JP5668754B2 - 通信装置 - Google Patents
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Description
また、アンテナ構成(antenna configuration)を最適化する公知の方法として、所定のユーザ分布に対する平均スループットが最適となるように、温度Tを更新しつつアンテナ構成のパラメータを調整する焼き鈍し法(annealing algorithm)がある。
この通信装置は、
(A)通信エリア内の移動局の下りの受信品質を示す指標値を、通信エリア内の基地局を介して移動局ごとに取得するデータ取得部;
(B)各移動局の前記指標値に基づいて得られる、通信エリア内の基地局と移動局の間の通信品質、スループットまたは受信電力の少なくともいずれかに基づく値を基準値と比較して、通信エリア内の各基地局の送信パラメータの演算処理の実行を開始又は終了するか否かを判定する判定部;
を備える。
このサービスエリア調整方法は、
(C)通信エリア内の移動局の下りの受信品質を示す指標値を、通信エリア内の基地局を介して移動局ごとに取得すること;
(D)各移動局の前記指標値に基づいて得られる、通信エリア内の基地局と移動局の間の通信品質、スループット、または受信電力の少なくともいずれかに基づく値を基準値と比較して、通信エリア内の各基地局の送信パラメータの演算処理の実行を開始又は終了するか否かを判定すること;
を含む。
(1−1)移動通信システム
本実施形態の移動通信システムでは、所定の通信エリアの単位で、その通信エリア内で極力広範囲なサービスエリアが得られるように、通信エリアに含まれる複数の基地局(eNB: evolved Node B)の送信パラメータに対する最適化処理が行われる。この最適化処理の結果、通信エリア内の移動局に対するサービスエリアが調整される。送信パラメータとしては例えば、各基地局のアンテナのチルト角(アンテナの傾斜角)、送信電力、アジマス(アンテナの垂直軸回りの角度)、アンテナパターン(アンテナの指向性)等が挙げられる。本実施形態では一例として、最適化処理の対象がチルト角である場合について説明する。図1に、所定の通信エリアの一例を示す。この例では、通信エリア内に3セクタ構成の基地局が7局含まれており、21セル(21個のアンテナのチルト角)が最適化処理の対象となる。
そこで、本実施形態の移動通信システムでは、最適化アルゴリズムを常時実行するのではなく、通信エリア内の移動局の平均的な下り受信品質(平均受信品質)に基づいて、通信エリア内の各基地局の送信パラメータに対する最適化処理の開始又は終了の条件が設定される。すなわち、通信エリア内の移動局の平均受信品質が基準値よりも劣化したことを、最適化アルゴリズムの実行の開始条件とする。また、通信エリア内の移動局の平均受信品質が基準値以上となって受信品質が改善したことを、最適化アルゴリズムの実行の終了条件とする。ここで、基準値は例えば、移動通信システムの運用開始時、又は運用開始後のメンテナンス時において、通信エリア内の平均的な移動局の分布を基に計算機によって算出された値、又は長期間の平均受信品質のサンプルを統計処理した値に基づいて設定される。
図2は、本実施形態の移動通信システムのシステム構成図である。
図2に示すシステム構成は、次世代の移動通信システムであるLTE(Long Term Evolution)をベースとしている。LTEの無線アクセスネットワークであるE-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)では、基地局eNB間がX2インタフェースで接続されている。E-UTRANは、対応するコアネットワークであるEPC(Evolved
Packet Core)に接続される。EPCは、MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet Data Network Gateway), 及びPDN(Packet Data Network)を含む。S1-MME, S1-U, S5, S10, S11は、エンティティ間を接続するインタフェースである。また、各基地局eNBは、外部のEMS(Element Management System;エレメント管理システム)と有線又は無線により接続される。
次に、基地局とEMSの構成について、図3及び図4を参照して説明する。図3は、基地局eNBの構成の要部を示すブロック図である。図4は、EMSの構成の要部を示すブロック図である。
復調復号部13は、データ信号及び制御信号に対して復調及び復号処理を行う。このとき、受信部12で分離された参照信号から得られるチャネル推定値に基づいて、データ信号及び制御信号についてのチャネル補償が行われる。
受信した制御信号に含まれるUE情報(下りSINRのデータ)は、スケジューラ15へ与えられる。データ信号、及びUE情報以外の制御信号の情報(すなわち、UE情報以外の上りデータ)は、伝送路インタフェース14へ与えられる。
符号化変調部16は、移動局ごとのデータ信号、制御信号、及びパイロット信号等の参照信号に対して符号化及び変調処理を行うとともに、データ信号、制御信号、及び参照信号を多重化する。送信機16は、D/A(Digital to Analog)変換器、ローカル周波数発信器、ミキサ、パワーアンプ、フィルタ等を備え、多重化された送信信号を、ベースバンド周波数から無線周波数へアップコンバート等した後に、アンテナ10から空間へ放射する。
また、ノイズによるSINRの値の変動による影響を過度に受けることで最適化アルゴリズムの実行開始及び実行終了が過度になされないようにする目的で、SINRaveとSINRthの比較の判定は、|SINRave-SINRth|>dの判定式に基づくようにしてもよい。ここで、dは、計算機によるシミュレーションや過去の測定結果等により事前に決定される所定のマージンである。
なお、本実施形態では、最適化アルゴリズムにより算出される物理量をチルト角の調整量としているが、目標チルト角としてもよい。両者が等価であることは明らかである。
次に、EMSの動作のうち、基地局のアンテナのチルト角の最適化アルゴリズムの実行に関連する動作について、図5を参照して説明する。図5は、基地局のアンテナのチルト角の最適化アルゴリズムの実行に関連する動作を示すフローチャートである。
以下、第2の実施形態の移動通信システムについて説明する。
本実施形態の移動通信システムでは、第1の実施形態のものと比較して、基地局の送信パラメータの最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定の精度が、システムの運用期間が経過するにつれて劣化しないようにすることを意図している。システムの運用期間が長くなるにつれて、新しい建物等が建設され、又は古い建物が取り壊される等のパスロスの変化により、セル設計時と比較してセル内の無線伝播環境は変化する。そのため、基地局の送信パラメータの最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定に当たっての基準値を、無線伝播環境の変化に応じて調整することが好ましい。
なお、本実施形態のシステム構成、並びに基地局及びEMSの構成は、図1〜4に示したものを適用できる。
最適化アルゴリズムの処理の結果、平均SINRが改善された場合には、初期のセル設計時点と比較して、通信エリア内の無線伝播環境が改善した可能性がある。そこで、このような場合には、改善された無線伝播環境に応じて基準値を更新する。これにより、その後の最適化アルゴリズムの実行開始条件(ステップS13)の判定が適正化される。
以下、第3の実施形態の移動通信システムについて説明する。
なお、本実施形態のシステム構成、並びに基地局及びEMSの構成は、図1〜4に示したものを適用できる。
本実施形態の移動通信システムでは、第1又は第2の実施形態のものと比較して、基地局の送信パラメータの最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定の精度を、さらに向上させることを意図している。この判定の精度の向上のために、本実施形態では、判定に当たってUE情報が得られる移動局の数が所定の閾値以上である場合に、平均受信品質を算出するようにする。つまり、1日の内の昼間の時間等、基地局に接続している移動局の数が多い場合には、1日の内の夜間の時間等と比較して、通信エリア内で基地局に接続している移動局が多く、かつ全体的に均一に分散配置している可能性が高い。よって、基地局に接続している移動局の数が多い場合に平均受信品質を算出することにより、上記判定の精度が向上する。
図7において、セル設計が完了すると(ステップS30)、移動通信システムの運用に当たって通信エリア内のセルの配置、並びに通信エリア内の各基地局の送信パラメータの初期値が設定される。また、この時点で、各基地局には、基地局に接続している移動局UEの数が閾値(第1閾値)以上であることを条件として(ステップS31)、アンテナのチルト角の最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定に当たっての基準値が設定されている(ステップS32)。ここまでの処理は典型的には、移動通信システムを実フィールド上で運用する前に行われる。
以下、第4の実施形態の移動通信システムについて説明する。
なお、本実施形態のシステム構成、並びに基地局及びEMSの構成は、図1〜4に示したものを適用できる。
本実施形態の移動通信システムでは、第1〜3実施形態のものと比較して、基地局の送信パラメータの最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定の精度を、さらに向上させることを意図している。この判定の精度の向上のために、本実施形態では、判定に当たってUE情報が得られる移動局の数が所定の閾値以上であることに加えて、セル内における移動局の分布が考慮される。
先ず、i個の基地局がそれぞれj個のセクタを有しており、各セクタにはk[i][j]個の移動局が接続しており、各移動局の下りの受信SINRをSINR[i][j][k]と定義する。そして、EMSでは、通信エリア内で基地局と接続している移動局のうち、その受信SINRが所定の閾値を超える移動局の数をカウントする。この閾値は、例えば、通信エリア内に移動局が均一に分布しているとした場合に得られる平均の受信SINRを予め計算機で算出される値とするか、又は長期間における移動局からの受信SINRを統計処理して得られる値とする。セクタごとに無線伝播環境が相違するため、この閾値はセクタごとに設定することが好ましい。そこで、EMSは、あるセクタの閾値をSINRth[i][j]としたときに、SINR[i][j][k]≧SINRth[i][j]を満足する移動局の数として、NUE[1]を算出する。EMSはさらに、セクタごとに、閾値SINRth[i][j]以上の受信SINRを満足する移動局の数の、全体の移動局の数に対する比Rを、以下の式(2)に従って算出する。
すなわち、先ず、通信エリア内の移動局の平均SINR(SINRave)が算出される(ステップS44)。ステップS45において、平均SINRが基準値(SINRth)以上であると判定された場合には(SINRave≧ SINRth)、基地局のアンテナのチルト角の最適化を行わずにステップS41に戻る。
以下、第5の実施形態の移動通信システムについて説明する。
なお、本実施形態のシステム構成、並びに基地局及びEMSの構成は、図1〜4に示したものを適用できる。
第1〜4実施形態として、基地局の送信パラメータの最適化アルゴリズムの実行の開始又は終了の判定について様々な態様について説明してきた。このような判定の設定により、最適化アルゴリズムを精度良く実行するための好ましい状況下で、最適化アルゴリズムが実行されることになる。しかしながら、実フィールドでは、例えば最適化アルゴリズムの実行中の移動局の分布の変化等によって、実状を反映していない送信パラメータの調整量が算出されることがありうる。そこで、本実施形態では、最適化アルゴリズムの実行によって得られる送信パラメータの調整量に上限値を設けるようにする。これにより、送信パラメータの調整量が制限されるため、実状を反映していない送信パラメータの調整量が算出されることを回避することができる。さらに、送信パラメータの調整量が制限されることで、最適化アルゴリズムの計算の収束時間が短縮され、早期に送信パラメータの調整量が算出される。
図10のステップS52では、特定の基地局を対象として、チルト角調整の処理を実行し、その基地局のアンテナの調整量が算出される。算出されたアンテナの調整量がステップS51で設定された上限値以内であれば、そのアンテナに対するチルト角の調整量が確定し、以後の処理が必要に応じて継続される(ステップS55)。一方、ステップS53で、算出されたアンテナの調整量がステップS51で設定された上限値を超える場合には、その調整量を対象の基地局に対して設定せずに、チルト角調整のための別の基地局を選択して(ステップS54)、ステップS52に戻る。
送信パラメータの調整量に上限値は固定値に設定してもよいが、第4の実施形態で述べた各セクタの移動局の数k[i][j]及び比Rに応じて、セクタごとに上限値を可変とするようにしてもよい。移動局の数k[i][j]及び比Rに応じた、送信パラメータの調整量に上限値の設定例を以下の表1に示す。表1では送信パラメータとして、アンテナのチルト角の調整量の上限値を示している。例えば、調整量の上限値が2度であるということは、アンテナのチルト角の初期値から±2度が調整量の範囲であることを示している。
変形例1では、チルト角の調整量の上限値を、例えばセル設計の段階で予め決定した初期値を基準に設定したが、調整量を算出する前のチルト角の値を基準に設定してもよい。長期間のシステムの運用において、セル設計の段階で予め決定した初期値が適切な中央値であるとは限らず、その後の無線伝播環境の変化によって、調整量を算出する時点のチルト角を基準にした方が好ましい場合が考えられるためである。この場合、下の表2に例示するようにセクタ内の移動局の数k[i][j]のみによって調整量を決定してもよく、或いは下の表3に例示するようにセクタ内の比Rのみによって調整量を決定してもよい。
以下、第6の実施形態の移動通信システムについて説明する。
上述した第1の実施形態の移動通信システムでは、UE情報としての下りSINRを平均化処理して得られる平均SINRを基準値と比較することで、最適化アルゴリズムの実行を開始又は終了するか否かの判定を行った。これに対して、本実施形態の移動通信システムでは、UE情報として、無線リンク障害(RLF(Radio Link Failure);以下、単にRLFという。)の発生時のRSRP (Reference Signal Received Power)を平均化処理して得られる平均RSRPの変化代を基準値と比較することで、最適化アルゴリズムの実行を開始又は終了するか否かの判定を行う。なお、RSRPは、基地局eNBから送信される既知の参照信号に対する、移動局UEにおける受信電力の値である。
図11は、互いに隣接し、セルAを形成する基地局eNB100と、セルBを形成する基地局eNB101とを含む移動通信システムを例示しており、移動局UEがセルAからセルBへハンドオーバされる状態を示している。図11において、(a)は特定の不感地帯が発生する前の状態を示し、(b)は特定の不感地帯が発生した後の状態を示している。
一方、図11(b)では、セル設計時には存在しなかった建造物BLGがセルA内に新たに設けられることにより不感地帯が発生し、本来ハンドオーバが必要ないエリアにおいても受信信号強度又はRSRPが極端に劣化するためRLFが発生する。これにより、隣接セル(セルB)への再接続を余儀なくされる場合が想定される。ここで、不感地帯へ入る直前の移動局UEにおける基地局eNB100からの受信信号強度又はRSRPはハンドオーバが生ずるほど劣化はしておらず、不感地帯へ入ると共に突然リンクが切断されるほど劣化すると考えられる。その後、移動局UEは、基地局eNB101からの受信信号強度又はRSRPが条件を満たしている場合には基地局eNB101と再接続することができる。
図12は、本実施形態の移動局UEの要部を示すブロック図である。図12において、制御部31は、図に示す内部状態遷移に従って動作する。すなわち、制御部31は、RRCコネクションが確立している状態(RRC_CONNECTED)において、接続している基地局eNBとの間での無線リンクの品質劣化を検出すると、タイマT310を起動させる。制御部31は、タイマT310が満了する前に、かかる無線リンクの品質劣化が回復しない場合、RLFを検出し、アイドル状態(RRC_IDLE)に遷移する。アイドル状態(RRC_IDLE)では、セル選択処理がなされ、特定のセルを発見した場合にそのセルを形成している基地局eNBとの無線リンクの確立が試みられる。そこで無線リンクが確立すると、再度RRC_CONNECTEDの状態へ遷移する。
RSRP測定部32は定期的に、接続している基地局eNBからの参照信号の受信電力を測定している。制御部31においてRLFが検出されると、RSRP測定部32は、その検出直前に測定した受信電力の値(RLFが検出される時刻より前の最新のサンプルの値;つまり「RLF発生時のRSRP」)をRSRP記憶部33に記録する。なお、RLFが生じたときのRSRPの記録は、隣接セル(例えば、図11の例ではセルA→セルB)と関連付けて記録することが好ましい。
本実施形態の移動通信システムにおいて、各基地局eNBは、接続している移動局UEごとのUE情報として、RLF発生時のRSRPをEMSへ送信する。EMSでは、通信エリア内の各基地局から送信されるUE情報(RLF発生時のRSRP)を収集し、定期的に、例えば毎日又は毎月の平均値をとることで平均RSRPを算出する。EMSで毎月算出される平均RSRP[dB]の一例を以下の表4に示す。好ましくは、このような時間ごとの平均RSRPは、隣接セルと関連付けて算出される。
11…チルト角調整機構
12…受信部
13…復調復号部
14…伝送路インタフェース
15…スケジューラ
16…符号化変調部
17…送信部
18…チルト角制御部
21…制御部
22…伝送路インタフェース
23…UE情報格納バッファ
24…メモリ
25…入出力インタフェース
26…ディスプレイ装置
27…チルト角格納バッファ
Claims (9)
- 送信パラメータの調整機能を備えた基地局、を複数含む所定の通信エリア内において、
移動局に対するサービスエリアを調整するための通信装置であって、
前記通信エリア内の移動局の下りの受信品質を示す指標値を、通信エリア内の基地局を介して移動局ごとに取得するデータ取得部と、
各移動局の前記指標値に基づいて得られる、前記通信エリア内の基地局と移動局の間の通信品質、スループットまたは受信電力の少なくともいずれかに基づく値を基準値と比較し、前記値が前記基準値を満たさない場合に通信エリア内の各基地局の送信パラメータの演算処理の実行を開始すると判定し、前記値が前記基準値を満たす場合に前記送信パラメータの演算処理を終了すると判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に応じて前記送信パラメータの演算処理を実行する演算処理部と、
を備え、
前記判定部により前記送信パラメータの演算処理の実行を開始すると判定されると、前記演算処理部が前記送信パラメータの演算処理を実行し、前記データ取得部が前記指標値を取得し、前記判定部が前記データ取得部により取得された前記指標値に基づく前記値を前記基準値と比較する一連の処理を、前記値が前記基準値を満さない限り繰り返し、前記値が前記基準値を満たすに至ると、前記判定部が前記送信パラメータの演算処理を終了すると判定し、前記演算処理部が前記送信パラメータの演算処理を終了することにより前記一連の処理が終了した後、
前記一連の処理が終了した際に前記判定部により前記基準値を満たすとされた前記値を新たな基準値とし、前記データ取得部が新たな指標値を取得し、前記判定部が前記新たな指標値に基づいて得られる前記値と前記新たな基準値との比較結果に応じて前記送信パラメータの演算処理の実行を再び開始するか否かを判定する、
通信装置。 - 前記通信エリア内の通信環境の変化に応じて前記基準値が調整される、
請求項1に記載された通信装置。 - 前記判定部はさらに、前記通信エリア内の各基地局に接続している移動局の数が所定の第1閾値以上であるか否かに応じて、前記演算処理の実行を開始又は終了するか否かを判定する、
請求項1又は2に記載された通信装置。 - 前記判定部はさらに、前記通信エリア内の各基地局において、セクタごとに基地局に接続している移動局の数が第2閾値以上であって、かつ、セクタごとに基地局に接続している移動局の数の内、前記指標値が所定の第3閾値以上となる移動局の割合が、所定の第1範囲内にあるか否かに応じて、前記演算処理の実行を開始又は終了するか否かを判定する、
請求項3に記載された通信装置。 - 前記判定部は、前記演算処理が実行されている間に、前記移動局の数、及び/又は、前記移動局の割合に基づいて前記判定を行うとともに、当該判定結果に応じて、演算処理の実行を継続するか否かを判定する、
請求項4に記載された通信装置。 - 前記演算処理の実行結果に基づいて、前記通信エリア内の各基地局の送信パラメータの調整量を算出する調整量算出部、をさらに備え、
前記調整量に上限値が設定されている、
請求項1〜5のいずれかに記載された通信装置。 - 各基地局の送信パラメータの前記調整量の上限値は、セクタごとに基地局に接続している移動局の数に応じて大きく設定されている、
請求項6に記載された通信装置。 - セクタごとに基地局に接続している移動局のうち、前記指標値が所定の第4閾値以上となる移動局の数の割合が所定の第2範囲内にある場合の、各基地局の送信パラメータの前記調整量の上限値は、当該割合が前記第2範囲内にない場合の上限値よりも大きく設定されている、
請求項6又は7のいずれかに記載された通信装置。 - 前記受信電力は、無線リンク障害の発生時の移動局における参照信号の受信電力である、
請求項1に記載された通信装置。
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