無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法
【課題】マクロ基地局からの干渉量を低減するとともに、スループットを改善することができる無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法を得る。
【解決手段】マクロ基地局１０とフェムト基地局とを含む無線通信システムであって、マクロ基地局１０は、受信アンテナ１６と、複数の送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎからなる送信アンテナと、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する可変移相器１４ａ〜１４ｎとを備え、受信アンテナ１６で受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部１７と、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部１８と、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、可変移相器１４ａ〜１４ｎにチルト角制御情報を出力する移相制御部１９とをさらに備える。
【解決手段】マクロ基地局１０とフェムト基地局とを含む無線通信システムであって、マクロ基地局１０は、受信アンテナ１６と、複数の送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎからなる送信アンテナと、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する可変移相器１４ａ〜１４ｎとを備え、受信アンテナ１６で受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部１７と、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部１８と、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、可変移相器１４ａ〜１４ｎにチルト角制御情報を出力する移相制御部１９とをさらに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばマクロ基地局およびフェムト基地局を含む無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおける高速大容量化の要求が増大しており、無線を用いた通信トラヒックは、今後も増加するものと予測される。特に、セルラ無線システムでは、第４世代無線通信システム（ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）が注目を集めており、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−Ａｄｖａｎｃｅｄに関する議論が行われている。
【０００３】
また、ＷＲＣ（Ｗｏｒｌｄ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、世界無線通信会議）０７において、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、最も高い周波数帯として３．４〜３．６ＧＨｚが利用されることが決定された。このことから、既存の第３世代無線通信システムとは異なり、伝搬距離や屋内浸透による電力減衰量が大きくなるので、屋内の受信電力が小さくなるという問題が発生する。そこで、ユーザが設置するフェムト基地局（マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局）により、屋内の無線品質を改善することが３ＧＰＰで検討されている。
【０００４】
また、ＣＡＰＥＸ（ｃａｐｉｔａｌ ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ、資本的支出）およびＯＰＥＸ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｘｐｅｎｓｅ、運用コスト）を削減することを目的として、ＳＯＮ（Ｓｅｌｆ Ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ、自己組織ネットワーク）と呼ばれる技術が提案されている。ＳＯＮは、Ｓｅｌｆ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（自動設定）、Ｓｅｌｆ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（自動最適化）およびＳｅｌｆ Ｈｅａｌｉｎｇ（自動修復）からなる。
【０００５】
Ｓｅｌｆ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎは、基地局の設置時に、自動的に基地局の設定ファイルをダウンロードし、基地局の基本的なパラメータを設定する。Ｓｅｌｆ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎは、周囲の無線環境に応じて、基地局の設定を動的に変更する。Ｓｅｌｆ Ｈｅａｌｉｎｇは、基地局の故障を自動的に検出して修復する。３ＧＰＰにおいても、このＳＯＮに関する技術が検討されている。
【０００６】
ここで、屋外のマクロ基地局と屋内のフェムト基地局とが、同一周波数を使用する場合、マクロ基地局の送信電力が、フェムト基地局に帰属するユーザに対する干渉電力となり、フェムト基地局のカバレッジの縮退やセル通信容量の劣化が発生するという問題がある。特に、マクロ基地局の近傍では、マクロ基地局からの干渉量が大きいので、フェムト基地局が屋内に設置されているにもかかわらず、屋内のユーザがフェムト基地局に帰属せず、フェムト基地局の無線リソースを有効に利用することができないという問題もある。
【０００７】
そこで、上記の問題を解決するために、屋外のマクロ基地局からの送信電力のレベルを下げ、フェムト基地局に帰属するユーザに対する干渉電力を削減することにより、フェムト基地局のガバレッジやセル通信容量を改善する方法が提案されている。
【０００８】
また、マクロ基地局およびフェムト基地局を含む無線通信システムにおいて、マクロ基地局のアンテナのチルト角を変更することにより、発生するハンドオーバーを抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２８３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
屋外のマクロ基地局からの送信電力のレベルを下げる方法では、マクロ基地局のカバレッジや、マクロ基地局に帰属するユーザのスループットも低下するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１に示された方法では、発生するハンドオーバーを抑制することはできるものの、マクロ基地局のアンテナのチルト角を変更することによる無線通信システムのスループットの改善については、何等開示されていないという問題がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、マクロ基地局からの干渉量を低減するとともに、スループットを改善することができる無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る無線通信システムは、マクロ基地局と、マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムであって、マクロ基地局は、受信アンテナと、複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナと、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更するチルト角制御部と、を備え、受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部と、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部と、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力する移相制御部と、をさらに備えたものである。
【００１４】
また、この発明に係るマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法は、マクロ基地局と、マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムにおけるマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法であって、マクロ基地局の受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定するステップと、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するステップと、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力するステップと、チルト角制御情報に応じてマクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更するステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る無線通信システムによれば、移相制御部は、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、チルト角制御部は、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する。
また、この発明に係るマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法によれば、送信アンテナのチルト角を決定するステップは、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、送信アンテナのチルト角を変更するステップは、チルト角制御情報に応じてマクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更する。
そのため、マクロ基地局からの干渉量を低減するとともに、スループットを改善することができる無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、マクロ基地局の周囲に他の基地局が存在する場合を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る無線通信システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明に係る無線通信システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、本実施例により、この発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムのマクロ基地局１０を示すブロック構成図である。図１において、屋外のマクロ基地局１０は、ＦＥＣエンコード部１１、変調部１２、ベースバンド／ＲＦ処理部１３、可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎ（チルト角制御部）、送信アンテナ素子１５ａ、１５ｂ・・・１５ｎ、受信アンテナ１６、受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９を備えている。
【００１９】
なお、例えば受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９は、必ずしもマクロ基地局１０内に設けられている必要はなく、セルラ環境のように周囲に複数の基地局が存在する場合には、ネットワークを通じた他の装置内に設けられてもよい。具体的には、受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９は、複数のマクロ基地局１０やフェムト基地局（従属基地局）を制御する中央制御装置に設けられていてもよい。
【００２０】
ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ、前方誤り訂正）エンコード部１１は、ユーザデータである送信ビット系列に対して、システムにて規定される誤り訂正符号の種別に従って誤り訂正符号化を実行し、１つのＦＥＣブロックを生成する。変調部１２は、ＦＥＣエンコード部１１からのＦＥＣブロックに対して、一次変調、具体的には、コンスタレーション上へのマッピングを実行する。
【００２１】
ベースバンド／ＲＦ処理部１３は、無線リソースに対して、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交周波数分割多重）／ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、直交周波数分割多重接続）等の変調方式に従って変調データのマッピングを実行する。
【００２２】
また、ベースバンド／ＲＦ処理部１３は、マッピングされた変調データに対して、無線信号処理を実行し、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換後にアップコンバートして、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯への変換を実行する。なお、無線信号処理は、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅａｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）によるＯＦＤＭ処理等を含む。
【００２３】
可変移相器１４ａ〜１４ｎは、それぞれ移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、ベースバンド／ＲＦ処理部１３から入力されるＲＦ信号の位相を変化させる。送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、可変移相器１４ａ〜１４ｎにそれぞれ接続され、ダウンリンクの信号を送信する。受信アンテナ１６は、アップリンクの信号を受信する。なお、受信アンテナ１６は、素子ではなく、１つのアンテナである。
【００２４】
ここで、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、１つの送信アンテナを構成する１素子であり、アンテナアレイの構成をとる。また、通常、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、仰角方向に指向性を有するように配置される。このとき、移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、可変移相器１４ａ〜１４ｎを制御することにより、送信アンテナのチルト角を変更することができる。
【００２５】
受信電力測定部１７は、受信アンテナ１６で受信したアップリンクの信号を解析し、受信信号電力を測定する。ユーザ分布算出部１８は、受信電力測定部１７での受信信号電力の測定結果に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布の特徴量を算出する。移相制御部１９は、ユーザ分布算出部１８で算出されたユーザ分布に基づいて、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相量（チルト角）を決定し、可変移相器１４ａ〜１４ｎにチルト角制御情報をそれぞれ出力する。
【００２６】
続いて、上記構成の無線通信システムのマクロ基地局１０における信号の処理の流れについて説明する。
まず、ユーザデータである送信ビット系列は、ＦＥＣエンコード部１１において、誤り訂正符号化され、ＦＥＣブロックが生成される。生成されたＦＥＣブロックは、内部のビット系列が、変調部１２において、一次変調されたコンスタレーション上にマッピングされる。
【００２７】
続いて、一次変調された送信コンスタレーションデータは、ベースバンド／ＲＦ処理部１３において、ＯＦＤＭ等の変調方式に従ってベースバンド／ＲＦ処理され、ＲＦ信号に変換される。ＲＦ信号は、可変移相器１４ａ〜１４ｎにおいて、それぞれ移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて位相が変化され、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎからそれぞれダウンリンクの信号として送信される。
【００２８】
また、アップリンクの信号は、受信アンテナ１６で受信される。受信されたアップリンクの信号は、受信電力測定部１７で解析され、受信信号電力が測定されて、ユーザ毎の受信電力が推定される。推定されたユーザ毎の受信電力から、ユーザ分布算出部１８において、カバレッジ内のユーザ分布が算出される。算出されたカバレッジ内のユーザ分布から、移相制御部１９において、所望の送信アンテナパタンのチルト角となる送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相量が決定され、可変移相器１４ａ〜１４ｎに対して、チルト角制御情報がそれぞれ出力される。
【００２９】
一般的に、マクロ基地局の送信アンテナは、仰角方向に指向性を持ち、無線通信システムのセル設計時に固定のチルト角に設定し、運用中はこれを変更しない。この発明の実施の形態１では、マクロ基地局１０の送信アンテナのチルト角を、マクロ基地局１０のカバレッジ内に存在するユーザ分布や位置に応じて変更する。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、マクロ基地局１０の周囲に他の基地局が存在する場合における信号の処理について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、マクロ基地局１０の周囲に他の基地局が存在する場合を示す説明図である。
【００３１】
図２において、マクロ基地局１０によって形成されるセル１０１内には、フェムト基地局３１（従属基地局）およびフェムト基地局３２（従属基地局）が設置されている。また、セル１０１内には、移動端末３３および移動端末３４が存在している。なお、図２において、図１に示したユーザ分布算出部１８および移相制御部１９は、マクロ基地局１０ではなく、マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１、３２を制御する中央制御装置４０に設けられている。
【００３２】
移動端末３３は、マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１から、受信電力を測定するための信号である参照信号２０１および参照信号２０２をそれぞれ受信する。ここで、移動端末３３の周囲に複数のフェムト基地局が配置されており、それらからの参照信号を受信することが可能ならば、移動端末３３は、複数のフェムト基地局からの参照信号を受信する。移動端末３３は、受信した参照信号に基づいて、各基地局からの受信電力を測定する。
【００３３】
次に、移動端末３３は、測定した各基地局からの受信電力の情報を、受信した参照信号を送信したマクロ基地局１０およびフェムト基地局３１に、フィードバック２０３およびフィードバック２０４として送信する。このフィードバックは、高速なフィードバックではなく、ＭＡＣメッセージ等を用いた低速なフィードバックである。マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１は、移動端末３３以外の移動端末３４等のカバレッジ内に存在する移動局からも、同様にフィードバックを受信する。フェムト基地局３２も同様である。
【００３４】
マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１、３２は、それぞれフィードバックによって得られた受信電力の情報を、各移動端末の情報と対応づけたＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報２０５、２０６、２０７として、バックホールネットワークを介して中央制御装置４０に送信する。
【００３５】
中央制御装置４０に設けられたユーザ分布算出部１８は、受信したＲＳＳＩ情報に基づいて、送信電力と受信電力との差異からユーザ分布を算出する。また、中央制御装置４０に設けられた移相制御部１９は、算出されたユーザ分布に基づいて、セル１０１内の伝送容量を最大化させるマクロ基地局１０の送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御情報４１をマクロ基地局１０に送信する。マクロ基地局１０は、中央制御装置４０からのチルト角制御情報４１に基づいて、送信アンテナのチルト角を変更する。
【００３６】
移相制御部１９は、ＲＳＳＩ情報を用いて、以下のようにセル１０１内の伝送容量を推定することにより、チルト角制御情報４１を決定する。ここで、Ｐｍｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへのマクロ基地局１０からの受信電力、Ｐｆｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへのフェムト基地局＃ｊからの受信電力、Ｐｒ＿ｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへの所望電力、Ｉｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへの干渉電力とする。
【００３７】
この場合、Ｐｍｉｊ＞Ｐｆｉｊ（マクロ基地局１０に帰属するとき）であれば、Ｐｒ＿ｉｊ＝ＰｍｉｊおよびＩｉｊ＝Ｐｆｉｊが成立し、Ｐｍｉｊ≦Ｐｆｉｊ（フェムト基地局に帰属するとき）であれば、Ｐｒ＿ｉｊ＝ＰｆｉｊおよびＩｉｊ＝Ｐｍｉｊが成立する。このとき、セル内の伝送容量は、次式（１）により推定される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
移相制御部１９は、受信したＲＳＳＩ情報、既知のマクロ基地局１０の配置位置およびフェムト基地局の配置位置から算出されるユーザ分布、並びに送信アンテナパタンに基づいて、マクロ基地局１０の送信アンテナパタンから送信アンテナのチルト角を変更したチルト角ｔにおける各移動端末の受信電力Ｐｒ＿ｉｊ＿ｔおよび干渉電力Ｉｉｊ＿ｔを推測し、チルト角ｔにおけるセル１０１内の伝送容量を、次式（２）により推定する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
移相制御部１９は、チルト角ｔをパラメータとして、最大Ｃｅｌｌ＿ｔとなるチルト角ｔを決定し、これがチルト角制御情報４１となる。
【００４２】
以上のように、実施の形態１によれば、移相制御部は、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、チルト角制御部は、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する。
そのため、従属基地局の周辺に存在するユーザへのマクロ基地局からの干渉量が低減され、従属基地局のカバレッジが拡大して、従属基地局のユーザ数が増加するとともに、通信容量が向上することにより、無線通信システム全体の収容ユーザ数を改善して、システムスループットを向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ＲＦ帯における可変移相器１４ａ〜１４ｎを用いて、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相制御を実行している。しかしながら、これに限定されず、デジタル信号処理によって、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相制御を実行してもよい。
【００４４】
図３は、この発明の実施の形態２に係る無線通信システムのマクロ基地局１０Ａを示すブロック構成図である。図３において、マクロ基地局１０Ａは、図１に示したベースバンド／ＲＦ処理部１３および可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎに代えて、ベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ、１３ｂ・・・１３ｎ（チルト角制御部）を備えている。
【００４５】
ベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ〜１３ｎは、変調部１２からのコンステレーションデータの位相を、デジタル信号として変更する。これにより、図１のＲＦ帯における可変移相器１４ａ〜１４ｎと同等の構成とすることができる。この場合には、可変移相器１４ａ〜１４ｎが不要となるが、複数のベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ〜１３ｎが必要となる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、電子的に送信アンテナのチルト角を変更する場合について説明したが、これに限定されず、機械的に送信アンテナのチルト角を変更してもよい。図３は、この発明の実施の形態３に係る無線通信システムのマクロ基地局１０Ｂを示すブロック構成図である。
【００４７】
図３において、マクロ基地局１０Ｂは、図１に示した可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎに代えて、送信アンテナ機械式チルト制御部２０（チルト角制御部）を備えている。送信アンテナ機械式チルト制御部２０は、移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、機械的に送信アンテナの傾きを制御することにより、送信アンテナのチルト角を変更する。
【００４８】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、マクロ基地局１０が１つのセル１０１を形成する場合について説明した。しかしながら、１つのマクロ基地局が、複数領域を担当する送信アンテナを有するセクタ構成をとる場合がある。
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態４に係る無線通信システムを示す構成図である。図５において、マクロ基地局１０Ｃは、複数領域（セクタ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６）をそれぞれ担当する送信アンテナを有し、セクタ構成をとっている。
【００５０】
このとき、マクロ基地局１０Ｃは、特定のセクタを担当する送信アンテナ毎に、上記実施の形態１と同様に、ユーザ分布およびフェムト基地局３５の分布に基づいて、独立して適切にチルト角を制御することができる。これにより、マクロ基地局が１つのセルを形成する場合よりも、小さな領域での制御が可能となり、セル通信容量をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ マクロ基地局、１１ ＦＥＣエンコード部、１２ 変調部、１３、１３ａ〜１３ｎ ベースバンド／ＲＦ処理部、１４ａ〜１４ｎ 可変移相器、１５ａ〜１５ｎ 送信アンテナ素子、１６ 受信アンテナ、１７ 受信電力測定部、１８ ユーザ分布算出部、１９ 移相制御部、２０ 送信アンテナ機械式チルト制御部、３１、３２、３５ フェムト基地局、３３、３４ 移動端末、４０ 中央制御装置、４１ チルト角制御情報、１０１ セル、２０１、２０２ 参照信号、２０３、２０４ フィードバック、２０５、２０６、２０７ ＲＳＳＩ情報、３０１ セクタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばマクロ基地局およびフェムト基地局を含む無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおける高速大容量化の要求が増大しており、無線を用いた通信トラヒックは、今後も増加するものと予測される。特に、セルラ無線システムでは、第４世代無線通信システム（ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）が注目を集めており、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−Ａｄｖａｎｃｅｄに関する議論が行われている。
【０００３】
また、ＷＲＣ（Ｗｏｒｌｄ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、世界無線通信会議）０７において、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、最も高い周波数帯として３．４〜３．６ＧＨｚが利用されることが決定された。このことから、既存の第３世代無線通信システムとは異なり、伝搬距離や屋内浸透による電力減衰量が大きくなるので、屋内の受信電力が小さくなるという問題が発生する。そこで、ユーザが設置するフェムト基地局（マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局）により、屋内の無線品質を改善することが３ＧＰＰで検討されている。
【０００４】
また、ＣＡＰＥＸ（ｃａｐｉｔａｌ ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ、資本的支出）およびＯＰＥＸ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｘｐｅｎｓｅ、運用コスト）を削減することを目的として、ＳＯＮ（Ｓｅｌｆ Ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ、自己組織ネットワーク）と呼ばれる技術が提案されている。ＳＯＮは、Ｓｅｌｆ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（自動設定）、Ｓｅｌｆ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（自動最適化）およびＳｅｌｆ Ｈｅａｌｉｎｇ（自動修復）からなる。
【０００５】
Ｓｅｌｆ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎは、基地局の設置時に、自動的に基地局の設定ファイルをダウンロードし、基地局の基本的なパラメータを設定する。Ｓｅｌｆ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎは、周囲の無線環境に応じて、基地局の設定を動的に変更する。Ｓｅｌｆ Ｈｅａｌｉｎｇは、基地局の故障を自動的に検出して修復する。３ＧＰＰにおいても、このＳＯＮに関する技術が検討されている。
【０００６】
ここで、屋外のマクロ基地局と屋内のフェムト基地局とが、同一周波数を使用する場合、マクロ基地局の送信電力が、フェムト基地局に帰属するユーザに対する干渉電力となり、フェムト基地局のカバレッジの縮退やセル通信容量の劣化が発生するという問題がある。特に、マクロ基地局の近傍では、マクロ基地局からの干渉量が大きいので、フェムト基地局が屋内に設置されているにもかかわらず、屋内のユーザがフェムト基地局に帰属せず、フェムト基地局の無線リソースを有効に利用することができないという問題もある。
【０００７】
そこで、上記の問題を解決するために、屋外のマクロ基地局からの送信電力のレベルを下げ、フェムト基地局に帰属するユーザに対する干渉電力を削減することにより、フェムト基地局のガバレッジやセル通信容量を改善する方法が提案されている。
【０００８】
また、マクロ基地局およびフェムト基地局を含む無線通信システムにおいて、マクロ基地局のアンテナのチルト角を変更することにより、発生するハンドオーバーを抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２８３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
屋外のマクロ基地局からの送信電力のレベルを下げる方法では、マクロ基地局のカバレッジや、マクロ基地局に帰属するユーザのスループットも低下するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１に示された方法では、発生するハンドオーバーを抑制することはできるものの、マクロ基地局のアンテナのチルト角を変更することによる無線通信システムのスループットの改善については、何等開示されていないという問題がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、マクロ基地局からの干渉量を低減するとともに、スループットを改善することができる無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る無線通信システムは、マクロ基地局と、マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムであって、マクロ基地局は、受信アンテナと、複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナと、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更するチルト角制御部と、を備え、受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部と、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部と、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力する移相制御部と、をさらに備えたものである。
【００１４】
また、この発明に係るマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法は、マクロ基地局と、マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムにおけるマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法であって、マクロ基地局の受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定するステップと、受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するステップと、ユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力するステップと、チルト角制御情報に応じてマクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更するステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る無線通信システムによれば、移相制御部は、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、チルト角制御部は、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する。
また、この発明に係るマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法によれば、送信アンテナのチルト角を決定するステップは、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、送信アンテナのチルト角を変更するステップは、チルト角制御情報に応じてマクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更する。
そのため、マクロ基地局からの干渉量を低減するとともに、スループットを改善することができる無線通信システムおよびマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、マクロ基地局の周囲に他の基地局が存在する場合を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る無線通信システムのマクロ基地局を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る無線通信システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明に係る無線通信システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、本実施例により、この発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムのマクロ基地局１０を示すブロック構成図である。図１において、屋外のマクロ基地局１０は、ＦＥＣエンコード部１１、変調部１２、ベースバンド／ＲＦ処理部１３、可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎ（チルト角制御部）、送信アンテナ素子１５ａ、１５ｂ・・・１５ｎ、受信アンテナ１６、受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９を備えている。
【００１９】
なお、例えば受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９は、必ずしもマクロ基地局１０内に設けられている必要はなく、セルラ環境のように周囲に複数の基地局が存在する場合には、ネットワークを通じた他の装置内に設けられてもよい。具体的には、受信電力測定部１７、ユーザ分布算出部１８、移相制御部１９は、複数のマクロ基地局１０やフェムト基地局（従属基地局）を制御する中央制御装置に設けられていてもよい。
【００２０】
ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ、前方誤り訂正）エンコード部１１は、ユーザデータである送信ビット系列に対して、システムにて規定される誤り訂正符号の種別に従って誤り訂正符号化を実行し、１つのＦＥＣブロックを生成する。変調部１２は、ＦＥＣエンコード部１１からのＦＥＣブロックに対して、一次変調、具体的には、コンスタレーション上へのマッピングを実行する。
【００２１】
ベースバンド／ＲＦ処理部１３は、無線リソースに対して、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交周波数分割多重）／ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、直交周波数分割多重接続）等の変調方式に従って変調データのマッピングを実行する。
【００２２】
また、ベースバンド／ＲＦ処理部１３は、マッピングされた変調データに対して、無線信号処理を実行し、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換後にアップコンバートして、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯への変換を実行する。なお、無線信号処理は、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅａｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）によるＯＦＤＭ処理等を含む。
【００２３】
可変移相器１４ａ〜１４ｎは、それぞれ移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、ベースバンド／ＲＦ処理部１３から入力されるＲＦ信号の位相を変化させる。送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、可変移相器１４ａ〜１４ｎにそれぞれ接続され、ダウンリンクの信号を送信する。受信アンテナ１６は、アップリンクの信号を受信する。なお、受信アンテナ１６は、素子ではなく、１つのアンテナである。
【００２４】
ここで、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、１つの送信アンテナを構成する１素子であり、アンテナアレイの構成をとる。また、通常、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎは、仰角方向に指向性を有するように配置される。このとき、移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、可変移相器１４ａ〜１４ｎを制御することにより、送信アンテナのチルト角を変更することができる。
【００２５】
受信電力測定部１７は、受信アンテナ１６で受信したアップリンクの信号を解析し、受信信号電力を測定する。ユーザ分布算出部１８は、受信電力測定部１７での受信信号電力の測定結果に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布の特徴量を算出する。移相制御部１９は、ユーザ分布算出部１８で算出されたユーザ分布に基づいて、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相量（チルト角）を決定し、可変移相器１４ａ〜１４ｎにチルト角制御情報をそれぞれ出力する。
【００２６】
続いて、上記構成の無線通信システムのマクロ基地局１０における信号の処理の流れについて説明する。
まず、ユーザデータである送信ビット系列は、ＦＥＣエンコード部１１において、誤り訂正符号化され、ＦＥＣブロックが生成される。生成されたＦＥＣブロックは、内部のビット系列が、変調部１２において、一次変調されたコンスタレーション上にマッピングされる。
【００２７】
続いて、一次変調された送信コンスタレーションデータは、ベースバンド／ＲＦ処理部１３において、ＯＦＤＭ等の変調方式に従ってベースバンド／ＲＦ処理され、ＲＦ信号に変換される。ＲＦ信号は、可変移相器１４ａ〜１４ｎにおいて、それぞれ移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて位相が変化され、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎからそれぞれダウンリンクの信号として送信される。
【００２８】
また、アップリンクの信号は、受信アンテナ１６で受信される。受信されたアップリンクの信号は、受信電力測定部１７で解析され、受信信号電力が測定されて、ユーザ毎の受信電力が推定される。推定されたユーザ毎の受信電力から、ユーザ分布算出部１８において、カバレッジ内のユーザ分布が算出される。算出されたカバレッジ内のユーザ分布から、移相制御部１９において、所望の送信アンテナパタンのチルト角となる送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相量が決定され、可変移相器１４ａ〜１４ｎに対して、チルト角制御情報がそれぞれ出力される。
【００２９】
一般的に、マクロ基地局の送信アンテナは、仰角方向に指向性を持ち、無線通信システムのセル設計時に固定のチルト角に設定し、運用中はこれを変更しない。この発明の実施の形態１では、マクロ基地局１０の送信アンテナのチルト角を、マクロ基地局１０のカバレッジ内に存在するユーザ分布や位置に応じて変更する。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、マクロ基地局１０の周囲に他の基地局が存在する場合における信号の処理について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、マクロ基地局１０の周囲に他の基地局が存在する場合を示す説明図である。
【００３１】
図２において、マクロ基地局１０によって形成されるセル１０１内には、フェムト基地局３１（従属基地局）およびフェムト基地局３２（従属基地局）が設置されている。また、セル１０１内には、移動端末３３および移動端末３４が存在している。なお、図２において、図１に示したユーザ分布算出部１８および移相制御部１９は、マクロ基地局１０ではなく、マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１、３２を制御する中央制御装置４０に設けられている。
【００３２】
移動端末３３は、マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１から、受信電力を測定するための信号である参照信号２０１および参照信号２０２をそれぞれ受信する。ここで、移動端末３３の周囲に複数のフェムト基地局が配置されており、それらからの参照信号を受信することが可能ならば、移動端末３３は、複数のフェムト基地局からの参照信号を受信する。移動端末３３は、受信した参照信号に基づいて、各基地局からの受信電力を測定する。
【００３３】
次に、移動端末３３は、測定した各基地局からの受信電力の情報を、受信した参照信号を送信したマクロ基地局１０およびフェムト基地局３１に、フィードバック２０３およびフィードバック２０４として送信する。このフィードバックは、高速なフィードバックではなく、ＭＡＣメッセージ等を用いた低速なフィードバックである。マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１は、移動端末３３以外の移動端末３４等のカバレッジ内に存在する移動局からも、同様にフィードバックを受信する。フェムト基地局３２も同様である。
【００３４】
マクロ基地局１０およびフェムト基地局３１、３２は、それぞれフィードバックによって得られた受信電力の情報を、各移動端末の情報と対応づけたＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報２０５、２０６、２０７として、バックホールネットワークを介して中央制御装置４０に送信する。
【００３５】
中央制御装置４０に設けられたユーザ分布算出部１８は、受信したＲＳＳＩ情報に基づいて、送信電力と受信電力との差異からユーザ分布を算出する。また、中央制御装置４０に設けられた移相制御部１９は、算出されたユーザ分布に基づいて、セル１０１内の伝送容量を最大化させるマクロ基地局１０の送信アンテナのチルト角を決定し、チルト角制御情報４１をマクロ基地局１０に送信する。マクロ基地局１０は、中央制御装置４０からのチルト角制御情報４１に基づいて、送信アンテナのチルト角を変更する。
【００３６】
移相制御部１９は、ＲＳＳＩ情報を用いて、以下のようにセル１０１内の伝送容量を推定することにより、チルト角制御情報４１を決定する。ここで、Ｐｍｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへのマクロ基地局１０からの受信電力、Ｐｆｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへのフェムト基地局＃ｊからの受信電力、Ｐｒ＿ｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへの所望電力、Ｉｉｊはフェムト基地局＃ｊの近傍に位置する移動端末＃ｉへの干渉電力とする。
【００３７】
この場合、Ｐｍｉｊ＞Ｐｆｉｊ（マクロ基地局１０に帰属するとき）であれば、Ｐｒ＿ｉｊ＝ＰｍｉｊおよびＩｉｊ＝Ｐｆｉｊが成立し、Ｐｍｉｊ≦Ｐｆｉｊ（フェムト基地局に帰属するとき）であれば、Ｐｒ＿ｉｊ＝ＰｆｉｊおよびＩｉｊ＝Ｐｍｉｊが成立する。このとき、セル内の伝送容量は、次式（１）により推定される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
移相制御部１９は、受信したＲＳＳＩ情報、既知のマクロ基地局１０の配置位置およびフェムト基地局の配置位置から算出されるユーザ分布、並びに送信アンテナパタンに基づいて、マクロ基地局１０の送信アンテナパタンから送信アンテナのチルト角を変更したチルト角ｔにおける各移動端末の受信電力Ｐｒ＿ｉｊ＿ｔおよび干渉電力Ｉｉｊ＿ｔを推測し、チルト角ｔにおけるセル１０１内の伝送容量を、次式（２）により推定する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
移相制御部１９は、チルト角ｔをパラメータとして、最大Ｃｅｌｌ＿ｔとなるチルト角ｔを決定し、これがチルト角制御情報４１となる。
【００４２】
以上のように、実施の形態１によれば、移相制御部は、受信信号電力から算出されるカバレッジ内のユーザ分布に基づいて、送信アンテナのチルト角を決定して、チルト角制御部にチルト角制御情報を出力し、チルト角制御部は、チルト角制御情報に応じて複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、送信アンテナのチルト角を変更する。
そのため、従属基地局の周辺に存在するユーザへのマクロ基地局からの干渉量が低減され、従属基地局のカバレッジが拡大して、従属基地局のユーザ数が増加するとともに、通信容量が向上することにより、無線通信システム全体の収容ユーザ数を改善して、システムスループットを向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ＲＦ帯における可変移相器１４ａ〜１４ｎを用いて、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相制御を実行している。しかしながら、これに限定されず、デジタル信号処理によって、送信アンテナ素子１５ａ〜１５ｎの移相制御を実行してもよい。
【００４４】
図３は、この発明の実施の形態２に係る無線通信システムのマクロ基地局１０Ａを示すブロック構成図である。図３において、マクロ基地局１０Ａは、図１に示したベースバンド／ＲＦ処理部１３および可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎに代えて、ベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ、１３ｂ・・・１３ｎ（チルト角制御部）を備えている。
【００４５】
ベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ〜１３ｎは、変調部１２からのコンステレーションデータの位相を、デジタル信号として変更する。これにより、図１のＲＦ帯における可変移相器１４ａ〜１４ｎと同等の構成とすることができる。この場合には、可変移相器１４ａ〜１４ｎが不要となるが、複数のベースバンド／ＲＦ処理部１３ａ〜１３ｎが必要となる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、電子的に送信アンテナのチルト角を変更する場合について説明したが、これに限定されず、機械的に送信アンテナのチルト角を変更してもよい。図３は、この発明の実施の形態３に係る無線通信システムのマクロ基地局１０Ｂを示すブロック構成図である。
【００４７】
図３において、マクロ基地局１０Ｂは、図１に示した可変移相器１４ａ、１４ｂ・・・１４ｎに代えて、送信アンテナ機械式チルト制御部２０（チルト角制御部）を備えている。送信アンテナ機械式チルト制御部２０は、移相制御部１９からのチルト角制御情報に応じて、機械的に送信アンテナの傾きを制御することにより、送信アンテナのチルト角を変更する。
【００４８】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、マクロ基地局１０が１つのセル１０１を形成する場合について説明した。しかしながら、１つのマクロ基地局が、複数領域を担当する送信アンテナを有するセクタ構成をとる場合がある。
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態４に係る無線通信システムを示す構成図である。図５において、マクロ基地局１０Ｃは、複数領域（セクタ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６）をそれぞれ担当する送信アンテナを有し、セクタ構成をとっている。
【００５０】
このとき、マクロ基地局１０Ｃは、特定のセクタを担当する送信アンテナ毎に、上記実施の形態１と同様に、ユーザ分布およびフェムト基地局３５の分布に基づいて、独立して適切にチルト角を制御することができる。これにより、マクロ基地局が１つのセルを形成する場合よりも、小さな領域での制御が可能となり、セル通信容量をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ マクロ基地局、１１ ＦＥＣエンコード部、１２ 変調部、１３、１３ａ〜１３ｎ ベースバンド／ＲＦ処理部、１４ａ〜１４ｎ 可変移相器、１５ａ〜１５ｎ 送信アンテナ素子、１６ 受信アンテナ、１７ 受信電力測定部、１８ ユーザ分布算出部、１９ 移相制御部、２０ 送信アンテナ機械式チルト制御部、３１、３２、３５ フェムト基地局、３３、３４ 移動端末、４０ 中央制御装置、４１ チルト角制御情報、１０１ セル、２０１、２０２ 参照信号、２０３、２０４ フィードバック、２０５、２０６、２０７ ＲＳＳＩ情報、３０１ セクタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マクロ基地局と、前記マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムであって、
前記マクロ基地局は、
受信アンテナと、
複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナと、
チルト角制御情報に応じて前記複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、前記送信アンテナのチルト角を変更するチルト角制御部と、を備え、
前記受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部と、
前記ユーザ分布に基づいて、前記送信アンテナのチルト角を決定し、前記チルト角制御部に前記チルト角制御情報を出力する移相制御部と、をさらに備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記移相制御部は、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記マクロ基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記従属基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への所望電力および前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への干渉電力に基づいて、前記マクロ基地局が形成するセル内の伝送容量を最大化させるように、前記送信アンテナのチルト角を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記チルト角制御部は、電子的に前記送信アンテナのチルト角を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記チルト角制御部は、機械的に前記送信アンテナのチルト角を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記マクロ基地局は、複数セクタをそれぞれ担当する複数の送信アンテナを有し、
前記移相制御部は、前記複数の送信アンテナ毎にチルト角を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
マクロ基地局と、前記マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムにおけるマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法であって、
前記マクロ基地局の受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定するステップと、
前記受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するステップと、
前記ユーザ分布に基づいて、前記送信アンテナのチルト角を決定し、前記チルト角制御部に前記チルト角制御情報を出力するステップと、
前記チルト角制御情報に応じて前記マクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、前記マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更するステップと、
を備えたことを特徴とするマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【請求項７】
前記送信アンテナのチルト角を決定するステップは、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記マクロ基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記従属基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への所望電力および前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への干渉電力に基づいて、前記マクロ基地局が形成するセル内の伝送容量を最大化させるように、前記送信アンテナのチルト角を決定することを特徴とする請求項６に記載のマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【請求項８】
前記マクロ基地局は、複数セクタをそれぞれ担当する複数の送信アンテナを有し、
前記送信アンテナのチルト角を決定するステップは、前記複数の送信アンテナ毎にチルト角を決定する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【請求項１】
マクロ基地局と、前記マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムであって、
前記マクロ基地局は、
受信アンテナと、
複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナと、
チルト角制御情報に応じて前記複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、前記送信アンテナのチルト角を変更するチルト角制御部と、を備え、
前記受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するユーザ分布算出部と、
前記ユーザ分布に基づいて、前記送信アンテナのチルト角を決定し、前記チルト角制御部に前記チルト角制御情報を出力する移相制御部と、をさらに備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記移相制御部は、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記マクロ基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記従属基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への所望電力および前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への干渉電力に基づいて、前記マクロ基地局が形成するセル内の伝送容量を最大化させるように、前記送信アンテナのチルト角を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記チルト角制御部は、電子的に前記送信アンテナのチルト角を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記チルト角制御部は、機械的に前記送信アンテナのチルト角を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記マクロ基地局は、複数セクタをそれぞれ担当する複数の送信アンテナを有し、
前記移相制御部は、前記複数の送信アンテナ毎にチルト角を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
マクロ基地局と、前記マクロ基地局よりもカバレッジの小さい従属基地局とを含む無線通信システムにおけるマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法であって、
前記マクロ基地局の受信アンテナで受信した信号の受信信号電力を測定するステップと、
前記受信信号電力に基づいて、カバレッジ内のユーザ分布を算出するステップと、
前記ユーザ分布に基づいて、前記送信アンテナのチルト角を決定し、前記チルト角制御部に前記チルト角制御情報を出力するステップと、
前記チルト角制御情報に応じて前記マクロ基地局の複数の送信アンテナ素子の位相を変化させ、前記マクロ基地局の送信アンテナのチルト角を変更するステップと、
を備えたことを特徴とするマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【請求項７】
前記送信アンテナのチルト角を決定するステップは、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記マクロ基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への前記従属基地局からの受信電力、前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への所望電力および前記従属基地局の近傍に位置する移動端末への干渉電力に基づいて、前記マクロ基地局が形成するセル内の伝送容量を最大化させるように、前記送信アンテナのチルト角を決定することを特徴とする請求項６に記載のマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【請求項８】
前記マクロ基地局は、複数セクタをそれぞれ担当する複数の送信アンテナを有し、
前記送信アンテナのチルト角を決定するステップは、前記複数の送信アンテナ毎にチルト角を決定する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のマクロ基地局の送信アンテナのチルト角制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７５４６７（Ｐ２０１２−１７５４６７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６３９８（Ｐ２０１１−３６３９８）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、総務省、「自律的エリア設計運用技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、総務省、「自律的エリア設計運用技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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