方式を採用する移動体通信システムにおいて、エリア配置を最適化することができる。
【００１１】
また、上記基地局装置において、前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置からの送信電波の電力を制御することにより、当該基地局装置の通信距離を制御する、こととしてもよい。
【００１２】
これによれば、送信電力制御により、エリア配置を最適化することができる。
【００１３】
また、上記各基地局装置において、当該基地局装置は、移動局装置から通信開始を要求された場合に、前記受信手段により所定受信電力以上の電波が受信されているか否かを判定する受信状態判定手段と、前記受信状態判定手段の判定結果に応じて、前記移動局装置との通信開始の可否を判定する通信開始可否判定手段と、をさらに含み、前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力に応じて前記所定受信電力の値を設定することにより、当該基地局装置の通信距離を制御する、こととしてもよい。
【００１４】
これによれば、受信状態判定手段及び通信開始可否判定手段により行われるキャリアセンスにおいて、他の基地局装置の送信電波が受信されているとしても、その電波の存在によって通信開始可否判定手段により通信開始が否とされてしまうことを防止できる。
【００１５】
また、上記各基地局装置において、前記通信距離制御手段は、前記選択手段により選択される電波の受信電力とともに該電波の到来方向を取得し、取得される到来方向に基づいて、当該基地局装置の通信距離を当該基地局装置からの方向ごとに制御する、こととしてもよい。
【００１６】
これによれば、選択手段により選択された電波の到来方向（すなわち、他の基地局装置の存在方向）に関してエリアを制御することができるので、該他の基地局装置との間で、エリア配置を最適化することができる。
【００１７】
また、本発明にかかる通信距離制御方法は、１以上の他の基地局装置と隣接して配置される基地局装置の通信距離を制御するための通信距離制御方法であって、アンテナに到来する電波を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信される電波から、前記１以上の他の基地局装置により送信されたものを選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択される電波の受信電力に応じて、当該基地局装置の通信距離を制御する通信距離制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態にかかる基地局装置１０のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。この基地局装置１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、基地局装置１０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能部を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。
【００２０】
また、基地局装置１０は、互いの発する電波が到達可能な距離にある移動局装置と無線通信可能に構成される。この無線通信は、時分割多重方式、周波数多重方式、空間分割多重方式、及び時分割複信方式により多重化される。
【００２１】
基地局装置１０から上記距離内の領域は、当該基地局装置１０のエリアと呼ばれる。セル方式の移動体通信システムでは、複数の基地局装置１０を用い、移動局装置の通信不能範囲をできるだけなくすようにしている。すなわち、移動局装置がいずれか少なくとも１つの基地局装置１０と通信可能となるよう各基地局装置１０を互いに隣接して配置する。その結果、各基地局装置１０のエリアはセル形状を構成する。
【００２２】
図２（１）には、セル形状を構成するエリアの例が示されている。同図では基地局装置１０−１乃至７を記載している。また、移動局装置２０−１及び２は、基地局装置１０−１のエリア内に位置しており、基地局装置１０−１と無線通信可能である。
【００２３】
ここで、基地局装置１０−８を増設する場合を考える。図２（２）は、図２（１）において基地局装置１０−１と基地局装置１０−４の中間に基地局装置１０−８を増設した例である。この場合、移動局装置２０−１及び２は、基地局装置１０−１及び基地局装置１０−８のいずれとも無線通信可能になる一方、基地局装置１０−１及び基地局装置１０−８がそれぞれ送信する電波間での干渉が発生しやすくなる。また、基地局装置１０−８は基地局装置１０−１の発する電波を受信してしまう。この電波は移動局装置２０と通信する際の妨害波となるので、基地局装置１０−８が移動局装置２０との間で行う通信が妨げられる場合がある。具体的には、通信開始時に基地局装置１０−８が行うキャリアセンスにおいて、基地局装置１０−１の発する電波が受信されているために、「他の電波があるので通信開始できない」と判定されてしまう場合がある。
【００２４】
本実施の形態では、このような場合に、基地局装置１０−８が、自律的に、自局エリアを狭める。その結果、移動局装置２０−１は基地局装置１０−８と無線通信不能になるが、基地局装置１０−１及び基地局装置１０−８がそれぞれ送信する電波間での干渉は抑制される。また、基地局装置１０−８は、キャリアセンスにおいて基地局装置１０−１の発する電波の発する電波が「他の電波」として認識されないようにすることで、移動局装置２０との間で行う通信が妨げられないようにする。以下では、これらを実現するための基地局装置１０の機能について、詳細に説明する。
【００２５】
図１に示すように、基地局装置１０は、アンテナ１１、受信ＲＦ(Radio Frequency)部１２、受信ＢＢ(Base Band)処理部１３、送信ＢＢ処理部１４、送信ＲＦ部１５を備え、さらに機能的に、検波部３０、選択部３１、ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)記憶部３２、受信状態判定部３３、キャリアセンス閾値記憶部３４、通信開始可否判定部３５、通信距離制御部３６を含んで構成される。また、通信距離制御部３６は、その内部にキャリアセンス閾値更新部３７及び送信電力制御部３８を含んで構成される。
【００２６】
アンテナ１１は、複数のアンテナ素子からなるアダプティブアレイアンテナである。受信ＲＦ部１２は、アンテナ１１に到来する電波を順次受信し、ベースバンド周波数帯域の信号に変換した上で、受信ＢＢ処理部１３に出力する。また、受信ＲＦ部１２は、各アンテナ素子でそれぞれ受信された信号間での周波数及び位相の相違量を示す受信ウエイトを、信号を送信した移動局装置２０ごとに算出する。受信ＢＢ処理部１３は、入力された信号を復調して通信データを取得し、図示しない通信処理部に出力する。
【００２７】
送信ＢＢ処理部１４は、図示しない通信処理部から特定の移動局装置２０に対して送信すべき通信データの入力を受け、ベースバンド周波数帯域の信号に変換し、増幅して、送信ＲＦ部１５に出力する。送信ＲＦ部１５は、入力された信号を無線周波数帯域の信号に変換し、増幅して、さらに該信号の宛先移動局装置２０について受信ＲＦ部１２が算出した受信ウエイトに基づいて算出される送信ウエイトを乗算した上で、アンテナ１１に出力する。アンテナ１１は、入力された信号を、各アンテナ素子から電波として無線区間に送出する。このとき送信される電波は、上記送信ウエイトに基づく指向性を有している。
【００２８】
検波部３０は、アンテナ１１で受信される電波を定期的に所定の検波期間にわたり検波し、周波数成分ごと及びアンテナ素子ごとに、受信電力（ＲＳＳＩ）及び位相を取得する。さらに、検波部３０は、こうして取得したアンテナ素子ごとの受信電力及び位相に基づいて電波の到来方向を取得する。なお、検波部３０は、当該基地局装置１０の周囲３６０°を４つ（又は８つ）に分割する程度の分解能で到来方向を取得することが好適である。
【００２９】
選択部３１は、検波部３０の検波結果に基づき、受信ＲＦ部１２により順次受信される電波から、他の基地局装置１０により送信されたものを選択する。具体的には、上記検波期間にわたり、常に（又は所定値以上の頻度で）、所定受信電力以上かつ一定受信電力の電波が受信されている周波数及び到来方向の組み合わせについて、他の基地局装置１０により送信されたものであると判定し、選択する。そして、その受信電力を、周波数及び到来方向を示す周波数方向情報と対応づけて、ＲＳＳＩ記憶部３２に記憶させる。
【００３０】
なお、他の基地局装置１０により送信された電波には既知の信号（ＵＷ,Unique Word）が含まれていることとしてもよい。この場合、当該基地局装置１０にもこのＵＷを保持し、電波と保持しているＵＷとの相関を算出し、相関値が所定値以上となった場合に、受信されている電波が、他の基地局装置１０により送信されたものであると判定する。
【００３１】
通信距離制御部３６は、ＲＳＳＩ記憶部３２に記憶される受信電力に応じて、当該基地局装置１０の通信距離を制御する。さらに、通信距離制御部３６は、選択部３１により選択される電波の到来方向に基づいて、当該基地局装置１０の通信距離を当該基地局装置１０からの方向ごとに制御する。通信距離制御部３６によるこの制御は、より具体的には送信電力制御とキャリアセンス閾値設定の２種類の処理により行われる。以下、各処理について説明する。
【００３２】
まず、送信電力制御について説明する。
【００３３】
送信電力制御部３８は、ＲＳＳＩ記憶部３２に記憶される受信電力に応じて、当該基地局装置１０の送信電力を制御する。ここでは、送信ＢＢ処理部１４及び送信ＲＦ部１５に備えられる増幅器の増幅率を制御することによって、送信電力を制御する。
【００３４】
より具体的には、送信電力制御部３８は、受信電力に対応付けて記憶される周波数方向情報を取得する。そして、取得した周波数方向情報により示される周波数で、同じく取得した周波数方向情報により示される到来方向に対する指向性をつけて送信する送信電波について、その電力を所定量小さくする。これにより、基地局装置１０のエリアは狭められる。基地局装置１０の電波が遠くまで届かなくなるからである。
【００３５】
次に、キャリアセンス閾値設定について説明する。以下の説明では、まずキャリアセンスについて説明してから、キャリアセンス閾値設定について説明する。
【００３６】
キャリアセンス閾値記憶部３４は、当該基地局装置１０からの各方向をそれぞれ示す複数の方向情報のそれぞれと対応付けて、任意の電力値であるキャリアセンス閾値を記憶する。
【００３７】
通信開始可否判定部３５は、移動局装置２０から通信開始要求を受信し、受信状態判定部３３に後述する受信状態を判定させる。
【００３８】
受信状態判定部３３は、移動局装置２０から通信開始を要求された場合に、受信ＲＦ部１２によりキャリアセンス閾値以上の電波が受信されているか否か（受信状態）を判定する。この電波には、他の基地局装置１０や他の移動局装置２０により送信されるものが含まれる。
【００３９】
具体的には、受信状態判定部３３は、移動局装置２０から通信開始要求が受信された場合に、各アンテナ素子における受信電力から、その到来方向を示す方向情報を取得する。そして、取得した方向情報と対応づけてキャリアセンス閾値記憶部３４に記憶されるキャリアセンス閾値を取得し、取得したキャリアセンス閾値以上の電波が、受信ＲＦ部１２により受信されているか否かを判定する。
【００４０】
通信開始可否判定部３５は、受信状態判定部３３の判定結果に応じて、通信開始を要求してきた移動局装置２０との通信開始の可否を判定する。具体的には、受信状態判定部３３の判定結果が、受信ＲＦ部１２によりキャリアセンス閾値以上の電波が受信されていることを示している場合、通信開始可否判定部３５は、通信開始否と判定する。一方、受信されていないことを示している場合には、通信開始可と判定する。    
【００４１】
通信開始可否判定部３５は、通信開始可と判定すると、通信開始を要求してきた移動局装置２０にチャネルを割り当て、割り当てたチャネルを示すチャネル割当要求を該移動局装置２０に対して送信する。一方、通信開始否と判定すると、チャネルを割り当てないことを示すチャネル割当不可を該移動局装置２０に対して送信する。キャリアセンスは、以上のようにして行われる。なお、チャネル割当要求を受信した移動局装置２０は、割り当てられたチャネルでの通信を開始する。一方、チャネル割当不可を受信した移動局装置２０は、他の基地局装置１０に対して、通信開始要求を送信する。
【００４２】
キャリアセンス閾値更新部３７は、選択部３１により選択される電波の受信電力に応じてキャリアセンス閾値を設定することにより、当該基地局装置１０の通信距離を制御する。具体的には、キャリアセンス閾値更新部３７は、ＲＳＳＩ記憶部３２に記憶される周波数方向情報（設定対象周波数方向情報と称する。）により示される到来方向を示す方向情報を取得する。そして、取得した方向情報と対応付けてキャリアセンス閾値記憶部３４に記憶されるキャリアセンス閾値を、設定対象周波数方向情報と対応づけてＲＳＳＩ記憶部３２に記憶される受信電力以上の値により更新する。この処理の結果、キャリアセンスにおいて他の基地局装置１０の発する電波が「他の電波」として認識されないようになる。
【００４３】
以上説明した各処理について、基地局装置１０の処理フローを参照しながら、より詳細に説明する。
【００４４】
図３は、キャリアセンス閾値設定の処理フローを示す図である。同図に示すように、基地局装置１０は全スロット受信（周波数及びタイムスロットの組み合わせ（スロット）全てにおける受信）を実施し、各スロットの電界強度（受信電力）を取得する（Ｓ１）。
【００４５】
次に、基地局装置１０は、当該基地局装置１０の周囲３６０°を４乃至８に分割してなる方向（方向ｉ（ｉ＝１〜４乃至８）とする。）のそれぞれについて、電界強度（ｉ）を取得する（Ｓ２）。ここで、電界強度（ｉ）は、受信電波のうち、方向ｉから到来した成分の電界強度である。
【００４６】
基地局装置１０は、各方向ｉについてキャリアセンス閾値（ｉ）を記憶しており、それらを電界強度（ｉ）と比較する（Ｓ３）。その結果、キャリアセンス閾値（ｉ）の方が小さければ、キャリアセンス閾値（ｉ）を上昇させる（Ｓ４）。具体的には、キャリアセンス閾値（ｉ）を電界強度（ｉ）とすることが望ましい。一方、キャリアセンス閾値（ｉ）の方が大きければ、キャリアセンス閾値（ｉ）を下降させる（Ｓ４）。ただし、このときキャリアセンス閾値（ｉ）をあまり下げすぎると、キャリアセンスにおいて、ほんの少しの雑音があるだけで通信開始否と判定されてしまうので、予めキャリアセンス閾値（ｉ）の下限を定めておくことが望ましい。
【００４７】
Ｓ３乃至Ｓ５の処理が全方向（ｉ）について終了する（Ｓ６）と、基地局装置１０は運用状態に戻る（Ｓ７）。そして、キャリアセンスＮＧ（通信開始否判定）が多発すると、再度Ｓ１に戻り上記処理を行うことで、キャリアセンス閾値の見直しを行う（Ｓ８）。
【００４８】
図４は、送信電力制御の処理フローを示す図である。同図に示すように、基地局装置１０はまず上記Ｓ１及びＳ２の処理を行う。
【００４９】
次に、基地局装置１０は、方向ｉから受信されている電波が、他の基地局装置１０により送信されたものであるか否か（同一システム内で送信されている信号か否か）を判定する。具体的には、他の基地局装置１０により送信された電波には既知の信号（ＵＷ）が含まれている。基地局装置１０は、このＵＷを保持しており、電波と保持しているＵＷとの相関を算出し、相関値が所定値以上となった場合に、受信されている電波が、他の基地局装置１０により送信されたものであると判定する（Ｓ１０）。
【００５０】
この判定の結果、他の基地局装置１０により送信されたものであると判定した場合、基地局装置１０は、キャリアセンス閾値（ｉ）と電界強度（ｉ）とを比較する（Ｓ１１）。他の基地局装置１０により送信されたものでないと判定した場合には、その処理をＳ１５に移す。
【００５１】
Ｓ１１における比較の結果、キャリアセンス閾値（ｉ）の方が小さければ、方向ｉに対して電波を送信するときの送信電力（ｉ）を下降させ、その処理をＳ１５に移す（Ｓ１３）。一方、キャリアセンス閾値（ｉ）の方が大きければ、送信電力（ｉ）が最大規格値より小さいか否かを判定する（Ｓ１２）。そして、送信電力（ｉ）が最大規格値より小さければ送信電力を上昇させ（Ｓ１４）、送信電力（ｉ）が最大規格値以上であれば特段の処理を行わず、その処理をＳ１５に移す。
【００５２】
Ｓ１０乃至Ｓ１５の処理が全方向（ｉ）について終了する（Ｓ１５）と、基地局装置１０は運用状態に戻る。
【００５３】
以上説明したように、基地局装置１０によれば、例えば近くに他の基地局装置１０があると推定されるとき等に、当該基地局装置１０の通信距離を制御することができるので、セル方式を採用する移動体通信システムにおいて、エリア配置を最適化することができる。具体的には、送信電力制御により、エリア配置を最適化することができる。
【００５４】
また、キャリアセンスを行うときに他の基地局装置１０の送信電波が受信されているとしても、その電波の存在によって通信開始が否とされてしまうことを防止できる。
【００５５】
さらに、他の基地局装置１０が送信している電波の到来方向（すなわち、他の基地局装置１０の存在方向）に関してエリアを制御することができるので、該他の基地局装置１０との間で、エリア配置を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる基地局装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるセル形状を構成するエリアの例を示す図である。（１）は初期状態、（２）は初期状態において基地局装置を増設した状態、（３）は増設した基地局装置の通信距離を制御した状態、をそれぞれ示す。
【図３】本発明の実施の形態にかかるキャリアセンス閾値設定の処理フローを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる送信電力制御の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  基地局装置、１１  アンテナ、１２  受信ＲＦ部、１３  受信ＢＢ処理部、１４  送信ＢＢ処理部、１５  送信ＲＦ部、２０  移動局装置、３０  検波部、３１  選択部、３２  ＲＳＳＩ記憶部、３３  受信状態判定部、３４  キャリアセンス閾値記憶部、３５  通信開始可否判定部、３６  通信距離制御部、３７  キャリアセンス閾値更新部、３８  送信電力制御部。
【図１】
2008022484.tif 000003
【図２】
2008022484.tif 000004
【図３】
2008022484.tif 000005
【図４】
2008022484.tif 000006