JP5072407B2 - 通信制御方法、通信システムおよび通信制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御方法、通信システムおよび通信制御装置に関するものである。

従来、移動体通信システムとして、セルラーシステムが知られており、また、最近では、例えば、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)などの高速無線通信の規格化も進められている。

セルラーシステムにおいては、隣接する無線基地局で異なる周波数帯域を用いることにより、隣接する無線基地局からの電波が干渉しないようにしている。このため、セルラーシステムでは、異なる複数の周波数帯域を使用して、無線通信網を構築している。

これに対し、ＷｉＭＡＸにおいては、同一周波数上で、上りおよび下りを時間分割して送受信するＴＤＤ(Time Division Duplexing)を採用している。このため、ＷｉＭＡＸでは、無線基地局間におけるフレーム構造を同期させることにより、他の端末からの送信波が、他の無線基地局と通信している端末の、無線基地局送信波の干渉波とならないようにしている。

しかしながら、ＷｉＭＡＸのような広帯域の周波数を使用する無線通信システムでは、有限な周波数の有効利用の観点から、セルラーシステムのように、隣接する無線基地局に異なる周波数帯域を割り当てることは困難になることが想定される。このため、隣接する無線基地局間において同一周波数帯域を用いると、無線基地局間がフレーム同期していることから、隣接する無線基地局間に通信干渉領域が生じることになる。

このように、通信干渉領域が生じると、この領域に存在する端末は、隣接する無線基地局からの送信波を同時に受信することになるため、それぞれの受信強度が同程度となる領域では、各々の送信波を分離することが困難となって、隣接する無線基地局にハンドオーバできず、不通状態になることが懸念される。

なお、干渉による不感領域を低減するものとして、複数の無線基地局アンテナにアダプティブアレーを適用して、複数の無線基地局の方向にヌルを形成するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３０８０３７号公報

しかし、上記特許文献１に開示のものは、複数の無線基地局から同時送信した電波を端末で合成して伝送品質を高める複局同時送受信のサイトダイバーシチ方式に関するもので、端末が一つの無線基地局と通信するシステムには適用できない。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、隣接する無線基地局に干渉されることなく、安定して通信できる通信制御方法、通信システムおよび通信制御装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る通信制御方法の発明は、アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を通信制御装置により制御する通信システムにおける通信制御方法であって、
前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応させて干渉テーブルに記憶する記憶ステップと、
前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定するステップと、
その結果、前記無線通信装置が干渉領域に位置する場合には、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局におけるビーム生成を制御するステップと、を含み、
前記記憶ステップは、
前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質に関する情報を取得するステップと、
前記取得した通信品質に関する情報に基づいて、前記無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断する判断ステップと、
前記判断の結果、前記通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得した位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための第２重み係数を算出する第２重み係数算出ステップと、
前記算出された第２重み係数に基づいて、前記第２無線基地局がビームを生成した後、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得したか否かを把握する信号取得把握ステップと、を含み、
前記把握の結果、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記干渉領域確認対象装置は、前記第１無線基地局と前記第２無線基地局との干渉領域に位置するとして、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している前記第１重み係数と、前記第２重み係数算出ステップで算出した第２重み係数と、前記干渉領域確認対象装置から取得した位置情報とを対応させて干渉テーブルに記憶する、
ことを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項２に係る通信制御方法の発明は、アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を通信制御装置により制御する通信システムにおける通信制御方法であって、
前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応させて干渉テーブルに記憶する記憶ステップと、
前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定するステップと、
その結果、前記無線通信装置が干渉領域に位置する場合には、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局におけるビーム生成を制御するステップと、を含み、
前記記憶ステップは、
前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置から取得した位置情報が、前記干渉テーブルに記憶されているか否かを判定するステップと、
前記判定の結果、前記無線通信装置から取得した位置情報が、前記干渉テーブルに記憶されていない場合に、前記無線通信装置に要求される通信品質に関する情報を取得するステップと、
前記取得した通信品質に関する情報に基づいて、前記無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断する判断ステップと、
前記判断の結果、前記通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得した位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための第２重み係数を算出する第２重み係数算出ステップと、
前記算出された第２重み係数に基づいて、前記第２無線基地局がビームを生成した後、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得したか否かを把握する信号取得把握ステップと、を含み、
前記把握の結果、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記干渉領域確認対象装置は、前記第１無線基地局と前記第２無線基地局との干渉領域に位置するとして、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している前記第１重み係数と、前記第２重み係数算出ステップで算出した第２重み係数と、前記干渉領域確認対象装置から取得した位置情報とを対応させて干渉テーブルに記憶する、ことを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の通信制御方法において、
前記干渉領域確認対象装置に対して、通信品質に対応した帯域を確保するとともに、干渉領域確認のための帯域を割り当てることを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項４に係る通信システムの発明は、アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局と、当該複数の無線基地局を制御する通信制御装置とを含む通信システムであって、
前記複数の無線基地局の各々は、
ビーム生成に適用している重み係数を前記通信制御装置へ送信するとともに、前記通信制御装置からの重み係数を受信する通信制御装置通信手段を有し、
前記通信制御装置は、
前記各無線基地局から送信された前記重み係数を受信する受信手段と、
前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応して記憶する干渉テーブルと、
前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定する干渉領域判定手段と、
前記干渉領域判定手段により、前記無線通信装置が前記干渉領域に位置すると判定された場合に、前記受信手段で受信した前記第１無線基地局の重み係数に基づいて、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局のビーム生成を制御するための第３重み係数を算出する重み係数算出手段と、
前記算出された第３重み係数を前記第２無線基地局へ送信する送信手段と、を有し、
前記干渉テーブルに記憶される前記位置情報は、前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得される位置情報であり、
前記干渉テーブルに記憶される前記第２重み係数は、前記干渉領域確認対象装置から取得される位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための重み係数であり、
前記干渉テーブルに記憶される前記第１重み係数は、前記第２重み係数に基づいて前記第２無線基地局がビームを生成し、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している重み係数であり、
前記通信制御装置から送信された前記第３重み係数に基づいて、前記第２無線基地局におけるビーム生成を制御するように構成したことを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項５に係る通信制御装置の発明は、アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を制御する通信制御装置であって、
前記複数の無線基地局の各々から、ビーム生成に適用している重み係数を取得する重み係数取得手段と、
前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応して記憶する干渉テーブルと、
前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定する干渉領域判定手段と、
前記干渉領域判定手段により、前記無線通信装置が前記干渉領域に位置すると判定された場合に、前記重み係数取得手段で取得した前記第１無線基地局の重み係数に基づいて、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局のビーム生成を制御するための第３重み係数を算出する重み係数算出手段と、
前記算出された第３重み係数を前記第２無線基地局へ送信する送信手段と、を備え、
前記干渉テーブルに記憶される前記位置情報は、前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得される位置情報であり、
前記干渉テーブルに記憶される前記第２重み係数は、前記干渉領域確認対象装置から取得される位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための重み係数であり、
前記干渉テーブルに記憶される前記第１重み係数は、前記第２重み係数に基づいて前記第２無線基地局がビームを生成し、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している重み係数である、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、この干渉領域に、第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応させて干渉テーブルに記憶し、第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、第１無線基地局および第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、干渉テーブルに記憶されている第１重み係数および第２重み係数と比較することにより、無線通信装置が第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定し、干渉領域に位置する場合には、無線通信装置に対して、第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局におけるビーム生成を制御するようにしたので、隣接する無線基地局間に生じる干渉領域を、各々の無線基地局の重み係数と関連させて取得することができ、隣接する無線基地局に干渉されることなく、安定して通信することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る通信システムの原理を説明するための図である。図１に示す通信システムは、複数の無線基地局１−１，１−２，・・・と、これらを制御する通信制御装置２とを有している。各無線基地局１−１，１−２，・・・（以下、一つの無線基地局を指す場合には、無線基地局１とも記す）は、同一周波数帯域を使用して、無線基地局間でフレーム同期したＴＤＤにより、当該無線基地局１の通信エリアに存在する端末（無線通信装置）３と無線通信するようになっているとともに、各無線基地局１は、複数のアンテナを有し、通信している端末３に対して、アンテナの指向性を制御してリンク状況を改善するアダプティブアレイアンテナを採用している。また、端末３は、ＧＰＳ等の位置検出機能を有している。

本実施の形態の通信システムでは、通信制御装置２に、後述するように、干渉テーブルを設け、この干渉テーブルに、互いに隣接する無線基地局１−１および無線基地局１−２による干渉領域を示す位置情報と、該干渉領域に無線基地局１−１がビームを向けるための第１重み係数Ｗ１と、無線基地局１−２がビームを向けるための第２重み係数Ｗ２とを対応して記憶する。

また、本実施の形態では、隣接する一方の無線基地局が、干渉領域にビームを向けた際の重み係数（Ｗ１またはＷ２）に基づいて、他方の無線基地局が、干渉領域を避けて、一方の無線基地局の不感領域を補間するビームを生成するための重み係数（第３重み係数）Ｗ３を算出し、この算出した第３重み係数Ｗ３を干渉テーブルに記憶する。

このようにして、例えば、図１（ａ）に示すように、無線基地局１−１が端末３と通信する場合には、無線基地局１−１は、通信中に端末３から位置情報を取得して、通信制御装置２に送信する。また、無線基地局１−１は、端末３からの受信信号に基づいて、その受信強度が最大となる重み係数ｗ１を算出し、その重み係数ｗ１を受信信号に合成するとともに、送信信号に合成するようにして、端末３にビームを向けるようにアンテナの指向性を制御する、すなわち端末３の方向に指向性を有するビームを生成するようにしているので、ここで適用されている実際の重み係数ｗ１を、通信制御装置２に送信する。

通信制御装置２では、無線基地局１−１から取得した通信中の端末３の位置情報に基づいて、干渉テーブルから対応する位置情報の有無を検索する。

ここで、干渉テーブルから対応する位置情報が検索されれば、端末３は無線基地局１−２との干渉領域に位置している可能性があるので、端末３の位置情報を取得した時点において、無線基地局１−１および無線基地局１−２がそれぞれ実際に適用している重み係数ｗ１およびｗ２を取得し、これら取得した重み係数ｗ１およびｗ２と、干渉テーブルに記憶されている第１重み係数Ｗ１および第２重み係数Ｗ２との比較に基づいて、同じ組み合わせがあるか否かを判断する。

その結果、同じ組み合わせがあれば、端末３は無線基地局１−２との干渉領域に位置していると判定して、この場合には、干渉テーブルから、無線基地局１−１のビームによる不感領域を、無線基地局１−２が補間するビームを生成するため第３重み係数Ｗ３を取得して、無線基地局１−２に送信する。

これにより、隣接する無線基地局１−２では、通信制御装置２から受信した第３重み係数Ｗ３に基づいて、無線基地局１−１の不感領域を補うように、ビームを生成して、図１（ａ）に示すように、無線基地局１−１と通信している端末３が、隣接する無線基地局１−２と干渉せず、かつ、無線基地局１−１による不感領域を、無線基地局１−２により補間するようにする。

なお、無線基地局１−１および無線基地局１−２から取得した実際の重み係数ｗ１およびｗ２と、干渉テーブルに記憶されている第１重み係数Ｗ１および第２重み係数Ｗ２とに、同じ組み合わせがなければ、端末３は無線基地局１−２との干渉領域に位置していないと判定して、通信制御装置２による無線基地局１−２のビーム生成制御は行わないようにする。

一方、無線基地局１−１から取得した通信中の端末３の位置情報が干渉テーブルから検索されなかった場合には、通信制御装置２は、端末３に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断し、所定の品質を満たさない場合には、端末３を干渉領域確認対象端末として、該端末３から取得した位置情報に基づいて、隣接する無線基地局１−２が端末３にビームを向けるための重み係数Ｗ２を算出する。この算出した重み係数Ｗ２は、無線基地局１−２へ送信し、これにより無線基地局１−２において、図１（ｂ）に示すように、端末３に向けるビームを生成させる。

その後、通信制御装置２は、無線基地局１−１に対して、端末３からの送信信号が受信できたか否かを問い合わせ、受信できなかった場合には、端末３は、隣接する無線基地局１−２による干渉領域に位置しているとして、無線基地局１−１から取得した重み係数ｗ１を第１重み係数Ｗ１、通信制御装置２で算出した重み係数Ｗ２を第２重み係数Ｗ２として、これら第１重み係数Ｗ１および第２重み係数Ｗ２と、無線基地局１−１から取得した端末３の位置情報とを対応させて干渉テーブルに記憶する。さらに、無線基地局１−１の重み係数ｗ１に基づいて、無線基地局１−２が、干渉領域を避けて、無線基地局１−１の不感領域を補間するビームを生成するための第３重み係数Ｗ３を算出し、この算出した第３重み係数Ｗ３を干渉テーブルに記憶する。

なお、図１では、説明を簡略化するため、端末３と通信している無線基地局１−１の不感領域を、隣接する一つの無線基地局１−２で補間するようにしたが、隣接する複数の無線基地局で補間する場合もある。

図２は、図１に示す通信システムにおける各無線基地局１および通信制御装置２の要部の概略構成を示す機能ブロック図である。各無線基地局１は、同様に構成されており、端末と無線通信する端末通信手段１１と、通信制御装置２と有線または無線により通信する通信制御装置通信手段１２と、全体の動作を制御する制御手段１３とを有している。端末通信手段１１は、通信中の端末からの受信信号に基づいて算出される重み係数ｗ１や、通信制御装置２から受信した重み係数Ｗ２または第３重み係数Ｗ３に基づいて、アンテナの指向性を制御するビーム生成手段１５を有している。

通信制御装置２は、無線基地局１と通信する無線基地局通信手段２１と、隣接無線基地局抽出手段２２と、干渉テーブル２３と、重み係数算出手段２４と、全体を制御する制御手段２５とを有している。

以下、図３に示すフローチャートを参照して、本実施の形態の具体的動作について説明する。なお、図３は、干渉テーブル２３の生成処理を示している。

例えば、無線基地局１−１が端末３と通信している場合には、無線基地局１−１は、端末通信手段１１により、端末３から当該端末３が位置している位置情報を取得して、その位置情報を、通信制御装置通信手段１２により通信制御装置２に送信する。また、無線基地局１−１は、端末通信手段１１のビーム生成手段１５がビーム生成に適用する、端末３からの受信信号に基づいて算出した重み係数ｗ１を、通信制御装置通信手段１２により通信制御装置２に送信する。無線基地局１−２を含む他の無線基地局についても、同様に、現在のビーム生成に適用している重み係数を通信制御装置２に送信するとともに、通信中の端末があれば、その位置情報も通信制御装置２に送信する。

通信制御装置２においては、図３に示すように、先ず、無線基地局通信手段２１を介して、無線基地局１−１から送信される端末３の位置情報を取得するとともに（ステップＳ３１）、無線基地局１−１が端末３に対するビーム生成に適用している第１重み係数ｗ１を取得する（ステップＳ３２）。

その後、通信制御装置２は、制御手段２５により、無線基地局１−１から取得した位置情報が干渉テーブル２３に登録済みであるか否かを検索する（ステップＳ３３）。ここで、登録済みであれば、端末３は無線基地局１−２との干渉領域に位置している可能性があるので、上述したように、端末３の位置情報を取得した時点において、無線基地局１−１および無線基地局１−２がそれぞれ実際に適用している重み係数ｗ１およびｗ２を取得して、干渉テーブル２３に同じ組み合わせの第１重み係数Ｗ１および第２重み係数Ｗ２があるかを検索して、端末３が干渉領域に位置するか否かを判定する。

その結果、端末３が無線基地局１−２との干渉領域に位置していると判定された場合には、干渉テーブル２３から、無線基地局１−１のビームによる不感領域を、無線基地局１−２が補間するビームを生成するため第３重み係数Ｗ３を取得して、無線基地局通信手段２１を介して無線基地局１−２に送信する。これにより、図１（ａ）に示したように、端末３は、隣接する無線基地局１−２の送信波に干渉されず、かつ、無線基地局１−１による不感領域は、無線基地局１−２により補間される。

一方、無線基地局１−１から取得した通信中の端末３の位置情報が、干渉テーブル２３に登録されていない場合には、制御手段２５は、端末３に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断し（ステップＳ３４）、所定の品質を満たさない場合には、端末３を干渉領域確認対象端末として（ステップＳ３５）、該端末３から取得した位置情報に基づいて、隣接する無線基地局１−２が端末３にビームを向けるための重み係数Ｗ２を算出する（ステップＳ３６）。

ここで、ステップＳ３４では、例えば、端末３が行っている通信の優先度（プライオリティ）に基づいて、通信品質を判定する。例えば、プライオリティがリアルタイム性の低い通信（Ｗｅｂアクセスなど）の場合には、端末３を干渉領域確認のための対象端末とする。

また、プライオリティが、リアルタイム性が要求される通信（例えば、ＶｏＩＰなど）の場合であっても、無線基地局１−１の端末３に対する帯域割り当てに余裕がある場合には、端末３を干渉領域確認のための対象端末とする。例えば、ＶｏＩＰ通信の場合には、２０ｍｓ間隔でＲＴＰパケットが送出されるが、例えば、ＷｉＭＡＸの場合には、フレームが５ｍｓであるので、無線通信上において、ＶｏＩＰの１パケットが１回破棄されたとしても、次のＶｏＩＰパケットの送出までの間に再送処理にて、補間することが可能である。したがって、この場合には、端末３を干渉領域確認のための対象端末とする。

この場合、後述するステップＳ３７において、端末３が無線基地局１−２により干渉を受けたか否かを確認する際は、通信制御装置２から干渉確認タイミング後のフレームにて、無線基地局１−１から端末３への再送用の帯域確保を要求しておき、もし、干渉確認タイミングにて、端末３からの送信が無線基地局１−１にて受信できなかった場合には、前もって確保していた再送タイミングで送信するように要求する。なお、干渉確認タイミングにて、端末３からの送信が無線基地局１−１にて受信できた場合には、前もって確保していた再送用の帯域は、破棄するか、あるいは、他の端末にて必要と判断した場合には、他の端末に割り当てる。

また、ステップＳ３６では、隣接無線基地局抽出手段２２により、端末３の位置情報を中心とし、通信可能距離を半径とする円に含まれる無線基地局を、隣接する無線基地局として抽出し（接続中の無線基地局１−１は除く）、抽出された隣接する無線基地局について、端末３の位置情報に基づいて、重み係数算出手段２４により、端末３に対して通信の干渉要因となるように重み係数Ｗ２を算出する。なお、隣接する無線基地局が複数抽出された場合には、距離の短い方から重み係数Ｗ２を算出し、干渉テーブル２３には、同一位置において、未計算の無線基地局がある旨を保持しておき、同一位置（距離が一定値以下）の場合、未計算の基地局を優先して演算を行う。

重み係数Ｗ２を算出したら、これを無線基地局通信手段２１から対応する無線基地局（ここでは、無線基地局１−２）へ送信し、これにより無線基地局１−２において、ビーム生成手段１５により、図１（ｂ）に示したように、端末３にビームを向けるように制御する。

その後、通信制御装置２は、無線基地局１−１に対して、端末３からの送信信号が受信できたか否かを問い合わせ（ステップＳ３７）、受信できた旨のメッセージを無線基地局１−１から受信した場合には、端末３に対する干渉はないものとして、干渉テーブル２３に記憶することなく処理を終了する。これに対し、無線基地局１−１から端末３からの送信信号が受信できなかった旨のメッセージを受信した場合には、端末３は、無線基地局１−２の送信波に干渉されているものとして、無線基地局１−１から取得した重み係数ｗ１を第１重み係数Ｗ１とし、通信制御装置２の重み係数算出手段２４で算出した重み係数Ｗ２を第２重み係数Ｗ２とし、無線基地局１−１から取得した端末３の位置情報を干渉領域を示す位置情報として、これらを対応させて、例えば図４に示す記録フォーマットで、干渉テーブル２３に保存する（ステップＳ３８）。

図４に示す記録フォーマットは、位置情報に対して、関連する無線基地局数と、無線基地局数に応じた識別子と、データポインタとを有している。各々の無線基地局の重み係数は、識別子に続くデータポインタが示すアドレスに記憶する。例えば、アドレスＰ１，Ｐ２で示すように、基地局識別子、位置情報、搬送波帯域情報、アンテナ数、データポインタを保持したアドレスを設け、そのデータポインタに、アドレスＰ３，Ｐ４で示すように、対応する無線基地局に配されたアンテナの識別子と対応させて重み係数を記憶する。なお、別に無線基地局の識別子毎のインディックスファイルを生成し、個々の無線基地局に関係する重み係数を有する情報にリンクできるようにしてもよい。例えば、無線基地局の識別子１に対して、重み情報として、アドレスＰ１をリンクさせる。

本実施の形態では、端末３と通信中の無線基地局の重み係数に対して、端末３が干渉領域に位置するか否かを判定するため、端末３と通信中の無線基地局から、該当する第１重み係数が存在するかを容易に検索できるようにするため、好ましくは、無線基地局毎にデータポインタ（例えば、アドレスＰ１）を集めた集合を作っておく。また、伝搬特性は、搬送波周波数に応じて異なるので、搬送波周波数に応じて、探索の分岐ができるように構造化しておく。

さらに、本実施の形態では、ステップＳ３８において、干渉領域の位置情報と対応させて無線基地局１−１の第１重み係数Ｗ１と、無線基地局１−２の第２重み係数Ｗ２とを干渉テーブル２３に記憶するのに合わせて、重み係数算出手段２４において、第１重み係数Ｗ１に基づいて、無線基地局１−２が、この干渉領域を避けて、無線基地局１−１の不感領域を補間するビームを生成するための第３重み係数Ｗ３を算出し、その算出した第３重み係数を、当該位置情報あるいは第１重み係数Ｗ１に対応させて、干渉テーブル２３に記憶する。

したがって、本実施の形態において、通信制御装置２の無線基地局通信手段２１が受信手段、送信手段および重み係数取得手段を構成し、制御手段２５が干渉領域判定手段を構成している。

以下、通信制御装置２の重み係数算出手段２４で算出する第３重み係数の算出処理の一例について説明する。第３重み係数を算出するにあたっては、先ず、無線基地局１−１の不感領域を探索する。不感領域を探索するには、例えば、地図情報をボクセル空間上に配置して、ボクセル空間上に地図情報に基づいた（反射係数を有する）建造物を構成する。また、無線基地局１−１を含む隣接する各無線基地局１のアンテナ配置情報を取得して、端末３と通信中の無線基地局１−１については、端末３に対する重み付け（第１重み係数）を優先して設定し、他端末と無線接続されない無線基地局については、アンテナを無指向性に設定する。

例えば、図５に示すように、無線基地局１−１〜１−３が設置されたエリアに、端末３および端末４が存在し、端末３は無線基地局１−１と通信し、端末４は待ち受け状態にある場合には、無線基地局１−２および無線基地局１−３は、いずれの端末とも通信を行っていないので、それぞれのアンテナを無指向性に設定し、端末３と通信中の無線基地局１−１については、端末３との通信に使用されているアンテナは、端末３に対する重み付けを優先し、通信に関与しないアンテナは無指向性に設定する。

この状態で、各無線基地局１の送信電力特性を算出して、各無線基地局１を中心として送信電力特性を均等に膨張する。ここで、送信電力特性をボクセル空間上で膨張させる場合、建造物などに衝突した場合には、その衝突点における反射特性に応じて、膨張方向を変更する。

送信電力特性の膨張ステップを繰り返し、端末３と通信中の無線基地局１−１と、隣接する無線基地局１−２との送信電力特性が接した場合には、膨張ステップを停止し、その状態で、無線基地局１−１と、隣接する無線基地局１−２および無線基地局１−３とのそれぞれの送信電力特性に包含されない領域を、無線基地局１−１の不感領域Ｂとして設定する。

このようにして無線基地局１−１の不感領域Ｂを探索したら、隣接する無線基地局１−２および無線基地局１−３について、それぞれ端末の通信に関与しないアンテナを用いて不感領域Ｂを包含する重み付け（第３重み係数）を算出する。

次に、不感領域Ｂの重み付けを算出する処理の一例について説明する。先ず、図６に示すように、ボクセル空間内で、任意の不感領域Ｂを目的領域Ｃとして、その目的領域Ｃの任意の点を代表点Ｄとして算出する。次に、代表点から全方向に光線追跡法による光線を走らせる。光線は、建築物５などに衝突した場合、衝突点の反射特性（例えば、ランバート反射）、法線ベクトルに基づいて、予め定めた拡散本数分、拡散させる。

光線の進行距離に応じた減衰特性を設定して、光線の生存値が一定値以下になった場合には、当該光線を消滅（追跡を終了）させる。ここで、光線の生存値は、送信電力の減衰特性に基づいて算出する。すなわち、送信された電力は、距離の２乗に反比例して減衰するので、距離Ｒを半径する球面上の微小面積ΔＳを通過する電力Ｐ（Ｒ）は、元の送信電力をＰとすると、Ｐ(Ｒ)＝ΔＳ／（４πＲ^２）×Ｐ、となる。したがって、生存値Ｐ（Ｒ）が、一定値以下になった場合には、当該光線を消滅させる。なお、この場合の元の送信電力Ｐは、好ましくは、最後に隣接する無線基地局（図５では、無線基地局１−２）から、代表点Ｄを含む不感領域Ｃに対してビームを向けることを考慮して、ビームを向けた際の無線基地局１−２の送信電力とする。

光線が隣接する無線基地局１−２に到達した場合には、その時の光路および反射に応じた値（光路長Ｌおよび反射によって減衰した電力）を、当該代表点Ｄにおける電界特性として、加算し、その光線の追跡を終了する。

その後、隣接する無線基地局１−２のアンテナへの光線の到来角度φ、光線の生存値に基づいて、仮想送信電力特性を形成する。この場合のアンテナのビーム方向は、無線基地局１−２に到達した光線のうち、光線の到達時の電力が最も大きい方向とする。ただし、最も大きい値を有する光線が複数ある場合には、各光線の光路長Ｌｎと搬送波周波数ｆとから、位相差（Ｌｎ／（１／ｆ））を算出し、位相差を特定角度で区分して、その時のヒストグラムを取った場合に、最も個数の多い区分に含まれる光線を有効として、その光線の方向にビームを向ける。

光線が、隣接する１つの無線基地局ではなく、隣接する複数の無線基地局に到達した場合には、各々の無線基地局においてビームを決定した光線による電力合計（１つの光線のみの場合は、その光線が基地局に到達した際の電力、複数の光線を選択した場合はその合計）を比較し、最も電力合計が大きい無線基地局を選択して、その選択した無線基地局のみが、その代表点にビームを向けるようにする。

その後、仮想送信電力特性から、生存値の高い方向にビームのピークが合い、生存値の低い方向にヌルが合うように第３重み係数を算出する。

なお、このようにして算出した第３重み係数を用いて、隣接する無線基地局１−２のビームを生成しても、端末３と通信中の無線基地局１−１から、端末３からの送信信号が受信できない旨のメッセージを受けた場合には、例えば、代表点Ｄからの（異なる方向への）光線数を増加（例えば、２倍）にしたり、反射点における拡散する光線数を増加（例えば、２倍）にしたり、ボクセルを細分化（例えば、ボクセルの１辺の長さを実空間における１０ｍから５ｍに半分に）したりして、前回の重み係数算出時の条件よりも、高分解能の条件下で、第３重み係数を詳細に算出する。

以上のように、本実施の形態では、干渉テーブル２３に、互いに隣接する無線基地局１−１および無線基地局１−２による干渉領域を示す位置情報と、この干渉領域に、無線基地局１−１がビームを向けるための第１重み係数Ｗ１と、無線基地局１−２がビームを向けるための第２重み係数Ｗ２と、を対応させて記憶するとともに、一方の無線基地局が干渉領域に位置する端末３と通信中は、他方の無線基地局が、この干渉領域を避けて、一方の無線基地局の不感領域を補間するようにビームを生成するための第３重み係数Ｗ３を記憶し、例えば、無線基地局１−１が端末３と通信中には、無線基地局１−１および無線基地局１−２がそれぞれ適用している重み係数ｗ１およびｗ２を取得して、干渉テーブル２３に同じ組み合わせの第１重み係数Ｗ１および第２重み係数Ｗ２があるか否かによって、端末３が干渉領域に位置するか否かを判定し、干渉領域に位置する場合には、第３重み係数Ｗ３を無線基地局１−２に適用して、端末３に対して、無線基地局１−２の送信波が干渉しないようにビーム生成を制御するようにしたので、隣接する無線基地局１−１，１−２間に生じる干渉領域を、各々の無線基地局の重み係数と関連させて取得することができる。したがって、隣接する無線基地局間において、干渉領域および不感領域を低減した重み係数を設定することができ、隣接する無線基地局１−２に干渉されることなく、安定して通信することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、隣接する無線基地局が同一周波数帯域を使用するものとしたが、使用周波数帯域が異なる場合でも、隣接する無線基地局からの送信波が妨害波となるような場合には、本発明を有効に適用することができる。また、端末３が干渉領域に位置する場合に、隣接する無線基地局のビーム生成を制御する第３重み係数Ｗ３は、不感領域が他の隣接する無線基地局のビームにも影響されるので、干渉テーブル２３に記憶することなく、端末３と通信中の無線基地局から取得した重み係数ｗ１および隣接する各無線基地局から取得した重み係数に基づいて、その都度算出して、適用することもできる。

本発明の一実施の形態に係る通信システムの原理を説明するための図である。 図１に示す通信システムにおける各無線基地局および通信制御装置の要部の概略構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す干渉テーブルの生成処理を説明するためのフローチャートである。 図２に示す干渉テーブルの記録フォーマットの一例を示す図である。 無線基地局の不感領域の探索処理を説明するための図である。 不感領域に対する重み係数の算出処理を説明するための図である。

符号の説明

１−１〜１−３ 無線基地局
２ 通信制御装置
３，４ 端末（無線通信装置）
５ 建築物
１１ 端末通信手段
１２ 通信制御装置通信手段
１３ 制御手段
１５ ビーム生成手段
２１ 無線基地局通信手段
２２ 干渉領域判定手段
２３ 干渉テーブル
２４ 重み係数算出手段
２５ 制御手段

Claims (5)

1. アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を通信制御装置により制御する通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応させて干渉テーブルに記憶する記憶ステップと、
   前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定するステップと、
   その結果、前記無線通信装置が干渉領域に位置する場合には、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局におけるビーム生成を制御するステップと、を含み、
   前記記憶ステップは、
   前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質に関する情報を取得するステップと、
   前記取得した通信品質に関する情報に基づいて、前記無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断する判断ステップと、
   前記判断の結果、前記通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得した位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための第２重み係数を算出する第２重み係数算出ステップと、
   前記算出された第２重み係数に基づいて、前記第２無線基地局がビームを生成した後、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得したか否かを把握する信号取得把握ステップと、を含み、
   前記把握の結果、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記干渉領域確認対象装置は、前記第１無線基地局と前記第２無線基地局との干渉領域に位置するとして、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している前記第１重み係数と、前記第２重み係数算出ステップで算出した第２重み係数と、前記干渉領域確認対象装置から取得した位置情報とを対応させて干渉テーブルに記憶する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
2. アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を通信制御装置により制御する通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応させて干渉テーブルに記憶する記憶ステップと、
   前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定するステップと、
   その結果、前記無線通信装置が干渉領域に位置する場合には、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局におけるビーム生成を制御するステップと、を含み、
   前記記憶ステップは、
   前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置から取得した位置情報が、前記干渉テーブルに記憶されているか否かを判定するステップと、
   前記判定の結果、前記無線通信装置から取得した位置情報が、前記干渉テーブルに記憶されていない場合に、前記無線通信装置に要求される通信品質に関する情報を取得するステップと、
   前記取得した通信品質に関する情報に基づいて、前記無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たすか否かを判断する判断ステップと、
   前記判断の結果、前記通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得した位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための第２重み係数を算出する第２重み係数算出ステップと、
   前記算出された第２重み係数に基づいて、前記第２無線基地局がビームを生成した後、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得したか否かを把握する信号取得把握ステップと、を含み、
   前記把握の結果、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記干渉領域確認対象装置は、前記第１無線基地局と前記第２無線基地局との干渉領域に位置するとして、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している前記第１重み係数と、前記第２重み係数算出ステップで算出した第２重み係数と、前記干渉領域確認対象装置から取得した位置情報とを対応させて干渉テーブルに記憶する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
3. 前記干渉領域確認対象装置に対して、通信品質に対応した帯域を確保するとともに、干渉領域確認のための帯域を割り当てることを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方法。
4. アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局と、当該複数の無線基地局を制御する通信制御装置とを含む通信システムであって、
   前記複数の無線基地局の各々は、
   ビーム生成に適用している重み係数を前記通信制御装置へ送信するとともに、前記通信制御装置からの重み係数を受信する通信制御装置通信手段を有し、
   前記通信制御装置は、
   前記各無線基地局から送信された前記重み係数を受信する受信手段と、
   前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応して記憶する干渉テーブルと、
   前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定する干渉領域判定手段と、
   前記干渉領域判定手段により、前記無線通信装置が前記干渉領域に位置すると判定された場合に、前記受信手段で受信した前記第１無線基地局の重み係数に基づいて、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局のビーム生成を制御するための第３重み係数を算出する重み係数算出手段と、
   前記算出された第３重み係数を前記第２無線基地局へ送信する送信手段と、を有し、
   前記干渉テーブルに記憶される前記位置情報は、前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得される位置情報であり、
   前記干渉テーブルに記憶される前記第２重み係数は、前記干渉領域確認対象装置から取得される位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための重み係数であり、
   前記干渉テーブルに記憶される前記第１重み係数は、前記第２重み係数に基づいて前記第２無線基地局がビームを生成し、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している重み係数であり、
   前記通信制御装置から送信された前記第３重み係数に基づいて、前記第２無線基地局におけるビーム生成を制御するように構成したことを特徴とする通信システム。
5. アダプティブアレイアンテナを備えた複数の無線基地局を制御する通信制御装置であって、
   前記複数の無線基地局の各々から、ビーム生成に適用している重み係数を取得する重み係数取得手段と、
   前記複数の無線基地局のうち、互いに隣接する第１無線基地局および第２無線基地局による干渉領域を示す位置情報と、前記干渉領域に前記第１無線基地局がビームを向けるための第１重み係数と、前記干渉領域に前記第２無線基地局がビームを向けるための第２重み係数と、を対応して記憶する干渉テーブルと、
   前記第１無線基地局が無線通信装置と通信中に、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局がそれぞれ適用している重み係数を取得して、これら取得した重み係数と前記干渉テーブルに記憶されている前記第１重み係数および前記第２重み係数との比較に基づいて、前記無線通信装置が前記第２無線基地局との干渉領域に位置するか否かを判定する干渉領域判定手段と、
   前記干渉領域判定手段により、前記無線通信装置が前記干渉領域に位置すると判定された場合に、前記重み係数取得手段で取得した前記第１無線基地局の重み係数に基づいて、前記無線通信装置に対して、前記第２無線基地局の送信波が干渉しないように、当該第２無線基地局のビーム生成を制御するための第３重み係数を算出する重み係数算出手段と、
   前記算出された第３重み係数を前記第２無線基地局へ送信する送信手段と、を備え、
   前記干渉テーブルに記憶される前記位置情報は、前記第１無線基地局と無線接続された無線通信装置に要求される通信品質が所定の品質を満たさない場合に、当該無線通信装置を干渉領域確認対象装置として、該干渉領域確認対象装置から取得される位置情報であり、
   前記干渉テーブルに記憶される前記第２重み係数は、前記干渉領域確認対象装置から取得される位置情報に基づいて、前記第２無線基地局のビームを前記干渉領域確認対象装置に向けるための重み係数であり、
   前記干渉テーブルに記憶される前記第１重み係数は、前記第２重み係数に基づいて前記第２無線基地局がビームを生成し、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置からの信号を取得していない場合に、前記第１無線基地局が前記干渉領域確認対象装置にビームを向けるのに使用している重み係数である、
   ことを特徴とする通信制御装置。

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