(57)【要約】【課題】各基地局のカバーエリア内の無線リソースを有効配分してネットワークの運用効率を高めること。【解決手段】本実施形態に係るベースバンド装置は、端末との間で無線通信を行うセルを個別に形成する複数の無線ユニット２１〜２３を制御するベースバンド装置１であって、無線ユニット２１〜２３のそれぞれから端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集するパラメータ収集部１２と、上記収集されたパラメータの値の組み合わせに基づいてセルのエリア種別を判定するエリア判定部１３と、上記判定されたエリア種別に応じて無線ユニット２１〜２３の制御モードを選択するモード選択部１５とを具備する。【選択図】      図１
2012060260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末との間で無線通信を行うセルを個別に形成する複数の無線ユニットを制御するベースバンド装置であって、
前記無線ユニットのそれぞれから前記端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集する収集手段と、
前記パラメータの値の組み合わせに基づいて前記セルのエリア種別を判定する判定手段と、
前記エリア種別に応じて前記無線ユニットの制御モードを選択する選択手段と
を具備することを特徴とするベースバンド装置。
【請求項２】
前記パラメータは、前記端末の収容数、アクセス頻度、スループット、及びリンクバジェットの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のベースバンド装置。
【請求項３】
前記制御モードは、適応アンテナコンフィギュレーション、適応変調方式、及び適応リソースの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のベースバンド装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前前記エリア種別に基づいて前記無線ユニットの集合を単位として前記制御モードを選択することを特徴とする請求項１記載のベースバンド装置。
【請求項５】
端末との間で無線通信を行うセルを個別に形成する複数の無線ユニットを制御するベースバンド装置に用いられる無線制御方法であって、
前記無線ユニットのそれぞれから前記端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集し、
前記パラメータの値の組み合わせに基づいて前記セルのエリア種別を判定し、
前記エリア種別に応じて前記無線ユニットの制御モードを選択することを特徴とする無線制御方法。
【請求項６】
前記パラメータは、前記端末の収容数、アクセス頻度、スループット、及びリンクバジェットの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の無線制御方法。
【請求項７】
前記制御モードは、適応アンテナコンフィギュレーション、適応変調方式、及び適応リソースの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の無線制御方法。
【請求項８】
前記選択において、前記エリア種別に基づいて前記無線ユニットの集合を単位として前記制御モードを選択することを特徴とする請求項５記載の無線制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、分散設置型の無線基地局システムに用いられるベースバンド装置及び無線制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される移動通信の発展に伴い、無線伝送における高速化に対する要求が一層高まっている。こうした要求に対応する１手段であるＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術は、高速化に対応する優れた技術であるものの、基地局が自局と通信中の端末に対する隣接基地局からの干渉を軽減し、セルエッジに存在する端末との間の伝送効率を高めるＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse）技術との親和性は低い。
【０００３】
従来のセル設計においては、セルエッジにおける他基地局からの干渉を軽減するため、隣接する基地局間の周波数（チャネル）を異なるものとし、これを繰返し配置する方式が採用されていた。
【０００４】
また、この方式の周波数利用効率を向上させるため、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）のような周波数時分割多重方式が採用されているシステムにおいては、ＦＦＲ技術がＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などに採用され、セルエッジに使用される周波数（チャネル）や、電力を制御するＡＦＦＲ（Adaptive Fractional Frequency Reuse）方式が研究されている。
【０００５】
しかし、各カバーエリア（セル）毎に地域的、又は時間的にそれぞれ特徴のある通信状況（形態）が生じているため、各カバーエリアに亘って共通なＡＦＦＲ制御を行っても、例えば、基地局のクラスタ化が行われる場合のように必ずしも移動通信システムのネットワークとして効率改善が見られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４３３３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＡＦＦＲ制御方法では、周波数（チャネル）を制限することによるセルエッジにおけるスループットの低下や、送信電力を低下させることによるカバーエリアの縮小など、ネットワークシステムの効率の改善が図れない自体が生じるという問題があった。
【０００８】
本実施形態の目的は、各基地局のカバーエリア内の無線リソースを有効配分してネットワークの運用効率を高めることができる移動通信システムのベースバンド装置及び無線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】
本実施形態に係るベースバンド装置は、端末との間で無線通信を行うセルを個別に形成する複数の無線ユニットを制御するベースバンド装置であって、前記無線ユニットのそれぞれから前記端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集する収集手段と、前記パラメータの値の組み合わせに基づいて前記セルのエリア種別を判定する判定手段と、前記エリア種別に応じて前記無線ユニットの制御モードを選択する選択手段とを具備する。
【００１０】
本実施形態に係る無線制御方法は、端末との間で無線通信を行うセルを個別に形成する複数の無線ユニットを制御するベースバンド装置に用いられる無線制御方法であって、前記無線ユニットのそれぞれから前記端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集し、前記パラメータの値の組み合わせに基づいて前記セルのエリア種別を判定し、前記エリア種別に応じて前記無線ユニットの制御モードを選択するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るベースバンド装置の機能ブロックを示す図。
【図２】エリア判定処理を説明するための図。
【図３】モード選択処理を説明するための図。
【図４】リソースブロックの概念図。
【図５】ベースバンド装置の動作を示すフローチャート。
【図６】クラスタ化の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るベースバンド装置及び無線制御方法を説明する。
【００１３】
［構成］
図１は、本実施形態に係るベースバンド装置の機能ブロックを示す図である。ベースバンド装置１（ＢＢＵ：Base Band Unit）は、ネットワークインタフェース部１１、パラメータ収集部１２、エリア判定部１３、判定パターンデータベース１４、モード選択部１５、及び制御モードデータベース１６を備える。
【００１４】
ベースバンド装置１は、ネットワークインタフェース部１１により複数の無線ユニット（ＲＲＨ：Remote Radio Head）２１〜２３と有線で接続され、分散設置型の基地局を構成する。無線ユニット２１〜２３は、端末（ＭＳ：Mobile Station）との間で無線通信を行うセルを個別に形成する。ベースバンド装置１は、これら複数セルをカバーエリアとして、無線通信の信号処理及び信号の分配を行う。なお、ベースバンド装置１が収容する無線ユニットの数は、任意に選択できる。
【００１５】
パラメータ収集部１２は、各無線ユニット２１〜２３から、端末との接続状況に関する複数のパラメータの値を収集する。具体的には、１．端末収容数、２．アクセス頻度、３．端末スループット、４．リンクバジェットなどの各パラメータの値を各無線ユニット２１〜２３ごとに収集する。
【００１６】
エリア判定部１３は、判定パターンデータベース１４を用いて、上記パラメータ収集部１２で収集されたパラメータの値の組み合わせに基づいて各セルのエリア種別を判定する。エリア種別や判定パターンデータベース１４の内容については後述する。
【００１７】
モード選択部１５は、上記エリア判定部１３で判定されたエリア種別に応じて各無線ユニット２１〜２３の制御モードを選択する。制御モードデータベース１６には、無線ユニットを制御するための制御モードがエリア種別に対応付けられて予め記憶される。制御モードは、例えば、１．例えば、複数のアンテナエレメントを組み合わせて指向性を制御する等の適応アンテナコンフィギュレーション、２．例えば、８ＱＡＭ、または６４ＱＡＭを選択する等の適応変調、３．周波数や、送信電力などの適応リソース割当制御の組み合わせで表されるものとする。
【００１８】
［エリア判定］
本実施形態では、カバーエリアにおける通信状況の特性を表したエリア種別として、例えば１．Dense Urban、２．Urban、３．Sub Urban、４．Ruralの４つを設ける。例えば、端末収容数に対する各パラメータの状況は、図２に示すようになることが想定される。判定パターンデータベース１４には、エリア種別と各パラメータの値との関係が予め記憶される。
【００１９】
分散設置型の基地局においては、こうした分類に合わせて特定の複数セルをDense Urbanに設定し、アクセスを優先（スループットは低優先）などのような割当を行い、個別のＢＴＳ（Base Transceiver Station）に比べて広範囲でのエリアに合わせたセル設定を行い、リソースの有効利用を図ることができる。
【００２０】
例えば、Dense Urbanエリアは人が密集する駅周辺やイベント会場などを想定し、より多くの端末が高いモビリティで基地局にアクセス可能となることを優先する一方、スループットはそれほど高くない、といった状況を想定し、端末毎のリソース占有率を低く設定する。またSub Urbanエリアは、郊外の住宅地域を想定し、少ない数の端末がノーマディックにアクセス可能で、高いスループットを要求する、といった状況を予想し、端末毎のリソース占有率を高く設定する。
【００２１】
［モード選択］
制御モードには、以下のような選択肢があり、図３に示すように、エリアの状況に応じて選択される。適応アンテナコンフィギュレーションは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output），Ｍｕ−ＭＩＭＯ（協調ＭＩＭＯ），ＳＩＳＯ（Single Input Single Output），ＡＡＳ（Adaptive Antenna System），Ｃｏ−ＡＡＳ（協調ＡＡＳ）などの方式を選択する。適応変調方式は、２５６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，８ＱＡＭ，ＱＰＳＫなどを選択する。適応リソース割当制御は、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）またはＰＲＵ（Physical Resource Unit）などの割振り（スケジューリング）の制御を行う。制御モードデータベース１６には、図３に示すようなエリア種別に対応する各制御モードが予め記憶される。例えば、アンテナコンフィグレーション、送信電力、変調方式、ＲＢなどの動作条件の設定値の組合せにより、各エリア種別での通信に適した制御モードがそれぞれ設定される。
【００２２】
モード選択部１５は、例えば、端末収容数、アクセス頻度などからＳｕｂ−Ｕｒｂａｎエリアと判定される場合、高いスループットを優先し、（ＭＩＭＯ／２５６ＱＡＭ／多リソースブロック）といった制御モードを選択する。一方、Ruralエリアと判定される場合は、モード選択部１５は、エリア内の通信確保を優先し、ＡＡＳもしくはＣｏ−ＡＡＳなどによる端末受信電力向上及びエリア拡大を可能にするモードの選択を行う。
【００２３】
ＭＩＭＯやＡＡＳ技術は、例えば、端末が自局に近い距離に存在するか、それともセルエッジに存在するかによって適用有効性が異なり、また、Dense-Urbanでは使用しない方が端末収容数を増やすことができるなどの特徴がある。
【００２４】
更に、変調方式はＱＡＭ数を増やすほど、遠い端末では受信が困難になり、ＲＢは、占有するほどスループットを高めることができるが、１端末が占有することで端末収容数が減ってしまうことになる。
【００２５】
制御モードは、当該移動通信システムにおいてエリア内での通信状況を統計的に把握したデータに基づいて、エリア種別毎に適切な動作条件となるような設定値の組み合わせとして予め用意される。
【００２６】
次に、リソースブロックとエリア種別及び制御モードとの関係を説明する。図４は、リソースブロックの概念図である。
【００２７】
図４において、リソースブロックは、ダウンリンク（ＤＬ）、又はアップリンク（ＵＬ）のバースト送出時に対応した時間（タイミング）を示す横軸と、周波数を示す縦軸との関係で示される。図４（ａ）では、理解しやすいようにアップリンクのタイミングを８つの時間（タイミング）区分と、周波数が８つの帯域とに分けられ、合計６４のブロックのそれぞれが最小単位のＲＢ（Resource Block）として提供される。
【００２８】
各ＲＲＨと端末との間では、その幾つかのＲＢを組み合わせて通信するように割り当てられるが、各エリア種別に対して予めＲＢの組合せを用意することにより当該移動通信システムにおけるネットワークの効率向上を図る。
【００２９】
例えば、後述のようにDense-Urbanエリア種別と判定されたカバーエリアでは、多くの端末に割り当てることを優先してなるべく小さいＲＢとし、原則として２ＲＢ程度、変調方式を１６ＱＡＭとして、スループットを低めにする。そして、アクセス端末に余裕があれば、ＲＢ数を更に大きくするようなシナリオを準備する（（図４（ｂ））。また、図示されないが干渉による影響を避けて所要のＣ／Ｎ比を大きくしリンクバジェットを確保するため、送信出力は、出力調整範囲で高い方に寄った値に設定され、例えば、ＷｉＭａｘのコネクション確立におけるＦＦＲの諸パラメータが調整される。
【００３０】
同様に、Ruralエリア種別と判定されたカバーエリアでは、収容端末数が少ないのでスループットを大きく確保できるようにＲＢ数を例えば、１６、変調方式１２８ＱＡＭをデフォルトの割当とするようなシナリオとする（（図４（ｃ））。また送信出力は、干渉も少ないため低めに設定される。
【００３１】
更にUrban 、Sub-Urbanのエリアは、上記２つのエリア間の中間的な動作条件となるよう、ＲＢ数、周波数帯域配分、送信出力、変調方式等の組合せのシナリオが準備される。
【００３２】
また、同じカバーエリアであっても、時間的な端末のアクセス状況は、一定ではなく上記エリア種別の何れかに近いものになるような変動が有る。その場合でも、エリア判定部１３とモード選択部１５との間の相互動作を予め設定するプログラムをそれぞれに組み込むことにより、何れかのエリア種別の制御モードを設定するかが決定される。
【００３３】
従来のＡＦＦＲでは、このような地域性を考慮した補償がされないため、コネクション確立時に設定される動作条件の初期値が最小値又は最大値から徐々に適正な値を見付けるような手順で有った。このため、各カバーエリアでの制御モードによってシステム全体としての無線リソースに余裕が有りすぎるか反対に不足するという問題が生じる。これに対し、本実施形態では、各カバーエリアで収集されたデータをもとにした制御モードが設定されるので、システム全体において無線リソースの効率的運用が図れるようになる。
【００３４】
［動作フロー］
図５は、このベースバンド装置の無線制御動作を示すフローチャートである。
【００３５】
パラメータ収集部１２は、各無線ユニット毎に、端末との接続状況を表すパラメータの値を収集する（ステップＳ１）。
【００３６】
エリア判定部１３は、上記収集されたパラメータの値に基づいて、各無線ユニットの形成するセルについて該当するエリアの種別を判定する（ステップＳ２）。
【００３７】
モード選択部１５は、上記判定されたエリアの種別に応じてアンテナコンフィギュレーションの制御モードを選択する（ステップＳ３）。
【００３８】
モード選択部１５は、上記判定されたエリアの種別と受信電力とに基づいて変調方式の制御モードを選択する（ステップＳ４）。
【００３９】
モード選択部１５は、上記判定されたエリアの種別とアクセス頻度とに基づいて無線リソース（リソースブロック）の割当の制御モードを選択する（ステップＳ６）。
【００４０】
［クラスタ化］
また、分散設置型の基地局の特徴として、１つのベースバンド装置が複数の無線ユニットを制御可能なことから、エリア種別に基づいて上記の各制御モードの切替／設定を複数の無線ユニットを単位（クラスタ）として行うことが考えられ、街や地域の特徴に対応したモードの切替／設定が可能となる。図６は、クラスタ化された移動通信システムの構成一例を示す概念図である。
【００４１】
図６において、クラスタは複数のセルの集合で構成され、ＭＩＭＯ，Ｍｕ−ＭＩＭＯが適用されるセルの集合（ゾーン）のクラスタと、ＳＩＳＯが適用されるセルの集合（ゾーン）のクラスタと、ＡＡＳ，Ｃｏ−ＡＡＳが適用される集合（ゾーン）のクラスタとを含んで、各セルの基地局（ここでは、無線ユニット（ＲＲＨ））をＢＢＵが制御する。
【００４２】
１クラスタが包含する無線ユニットの数には自由度があり、ＢＢＵが各無線ユニットから収集されるパラメータの値によって動的に変更することも可能である。図６（ａ）では、比較的各クラスタは、同程度の無線ユニット数であるが、図６（ｂ）では、ＭＩＭＯ，Ｍｕ−ＭＩＭＯが適用されるゾーン（クラスタ）が多く、図６（ｃ）ではＡＡＳ，Ｃｏ−ＡＡＳで運用されるクラスタが多い。例えば、各無線ユニットからのアクセス数は少なく、一方スループットが大きい通信が行われている事を示すデータがＢＢＵへ送られている場合、各セルをＭＩＭＯ，Ｍｕ−ＭＩＭＯが適用されるゾーン、即ちRuralエリアの制御モードに設定した図６（ｂ）のクラスタ構成にする。
【００４３】
反対に、繁華街近くや、イベント会場付近など多くの端末が集中して通信を行う場合、スループットを抑え、多くの端末を収容しつつ端末間での干渉を避けるために、各セルをＡＡＳ，Ｃｏ−ＡＡＳで運用するUrbanエリアの制御モードで運用する図６（ｃ）のクラスタ構成とする。
【００４４】
上記構成によれば、イベントなどが実施されることで、端末数やアクセス頻度が急激に変化するような状況に応じて各セルのエリア種別が設定されたクラスタサイズおよび制御モードを動的に変化させることが可能となる。
【００４５】
以上述べたように、本実施形態によれば、無線ユニットごとに適応的に制御モードの切替／設定を行い、最適な無線通信サービスを供給するエリア設計を実現することができる。したがって、カバーエリアを維持しつつ、各カバーエリア間のスループットのバランスを確保し易くなるので、移動通信ネットワーク全体としての通信効率を高めることが可能な分散設置型の無線基地局システムを構築することができる。
【００４６】
また、詳細はここでは述べないが、例えば、RuralエリアではＭＩＭＯを適用し、UrbanエリアではＡＡＳを適用するなど、各エリア種別に対応して、セルエッジに存在する端末とアンテナ近傍に存在する端末それぞれに対応するような適用条件を付加することにより、更に各セルでの通信効率や、スループット確保の改善を図ることが可能である。
【００４７】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１…ベースバンド装置（ＢＢＵ）、２１〜２３…無線ユニット（ＲＲＨ）、１１…ネットワークインタフェース（ＮＷ／ＩＦ）部、１２…パラメータ収集部、１３…エリア判定部、１４…判定パターンデータベース、１５…制御モード選択部、１６…制御モードデータベース。
【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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