JP5306293B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、自律的にセル調整を行う無線通信システムに関する。

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

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

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

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

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

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

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来と比較して、より簡単な機構でセルの自己最適化を実施する無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動局を収容する複数の基地局、基地局を収容するとともに基地局配下の移動局の移動管理を行うゲートウエイ装置、および前記基地局をグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバを備えた無線通信システムであって、前記ＳＯＮサーバは、前記ゲートウエイ装置から移動局の移動に関する情報を収集するとともに、前記基地局から無線品質に関する情報を収集する情報収集手段と、前記情報収集手段が収集した情報に基づいてシステム内の各基地局配下に存在する各移動局の動線を求め、求めた動線に基づいて各基地局をグループ化するグループ化手段と、を備え、同一グループに属している各基地局は、配下の各移動局に向けて同一の制御信号を送信することにより複数のセルがまとめられたグループセルを形成することを特徴とする。

本発明によれば、基地局の送信電力調整やアンテナ角調整を実施する従来のセルの自己最適化と比較して、より簡単な機構でセルの自己最適化を実現できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されたサブフレームの構成例を示す図である。 図３−１は、基地局をユーザ動線に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。 図３−２は、基地局をユーザ動線に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。 図４−１は、基地局をセル間干渉に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。 図４−２は、基地局をセル間干渉に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。 図５は、グループセルを構成している各基地局における上り信号の受信電力の一例を示す図である。 図６は、グループセルを構成している各基地局における上り信号の受信電力の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２の無線通信システムの構成例を示す図である。 図８は、実施の形態２の無線通信システムで使用するサブフレームの構成例を示す図である。 図９は、グループセルの構成例を示す図である。 図１０は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されたフレームの構成を示す図である。 図１１は、実施の形態４の無線通信システムで使用するフレームの構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態５の基地局が送信する制御情報に含まれる情報の一例を示す図である。 図１３は、実施の形態６の無線通信システムで使用するサブフレームの構成例を示す図である。 図１４は、実施の形態７の無線通信システムで使用するサブフレームの構成例を示す図である。 図１５は、実施の形態８の無線通信システムを説明するための図である。

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

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

ＳＯＮサーバ１は、無線伝送性能、ユーザ動線情報、基地局負荷情報およびユーザ分布情報を収集し統計するＳＯＮ情報収集部１１と、システム内の各基地局３をグループ化して移動グループ、干渉グループおよびＣｏＭＰ（Coordinated Multipoint）グループを生成するＳＯＮグループ生成部１２とを備える。

ＭＭＥ／ＧＷ２は、複数の基地局３を収容し、これらの基地局３配下で通信を行っている移動局４の移動管理を行う。また、ユーザ移動情報およびユーザ分布情報を収集するＭＭＥ／ＧＷ情報収集部２１と、ＲＡＢ（Radio Access Bearer）管理、高信頼データ伝送処理を行うＭＭＥ／ＧＷグループ制御部２２とを備える。

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

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

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

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

なお、図１においては、ＳＯＮサーバ１（ＳＯＮグループ生成部１２）が移動グループ、干渉グループおよびＣｏＭＰグループを生成する場合の例を示しているが、これらを全て生成することが必須ではない。この中の一部のみを生成するようにしてもよい。また、これら以外のグループを生成するようにしてもよい。

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

本実施の形態の無線通信システムでは、図２に示した制御チャネル領域に設定する制御情報がグループ内の基地局間で同一となるようにする（同一グループ内の各基地局から同一の制御信号が送信されるようにする）ことを特徴とする。すなわち、グループセルでは、移動局４がグループセル内のどのセルに移動しても同じ制御チャネル情報を取得することを可能とする。これにより、たとえば、干渉回避を目的に構成されたグループセルでは、制御チャネル領域に対して干渉レスとすることに加え、ダイバーシチ効果でカバレッジエリアを拡大できる。なお、これ以降の説明においては、便宜上、同一グループ内の各基地局から送信する同一の制御チャネル情報をグループ制御チャネル情報と呼び、グループ化されていない基地局が送信する制御チャネル情報（他のいずれの基地局とも同一ではない制御チャネル情報）を単独制御チャネル情報と呼んで区別する。本実施の形態では、制御チャネル領域に複数のグループセルのためのＰＤＣＣＨ情報（グループ制御チャネル情報，単独制御チャネル情報）の設定を可能とする。すなわち、基地局３はグループＡに属しつつ他のグループＢにも属することができる。また、基地局３は、ある移動局Ｘに対して、他の基地局とともにグループセルを構成してグループ制御情報を送信する処理と、他の移動局Ｙに対して単独制御情報を送信する処理を同時に行うことができる。

既に説明したように、本実施の形態の無線通信システムでは、移動局４の動線（移動局４の移動の履歴を示したユーザ動線）やセル間干渉に基づき基地局３をグループ化して移動グループや干渉グループを生成するが、移動グループの各基地局３がグループセル（以下、移動グループセルと呼ぶ）を形成した場合、および干渉グループの各基地局３がグループセル（以下、干渉グループセルと呼ぶ）を形成した場合には、それぞれ以下に示すような効果が得られる。

＜移動グループセルを形成した場合の効果＞
図３−１および図３−２は、基地局３をユーザ動線に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。

図３−１は、６つの基地局（図示は省略している）のセル５１〜５６がグループ化されていない状態においてユーザ動線５７に沿って移動局４が移動した場合のハンドオーバ発生地点を示したものである。図示したように、各基地局が独立で異なる制御チャネル領域を作る（各基地局が制御チャネル領域に単独制御チャネル情報を設定して送信する）伝送方式では、各基地局のセル境界でハンドオーバが発生し、ユーザ動線５７に沿って移動局４が移動した場合には、地点５８−１〜５８−３において、合計３回のハンドオーバが発生する。

一方、図３−２は、図３−１に示したセル５１〜５６の各基地局が２つの移動グループにグループ化された状態においてユーザ動線５７に沿って移動局４が移動した場合のハンドオーバ発生地点を示したものである。図示したように、基地局をグループ化してグループセル（移動グループセル）を形成した状態（同一グループの各基地局から同一のグループ制御チャネル情報を送信する状態）では、セル５１〜５３を束ねて形成された移動グループセル（グループセル＃１）とセル５４〜５６を束ねて形成された移動グループセル（グループセル＃２）の境界でハンドオーバが発生する。よって、ユーザ動線５７に沿って移動局４が移動した場合には、地点５８−２においてのみハンドオーバが発生する。すなわち、セル５１〜５６がグループ化されていない場合には３回発生していたハンドオーバが１回に削減される。

このように、移動グループセルを形成することにより、フェムト基地局などの小型セルが導入されるIMT-Advancedにおいて、ハンドオーバ発生率を削減することが可能となる。

＜干渉グループセルを形成した場合の効果＞
図４−１および図４−２は、基地局３をセル間干渉に基づいてグループ化した場合の効果を説明するための図である。

図４−１は、３つの基地局（基地局＃１〜＃３）がグループ化されていない状態における信号レベルの一例を示したものである。この図では、各基地局の送信電力を100mWとした場合のパスロスモデルIMT Advanced Urban Micro NLOS（Non Line Of Site）におけるＣＩＮＲ（Carrier Interference Noise Ratio）が１ｄＢの地点をライン６１として示している。

一方、図４−２は、３つの基地局（基地局＃１〜＃３）がグループ化された状態における信号レベルの一例を示したものであり、３つの基地局がグループ化され、各基地局から同じ制御チャネルを送信するように構成した点以外は、図４−１に示した場合と同一である。図４−２においては、ＣＩＮＲが１ｄＢの地点をライン６２としている。

４００ｍ×４００ｍのエリアにおいて、３つの基地局が独立に伝送した場合（図４−１に示した場合）のカバレッジエリアは、１１％となっているが、３つの基地局にてグループセルを構成した場合（図４−２に示した場合）のカバレッジエリアは、マクロダイバーシチ効果で２５％となる。このように、自律的なセル調整によりグループセルを構成することで、セル間干渉を無くすことができるとともに、ダイバーシチ効果でカバレッジエリアを拡大することができる。

なお、移動グループセルおよび干渉グループセルはともに、近隣の基地局同士によって形成されるので、干渉グループセルを形成した場合においてもハンドオーバの発生率を削減できることは明らかである。一方、移動グループセルを形成した場合においても、ハンドオーバの発生率を削減する効果に加えて、セル間干渉を削減できるとともにカバレッジエリアを拡大できることは明らかである。よって、移動グループセルと干渉グループセルの違いは、グループ化を行う際に使用する情報のみとなる。すなわち、ハンドオーバの発生頻度を抑えることを主目的としたものかセル間干渉の削減を主目的としたものかの違いである。

以上のように、本実施の形態の無線通信システムは、ユーザ動線に基づいて自律的にセル調整を行うことにより、ハンドオーバ頻度が増加する問題や干渉領域が増大する問題に対処してハンドオーバ頻度の削減やカバレッジの増大を実現している。したがって、マクロ基地局を主に想定している従来の最適化技術（各基地局の送信電力やアンテナ角を調整することによる最適化技術）とは異なり、特にセルの小型化（ピコセル，フェムトセル）に伴ってハンドオーバ頻度が増加する問題や干渉領域が増大する問題の改善に有効である。

次に、本実施の形態の無線通信システムにおいて、移動局４のハンドオーバ成功情報に基づいてユーザ動線を求めて自律的に移動グループを制御する方法を説明する。この制御は、図１に示したＳＯＮサーバ１が行う。

たとえば、図３−１に示した状態（各基地局が単独制御チャネル情報を送信している状態）において、ハンドオーバが発生し、ハンドオーバが成功した場合には、このハンドオーバに関わった基地局３の基地局情報収集部３１が、ハンドオーバが発生したことを示す情報（以下、ハンドオーバ成功情報と呼ぶ）を、ＭＭＥ／ＧＷ２を介してＳＯＮサーバ１のＳＯＮ情報収集部１１へ送信する。ＳＯＮサーバ１のＳＯＮ情報収集部１１は、基地局３から取得したハンドオーバ成功情報を蓄積する。ハンドオーバ成功情報は、少なくともハンドオーバ元のセルを示す情報（セルＩＤ）とハンドオーバ先のセルを示す情報（セルＩＤ）を含む。ハンドオーバ成功情報を統計処理することにより、ユーザの移動情報すなわちユーザ動線を得ることができ、移動グループを作成することが可能となる。移動グループの作成（基地局のグループ化）は、ＳＯＮグループ生成部１２がユーザ動線（ハンドオーバ成功情報）に基づいて所定のタイミングで実施する。なお、上記のセルＩＤは、基地局の識別情報（基地局ＩＤ）と読み替えてもよい。ハンドオーバ成功情報はハンドオーバ元の基地局３とハンドオーバ先の基地局３の双方が送信するようにしてもよい。

一方、図３−２に示した状態においては、グループセルが存在しているため、移動局４は個別の基地局３を認識することができず、グループセル間のハンドオーバのみが発生する。そのため、ハンドオーバ成功情報（ハンドオーバ元の基地局３に対応するセルＩＤ，ハンドオーバ先の基地局３に対応するセルＩＤ）が収集できず、ハンドオーバ結果からユーザ動線を得ることは難しい。そのため、グループ化されている各基地局３の基地局情報収集部３１は、上り信号の受信電力を測定してその結果（上り受信電力情報）をＳＯＮサーバ１のＳＯＮ情報収集部１１へ送信し、ＳＯＮ情報収集部１１は上り受信電力情報に基づいて、グループセル内部における各移動局４のユーザ動線を求める。このグループセル内部におけるユーザ動線の取得方法を以下に示す。

図５は、図３−２に示した状態において、連続通信中の移動局４がユーザ動線５７に沿って移動した場合のグループセル＃１を構成する各基地局３（基地局＃１，＃２，＃３とする）における、この移動局４からの上り信号の受信強度の時間変化の一例を示した図である。ここで、基地局＃１のセルがセル５１、基地局＃２のセルがセル５２、基地局＃３のセルがセル５３であるものとする。この場合、ＳＯＮサーバ１のＳＯＮ情報収集部１１は、最大の受信信号強度で上り信号を受信している基地局３の近傍に移動局４が存在するものと判定し、各基地局３における受信電力の変化の様子を監視することにより、移動局４の移動を検出する。すなわち、上り信号の受信電力が最大となっている基地局３が変化した場合、変化する前の基地局３配下から変化後の基地局３配下へ移動局４が移動したと判断し、これらの基地局３に対応するセルＩＤを、上記のハンドオーバ成功情報（ハンドオーバ元のセルＩＤ，ハンドオーバ先のセルＩＤ）として蓄積する。なお、このグループセル内部における移動の検出においては、受信信号強度が最大となっている基地局３の頻繁な変動を抑制するために、時間もしくは信号強度に閾値を設定するようにしてもよい。時間に対して閾値を与える場合には、受信信号強度が最大の基地局３が変化した後、閾値とする時間の間に、再び受信信号強度が最大の基地局３が変化しなかった場合に移動局４の移動を検出したものとする。一方、信号強度に閾値を与える場合には、受信信号強度が最大の基地局３が変化した後、それまで受信信号強度が最大であった基地局３の信号強度と、新たに受信信号強度が最大となった基地局３の信号強度との差分が、閾値とする信号強度を超えた場合に移動局４の移動を検出したものとする。

移動局４の上り通信がバースト的である場合、図３−２に示したグループセル＃１を構成する基地局＃１，＃２，＃３における、上り信号の受信強度の時間変化は、たとえば、図６に示した実線部のようになる。このような場合においても上述した方法と同様に、受信信号強度が最大となっている基地局の変化により移動局４の移動情報を取得できる。しかしながら、移動局４の上り無通信期間（図６参照）が長時間となる場合、取得した移動情報（上り信号の受信電力に基づいて判定した移動結果）が実際のユーザ動線とは異なる移動情報となる恐れがある。そこで、上り無通信期間に閾値を設定し、この閾値を超える上り無通信期間の前後で受信信号強度が最大の基地局が変化した場合は、ユーザの移動情報検出の対象外とするようにしてもよい。

このように、各基地局における上り信号の受信強度を監視することによりグループセル内部におけるユーザ移動情報を取得する。これにより、ユーザ動線の把握を目的として収集する情報の精度をグループセルに在圏中の状態においても維持することができる。すなわち、グループセルを設定した後にユーザ動線が変化した場合であってもユーザ動線の変化をグループ構成に反映できる効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の無線通信システムでは、移動局のハンドーバ結果や基地局における上り信号の受信結果に基づいてユーザ動線を求め、さらに、ユーザ動線に基づいて基地局をグループ化し、同一グループの各基地局から同一の制御チャネル情報（グループ制御チャネル情報）を送信することとした。これにより、基地局の送信電力調整やアンテナ角調整を実施する従来のセルの自己最適化と比較して、より簡単な機構でセルの自己最適化を実現できる。

実施の形態２．
本実施の形態では、自律的セル調整を行う無線通信システムにおいて、グループセルを構成するセルの各基地局から送信する同一の制御チャネル情報（ＰＤＣＣＨ等）であるグループ制御チャネル情報を生成する方法について説明する。

図７は、本実施の形態の無線通信システムの構成例を示す図であり、各基地局３から各セルに送信する制御チャネル情報（グループ制御チャネル情報，単独制御チャネル情報）を生成するための装置および機能構成を示している。簡単化のためにＳＯＮサーバ１と移動局４の記載は省略している。

図７において、実施の形態１で説明したＭＭＥ／ＧＷ２に相当するＭＭＥ／ＧＷ２は、各基地局３に接続し、さらに、グループ制御チャネル情報を生成してグループセルに属する移動局（グループセルに在圏して通信を行う移動局）の伝送制御を行うグループセル基地局伝送制御装置５に接続している。ＭＭＥ／ＧＷ２は、グループセルに属する移動局の伝送制御で使用する所定の情報を各基地局から収集し、さらに、この収集した情報をグループセル基地局伝送制御装置５に出力する。

基地局３は実施の形態１で説明した基地局３に相当する。グループセル基地局伝送制御装置５は、グループセルを構成する各セルの基地局から送信させるグループ制御チャネル情報を生成する。この伝送制御のためのグループ制御チャネル情報は、ＭＭＥ／ＧＷ２経由で各基地局３から受け取った情報（ＭＭＥ／ＧＷ２が各基地局３から収集した情報）に基づいて生成する。ここで、図７では、グループセル基地局伝送制御装置５をＭＭＥ／ＧＷ２や基地局３、ＳＯＮサーバ１（図示は省略している）とは異なる独立の装置として記載しているが、このグループセル基地局伝送制御装置５の機能（伝送制御動作）をＭＭＥ／ＧＷ２やＳＯＮサーバ１が行うようにしてもよい。また、グループセルを形成している基地局の中の１つの基地局が代表して行うようにしてもよい。すなわち、グループセル基地局伝送制御装置５を単独の装置として実現してもよいし、ある装置（ＳＯＮサーバ１、ＭＭＥ／ＧＷ２または基地局３）備える機能の一部として実現してもよい。

グループセル基地局伝送制御装置５は、高信頼データ伝送部、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＲＣ（Radio Resource Control）、ＲＬＣ（Radio Link Control）およびＭＡＣ（Media Access Control）からなり、グループセルに属する移動局の無線伝送制御を実行する。

各基地局３は、グループセル基地局伝送制御部３２−１および単独セル基地局伝送制御部３２−２を備える。グループセル基地局伝送制御部３２−１は、グループセルＭＡＣ処理部およびＨＡＲＱ部（ＵＭ）からなる。ＨＡＲＱ部（ＵＭ）は非送達確認モード（ＵＭ：Unacknowledged Mode）でＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）を行う。このグループセル基地局伝送制御部３２−１は、自身（自基地局）がグループセルを構成している場合にグループセル基地局伝送制御装置５で生成され・送信されてくるグループ制御チャネル情報を受け取って配下の移動局４に向けて送信する。単独セル基地局伝送制御部３２−２は、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＲＣ（Radio Resource Control）、ＲＬＣ（Radio Link Control）、ＭＡＣ（Media Access Control）およびＨＡＲＱ部（ＡＭ）からなる。ＨＡＲＱ部（ＡＭ）は、送達確認モード（ＡＭ：Acknowledged Mode）でＨＡＲＱを行う。この単独セル基地局伝送制御部３２−２は、グループセルを形成していない状態（単独セルの基地局として動作している状態）において単独制御チャネル情報を生成して配下の移動局４に向けて送信する。

このように、本実施の形態の無線通信システムにおいては、グループ制御チャネル情報をグループセル基地局伝送制御装置５が生成し、単独制御チャネル情報は、この情報を送信する基地局３の単独セル基地局伝送制御部３２−２が生成する。基地局３は、グループセルを構成する基地局としての動作とグループセルを構成しない基地局としての動作を同時に行うことが可能である。たとえば、配下の移動局Ａに対してグループ制御チャネル情報を送信しつつ他の移動局Ｂに対しては単独制御チャネル情報を送信することが可能である。この場合、基地局３は、グループセル基地局伝送制御装置５から受け取ったグループ制御チャネル情報と自装置の単独セル基地局伝送制御部３２−２で生成した単独制御チャネル情報を合成して送信する。

次に、図７を参照しながら、本実施の形態の無線通信システムにおいてグループ制御チャネル情報および単独制御チャネル情報を生成して送信する動作を説明する。

グループセル基地局伝送制御装置５は、グループセルを構成する各基地局においてＲＲＣメッセージとユーザデータの送信同期をとるため、ＲＲＣおよびＰＤＣＰの処理を実行し、ＭＡＣでＰＤＣＣＨ情報を生成する。また、グループセル基地局伝送制御装置５は、グループセルを構成する複数基地局間において短時間の再送処理同期をとることを避けるため、たとえば消失訂正符号を用いたデータ伝送制御を行う高信頼データ伝送部を備えており、ＲＬＣは非送達確認モードで動作する。また、グループセル基地局伝送制御装置５のＲＲＣは、グループセルを構成する各基地局３のＨＡＲＱを非送達確認モードとし、さらに、グループセルを構成する各基地局３でのＨＡＲＱのバーストサイズ、変調度および誤り訂正のレートを同じにするため、これらの設定値を決定してグループセルを構成する各基地局３のグループセル基地局伝送制御部３２−１内のグループセルＭＡＣ処理部に通知する。この通知は、たとえばＣＧｒｏｕｐ＿ＭＡＣ＿Ｃｏｎｆｉｇ＿Ｒｅｑメッセージを用いて行う。

グループセルを構成する各基地局３において、グループセル基地局伝送制御部３２−１のグループＭＡＣ処理部は、グループセル基地局伝送制御装置５のＲＲＣから上記のＣＧｒｏｕｐ＿ＭＡＣ＿Ｃｏｎｆｉｇ＿Ｒｅｑメッセージを受信すると、メッセージで指定された設定内容に従いＨＡＲＱ部を非送達確認動作モードに設定し、さらに、バーストサイズ、変調度および誤り訂正レートを指定された値に設定する。また、グループセルＭＡＣ処理部は、グループセルのＭＡＣ ＰＤＵ（Protocol Data Unit）とＰＤＣＣＨ情報をグループセル基地局伝送制御装置５から受信すると、図８に示したサブフレームの制御チャネル領域からグループセルのためのＰＤＣＣＨ情報を設定する領域（図示した「グループセルで利用するＰＤＣＣＨ領域」に相当）などを減算し、単独セル（グループセルを形成していないセル）で利用可能なＰＤＣＣＨ領域を算出する。グループセルＭＡＣ処理部は、この算出結果（単独セルで利用可能なＰＤＣＣＨ領域）を単独セル基地局伝送制御部３２−２のＭＡＣに通知する。この通知を受けたＭＡＣのＭＡＰ生成部は、この単独セルで利用可能なＰＤＣＣＨ領域サイズ情報を受け取ると、このサイズ以内で単独セル用のＰＤＣＣＨを構築する（図８に示されている「単独セルで利用可能なＰＤＣＣＨ領域」に制御情報を設定する）。

また、グループセル基地局伝送制御部３２−１のグループセルＭＡＣ処理部は、グループセルに属する移動局４からの上り帯域要求を受けると、この要求内容をグループセル基地局伝送制御装置５のＭＡＣに通知し、グループセル基地局伝送制御装置５のＭＡＣは、移動局４の上り帯域割当を実施し、上りバーストのためのグループセル用ＰＤＣＣＨ情報要素を生成する。この情報はグループセルＭＡＣ処理部に送信され、この情報で示された上り帯域を要求元の移動局４に割り当てる。

これにより、グループセルに属する移動局４の伝送制御をグループセル基地局伝送制御装置５で実施し、単独セルに属する移動局４の伝送制御を単独セル基地局伝送制御装部３２−２（基地局３）で実行するハイブリッド構成によるＰＤＣＣＨ構築が可能となり、グループセルに属する基地局において、グループセルのＰＤＣＣＨの同期と単独セルのＰＤＣＣＨの構築が可能となる。

本実施の形態において、グループセルを構成する各セルの基地局３は、移動局４から受信した上り信号を、その受信強度とともに、グループセル基地局伝送制御装置５に送信する。グループセル基地局伝送制御装置５は、各基地局３からの同一の上り信号を判別し、受信強度を比較することで、実施の形態１において図５，図６を用いて説明したユーザの移動情報の取得を実施する。これにより、ユーザ動線の把握を目的として収集する情報の精度をグループ伝送の状態においても維持することができ、実施の形態１と同様、グループ伝送の設定後に、ユーザ動線が変化した場合であってもユーザ動線の変化をグループ構成に反映できる。

このように、本実施の形態の無線通信システムは、グループセルを構成しているセルの基地局が送信する制御信号（グループ制御チャネル情報）を生成して各基地局に配信するグループセル基地局伝送制御装置を備えることとした。これにより、グループセルを構成している各セルの基地局から同一の制御チャネル情報（グループ制御チャネル情報）を送信することができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１，２で説明した無線通信システムにおいて、移動局４の隣接セルサーチを効率化する方式について図９を用いて説明する。図９は、移動局４が図示したユーザ動線上を移動する場合のグループセルの構成例を示しており、この例では、セル７１〜７３がグループセル＃１を、セル７４〜７６がグループセル＃２を、セル７７〜７９がグループセル＃３を構成している。

実施の形態１，２で示した無線通信システムにおいて、ＭＭＥ／ＧＷ２および基地局３で収集された情報（収集情報＃１，収集情報＃２）を集約して管理するＳＯＮサーバ１は、グループセル＃２に在圏する移動局４の移動情報、すなわち、セル７４〜７６の各基地局のいずれの近傍に存在していたかの履歴を把握している。ある移動局４がある時点においてセル７６の基地局近傍に存在する場合、特に移動局４がセル７４→セル７５→セル７６の順に移動した履歴を有する場合には、ＳＯＮサーバ１は、グループセル＃２の隣接セルであるグループセル＃１とグループセル＃３のうち、グループセル＃３にハンドオーバする可能性が高いと判断する（次のハンドオーバにおける移動先がグループセル＃３になると予測する）。そして、この移動局４に対してグループセル＃３を高優先とした隣接セルリストを個別に通知する。移動局４は、この隣接セルリストを参照した動作を行うことにより、効率的な隣接セルサーチができる。すなわち、ハンドオーバ先となる可能性の高いグループセル＃３を優先的にサーチすることで、グループセル＃１のサーチを省略することが可能となる。ＳＯＮサーバ１において、隣接セルリストの生成はＳＯＮグループ生成部１２が行ってもよいし、隣接セルリスト生成部を別途設けてここで行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、各移動局４の移動履歴に基づきハンドオーバする可能性のより高い隣接セルを移動局４ごとに個別に予測し、予測した隣接セルを高優先度に設定した（優先的にサーチするセルとした）隣接セルリストを各移動局４に個別に通知することとした。これにより、移動局４は、通知された隣接セルリストを参照してセルサーチを効率的に行うことができる。

実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態１〜３で説明した無線通信システムにおいて、１つの基地局が複数のグループセルを構築する場合の方法について説明する。本実施の形態では、ＬＴＥの同期方式を適用した場合の例について説明する。

ここでまず、３ＧＰＰのＬＴＥにおいて使用されているフレームの構成について説明する。図１０は、３ＧＰＰのＬＴＥで規定されたフレームの構成を示す図である。図１０に示したように、１フレームは、サブフレーム＃０〜＃９の１０サブフレームで構成され、１０ｍｓの長さとなっている。１サブフレームは２つのスロット（スロット＃１，＃２）からなり、各スロットは７つのシンボル（ＯＦＤＭシンボル）を含んで構成されている。各サブフレームのスロット＃１の先頭から３つのシンボルにはＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨおよびＰＤＣＣＨが配置されている。サブフレーム＃０および＃５には、移動局４が同期を確立してセルＩＤ（識別子）を取得するための同期チャネル（PSS：Primary Synchronization Signal，SSS：Secondary Synchronization Signal）が配置されている。また、このフレームが送信されているセルの報知情報（PBCH：Physical Broadcast Channel）がサブフレーム＃０の同期チャネルの直後に配置されている。ＬＴＥを適用したシステムにおいて、移動局は、同期チャネルを受信して同期を確立するとともにセルＩＤを取得し、さらに、制御チャネルをデコードするために必要となる物理レイヤパラメータであるスクランブルパターンおよび擬似ランダムシーケンスを取得する。

次に、本実施の形態の無線通信システムで使用するフレームの構成について説明する。図１１は、本実施の形態の無線通信システムで使用するフレームの構成例を示す図であり、図１０に示したフレームの一部を変更したものである。

具体的には、グループセルごとに時分割にサブフレームを利用するように構成しており、サブフレーム＃０〜＃４をグループセル＃１に割り当て、サブフレーム＃５〜＃９をグループセル＃２に割り当てた構成としている。そして、サブフレーム＃０および＃５に同期チャネル（PSS,SSS）を設定する。これらのサブフレーム＃０および＃５には、対応するグループセルに応じた情報を設定する。すなわち、サブフレーム＃０の同期チャネルにはグループセル＃１のセルＩＤからなる同期信号を設定し、サブフレーム＃５の同期チャネルにはグループセル＃２のセルＩＤからなる同期信号を設定する。また、サブフレーム＃０の同期チャネルの直後にグループセル＃１の報知情報（PBCH）を設定し、サブフレーム＃５の同期チャネルの直後にグループセル＃２の報知情報（PBCH）を設定する。

なお、グループセル＃１に割り当てたサブフレーム＃０〜＃４およびグループセル＃２に割り当てたサブフレーム＃５〜＃９は、単独セル用に設定して使用することも可能とする。ただしサブフレーム＃０〜＃４を使用する単独セルとサブフレーム＃５〜＃９を使用する単独セルが同じセルＩＤを利用する場合（サブフレーム＃０〜＃９を１つの単独セルに割り当てる場合）は、サブフレーム＃５の報知情報（PBCH）を省略する。すなわち、図１０に示したフレームと同様の構成とする。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、３ＧＰＰのＬＴＥで使用されているフレーム構成を利用し、１フレームをサブフレーム＃０〜＃４と＃５〜＃９に分割して２つのグループセルに割り当てるようにした。これにより、基地局３は、２つのグループに所属し、それぞれのグループにおいて移動局４と通信できる。

実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態４の変形例について示す。実施の形態４では、１フレーム内のサブフレームを２つのグループセルに均等に割り当てる場合について説明したが、本実施の形態では、各グループセルに割り当てるサブフレームの数を可変とする場合について説明する。

本実施の形態の無線通信システムにおいては、たとえば、図１１に示したフレームの報知情報（サブフレーム＃０，＃５のPBCH）に対して、図１２に示すサブフレームごとのグループ属性を示すグループ構成インデックス（０〜６の値）を設定して送信する。

図１２において、グループ構成インデックス０は、サブフレーム＃０〜＃４がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃５〜＃９がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス１は、サブフレーム＃０〜＃３がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃４〜＃９がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス２は、サブフレーム＃０〜＃２がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃３〜＃９がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス３は、サブフレーム＃０〜＃１がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃２〜＃９がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス４は、サブフレーム＃０〜＃４，＃９がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃５〜＃８がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス５は、サブフレーム＃０〜＃４，＃８〜＃９がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃５〜＃７がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。グループ構成インデックス６は、サブフレーム＃０〜＃４，＃７〜＃９がグループセル＃１（Ｇ１）に割り当てられ、サブフレーム＃５〜＃６がグループセル＃２（Ｇ２）に割り当てられていることを示す。

このように、各々のグループセルに属するサブフレームを報知情報にて移動局４に通知することにより、たとえば、グループセルごとの負荷率（各グループセル配下の移動局の数）に応じてフレーム構成、すなわち、各グループに割り当てるサブフレームの数を適応的に変更できる。

実施の形態６．
本実施の形態では、実施の形態１〜３で説明した無線通信システムにおいて、実施の形態４，５とは異なる手法にて１つの基地局が複数のグループセルを構築する方法について説明する。

本実施例の無線通信システムにおいて、基地局３は、図１３に示した構成のサブフレームを使用する。すなわち、グループセルごとに異なるセルＩＤを用いてスクランブリングと擬似シーケンスを適用するＰＤＣＣＨを有し、かつ物理リソースユニット単位でサブフレームを共有するように構成したサブフレームを使用する。

図１３に示した構成のサブフレームの詳細について説明すると、３シンボルで構成される制御チャネルは、グループセル＃１のセルＩＤ（セルＩＤ＃１）を用いたスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃１用のＰＤＣＣＨ（グループセル＃１ＰＤＣＣＨ領域）と、グループセル＃２のセルＩＤ（セルＩＤ＃２）を用いたスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃２用のＰＤＣＣＨ（グループセル＃２ＰＤＣＣＨ領域）とを含んだ構成としている。また、サブフレームは、グループセル＃１領域およびグループセル＃２領域を含んでおり、グループセル＃１領域には、セルＩＤ＃１でのスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃１のデータバーストをマッピングする。グループセル＃２領域には、セルＩＤ＃２でのスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃２のデータバーストをマッピングする。

なお、グループセル＃２のＰＤＣＣＨには、単独セル用のＰＤＣＣＨを設定することも可能とし、単独セル用のＰＤＣＣＨを設定する場合には、単独セルのセルＩＤでスクランブルを行い、擬似シーケンスを適用するデータバーストをグループセル＃２用の領域にマッピングする。

また、３シンボルの制御チャネルに２つ以上のグループセルのＰＤＣＣＨを設定することを可能とし、スロット＃１の４シンボル目以降とスロット＃２には複数のグループに属するデータバーストのマッピングを行うことを可能とする。

このように、複数のグループセルに属するＰＤＣＣＨをサブフレームに設定可能とすることで、１つの基地局が複数のグループセルのデータバーストを伝送できる。

実施の形態７．
本実施の形態では、実施の形態６の変形例について示す。本実施の形態では、基地局から送信するサブフレームが、グループセルのＰＤＣＣＨの中に異なるグループセルのＰＤＣＣＨ情報とセルＩＤを含むことを特長とする（図１４参照）。

図１４は、本実施の形態の無線通信システムで使用するサブフレームの構成例を示す図であり、このサブフレームでは、グループセルのＰＤＣＣＨ（グループセル＃１ＰＤＣＣＨ）の中に異なるグループセルのＰＤＣＣＨ情報要素を設定するようにしている。

図１４に示した構成のサブフレームにおいて、グループセル＃１のＰＤＣＣＨ（グループセル＃１ＰＤＣＣＨ領域）では、グループセル＃１のセルＩＤ（セルＩＤ＃１）を用いたスクランブルと擬似シーケンスを適用する。さらに、このグループセル＃１のＰＤＣＣＨ内にはグループセル＃２のＰＤＣＣＨ情報要素を設定する領域が含まれている。このグループセル＃２のＰＤＣＣＨ情報要素はグループセル＃２のセルＩＤ（セルＩＤ＃２）を含んでいる。グループセル＃１領域には、セルＩＤ＃１でのスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃１のデータバーストをマッピングする。グループセル＃２領域には、セルＩＤ＃２でのスクランブルと擬似シーケンスを適用するグループセル＃２のデータバーストをマッピングする。

また、グループセル＃１のＰＤＣＣＨには、複数のグループセルのＰＤＣＣＨ情報要素を設定可能とする。このグループセル＃１のＰＤＣＣＨに含まれるＰＤＣＣＨ情報要素は、単独セルのＰＤＣＣＨ情報要素であってもよい。

このように、サブフレーム内のグループセル＃１のＰＤＣＣＨに複数のグループセルのＰＤＣＣＨ情報要素を設定することで、１つの基地局が複数のグループセルのデータバーストを伝送できる。

実施の形態８．
本実施の形態では、実施の形態４，５，６，７において説明した無線通信システム、すなわち、１つの基地局３が複数のグループセルを構成する（または、グループセルと単独セルを構成する）無線通信システムにおいて、１つの基地局３が、カバーエリアの大きさが異なるセル（グループセル，単独セル）を構成する場合に、移動局４の収容効率を向上させる方式について説明する。

図１５は、本実施の形態の無線通信システムを説明するための図である。図１５においては、セル８１〜セル８７がグループセル＃１を形成しているが、これらの各セルの基地局３は、グループセル＃１を形成する動作（他の基地局と同じ制御チャネル情報であるグループ制御チャネル情報を生成して送信する動作）を行うとともに、単独セル８１〜８７を提供する動作（自基地局独自の制御チャネル情報である単独制御チャネル情報を生成して送信する動作）も行っているものとする。

このとき、無線通信システムのＳＯＮサーバ１は、実施の形態１，２で説明したように、グループセル＃１に在圏する移動局４の移動情報、すなわち、セル８１〜８７の各基地局のいずれの近傍に存在していたかの履歴を把握している。そのため、ＳＯＮサーバ１は、この移動情報を解析し、グループセル＃１に在圏している移動局４が、一定期間以上一つの基地局３（たとえばセル８４の基地局）の近傍に存在している（移動を行っていない）ことを検出した場合、この移動局４をグループセル＃１から単独セル（セル８４）にハンドオーバさせる。たとえば、ＳＯＮサーバ１は、ＭＭＥ／ＧＷ２に対して移動局４を単独セル（セル８４）にハンドオーバさせるように指示を行い、ＭＭＥ／ＧＷ２は、移動局４に対して制御信号を送信してセル８４へのハンドオーバを指示する。この制御信号を受信した移動局４は、ハンドオーバを実施してセル８４に移動する。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、グループセルに在圏している各移動局４の移動量を確認し、移動量の少ない移動局４については、単独セルにハンドオーバさせることとした。これにより、ハンドオーバ発生率を低減させつつ移動の少ない移動局４を単独セルに移すことができる。この結果、移動局４をグループセルと単独セルに分散させることができ、各セルの効率的な利用が実現できる。

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

１ ＳＯＮサーバ（SON Server）
２ ＭＭＥ／ＧＷ
３ 基地局（eNB）
４ 移動局（UE）
５ グループセル基地局伝送制御装置
１１ ＳＯＮ情報収集部
１２ ＳＯＮグループ生成部
２１ ＭＭＥ／ＧＷ情報収集部
２２ ＭＭＥ／ＧＷグループ制御部
３１ 基地局情報収集部
３２ 基地局伝送制御部
３２−１ グループセル基地局伝送制御部
３２−２ 単独セル基地局伝送制御部
３３ 基地局グループ制御部
４１ 移動局伝送制御部
５１〜５６，７１〜７９，８１〜８７ セル
５７ ユーザ動線

Claims (10)

1. 移動局を収容する複数の基地局、基地局を収容するとともに基地局配下の移動局の移動管理を行うゲートウエイ装置、および前記基地局をグループ化してセルの最適化を行うＳＯＮサーバを備えた無線通信システムであって、
   前記ＳＯＮサーバは、
   前記ゲートウエイ装置から移動局の移動に関する情報を収集するとともに、前記基地局から無線品質に関する情報を収集する情報収集手段と、
   前記情報収集手段が収集した情報に基づいてシステム内の各基地局配下に存在する各移動局の動線を求め、求めた動線に基づいて各基地局をグループ化するグループ化手段と、
   を備え、
   同一グループに属している各基地局は、配下の各移動局に向けて同一の制御信号を送信することにより複数のセルがまとめられたグループセルを形成する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記グループ化手段は、
   前記動線を求める場合、グループ化されていない基地局配下における動線はハンドオーバ結果に基づいて求め、グループ化されている基地局配下における動線は各基地局における上り信号の受信品質に基づいて求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. グループに属している各基地局から送信する制御信号を生成し、グループに属している各基地局へ配信するグループセル基地局伝送制御装置、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. ３ＧＰＰのＬＴＥを適用し、
   前記基地局は、
   ３ＧＰＰのＬＴＥで規定されたフレームに対して、１または複数種類の制御情報を設定して送信する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記基地局は、
   前記グループ化手段によるグループ化の結果、複数のグループに属することになった場合には、
   属しているそれぞれのグループに対応する複数種類の制御情報を前記フレームに設定して送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記基地局は、前記フレームを構成している各サブフレームを、各グループでの通信に均等に割り当てる
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記基地局は、前記フレームを構成している各サブフレームを、それぞれのグループに対応している移動局の数に基づき、各グループでの通信に適応的に割り当てる
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
8. 前記基地局は、前記フレームを構成している各サブフレームを複数の領域に分割し、各領域を各グループでの通信に割り当てる
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
9. 前記ＳＯＮサーバは、
   前記グループ化手段が求めた動線に基づいて各移動局が次のハンドオーバで移動するセルを予測し、さらに、この予測結果の情報を含んだ隣接セルリストを生成し、ハンドオーバ実行時のセルサーチ動作で参照させるために各移動局へ通知する隣接セルリスト生成手段、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の無線通信システム。
10. 前記基地局は、
    グループ化手段により生成されたグループに属した状態において、グループセルを形成する基地局としての動作、およびグループセルを形成しない基地局としての動作を並行して実行する機能を有し、
    グループセルに在圏しかつ一定時間以上にわたって自局配下で通信している移動局が存在している場合には、当該移動局に対して、前記グループセルを形成しない基地局として動作することにより提供している単独セルにハンドオーバさせる制御を実行する
    ことを特徴とする
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線通信システム。