(57)【要約】【課題】高周波数帯を用いる通信システムにおいて、異事業者間で通信可能エリアの重複する範囲を正確に特定することができる通信システムの制御方法、通信システム、基地局および携帯端末を提供する。【解決手段】基地局ＡＰは、干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かによって、各携帯端末ＵＥが異事業者との重複エリア内に存在するか否かの判定を行い、自局から見た方位角および仰角を用いて推定した、重複エリア内に存在する複数の携帯端末ＵＥの位置に基づいて、重複エリアの境界を特定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１事業者の第１基地局と、当該第１基地局との通信を行う少なくとも１つの携帯端末と、を含む通信システムの通信制御方法であって、
前記携帯端末が、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から、前記第１基地局の電波に干渉する電波を受信した時、当該干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かを判定するステップと、
前記第１基地局が、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記第１基地局から見た方位角および仰角に基づき推定するステップと、
前記第１基地局が、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるとの判定結果を前記携帯端末から受信した場合に、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記第１基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定するステップと、
を有する通信システムの制御方法。
【請求項２】
前記第１基地局が、前記特定した重複エリアの境界に基づいて、当該重複エリアが１つのセクタに含まれるようにセクタを設定するステップ、
をさらに有する請求項１に記載の通信システムの制御方法。
【請求項３】
前記第１基地局は、前記重複エリアにおいては、前記第１事業者と、当該第１事業者とは異なる事業者との間で予め定められた周波数帯を用いて、前記携帯端末との通信を行う、
請求項１に記載の通信システムの制御方法。
【請求項４】
前記第１基地局が、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるとの判定結果を送信してきた前記携帯端末の数を計測するステップをさらに有し、
前記計測した数が所定の数未満であった場合に、前記携帯端末の位置を記憶し、
前記計測した数が前記所定の数であった場合に、前記携帯端末の位置に基づいて前記干渉電波を送信する異事業者基地局との重複エリアの境界を算出し、当該算出した重複エリアを含むセクタを設定する、
請求項１に記載の通信システムの制御方法。
【請求項５】
前記第１基地局は、前記計測した数が前記所定の数より大きい場合に、前記異事業者基地局との重複エリアの境界を更新し、当該更新した重複エリアを含むセクタを設定する、
請求項４に記載の通信システムの制御方法。
【請求項６】
前記第１基地局が、自局のセル内に存在する全ての携帯端末に対して、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かを判定するステップを実行させるための第１の放送を行う、
請求項１に記載の通信システムの制御方法。
【請求項７】
前記第１基地局は、所定の条件が満たされるまで前記第１の放送を繰り返し、当該所定の条件が満たされると、自局のセル内に存在する全ての携帯端末に対して、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上である前記異事業者基地局が存在するか否かを判定するステップを実行させない第２の放送を行う、
請求項６に記載の通信システムの制御方法。
【請求項８】
前記所定の条件は、前記第１の放送が開始されてから所定の時間が経過したこと、あるいは、前回の前記第１の放送に応じた前記携帯端末の受信ビームに基づいて推定された当該携帯端末の位置に基づいて特定された重複エリアの範囲と、今回の前記第１の放送に応じた前記携帯端末の受信ビームに基づいて推定された当該携帯端末の位置に基づいて特定された重複エリアの範囲とを比較し、重複しない面積が全体の所定の割合以下であること、である、
請求項７に記載の通信システムの制御方法。
【請求項９】
前記第１基地局は、前記携帯端末の位置を推定するステップにおいて、位置を示す複数のパラメータの内、推定できるパラメータを特定し、当該特定したパラメータを用いて、前記重複エリアの境界を特定する、
請求項１に記載の通信システムの制御方法。
【請求項１０】
前記複数のパラメータは、前記第１基地局から見た前記携帯端末の方位角、仰角、角度広がりおよび前記第１基地局から前記携帯端末までの距離、を含む、
請求項９に記載の通信システムの制御方法。
【請求項１１】
第１事業者の第１基地局と、当該第１基地局との通信を行う少なくとも１つの携帯端末と、を含む通信システムであって、
前記携帯端末は、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から、前記第１基地局の電波に干渉する電波を受信した時、当該干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かを判定し、
前記第１基地局は、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記第１基地局から見た方位角および仰角に基づき推定し、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるとの判定結果を前記携帯端末から受信した場合に、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記第１基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定する、
通信システム。
【請求項１２】
第１事業者の基地局であって、
当該基地局と通信を行う少なくとも１つの携帯端末から、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から受信した、前記基地局の電波と干渉する電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かの判定結果を受信した場合に、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記基地局から見た方位角および仰角に基づき推定し、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定する、
基地局。
【請求項１３】
第１事業者の第１基地局と通信を行う携帯端末であって、
前記第１基地局から、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から受信した、前記第１基地局の電波と干渉する電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かの判定を実行させるための放送を受信した場合に、当該判定を実行し、判定結果および前記第１基地局が当該携帯端末の位置を特定するためのパラメータを推定するために使用する情報を前記第１基地局に送信する、
携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯の電波を用いて無線通信を行う通信システムの制御方法、通信システム、基地局および携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１６年現在、携帯電話通信網等に使用されている４Ｇ通信システムの次世代通信システムとして、５Ｇ通信システムの研究開発が行われている。５Ｇ通信システムは、以下のような特徴を有すると予想されている。
【０００３】
まず、キャリア周波数として高周波数帯、例えば高ＳＨＦ帯、具体的には例えば６ＧＨｚ以上の電波が使用されることが予想されている。また、高周波数帯の電波は、４Ｇ通信システムで使用されている電波と比較すると直進性が高く、到達距離が短いという特徴を有するので、５Ｇ通信システムではセルを大きくすることができず、比較的小範囲のセルを多く用意することになると予想される。さらに、高周波数帯の電波をできるだけ遠くまで到達させるため、多数のアンテナ素子によるビームフォーミングを用いて電波間の干渉を低減するマッシブＭＩＭＯ（Multiple-Input-Multiple-Output）と呼ばれる技術が基地局毎に使用されることが予想されている。
【０００４】
このような５Ｇ通信システムにおいて、キャリア周波数が高くなると、セルサイズが減少し、セル配置が孤立しやすくなる。これにより、基地局から見た通信端末のＬＯＳ（Line Of Sight：見通しがある）の可能性が上がることが予測される。このような状況下において、無線リソースを有効に利用する仕組みとして、例えば異なる事業者間で周波数を共有することが考えられる。
【０００５】
具体的には、異なる事業者によってセルが重複するエリアではその事業者間で周波数を分け合って使用し、重複しないエリアにおいては全周波数帯を用いた通信を行うことで、限られた周波数帯を有効に利用しようという仕組みである。
【０００６】
このような仕組みを実現するためには、異事業者間でセルが重複するエリアの内と外とで通信制御を切り替える必要があるので、セルが重複するエリアの範囲を正確に特定する必要がある。
【０００７】
異なる事業者間でセルが重複するエリアの範囲を特定する技術として、例えば特許文献１には、第１の基地局から携帯端末に対して送信される第１の信号を妨害する第２の信号を第２の基地局が送信し、第１の基地局が携帯端末からの応答があるか否かによって通話エリアの重複を特定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００１／０４５４４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、高周波数帯の通信を想定したものではなく、高精度な重複エリア特定を行うことが難しかった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、高周波数帯を用いる通信システムにおいて、異事業者間で通信可能エリアの重複する範囲を正確に特定することができる通信システムの制御方法、通信システム、基地局および携帯端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の通信システムの制御方法は、第１事業者の第１基地局と、当該第１基地局との通信を行う少なくとも１つの携帯端末と、を含む通信システムの通信制御方法であって、前記携帯端末が、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から、前記第１基地局の電波に干渉する電波を受信した時、当該干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かを判定するステップと、前記第１基地局が、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記第１基地局から見た方位角および仰角に基づき推定するステップと、前記第１基地局が、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるとの判定結果を前記携帯端末から受信した場合に、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記第１基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定するステップと、を有する。
【００１２】
本発明の通信システムは、第１事業者の第１基地局と、当該第１基地局との通信を行う少なくとも１つの携帯端末と、を含む通信システムであって、前記携帯端末は、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から、前記第１基地局の電波に干渉する電波を受信した時、当該干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かを判定し、前記第１基地局は、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記第１基地局から見た方位角および仰角に基づき推定し、前記干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるとの判定結果を前記携帯端末から受信した場合に、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記第１基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定する。
【００１３】
本発明の基地局は、第１事業者の基地局であって、当該基地局と通信を行う少なくとも１つの携帯端末から、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から受信した、前記基地局の電波と干渉する電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かの判定結果を受信した場合に、前記携帯端末からの受信ビームに基づいて、当該通信を行った携帯端末の位置を、前記基地局から見た方位角および仰角に基づき推定し、前記推定した携帯端末の位置に基づいて、前記基地局と前記異事業者基地局とのセルが重複するエリアである重複エリアの境界を特定する。
【００１４】
本発明の携帯端末は、第１事業者の第１基地局と通信を行う携帯端末であって、前記第１基地局から、前記第１事業者とは異なる異事業者基地局から受信した、前記第１基地局の電波と干渉する電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かの判定を実行させるための放送を受信した場合に、当該判定を実行し、判定結果および前記第１基地局が当該携帯端末の位置を特定するためのパラメータを推定するために使用する情報を前記第１基地局に送信する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、高周波数帯を用いる通信システムにおいて、異事業者間で通信可能エリアの重複する範囲を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を例示した図
【図２】基地局の構成の一例を示すブロック図
【図３】携帯端末の構成の一例を示すブロック図
【図４】通信システムにおける処理の流れを示すシーケンス図
【図５】基地局が、条件チェックＯＮ期間と、条件チェックＯＦＦ放送期間とを移行する条件について説明するための図
【図６】条件チェックＯＮ期間における基地局の動作例を示すフロー図
【図７】ユーザマッピング処理の動作例を示すフロー図
【図８】基地局がある携帯端末から受信した受信ビームの角度広がりと受信強度との関係を示す図
【図９】基地局と携帯端末の位置関係、および周囲の環境を例示する図
【図１０】基地局と携帯端末の位置関係、および周囲の環境を例示する図
【図１１】携帯端末からの受信ビームが３種類の経路を通って基地局に到達する場合の、受信ビームの角度広がりと受信強度との関係を示す図
【図１２】重複エリアの境界を特定し、重複エリアを含むセクタを設定する処理の詳細を示すフロー図
【図１３】セクタアップデート処理の詳細を示すフロー図
【図１４】条件チェックＯＦＦ期間へ移行した後の基地局の動作を示すフロー図
【図１５】条件チェックＯＮ期間における携帯端末の動作を示すフロー図
【図１６】パラメータ推定用メッセージと、条件チェック結果報告と、通信要求とを含むメッセージの例を示す図
【図１７】条件チェックＯＦＦ期間における携帯端末の動作を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
＜発明の概要＞
本発明は、複数の事業者に属する複数の基地局が存在する地域において、異なる事業者の基地局のセル（通信可能エリア）が重複する場合が生じることを想定したものである。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システム１０の構成を例示した図である。本発明では、通信システムとして、５Ｇ通信システム、すなわち、高周波帯（例えば６ＧＨｚ以上）の電波を用いて通信を行うシステムが想定されている。
【００２０】
図１に示すように、通信システム１０は、基地局ＡＰ（Access Point）１およびＡＰ２と複数の携帯端末（以下、ＵＥ：User Equipmentと称する）を含む。基地局ＡＰ１とＡＰ２はそれぞれ異なる事業者（ＭＮＯ）の基地局である。基地局ＡＰ１は、第１の事業者ＭＮＯ１の基地局であり、基地局ＡＰ２は、第２の事業者ＭＮＯ２の基地局である。図１において、基地局ＡＰ１のセルはＡ１で示され、基地局ＡＰ２のセルはＡ２で示されている。セルＡ１とＡ２が重複するエリア（以後、重複エリアと称する）Ａ３は、基地局ＡＰ１とＡＰ２の両方の電波が届くエリアである。
【００２１】
複数の携帯端末ＵＥは、第１の事業者ＭＮＯ１あるいは第２の事業者ＭＮＯ２と契約したユーザが有する携帯端末である。それぞれの携帯端末ＵＥは、それぞれの事業者との契約内容に従って、基地局ＡＰ１あるいはＡＰ２のいずれかと通信を行う。
【００２２】
なお、図１では、２つの事業者に属する２つの基地局とそのセルを例示しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、より多くの事業者、より多くの基地局が存在する場合でも、本発明を適用することができる。
【００２３】
＜構成の説明＞
次に、本発明の通信システムにおける基地局ＡＰの構成の一例について説明する。図２は、基地局ＡＰの構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、基地局ＡＰは、アレイアンテナ１００、サブアレイマルチプレクサ２００およびクロック２０１、メモリ３００、プロセッサ４００を有する。
【００２４】
アレイアンテナ１００は、例えば１００個ほどのアンテナ素子を有し、それぞれの素子から高い指向性を有するビームの送受信を行うことができる。サブアレイマルチプレクサ２００は、アレイアンテナ１００を構成する各アンテナから送信される信号をクロック２０１からのクロック信号に従って多重化する。あるいは、複数の携帯端末ＵＥから受信した信号を分解する。これらのアレイアンテナ１００およびサブアレイマルチプレクサ２００により、特定の位置（例えば、ある携帯端末ＵＥが存在する場所）に指向性の強い送信ビームを届けるマッシブＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術を利用する。
【００２５】
メモリ３００は、基地局ＡＰの動作に必要なデータを格納する、例えばフラッシュメモリ等の記憶デバイスである。メモリ３００に格納されたデータは、例えば後述するプロセッサ４００によって読み出され、実行される。
【００２６】
プロセッサ４００は、携帯端末ＵＥとの通信で得られたデータと、メモリ３００から読み出したデータ等に基づいて、各種処理を行う。
【００２７】
次に、ユーザが有する携帯端末ＵＥの構成の一例について説明する。図３は、携帯端末ＵＥの構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、携帯端末ＵＥは、アンテナ５００、メモリ６００、プロセッサ７００を有する。
【００２８】
アンテナ５００は、１または複数のアンテナ素子であり、基地局ＡＰとの通信を行うための通信ビームの送受信を行う。
【００２９】
メモリ６００は、基地局ＡＰとの通信により取得したデータや、基地局ＡＰとの通信に使用するデータ等を格納する、例えばフラッシュメモリ等の記憶デバイスである。メモリ６００は、例えば携帯端末ＵＥが重複エリア内に位置するか否かを判定するための条件に関するデータ等を格納する。
【００３０】
また、プロセッサ７００は、基地局ＡＰとの通信によって得たデータや、メモリ６００に予め格納されたデータ等を用いて、所定の処理を行う。携帯端末ＵＥのプロセッサ７００が実行する処理の詳細については、後述する。
【００３１】
＜動作の説明＞
次に、本発明の実施の形態に係る通信システム１０における処理の流れについて説明する。図４は、通信システム１０における処理の流れを示すシーケンス図である。図４では、一例として、図１に示すような、事業者ＭＮＯ１に属する基地局ＡＰ１と、事業者ＭＮＯ２に属する基地局ＡＰ２と、事業者ＭＮＯ１と契約したユーザが有する携帯端末ＵＥとが通信を行う場合の処理の流れを示す。
【００３２】
図４Ａは、処理開始時に基地局ＡＰ１のセル内に携帯端末ＵＥが存在した場合の通信シーケンスを示している。ステップＳ１において、基地局ＡＰ１は、自らのセル内に存在し、事業者ＭＮＯ１と契約している全ての携帯端末ＵＥに対して、条件チェックＯＮを要求する放送（Broadcast）を行う。条件チェックとは、事業者ＭＮＯ１と契約している携帯端末ＵＥにおいて、事業者ＭＮＯ２の基地局である基地局ＡＰ２から受信される電波の受信強度を測定し、その強度が所定のしきい値強度より高いか否かを判定することで、当該携帯端末ＵＥが重複エリアＡ３内に存在する条件を満たしているか否かのチェックを行うことを意味する。なお、本発明の実施の形態では、携帯端末ＵＥにおいて、事業者ＭＮＯ２の基地局である基地局ＡＰ２から受信される、基地局ＡＰ１の電波と干渉する電波を、干渉電波と称する。干渉電波は、例えば基地局ＡＰ２が携帯端末ＵＥの近傍に位置する他の携帯端末との通信に使用される電波等である。
【００３３】
当該条件チェックにおいて、ある携帯端末ＵＥが重複エリアＡ３内に存在する場合に、その携帯端末ＵＥにおける基地局ＡＰ２からの干渉電波の受信強度がしきい値強度より高くなるように、しきい値強度は設定される。すなわち、ある携帯端末ＵＥにおける基地局ＡＰ２からの干渉電波の受信強度がしきい値強度以下である場合、その携帯端末ＵＥは重複エリアＡ３外に存在することになる。
【００３４】
次に、ステップＳ２において、携帯端末ＵＥはステップＳ１の条件チェックＯＮ放送に応じて行った条件チェック結果と、通信要求と、基地局ＡＰ１が携帯端末ＵＥの位置を推定するために使用するパラメータを通知するパラメータ推定用メッセージと、を基地局ＡＰ１に対して送信する。なお、条件チェック結果は、例えば、干渉電波がしきい値強度より高かったことの通知、あるいは干渉電波がしきい値強度以下であったことの通知と、異事業者の基地局（図４では基地局ＡＰ２）のＩＤ等、干渉電波の送信元である基地局を特定する情報と、を含む。また、パラメータ推定用メッセージの詳細については後述する。
【００３５】
ステップＳ３において、基地局ＡＰ１は、複数の携帯端末ＵＥから受信したパラメータ推定用メッセージに基づいて、重複エリアＡ３の境界を算出し、重複エリアＡ３を含むような１つのセクタを設定する。
【００３６】
セクタとは、基地局ＡＰ１のセルを複数に分割したものである。基地局ＡＰは、図２に示すサブアレイマルチプレクサ２００により、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナ１００から発信する電波を所定の角度範囲に制御することで、重複エリアＡ３を含む１つのセクタを設定する。
【００３７】
なお、基地局ＡＰ１は、ただ一度の条件チェック結果に基づいてセクタの設定を行うのではなく、時間をおいて複数回、重複エリアＡ３内に存在する複数の携帯端末ＵＥからの条件チェック結果に関する情報を受信し、算出した重複エリアＡ３の境界に関する複数回分の情報を蓄積し、更新することが望ましい。これにより、回数を経る毎に、重複エリアＡ３の境界の正確さが向上する。なお、重複エリアの境界を算出する方法、およびセクタを設定する方法の詳細については後述する。
【００３８】
ステップＳ４において、基地局ＡＰ１は、携帯端末ＵＥに対して、設定したセクタを考慮して、周波数資源の配分を行う。そして、ステップＳ５において、基地局ＡＰ１と携帯端末ＵＥとは、配分した（された）周波数を用いてデータ通信を行う。
【００３９】
なお、以下では、図４に示すステップＳ１からステップＳ５までの一連の処理を行う期間を、条件チェックＯＮ期間と称する。ステップＳ１からＳ５の処理が行われる条件チェックＯＮ期間は、所定の条件を満たさない限り繰り返される。これにより、重複エリアＡ３内に存在する複数の携帯端末ＵＥからの条件チェック結果に関する複数回分の情報を蓄積し、重複エリアＡ３の境界を特定することができるので、重複エリアＡ３の境界の正確さが向上する。
【００４０】
条件チェックＯＮ期間における動作から条件チェックＯＦＦ期間における動作へと移行するための所定の条件としては、例えば、重複エリアの境界をあるしきい値以上の割合で特定できたか否かとすればよい。当該所定の条件が満たされた場合、十分な精度で重複エリアＡ３の境界を算出できたとして、基地局ＡＰ１および携帯端末ＵＥは、ステップＳ６以降の処理に移行する。一方、上記所定の条件が満たされなかった場合、基地局ＡＰ１および携帯端末ＵＥは、ステップＳ１からステップＳ５までの一連の処理を、所定の条件が満たされるまで、換言すれば十分な精度の重複エリアＡ３の境界を算出できるまで繰り返す。
【００４１】
ステップＳ６において、基地局ＡＰ１は、条件チェックを行わないでよい旨を通知するための条件チェックＯＦＦ放送を自らのセル内の全ての携帯端末ＵＥに対して行う。この放送を受信した携帯端末ＵＥは、次に条件チェックＯＮ放送があるか、後述する条件チェックＯＮメッセージを基地局ＡＰ１から受信するまで条件チェックを行わない。
【００４２】
携帯端末ＵＥは、ステップＳ７において基地局ＡＰ１に対する通信要求を行う。ステップＳ８において、基地局ＡＰ１は既に設定された、重複エリアＡ３を含むセクタに基づいて、自局のセル内に存在する各携帯端末ＵＥに対して、重複エリアＡ３内に存在するか否かに応じて異なる周波数資源の配分を行う。ステップＳ９において基地局ＡＰ１と携帯端末ＵＥとは、配分した（された）周波数を用いてデータ通信を行う。
【００４３】
なお、以下では、このようなステップＳ６からステップＳ９までの一連の処理を行う期間を、条件チェックＯＦＦ期間と称する。
【００４４】
一方、図４Ｂは、処理開始時に基地局ＡＰ１のセル内に存在しない携帯端末ＵＥとの通信シーケンスを示している。図４Ｂにおいて、ステップＳ１１からステップＳ１６までの処理は、条件チェックＯＮ期間内で行われ、ステップＳ１７からステップＳ２０までの処理は、条件チェックＯＦＦ期間内で行われる。
【００４５】
ステップＳ１１において、基地局ＡＰ１のセル外からセル内に入った携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰ１に対して通信要求を送信する。ステップＳ１２において、セル内に新たに入ってきた携帯端末ＵＥを認識した基地局ＡＰ１は、当該携帯端末に対して条件チェックＯＮ放送を行う。なお、図４Ｂにおいては、携帯端末ＵＥは、単に基地局ＡＰ１のセル外からセル内に入るだけではなく、基地局ＡＰ１と基地局ＡＰ２のセルが重複した重複エリアＡ３内に入ってきたものとする。
【００４６】
ステップＳ１３において、上述したステップＳ２と同様に、携帯端末ＵＥは、ＭＮＯ２の基地局ＡＰ２からの干渉電波の受信強度を測定し、受信強度がしきい値より高いか否かの条件チェック結果を生成して、当該条件チェック結果と、通信要求とを基地局ＡＰ１に対して送信する。
【００４７】
ステップＳ１４において、上述したステップＳ３と同様に、基地局ＡＰ１は、複数の携帯端末ＵＥから受信したパラメータ推定用メッセージに基づいて、重複エリアＡ３の境界を特定し、重複エリアＡ３を含むセクタを設定する。
【００４８】
ステップＳ１５において、上述したステップＳ４と同様に、基地局ＡＰ１は、重複エリアＡ３内にいる携帯端末ＵＥに対して、周波数資源の配分を行う。そして、ステップＳ１６において、上述したステップＳ５と同様に、基地局ＡＰ１と携帯端末ＵＥとは、配分した（された）周波数を用いてデータ通信を行う。
【００４９】
図４Ａと同様に、ステップＳ１１からＳ１６までの条件チェックＯＮ期間において、所定の条件が満たされると、処理はステップＳ１７以降の条件チェックＯＦＦ期間に移行する。
【００５０】
ステップＳ１７において、上述したステップＳ６と同様に、基地局ＡＰ１は、それ以降の条件チェックを行わないでよい旨を通知する条件チェックＯＦＦ放送を通信エリア内の全ての携帯端末ＵＥに対して行う。この放送を受信した携帯端末ＵＥは、それ以降条件チェックを行わず、ステップＳ１８において、上述したステップＳ７と同様に、基地局ＡＰ１に対する通信要求を行う。ステップＳ１９において、上述したステップＳ８と同様に、基地局ＡＰ１が既に設定された、重複エリアを含むセクタに基づいて周波数資源の配分を行い、ステップＳ２０において、上述したステップＳ９と同様に、基地局ＡＰ１と携帯端末ＵＥとは、配分した（された）周波数を用いてデータ通信を行う。
【００５１】
このように、本発明の実施の形態に係る通信システム１０では、条件チェックＯＮ期間において所定の条件が満たされなかった場合には条件チェックＯＮ期間を繰り返し、所定の条件が満たされた場合に条件チェックＯＦＦ期間へ移行する。そして、条件チェックＯＦＦ期間が終了すると、再度条件チェックＯＮ期間へ移行する。このような処理を繰り返すことにより、本発明の実施の形態に係る通信システム１０では異事業者の基地局との重複エリアを精度よく特定することができるものである。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態に係る通信システム１０における処理の流れについて簡単に説明した。以下では、より詳細な基地局ＡＰおよび携帯端末ＵＥの動作について説明する。なお、図４においては、事業者ＭＮＯ１の基地局ＡＰ１と、事業者ＭＮＯ２の基地局ＡＰ２と、事業者ＭＮＯ１と契約したユーザが有する携帯端末ＵＥと、が通信を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、事業者の数は３つより多くてもよく、自基地局とセルが重複する基地局の数が３つより多くてもよい。
【００５３】
［条件チェックＯＮ期間／ＯＦＦ期間の移行条件］
次に、通信システム１０における、条件チェックＯＮ期間と条件チェックＯＦＦ期間の移行条件について説明する。
【００５４】
図５は、基地局ＡＰが、条件チェックＯＮ期間と、条件チェックＯＦＦ放送期間とを移行する条件について説明するための図である。基地局ＡＰは、処理開始後、条件チェックＯＮ期間に移行し、条件チェックＯＮタイマによる計時を開始する。なお、条件チェックＯＮタイマとは、基地局ＡＰが条件チェックＯＮ放送を開始してからの時間を計測するタイマである。
【００５５】
図５に示すように、基地局ＡＰは、条件チェックＯＮ期間において、所定の条件が満たされると、条件チェックＯＦＦ期間へと移行する。所定の条件とは、例えば以下の２つの条件のいずれかである。
【００５６】
１つ目の条件は、条件チェックＯＮタイマが満了したことである。２つ目の条件は、以下の通りである。基地局ＡＰは、条件チェックＯＮタイマが満了すると、前回までの条件チェックＯＮ期間に特定された重複エリアの境界によって決まる重複エリアの範囲と、今回の条件チェックＯＮ期間に特定された重複エリアの境界によって決まる重複エリアの範囲との比較を行う。そして、今回の条件チェックＯＮ期間で新たに生じた範囲の割合が所定の割合（例えば、５％）以下であるか否かの判定を行う。なお、前回までの条件チェックＯＮ期間に算出された重複エリアの境界に関する情報は、メモリ３００に格納されている。
【００５７】
当該判定は、例えば、前回までの重複エリアと今回の重複エリアを重ね合わせた時に、重複していない箇所の面積と全体の面積とを比較することで行えばよい。この判定の結果、今回の条件チェックＯＮ期間における重複エリアの更新割合が所定の割合より大きい場合は、未だ重複エリアの境界が十分な精度で特定されていないと考えられる。
【００５８】
反対に、今回の条件チェックＯＮ期間における重複エリアの更新割合が所定の割合以下となれば、重複エリアの境界が十分な精度で特定されたと考えられる。すなわち、２つ目の条件は、今回の条件チェックＯＮ期間において特定された重複エリアの前回までと比較した場合の更新割合が所定の割合以下となったことである。
【００５９】
このような２つの条件のいずれかが満たされると、基地局ＡＰは、条件チェックＯＦＦ期間へと移行する。基地局ＡＰは、条件チェックＯＦＦ期間に移行した時点で、条件チェックＯＦＦタイマによる計時を開始する。条件チェックＯＦＦタイマが満了すると、基地局ＡＰは、再度条件チェックＯＮ期間へと移行する。
【００６０】
なお、条件チェックＯＮタイマは、例えば一日程度のタイマである。一方、条件チェックＯＦＦタイマは、条件チェックＯＮタイマより長い時間、例えば一週間程度のタイマである。しかし、条件チェックＯＮタイマと条件チェックＯＦＦタイマの時間は、上述した例に限定されず、基地局ＡＰはこれらのタイマの長さを自由に設定できるようにしてもよい。例えば、セクタの更新割合が所定の割合より大きく、すなわち重複エリアの境界が算出されていない場合、条件チェックＯＦＦ期間を短くしたりしてもよい。
【００６１】
［条件チェックＯＮ期間における基地局ＡＰの動作］
図６は、条件チェックＯＮ期間における基地局ＡＰの動作例を示すフロー図である。ステップＳ３１において、基地局ＡＰは自局のセル内に存在する全ての携帯端末ＵＥに対して条件チェックＯＮ放送を行う。
【００６２】
ステップＳ３２において、基地局ＡＰは、携帯端末ＵＥからの通信要求およびパラメータ推定用メッセージを受信したか否かの判定を行う。通信要求およびパラメータ推定用メッセージを受信した場合、処理はステップＳ３３に進み、そうでない場合ステップＳ４０に進む。
【００６３】
ステップＳ３３において、基地局ＡＰは、ユーザマッピング処理を行う。ユーザマッピング処理は、基地局ＡＰから見た各携帯端末ＵＥの位置を特定する処理である。ユーザマッピング処理の詳細については後述する。
【００６４】
ステップＳ３４において、基地局ＡＰは、携帯端末ＵＥから条件チェック結果を受信したか否かの判定を行う。条件チェック結果を受信しなかった場合、処理はステップＳ３５に進み、受信した場合ステップＳ３６に進む。
【００６５】
条件チェックＯＮ期間にもかかわらず携帯端末ＵＥから条件チェック結果を受信していない場合、ステップＳ３５において、基地局ＡＰは、条件チェックを要求する条件チェックＯＮメッセージを携帯端末ＵＥに送信し、ステップＳ３２に戻る。
【００６６】
ステップＳ３６において、基地局ＡＰは、携帯端末ＵＥから受信した条件チェック結果が条件を満たすか否かを判定する。上述したように、携帯端末ＵＥが受信した異事業者の基地局からの電波受信強度が所定のしきい値強度以上であった場合には、基地局ＡＰは条件チェック結果が条件を満たしたと判定し、そうでない場合、条件チェック結果が条件を満たさないと判定する。条件チェック結果が条件を満たす場合、処理はステップＳ３７に進み、そうでない場合、ステップＳ４６に進む。
【００６７】
ステップＳ３７において、基地局ＡＰは、異なる携帯端末ＵＥからの条件チェック結果に基づいて、ある異事業者の基地局に対して、その基地局からの干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が所定のしきい値、例えば３以下であるか否かを判定する。干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が３以下である場合、処理はステップＳ３８に進み、そうでない場合、ステップＳ３９に進む。
【００６８】
すなわち、本発明の実施の形態に係る通信システム１０では、ある異事業者の基地局に対して、その基地局からの干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が３つ存在した時に、その基地局との重複エリアの境界の決定を行う。
【００６９】
干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が所定のしきい値以下であった場合、ステップＳ３８において、ステップＳ３３のユーザマッピング処理において特定した各携帯端末ＵＥの位置に基づいて、重複エリアの境界を特定する。そして、基地局ＡＰは、特定した重複エリアを含むセクタを設定する。
【００７０】
干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が所定のしきい値より多かった場合、ステップＳ３９において、基地局ＡＰは、ステップＳ３３のユーザマッピング処理において特定した各携帯端末ＵＥの位置に基づいて、セクタをアップデートする処理を行う。セクタアップデート処理の詳細については後述する。
【００７１】
次に、ステップＳ３２において携帯端末ＵＥから通信要求を受信しなかった場合、基地局ＡＰは、ステップＳ４０において、条件チェックＯＮ期間を終了する条件が満たされたか否かを判定する。当該判定は、上述した図５に関連付けて説明した方法で行えばよい。
【００７２】
ステップＳ４０にて条件チェックＯＮ期間を終了する条件が満たされたと判定された場合、ステップＳ４１において、基地局ＡＰは、重複エリアの境界に応じて、新たな条件チェックＯＮタイマ値を設定する。重複エリアの境界の完成度とは、図５に関連付けて説明した、今回の条件チェックＯＮ期間において特定された重複エリアの前回までと比較した場合の更新割合である。この完成度が所定の割合以上であれば、重複エリアの境界を新たに特定する必要性が小さいので、条件チェックＯＮタイマを長く設定し、反対に完成度が所定の割合未満であれば、条件チェックＯＮタイマを短く設定する。
【００７３】
そして、基地局ＡＰは、ステップＳ４２において、条件チェックＯＦＦ期間における動作へと移行する。条件チェックＯＦＦ期間における基地局ＡＰの動作の詳細については後述する。
【００７４】
ステップＳ４０において条件チェックＯＮ期間を終了する条件が満たされていないと判定された場合、ステップＳ４３において、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥから測定メッセージを受信したか否かを判定する。なお、測定メッセージとは、携帯端末ＵＥとのデータ通信により受信したメッセージであり、どのような内容のメッセージでもよい。本実施の形態において、測定メッセージに含まれる情報については特に限定しない。基地局ＡＰは、ステップＳ４３において携帯端末ＵＥから測定メッセージを受信した場合、受信ビームの方向等に基づいて、ステップＳ４４において、当該携帯端末ＵＥのトラッキングを行う。なお、トラッキングとは、ステップＳ３３のユーザマッピング処理において携帯端末ＵＥの位置を推定するために使用されるパラメータを、最新のものに更新する処理である。
【００７５】
このような処理により、例えば当該携帯端末ＵＥが他のセルに移動した場合や、ハンドオーバした場合にも対応することができる。ステップＳ４４のトラッキングにより、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥの位置を特定できた場合、ステップＳ４５において、当該携帯端末ＵＥが属するセクタを決定する。
【００７６】
ステップＳ３８、Ｓ３９、およびＳ４５においてセクタが設定あるいは更新されると、基地局ＡＰは、ステップＳ４６において、当該設定したセクタに応じて携帯端末ＵＥに対し周波数資源の配分を行う。
【００７７】
周波数資源の配分は、例えば以下のように行えばよい。本発明の実施の形態に係る通信システム１０では、異なる事業者の基地局の通信可能エリアが重複する場合、予めそれらの事業者間で、当該重複エリアにおける通信において周波数を分配することを想定している。具体的には、例えば非重複エリアにおいては、事業者ＭＮＯ１と事業者ＭＮＯ２がともに２８〜３０ＧＨｚ帯の周波数を使用している場合、重複エリアにおいてもこのような同じ周波数帯を使用すると、混信が発生し、好適な通信を行うことができない場合がある。このような場合には、例えば、事業者ＭＮＯ１は２８〜２９ＧＨｚ帯を使用し、事業者ＭＮＯ２は２９〜３０ＧＨｚ帯を使用するというように、予め重複エリア内で使用する周波数帯を決定しておくことで、重複エリア内でも好適な通信を行うことができるとともに、周波数帯域を有効に利用することができるようになる。
【００７８】
ステップＳ４６における周波数資源の配分が終了すると、基地局ＡＰは、ステップＳ３１からステップＳ４６までの１通りの処理に関するデータをメモリ３００に格納し、ステップＳ３１に戻って次回の処理を開始する。図６におけるステップＳ３１からステップＳ４６までの処理が、図５に示す、１回分の条件チェックＯＮ期間内に行われる処理である。基地局ＡＰは、図５に関連付けて説明したように、所定の条件が満たされるまで図６に示すステップＳ３１からステップＳ４６までの処理を何度も繰り返すことにより、重複エリアの境界に関する情報を蓄積し、その精度を向上させることができる。
【００７９】
［ユーザマッピング処理］
次に、図６のステップＳ３３におけるユーザマッピング処理の詳細について説明する。図７は、ユーザマッピング処理の動作例を示すフロー図である。ステップＳ５１において、基地局ＡＰは、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの位置を特定するためのパラメータのうち、どのパラメータを利用するかを決定する。
【００８０】
基地局ＡＰから見て携帯端末ＵＥの位置を特定するためのパラメータとは、本実施の形態においては、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方位角と緯度角の２種類のパラメータである。なお、仰角は基地局を中心とした上下方向の角度、方位角は基地局を中心とした水平方向の角度である。
【００８１】
基地局ＡＰは、例えば自らの有するアレイアンテナ１００のレイアウトに関する情報と、当該アレイアンテナ１００と通信を行っている携帯端末ＵＥの数と、に基づいて、方位角と仰角の内、どちらを利用するかを決定する。具体的には、例えば携帯端末ＵＥの数が、アレイアンテナ１００のアンテナ素子の横方向あるいは縦方向の数より大きい場合、その方向における角度、すなわち方位角あるいは仰角から携帯端末ＵＥの位置が推定不可能であるため、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥの位置が推定不可能なパラメータを利用しないことを決定する。
【００８２】
なお、仰角から携帯端末ＵＥの位置が推定できない場合、基地局ＡＰから携帯端末ＵＥまでの距離を推定し、推定した距離をパラメータとして使用してもよい。なお、基地局ＡＰから見て、携帯端末ＵＥがＬＯＳ（Line Of Sight：見通しがある）ではない場合、すなわち基地局ＡＰと携帯端末ＵＥとの間に障害物がある場合は、基地局ＡＰから携帯端末ＵＥまでの距離が推定不可能となる。したがって、このような場合には、基地局ＡＰは距離を利用しないことを決定する。
【００８３】
次に、ステップＳ５２において、基地局ＡＰは、ステップＳ５１において利用すると決定したパラメータを、携帯端末ＵＥから受信したパラメータ推定用メッセージを用いて推定する。すなわち、例えば方位角を利用すると決定した場合には、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方位角を推定する。パラメータの推定は、例えば以下のような方法で行えばよい。
【００８４】
基地局ＡＰが携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの角度広がりの分布は、図８に示す３つのパターンに大別することができる。図８は、基地局ＡＰがある携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの角度広がりと受信強度との関係を示す図である。図８において、横軸は受信ビームの広がり、ビーム幅であり、縦軸は電力強度である。角度θｕは基地局ＡＰの例えば正面方向から見た携帯端末ＵＥの方向に対応した角度である。基地局ＡＰは、携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの角度広がりのパターン（形状）に基づいて、パラメータの推定を行う。
【００８５】
図８Ａに示すように、ある携帯端末ＵＥからの受信ビームパターンが１方向に集積している（（近似）ガウス分布）場合、基地局ＡＰから見て携帯端末ＵＥがＬＯＳであることを意味する。基地局ＡＰから見て携帯端末ＵＥがＬＯＳである場合、携帯端末ＵＥの方位角および仰角は容易に特定することができる。一方、距離を推定する方法としては、公知の方法を利用すればよい。公知の方法としては、例えば携帯端末ＵＥが受信ビームを送信した送信時刻と、基地局ＡＰが受信した受信時刻との差分と、遅延とに基づいて算出する方法がある。
【００８６】
一方、図８Ｂに示すように、ある携帯端末ＵＥからの受信ビームパターンが２つ以上ある場合、基地局ＡＰと携帯端末ＵＥとの間に障害物が存在し、携帯端末ＵＥからの電波が他の物体により反射して（マルチパスで）基地局ＡＰに到達していることが想定される。このような状態は、ＬＯＳではなく、基地局ＡＰから携帯端末ＵＥの距離を推定することはできないが、以下のような方法で、方位角および仰角を推定することができる。
【００８７】
図８Ｂに示す受信ビームパターンが生じる場合の具体例について説明する。図９は、図８Ｂに示す受信ビームパターンが生じる場合の具体例として、基地局ＡＰと携帯端末ＵＥの位置関係、および周囲の環境を例示する図である。
【００８８】
図９Ａは、基地局ＡＰと携帯端末ＵＥの位置関係、および周囲の環境を例示する図である。図９Ａに示す例では、車両の両側方に歩道が存在する道路において、基地局ＡＰおよび携帯端末ＵＥは車道から見て同じ側に歩道上に設置されている。両歩道のさらに外側にはビルの壁面が存在し、送受信ビームが反射されるようになっている。
【００８９】
基地局ＡＰと携帯端末ＵＥとの間に障害物が存在する場合には、基地局ＡＰから携帯端末ＵＥが直接見えない（ＬＯＳでない）。図９Ａには、基地局ＡＰと携帯端末ＵＥとの間に障害物が存在する場合に、携帯端末ＵＥから出力された送信ビームのうち、最も強度が強いビームの伝搬経路を例示している。携帯端末ＵＥを有するユーザが位置＃１に位置する場合の最も強度が強いビームの伝搬経路は、経路１および経路２である。また、ユーザが位置＃２に位置する場合の最も強度が強いビームの伝搬経路は、経路３および経路４である。
【００９０】
なお、経路１および経路３は基地局ＡＰから見て左側のビルの壁面に反射された受信ビームの経路であり、経路２および経路４は基地局ＡＰから見て左側のビルの壁面に反射された受信ビームの経路である。
【００９１】
図９Ａに例示した場合の基地局ＡＰが受信する携帯端末ＵＥからの受信ビームの角度広がりのパターンを示した図が図９Ｂである。図９Ａにおける位置＃１からの受信ビームを示すグラフ（図９Ｂの上段）には、経路１および経路２を通って受信された受信ビームが表れており、位置＃２からの受信ビームを示すグラフ（下段）には、経路３および経路４を通って受信された受信ビームが表れている。
【００９２】
図９Ｂに示すように、携帯端末ＵＥが移動した場合に、受信強度が最も強い方位角と受信強度の関係から、基地局ＡＰが携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの方向が分かれば、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方向、すなわち方位角θｕを推定することができる。
【００９３】
図１０も図９と同様に基地局ＡＰと携帯端末ＵＥの位置関係、および周囲の環境を例示する図であるが、携帯端末ＵＥを有するユーザの移動方向が図９とは異なっている。図１０に示すように、当初携帯端末ＵＥを有するユーザが位置＃１に位置していたときの最も強度が強いビームの伝搬経路が経路１および経路２である。また、ユーザが位置＃１から基地局ＡＰに対して水平方向に移動し、位置＃２に位置した時、最も強度が強いビームの伝搬経路は変化し、経路３および経路４となる。
【００９４】
なお、図１０Ａにおいても、図９Ａと同様に、経路１および経路３は基地局ＡＰから見て左側のビルの壁面に反射された受信ビームの経路であり、経路２および経路４は基地局ＡＰから見て左側のビルの壁面に反射された受信ビームの経路である。
【００９５】
図１０Ａに示すような経路の変化に伴う、基地局ＡＰにおける携帯端末ＵＥからの受信ビームの角度広がりのパターンを示した図が図１０Ｂである。図１０Ａの位置＃１からの受信ビームを示すグラフ（上段）には、経路１および経路２を通って受信された受信ビームが表れており、位置＃２からの受信ビームを示すグラフ（下段）には、経路３および経路４を通って受信された受信ビームが表れている。そして、図１０Ｂに示すように、受信強度が最も強い方位角と受信強度の関係とが分かれば、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方向、すなわち方位角θｕを推定することができる。
【００９６】
図９および図１０に示すように、基地局ＡＰから見て携帯端末ＵＥが直接見えない（ＬＯＳでない）場合でも、携帯端末ＵＥを有するユーザが移動し、受信ビーム強度が強い経路が変化すれば、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方向（方位角）を推定することができる。
【００９７】
なお、基地局ＡＰと携帯端末ＵＥとの位置関係および、携帯端末ＵＥを有するユーザの移動方向は、図９および図１０に示した例以外にも多く存在する。一例として、図１１に携帯端末ＵＥからの受信ビームが３種類の経路を通って基地局ＡＰに到達する場合の、受信ビームの角度広がりと受信強度との関係を示す。
【００９８】
図１１Ａは、携帯端末ＵＥを有するユーザが位置＃１から位置＃２に移動する時、基地局ＡＰから見て左右方向に移動している場合の受信ビームの広がり角のパターンの変化を例示する図である。また、図１１Ｂは、携帯端末ＵＥを有するユーザが位置＃１から位置＃２に移動する時、基地局ＡＰから見て上下方向に移動している場合の受信ビームの広がり角のパターンの変化を例示する図である。
【００９９】
図１１に示すように、携帯端末ＵＥからの受信ビームの到達経路が３種類である場合でも、ユーザの移動に伴う受信ビームの広がり角のパターンの変化に基づいて、基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方向（方位角）を推定することができる。同様に、携帯端末ＵＥからの受信ビームの到達経路が４種類以上であっても基地局ＡＰから見た携帯端末ＵＥの方向（方位角）を推定することができる。
【０１００】
以上のことから、基地局ＡＰから見て携帯端末ＵＥがＬＯＳでない場合でも、基地局ＡＰがある携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの角度の広がりと受信強度とに基づいて携帯端末ＵＥを有するユーザが移動することにより、携帯端末ＵＥの方位角を推定することができる。同様に、仰角も推定することができる。
【０１０１】
図８の説明に戻る。図８Ｃに示すように、基地局ＡＰがある携帯端末ＵＥから受信した受信ビームの角度の広がりと受信強度との関係を示す図において、受信ビームのパターンが一様分布、あるいはそれに近いパターンである場合には、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥまでの距離、方位角、および仰角のいずれもパラメータも推定することができない。このため、図８Ｃに示すようなパターンの場合には、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥの方位角、仰角および距離のいずれもパラメータとして利用することができない。
【０１０２】
図７の説明に戻る。このように、ステップＳ５２において、基地局ＡＰは、利用できるパラメータの推定を行う。
【０１０３】
次に、ステップＳ５３において、基地局ＡＰは、ステップＳ５２において推定したパラメータを用いて、携帯端末ＵＥが属するセクタを決定する。
【０１０４】
［セクタ設定処理］
次に、基地局ＡＰによる、図６に示すステップＳ３８における処理である、重複エリアの境界を特定し、重複エリアを含むセクタを設定する処理について説明する。図１２は、重複エリアの境界を特定し、重複エリアを含むセクタを設定する処理の詳細を示すフロー図である。
【０１０５】
ステップＳ６１において、基地局ＡＰは、複数の携帯端末ＵＥから受信した条件チェック結果に基づいて、ある異事業者の基地局に対して、その基地局からの干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が所定のしきい値、例えば３であったか否かを判定する。なお、本ステップＳ６１における所定のしきい値は、図６に示すステップＳ３７における所定のしきい値と同じ数である。
【０１０６】
なお、図１２に示す重複エリアの境界を特定する処理は、図６に示すステップＳ３７において、干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が３以下であった場合に行われる処理である。このため、本ステップＳ６１における判定の結果は、干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった異事業者の基地局の数が３であったか、それ未満であったか、のいずれかとなる。当該ステップＳ６１における判定の結果、干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった異事業者の基地局の数が３未満であった場合、処理はステップＳ６２に進み、３であった場合、ステップＳ６３に進む。
【０１０７】
干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった携帯端末ＵＥの数が３未満であった場合、ステップＳ６２において、基地局ＡＰは、図６のステップＳ３３において決定した、当該携帯端末ＵＥの位置を示すパラメータをメモリ３００に格納する。一方、干渉電波強度が所定のしきい値強度以上であった異事業者の基地局の数が３であった場合は、ステップＳ６３において、前回の処理におけるステップＳ６２においてメモリ３００に格納されたパラメータを読み出し、これに加えて今回の処理でステップＳ３３において決定されたパラメータを用いて、携帯端末ＵＥの位置の推定を行い、３つの携帯端末ＵＥの位置に基づいて、重複エリアの境界の特定を行う。
【０１０８】
なお、ある異事業者の基地局からの干渉電波が所定のしきい値強度以上である携帯端末ＵＥの数が３であることは、その異事業者の基地局に対する重複エリアの境界が初めて特定されることを意味する。一方、ある異事業者の基地局からの干渉電波が所定のしきい値強度以上である携帯端末ＵＥの数が３より大きい場合は、その基地局との重複エリアの境界は既に特定され、セクタも設定されていることを意味する。
【０１０９】
ステップＳ６３において、基地局ＡＰは、重複エリア内に存在する携帯端末ＵＥ３つの位置が推定された場合に、これらの携帯端末ＵＥの位置の凸包を算出することで、重複エリアの境界の位置を特定する。なお、３つの携帯端末ＵＥの位置に基づいて、これらの凸包を算出する方法については、本発明では特に限定しない。既知の凸包算出方法、例えば、逐次添加法、分割統治法やＧｒａｈａｍ走査法等を利用すればよい。算出された重複エリアの境界に関する情報は、当該重複エリアがどの事業者のどの基地局との重複したエリアであるかを示す情報（例えばエリアが重複する基地局のＩＤ等）と関連付けられてメモリ３００に格納される。
【０１１０】
次に、ステップＳ６４において、基地局ＡＰは、ステップＳ６３において算出された重複エリアの境界に関する情報に基づいて、当該重複エリアを含むセクタの設定行う。具体的には、基地局ＡＰは、重複エリアを含むセクタの角度範囲を決定する。そして、当該セクタに関する情報、例えば、基地局ＡＰから見た、重複エリアを含むセクタの角度範囲に関する情報や、今回セクタを決定した重複エリアがどの事業者のどの基地局との重複したエリアであるかを示す情報（例えばエリアが重複する基地局のＩＤ等）等をセクタＩＤとして生成し、メモリ３００に格納する。
【０１１１】
ステップＳ６２あるいはステップＳ６４に続いて、基地局ＡＰは、ステップＳ６５において、重複エリアを含むセクタの決定が完了したか否かを示すセクタ未完成フラグのＯＮ・ＯＦＦ設定、および、条件チェックタイマを長くする、あるいは短くする操作を行う。なお、セクタ未完成フラグは、セクタの設定が完成した、すなわち重複エリアの境界の特定がある程度以上完了したか否かを示すフラグであり、上述した重複エリアの境界の完成度に基づいて基地局ＡＰにより予め作成され、メモリ３００に格納されている。セクタ未完成フラグは、ステップＳ６４においてセクタが新たに設定された時点ではＯＮである。これは、重複エリアを含むセクタは、後述するセクタアップデート処理が繰り返されることによって徐々に完成度が向上されることが想定されているからである。また、条件チェックタイマについては、セクタ未完成フラグがＯＮである間は、長いままとすればよい。
【０１１２】
［セクタアップデート処理］
次に、基地局ＡＰによる、図６に示すステップＳ３９における処理であるセクタアップデート処理の詳細について説明する。図１３は、セクタアップデート処理の詳細を示すフロー図である。
【０１１３】
ステップＳ７１において、基地局ＡＰは、今回の条件チェックＯＮ期間のステップＳ３３（図６）のユーザマッピング処理において特定された複数の携帯端末ＵＥの位置を用いて、セルが重複する異事業者の基地局毎に、重複エリアの境界の特定を行う。
【０１１４】
ステップＳ７２において、基地局ＡＰは、前回までの処理で算出された重複エリアの境界に関する情報をメモリ３００から読み出し、当該情報と、今回の処理で算出した重複エリアの境界に関する情報とに基づいて、重複エリアの境界の更新が必要であるか否かの判定を行う。この判定は、例えば以下のような方法により行えばよい。
【０１１５】
すなわち、基地局ＡＰは、過去の処理において、重複エリアの境界を特定するために使用された携帯端末の位置に関する情報を、統計情報としてメモリ３００に格納しておく。そして、基地局ＡＰは、ステップＳ７２の処理において、過去の統計情報に基づいて、今回の条件チェックＯＮ期間において得られた携帯端末ＵＥの位置の中に、過去の統計情報では存在しない位置が存在した場合に、その新しい位置が過去の統計情報における全ての携帯端末ＵＥの位置から所定の距離以上離れた位置にあるか否かの判定を行う。そして、新しい位置が過去の統計情報における全ての携帯端末ＵＥの位置から所定の距離以上離れた位置にある場合には、その位置の信頼性が低いと考えられるため、その位置を重複エリアの境界の更新に使用しない。一方、新しい位置が過去の統計情報における全ての携帯端末ＵＥの位置から所定の距離より近い位置にあった場合、その位置の信頼性が高いことが想定されるので、その位置を重複エリアの境界の更新に使用する。
【０１１６】
また、今回の条件チェックＯＮ期間において得られた携帯端末ＵＥの位置のうち、過去の統計情報における携帯端末ＵＥの位置と一致しない位置の割合を算出し、その割合に応じて、割合が所定値以上高い場合には、その時点での重複エリアの境界の信頼度が低いとして、算出をやり直すようにしてもよい。
【０１１７】
ステップＳ７２の判定において、重複エリアの更新が必要であると判定されなかった場合、処理はステップＳ７３に進み、必要であると判定された場合、ステップＳ７５に進む。
【０１１８】
重複エリアの境界の更新が必要ではないと判定された場合、ステップＳ７３において、基地局ＡＰは、前回までの条件チェックＯＮ期間に算出された重複エリアの境界によって決まる重複エリアの範囲と、今回の条件チェックＯＮ期間に算出された重複エリアの境界によって決まる重複エリアの範囲とを比較し、その新たに生じた範囲の割合が所定の割合（例えば、５％）以下であるか否かの判定を行う。これにより、前回までの条件チェックＯＮ期間に算出された重複エリアの境界が十分な精度を有するか否かを判定する。
【０１１９】
ステップＳ７３において、十分な精度を有すると判定された場合、処理はステップＳ７４に進み、そうでない場合、セクタアップデート処理を終了する。
【０１２０】
今回の条件チェックＯＮ期間において特定された重複エリアの境界が十分な精度を有すると判定された場合、当該重複エリアを含むセクタが設定できたとして、メモリ３００に格納されたセクタ未完成フラグをＯＦＦにする。そしてセクタアップデート処理を終了する。
【０１２１】
一方、ステップＳ７２で重複エリアの境界の更新が必要であると判定された場合、ステップＳ７５において、ステップＳ７１において算出した重複エリアの境界に基づいて、重複エリアを含むセクタを更新し、セクタアップデート処理を終了する。
【０１２２】
［条件チェックＯＦＦ期間における基地局ＡＰの動作］
次に、図６に示すステップＳ４２において条件チェックＯＦＦ期間へ移行した後の基地局ＡＰの動作について説明する。図１４は、条件チェックＯＦＦ期間へ移行した後の基地局ＡＰの動作を示すフロー図である。
【０１２３】
ステップＳ８１において、基地局ＡＰは、自局のセル内に存在する全ての携帯端末ＵＥに対して条件チェックＯＦＦ放送を行う。
【０１２４】
ステップＳ８２において、基地局ＡＰは、携帯端末ＵＥからの通信要求およびパラメータ推定用メッセージを受信したか否かの判定を行う。通信要求およびパラメータ推定用メッセージを受信した場合、処理はステップＳ８３に進み、そうでない場合ステップＳ８５に進む。
【０１２５】
ステップＳ８３において、基地局ＡＰは、上記図７に関連付けて説明したユーザマッピング処理を行う。そして、ステップＳ８４において、基地局ＡＰは、ステップＳ８３のユーザマッピング処理において設定された、携帯端末ＵＥが属するセクタに基づいて周波数資源の配分を行う。
【０１２６】
ステップＳ８２において携帯端末ＵＥから通信要求を受信しなかった場合、基地局ＡＰは、ステップＳ８５において、条件チェックＯＦＦ期間を終了するか否かを判定する。当該判定は、上述した図５において説明した方法で行えばよい。
【０１２７】
ステップＳ８５にて条件チェックＯＦＦ期間を終了すると判定した場合、ステップＳ８６において、基地局ＡＰは、条件チェックＯＮ期間における動作へと移行する。条件チェックＯＮ期間における基地局ＡＰの動作は、図６に関連付けて説明した動作である。
【０１２８】
ステップＳ８５において条件チェックＯＦＦ期間を終了しないと判定した場合、ステップＳ８７において、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥから測定メッセージを受信したか否かを判定する。基地局ＡＰは、ステップＳ８７において携帯端末ＵＥから測定メッセージを受信した場合、ステップＳ８８において、当該携帯端末ＵＥのトラッキングを行う。なお、ステップＳ８８のトラッキングにより、基地局ＡＰは携帯端末ＵＥの位置を特定できた場合、ステップＳ８９において、当該携帯端末ＵＥが属するセクタを決定する。ステップＳ８７からステップＳ８９における処理は、図６のステップＳ４３からステップＳ４５における処理と同様の処理である。
【０１２９】
［条件チェックＯＮ期間における携帯端末ＵＥの動作］
次に、携帯端末ＵＥ側の動作について説明する。図１５は、条件チェックＯＮ期間における携帯端末ＵＥの動作を示すフロー図である。図１５に示すように、ステップＳ９１において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰから条件チェックＯＦＦ放送を受信した、あるいは、他のセルにハンドオーバを行ったか否かを判定する。ステップＳ９１において、携帯端末ＵＥが条件チェック放送を受信した、あるいは他のセルにハンドオーバを行った場合、処理はステップＳ９２に進み、そうでない場合、ステップＳ９３に進む。
【０１３０】
基地局ＡＰから条件チェックＯＦＦ放送を受信した、あるいは他のセルにハンドオーバを行った場合、携帯端末ＵＥは、ステップＳ９２において、条件チェックＯＦＦ期間における動作に移行する。条件チェックＯＦＦ期間における携帯端末ＵＥの動作については後述する。
【０１３１】
一方、基地局ＡＰから条件チェックＯＦＦ放送を受信せず、かつ他のセルにハンドオーバを行っていない場合、ステップＳ９３において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰに対する通信が必要になったか否かの判定を行う。通信が必要になった場合、処理はステップＳ９４に進み、そうでない場合ステップＳ９１に戻る。
【０１３２】
そして、ステップＳ９４において、携帯端末ＵＥは、他の基地局からの干渉電波がある場合に、その受信強度を測定し、受信強度が所定のしきい値より高いか否かを判定する条件チェックを行う。
【０１３３】
ステップＳ９５において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰに対する通信要求と、条件チェックの結果報告と、パラメータ推定用メッセージと、を送信する。パラメータ推定用メッセージとは、上述した基地局ＡＰのユーザマッピング処理において、基地局ＡＰが携帯端末ＵＥの位置を特定するためのパラメータを推定するために使用する情報を含むメッセージである。
【０１３４】
図１６は、パラメータ推定用メッセージと、条件チェック結果報告と、通信要求とを含むメッセージの例を示す図である。図１６に示すように、パラメータ推定用メッセージは、プリアンブルとタイムスタンプとを含む。このうち、プリアンブルは基地局ＡＰのユーザマッピング処理における方位角、仰角、角度広がりを推定するために使用される情報である。また、タイムスタンプ（メッセージの送信時刻）は距離を推定するために使用される情報である。
【０１３５】
［条件チェックＯＦＦ期間における携帯端末ＵＥの動作］
次に、条件チェックＯＦＦ期間における携帯端末ＵＥの動作について説明する。図１７は、条件チェックＯＦＦ期間における携帯端末ＵＥの動作を示すフロー図である。
【０１３６】
図１７に示すように、ステップＳ１０１において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰから条件チェックＯＮ放送を受信したか否かを判定する。受信した場合、処理はステップＳ０１２に進み、そうでない場合、ステップＳ１０３に進む。
【０１３７】
ステップＳ１０２において、携帯端末ＵＥは、条件チェックＯＮ期間における動作に移行する。すなわち、図１６にて説明した動作へと移行する。
【０１３８】
ステップＳ１０３において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰから条件チェックＯＮメッセージを受信したか否かを判定する。条件チェックＯＮメッセージとは、上述したように、基地局ＡＰから携帯端末ＵＥに対して個別に送信されるメッセージであり、携帯端末ＵＥは当該メッセージを受信すると、条件チェックを実行する。
【０１３９】
ステップＳ１０４において、携帯端末ＵＥは、条件チェックを実行する。そして、ステップＳ１０５において、携帯端末ＵＥは、条件チェック結果を基地局ＡＰに対して送信する。そして、条件チェックＯＮメッセージを受信した携帯端末ＵＥは、条件チェックＯＮ期間の動作へと移行する（ステップＳ１０２に進む）。
【０１４０】
条件チェックＯＮメッセージを受信していない場合、ステップＳ１０６において、携帯端末ＵＥは、基地局ＡＰに対する通信が必要になったか否かの判定を行う。通信が必要になった場合、処理はステップＳ１０７に進み、そうでない場合ステップＳ１０１に戻る。
【０１４１】
ステップＳ１０７において、携帯端末ＵＥは、パラメータ推定用メッセージを基地局ＡＰに対して送信する。その後、ステップＳ１０１に戻り、条件チェックＯＮ放送か条件チェックＯＮメッセージを受信するまで条件チェックＯＦＦ期間の動作を繰り返す。
【０１４２】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る通信システム１０によれば、基地局ＡＰは、干渉電波の受信強度が所定のしきい値強度以上であるか否かによって各携帯端末ＵＥが重複エリア内に存在するか否かの判定を行い、自局から見た携帯端末ＵＥの方位角および仰角に基づいて、重複エリアの境界を特定する。このため、携帯端末の位置をＧＰＳ等で特定する場合と比較して、より正確に携帯端末の位置を特定することができ、また、境界の特定までの時間を短縮することができる。
【０１４３】
また、所定の条件が満たされるまで、基地局ＡＰは、条件チェックＯＮ期間を繰り返すので、重複エリアの境界の特定精度を向上させることができる。
【０１４４】
また、自局から見た携帯端末ＵＥの位置を方位角あるいは仰角のパラメータを用いて推定するので、いずれかの角度が推定できなくても携帯端末ＵＥの位置を特定できる。
【０１４５】
さらに、重複エリアにおいて、事業者毎に予め使用する周波数帯を決定しておくことで、重複エリア内でも好適な通信を行うことができるとともに、周波数帯域を有効に利用することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本開示は、高周波帯の電波を用いて無線通信を行う通信システムの制御方法として好適である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０  通信システム
ＡＰ  基地局
１００  アレイアンテナ
２００  サブアレイマルチプレクサ
２０１  クロック
３００  メモリ
４００  プロセッサ
ＵＥ  携帯端末
５００  アンテナ
６００  メモリ
７００  プロセッサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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