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無線通信システム、集中制御局及び無線通信方法 NEW

国内特許コード P180015519
整理番号 4169
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2013-108313
公開番号 特開2014-230093
登録番号 特許第6103701号
出願日 平成25年5月22日(2013.5.22)
公開日 平成26年12月8日(2014.12.8)
登録日 平成29年3月10日(2017.3.10)
発明者
  • 石原 浩一
  • 工藤 理一
  • 溝口 匡人
  • 山本 高至
  • 花田 光平
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 無線通信システム、集中制御局及び無線通信方法 NEW
発明の概要 【課題】干渉源が近隣に存在し干渉信号が生じている無線通信システムにおいて、集中制御局の演算負荷を軽減しながら、無線通信の効率を向上させる。
【解決手段】集中制御局10と、端末装置と無線通信する基地局装置20とを備えた無線通信システムにおいて、集中制御局10は、各基地局装置20から当該基地局装置の無線通信に関する情報と、他の基地局装置20、または他の無線局装置20及びその配下端末装置の無線通信に関する情報とを示す基地局装置情報を受信する。集中制御局10は、受信した基地局装置情報に基づいて、制御対象の基地局装置20選択してグルーピングすると、基地局装置情報に基づいて、グルーピングされた基地局装置群ごとに通信パラメータを決定し、決定した通信パラメータを基地局装置20に通知する。基地局装置20は、端末装置との無線通信に用いるパラメータを、集中制御局10から通知されたパラメータに設定する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、2.4GHz(ギガヘルツ)帯又は5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などに基づいた基地局装置(AP:Access point)が広く普及している。これらの規格に基づいたシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用い、最大で54Mbps(メガビット毎秒)の伝送速度を実現している。



ただし、上述した伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度であり、ユーザにとって有効なデータのスループットではない。実際には、MAC(Medium Access Control)レイヤでの伝送効率が50~70%程度であるために、スループットは30Mbps程度が上限値となっている。



一方、有線LAN(Local Area Network)の通信速度もFTTH(Fiber to the home)の普及から、上昇の一途をたどっている。そのため、今後無線LANにおいても更なる伝送速度の高速化が求められることが想定される。無線区間のスループット増大のために、MIMO(Multiple Input Multiple Output)やマルチユーザMIMOなど様々な空間信号処理技術が検討されているが、他の方法として通信周波数帯域の拡大も行なわれている。IEEE802.11aでは、各チャネル20MHz(メガヘルツ)の周波数帯域が用いられていたが、IEEE802.11nでは、40MHzの周波数帯域が用いられている。さらに、IEEE802.11acでは、オプションを含めると160MHzまで検討されている。このように、チャネルの帯域拡大が進んでいる。



上述したように、チャネルの周波数帯域はIEEE802.11aから11acまでで、8倍に拡大している。しかし、無線LANに用いることのできる周波数帯域全体については、大きな拡張が認められていない。よって、無線端末の普及に伴い、周波数資源は十分でなくなりつつある。例えば、複数の基地局装置が同じ周波数帯域を用いる環境が増加している。このため、基地局装置が選択したチャネルによっては、通信セルが互いにオーバーラップする他の基地局装置からのパケット信号の影響によって、スループットが低下したり、システム全体のスループット効率が低下したりするという問題があった。更に、各基地局装置が選択しうるチャネルの帯域幅も多様化している。そのため、複数の基地局装置が集中制御局(AC:Access point controller)によって集中制御され、その各基地局装置の周波数チャネルを管理することで、パケット衝突を回避することができ、システムスループットを向上できる。



複数の基地局装置を集中制御局に接続し、各基地局装置にチャネルを割り当てる方法については特許文献1に記載されている。特許文献1では、基地局装置におけるスループットなどの通信状態を入力情報として用い、システムスループットを最大化するようにチャネルを選択することができる。

産業上の利用分野


本発明は、無線通信を行う基地局装置を制御する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
集中制御局と、端末装置と無線通信する複数の基地局装置とを備えた無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
他の前記基地局装置、あるいは、他の前記基地局装置及び他の前記基地局装置の配下の前記端末装置の無線通信に関する情報を示す基地局装置情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部が収集した前記基地局装置情報に当該基地局装置の無線通信に関する情報を追加して前記集中制御局に通知する通知部と、
前記端末装置との無線通信に用いる通信パラメータを、前記集中制御局から通知された通信パラメータに設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部により設定された前記通信パラメータにより当該基地局装置の配下の前記端末装置と無線通信する通信部とを備え、
前記集中制御局は、
前記基地局装置より通知された前記基地局装置情報に基づいて、複数の前記基地局装置の中から制御対象の基地局装置を選択し、選択した前記基地局装置をグルーピングする基地局装置選択及びグルーピング決定部と、
前記基地局装置情報に基づいて、前記基地局装置選択及びグルーピング決定部によりグルーピングされた制御対象の前記基地局装置群ごとに、前記集中制御局により制御されない他の前記基地局装置である制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方において利用されていないチャネル、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方のトラヒック量または通信頻度の少ないチャネル、あるいは、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方による無線信号の信号強度が弱いチャネルのうちいずれかのチャネルを、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方の近傍に位置する制御対象の前記基地局装置に割り当てる通信パラメータとして決定する基地局装置パラメータ決定部と、
前記基地局装置パラメータ決定部が決定した前記通信パラメータを制御対象の前記基地局装置に通知する通知部とを備える、
ことを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】
前記基地局装置パラメータ決定部は、グルーピングされた前記基地局装置群ごとに、システムスループット、あるいは、各基地局装置のスループットの和、もしくは積のいずれか一つが最大となるように通信パラメータを決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

【請求項3】
前記基地局装置選択及びグルーピング決定部は、前記基地局装置情報に基づいて、複数の前記基地局装置から、距離が予め設定された閾値よりも近い、あるいは受信信号強度が予め設定された閾値よりも大きい前記基地局装置の組み合わせを選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

【請求項4】
集中制御局と、端末装置と無線通信する複数の基地局装置とを備えた無線通信システムであって、
前記集中制御局によって制御され、新たに設置する前記基地局装置、及び、前記集中制御局によって制御され、既に設置されている前記基地局装置は、
他の前記基地局装置、あるいは、他の前記基地局装置及び他の前記基地局装置の配下の前記端末装置の無線通信に関する情報を示す基地局装置情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部が収集した前記基地局装置情報に当該基地局装置の無線通信に関する情報を追加して前記集中制御局に通知する通知部と、
前記端末装置との無線通信に用いる通信パラメータを、前記集中制御局から通知された通信パラメータに設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部により設定された前記通信パラメータにより当該基地局装置の配下の前記端末装置と無線通信する通信部とを備え、
新たに設置する前記基地局装置は、
前記集中制御局から設置位置の再設定が通知された場合に、当該基地局装置の位置を再設定する基地局位置設定部を更に備え、
前記集中制御局は、
新たに設置する前記基地局装置及び既に設置されている前記基地局装置より通知された前記基地局装置情報に基づいて、新たに設置する前記基地局装置の設定位置の再設定が必要か否かを判定し、再設定が必要と判定した場合は新たに設置する前記基地局装置に設置位置の再設定を通知する基地局位置判定部と、
前記基地局位置判定部において設置位置の再設定が不要と判定された場合に、前記基地局装置情報に基づいて、前記基地局装置毎に、前記集中制御局により制御されない他の前記基地局装置である制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方において利用されていないチャネル、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方のトラヒック量または通信頻度の少ないチャネル、あるいは、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方による無線信号の信号強度が弱いチャネルのうちいずれかのチャネルを、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方の近傍に位置する前記基地局装置に割り当てる通信パラメータとして決定する基地局装置パラメータ決定部と、
前記基地局装置パラメータ決定部が決定した前記通信パラメータを前記基地局装置に通知する通知部とを備える、
ことを特徴とする無線通信システム。

【請求項5】
前記基地局装置は、前記パラメータ設定部が前記通信パラメータを設定した後に前記端末装置との間の無線通信におけるスループットを前記集中制御局に通知するスループット通知部を更に備え、
前記集中制御局は、前記基地局装置から通知された前記スループットに基づいて、システムスループットが低下したか否か判断する判断部を更に備え、
前記基地局装置パラメータ決定部は、前記判断部によりシステムスループットが低下したと判断された場合、前回決定した通信パラメータとは異なる通信パラメータを決定し、
前記通知部は、前記基地局装置パラメータ決定部が新たに決定した前記通信パラメータを前記基地局装置に通知する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の無線通信システム。

【請求項6】
集中制御局と、端末装置と無線通信する複数の基地局装置とを備えた無線通信システムにおける前記集中制御局であって、
前記基地局装置から、当該基地局装置の無線通信に関する情報と、他の前記基地局装置、あるいは、他の前記基地局装置及び他の前記基地局装置の配下の前記端末装置の無線通信に関する情報とを示す基地局装置情報を受信し、受信した前記基地局装置情報に基づいて、複数の前記基地局装置の中から制御対象の基地局装置を選択し、選択した前記基地局装置をグルーピングする基地局装置選択及びグルーピング決定部と、
前記基地局装置情報に基づいて、前記基地局装置選択及びグルーピング決定部によりグルーピングされた制御対象の前記基地局装置群ごとに、前記集中制御局により制御されない他の前記基地局装置である制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方において利用されていないチャネル、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方のトラヒック量または通信頻度の少ないチャネル、あるいは、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方による無線信号の信号強度が弱いチャネルのうちいずれかのチャネルを、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方の近傍に位置する制御対象の前記基地局装置に割り当てる通信パラメータとして決定する基地局装置パラメータ決定部と、
前記基地局装置パラメータ決定部が決定した前記通信パラメータを制御対象の前記基地局装置に通知する通知部と、
を備えることを特徴とする集中制御局。

【請求項7】
集中制御局と、端末装置と無線通信する複数の基地局装置とを備えた無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
前記基地局装置が、
他の前記基地局装置、あるいは、他の前記基地局装置及び他の前記基地局装置の配下の前記端末装置の無線通信に関する情報を示す基地局装置情報を収集する情報収集過程と、
前記情報収集過程において収集した前記基地局装置情報に当該基地局装置の無線通信に関する情報を追加して前記集中制御局に通知する通知過程と、
前記端末装置との無線通信に用いる通信パラメータを、前記集中制御局から通知された通信パラメータに設定するパラメータ設定過程と、
前記パラメータ設定過程において設定された前記通信パラメータにより当該基地局装置の配下の前記端末装置と無線通信する通信過程と、
前記集中制御局が、
前記基地局装置より通知された前記基地局装置情報に基づいて、複数の前記基地局装置の中から制御対象の基地局装置を選択し、選択した前記基地局装置をグルーピングする基地局装置選択及びグルーピング決定過程と、
前記基地局装置情報に基づいて、前記基地局装置選択及びグルーピング決定過程においてグルーピングされた制御対象の前記基地局装置群ごとに、前記集中制御局により制御されない他の前記基地局装置である制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方において利用されていないチャネル、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方のトラヒック量または通信頻度の少ないチャネル、あるいは、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方による無線信号の信号強度が弱いチャネルのうちいずれかのチャネルを、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方の近傍に位置する制御対象の前記基地局装置に割り当てる通信パラメータとして決定する基地局装置パラメータ決定過程と、
前記基地局装置パラメータ決定過程において決定した前記通信パラメータを制御対象の前記基地局装置に通知する通知過程と、
を有することを特徴とする無線通信方法。

【請求項8】
集中制御局と、端末装置と無線通信する複数の基地局装置とを備えた無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
前記集中制御局によって制御され、新たに設置する前記基地局装置、及び、前記集中制御局によって制御され、既に設置されている前記基地局装置が、
他の前記基地局装置、あるいは、他の前記基地局装置及び他の前記基地局装置の配下の前記端末装置の無線通信に関する情報を示す基地局装置情報を収集する情報収集過程と、
前記情報収集過程において収集した前記基地局装置情報に当該基地局装置の無線通信に関する情報を追加して前記集中制御局に通知する通知過程と、
前記端末装置との無線通信に用いる通信パラメータを、前記集中制御局から通知された通信パラメータに設定するパラメータ設定過程と、
前記パラメータ設定過程において設定された前記通信パラメータにより当該基地局装置の配下の前記端末装置と無線通信する通信過程と、
新たに設置する前記基地局装置が、
前記集中制御局から設置位置の再設定が通知された場合に、当該基地局装置の位置を再設定する基地局位置設定過程と、
前記集中制御局が、
新たに設置する前記基地局装置及び既に設置されている前記基地局装置より通知された前記基地局装置情報に基づいて、新たに設置する前記基地局装置の設定位置の再設定が必要か否かを判定し、再設定が必要と判定した場合は新たに設置する前記基地局装置に設置位置の再設定を通知する基地局位置判定過程と、
前記基地局位置判定過程において設置位置の再設定が不要と判定された場合に、前記基地局装置情報に基づいて、前記基地局装置毎に、前記集中制御局により制御されない他の前記基地局装置である制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方において利用されていないチャネル、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方のトラヒック量または通信頻度の少ないチャネル、あるいは、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方による無線信号の信号強度が弱いチャネルのうちいずれかのチャネルを、前記制御対象外基地局装置と当該制御対象外基地局装置の配下の前記端末装置との少なくとも一方の近傍に位置する前記基地局装置に割り当てる通信パラメータとして決定する基地局装置パラメータ決定過程と、
前記基地局装置パラメータ決定過程が決定した前記通信パラメータを前記基地局装置に通知する通知過程と、
を有することを特徴とする無線通信方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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