基地局および干渉低減方法
【課題】通信端末が遠方の基地局と通信することで、システムに影響を及ぼすことがある。通信端末と基地局との伝搬距離、及び、上りリンクの回線状態を把握することにより、適切でない通信環境を抑制する。
【解決手段】基地局が通信している端末に対し、伝搬距離、上りリンクの状態を監視し、伝搬距離の大きい端末、上りリンク電波品質が不十分な端末を切断する。基地局にて取得された伝搬距離（Ｓ０３）、上りリンク干渉量（Ｓ０４）、端末の送信電力（Ｓ０７）と設定された各要素に関する閾値を比較し、通信を切断すべきと判断された端末が存在した場合は、基地局は、当該端末に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅメッセージを送信する。基地局は、これにより通信を切断する。切断後、当該端末に、通信対象として最も適切な基地局を改めてサーチさせ、接続させる。
【解決手段】基地局が通信している端末に対し、伝搬距離、上りリンクの状態を監視し、伝搬距離の大きい端末、上りリンク電波品質が不十分な端末を切断する。基地局にて取得された伝搬距離（Ｓ０３）、上りリンク干渉量（Ｓ０４）、端末の送信電力（Ｓ０７）と設定された各要素に関する閾値を比較し、通信を切断すべきと判断された端末が存在した場合は、基地局は、当該端末に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅメッセージを送信する。基地局は、これにより通信を切断する。切断後、当該端末に、通信対象として最も適切な基地局を改めてサーチさせ、接続させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局および干渉低減方法に係り、特に基地局と端末間の無線区間における干渉を低減する基地局および干渉低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基地局が存在する移動体通信システムにおいて、端末が通信対象とする基地局を選択する際、端末は、周辺に存在する基地局から飛来する電波を測定し判断する。この際、主に下りリンクにおける、干渉状態、電界強度の強さが電波の判断基準として参照される。その結果、端末は、位置する場所において、下りリンクにおける最も通信状態が良好な基地局を通信対象として選択する。
【０００３】
通信を行なっている端末と基地局において、呼処理制御部を参照することで、上りリンクにおける端末の干渉状態、送信電力、基地局が全ての端末より受信する送受信電力、通信対象となっている端末数を把握することが可能である。基地局は、これらの情報を端末の状態監視、システムの監視に利用する。
【０００４】
基地局は、基地局が発するパイロット信号の伝搬遅延情報について、Ｒｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを受信したとき、Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ（ＲＴＤ）を計算する。基地局は、ＲＴＤに基づいて、伝搬距離を把握することが可能である。
非特許文献１は、ｃｄｍａ２０００ ＥＶＤＯシステムの技術的要件を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】３ＧＰＰ２：Ｃ.Ｓ００２４、”cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
端末が下りリンクを参照し、通信対象となる基地局を選定した際、上りリンクにおいては当該基地局が適切な通信対象ではない場合がある。その原因として、基地局が有する設備と端末が有する装置の相違、周波数分割通信における下りリンクと上りリンクの帯域の相違、上りリンクの通信回線ひっ迫がある。上りリンクの電波環境が良好でない場合、端末は上りリンクの品質を確保するため、より高い出力で通信を行なう。その結果、端末の消費電力が大きくなり、端末の電池の消耗につながる。端末の消費電力増大は、同時に、当該端末の周辺にある他の端末に対しての雑音が高まることになる。これは、周辺端末のアップロードスループットの低下にもつながるため、セクタースループットの低下を招く。
【０００７】
端末は、通信対象となる基地局を電波環境に基づき選定する。このため、見通しのよい高台、乱立するビル群に面する道幅の広い道路、電波の伝搬しやすい水面周辺等に端末が位置する場合、端末は、隣接する基地局を通信対象とせず、より遠方の基地局を通信対象とする現象が発生することがある。複数の基地局、端末を跨ぐ通信経路である程、上りリンクの及ぼす影響範囲は大きくなる。端末が遠方の基地局と通信する際、隣接する基地局へハンドオフさせるためのネイバーリストが存在せず、適切な基地局へ通信経路を切り替えできない状況も起こりえる。
【０００８】
端末が下りリンクの電波品質のみで通信対象となる基地局を判断することは、局所的に高トラヒックが予想されるポイントに対する回線容量確保のための基地局を設計する際、想定した範囲を超えるトラヒックが遠方で発生する分、その設計を困難としている。
【０００９】
本発明は、従来方式である下りリンクの無線品質を参照することで、通信対象となる基地局を選定する方式に加えて、端末と基地局との伝搬距離、上りリンク回線状態により、適切でない通信環境を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
端末が隣接する基地局と適切な通信を行なっているかを確認するため、基地局は、通信中の端末に対して伝搬距離、上りリンクの干渉、端末の送信電力を監視する。端末が隣接する基地局を超え、伝搬距離の大きい遠方の基地局と通信を行なっている場合、基地局は、適切な基地局と通信を行なうよう、当該端末における通信を停止し、適切な基地局を再度探索させる。より伝搬距離の小さい隣接局との通信を確立させることで、当該端末の上りリンクの伝搬損失を小さくし、電波品質を改善させることで、当該端末の出力を低減し、アップロードスループットを向上させる。同時に、他の端末に対する雑音が低減されるため、他の端末の上りリンクに及ぼす干渉の影響度、影響範囲が小さくなる。伝搬距離の大きい遠方の基地局との通信を低減させることで、回線容量確保のための基地局設計の精度を高めることができる。
【００１１】
伝搬距離が端末の隣接する基地局を超えない場合においても、端末の上りリンク干渉状態、送信電力、当該基地局が端末より受信する総電力、および当該基地局にて通信を行なう端末数を監視する。上りリンク干渉状態が良好でない端末に対して、隣接する基地局に通信経路を変更するよう促す。また、基地局にかかる負荷を適切に分散させるため、当該基地局が端末より受信する総電力が高い場合、あるいは通信を行なう端末数が多い場合は、送信電力が高い端末に対して、同様に通信を停止し、端末が適切な基地局と通信できるよう試みる。
【００１２】
基地局と通信を実施している端末に対して、通信を継続させるか、適切な基地局と通信させるべく通信を切断させるかを判断するため、システム内の各基地局にて、通信中の端末に対する伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力、当該基地局配下の端末より受信する総受信電力、当該基地局の収容可能端末数を閾値として設定する。
【００１３】
伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力は、各端末および周辺の他の端末に及ぼす影響を低減させるための条件として閾値を設定する。
【００１４】
基地局配下の端末より受信する総受信電力、および収容可能端末数は、当該基地局が通信を行なっている各端末が適切なスループットを確保できる条件として閾値を設定する。
【００１５】
都市部、郊外、山間部等、地域によって基地局設置密度は異なり、許容される伝搬距離も異なる。一基地局が通信対象とする想定端末数も、基地局装置、基地局が設置されている地域、目的によって異なるため、これら閾値は、基地局毎に個別に設定可能なものとする。
【００１６】
基地局が通信を行なっている各端末に対する伝搬距離を得るために、無線区間における通信に要する伝搬遅延が取得できるため、これを伝搬距離とする。上りリンク干渉量は呼処理制御部を参照し、基地局のカバーエリアにおける上りリンク干渉状態を把握することができる。同じく、呼処理制御部を参照することで、基地局が通信を行なっている各端末に対して、各端末の送信電力を取得することが可能である。取得された情報は、基地局内のテーブルに格納する。
【００１７】
基地局にて取得された伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力と設定された各要素に関する閾値を比較し、通信を切断すべきと判断された端末が存在した場合は、基地局は、当該端末に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅメッセージを送信する。基地局は、これにより通信を切断する。切断後、当該端末に、通信対象として最も適切な基地局を改めてサーチさせ、接続させる。
【００１８】
切断後、当該端末が切断前に通信を実施していた基地局に対して、再度接続を要求した場合は、当該端末にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージを送信し、再接続を拒否することで、より適切な基地局との通信を促す。当該端末に対して、通信するためのより適切な基地局が存在せず、同一基地局に繰り返し接続を要求する場合、基地局は、当該端末の通信対象と成り得るより適切な基地局が存在しないと判断し、当該端末に発行するＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙを取り消し、例外的に切断前の基地局への接続を許可する。
【００１９】
上述した課題は、移動体通信システムにおける基地局において、伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する呼処理制御部とを含み、前記呼処理制御部は、伝搬遅延に基づいて第１の移動機の第１の伝搬経路長を測定し、前記状態参照テーブルを更新し、前記第１の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第１の移動機に通信切断要求を送信する基地局により、達成できる。
【００２０】
また、伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する基地局の干渉低減方法であって、伝搬遅延に基づいて第４の移動機の第４の伝搬経路長を測定するステップと、前記状態参照テーブルを更新するステップと、前記第４の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第４の移動機に通信切断要求を送信するステップとからなる干渉低減方法により、達成できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、端末が通信対象とする基地局が当該端末に隣接する適切な基地局となる傾向を高め、アップロードスループットの向上、適正化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】不適切な伝搬経路、適切な伝搬経路について説明するブロック図である。
【図２】基地局と、基地局の複数の隣接局よりなる無線エリアを説明する図である
【図３】基地局のハードウェアブロック図である。
【図４】端末接続判断テーブルを説明する図である。
【図５】端末状態参照テーブルを説明する図である。
【図６】基地局の端末切断の判断処理のフローチャートである。
【図７】移動機、基地局、ＰＣＦ−ＳＣ、ＰＤＳＮ間の端末切断のシーケンス図である。
【図８】移動機、基地局間の接続拒否のシーケンス図である。
【図９】移動機、隣接基地局、ＰＣＦ−ＳＣ、ＰＤＳＮ間の隣接基地局接続のシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００２４】
図１を参照して、基地局１００と移動機との配置と、実施例の概要を説明する。図１において、無線通信システムは、２台の基地局１００と、２台の移動機２００とから構成されている。基地局１００−１は、エリアＡ０１を電波が支配的なエリアとする。また、基地局１００−２は、エリアＡ０２を電波が支配的なエリアとする。移動機２００−１はエリアＡ０１に在圏する。また、移動機２００−２はエリアＡ０２に在圏する。
【００２５】
しかし、移動機２００−２は、遠方の基地局１００−１と伝搬経路Ｄ０２にて通信が行なわれていた。基地局１００−１は、通信状態を判断し、移動機２００−２に報知し、伝搬経路Ｄ０４にて基地局１００−２と通信するように促す。なお、本明細書において、端末は、移動機と同じ意味である。
【００２６】
図２を参照して、基地局群のレイアウトと基地局１００からの距離の定義を説明する。図２において、基地局群はハニカム状のエリアの中心に配置されている。ここでは、中心の基地局１００−１と、基地局１００−１の２時方向に配置された基地局１００−２に注目する。
【００２７】
基地局１００−１のエリアＡ０１には、移動機２００−１が存在する。基地局１００−２のエリアＡ０２には、移動機２００−２が存在する。エリアＡ０１とエリアＡ０２の境界には、移動機２００−３が存在する。移動機２００−１〜２００−３は、いずれも基地局１００−１と通信している。
【００２８】
ここでは、基地局１００−１の近傍のエリアＡ０１に位置する端末２００−１と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０１を「自局エリア通信距離」と呼ぶ。また、基地局１００−１に隣接する基地局１００−２のエリアＡ０２内に位置する端末２００−２と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０２を「遠方エリア通信距離」と呼ぶ。さらに、基地局１００−１より飛来する電波と隣接局１００−２から飛来する電波が拮抗し、いずれの基地局１００とも通信を行なえる端末２００−３と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０３を「自局エリア端距離」と定義する。
【００２９】
基地局１００は、自局エリア通信距離と遠方エリア通信距離について、基地局毎に設定したＲＴＤに基づく伝搬距離の閾値より区別する。基地局１００は、自局エリア端距離について、閾値近傍にある端末により送信されるＲｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを参照し、基地局１００−１と隣接局１００−２双方と通信可能な状態にある移動機２００−３を対象とした伝搬距離とする。
【００３０】
なお、ＲＴＤは、無線区間に於ける下りおよび上りの往復の伝搬遅延時間である。基地局１００と移動機２００の間の距離Ｌ（ｍ）は、ＲＴＤ（ｓ）を用いて、（式１）より、算出する。
Ｌ＝ＲＴＤ×ｃ／２
＝ＲＴＤ×１．５×１０＾８（ｍ）…（式１）
なお、ｃは光速（ｍ／ｓ）、＾はべき乗である。拡散の単位である１ｃｈｉｐ時間（０.８１３μｓ）に電波が進む距離は、約２４４ｍである。
【００３１】
基地局１００は、Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ ＰａｃｋｅｔまたはＴｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｃｋｅｔを受信するたびに受信パスのタイミング情報からＲＴＤを算出する。
【００３２】
図３を参照して、基地局１００のハードウェア構成を説明する。図３において、基地局１００は、送受信アンテナ１０５と、ＣＰＬＵ（Coupler Unit）１１０と、ＦＬＵ（Filter Unit）１２０と、ＣＭＢＵ（Combiner Unit）１３０と、ＭＦＲ（Multi Function Receiver）１５０と、ＴＸＭ（Transmitter Module）１４０と、ＡＢＳＳ（rev.A Baseband Signal Selector）１６０と、ＡＣＳＰ（rev.A Call & Signaling Processor）１７０と、ＡＣＳＭ（rev.A System Control Manager）１８０と、ＡＬＩＦ（rev.A Line Interface for T1-12 Line）１９０とから構成されている。
【００３３】
送受信アンテナ１０５は、無線信号を送受波する。ＣＰＬＵ１１０は、送信信号／受信信号の分離を行なう。ＣＭＢＵ１３０は、ダウンリンク信号を合成する。複数のＭＦＲ１４０は、それぞれアップリンクＲＦ信号の受信処理を行なう。複数のＴＸＭ１５０は、それぞれダウンリンク信号を送信する。ＡＢＳＳ１６０は、ベースバンド信号セレクタ機能を実現する。また、ＡＢＳＳ１６０は、基準クロックを配信する。ＡＣＳＰ１７０は、無線リソースを管理する。また、ＡＣＳＰ１７０は、トラヒックを制御する。さらに、ＡＣＳＰ１７０は、呼処理を実施する。ＡＣＳＭ１８０は、基地局全体を装置管理する。ＡＬＩＦ１９０は、バックホール回線との回線インタフェースである。
【００３４】
図４を参照して、ＡＣＳＰ１７０が保持する端末接続判断テーブルＴ０１を説明する。図４において、端末接続判断テーブルＴ０１は、基地局１００が端末の通信を切断するか判断するために参照する閾値を保持する。端末接続判断テーブルＴ０１は、伝搬距離閾値Ｃ０１、伝搬境界範囲Ｃ０２、上りリンク干渉閾値Ｃ０３、端末送信電力閾値Ｃ０４、基地局総受信電力閾値Ｃ０５、収容可能端末数Ｃ０６、下りリンク干渉閾値Ｃ０７、端末受信電力閾値Ｃ０８から構成されている。
【００３５】
伝搬距離閾値Ｃ０１（単位：ｍ）は、自局エリア通信距離と遠方エリア通信距離を区別するために設定する。伝搬距離閾値Ｃ０１より小さい伝搬距離を、自局エリア通信距離とする。伝搬境界範囲Ｃ０２（単位：ｍ）は、伝搬距離閾値Ｃ０１近傍と定義する範囲を設定する。伝搬距離閾値Ｃ０１より当該範囲に収まる伝搬距離を自局エリア端距離とする。すなわち、自局エリア端距離は、４００〜６００ｍの範囲である。上りリンク干渉閾値Ｃ０３（単位：ｄＢ）は、上りリンクの干渉により通信が困難となるＥｃｐ／Ｎｔ（energy-per-chip-to-noise-plus-interference ratio）の値を定義する。Ｅｃｐ／Ｎｔは、１ｃｈｉｐあたりのエネルギをノイズのエネルギで除した干渉の単位である。端末送信電力閾値Ｃ０４（単位：ｄＢｍ）は、端末の送信電力が通信に悪影響を及ぼすとみなす値を定義する。基地局総受信電力閾値Ｃ０５（単位：ｄＢｍ）は、基地局１００が全ての端末より受信する総電力の大きさが、上りリンクにおいて許容される範囲か判断するための閾値として設定する。収容可能端末数Ｃ０６（単位：台）は、基地局装置が処理できる端末数を設定する。当該閾値を超える端末は、基地局総受信電力閾値Ｃ０５、および収容可能端末数Ｃ０６での判断に基づき端末を切断する必要性が発生した場合の切断対象端末となる。
【００３６】
下りリンクの干渉、受信電力が不良とみなされる値を基地局毎に定義するため、下りリンク干渉閾値Ｃ０７、端末受信電力閾値Ｃ０８も設定できる。
【００３７】
図５を参照して、ＡＣＳＰ１７０が保持する端末状態参照テーブルＴ０２を説明する。図５において、端末状態参照テーブルＴ０２は、基地局１００の通信対象となっている全端末に対して、状態を把握するためのテーブルである。端末状態参照テーブルＴ０２は、各基地局１００が保持する。端末状態参照テーブルＴ０２は、端末識別子Ｃ１１、遠方飛来許可端末Ｃ１２、伝搬距離区分Ｃ１３、上りリンク干渉Ｃ１４、端末送信電力Ｃ１５から構成されている。
【００３８】
端末識別子Ｃ１１は、通信対象の各端末のＵＡＴＩ（Unicast Access Terminal Identifier）情報を記録する。ＵＡＴＩは、基地局１００が端末に割当てた端末の識別情報である。遠方飛来許可端末Ｃ１２は、「０」が無効を意味する。また、「１」は、有効を意味する。伝搬距離区分Ｃ１３は、「００」が遠方エリア通信距離の端末であることを表す。「０１」は、自局エリア通信距離の端末であることを表す。「１０」は、自局エリア端距離の端末であることを表す。上りリンク干渉Ｃ１４は、「１」は干渉状態が良好であることを意味する。「０」は、干渉状態が不良であることを意味する。端末送信電力Ｃ１５は、「１」が送信電力小を意味する。「０」は、送信電力大を意味する。
【００３９】
遠方飛来許可端末Ｃ１２には、通信を一旦切断し、再度サーチを実施させたが、より適切な基地局１００−Ｘが他になかったため、当該基地局１００との通信を許可した端末であるか否かが記録されている。上りリンク干渉Ｃ１３、端末送信電力Ｃ１４は、各々端末接続判断テーブルＴ０１の上りリンク干渉閾値Ｃ０３、端末送信電力閾値Ｃ０４を基準として上りリンク干渉状態、端末送信電力状態が分類された結果である。
【００４０】
端末状態参照テーブルＴ０２の各項目は、端末が基地局１００に接続し、端末にＵＡＴＩが割り当てられる時に生成される。遠方飛来許可端末Ｃ１２は、無効（０）としてデフォルト登録する。但し、接続前に当該基地局１００と通信されており、当該基地局１００の端末状態参照テーブルＴ０２に当該端末の端末識別子が残っている場合には、新たに生成せず、既存の項目を更新する処理とする。
【００４１】
基地局１００は、端末より送信されるＲｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを受信したタイミングで、ＲＴＤを計算する。基地局１００は、ＲＴＤに基づく伝搬距離を、伝搬距離閾値Ｃ０１と伝搬距離範囲Ｃ０２とに比較する。基地局１００は、比較結果に基づいて、自局エリア通信距離か遠方エリア通信距離か自局エリア端距離かを、伝搬距離区分Ｃ１３に登録する。基地局１００は、搭載している呼処理制御部（ＡＣＳＰ）を参照し、上りリンク干渉閾値Ｃ０３を上回る場合は、上りリンク干渉状態良好として、上りリンク干渉Ｃ１４に登録する。基地局１００は、下回る場合は、上りリンク干渉状態不良として上りリンク干渉Ｃ１４に登録する。同じく、基地局１００は、呼処理制御部を参照し、端末の送信電力が端末送信電力閾値Ｃ０４を下回る場合は、送信電力小とし、端末送信電力Ｃ１５に登録する。基地局１００は、上回る場合は送信電力大として、端末送信電力Ｃ１５に登録する。
【００４２】
端末状態参照テーブルＴ０２に登録された各端末のレコードは、端末状態参照テーブルＴ０２を保持する基地局１００と端末との通信が切断されたタイミングより１０秒以内に当該基地局１００への接続要求が無い場合は、他の基地局１００−Ｘへの接続が数回にわたり実施された、または通信が完了したと判断し、端末状態参照テーブルＴ０２より削除される。
【００４３】
図６を参照して、基地局１００による端末状態参照テーブルに存在する通信中の各端末に対して、通信を継続させるか、または切断させるかを判断する処理を説明する。図６において、基地局１００は、定期的に端末状態参照テーブルＴ０２、端末接続判断テーブルＴ０１を参照して、端末状態と接続判断情報とを獲得し、カウンタであるＩに１をセットする（Ｓ０１）。基地局１００は、対象とする端末が遠方飛来許可端末か判定する（Ｓ０２）。ＹＥＳ（有効）のとき、基地局１００は、通信を継続させる（Ｓ０９）。ステップ０２でＮＯのとき、基地局１００は、伝搬距離区分Ｃ１３を参照し、伝搬距離区分を判定する（Ｓ０３）。自局エリア通信距離であれば、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ０３で、遠方エリア通信距離であれば、基地局１００は、通信切断処理の対象に設定する（Ｓ０８）。ステップ０３で自局エリア端距離のとき、基地局１００は、上りリンクの干渉が閾値を超えているか判定する（Ｓ０４）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。ステップ０４でＮＯのとき、基地局１００は、基地局総受信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０６）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、端末送信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０７）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。
【００４４】
ステップ０６でＮＯのとき、基地局１００は、収容可能端末数が超過しているか判定する（Ｓ１１）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、端末送信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０７）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。ステップ０７でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ１１に遷移する。ステップ１１でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ１２でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ０８およびステップ０９のあと、基地局１００は、Ｉをインクリメントする（Ｓ１３）。基地局１００は、データが有るか判定する（Ｓ１４）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０２に遷移する。ステップ１４でＮＯのとき、基地局１００は、終了する。
【００４５】
ステップ０４にて、上りリンク干渉Ｃ１４が上りリンク干渉閾値Ｃ０３より低い値であれば、基地局１００は、当該端末の上りリンク干渉が劣化状態にあると判断する。基地局１００は、通信切断処理対象端末に設定Ｓ０８する。上りリンク干渉Ｃ１４が上りリンク干渉閾値Ｃ０３より高い場合、基地局１００は、当該端末における干渉の影響は少ないと判断する。
【００４６】
ステップ０６にて、基地局１００は、全端末より受信している電界強度の総和を基地局総受信電力閾値Ｃ０５と比較する。当該閾値より電界強度の総和が上回っている場合、基地局１００は、当該基地局配下の端末からの受信電力を減らす必要がある。基地局１００は、当該端末を切断させるか判断するため、端末送信電力Ｃ１５を参照する。端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を上回っている場合、基地局１００は、通信を切断することで、基地局１００が端末より受信する電力の低下が見込める。基地局１００は、当該端末を通信切断処理対象端末に設定Ｓする。基地局総受信電力閾値Ｃ０５より端末から受信する電界強度の総和が下回っている場合、または当該端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を下回っている場合、基地局１００は、収容可能端末数超過判断に移る。
【００４７】
ステップ１１にて、基地局１００は、通信を実施している端末数と収容可能端末数Ｃ０６を比較する。通信を実施している端末数が閾値を上回っている場合、基地局１００は、端末数超過に伴うスループットの低下が発生していると判断する。基地局１００は、端末送信電力Ｃ１５を参照する。端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を上回っている場合、基地局１００は、当該端末の通信を切断することで、当該基地局配下の他の端末のアップロードスループットの向上に寄与できると判断する。基地局１００は、当該端末を通信切断処理対象端末に設定する。基地局１００が通信を実施している端末数が収容可能端末数Ｃ０６以下の場合、または端末送信電力Ｃ１５が端末送信電力閾値Ｃ０４を下回っている場合、基地局１００は、当該端末について、通信上問題無い端末であると判断し、通信を継続させる。
【００４８】
図７ないし図９を参照して、端末の切断処理、同一基地局接続要求時の接続拒否処理、適切な基地局１００に対する再接続処理を説明する。図７ないし図９において、ＰＣＦ−ＳＣ（Packet Control Function-Session Controller）３００は、データパケット制御およびセッション管理を行なう。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、基地局１００とＰＤＳＮ４００間のパケットデータ引渡機能、ＰＤＳＮ選択機能を実現する。ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）４００は、モバイルネットワークに対してインターネットプロトコル機能を提供し、ＩＰ網とのインタフェースを提供する。
【００４９】
図７において、初期状態は、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がアクティブ状態である。コネクションを確立している基地局１００−１は、通信切断処理対象移動機２００−２に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリクエストメッセージを送信する（Ｓ２１）。ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリクエストメッセージを受信した移動機２００−２は、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリプライメッセージを基地局１００−１に送信する（Ｓ２２）。基地局１００−１は、Ａ９−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ａ８リクエストメッセージをＰＣＦ−ＳＣ３００に送信する（Ｓ２３）。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、Ａ１１−ＲｅｇｉｓｔｒａｒｉｏｎリクエストメッセージをＰＤＳＮ４００に送信する（Ｓ２４）。ＰＤＳＮ４００は、Ａ１１−ＲｅｇｉｓｔｒａｒｉｏｎリプライメッセージをＰＣＦ−ＳＣ３００に送信する（Ｓ２６）。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、Ａ９−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ａ８コンプリートメッセージを基地局１００−１に送信する（Ｓ２７）。以上で、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がドーマント状態に遷移し、通信を一時的に停止する。
【００５０】
移動機２００−２は、適切な基地局１００へ接続するべく、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。しかし、通信が停止する前に接続されていた同一基地局１００−１に対して再度接続を要求した場合は、基地局１００−１は、当該端末に対する接続を拒否する。この処理について、図８を参照して、説明する。図８において、移動機２００−２は、基地局１００−１にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する（Ｓ３１）。ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを受信した基地局１００−１は、移動機２００−２にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージを返信する（Ｓ３２）。ここで、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージは、接続を拒否するメッセージである。
【００５１】
ただし、１秒以上、基地局１００−１に対し、端末２００−２からの接続要求が繰り返された場合、基地局１００−１は、端末２００−２の周辺において、より接続に適した基地局１００が無く、基地局１００−１が安定して通信に適した基地局１００であると判断する。その結果、基地局１００−１は、端末状態参照テーブルＴ０２の遠方飛来許可端末項目を設定する。その後、端末２００−２より再度当該端末より基地局１００−１にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージが送信された際は、端末切断判断フローの遠方飛来許可端末として、接続を許可する。
【００５２】
図９を参照して、通信が停止する前に接続されていた基地局１００−１以外のより適した基地局１００−２に対して接続する処理を説明する。図９において、初期状態は、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がドーマント状態である。移動機２００−２は、基地局１００−２に、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する（Ｓ４１）。基地局１００−２は、ＰＤＦ−ＳＣ３００に、Ａ９−Ｓｅｔｕｐ−Ａ８メッセージを送信する（Ｓ４２）。ＰＤＦ−ＳＣ３００は、ＰＤＳＮ４００に、Ａ１１−Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎリクエストメッセージを送信する（Ｓ４４）。ＰＤＳＮ４００は、ＰＤＦ−ＳＣ３００に、Ａ１１−Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎリプライメッセージを送信する（Ｓ４６）。ＰＤＦ−ＳＣ３００は、基地局１００−２に、Ａ９−Ｃｏｎｎｅｃｔ−Ａ８メッセージを送信する（Ｓ４７）。基地局１００−２は、移動機２００−２に、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信する（Ｓ４８）。なお、ステップ４２からステップ４７までの期間をＴＡ８Ｓｅｔｕｐと呼ぶ。
【００５３】
この結果、移動機２００−２と基地局２００−２とは、ＴＣＨ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ状態となる。移動機２００−２は、基地局２００−２に、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを送信する（Ｓ４９）。この結果、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がアクティブ状態となる。
【００５４】
移動機２００−２は、基地局１００−２の端末状態参照テーブルＴ０２に登録される。一方、移動機２００−２は、基地局１００−１の端末状態参照テーブルＴ０２より削除される。
【００５５】
本実施例に拠れば、端末が隣接基地局を超えて通信する状態を回避することで、当該端末の上りリンクでの無線品質が改善され、スループットが向上される。遠方の基地局に対する通信を抑制することにより、上りリンクに必要となる端末送信電力が低く抑えられることで、端末消費電力も減少できる。同時に、周辺の端末に及ぼす雑音が低減されるため、周辺の端末におけるアップロードスループットが向上される。また、上りリンクにおける周辺への干渉の影響範囲も狭められる。
【００５６】
本実施例に拠れば、想定を超える範囲より遠方での通信を低減できるため、基地局からの距離に基づくカバーエリアの想定がより確実になり、トラヒックを考慮したエリア設計を容易にすることが可能となる。端末が遠方の基地局と通信している際に、隣接局がネイバーリストに無い場合にも、隣接局へ接続先を変えることを可能とする。
【符号の説明】
【００５７】
１００…基地局、１０５…送受信アンテナ、１１０…、ＣＰＬＵ（Coupler Unit）、１２０…ＦＬＵ（Filter Unit）、１３０…ＣＭＢＵ（Combiner Unit）、１５０…ＭＦＲ（Multi Function Receiver）、１４０…ＴＸＭ（Transmitter Module）、１６０…ＡＢＳＳ（rev.A Baseband Signal Selector）、１７０…呼処理制御部（ＡＣＳＰ）、１８０…ＡＣＳＭ（rev.A System Control Manager）、１９０…ＡＬＩＦ（rev.A Line Interface for T1-12 Line）、２００…移動機、３００…ＰＣＦ−ＳＣ、４００…ＰＤＳＮ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局および干渉低減方法に係り、特に基地局と端末間の無線区間における干渉を低減する基地局および干渉低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基地局が存在する移動体通信システムにおいて、端末が通信対象とする基地局を選択する際、端末は、周辺に存在する基地局から飛来する電波を測定し判断する。この際、主に下りリンクにおける、干渉状態、電界強度の強さが電波の判断基準として参照される。その結果、端末は、位置する場所において、下りリンクにおける最も通信状態が良好な基地局を通信対象として選択する。
【０００３】
通信を行なっている端末と基地局において、呼処理制御部を参照することで、上りリンクにおける端末の干渉状態、送信電力、基地局が全ての端末より受信する送受信電力、通信対象となっている端末数を把握することが可能である。基地局は、これらの情報を端末の状態監視、システムの監視に利用する。
【０００４】
基地局は、基地局が発するパイロット信号の伝搬遅延情報について、Ｒｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを受信したとき、Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ（ＲＴＤ）を計算する。基地局は、ＲＴＤに基づいて、伝搬距離を把握することが可能である。
非特許文献１は、ｃｄｍａ２０００ ＥＶＤＯシステムの技術的要件を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】３ＧＰＰ２：Ｃ.Ｓ００２４、”cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
端末が下りリンクを参照し、通信対象となる基地局を選定した際、上りリンクにおいては当該基地局が適切な通信対象ではない場合がある。その原因として、基地局が有する設備と端末が有する装置の相違、周波数分割通信における下りリンクと上りリンクの帯域の相違、上りリンクの通信回線ひっ迫がある。上りリンクの電波環境が良好でない場合、端末は上りリンクの品質を確保するため、より高い出力で通信を行なう。その結果、端末の消費電力が大きくなり、端末の電池の消耗につながる。端末の消費電力増大は、同時に、当該端末の周辺にある他の端末に対しての雑音が高まることになる。これは、周辺端末のアップロードスループットの低下にもつながるため、セクタースループットの低下を招く。
【０００７】
端末は、通信対象となる基地局を電波環境に基づき選定する。このため、見通しのよい高台、乱立するビル群に面する道幅の広い道路、電波の伝搬しやすい水面周辺等に端末が位置する場合、端末は、隣接する基地局を通信対象とせず、より遠方の基地局を通信対象とする現象が発生することがある。複数の基地局、端末を跨ぐ通信経路である程、上りリンクの及ぼす影響範囲は大きくなる。端末が遠方の基地局と通信する際、隣接する基地局へハンドオフさせるためのネイバーリストが存在せず、適切な基地局へ通信経路を切り替えできない状況も起こりえる。
【０００８】
端末が下りリンクの電波品質のみで通信対象となる基地局を判断することは、局所的に高トラヒックが予想されるポイントに対する回線容量確保のための基地局を設計する際、想定した範囲を超えるトラヒックが遠方で発生する分、その設計を困難としている。
【０００９】
本発明は、従来方式である下りリンクの無線品質を参照することで、通信対象となる基地局を選定する方式に加えて、端末と基地局との伝搬距離、上りリンク回線状態により、適切でない通信環境を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
端末が隣接する基地局と適切な通信を行なっているかを確認するため、基地局は、通信中の端末に対して伝搬距離、上りリンクの干渉、端末の送信電力を監視する。端末が隣接する基地局を超え、伝搬距離の大きい遠方の基地局と通信を行なっている場合、基地局は、適切な基地局と通信を行なうよう、当該端末における通信を停止し、適切な基地局を再度探索させる。より伝搬距離の小さい隣接局との通信を確立させることで、当該端末の上りリンクの伝搬損失を小さくし、電波品質を改善させることで、当該端末の出力を低減し、アップロードスループットを向上させる。同時に、他の端末に対する雑音が低減されるため、他の端末の上りリンクに及ぼす干渉の影響度、影響範囲が小さくなる。伝搬距離の大きい遠方の基地局との通信を低減させることで、回線容量確保のための基地局設計の精度を高めることができる。
【００１１】
伝搬距離が端末の隣接する基地局を超えない場合においても、端末の上りリンク干渉状態、送信電力、当該基地局が端末より受信する総電力、および当該基地局にて通信を行なう端末数を監視する。上りリンク干渉状態が良好でない端末に対して、隣接する基地局に通信経路を変更するよう促す。また、基地局にかかる負荷を適切に分散させるため、当該基地局が端末より受信する総電力が高い場合、あるいは通信を行なう端末数が多い場合は、送信電力が高い端末に対して、同様に通信を停止し、端末が適切な基地局と通信できるよう試みる。
【００１２】
基地局と通信を実施している端末に対して、通信を継続させるか、適切な基地局と通信させるべく通信を切断させるかを判断するため、システム内の各基地局にて、通信中の端末に対する伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力、当該基地局配下の端末より受信する総受信電力、当該基地局の収容可能端末数を閾値として設定する。
【００１３】
伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力は、各端末および周辺の他の端末に及ぼす影響を低減させるための条件として閾値を設定する。
【００１４】
基地局配下の端末より受信する総受信電力、および収容可能端末数は、当該基地局が通信を行なっている各端末が適切なスループットを確保できる条件として閾値を設定する。
【００１５】
都市部、郊外、山間部等、地域によって基地局設置密度は異なり、許容される伝搬距離も異なる。一基地局が通信対象とする想定端末数も、基地局装置、基地局が設置されている地域、目的によって異なるため、これら閾値は、基地局毎に個別に設定可能なものとする。
【００１６】
基地局が通信を行なっている各端末に対する伝搬距離を得るために、無線区間における通信に要する伝搬遅延が取得できるため、これを伝搬距離とする。上りリンク干渉量は呼処理制御部を参照し、基地局のカバーエリアにおける上りリンク干渉状態を把握することができる。同じく、呼処理制御部を参照することで、基地局が通信を行なっている各端末に対して、各端末の送信電力を取得することが可能である。取得された情報は、基地局内のテーブルに格納する。
【００１７】
基地局にて取得された伝搬距離、上りリンク干渉量、端末の送信電力と設定された各要素に関する閾値を比較し、通信を切断すべきと判断された端末が存在した場合は、基地局は、当該端末に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅメッセージを送信する。基地局は、これにより通信を切断する。切断後、当該端末に、通信対象として最も適切な基地局を改めてサーチさせ、接続させる。
【００１８】
切断後、当該端末が切断前に通信を実施していた基地局に対して、再度接続を要求した場合は、当該端末にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージを送信し、再接続を拒否することで、より適切な基地局との通信を促す。当該端末に対して、通信するためのより適切な基地局が存在せず、同一基地局に繰り返し接続を要求する場合、基地局は、当該端末の通信対象と成り得るより適切な基地局が存在しないと判断し、当該端末に発行するＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙを取り消し、例外的に切断前の基地局への接続を許可する。
【００１９】
上述した課題は、移動体通信システムにおける基地局において、伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する呼処理制御部とを含み、前記呼処理制御部は、伝搬遅延に基づいて第１の移動機の第１の伝搬経路長を測定し、前記状態参照テーブルを更新し、前記第１の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第１の移動機に通信切断要求を送信する基地局により、達成できる。
【００２０】
また、伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する基地局の干渉低減方法であって、伝搬遅延に基づいて第４の移動機の第４の伝搬経路長を測定するステップと、前記状態参照テーブルを更新するステップと、前記第４の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第４の移動機に通信切断要求を送信するステップとからなる干渉低減方法により、達成できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、端末が通信対象とする基地局が当該端末に隣接する適切な基地局となる傾向を高め、アップロードスループットの向上、適正化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】不適切な伝搬経路、適切な伝搬経路について説明するブロック図である。
【図２】基地局と、基地局の複数の隣接局よりなる無線エリアを説明する図である
【図３】基地局のハードウェアブロック図である。
【図４】端末接続判断テーブルを説明する図である。
【図５】端末状態参照テーブルを説明する図である。
【図６】基地局の端末切断の判断処理のフローチャートである。
【図７】移動機、基地局、ＰＣＦ−ＳＣ、ＰＤＳＮ間の端末切断のシーケンス図である。
【図８】移動機、基地局間の接続拒否のシーケンス図である。
【図９】移動機、隣接基地局、ＰＣＦ−ＳＣ、ＰＤＳＮ間の隣接基地局接続のシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００２４】
図１を参照して、基地局１００と移動機との配置と、実施例の概要を説明する。図１において、無線通信システムは、２台の基地局１００と、２台の移動機２００とから構成されている。基地局１００−１は、エリアＡ０１を電波が支配的なエリアとする。また、基地局１００−２は、エリアＡ０２を電波が支配的なエリアとする。移動機２００−１はエリアＡ０１に在圏する。また、移動機２００−２はエリアＡ０２に在圏する。
【００２５】
しかし、移動機２００−２は、遠方の基地局１００−１と伝搬経路Ｄ０２にて通信が行なわれていた。基地局１００−１は、通信状態を判断し、移動機２００−２に報知し、伝搬経路Ｄ０４にて基地局１００−２と通信するように促す。なお、本明細書において、端末は、移動機と同じ意味である。
【００２６】
図２を参照して、基地局群のレイアウトと基地局１００からの距離の定義を説明する。図２において、基地局群はハニカム状のエリアの中心に配置されている。ここでは、中心の基地局１００−１と、基地局１００−１の２時方向に配置された基地局１００−２に注目する。
【００２７】
基地局１００−１のエリアＡ０１には、移動機２００−１が存在する。基地局１００−２のエリアＡ０２には、移動機２００−２が存在する。エリアＡ０１とエリアＡ０２の境界には、移動機２００−３が存在する。移動機２００−１〜２００−３は、いずれも基地局１００−１と通信している。
【００２８】
ここでは、基地局１００−１の近傍のエリアＡ０１に位置する端末２００−１と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０１を「自局エリア通信距離」と呼ぶ。また、基地局１００−１に隣接する基地局１００−２のエリアＡ０２内に位置する端末２００−２と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０２を「遠方エリア通信距離」と呼ぶ。さらに、基地局１００−１より飛来する電波と隣接局１００−２から飛来する電波が拮抗し、いずれの基地局１００とも通信を行なえる端末２００−３と基地局１００−１との伝搬距離Ｄ０３を「自局エリア端距離」と定義する。
【００２９】
基地局１００は、自局エリア通信距離と遠方エリア通信距離について、基地局毎に設定したＲＴＤに基づく伝搬距離の閾値より区別する。基地局１００は、自局エリア端距離について、閾値近傍にある端末により送信されるＲｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを参照し、基地局１００−１と隣接局１００−２双方と通信可能な状態にある移動機２００−３を対象とした伝搬距離とする。
【００３０】
なお、ＲＴＤは、無線区間に於ける下りおよび上りの往復の伝搬遅延時間である。基地局１００と移動機２００の間の距離Ｌ（ｍ）は、ＲＴＤ（ｓ）を用いて、（式１）より、算出する。
Ｌ＝ＲＴＤ×ｃ／２
＝ＲＴＤ×１．５×１０＾８（ｍ）…（式１）
なお、ｃは光速（ｍ／ｓ）、＾はべき乗である。拡散の単位である１ｃｈｉｐ時間（０.８１３μｓ）に電波が進む距離は、約２４４ｍである。
【００３１】
基地局１００は、Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ ＰａｃｋｅｔまたはＴｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｃｋｅｔを受信するたびに受信パスのタイミング情報からＲＴＤを算出する。
【００３２】
図３を参照して、基地局１００のハードウェア構成を説明する。図３において、基地局１００は、送受信アンテナ１０５と、ＣＰＬＵ（Coupler Unit）１１０と、ＦＬＵ（Filter Unit）１２０と、ＣＭＢＵ（Combiner Unit）１３０と、ＭＦＲ（Multi Function Receiver）１５０と、ＴＸＭ（Transmitter Module）１４０と、ＡＢＳＳ（rev.A Baseband Signal Selector）１６０と、ＡＣＳＰ（rev.A Call & Signaling Processor）１７０と、ＡＣＳＭ（rev.A System Control Manager）１８０と、ＡＬＩＦ（rev.A Line Interface for T1-12 Line）１９０とから構成されている。
【００３３】
送受信アンテナ１０５は、無線信号を送受波する。ＣＰＬＵ１１０は、送信信号／受信信号の分離を行なう。ＣＭＢＵ１３０は、ダウンリンク信号を合成する。複数のＭＦＲ１４０は、それぞれアップリンクＲＦ信号の受信処理を行なう。複数のＴＸＭ１５０は、それぞれダウンリンク信号を送信する。ＡＢＳＳ１６０は、ベースバンド信号セレクタ機能を実現する。また、ＡＢＳＳ１６０は、基準クロックを配信する。ＡＣＳＰ１７０は、無線リソースを管理する。また、ＡＣＳＰ１７０は、トラヒックを制御する。さらに、ＡＣＳＰ１７０は、呼処理を実施する。ＡＣＳＭ１８０は、基地局全体を装置管理する。ＡＬＩＦ１９０は、バックホール回線との回線インタフェースである。
【００３４】
図４を参照して、ＡＣＳＰ１７０が保持する端末接続判断テーブルＴ０１を説明する。図４において、端末接続判断テーブルＴ０１は、基地局１００が端末の通信を切断するか判断するために参照する閾値を保持する。端末接続判断テーブルＴ０１は、伝搬距離閾値Ｃ０１、伝搬境界範囲Ｃ０２、上りリンク干渉閾値Ｃ０３、端末送信電力閾値Ｃ０４、基地局総受信電力閾値Ｃ０５、収容可能端末数Ｃ０６、下りリンク干渉閾値Ｃ０７、端末受信電力閾値Ｃ０８から構成されている。
【００３５】
伝搬距離閾値Ｃ０１（単位：ｍ）は、自局エリア通信距離と遠方エリア通信距離を区別するために設定する。伝搬距離閾値Ｃ０１より小さい伝搬距離を、自局エリア通信距離とする。伝搬境界範囲Ｃ０２（単位：ｍ）は、伝搬距離閾値Ｃ０１近傍と定義する範囲を設定する。伝搬距離閾値Ｃ０１より当該範囲に収まる伝搬距離を自局エリア端距離とする。すなわち、自局エリア端距離は、４００〜６００ｍの範囲である。上りリンク干渉閾値Ｃ０３（単位：ｄＢ）は、上りリンクの干渉により通信が困難となるＥｃｐ／Ｎｔ（energy-per-chip-to-noise-plus-interference ratio）の値を定義する。Ｅｃｐ／Ｎｔは、１ｃｈｉｐあたりのエネルギをノイズのエネルギで除した干渉の単位である。端末送信電力閾値Ｃ０４（単位：ｄＢｍ）は、端末の送信電力が通信に悪影響を及ぼすとみなす値を定義する。基地局総受信電力閾値Ｃ０５（単位：ｄＢｍ）は、基地局１００が全ての端末より受信する総電力の大きさが、上りリンクにおいて許容される範囲か判断するための閾値として設定する。収容可能端末数Ｃ０６（単位：台）は、基地局装置が処理できる端末数を設定する。当該閾値を超える端末は、基地局総受信電力閾値Ｃ０５、および収容可能端末数Ｃ０６での判断に基づき端末を切断する必要性が発生した場合の切断対象端末となる。
【００３６】
下りリンクの干渉、受信電力が不良とみなされる値を基地局毎に定義するため、下りリンク干渉閾値Ｃ０７、端末受信電力閾値Ｃ０８も設定できる。
【００３７】
図５を参照して、ＡＣＳＰ１７０が保持する端末状態参照テーブルＴ０２を説明する。図５において、端末状態参照テーブルＴ０２は、基地局１００の通信対象となっている全端末に対して、状態を把握するためのテーブルである。端末状態参照テーブルＴ０２は、各基地局１００が保持する。端末状態参照テーブルＴ０２は、端末識別子Ｃ１１、遠方飛来許可端末Ｃ１２、伝搬距離区分Ｃ１３、上りリンク干渉Ｃ１４、端末送信電力Ｃ１５から構成されている。
【００３８】
端末識別子Ｃ１１は、通信対象の各端末のＵＡＴＩ（Unicast Access Terminal Identifier）情報を記録する。ＵＡＴＩは、基地局１００が端末に割当てた端末の識別情報である。遠方飛来許可端末Ｃ１２は、「０」が無効を意味する。また、「１」は、有効を意味する。伝搬距離区分Ｃ１３は、「００」が遠方エリア通信距離の端末であることを表す。「０１」は、自局エリア通信距離の端末であることを表す。「１０」は、自局エリア端距離の端末であることを表す。上りリンク干渉Ｃ１４は、「１」は干渉状態が良好であることを意味する。「０」は、干渉状態が不良であることを意味する。端末送信電力Ｃ１５は、「１」が送信電力小を意味する。「０」は、送信電力大を意味する。
【００３９】
遠方飛来許可端末Ｃ１２には、通信を一旦切断し、再度サーチを実施させたが、より適切な基地局１００−Ｘが他になかったため、当該基地局１００との通信を許可した端末であるか否かが記録されている。上りリンク干渉Ｃ１３、端末送信電力Ｃ１４は、各々端末接続判断テーブルＴ０１の上りリンク干渉閾値Ｃ０３、端末送信電力閾値Ｃ０４を基準として上りリンク干渉状態、端末送信電力状態が分類された結果である。
【００４０】
端末状態参照テーブルＴ０２の各項目は、端末が基地局１００に接続し、端末にＵＡＴＩが割り当てられる時に生成される。遠方飛来許可端末Ｃ１２は、無効（０）としてデフォルト登録する。但し、接続前に当該基地局１００と通信されており、当該基地局１００の端末状態参照テーブルＴ０２に当該端末の端末識別子が残っている場合には、新たに生成せず、既存の項目を更新する処理とする。
【００４１】
基地局１００は、端末より送信されるＲｏｕｔｅ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅを受信したタイミングで、ＲＴＤを計算する。基地局１００は、ＲＴＤに基づく伝搬距離を、伝搬距離閾値Ｃ０１と伝搬距離範囲Ｃ０２とに比較する。基地局１００は、比較結果に基づいて、自局エリア通信距離か遠方エリア通信距離か自局エリア端距離かを、伝搬距離区分Ｃ１３に登録する。基地局１００は、搭載している呼処理制御部（ＡＣＳＰ）を参照し、上りリンク干渉閾値Ｃ０３を上回る場合は、上りリンク干渉状態良好として、上りリンク干渉Ｃ１４に登録する。基地局１００は、下回る場合は、上りリンク干渉状態不良として上りリンク干渉Ｃ１４に登録する。同じく、基地局１００は、呼処理制御部を参照し、端末の送信電力が端末送信電力閾値Ｃ０４を下回る場合は、送信電力小とし、端末送信電力Ｃ１５に登録する。基地局１００は、上回る場合は送信電力大として、端末送信電力Ｃ１５に登録する。
【００４２】
端末状態参照テーブルＴ０２に登録された各端末のレコードは、端末状態参照テーブルＴ０２を保持する基地局１００と端末との通信が切断されたタイミングより１０秒以内に当該基地局１００への接続要求が無い場合は、他の基地局１００−Ｘへの接続が数回にわたり実施された、または通信が完了したと判断し、端末状態参照テーブルＴ０２より削除される。
【００４３】
図６を参照して、基地局１００による端末状態参照テーブルに存在する通信中の各端末に対して、通信を継続させるか、または切断させるかを判断する処理を説明する。図６において、基地局１００は、定期的に端末状態参照テーブルＴ０２、端末接続判断テーブルＴ０１を参照して、端末状態と接続判断情報とを獲得し、カウンタであるＩに１をセットする（Ｓ０１）。基地局１００は、対象とする端末が遠方飛来許可端末か判定する（Ｓ０２）。ＹＥＳ（有効）のとき、基地局１００は、通信を継続させる（Ｓ０９）。ステップ０２でＮＯのとき、基地局１００は、伝搬距離区分Ｃ１３を参照し、伝搬距離区分を判定する（Ｓ０３）。自局エリア通信距離であれば、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ０３で、遠方エリア通信距離であれば、基地局１００は、通信切断処理の対象に設定する（Ｓ０８）。ステップ０３で自局エリア端距離のとき、基地局１００は、上りリンクの干渉が閾値を超えているか判定する（Ｓ０４）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。ステップ０４でＮＯのとき、基地局１００は、基地局総受信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０６）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、端末送信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０７）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。
【００４４】
ステップ０６でＮＯのとき、基地局１００は、収容可能端末数が超過しているか判定する（Ｓ１１）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、端末送信電力が閾値を超えているか判定する（Ｓ０７）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０８に遷移する。ステップ０７でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ１１に遷移する。ステップ１１でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ１２でＮＯのとき、基地局１００は、ステップ０９に遷移する。ステップ０８およびステップ０９のあと、基地局１００は、Ｉをインクリメントする（Ｓ１３）。基地局１００は、データが有るか判定する（Ｓ１４）。ＹＥＳのとき、基地局１００は、ステップ０２に遷移する。ステップ１４でＮＯのとき、基地局１００は、終了する。
【００４５】
ステップ０４にて、上りリンク干渉Ｃ１４が上りリンク干渉閾値Ｃ０３より低い値であれば、基地局１００は、当該端末の上りリンク干渉が劣化状態にあると判断する。基地局１００は、通信切断処理対象端末に設定Ｓ０８する。上りリンク干渉Ｃ１４が上りリンク干渉閾値Ｃ０３より高い場合、基地局１００は、当該端末における干渉の影響は少ないと判断する。
【００４６】
ステップ０６にて、基地局１００は、全端末より受信している電界強度の総和を基地局総受信電力閾値Ｃ０５と比較する。当該閾値より電界強度の総和が上回っている場合、基地局１００は、当該基地局配下の端末からの受信電力を減らす必要がある。基地局１００は、当該端末を切断させるか判断するため、端末送信電力Ｃ１５を参照する。端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を上回っている場合、基地局１００は、通信を切断することで、基地局１００が端末より受信する電力の低下が見込める。基地局１００は、当該端末を通信切断処理対象端末に設定Ｓする。基地局総受信電力閾値Ｃ０５より端末から受信する電界強度の総和が下回っている場合、または当該端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を下回っている場合、基地局１００は、収容可能端末数超過判断に移る。
【００４７】
ステップ１１にて、基地局１００は、通信を実施している端末数と収容可能端末数Ｃ０６を比較する。通信を実施している端末数が閾値を上回っている場合、基地局１００は、端末数超過に伴うスループットの低下が発生していると判断する。基地局１００は、端末送信電力Ｃ１５を参照する。端末送信電力Ｃ１５が、端末送信電力閾値Ｃ０４を上回っている場合、基地局１００は、当該端末の通信を切断することで、当該基地局配下の他の端末のアップロードスループットの向上に寄与できると判断する。基地局１００は、当該端末を通信切断処理対象端末に設定する。基地局１００が通信を実施している端末数が収容可能端末数Ｃ０６以下の場合、または端末送信電力Ｃ１５が端末送信電力閾値Ｃ０４を下回っている場合、基地局１００は、当該端末について、通信上問題無い端末であると判断し、通信を継続させる。
【００４８】
図７ないし図９を参照して、端末の切断処理、同一基地局接続要求時の接続拒否処理、適切な基地局１００に対する再接続処理を説明する。図７ないし図９において、ＰＣＦ−ＳＣ（Packet Control Function-Session Controller）３００は、データパケット制御およびセッション管理を行なう。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、基地局１００とＰＤＳＮ４００間のパケットデータ引渡機能、ＰＤＳＮ選択機能を実現する。ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）４００は、モバイルネットワークに対してインターネットプロトコル機能を提供し、ＩＰ網とのインタフェースを提供する。
【００４９】
図７において、初期状態は、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がアクティブ状態である。コネクションを確立している基地局１００−１は、通信切断処理対象移動機２００−２に対して、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリクエストメッセージを送信する（Ｓ２１）。ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリクエストメッセージを受信した移動機２００−２は、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＣｌｏｓｅリプライメッセージを基地局１００−１に送信する（Ｓ２２）。基地局１００−１は、Ａ９−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ａ８リクエストメッセージをＰＣＦ−ＳＣ３００に送信する（Ｓ２３）。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、Ａ１１−ＲｅｇｉｓｔｒａｒｉｏｎリクエストメッセージをＰＤＳＮ４００に送信する（Ｓ２４）。ＰＤＳＮ４００は、Ａ１１−ＲｅｇｉｓｔｒａｒｉｏｎリプライメッセージをＰＣＦ−ＳＣ３００に送信する（Ｓ２６）。ＰＣＦ−ＳＣ３００は、Ａ９−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ａ８コンプリートメッセージを基地局１００−１に送信する（Ｓ２７）。以上で、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がドーマント状態に遷移し、通信を一時的に停止する。
【００５０】
移動機２００−２は、適切な基地局１００へ接続するべく、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。しかし、通信が停止する前に接続されていた同一基地局１００−１に対して再度接続を要求した場合は、基地局１００−１は、当該端末に対する接続を拒否する。この処理について、図８を参照して、説明する。図８において、移動機２００−２は、基地局１００−１にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する（Ｓ３１）。ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを受信した基地局１００−１は、移動機２００−２にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージを返信する（Ｓ３２）。ここで、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｅｎｙメッセージは、接続を拒否するメッセージである。
【００５１】
ただし、１秒以上、基地局１００−１に対し、端末２００−２からの接続要求が繰り返された場合、基地局１００−１は、端末２００−２の周辺において、より接続に適した基地局１００が無く、基地局１００−１が安定して通信に適した基地局１００であると判断する。その結果、基地局１００−１は、端末状態参照テーブルＴ０２の遠方飛来許可端末項目を設定する。その後、端末２００−２より再度当該端末より基地局１００−１にＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージが送信された際は、端末切断判断フローの遠方飛来許可端末として、接続を許可する。
【００５２】
図９を参照して、通信が停止する前に接続されていた基地局１００−１以外のより適した基地局１００−２に対して接続する処理を説明する。図９において、初期状態は、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がドーマント状態である。移動機２００−２は、基地局１００−２に、ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する（Ｓ４１）。基地局１００−２は、ＰＤＦ−ＳＣ３００に、Ａ９−Ｓｅｔｕｐ−Ａ８メッセージを送信する（Ｓ４２）。ＰＤＦ−ＳＣ３００は、ＰＤＳＮ４００に、Ａ１１−Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎリクエストメッセージを送信する（Ｓ４４）。ＰＤＳＮ４００は、ＰＤＦ−ＳＣ３００に、Ａ１１−Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎリプライメッセージを送信する（Ｓ４６）。ＰＤＦ−ＳＣ３００は、基地局１００−２に、Ａ９−Ｃｏｎｎｅｃｔ−Ａ８メッセージを送信する（Ｓ４７）。基地局１００−２は、移動機２００−２に、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信する（Ｓ４８）。なお、ステップ４２からステップ４７までの期間をＴＡ８Ｓｅｔｕｐと呼ぶ。
【００５３】
この結果、移動機２００−２と基地局２００−２とは、ＴＣＨ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ状態となる。移動機２００−２は、基地局２００−２に、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを送信する（Ｓ４９）。この結果、移動機２００−２とＰＤＳＮ４００との間でＰＰＰ接続がアクティブ状態となる。
【００５４】
移動機２００−２は、基地局１００−２の端末状態参照テーブルＴ０２に登録される。一方、移動機２００−２は、基地局１００−１の端末状態参照テーブルＴ０２より削除される。
【００５５】
本実施例に拠れば、端末が隣接基地局を超えて通信する状態を回避することで、当該端末の上りリンクでの無線品質が改善され、スループットが向上される。遠方の基地局に対する通信を抑制することにより、上りリンクに必要となる端末送信電力が低く抑えられることで、端末消費電力も減少できる。同時に、周辺の端末に及ぼす雑音が低減されるため、周辺の端末におけるアップロードスループットが向上される。また、上りリンクにおける周辺への干渉の影響範囲も狭められる。
【００５６】
本実施例に拠れば、想定を超える範囲より遠方での通信を低減できるため、基地局からの距離に基づくカバーエリアの想定がより確実になり、トラヒックを考慮したエリア設計を容易にすることが可能となる。端末が遠方の基地局と通信している際に、隣接局がネイバーリストに無い場合にも、隣接局へ接続先を変えることを可能とする。
【符号の説明】
【００５７】
１００…基地局、１０５…送受信アンテナ、１１０…、ＣＰＬＵ（Coupler Unit）、１２０…ＦＬＵ（Filter Unit）、１３０…ＣＭＢＵ（Combiner Unit）、１５０…ＭＦＲ（Multi Function Receiver）、１４０…ＴＸＭ（Transmitter Module）、１６０…ＡＢＳＳ（rev.A Baseband Signal Selector）、１７０…呼処理制御部（ＡＣＳＰ）、１８０…ＡＣＳＭ（rev.A System Control Manager）、１９０…ＡＬＩＦ（rev.A Line Interface for T1-12 Line）、２００…移動機、３００…ＰＣＦ−ＳＣ、４００…ＰＤＳＮ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信システムにおける基地局において、
伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する呼処理制御部とを含み、
前記呼処理制御部は、伝搬遅延に基づいて第１の移動機の第１の伝搬経路長を測定し、前記状態参照テーブルを更新し、前記第１の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第１の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記切断判断テーブルは、さらに上りリンクの干渉閾値と、移動機の送信電力閾値とを記述され、
前記状態参照テーブルは、さらに移動機の送信電力が記述され、
前記呼処理制御部は、上りリンクの干渉値と、移動機の送信電力値とに基づいて選択した第２の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局であって、
前記切断判断テーブルは、さらに収容移動機数閾値とを記述され、
前記呼処理制御部は、収容する移動機数が前記収容移動機数閾値を超えたとき、移動機の送信電力値に基づいて選択した第３の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
切断要求を送信した移動機から接続要求を繰り返し受信したとき、予め定めた時間を経過後に接続を許容することを特徴とする基地局。
【請求項５】
伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する基地局の干渉低減方法であって、
伝搬遅延に基づいて第４の移動機の第４の伝搬経路長を測定するステップと、
前記状態参照テーブルを更新するステップと、
前記第４の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第４の移動機に通信切断要求を送信するステップとからなる干渉低減方法。
【請求項１】
移動体通信システムにおける基地局において、
伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する呼処理制御部とを含み、
前記呼処理制御部は、伝搬遅延に基づいて第１の移動機の第１の伝搬経路長を測定し、前記状態参照テーブルを更新し、前記第１の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第１の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記切断判断テーブルは、さらに上りリンクの干渉閾値と、移動機の送信電力閾値とを記述され、
前記状態参照テーブルは、さらに移動機の送信電力が記述され、
前記呼処理制御部は、上りリンクの干渉値と、移動機の送信電力値とに基づいて選択した第２の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局であって、
前記切断判断テーブルは、さらに収容移動機数閾値とを記述され、
前記呼処理制御部は、収容する移動機数が前記収容移動機数閾値を超えたとき、移動機の送信電力値に基づいて選択した第３の移動機に通信切断要求を送信することを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
切断要求を送信した移動機から接続要求を繰り返し受信したとき、予め定めた時間を経過後に接続を許容することを特徴とする基地局。
【請求項５】
伝搬経路長の閾値を記述された接続判断テーブルと、移動機の識別子とその移動機の伝搬経路長情報とが記述された状態参照テーブルとを保持する基地局の干渉低減方法であって、
伝搬遅延に基づいて第４の移動機の第４の伝搬経路長を測定するステップと、
前記状態参照テーブルを更新するステップと、
前記第４の伝搬経路長が前記閾値より長いとき、前記第４の移動機に通信切断要求を送信するステップとからなる干渉低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２５０３６９（Ｐ２０１１−２５０３６９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４３４０（Ｐ２０１０−１２４３４０）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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