JP5156660B2

JP5156660B2 - Base station and directivity control method in mobile communication system

Info

Publication number: JP5156660B2
Application number: JP2009027459A
Authority: JP
Inventors: 祐樹井上; 敬三長
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: JP2010183507A

Description

本発明は移動通信の技術分野に関し、特に移動通信システムにおける基地局及び指向性制御方法に関する。 The present invention relates to the technical field of mobile communication, and more particularly to a base station and directivity control method in a mobile communication system.

移動体通信システムに基地局を設置する際、送信電力やビーム方向等を最適化し、エリアに穴のない適切なエリア構成を実現し、隣接セルからの電波干渉等を抑え、各エリア内の通信品質を確保する必要がある。現在及び将来的な移動通信システムでは、ユーザ自らが設置できる小型の基地局が、今後普及して行くことが予想され、その場合各基地局が自律的にエリアを構築できることが望ましい。なお、「エリア」は「セル」又は「セクタ」と同義的に使用され、エリア内のユーザ装置は基地局と接続可能である。ユーザ装置は移動局及び固定局を含む。 When installing a base station in a mobile communication system, optimize transmission power, beam direction, etc., realize an appropriate area configuration without holes in the area, suppress radio wave interference from adjacent cells, and communicate within each area It is necessary to ensure quality. In current and future mobile communication systems, small base stations that can be installed by users themselves are expected to spread in the future. In this case, it is desirable that each base station can autonomously construct an area. “Area” is used synonymously with “cell” or “sector”, and user equipment in the area can be connected to a base station. The user equipment includes a mobile station and a fixed station.

移動局から収集した情報を用いて送信電力や指向性を制御する移動通信システムについては、例えば特許文献１に記載されている。この移動通信システムは、エリア情報を取得する処理と基地局の指向性を変更する処理を繰り返し行うことで、エリアの最適化を進めることができる。 A mobile communication system that controls transmission power and directivity using information collected from a mobile station is described in Patent Document 1, for example. This mobile communication system can proceed with area optimization by repeatedly performing the process of acquiring area information and the process of changing the directivity of the base station.

特開２００６−１３５６７３号公報JP 2006-135673 A

エリア状態の変化を基地局が把握する直接的な方法は、基地局が、指向性を変更する度にエリア情報を移動局から収集することである。従って、エリアの最新状態を基地局が把握できるようにする観点からは、情報収集の頻度は高い方が好ましい。 A direct way for the base station to grasp the change in area state is that the base station collects area information from the mobile station each time the directivity changes. Therefore, from the viewpoint of allowing the base station to grasp the latest state of the area, it is preferable that the frequency of information collection is high.

一方、基地局が自律的にエリアを構築する場合、その基地局に接続している移動局からしか報告を受けることができない。指向性が更新された結果、基地局のエリア外からエリア内に移るユーザ装置の情報は、指向性の更新前には得られない。このような観点からも、指向性を変更するたびにエリアの情報収集を行う必要がある。 On the other hand, when a base station autonomously constructs an area, it can receive a report only from a mobile station connected to that base station. As a result of the updated directivity, information on the user equipment that moves from outside the area of the base station into the area cannot be obtained before the directivity is updated. From this point of view, it is necessary to collect area information each time the directivity is changed.

他方、ユーザ装置からエリア情報を収集する場合、収集の回数に応じてユーザ装置との通信が必要になる。従って、収集回数が多くなると、トラフィックデータ用の無線リソースやユーザ装置のバッテリ等のリソースがその分だけ減ってしまう。従って、情報の収集回数を増やすことは、スループット、遅延時間及び上り送信電力等に悪影響を与える。このような観点からは、ユーザ装置からエリア情報を収集する回数は、必要以上に多くない方が好ましい。 On the other hand, when area information is collected from the user device, communication with the user device is required according to the number of times of collection. Therefore, when the number of times of collection increases, resources such as traffic data radio resources and user device batteries are reduced by that amount. Therefore, increasing the number of times information is collected adversely affects throughput, delay time, uplink transmission power, and the like. From such a viewpoint, it is preferable that the number of times area information is collected from the user apparatus is not more than necessary.

本発明の課題は、自立的なエリアを自動的に構築する基地局において、移動局からの情報収集の回数が過剰に増えないようにすることである。 An object of the present invention is to prevent the number of times of information collection from a mobile station from excessively increasing in a base station that automatically constructs an autonomous area.

本発明の一形態では、移動通信システムにおける基地局が使用される。基地局は、下り信号の品質情報を少なくとも含む測定データ(x,y)を到来方向毎に１つ以上のユーザ装置から収集する手段と、評価関数に従って各測定データ(x,y)を評価値f(x,y)に変換する手段と、複数の評価値の角度分布から、送信電力を含む指向性パラメータの更新量ΔH(θ)を導出する手段と、測定データ(x,y)と更新量ΔH(θ)に基づいて、指向性(あるいは送信電力)が仮に更新された場合に測定データがどのように変化するか(x',y')を推定する手段と、更新後の指向性(あるいは送信電力)を実際に使用して下り信号をユーザ装置に送信する手段とを有する。 In one form of the invention, a base station in a mobile communication system is used. The base station collects measurement data (x, y) including at least downlink signal quality information from one or more user devices for each direction of arrival, and evaluates each measurement data (x, y) according to an evaluation function. Means for converting to f (x, y), means for deriving the update amount ΔH (θ) of the directivity parameter including transmission power from the angular distribution of multiple evaluation values, and updating the measurement data (x, y) Based on the quantity ΔH (θ), a means for estimating how the measurement data changes (x ', y') when the directivity (or transmission power) is temporarily updated, and the updated directivity (Or transmission power) is actually used to transmit a downlink signal to the user apparatus.

本発明の一形態によれば、自立的なエリアを自動的に構築する基地局において、移動局からの情報収集の回数が過剰に増えないようにすることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to prevent the number of times of information collection from a mobile station from excessively increasing in a base station that automatically constructs an autonomous area.

基地局の動作例を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation example of a base station. データベースに測定データが蓄積されている様子を示す図。The figure which shows a mode that measurement data are accumulate | stored in the database. 評価関数の一例を示す図。The figure which shows an example of an evaluation function. 評価値の性質を示す図。The figure which shows the property of an evaluation value. ２つの基地局が接近している場合及び離れている場合の様子を示す図。The figure which shows a mode when the case where two base stations are approaching and the case where it is separated. 指向性パラメータの更新量が導出される様子を示す図(その１)。The figure which shows a mode that the update amount of a directivity parameter is derived | led-out (the 1). 指向性パラメータの更新量が導出される様子を示す図(その２)。The figure which shows a mode that the update amount of a directivity parameter is derived | led-out (the 2). 仮想ユーザ装置を説明するための図。The figure for demonstrating a virtual user apparatus. 基地局の機能ブロック図。The functional block diagram of a base station. ユーザ装置の機能ブロック図。The functional block diagram of a user apparatus. シミュレーションで使用されたパラメータ諸元を示す図。The figure which shows the parameter specification used by simulation. 反復回数と共にシミュレーション結果を示す図。The figure which shows a simulation result with the number of iterations. エリア形状のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of area shape.

本発明の一形態によれば、移動通信システムにおける基地局が使用される。 According to one aspect of the invention, a base station in a mobile communication system is used.

基地局は、
下り信号の品質の実測値を１つ以上のユーザ装置から到来方向毎に収集する収集部と、
所定の評価関数f(x,y)に従って、少なくとも前記実測値を含む対象データ(x,y)を到来方向毎の評価値f(x,y)に変換する変換部と、
前記下り信号を送信する際の指向性を決める指向性パラメータの更新量ΔH(θ)を、前記評価値f(x,y)から算出する更新量算出部と、
前記更新量ΔH(θ)に基づいて前記対象データを修正する修正部((x,y)→(x',y'))と、
更新後の指向性パラメータを用いて、下り信号をユーザ装置に送信する送信部と、
を有する基地局である。 The base station
A collection unit that collects measured values of the quality of the downlink signal from one or more user devices for each direction of arrival;
According to a predetermined evaluation function f (x, y), a conversion unit that converts target data (x, y) including at least the actual measurement value into an evaluation value f (x, y) for each direction of arrival;
An update amount calculation unit that calculates an update amount ΔH (θ) of a directivity parameter that determines directivity when transmitting the downlink signal, from the evaluation value f (x, y);
A correction unit ((x, y) → (x ′, y ′)) for correcting the target data based on the update amount ΔH (θ),
A transmitter that transmits a downlink signal to the user apparatus using the updated directivity parameter;
Is a base station.

「更新量ΔH」に基づいて「対象データ」を修正し((x,y)→(x',y'))、修正後の対象データ(x',y')を「到来方向毎の評価値」f(x',y')に変換し、その「評価値」から、「下り信号を送信する際の指向性を決める指向性パラメータの更新量」ΔHが算出される。更新量ΔH、対象データ(x',y')、評価値f(x',y')及び新たな更新量ΔHが、反復の度に実測値を追加せずに計算できるので、ユーザ装置からの情報収集の回数が過剰に増えないようにすることができる。 Based on the “update amount ΔH”, the “target data” is corrected ((x, y) → (x ′, y ′)), and the corrected target data (x ′, y ′) is evaluated according to the direction of arrival. The value “f (x ′, y ′)” is converted, and from the “evaluation value”, “the update amount of the directivity parameter that determines the directivity when transmitting the downlink signal” ΔH is calculated. Since the update amount ΔH, the target data (x ′, y ′), the evaluation value f (x ′, y ′), and the new update amount ΔH can be calculated without adding the actual measurement value at each iteration, from the user device It is possible to prevent the number of information collections from excessively increasing.

前記対象データの各々は、受信レベルを示す量ｘと、希望波電力及び非希望波電力の比を示す量ｙとを含む１組のデータで表現されてもよい。これらの量がユーザ装置で用意されるようにすることで、指向性の最適化に関する基地局の負担軽減を図ることができる。 Each of the target data may be represented by a set of data including an amount x indicating a reception level and an amount y indicating a ratio of desired wave power and undesired wave power. By making these amounts prepared by the user apparatus, it is possible to reduce the burden on the base station regarding the optimization of directivity.

前記対象データは、前記実測値に加えて、該実測値から導出された仮想測定値を含んでもよい。これにより、指向性の更新後に、エリア外からエリア内になる地域の様子が、エリアの最適化の際に考慮できるようになる。 The target data may include a virtual measurement value derived from the actual measurement value in addition to the actual measurement value. As a result, after the directivity is updated, the state of the area from the outside of the area to the inside of the area can be taken into consideration in the area optimization.

受信レベルが所定の範囲内の値に収まる対象データから(x_s≦x≦x_s＋ΔH)、前記仮想測定値が導出されてもよい。これは、指向性の更新後に、エリア外からエリア内になる地域の様子を、正確に把握する観点から好ましい。 The virtual measurement value may be derived from target data in which the reception level falls within a predetermined range (x _s ≦ x ≦ x _s + ΔH). This is preferable from the viewpoint of accurately grasping the state of the region that is changed from outside the area to inside the area after the directivity is updated.

各到来方向に関する更新量ΔH(θ)が正であるか負であるかに応じて、各到来方向の仮想測定値の導出法が異なってもよい。これは、仮想測定値を簡易に導出する観点から好ましい。 Depending on whether the update amount ΔH (θ) for each arrival direction is positive or negative, the method of deriving the virtual measurement value for each arrival direction may be different. This is preferable from the viewpoint of easily deriving the virtual measurement value.

前記更新量が所定の収束条件を満たすまで、更新量の算出及び対象データの修正が反復されてもよい。更新量が或る程度収束した後に、実際に指向性パラメータが変更されるので、これは、指向性パラメータを実際に変更する回数を減らす観点から好ましい。 Until the update amount satisfies a predetermined convergence condition, the calculation of the update amount and the correction of the target data may be repeated. Since the directivity parameter is actually changed after the update amount has converged to some extent, this is preferable from the viewpoint of reducing the number of times of actually changing the directivity parameter.

前記所定の評価関数は、下り信号の受信レベルの高低に応じて増減する値をとってもよい。これは、測定データの分布と指向性パラメータとを簡易に関連付ける観点から好ましい。 The predetermined evaluation function may take a value that increases or decreases depending on the reception level of the downlink signal. This is preferable from the viewpoint of easily associating the distribution of measurement data with the directivity parameter.

以下、本発明が幾つかの実施例又は項目に分けて説明されるが、各区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に別々に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。 Hereinafter, the present invention will be described in several examples or items. However, each division is not essential to the present invention, and items described separately in two or more examples or items may be necessary. They may be used in combination. Although specific numerical examples will be described to facilitate understanding of the invention, these numerical values are merely examples and any appropriate values may be used unless otherwise specified.

本発明の実施例は、以下の観点から説明される。 Examples of the present invention will be described from the following viewpoints.

１．動作例
２．基地局
３．ユーザ装置
４．シミューレーション結果
５．変形例 1. Example of operation Base station User device 4. 4. Simulation result Modified example

＜１．動作例＞
図１は本発明の一実施例による基地局で行われる動作例のフローチャートを示す。図示の動作例は、主に移動通信システムの基地局で行われる。移動通信システムは、複数の基地局と、１つ以上のユーザ装置を含む。ユーザ装置は典型的には移動端末であるが、固定端末が含まれてもよい。基地局はセル内のユーザ装置に対して様々な信号を送信するが、本発明では特に下りリファレンス信号(RS)が送信される。リファレンス信号はパイロット信号と呼んでもよく、送信側及び受信側で既知の信号パターンを有する信号である。ユーザ装置は下りリファレンス信号を受信し、受信レベル、受信品質等を測定する。受信レベルは一例としてRSSIで測定されるが、適切な他の如何なる量で表現されてもよい。受信品質は、SIR(Signal to Interference Ratio)、SINR、CIR、CNR、SNR、E_b/N₀等のような希望信号電力及び非希望信号電力(又は総電力)の比率で表現されるが、これも適切な如何なる量で表現されてもよい。 < 1. Example of operation >
FIG. 1 shows a flowchart of an operation example performed in a base station according to an embodiment of the present invention. The illustrated operation example is mainly performed in a base station of a mobile communication system. The mobile communication system includes a plurality of base stations and one or more user devices. The user apparatus is typically a mobile terminal, but may include a fixed terminal. The base station transmits various signals to the user apparatus in the cell. In the present invention, a downlink reference signal (RS) is transmitted in particular. The reference signal may be called a pilot signal and is a signal having a known signal pattern on the transmission side and the reception side. The user apparatus receives the downlink reference signal and measures the reception level, reception quality, and the like. The reception level is measured by RSSI as an example, but may be expressed by any other appropriate amount. The reception quality is expressed as a ratio of desired signal power and undesired signal power (or total power) such as SIR (Signal to Interference Ratio), SINR, CIR, CNR, SNR, E _b / N _0, etc. This may also be expressed in any suitable amount.

ステップS1では、下りリファレンス信号を受信した各ユーザ装置が、基地局に測定データを報告する。測定データは、下りリファレンス信号の受信レベルｘ及び受信品質ｙを含む。基地局は、１つ以上のユーザ装置から、ある期間にわたって測定データを収集してもよい。測定データと共にユーザ装置の位置情報が基地局に報告されてもよい。位置情報はGPS受信機等で測定されたものでもよいし、当該技術分野で既知の適切な如何なる位置測定法で特定されてもよい。測定データは、基地局からユーザ装置への指示に基づいて行われてもよいし、所定のタイミングで行われてもよいし、ユーザ装置で何らかのイベントが発生した時点で行われてもよい。 In step S1, each user apparatus that has received the downlink reference signal reports measurement data to the base station. The measurement data includes the reception level x and the reception quality y of the downlink reference signal. The base station may collect measurement data over a period of time from one or more user equipments. The location information of the user apparatus may be reported to the base station together with the measurement data. The position information may be measured by a GPS receiver or the like, or may be specified by any appropriate position measurement method known in the art. The measurement data may be performed based on an instruction from the base station to the user apparatus, may be performed at a predetermined timing, or may be performed when an event occurs in the user apparatus.

ステップS2では、基地局は各ユーザ装置からの測定データをデータベースに蓄積する。例えば、ある一定期間にわたって蓄積が行われてもよいし、所定数の測定データが集まるまで蓄積が行われてもよい。１つのユーザ装置が１つの測定データのみを基地局に報告するとは限らない。例えば、１つのユーザ装置が、ある場所で測定データを報告した後、別の場所で別の測定データを報告してもよい。 In step S2, the base station stores measurement data from each user apparatus in a database. For example, accumulation may be performed over a certain period, or accumulation may be performed until a predetermined number of measurement data are collected. One user apparatus does not always report only one measurement data to the base station. For example, one user apparatus may report measurement data at a certain location and then report another measurement data at another location.

図２は基地局のデータベースに蓄積される測定データの一例を示す。各行に示されるように、ユーザ装置の識別情報(ID)、ユーザ装置の方角θ、受信レベルｘ、受信品質ｙ及び評価値f(x,y)の一組でデータが管理されている。ユーザ装置の方角又は方向は、そのユーザ装置が基地局から見てどの方向に存在するかを示す角度で表現される。この方向は、ユーザ装置の位置座標から導出されてもよいし、基地局での到来波方向を推定することで用意されてもよい。到来波方向(DoA: Direction of Arrival)の推定は当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で行われてもよい。 FIG. 2 shows an example of measurement data stored in the base station database. As shown in each row, data is managed by a set of identification information (ID) of the user device, direction θ of the user device, reception level x, reception quality y, and evaluation value f (x, y). The direction or direction of the user apparatus is expressed by an angle indicating in which direction the user apparatus exists when viewed from the base station. This direction may be derived from the position coordinates of the user apparatus or may be prepared by estimating the direction of the incoming wave at the base station. The estimation of the direction of arrival (DoA) may be performed by any appropriate method known in the art.

図１のフローのステップS3では、十分なデータ数が収集されたか否かが判定される。一例としてデータ数は数十乃至数千でもよく、適切な如何なる数が使用されてもよい。十分なデータ数が収集されていなかったならば、フローはステップS1に戻り、収集されていたならばフローはステップS3に進む。本実施例では、ユーザ装置から報告される測定データ（エリア情報と呼んでもよい）に基づいて、以後の指向性を決定する演算が行われるが、そのような演算に必要な十分な数の測定データが速やかには得られない場合もあり得る。そこで、ユーザ装置から報告されるエリア情報数が、指向性更新量の算出に十分な一定数のデータが溜まるまで、ステップS1,S2が繰り返される。 In step S3 of the flow of FIG. 1, it is determined whether or not a sufficient number of data has been collected. As an example, the number of data may be tens to thousands, and any appropriate number may be used. If a sufficient number of data has not been collected, the flow returns to step S1, and if it has been collected, the flow proceeds to step S3. In this embodiment, a calculation for determining the directivity is performed based on measurement data (which may be referred to as area information) reported from the user apparatus. However, a sufficient number of measurements necessary for such calculation are performed. In some cases, data cannot be obtained quickly. Therefore, steps S1 and S2 are repeated until the number of area information reported from the user apparatus is a constant number of data sufficient for calculating the directivity update amount.

ステップS3では、評価関数に従って測定データ(x,y)が評価値f(x,y)に変換される。評価値ｆは測定データ毎に到来波方向毎に用意される。評価値fは、本実施例では次のように定義される。但し、評価値をどのように決めるかは一義的ではなく、適切な如何なる方法で評価値が導出されてもよい。 In step S3, the measurement data (x, y) is converted into an evaluation value f (x, y) according to the evaluation function. The evaluation value f is prepared for each direction of incoming wave for each measurement data. The evaluation value f is defined as follows in the present embodiment. However, how to determine the evaluation value is not unique, and the evaluation value may be derived by any appropriate method.

１）Rmin ≦ x ＜ RE のとき
f = 0.5 (RE-x)/(RE-Rmin)
２）RE ≦ x ≦ Rmaxのとき
ａ）SIRE≦yのとき
f=0
ｂ）y＜SIREのとき
f = 0.5 (x-RE)/(RE-Rmax)
３）Rmax＜xのとき
ａ）SIRE≦yのとき
f=0
ｂ）y＜SIREのとき
f=-0.5。
ここで、REはユーザ装置がエリア端又はセル端にいた場合に観測されるよう想定される受信レベル(x)を表し、SIREはユーザ装置がエリア端にいた場合に観測されるよう想定されるSIR(y)を表す。xは特定のユーザ装置で測定される受信レベルを表し、yはそのユーザ装置で測定されるSIR値を表す。代表的なxの値は、Rmin〜Rmaxの範疇にあるとしている。 1) When Rmin ≤ x <RE
f = 0.5 (RE-x) / (RE-Rmin)
2) When RE ≤ x ≤ Rmax a) When SIRE ≤ y
f = 0
b) When y <SIRE
f = 0.5 (x-RE) / (RE-Rmax)
3) When Rmax <x a) When SIRE ≤ y
f = 0
b) When y <SIRE
f = -0.5.
Here, RE represents the reception level (x) assumed to be observed when the user equipment is at the area edge or cell edge, and SIRE is assumed to be observed when the user equipment is at the area edge. Represents SIR (y). x represents a reception level measured by a specific user apparatus, and y represents an SIR value measured by the user apparatus. The typical value of x is in the range of Rmin to Rmax.

図３は上記の評価関数ｆのグラフを示す。図示されているように、評価関数ｆは、受信レベルxが(許容)最低受信レベルRminから徐々に増えるにつれて単調に(図示の例では線形に)減少し、閾値REで０に至る。受信レベルxが更に増加する場合、yがSIRE以上であったならば、評価関数ｆは０を維持し続ける。一方、受信レベルxがRE以上に増加する場合、yがSIRE以上でなかったならば、評価関数ｆは更に単調に(図示の例では線形に)減少し、受信レベルxが(許容)最大受信レベルRmaxに達すると-0.5になり、以後受信レベルが増えても評価関数ｆは-0.5を維持し続ける。評価関数ｆの関数形は図示のものに限定されず、様々な関数形が使用されてもよい。但し、評価関数ｆは、受信レベルxの高低に応じて増減し、受信レベルxが所定の範囲内にあるとき、yが所定値SIREより大きいか否かで異なる値をとる。 FIG. 3 shows a graph of the evaluation function f. As illustrated, the evaluation function f decreases monotonously (linearly in the illustrated example) as the reception level x gradually increases from the (allowable) minimum reception level Rmin, and reaches zero at the threshold value RE. When the reception level x further increases, the evaluation function f continues to maintain 0 if y is SIRE or more. On the other hand, when the reception level x increases above RE, if y is not above SIRE, the evaluation function f further decreases monotonously (linearly in the example shown), and the reception level x reaches the (allowable) maximum reception. When the level Rmax is reached, it becomes -0.5, and the evaluation function f continues to maintain -0.5 even if the reception level increases thereafter. The function form of the evaluation function f is not limited to that shown in the figure, and various function forms may be used. However, the evaluation function f increases or decreases according to the level of the reception level x, and when the reception level x is within a predetermined range, the evaluation function f takes a different value depending on whether y is greater than the predetermined value SIRE.

図２の最右列に示されるように、基地局はこのような評価関数ｆに従って、測定データ(x,y)を評価値ｆに変換する。ある測定データから導出された評価値ｆは、その測定データを報告したユーザ装置の方向について、下り送信電力が増やされるべきか或いはそうでないかを示す。説明の便宜上、送信電力を増やすことは、「指向性を拡張すること」に対応するものとする。より一般的には、送信電力だけでなく、指向性を変える何らかの値を増減させることで、指向性が調整されてよいる。 As shown in the rightmost column of FIG. 2, the base station converts the measurement data (x, y) into an evaluation value f according to such an evaluation function f. The evaluation value f derived from certain measurement data indicates whether or not the downlink transmission power should be increased with respect to the direction of the user apparatus that reported the measurement data. For convenience of explanation, increasing the transmission power corresponds to “expanding directivity”. More generally, the directivity may be adjusted by increasing or decreasing not only the transmission power but also some value that changes the directivity.

図４は評価値ｆ、受信レベルx及び受信品質yの相互関係を示す。row1及びrow2に示されているように、評価関数ｆは、受信レベルxの高低に応じて極性を変えている。col1に示されているように、受信レベルxが閾値RE以下の場合、ｆは正である。これは、下り送信電力が更に増やされるべきことを示す。col2では逆に受信レベルxは閾値RE以上である。この場合、yが閾値SIRE以上であったならば、f=0となり、現状を維持すべきことが示される。受信レベルxが閾値RE以上に大きいにもかかわらず、受信品質yが閾値SIRE以上でないということは、受信信号の干渉電力が大きいことを示す。従ってこの場合、ｆは負になり、下り送信電力を減らすべきことが示される(row2，col2)。 FIG. 4 shows the correlation between the evaluation value f, the reception level x, and the reception quality y. As indicated by row 1 and row 2, the evaluation function f changes its polarity according to the level of the reception level x. As indicated by col1, when the reception level x is less than or equal to the threshold value RE, f is positive. This indicates that the downlink transmission power should be further increased. Conversely, in col2, the reception level x is greater than or equal to the threshold value RE. In this case, if y is equal to or greater than the threshold value SIRE, f = 0, indicating that the current state should be maintained. Although the reception level x is greater than or equal to the threshold value RE, the reception quality y is not greater than or equal to the threshold value SIRE indicates that the interference power of the received signal is large. Therefore, in this case, f becomes negative, indicating that the downlink transmission power should be reduced (row2, col2).

図５は２つの基地局が近接している場合と離れている場合とで評価値ｆの取り扱いがどのように異なるかを示す。ここでは、BS#1を所望基地局とし、周辺基地局をBS#2とする。図５左側は２つの基地局が接近して設けられており、エリアの重なりが大きい場合を示す。図中の実線のグラフは受信レベルxを表し、波線のグラフは受信品質yを表す。BS#1とBS＃２の受信レベルが同じになる場所がセル境界(エリア端)となり、図５左側の例でセル境界の受信レベルは-74dBmである。エリア端での受信品質yは、周辺基地局BS#2からの干渉波に起因して、-3dBになることが想定されている。許容最小受信レベルxは-82dBm、閾値REは-78dBmであるとする。図中、受信レベルxがRmin乃至REの間にある領域は、左側の細い斜線部で示されている。受信品質yが-3dB以上閾値(0dB)以下の領域は右側の太い斜線部で示されている。 FIG. 5 shows how the evaluation value f is handled differently depending on whether the two base stations are close to each other. Here, BS # 1 is a desired base station, and a neighboring base station is BS # 2. The left side of FIG. 5 shows a case where two base stations are provided close to each other and the area overlap is large. The solid line graph in the figure represents the reception level x, and the wavy line graph represents the reception quality y. The place where the reception levels of BS # 1 and BS # 2 are the same is the cell boundary (area end), and the reception level at the cell boundary is -74 dBm in the example on the left side of FIG. The reception quality y at the area edge is assumed to be −3 dB due to the interference wave from the neighboring base station BS # 2. It is assumed that the allowable minimum reception level x is −82 dBm and the threshold value RE is −78 dBm. In the figure, a region where the reception level x is between Rmin and RE is indicated by a thin hatched portion on the left side. The region where the reception quality y is not less than −3 dB and not more than the threshold (0 dB) is indicated by the thick hatched portion on the right side.

この場合に、BS#1のセルに在圏しているユーザ装置からの測定データによれば、受信レベルxは-74dBmより大きく、受信品質yは0dBより小さいものになり、評価関数ｆは負の値を示す。従って下り信号の送信電力はその方向に対して弱められるべきことが示される。 In this case, according to the measurement data from the user equipment located in the cell of BS # 1, the reception level x is greater than -74 dBm, the reception quality y is less than 0 dB, and the evaluation function f is negative. Indicates the value of. Therefore, it is indicated that the transmission power of the downlink signal should be weakened in that direction.

図５右側は基地局が離れており、エリアの重なりが小さい場合を示す。図示の例の場合、エリア端の受信レベルは-82dBmになる。BS#1のセル端に在圏しているユーザ装置からの測定データによれば、受信レベルxは-74dBmより小さいものになる。従って評価関数ｆは正の値になり、下り信号の送信電力はその方向に対して強められるべきことが示される。基地局近傍に在圏しているユーザ装置からの測定データによれば、受信レベルxは-78dBmより大きく、受信品質yも0dBより大きくなる。従って評価関数ｆは０になり、下り信号の送信電力はその方向に対してそのまま維持されるべきことが示される。 The right side of FIG. 5 shows a case where the base stations are separated and the area overlap is small. In the case of the illustrated example, the reception level at the end of the area is −82 dBm. According to the measurement data from the user equipment residing at the cell edge of BS # 1, the reception level x is smaller than −74 dBm. Therefore, the evaluation function f becomes a positive value, indicating that the transmission power of the downlink signal should be strengthened in that direction. According to the measurement data from the user equipment located in the vicinity of the base station, the reception level x is greater than −78 dBm, and the reception quality y is also greater than 0 dB. Therefore, the evaluation function f becomes 0, indicating that the transmission power of the downlink signal should be maintained as it is in that direction.

図６の(A)は、図１のステップS3において、測定データ(x,y)が評価関数fに従って評価値f(x,y)に変換され、各評価値が到来方向毎にマッピングされた様子を示す。評価値は丸印で表現され、それらが０度乃至３６０度の範囲にわたって分布している。各評価値は、単位方向範囲において１つのデータ（代表点）が対応するように平滑化される。平滑化を行う手法として、局所的重み付き平滑化手法が用いられてもよい。局所的重み付き平滑化手法の代表例としてはローエス(LOWESS)法等が挙げられる。あるデータに関する局所的重み付けは、該データを含む所定の範囲内のデータ群を重み付け平均化することでなされる。局所的重み付けは当該技術分野で既知の適切な如何なる方法でなされてもよい。LOWESS法を適用して平滑化された評価関数を計算した結果が、図６の(A)中の曲線及び図６Ｂに示されている。 In FIG. 6A, in step S3 of FIG. 1, the measurement data (x, y) is converted into an evaluation value f (x, y) according to the evaluation function f, and each evaluation value is mapped for each direction of arrival. Show the state. The evaluation values are represented by circles, and they are distributed over a range of 0 degrees to 360 degrees. Each evaluation value is smoothed so that one data (representative point) corresponds in the unit direction range. As a method for performing smoothing, a local weighted smoothing method may be used. A representative example of the local weighted smoothing method is the LOWESS method. The local weighting with respect to certain data is performed by weighted averaging of a data group within a predetermined range including the data. Local weighting may be done in any suitable manner known in the art. The result of calculating the evaluation function smoothed by applying the LOWESS method is shown in the curve in FIG. 6A and FIG. 6B.

図１のステップS5では、この平滑化された評価関数曲線の縮尺が調整され、指向性を決める指向性パラメータの更新量ΔH(θ)が導出される。本実施例では、評価関数ｆの曲線の角度分布における積分値は基地局の送信電力の変化分に相当する。即ち、本実施例の場合、指向性パラメータは送信電力で表現される。評価関数ｆの曲線の正の部分の積分値は送信電力の増加に対応し、評価関数ｆの曲線の負の部分の積分値は送信電力の減少に対応する。従って評価関数ｆの曲線の正負の総積分値は、電力更新後の基地局の総送信電力が許容値を上回らないように制限される。このような送信電力の観点から、評価関数の曲線の縮尺が調整される。基地局の負荷に応じて、本ステップS4での縮尺調整が定期的に又は不定期的になされてもよい。 In step S5 of FIG. 1, the scale of the smoothed evaluation function curve is adjusted, and an update amount ΔH (θ) of the directivity parameter that determines directivity is derived. In this embodiment, the integral value in the angular distribution of the curve of the evaluation function f corresponds to the change in the transmission power of the base station. That is, in this embodiment, the directivity parameter is expressed by transmission power. The integral value of the positive part of the curve of the evaluation function f corresponds to an increase in transmission power, and the integral value of the negative part of the curve of the evaluation function f corresponds to a decrease of transmission power. Therefore, the total positive and negative integral values of the curve of the evaluation function f are limited so that the total transmission power of the base station after the power update does not exceed the allowable value. From such a viewpoint of transmission power, the scale of the curve of the evaluation function is adjusted. Depending on the load on the base station, the scale adjustment in this step S4 may be performed regularly or irregularly.

図６の(C)は、このようなスケール変換の観点から導出された指向性更新量ΔH(θ)を示す。正の部分はK倍され、負の部分はL倍される。図７の(D)は図６の(C)のようにして得られた指向性パラメータの更新量ΔH(θ)を低域フィルタ処理したものを示す。これは図６の(C)のグラフを更に平滑化し、アンテナの指向性を決める指向性パラメータ(送信電力)の更新量に相応しい値に変換する観点から好ましい。このように、指向性パラメータの更新量のグラフを平滑化することは、瞬時的なデータに急激な変化が生じたとしても、更新すべきアンテナパターン(指向性)に歪を導入しにくくする観点から好ましい。また、そのような歪は指向性更新時の更新量の収束の遅延をもたらすおそれもあるので、平滑化は更新量計算の高速化の観点からも好ましい。 FIG. 6C shows the directivity update amount ΔH (θ) derived from the viewpoint of such scale conversion. The positive part is multiplied by K and the negative part is multiplied by L. FIG. 7D shows a low-pass filter processed for the directivity parameter update amount ΔH (θ) obtained as shown in FIG. 6C. This is preferable from the viewpoint of further smoothing the graph of FIG. 6C and converting it to a value suitable for the update amount of the directivity parameter (transmission power) that determines the directivity of the antenna. In this way, smoothing the directivity parameter update amount graph makes it difficult to introduce distortion into the antenna pattern (directivity) to be updated even if there is a sudden change in instantaneous data. To preferred. Further, since such distortion may cause a delay in convergence of the update amount at the time of updating the directivity, smoothing is preferable from the viewpoint of speeding up the update amount calculation.

図１のステップS6では、指向性パラメータの更新量ΔH(θ)が所定の収束条件を満たすか否かが判定される。収束条件は、例えば、更新量ΔH(θ)が、十分に小さくなっている場合に満たされてもよい。収束条件は、ステップS4，S5，S6及びS7の反復的な処理が、所定の回数だけなされた場合に満たされてもよい。或いは、それらの収束条件が組み合わせて使用されてもよい。これらは収束判定の一例に過ぎず、適切な他の条件が使用されてもよい。収束条件が満たされなかった場合、フローはステップS7に進む。例えば、図７の(D)に示されるような指向性パラメータの更新量ΔH(θ)のグラフが得られたとする。このグラフは、各到来方向について、送信電力をかなり調整すべきことを示している。従って、収束条件が、更新量ΔH(θ)は十分に小さくなっていることを要求している場合、目下の例では満たされない。ステップS6において、収束条件が満たされていなかった場合、フローはステップS7に進む。 In step S6 of FIG. 1, it is determined whether or not the update amount ΔH (θ) of the directivity parameter satisfies a predetermined convergence condition. The convergence condition may be satisfied, for example, when the update amount ΔH (θ) is sufficiently small. The convergence condition may be satisfied when the iterative processing of steps S4, S5, S6, and S7 is performed a predetermined number of times. Or those convergence conditions may be used in combination. These are merely examples of convergence determination, and other appropriate conditions may be used. If the convergence condition is not satisfied, the flow proceeds to step S7. For example, it is assumed that a graph of the directivity parameter update amount ΔH (θ) as shown in FIG. 7D is obtained. This graph shows that the transmit power should be adjusted significantly for each direction of arrival. Therefore, when the convergence condition requires that the update amount ΔH (θ) be sufficiently small, the current example is not satisfied. In step S6, when the convergence condition is not satisfied, the flow proceeds to step S7.

ステップS7では、目下の例では送信電力である指向性パラメータが更新された場合、更新後の測定データ(x',y')はどのように変化するかが、測定データ(x,y)と更新量ΔH(θ)に基づいて推定される。以下、この推定方法の例を示す。 In step S7, when the directivity parameter, which is the transmission power in the current example, is updated, how the measured data (x ′, y ′) after the update changes is measured data (x, y) and It is estimated based on the update amount ΔH (θ). An example of this estimation method will be shown below.

（推定方法１）
上述したように、ユーザ装置の受信レベルをx，受信レベルから導出された受信品質SIRをy，基地局から見た各ユーザ装置の方向(到来方向)をθ，ステップS5で算出された指向性パラメータの更新量をΔH(θ)とする。指向性パラメータが更新された後、そのユーザ装置が測定する受信レベルx'及び受信品質y'は、次式のように推定される。 (Estimation method 1)
As described above, the reception level of the user apparatus is x, the reception quality SIR derived from the reception level is y, the direction (arrival direction) of each user apparatus viewed from the base station is θ, and the directivity calculated in step S5 Let the parameter update amount be ΔH (θ). After the directivity parameter is updated, the reception level x ′ and reception quality y ′ measured by the user apparatus are estimated as in the following equation.

x'= x+ΔH
y'= y+α×ΔH ・・・式（１）
このように変換された測定データ(x'，y')を用いて、ステップS4及びステップS5により、指向性パラメータ(送信電力)の更新量ΔH(θ)が再び算出される。実測値の測定データ(x,y)に基づいて算出された指向性パラメータの更新量をΔH₁(θ)とし、推定された測定データ(x',y')に基づいて算出された指向性パラメータの更新量をΔH₂(θ)とする。実測値の測定データをもたらしたエリア(セル)に対して、下り送信電力をΔH₁(θ)に基づいて変更することで指向性が変更された場合、変更後のエリア内のユーザ装置は、上記の測定データ(x',y')を観測することになる。従って、更新量ΔH₂(θ)は、更新量ΔH₁(θ)により指向性を更新した後のエリアに対して、更に指向性パラメータをどのように変更すべきかを示す。式(1)に基づいて、指向性を変更したことにより測定データがどのように変わるかを推定し(ステップS7)、その推定後の測定データを用いて、指向性パラメータの更新量ΔH₂(θ)が導出される(ステップS4,S5)。ステップS4,S5,S6,S7の処理を反復的に行うことで、指向性パラメータの更新量を反復的に計算できる。しかも、その反復の際、実測値の測定データを新たに追加しなくてよい。 x '= x + ΔH
y '= y + α × ΔH (1)
Using the measurement data (x ′, y ′) converted in this way, the update amount ΔH (θ) of the directivity parameter (transmission power) is calculated again in steps S4 and S5. Directivity calculated based on estimated measurement data (x ', y'), with the amount of update of the directivity parameter calculated based on measurement data (x, y) of the actual measurement value as ΔH ₁ (θ) Let the amount of parameter update be ΔH ₂ (θ). When the directivity is changed by changing the downlink transmission power based on ΔH ₁ (θ) for the area (cell) that brings the measurement data of the actual measurement value, the user equipment in the changed area is: The above measurement data (x ′, y ′) will be observed. Therefore, the update amount ΔH ₂ (θ) indicates how to further change the directivity parameter for the area after the directivity is updated by the update amount ΔH ₁ (θ). Based on the equation (1), it is estimated how the measurement data changes due to the change in directivity (step S7), and the measurement data after the estimation is used to update the directivity parameter update amount ΔH ₂ ( θ) is derived (steps S4 and S5). By repeatedly performing the processes of steps S4, S5, S6, and S7, the update amount of the directivity parameter can be calculated repeatedly. Moreover, it is not necessary to newly add measurement data of actual measurement values during the repetition.

なお、更新後の受信レベルx'がユーザ装置UEの受信感度x_sを下回ってしまうことがあるかもしれない。その場合の受信レベルx'及び受信品質y'は、不定値とみなされ、そのユーザ装置は、更新後にエリア外に出てしまうユーザ装置と考えられる。 Note that the updated reception level x ′ may be lower than the reception sensitivity x _s of the user apparatus UE. In this case, the reception level x ′ and the reception quality y ′ are regarded as indefinite values, and the user apparatus is considered to be a user apparatus that goes out of the area after being updated.

（推定方法２）
ところで、送信電力が増やされる場合、エリア(セル)は拡張され、基地局に接続しようとするユーザ装置数は増える傾向に向かう。従って、拡張後のエリアの状況を正確に把握するには、指向性変更前に基地局に接続していたユーザ装置だけでなく、指向性変更後に新たに基地局に接続するユーザ装置からの測定データも必要になる。上記の推定方法１は、このように新規にエリアに入って来るユーザ装置を十分に考察できない。推定方法２は、そのようなユーザ装置からの影響を考慮に入れて、指向性パラメータの更新量を算出できるようにする。 (Estimation method 2)
By the way, when the transmission power is increased, the area (cell) is expanded, and the number of user apparatuses trying to connect to the base station tends to increase. Therefore, in order to accurately grasp the situation of the area after expansion, not only the user equipment that was connected to the base station before the change of directivity but also the measurement from the user equipment that is newly connected to the base station after the change of directivity Data is also needed. The estimation method 1 described above cannot sufficiently consider the user apparatus newly entering the area. The estimation method 2 allows the update amount of the directivity parameter to be calculated in consideration of such influence from the user apparatus.

ユーザ装置における受信レベルxがユーザ装置UEの受信感度x_sに相当する地点は、エリア内外の境界(エリア端又はセル端)として考えてよい。あるユーザ装置UE1が、指向性の更新前に、受信レベルx=x_s及び受信品質yの実測値を基地局に報告していたとする。指向性更新量ΔHに基づいて下り送信電力が増やされると、このユーザ装置は、上記の(1)式によれば、
受信レベルx'＝x_s＋ΔH 及び
受信品質y' ＝y＋α×ΔH ・・・式（１）
の値を観測することになる。αは所定の定数である。下り送信電力が増やされた結果、受信レベルがx_sになるユーザ装置UE2は、ユーザ装置UE1よりも基地局から遠くに位置する。 A point where the reception level x in the user apparatus corresponds to the reception sensitivity x _s of the user apparatus UE may be considered as a boundary (area end or cell end) inside and outside the area. It is assumed that a certain user apparatus UE1 reports the measured values of the reception level x = x _s and the reception quality y to the base station before the directivity is updated. When the downlink transmission power is increased based on the directivity update amount ΔH, according to the above equation (1), this user apparatus
Reception level x ′ = x _s + ΔH and reception quality y ′ = y + α × ΔH Expression (1)
Will be observed. α is a predetermined constant. Results downlink transmission power is increased, the user equipment UE2 which reception level is x _s is located far from the base station than the User Equipment UE1.

図８は、ユーザ装置UE1,UE2及び基地局の位置関係を示す。例えば、x_s＝5dBmであったとする。ユーザ装置UE1は、指向性の更新前に受信レベルx=x_s=5dBmを観測し、それを基地局に報告していたとする。ユーザ装置UE1の方向に対して、指向性パラメータの更新量ΔH(θ)が＋3dBmであり、下り送信電力が増やされたとすると、UE1の観測する受信レベルは3dBmだけ増えて8dBmになる。この増加分ΔHに相当する距離だけUE1よりも遠くに位置するUE2は、指向性の更新後に5dBmの受信レベルを観測することになる。送信電力と距離との関係は、ユーザ装置と基地局間の伝搬損失(パスロス)等から導出可能である。ユーザ装置UE2は、指向性の変更前はエリア外に存在するが、指向性の更新後はエリア内に在圏する。目下の推定方法２は、このユーザ装置UE2が観測する受信レベルx'及び受信品質y'を、ユーザ装置UE1の受信レベルx及び受信品質yから導出し、新たな測定データとして用意する。 FIG. 8 shows the positional relationship between the user apparatuses UE1 and UE2 and the base station. For example, assume that x _s = 5 dBm. It is assumed that the user apparatus UE1 observes the reception level x = x _s = 5 dBm before updating the directivity and reports it to the base station. If the update amount ΔH (θ) of the directivity parameter is +3 dBm with respect to the direction of the user apparatus UE1, and the downlink transmission power is increased, the reception level observed by UE1 increases by 3 dBm to 8 dBm. UE2 located farther than UE1 by a distance corresponding to this increment ΔH will observe a reception level of 5 dBm after updating the directivity. The relationship between the transmission power and the distance can be derived from a propagation loss (path loss) between the user apparatus and the base station. The user apparatus UE2 exists outside the area before the change in directivity, but remains within the area after the directivity is updated. The current estimation method 2 derives the reception level x ′ and reception quality y ′ observed by the user apparatus UE2 from the reception level x and reception quality y of the user apparatus UE1 and prepares it as new measurement data.

具体的には、ユーザ装置UE2が観測する受信レベルx'及び受信品質y'は、次式に従って導出される。 Specifically, the reception level x ′ and the reception quality y ′ observed by the user apparatus UE2 are derived according to the following equations.

受信レベルx'＝x
受信品質y' ＝y−β×ΔH ・・・式（２）
なお、βは所定の定数である。このような変換は、実測値を与えるユーザ装置UE1の内、受信レベルxが、
x_s≦x≦x_s＋ΔH
の範囲内にあるユーザ装置UE1からの測定データに対して、上記の変換が行われ、新たな測定データが用意される。新たな測定データに対応付けられるユーザ装置UE2は、便宜上、「仮想ユーザ装置(仮想UE)」と言及される。 Receive level x '= x
Received quality y ′ = y−β × ΔH (2)
Β is a predetermined constant. In such conversion, the reception level x is within the user apparatus UE1 that gives the actual measurement value.
x _s ≤ x ≤ x _s + ΔH
The above conversion is performed on the measurement data from the user apparatus UE1 within the range, and new measurement data is prepared. The user device UE2 associated with the new measurement data is referred to as a “virtual user device (virtual UE)” for convenience.

推定方法２の場合、指向性を変更したことにより測定データがどのように変わるかは、一部の測定データについては式(1)により、一部の測定データについては式(2)により推定される(ステップS7)。その推定後の測定データを用いて、指向性パラメータの更新量が導出される(ステップS4,S5)。図１のステップS4,S5,S6,S7の処理を反復的に行うことで、指向性パラメータの更新量を反復的に計算することができる。しかも、反復の際、実測値の測定データを新たに追加しなくてよい。 In the case of the estimation method 2, how the measurement data changes by changing the directivity is estimated by equation (1) for some measurement data and by equation (2) for some measurement data. (Step S7). Using the estimated measurement data, an update amount of the directivity parameter is derived (steps S4 and S5). By repeatedly performing the processes of steps S4, S5, S6, and S7 in FIG. 1, the update amount of the directivity parameter can be calculated repeatedly. In addition, newly measured data need not be newly added during the iteration.

推定方法１及び推定方法２の何れであっても、ステップS6において、指向性パラメータの更新量が所定の収束条件を満たすことが確認されると、フローはステップS8に進む。 In any of estimation method 1 and estimation method 2, when it is confirmed in step S6 that the update amount of the directivity parameter satisfies a predetermined convergence condition, the flow proceeds to step S8.

ステップS8では、直前のステップS5で導出された更新量ΔH(θ)の分だけ、現在の指向性パラメータ(送信電力)が実際に変更され、新しい送信電力で下り信号が実際に送信される。これにより、エリアの形状が実際に変わり、基地局に接続するユーザ装置数も実際に変わり得る。 In step S8, the current directivity parameter (transmission power) is actually changed by the amount of update ΔH (θ) derived in the immediately preceding step S5, and the downlink signal is actually transmitted with new transmission power. Thereby, the shape of the area is actually changed, and the number of user apparatuses connected to the base station can be actually changed.

ステップS9では、所定の収束条件が判定され、収束条件を満たしていなかった場合、フローはステップS1に戻り、説明済みの手順が反復され、送信電力等の指向性パラメータが調整される。収束条件は、例えば、基地局に接続するユーザ装置数の変化(指向性の実際の更新前後における変化)が十分に少なくなった場合に満たされてもよい。後述の図１２のシミュレーション結果(右側)の場合、僅か３回の反復回数で収束条件が満たされている。或いは、収束条件は、ステップS1〜S8の反復的な処理が、所定の回数だけなされた場合に満たされてもよい。或いは、それらの収束条件が組み合わせて使用されてもよい。これらは収束判定の一例に過ぎず、適切な他の条件が使用されてもよい。収束条件が満たされた場合、フローは終了する。 In step S9, a predetermined convergence condition is determined, and if the convergence condition is not satisfied, the flow returns to step S1, the already-described procedure is repeated, and directivity parameters such as transmission power are adjusted. The convergence condition may be satisfied, for example, when the change in the number of user apparatuses connected to the base station (change in directivity before and after the actual update) becomes sufficiently small. In the case of the simulation result (right side) of FIG. 12 described later, the convergence condition is satisfied with only three iterations. Alternatively, the convergence condition may be satisfied when the iterative processing of steps S1 to S8 is performed a predetermined number of times. Or those convergence conditions may be used in combination. These are merely examples of convergence determination, and other appropriate conditions may be used. If the convergence condition is satisfied, the flow ends.

＜２．基地局＞
図９は本発明の一実施例による基地局を示す。図９には、移動局との通信部９１、移動局の情報取得部９２、データベース部９３、移動局の情報推定部９４、指向性更新量計算部９５及び制御パラメータ決定部９６が描かれている。 < 2. Base station >
FIG. 9 shows a base station according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 depicts a mobile station communication unit 91, a mobile station information acquisition unit 92, a database unit 93, a mobile station information estimation unit 94, a directivity update amount calculation unit 95, and a control parameter determination unit 96. Yes.

移動局との通信部９１は、移動局(より一般的には、ユーザ装置)と無線通信を行うためのインターフェースである。本発明では特に移動局からの測定データが受信される。上述したように測定データは、ユーザ装置で受信された下りリファレンス信号の受信レベルｘ及び受信品質ｙを少なくとも含む。 A communication unit 91 with a mobile station is an interface for performing wireless communication with a mobile station (more generally, a user device). In the present invention, in particular, measurement data from a mobile station is received. As described above, the measurement data includes at least the reception level x and the reception quality y of the downlink reference signal received by the user apparatus.

移動局の情報取得部９２は、受信信号から測定データを抽出し、更に測定データから受信レベルx及び受信品質yを取得する。測定データにユーザ装置の位置情報も含まれていたならば、その位置情報も抽出される。 The mobile station information acquisition unit 92 extracts measurement data from the received signal, and further acquires the reception level x and the reception quality y from the measurement data. If the position data of the user device is included in the measurement data, the position information is also extracted.

データベース部９３は、各ユーザ装置からの測定データを蓄積する(図３)。 The database unit 93 accumulates measurement data from each user device (FIG. 3).

移動局の情報推定部９４は、測定データ(x,y)及び指向性更新量計算部９５で生成された更新量に基づいて、指向性(あるいは送信電力)更新後の測定データ(x',y')を推定する。 Based on the measurement data (x, y) and the update amount generated by the directivity update amount calculation unit 95, the mobile station information estimation unit 94 measures the measurement data (x ′, Estimate y ').

指向性更新量計算部９５は、所定の評価関数に従って個々の測定データを評価値ｆに変換し、更新後の制御パラメータの更新量ΔHを導出する。 The directivity update amount calculation unit 95 converts each measurement data into an evaluation value f according to a predetermined evaluation function, and derives an update amount ΔH of the updated control parameter.

制御パラメータ決定部９６は、指向性の更新を実現するための制御パラメータを用意する。以後、その制御パラメータを用いて通信部９１から信号が送信される。 The control parameter determination unit 96 prepares a control parameter for realizing the directivity update. Thereafter, a signal is transmitted from the communication unit 91 using the control parameter.

なお、本実施例による基地局は、上記の各機能要素により自律的にエリアを最適化できるが、周辺基地局がそのような自律的なエリア形成機能を備えていることは必須でない。 The base station according to the present embodiment can autonomously optimize the area by the above functional elements, but it is not essential that the peripheral base station has such an autonomous area forming function.

＜３．ユーザ装置＞
図１０は本発明の一実施例によるユーザ装置を示す。図３には、基地局との通信部１０１、受信レベル/SIR測定部１０２、位置測定部１０３及び記憶装置１０４が描かれている。 < 3. User device >
FIG. 10 shows a user equipment according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates a communication unit 101 with a base station, a reception level / SIR measurement unit 102, a position measurement unit 103, and a storage device 104.

基地局との通信部１０１は、基地局との無線通信を行うためのインターフェースである。本実施例では特に下りリンクでリファレンス信号を受信し、上りリンクで測定データを含む信号を送信する。 The communication unit 101 with the base station is an interface for performing wireless communication with the base station. In this embodiment, in particular, the reference signal is received on the downlink, and the signal including the measurement data is transmitted on the uplink.

受信レベル/SIR測定部１０２は、下りリファレンス信号の受信レベルx及び受信品質yを測定する。上述したように、受信レベルや受信品質は適切な如何なる量で表現されてもよい。 The reception level / SIR measurement unit 102 measures the reception level x and the reception quality y of the downlink reference signal. As described above, the reception level and reception quality may be expressed in any appropriate amount.

位置測定部１０３は、ユーザ装置に必須の構成要素ではないが、これが備わっている場合、ユーザ装置は自身の位置を測定できる。位置測定は、例えばGPS受信機により行われてもよいし、当該技術分野で既知の他の測定方法でなされてもよい。 The position measurement unit 103 is not an essential component of the user device, but if it is provided, the user device can measure its own position. The position measurement may be performed by a GPS receiver, for example, or may be performed by other measurement methods known in the art.

記憶装置１０４は、受信レベルx、受信品質y及び必要に応じて位置情報等の測定された情報を記憶し、それらを測定データとして出力する。 The storage device 104 stores measurement information such as reception level x, reception quality y, and position information as necessary, and outputs them as measurement data.

＜４．シミュレーション結果＞
提案アルゴリズムの効果を評価するため、自由空間損失で電波が伝わるようなオープンスペース環境を想定し、シミュレーションが行われた。 < 4. Simulation results >
In order to evaluate the effectiveness of the proposed algorithm, a simulation was performed assuming an open space environment where radio waves can be transmitted with free space loss.

図１１は本シミュレーションで使用されたパラメータの諸元を示す。本シミュレーションでは、200ｍ×200ｍの地域(エリア)内に、上記実施例による指向性制御機能を備えた基地局が36台配備されている。即ち、１つの基地局の周囲に８つの干渉基地局が存在しているような地域が４つ想定されている。このエリア内に5000台のユーザ装置が一様に分布しているものとした。実環境ではユーザ装置数は、それよりも少なくてよいと思われる。本シミュレーションにおける周波数は５ＧＨzに仮定されている。基地局アンテナの指向性は、ある初期状態から、図１のフローチャートに従って反復的に更新される。初期状態は、全ての基地局の水平面内指向性が小さな無指向性である状態である。指向性形状の算出には最小二乗法による最適化アルゴリズムが適用された。また、ユーザ装置は最も受信レベルが大きい基地局に対して測定データを報告するものとする。ユーザ装置からの到来波方向は基地局側で理想的に推定できるものとした。 FIG. 11 shows the parameters used in this simulation. In this simulation, 36 base stations having the directivity control function according to the above embodiment are arranged in a 200 m × 200 m area. That is, four regions are assumed in which eight interfering base stations exist around one base station. It is assumed that 5000 user devices are uniformly distributed in this area. In a real environment, the number of user devices may be smaller. The frequency in this simulation is assumed to be 5 GHz. The directivity of the base station antenna is iteratively updated according to the flowchart of FIG. 1 from a certain initial state. The initial state is a state in which the directivity in the horizontal plane of all base stations is small. An optimization algorithm based on the least square method was applied to calculate the directional shape. Further, it is assumed that the user apparatus reports measurement data to the base station with the highest reception level. The direction of the incoming wave from the user apparatus can be ideally estimated on the base station side.

図１２左右に示されるグラフは、４つの基地局各々に接続されるユーザ装置数の推移を示す。図１２の左側は、図１のフローチャートの内、ステップS6,S7以外のステップだけを用いた場合の計算結果を示す。即ち、ステップS5の後に、ステップS6,S7を行わずにステップS8を行う例である。「反復回数」は、指向性を実際に変更した回数を示す。この方法の場合、各基地局に接続されるユーザ装置数が収束までに8回の反復計算が必要なことがわかる。これに対して、図１のフローチャートに従って計算を行った例が、図１２右側に示されている。この方法の場合、ステップS5の後にステップS6,S7が行われる。更新量が最適化された後で、実際に指向性がステップS8で変更される。このため、わずか３回の反復計算により、各基地局に接続されるユーザ装置数は収束していることがわかる。図１２の左右の例を比較すると、本方法(右側)は、左側の例で最適化に必要な反復回数に対して、わずか37.5%の回数で最適化できることがわかる。 The graphs shown on the left and right of FIG. 12 show changes in the number of user devices connected to each of the four base stations. The left side of FIG. 12 shows a calculation result when only steps other than steps S6 and S7 are used in the flowchart of FIG. That is, in this example, step S8 is performed without performing steps S6 and S7 after step S5. “Number of iterations” indicates the number of times the directivity is actually changed. In the case of this method, it is understood that iterative calculation is required 8 times until the number of user apparatuses connected to each base station converges. On the other hand, an example in which calculation is performed according to the flowchart of FIG. 1 is shown on the right side of FIG. In this method, steps S6 and S7 are performed after step S5. After the update amount is optimized, the directivity is actually changed in step S8. For this reason, it can be seen that the number of user apparatuses connected to each base station has converged by only three iterations. Comparing the left and right examples in FIG. 12, it can be seen that the present method (right side) can be optimized with only 37.5% of the number of iterations required for optimization in the left example.

図１３は、指向性の最適化された後のエリアの状況を示す。図１３左側は、図１２の左側に対応し、８回の反復計算後に到達したエリアの状況を示す。図１３右側は、図１２の右側に対応し、３回の反復計算後に到達したエリアの状況を示す。いずれも同様なエリアを実現している。従って、本実施例は、最適なエリア状態に速やかに到達できることが分かる。 FIG. 13 shows the situation of the area after the directivity is optimized. The left side of FIG. 13 corresponds to the left side of FIG. 12 and shows the situation of the area reached after 8 iterations. The right side of FIG. 13 corresponds to the right side of FIG. 12 and shows the situation of the area reached after three iterations. Both have the same area. Therefore, it can be seen that the present embodiment can quickly reach the optimum area state.

＜５．変形例＞
上記の「推定方法２」の説明では、送信電力を増やす場合(ΔH≧0)、一部の測定データは式(1)により、別の測定データは式(2)により、測定データの変換が行われた。具体的には、実測値の測定データの内、ユーザ装置の受信レベルxが、受信感度x_s以上(x_s＋ΔH)以下である測定データについて、式(2)による測定データの変換が行われ、それ以外については式(1)が使用された。しかしながら、式(1)及び式(2)の適用対象の分け方は、この「推定方法２」の場合に限定されない。 < 5. Modification >
In the explanation of “estimation method 2” above, when increasing the transmission power (ΔH ≧ 0), some measurement data can be converted according to equation (1), and other measurement data can be converted according to equation (2). It was conducted. Specifically, among the measurement data of the actual measurement values, the measurement data is converted by the equation (2) for the measurement data whose reception level x of the user device is equal to or higher than the reception sensitivity x _s (x _s + ΔH). For all other cases, equation (1) was used. However, the method of dividing the application targets of Equation (1) and Equation (2) is not limited to this “estimation method 2”.

例えば、直前のステップS5で算出された更新量ΔH(θ)の正負に基づいて適用対象が分けられてもよい。例えば、ΔH(θ)＜0に対応する到来方向に位置するユーザ装置からの測定データについては、式(1)を用いて測定データが変更され、ΔH(θ)＞0に対応する到来方向に位置するユーザ装置からの測定データについては、式(2)を用いて測定データが変更されるようにしてもよい。 For example, the application target may be divided based on the sign of the update amount ΔH (θ) calculated in the immediately preceding step S5. For example, for measurement data from a user device located in the direction of arrival corresponding to ΔH (θ) <0, the measurement data is changed using Equation (1), and the direction of arrival corresponding to ΔH (θ)> 0 is set. For the measurement data from the user device located, the measurement data may be changed using Equation (2).

エリア内外のユーザ装置を明確に区別し、指向性の更新後に仮想ユーザ装置を適切に考慮し、更新量の計算精度を向上させる観点からは、上記の推定方法２が好ましい。これに対して、直前の更新量の単なる正負判定に基づいて測定データを変換し、更新量を最適化する本変形例は、基地局の演算負担の軽減を図る等の観点から好ましい。 From the viewpoint of clearly distinguishing user devices inside and outside the area, appropriately considering the virtual user device after updating the directivity, and improving the calculation accuracy of the update amount, the above estimation method 2 is preferable. On the other hand, this modified example in which the measurement data is converted based on the mere positive / negative determination of the immediately previous update amount and the update amount is optimized is preferable from the viewpoint of reducing the calculation load of the base station.

本発明は、基地局が自律的にエリアを構築する適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、HSDPA/HSUPA方式のW-CDMAシステム、LTE方式のシステム、IMT-Advancedシステム、WiMAX, Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。 The present invention may be applied to any appropriate mobile communication system in which a base station autonomously constructs an area. For example, the present invention may be applied to HSDPA / HSUPA W-CDMA systems, LTE systems, IMT-Advanced systems, WiMAX, Wi-Fi systems, and the like.

以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。ソフトウエアは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD-ROMその他の適切な如何なる記憶媒体に用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。 Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, they are merely exemplary and those skilled in the art will appreciate various variations, modifications, alternatives, substitutions, and the like. Although specific numerical examples have been described in order to facilitate understanding of the invention, these numerical values are merely examples and any appropriate values may be used unless otherwise specified. Although specific mathematical formulas have been described to facilitate understanding of the invention, these mathematical formulas are merely examples, unless otherwise specified, and any appropriate mathematical formula may be used. The division of the embodiment or item is not essential to the present invention, and the matters described in two or more embodiments or items may be used in combination as necessary, or may be described in a certain embodiment or item. Matters may apply to matters described in other examples or items (unless they conflict). For convenience of explanation, an apparatus according to an embodiment of the present invention has been described using a functional block diagram. However, such an apparatus may be implemented by hardware, software, or a combination thereof. The software may be prepared on any suitable storage medium such as random access memory (RAM), flash memory, read only memory (ROM), EPROM, EEPROM, register, hard disk (HDD), removable disk, CD-ROM, etc. Good. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications, modifications, alternatives, substitutions, and the like are included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.

９１通信部
９２情報取得部
９３データベース部
９４情報推定部
９５指向性更新量計算部
９６制御パラメータ決定部
１０１通信部
１０２受信レベル/SIR測定部
１０３位置測定部
１０４記憶装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 91 Communication part 92 Information acquisition part 93 Database part 94 Information estimation part 95 Directivity update amount calculation part 96 Control parameter determination part 101 Communication part 102 Reception level / SIR measurement part 103 Position measurement part 104 Storage device

Claims

移動通信システムにおける基地局であって、
下り信号の受信レベル及び受信品質の実測値を１つ以上のユーザ装置から到来方向毎に収集する収集部と、
所定の評価関数に従って、少なくとも前記実測値を含む対象データを到来方向毎の評価値に変換する変換部と、
前記下り信号を送信する際の指向性を決める指向性パラメータの更新量を、前記評価値の角度分布から算出する更新量算出部と、
前記指向性パラメータが前記更新量だけ変化した場合に予想される変化量だけ前記対象データを修正する修正部と、
更新後の指向性パラメータを用いて、下り信号をユーザ装置に送信する送信部と、
を有し、前記変換部による評価値への変換、前記更新量算出部による更新量の算出及び前記修正部による対象データの修正を反復的に行うことで、最終的な更新量を決定する基地局。 A base station in a mobile communication system,
A collection unit that collects an actual measurement value of a reception level and reception quality of a downlink signal from one or more user devices for each direction of arrival;
According to a predetermined evaluation function, a conversion unit that converts target data including at least the actual measurement value into an evaluation value for each direction of arrival;
An update amount calculation unit that calculates an update amount of a directivity parameter that determines directivity when transmitting the downlink signal from an angular distribution of the evaluation value;
A correction unit that corrects the target data by an expected change amount when the directivity parameter changes by the update amount;
A transmitter that transmits a downlink signal to the user apparatus using the updated directivity parameter;
Have a, the conversion to the evaluation value by the conversion unit, by correcting the target data by the update amount calculation calculation and the correction of the update amount by the unit repeatedly, the base to determine the final update amount Bureau.

前記対象データは、前記実測値に加えて、該実測値から導出された仮想測定値も含む、請求項１記載の基地局。 The target data, in addition to the measured value, the virtual measurement values derived from the measured values including, a base station of claim 1, wherein.

受信レベルが所定の範囲内の値に収まる対象データから、前記仮想測定値が導出される、請求項２記載の基地局。 The base station according to claim 2 , wherein the virtual measurement value is derived from target data whose reception level falls within a predetermined range.

各到来方向に関する更新量が正であるか負であるかに応じて、各到来方向の仮想測定値の導出法が異なる、請求項２記載の基地局。 The base station according to claim 2 , wherein a method for deriving a virtual measurement value for each direction of arrival differs depending on whether the update amount for each direction of arrival is positive or negative.

前記更新量が所定の収束条件を満たすまで、更新量の算出及び対象データの修正が反復される、請求項２記載の基地局。 The base station according to claim 2 , wherein the calculation of the update amount and the correction of the target data are repeated until the update amount satisfies a predetermined convergence condition.

前記所定の評価関数は、下り信号の受信レベルの高低に応じて増減する値をとる、請求項２記載の基地局。 The base station according to claim 2 , wherein the predetermined evaluation function takes a value that increases or decreases according to a reception level of a downlink signal.

移動通信システムにおける基地局が実行する指向性制御方法であって、
下り信号の受信レベル及び受信品質の実測値を１つ以上のユーザ装置から到来方向毎に収集する収集ステップと、
所定の評価関数に従って、少なくとも前記実測値を含む対象データを到来方向毎の評価値に変換する変換ステップと、
前記下り信号を送信する際の指向性を決める指向性パラメータの更新量を、前記評価値の角度分布から算出する算出ステップと、
前記指向性パラメータが前記更新量だけ変化した場合に予想される変化量だけ前記対象データを修正する修正ステップと、
更新後の指向性パラメータを用いて、下り信号をユーザ装置に送信する送信ステップと、
を有し、前記変換ステップによる評価値への変換、前記算出ステップによる更新量の算出及び前記修正ステップによる対象データの修正を反復的に行うことで、最終的な更新量を決定する指向性制御方法。 A directivity control method executed by a base station in a mobile communication system,
A collection step of collecting measured values of downlink signal reception level and reception quality from one or more user devices for each direction of arrival;
A conversion step of converting target data including at least the actual measurement value into an evaluation value for each direction of arrival according to a predetermined evaluation function;
A calculation step of calculating an update amount of a directivity parameter that determines directivity when transmitting the downlink signal from an angular distribution of the evaluation value;
A correction step of correcting the target data by an expected change amount when the directivity parameter changes by the update amount;
A transmission step of transmitting a downlink signal to the user apparatus using the updated directivity parameter;
Have a conversion to the evaluation value by the conversion step, by performing the correction of the target data iteratively by calculating, and the correction step of updating amount by the calculating step, the directivity control to determine the final update amount Method.