JP2012004874A - 無線通信システムおよびセル最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セル調整を実施する基地局における処理負荷を軽減可能な無線通信システムを得ること。
【解決手段】移動局４を収容する複数の基地局３、基地局３を収容するＭＭＥ／ＧＷ２、および基地局３を所定の方法でグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバ１により構成された無線通信システムであって、ＳＯＮサーバ１は、基地局３をグループ化する処理を実施した場合、各基地局３の処理負荷に基づき、同一グループに分類された基地局３を代表してＭＭＥ／ＧＥ２と通信するマスター基地局を選定し、マスター基地局として選定された基地局３は、自局および自局と同一グループに属している他の基地局３から同一の下り信号が送信されるように、他の基地局３との間で制御情報およびユーザデータの受け渡しを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自律的セル調整を行う無線通信システムに関する。

ＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）やＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄを構成するＷｉＭＡＸ／Ａｄｖａｎｃｅｄ ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムでは、ＳＯＮ（Self-Organizing Network）の機能を使いセルの自己最適化（Self-Optimization）を実行する。

セルの自己最適化制御は、移動局や基地局からの性能情報や制御情報の統計をＳＯＮサーバ（SON Server）で取得し、これを基に決定された制御指針に従いゲートウェイや基地局の動作を制御することで実施される。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、非特許文献１に示すように、セル最適化を自動で行うための標準化が「Coverage and capacity optimization」として進められている。

また、この標準規格化に向けて寄書が出されており、カバレッジフォール（不感地）やセル干渉対策に向けた提案がなされている（非特許文献２参照）。非特許文献２では、移動局のハンドオーバ成功／失敗に関する情報や測定情報（自局の受信レベルや周辺セルのレベル）、移動局の位置情報等を元に、各基地局の送信電力やアンテナ角を調整することにより、各基地局のカバレッジを改善することが提案されている。

３ＧＰＰ ＴＲ３６.９０２（V9.0.0），2009-09 "Coverage optimization" ３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ３ Ｒ３−０８０７５５ 31st March−3rd April，2008

上記従来のＳＯＮ技術は、マクロ基地局のためのセルの自己最適化技術となっており、アンテナ角度などを調整することでセルカバレッジの最適化を実現しようとしている。しかしながら、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの導入に伴い増大することが予測される小型セル（ピコセルやフェムトセル）を構成するピコ基地局やフェムト基地局では、マクロ基地局と比較して簡単な機構によるセル調整の実現が望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セル調整を実施する基地局における処理負荷を軽減可能な無線通信システムおよびセル最適化方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動局を収容する複数の基地局、基地局を収容するゲートウェイ装置、および前記基地局を所定の方法でグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバにより構成された無線通信システムであって、前記ＳＯＮサーバは、前記基地局をグループ化する処理を実施した場合、各基地局の処理負荷に基づき、同一グループに分類された基地局を代表して前記ゲートウェイ装置と通信するマスター基地局を選定し、前記マスター基地局として選定された基地局は、自局および自局と同一グループに属している他の基地局から同一の下り信号が送信されるように、当該他の基地局との間で制御情報およびユーザデータの受け渡しを行うことを特徴とする。

本発明によれば、マスター基地局以外の基地局からマスター基地局に向けて伝送されるトラフィック量を低く抑えることができ、グループセル内の基地局間のトラフィック量を最適化できる。また、グループセル内におけるトラフィックの転送実施回数が低く抑えられ、転送実施に伴って処理負荷が増加するのを防止できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されたサブフレームの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１の無線通信システムの動作例を示す図である。 図４は、実施の形態１の無線通信システムの動作例を示す図である。 図５は、実施の形態１の無線通信システムの動作例を示す図である。 図６は、実施の形態１の無線通信システムの動作例を示す図である。 図７は、実施の形態１の無線通信システムの動作例を示す図である。 図８は、マスター基地局の決定手順の処理フローを示す図である。 図９は、基地局負荷情報の一例を示す図である。 図１０は、グループセルの構成例を示す図である。 図１１は、基地局負荷情報の一例を示す図である。 図１２は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定された無線フレームの構成を示す図である。 図１３は、基地局負荷情報の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる無線通信システムおよびセル最適化方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図示したように、本実施の形態の無線通信システムは、ＳＯＮサーバ（SON Server）１、ＭＭＥ／ＧＷ（Mobility Management Entity／Gateway）２、複数の基地局（ｅＮＢ：evolved Node B）３、および移動局（UE：User Equipment）４から構成される。

ＳＯＮサーバ１は、無線伝送性能、ユーザ動線情報、基地局負荷情報およびユーザ分布情報を収集し統計するＳＯＮ情報収集部１１と、システム内の各基地局４をグループ化して移動グループ、干渉グループおよびＣｏＭＰ（Coordinated Multipoint）グループを生成するＳＯＮグループ生成部１２と、グループ化された基地局群の中からマスター基地局を選定するマスター基地局選定部１３とを備える。

ＭＭＥ／ＧＷ２は、ユーザ移動情報およびユーザ分布情報を収集するＭＭＥ／ＧＷ情報収集部２１と、ＲＡＢ（Radio Access Bearer）管理、高信頼データ伝送処理を行うＭＭＥ／ＧＷグループ制御部２２とを備える。

各基地局３は同一構成であり、移動局にて測定された無線性能（移動局測定無線性能と呼ぶ）、基地局で測定された無線性能（基地局測定無線性能と呼ぶ）、ハンドオーバの成否を含むハンドオーバ情報、基地局の動作負荷情報、収容ユーザ数などの収容ユーザ情報等を収集する基地局情報収集部３１と、移動局との無線インタフェースを通して伝送制御を行う基地局伝送制御部３２と、グループセル（詳細は後述する）を構成する基地局間でコネクション情報、上り帯域要求などのアクセス情報の同期をとるための基地局グループ制御部３３とを備える。なお、移動局測定無線性能および基地局測定無線性能は、基地局３と移動局４との間の無線伝送制御を通して収集される。移動局測定無線性能とは下り方向の無線通信品質であり、基地局測定無線性能とは上り方向の無線通信品質である。

移動局４は、基地局３との間で無線伝送制御を行う移動局伝送制御部４１を備え、無線伝送制御を通してハンドオーバ制御情報や、受信電力情報（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator，ＣＩＮＲ：Carrier Interference Noise Ratioなどの無線性能測定結果）を基地局に通知する。

このように構成された本実施の形態の無線通信システムでは、ＭＭＥ／ＧＥ２のＭＭＥ／ＧＷ情報収集部２１で収集された情報（収集情報＃１）と、基地局３の基地局情報収集部３１で収集された情報（収集情報＃２）をＳＯＮサーバ１に集約する。

本実施の形態の自律的セル調整を行う無線通信システムを構成するＳＯＮサーバ１は、これらのＭＭＥ／ＧＷ２および基地局３から収集された情報（収集情報＃１，＃２）をもとに、複数の基地局３を必要に応じてグループ化して移動グループ，干渉グループ，ＣｏＭＰグループを生成する。また、基地局３は、同じグループに属している他の基地局とともに１つのセルを形成する。移動グループとは、ユーザ（移動局４）の動線（移動）にあわせて複数のセルを束ねて１つのセルを形成する基地局のグループである。干渉グループとは、強いセル間干渉を作る複数のセルを束ねて１つのセルを形成する基地局のグループである。ＣｏＭＰグループとは、ＣｏＭＰ（多地点協調）を実行する複数のセルを束ねて１つのセルを形成する基地局のグループである。以下、グループ化された各基地局のセルを束ねて形成されたセルをグループセルと呼ぶ。

図２は、３ＧＰＰのＬＴＥ（Long Term Evolution）で規定されたサブフレームの構成例を示す図である。このサブフレームは、ユーザバーストの伝送で使用する（ユーザバーストを格納する）データチャネル領域（一部、Synchronization Signalを含む）と、ユーザバーストのマッピング情報を格納するＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、フィードバック情報を伝送するＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、およびＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）の送達確認情報を伝送するＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel）からなる制御チャネル領域と、を含む。

本実施の形態の無線通信システムでは、グループセルを構成する基地局の中の特定の基地局がマスター基地局として動作し、図２に示した制御チャネル領域やデータチャネル領域の情報がグループ内の基地局間で同一となるようにする（グループ内の各基地局から同一の下り信号が送信されるようにする）。すなわち、ＳＯＮグループ生成部１２にてグループ化された基地局によって形成されたグループセルでは、移動局４がグループセル内のどのセルに移動しても同じ制御チャネル情報を取得することを可能とする。これにより、制御チャネル領域に対して干渉レスとすることに加え、ダイバーシチ効果でカバレッジエリアを拡大できる。

以下に、図３〜図７を参照しながら本実施の形態の無線通信システムの動作について説明する。図３〜図７は、本実施の形態の無線通信システムの動作例を示す図である。

＜マスター基地局が生成した制御情報をグループセル内に送信する場合の動作＞
図３は、グループセルを構成する複数基地局３のうちの１つをマスターとした場合の動作例を示しており、具体的には、報知情報等の基地局３のみでコントロール可能な制御情報をグループセル内の基地局間で伝送し、各基地局が無線区間へ送信する場合の動作を示している。図３では、説明の便宜上、グループ化された各基地局を基地局３ａ〜３ｄとし、それらの構成要素にもａ〜ｄを付与して区別している。また、説明する動作に直接関係する構成要素のみを記載している。図４〜図７においても同様である。簡単化のために移動局は１つだけ記載しているが、通常は複数存在する。

図３に示した動作例においては、基地局３ａがマスターとして動作する。すなわち、基地局３ａの基地局伝送制御部３２ａがグループ内の基地局で共通の制御情報１０１を生成し、この制御情報１０１をその送信タイミングとともに基地局グループ制御部３３ａに通知する。また基地局伝送制御部３２ａは、通知した送信タイミングに従って、制御情報１０１をサブフレームの制御チャネル領域（図２参照）に格納して無線区間（セル内）へ送信する。

基地局伝送制御部３２ａから制御情報１０１およびその送信タイミングの情報を受け取った基地局グループ制御部３３ａは、グループセルを構成する他の基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに対して、基地局伝送制御部３２ａから受け取った情報（制御情報１０１およびその送信タイミングの情報）を伝送する。

基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、基地局グループ制御部３３ａから受け取った情報を基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに渡し、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、受け取った制御情報１０１を、指定されたタイミング（基地局グループ制御部３３ａから受け取った情報が示す送信タイミング）で無線区間に送信する。

＜グループセルを構成している基地局が移動局から制御情報を受信した場合の動作＞
図４は、グループセルを構成している基地局が配下の移動局から制御情報を受信した場合の動作例を示す図であり、基地局３ｄが移動局４から制御情報を受信した場合の動作を示している。図３と同様に、基地局３ａがマスター基地局であるものとする。

移動局４から送信された制御情報１０２を受信すると、基地局３ｄの基地局伝送制御部３２ｄは、基地局グループ制御部３３ｄ経由で制御情報１０２をマスター基地局（基地局３ａ）に伝送する。

基地局３ａでは、基地局３ｄから伝送された制御情報１０２を基地局グループ制御部３３ａが受信し、この制御情報１０２を基地局伝送制御部３２ａに渡す。基地局伝送制御部３２ａは、受け取った制御情報１０２の内容に応じた処理を実行するとともに、その応答として制御情報１０３を生成する。そして、この制御情報１０３をその送信タイミングとともに基地局グループ制御部３３ａに通知する。また基地局伝送制御部３２ａは、通知した送信タイミングに従って、制御情報１０３を無線区間へ送信する。

基地局伝送制御部３２ａから制御情報１０３およびその送信タイミングの情報を受け取った基地局グループ制御部３３ａは、制御情報１０３およびその送信タイミングの情報グループセルを構成する他の基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄへ伝送する。この情報を受け取った基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、基地局グループ制御部３３ａから受け取った情報を基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに渡し、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、受け取った制御情報１０３を、指定されたタイミング（基地局グループ制御部３３ａから受け取った情報が示す送信タイミング）で無線区間に送信する。

＜グループセルを構成している基地局が上りデータの伝送用帯域の割り当て要求を受信した場合の動作＞
図５は、グループセルを構成している基地局が、上り帯域の割り当て要求を配下の移動局から受けた場合の動作例を示す図であり、基地局３ｃおよび３ｄが移動局４からユーザデータを送信するための上り帯域要求を受信した場合の動作を示している。図３と同様に、基地局３ａがマスター基地局であるものとする。

移動局４から送信された上り帯域要求１０４を受信した場合、基地局３ｄの基地局伝送制御部３２ｄは、基地局グループ制御部３３ｄ経由で上り帯域要求１０４をマスター基地局（基地局３ａ）に伝送する。同様に、基地局３ｄが受信したものと同じ上り帯域要求１０４を受信した基地局３ｃの基地局伝送制御部３２ｃは、基地局グループ制御部３３ｃ経由で上り帯域要求１０４を基地局３ａに伝送する。

基地局３ｃおよび３ｄから上り帯域要求１０４を受信した基地局３ａの基地局グループ制御部３３ａは、受信した各上り帯域要求１０４を基地局伝送制御部３２ａに渡す。基地局伝送制御部３２ａは、受け取った２つの上り帯域要求１０４を確認し、これらが１つの移動局４からの上り帯域要求１０４であると判断し、１つの上り帯域要求として処理する。また、自身を含むグループセル内の基地局から通知される他の移動局４の上り帯域要求の処理も行ない、各移動局４に対しての応答信号１０５を生成する。そして、この応答信号１０５をその送信タイミングとともに基地局グループ制御部３３ａに通知する。

その後、応答信号１０５およびその送信タイミングは基地局グループ制御部３３ａから他の基地局の基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを経由して基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへ伝送され、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、基地局伝送制御部３２ａから指定されたタイミングで応答信号１０５を無線区間へ送信する。また基地局伝送制御部３２ａは、上記通知した送信タイミングに従って、応答信号１０５を無線区間へ送信する。

＜グループセルを構成している移動局から上りユーザデータを受信した場合の動作＞
図６は、グループセルを構成している基地局が、移動局からユーザデータを受信した場合の動作例を示す図であり、基地局３ｃおよび３ｄが移動局４からユーザデータを受信した場合の動作を示している。図３と同様に、基地局３ａがマスター基地局であるものとする。

移動局４から送信されたユーザデータ１０６を受信した場合、基地局３ｄの基地局伝送制御部３２ｄは、基地局グループ制御部３３ｄ経由でユーザデータ１０６をマスター基地局（基地局３ａ）に伝送する。同様に、基地局３ｄが受信したものと同じユーザデータ１０６を受信した基地局３ｃの基地局伝送制御部３２ｃは、基地局グループ制御部３３ｃ経由で上り帯域要求１０４を基地局３ａに伝送する。このとき、移動局４からユーザデータ１０６を直接受信した基地局３ｃおよび３ｄは、受信したユーザデータ１０６に対する送達確認処理を実施しない。

基地局３ｃおよび３ｄからユーザデータ１０６を受信した基地局３ａの基地局グループ制御部３３ａは、受信した各ユーザデータ１０６を基地局伝送制御部３２ａに渡す。基地局伝送制御部３２ａは、受け取った２つのユーザデータ１０６に対する処理を行い、ＰＤＣＰ３４ａにユーザデータ１０６を転送するとともに、受信したユーザデータ１０６についての送達確認１０７を生成する。そして、この送達確認１０７をその送信タイミングとともに基地局グループ制御部３３ａに通知する。また基地局伝送制御部３２ａは、通知した送信タイミングに従って、送達確認１０７を無線区間へ送信する。

図１では記載を省略していたＰＤＣＰ３４ａは、ＰＤＣＰ機能を提供する構成要素であり、基地局伝送制御部３２ａから受信したユーザデータ１０６をＭＭＥ／ＧＷ２に転送する。また、基地局グループ制御部３３ａは、グループセルを構成する他の基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに対して、送信すべき送達確認１０７とその送信タイミング（送信タイミングの情報）を伝送する。基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに送達確認１０７とその送信タイミングを渡し、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、指定されたタイミングで送達確認１０７を無線区間に送信する。なお、ＰＤＣＰ３４ａを基地局伝送制御部３２ａに含めるようにしてもよい。

＜下りユーザデータをグループセル内に送信する場合の動作＞
図７は、下りユーザデータをグループセル内に送信する場合の動作例を示す図であり、移動局４が基地局３ｃおよび３ｄからユーザデータを受信する場合の動作を示している。図３と同様に、基地局３ａがマスター基地局であるものとする。

ＭＭＥ／ＧＷ２は、マスター基地局３ａに対してユーザデータ１０８を送信する。基地局３ａにおいては、ＰＤＣＰ３４ａが、ＭＭＥ／ＧＷ２から送信されたユーザデータ１０８を受信し、基地局伝送制御部３２ａに送信する。基地局伝送制御部３２ａは、ＰＤＣＰ３４ａから受け取ったユーザデータ１０８とその送信タイミングを基地局グループ制御部３３ａに通知する。また、基地局グループ制御部３３ａに通知した送信タイミングに従って、ユーザデータ１０８を無線区間に送信する。

基地局グループ制御部３３ａは、グループセルを構成する他の基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに対して、送信すべきユーザデータ１０８とその送信タイミングを伝送する。基地局３ｂ，３ｃ，３ｄの基地局グループ制御部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにユーザデータ１０８とその送信タイミングを渡し、基地局伝送制御部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、指定されたタイミングでユーザデータ１０８を移動局４に向けて無線区間に送信する。

ここで、複数存在する基地局のうち、どの基地局をマスターとするのが最も効率的かについて考える。図３〜図７を用いて説明した各動作では、マスター基地局３ａに処理が集中し負荷が高くなる。またマスター基地局３ａに上りの情報（移動局からの情報）を集約するため、基地局３ａ宛のトラフィック量が増える。

図３に示した動作の場合、基地局３ａ〜３ｄの中のどの基地局がマスターとなっても基地局間の処理負荷に差は生じない。すなわち、どの基地局がマスターとなった場合においても、マスター基地局とその他の基地局との間の処理負荷の差は一定である。また、基地局間のトラフィック量にも差は生じない。

また、図４に示した動作の場合、マスター基地局３ａがグループセル内の全ての移動局４から送信される制御信号の処理を行うので、制御信号の処理負荷に関しては、どの基地局がマスターになっても変わらない。しかし、マスターとなる基地局３ａに移動局４からの制御信号を集約することから、基地局３ａが直接移動局４からの制御信号を受信する量が多い方が、グループセル内の基地局間の制御メッセージのトラフィック量を減らすことが可能となる。図５に示した動作の場合も図４に示した動作の場合と同様である。

さらに、図６の場合も、基本的には図４に示した動作の場合と同様でマスター基地局３ａが移動局４からのユーザデータを直接受信するほうが、グループセル内の基地局間の上りのユーザデータのトラフィック量を減らすことが可能となる。

図７に示した動作の場合には、図３に示した動作の場合と同様に、基地局３ａ〜３ｄの中のどの基地局がマスターとなっても基地局間の処理負荷、および基地局間のトラフィック量に差は生じない。

以上より、グループセル内の基地局群のうちマスターとする基地局は、移動局４からの制御信号、および、ユーザデータを受信する量が最も多い基地局３とすることが、グループセル間のトラフィック量を削減できることになる。そのため、本実施の形態の無線通信システムにおいて、ＳＯＮサーバ１のマスター基地局選定部１３（図１参照）は、以下に示す手順でマスター基地局を決定する。

図８は、マスター基地局の決定手順の処理フローを示した図である。図示したように、本実施の形態の無線通信システムでは、まず、ＳＯＮ情報収集部１１がグループセル生成トリガを検出し、ＳＯＮグループ生成部１２にグループセルの生成（基地局のグループ化）を指示する（ステップＳ１)。なお、グループセル生成トリガについては特に規定しない。どのような手法を用いてもよい。たとえば、システムで収容している移動局の数、ハンドオーバの実行回数、セル間干渉の測定結果、などに基づいてトリガ検出（グループセルの生成開始判定）を行えばよい。

次に、ＳＯＮグループ生成部１２が、ＳＯＮ情報収集部１１からグループセル生成指示を受けた際に通知される生成トリガ種別（グループ生成種別：移動／干渉／CoMP）に従ってグループ化を実施し、グループ化した基地局群をマスター基地局選定部１３に通知する（ステップＳ２)。

マスター基地局選定部１３は、通知された基地局群の各基地局の負荷状態（基地局負荷情報）をＳＯＮ情報収集部１１から取得し(ステップＳ３)、取得した各基地局負荷情報に基づいてマスター基地局を選定して選定結果をＳＯＮグループ生成部１２に通知する(ステップＳ４)。

ＳＯＮグループ生成部１２は、グループセルを構成する基地局群の各基地局にグループを構成する基地局とその中でマスターとなる基地局を通知してグループセルの形成を指示する（ステップＳ５）。

なお、図１には、マスター基地局を選定するための独立した構成要素（マスター基地局選定部１３）を備える場合の例を示したが、マスター基地局の選定をＳＯＮグループ生成部１２が実施するようにしてもよい。

図９は、ＳＯＮ情報収集部１１が保持している基地局負荷情報の一例を示す図である。マスター基地局選定部１３は、上記のステップＳ３およびＳ４の処理において、ＳＯＮグループ生成部１２から通知された基地局群の各基地局の負荷情報として図９に例示した基地局負荷情報を取得したのであれば、上り制御メッセージおよび、上りデータ処理の負荷が高いのは基地局３ａであると判断し、基地局３ａをマスターと選定して、グループセルを構成する各基地局３に通知する。これにより、グループセル内の基地局間のトラフィック量の最適化を行うことが可能となる。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、グループセルを形成する基地局の中からマスター基地局を選定する場合、ＳＯＮサーバは、グループ内の各基地局の処理負荷に基づいて選定することとした。具体的には、移動局から直接受信するトラフィック量が最も多い基地局を選定することとした。これにより、マスター基地局以外の基地局からマスター基地局に向けて伝送されるトラフィック量を低く抑えることができ、グループセル内の基地局間のトラフィック量を最適化できる。また、グループセル内におけるトラフィックの転送実施回数が低く抑えられ、転送実施に伴って処理負荷が増加するのを防止できる。

なお、本実施の形態では、マスター基地局の選定をＳＯＮサーバ１のマスター基地局選定部１３で行う場合について説明したが、グループ化された基地局間でお互いの負荷状況を通知し、基地局間でマスター基地局を決定するようにしてもよい。

また、各基地局における処理負荷の変動に応じてマスター基地局を適宜変更するようにしてもよい。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の無線通信システムについて説明する。なお、システム構成については実施の形態１と同様である（図１参照）。

実施の形態１では、グループセル内の１つの基地局３をマスターとする場合について説明したが、この場合、マスター基地局の負荷が高くなる。ここで、図３にて説明した制御チャネルの報知情報など、基地局３のみでコントロール可能な制御情報（移動局からの応答を必要としない、単にセル内に報知する制御情報）の送信は、図４〜図７に示した移動局４との間で送受信する制御メッセージやユーザデータの送受信とは独立して処理することが可能である。また、実施の形態１でも示したように、基地局３のみでコントロール可能な制御情報の処理は、グループセル内のどの基地局３が実施しても、基地局間の処理負荷およびトラフィック量に差は生じない。

そのため、本実施の形態の無線通信システムでは、ＳＯＮサーバ１のマスター基地局選定部１３は、マスター基地局を決定する際、ＳＯＮ情報収集部７で保持されている基地局負荷情報を確認し、処理負荷の最も低い基地局を、制御チャネルの報知情報など、基地局のみでコントロール可能な制御情報の送信処理動作（図３に示した動作）におけるマスター基地局として選定する。また、その他の動作（図４〜図７に示した動作）におけるマスター基地局は、実施の形態１と同様に、移動局から直接受信するトラフィック量が最も多い基地局を選定する。たとえば、マスター基地局を決定する際の基地局負荷情報が図９に示したものである場合、基地局のみでコントロール可能な制御情報の送信処理動作におけるマスター基地局を基地局３ｂとし、その他の動作におけるマスター基地局を基地局３ａとする。

このように、本実施の形態では、基地局のみでコントロール可能な制御情報の送信動作におけるマスター基地局を処理負荷の最も低い基地局に割り当てることとした。これにより、グループセル内の基地局間のトラフィック量を最適化できるとともに、１つの基地局に集中していた負荷を分散することができる。

なお、本実施の形態では、マスター基地局の選定をＳＯＮサーバ１のマスター基地局選定部１３にて実施したが、グループ化された基地局間でお互いの負荷状況を通知し、基地局３のみでコントロール可能な制御情報（図３に示す制御チャネルの報知情報等）の処理を行うマスター基地局、および移動局との制御情報やユーザデータの送受信を行うマスター基地局を決めても良い。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の無線通信システムについて説明する。なお、システム構成については実施の形態１と同様である（図１参照）。

実施の形態２では、基地局３のみでコントロール可能な制御情報（制御チャネルの報知情報など）の処理を行う場合のマスター基地局とその他の動作を行うマスター基地局とを異なる基地局に設定して処理負荷を分散させるようにした。しかし、基地局３のみでコントロール可能な制御情報の処理は一般的に上り制御メッセージや上りデータの処理に比べて、負荷は低く、上り制御メッセージおよび、上りデータの処理を行うマスターは基地局３ａの負荷は高い。そこで、本実施の形態では、実施の形態１で示した図３〜図７の動作において、マスター基地局として複数の基地局を設定することにより負荷を分散させる場合について示す。なお、以下の説明においてはマスター基地局を２つとする場合について示すが、３つ以上としてもよい。

図１０は、グループセルの構成例を示す図であり、基地局３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３e，３ｆがそれぞれ構成するセル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆの６つでグループセルを構成する場合を示している。

図１１は、ＳＯＮ情報収集部１１が保持している基地局負荷情報の一例を示す図である。図１１に示した基地局負荷情報によれば、基地局３ａと基地局３ｆの負荷率が高いので、この２つの基地局が上り制御メッセージおよび上りデータの処理（図４〜図７に示した各動作）を分散して行うマスター基地局の候補となる。

図１２は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定された無線フレームの構成を示した図である。上り・下りともに、１無線フレームは１０ｍｓであり、１ｍｓのサブフレーム１０個で構成されている。本実施の形態では、３ＧＰＰのＬＴＥを例に説明する。基地局３ａおよび３ｆがマスター基地局として動作するようにした場合、例えば、図１２のサブフレーム＃０からサブフレーム＃４までを基地局３ａがマスターとして処理し、サブフレーム＃５からサブフレーム＃９までを基地局３ｆがマスターとして処理するようにする。グループセル内の各基地局は、移動局４からの上り帯域要求をどのサブフレームで受信したかにより、２つのマスターのうち、基地局３ａと３ｆのどちらに転送するかを判断する。

ただし、例外も認める。たとえば、基地局３ｆのセル３０ｆと基地局３ｅのセル３０ｅの境界付近に位置している移動局４が、基地局３ａが処理することになっているサブフレーム＃０から＃４にて上り帯域要求を通知した場合、その上り割当要求を基地局３ｅと３ｆが受信する可能性がある。この時、通常であれば、基地局３ｅは基地局３ａに上り帯域要求を通知する。すなわち、移動局４はマスターとなる基地局３ｆとデータの送受信を直接行えるにもかかわらず、基地局３ａをマスターとしてデータの送受信を行うことになり、グループセル内の基地局間に無駄なトラフィックを発生させることになる。そのため、マスター基地局３ｆは自身の管理対象外のタイミングで、移動局４からの上り割当要求を受信した場合、自身のリソースを用いて以降のデータ送受信を管理する旨を基地局３ａに通知し、基地局３ｅから基地局３ａに通知された移動局４の上り帯域要求処理を止める。これにより、以降の基地局間の不要なユーザデータの転送を抑えることができる。

なお、複数のマスター基地局を選定する際に、同じ移動局４からの上り帯域要求を複数のマスター基地局が受信すると上記処理に矛盾が生じるため、マスター基地局選定部１３は、同じ移動局４からのデータを受信することのない基地局を選定する（マスター基地局のセル同士が重なり合わないように考慮し、隣接する基地局を選定しないようにする）。マスター基地局を２局選定する場合、マスター基地局選定部１３は、たとえば、処理負荷の最も高い基地局を１番目のマスター基地局として選定し、次に１番目のマスター基地局に隣接していない基地局の中で処理負荷の最も高い基地局を２番目のマスター基地局として選定する。３局以上を選定する場合、２番目のマスター基地局を選定後、選定済みの基地局いずれにも隣接していない基地局の中で処理負荷の最も高い基地局を追加選定していけばよい。

また、基地局３ａと３ｆのどちらがどの区間でマスター基地局として動作するのかについては、マスター基地局選定部１３が決定する。

以上のように、マスター基地局３ａおよび３ｆは、他の基地局経由で自身に通知された上り帯域要求、および移動局から直接受信した上り帯域要求に対して、自身の管理対象のリソースを割当て、以降の上り制御メッセージの処理、上りデータの処理、および下りデータの処理を行い、グループセル内の基地局に送信データおよび、送信タイミングを通知する。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、たとえば、マスター基地局として動作する基地局を１無線フレーム内で切り替えるなど、各マスター基地局が管理するリソースを明確に分離し、マスター基地局としての処理を複数の基地局で分散して実施するようにしたので、先の実施の形態と同様にグループセル内の基地局間のトラフィック量を最適化できるとともに、上り制御メッセージおよび上りデータの処理負荷を複数の基地局に分散することができる。

なお、実施の形態２と同様に、基地局のみでコントロール可能な制御情報の処理を行う際のマスター基地局を処理負荷の最も低い基地局に設定しても良い。

また、本実施の形態では３ＧＰＰのＬＴＥのサブフレーム単位でマスター基地局を切り替える例について示したが、サブフレーム内の周波数軸、あるいは、時間軸でリソースを分割し、それぞれのリソースを異なるマスター基地局が取り扱うように構成してもよい。また、ＬＴＥに特化するものではない。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の無線通信システムについて説明する。なお、システム構成については実施の形態１と同様である（図１参照）。

図１３は、ＳＯＮ情報収集部１１が保持している基地局負荷情報の一例を示す図である。図１３に示した基地局負荷情報によれば、基地局３ａと基地局３ｄの負荷率が高いので、この２つの基地局がマスター基地局の候補となる。

ここで、グループセルの構成が図１０に示したものとすると、基地局３ａと基地局３ｄは互いに隣接するため、実施の形態３で説明した制御を適用すると、矛盾が発生する可能性がある。そのため、基地局３ａと基地局３ｄのうち、負荷率の低い基地局３ｄは候補から外れ、次に負荷の高い基地局３ｆが候補となる。しかしこの場合には、基地局３ａの負荷率は３ｆの２倍となっており、両者の処理負荷（負荷率）が大きく異なる。そこで、本実施の形態の無線通信システムでは、このようにマスター基地局の負荷率に差がある場合、マスター基地局選定部１３が、分担するリソースを元々の負荷の比率を考慮し、負荷の高いほうにより多くのリソースを分配する。これにより、より効率的なリソースの活用が可能となる。

以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、セル最適化を実施して複数の基地局で１つのセルを形成する機能を備えたシステムとして有用であり、特に、複数の小型基地局（ピコ基地局やフェムト基地局）で１つのセルを形成する無線通信システムに適している。

１ ＳＯＮサーバ（SON Server）
２ ＭＭＥ／ＧＷ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ 基地局（eNB）
４ 移動局（UE）
１１ ＳＯＮ情報収集部
１２ ＳＯＮグループ生成部
１３ マスター基地局選定部
２１ ＭＭＥ／ＧＷ情報収集部
２２ ＭＭＥ／ＧＷグループ制御部
３１ 基地局情報収集部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ セル
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 基地局伝送制御部
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 基地局グループ制御部
３４ａ ＰＤＣＰ
４１ 移動局伝送制御部

Claims (12)

1. 移動局を収容する複数の基地局、基地局を収容するゲートウェイ装置、および前記基地局を所定の方法でグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバにより構成された無線通信システムであって、
   前記ＳＯＮサーバは、前記基地局をグループ化する処理を実施した場合、各基地局の処理負荷に基づき、同一グループに分類された基地局を代表して前記ゲートウェイ装置と通信するマスター基地局を選定し、
   前記マスター基地局として選定された基地局は、自局および自局と同一グループに属している他の基地局から同一の下り信号が送信されるように、当該他の基地局との間で制御情報およびユーザデータの受け渡しを行う
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記他の基地局は、収容している移動局から制御情報およびユーザデータを前記マスター基地局へ転送する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記ＳＯＮサーバは、処理負荷が最大の基地局をマスター基地局として選定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記ＳＯＮサーバは、処理負荷が最小の基地局を第１のマスター基地局として選定し、さらに、処理負荷が最大の基地局を第２のマスター基地局として選定し、
   前記第１のマスター基地局として選定された基地局は、自局と同一グループに属している他の基地局との間で、セル内に報知する制御情報の受け渡しを行い
   前記第２のマスター基地局として選定された基地局は、自局と同一グループに属している他の基地局との間で、前記セル内に報知する制御情報以外の制御情報およびユーザデータの受け渡しを行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
5. 前記ＳＯＮサーバは、処理負荷が最大の基地局を含む２つ以上の基地局をマスター基地局として選定し、さらに、選定した各基地局がマスター基地局として動作するそれぞれの期間を各期間が重複しないように決定し、
   前記マスター基地局として選定された各基地局は、前記ＳＯＮサーバにより決定された、自局がマスター基地局として動作する期間、においてマスター基地局として動作する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
6. 前記ＳＯＮサーバは、マスター基地局を選定する場合、まず処理負荷が最大の基地局をマスター基地局として選定し、その後、マスター基地局として選定した基地局と隣接していない基地局の中で処理負荷が最大の基地局をマスター基地局として追加選択し、以降、マスター基地局として選定済みの基地局に隣接しない基地局の中で処理負荷が最大の基地局をマスター基地局として追加選択する処理をマスター基地局の選定数が所望数に達するまで繰り返す
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記ＳＯＮサーバは、選定した各基地局がマスター基地局として動作するそれぞれの期間を決定する場合、選定した各基地局の処理負荷に基づいて各期間の長さを決定する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信システム。
8. 移動局を収容する複数の基地局、基地局を収容するゲートウェイ装置、および前記基地局を所定の方法でグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバにより構成された無線通信システムで実行するセル最適化方法であって、
   前記ＳＯＮサーバが、セルの最適化処理で使用する統計情報を前記基地局およびゲートウェイ装置から収集する情報収集ステップと、
   前記ＳＯＮサーバが、前記収集した統計情報に基づいて前記基地局のグループ化を行い、さらに、各基地局の処理負荷に基づき、同一グループに分類された基地局を代表して前記ゲートウェイ装置と通信するマスター基地局を選定するグループ化ステップと、
   を含み、
   前記マスター基地局として選定された基地局は、自局および自局と同一グループに属している他の基地局から同一の下り信号が送信されるように、当該他の基地局との間で制御情報およびユーザデータの受け渡しを行う
   ことを特徴とするセル最適化方法。
9. 前記グループ化ステップでは、処理負荷が最大の基地局をマスター基地局として選定する
   ことを特徴とする請求項８に記載のセル最適化方法。
10. 前記グループ化ステップでは、処理負荷が最小の基地局を第１のマスター基地局として選定し、さらに、処理負荷が最大の基地局を第２のマスター基地局として選定し、
    前記第１のマスター基地局として選定された基地局は、自局と同一グループに属している他の基地局との間で、前記セル内に報知する制御情報の受け渡しを行い
    前記第２のマスター基地局として選定された基地局は、自局と同一グループに属している他の基地局との間で、前記セル内に報知する制御情報以外の制御情報およびユーザデータの受け渡しを行う
    ことを特徴とする請求項８に記載のセル最適化方法。
11. 前記グループ化ステップでは、処理負荷が最大の基地局を含む２つ以上の基地局をマスター基地局として選定し、さらに、選定した各基地局がマスター基地局として動作するそれぞれの期間を各期間が重複しないように決定し、
    前記マスター基地局として選定された各基地局は、前記グループ化ステップで決定された、自局がマスター基地局として動作する期間、においてマスター基地局として動作する
    ことを特徴とする請求項８に記載のセル最適化方法。
12. 前記グループ化ステップでは、選定した各基地局がマスター基地局として動作するそれぞれの期間を決定する場合、選定した各基地局の処理負荷に基づいて各期間の長さを決定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のセル最適化方法。