JP5455566B2 - Wireless communication system and radio wave radiation control method for reducing power consumption of entire base station - Google Patents
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Description
本発明は、基地局全体の消費電力を低減する無線通信システム及び電波放射制御方法に関する。 The present invention relates to a radio communication system and a radio wave radiation control method for reducing power consumption of an entire base station.
通信機器における消費電力の低減化は、単にエネルギーコストの低減だけでなく、二酸化炭素の排出量削減という環境への配慮のために必要となってきている。特に、携帯電話通信用の基地局による消費電力量は、携帯電話事業者による消費電力量のおよそ6割近くを占める場合もある(例えば非特許文献1参照)。そのため、近年、消費電力が少ない無線通信システム、即ち、環境に優しい無線通信システムが、研究開発されてきている。
Reduction of power consumption in communication devices has become necessary not only for reducing energy costs but also for environmental considerations such as reducing carbon dioxide emissions. In particular, the amount of power consumed by mobile phone communication base stations may occupy approximately 60% of the amount of power consumed by mobile phone operators (see Non-Patent
図1は、基地局の電波放射を表すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing radio wave radiation of a base station.
図1によれば、全ての基地局A〜Gが、起動中であって、全方位に電波を放射している。また、基地局Aのカバーエリアの周辺に、基地局B〜Gのカバーエリアが存在する。無線端末a〜dは、その基地局と通信する。無線端末aは、基地局Aのカバーエリア内に存在し、無線端末bは、基地局Bのカバーエリア内に存在し、無線端末c及びdは、基地局Cのカバーエリア内に存在する。 According to FIG. 1, all the base stations A to G are starting up and radiate radio waves in all directions. Further, the cover areas of the base stations B to G exist around the cover area of the base station A. The wireless terminals a to d communicate with the base station. The radio terminal a exists in the cover area of the base station A, the radio terminal b exists in the cover area of the base station B, and the radio terminals c and d exist in the cover area of the base station C.
図2は、通信トラヒック量が少ない時間帯における基地局の電波放射を表すシステム構成図である。 FIG. 2 is a system configuration diagram showing radio wave radiation of a base station in a time zone with a small amount of communication traffic.
通信トラヒック量が少ない時間帯とは、例えば都心部における夜間である。図2によれば、通信トラヒック量が少ない時間帯に、一部の基地局を停止する(電力増幅器を停止する、又は、電源を落とす)ことによって、システム全体における消費電力を削減している。一方で、起動中基地局が、電波放射の送信電力を高めることによって、停止中基地局のエリアをカバーすることができる。(例えば非特許文献2参照)。 The time zone with a small amount of communication traffic is, for example, the night in the city center. According to FIG. 2, power consumption in the entire system is reduced by stopping some base stations (stopping the power amplifier or turning off the power supply) in a time zone with a small amount of communication traffic. On the other hand, the active base station can cover the area of the inactive base station by increasing the transmission power of radio wave radiation. (For example, refer nonpatent literature 2).
図2によれば、7個の基地局のうち、中央の基地局Aのみが起動中であり、他の基地局B〜Gが停止中となっている。これによって、単純に、基地局B〜Gのカバーエリアが、通信圏外になってしまう。そこで、中央の基地局Aが、電波放射の送信電力を高めることによって、基地局B〜Gのエリアをカバーする。 According to FIG. 2, among the seven base stations, only the central base station A is activated, and the other base stations B to G are suspended. As a result, the coverage areas of the base stations B to G are simply out of the communication range. Therefore, the central base station A covers the areas of the base stations B to G by increasing the transmission power of radio wave radiation.
図2に表された基地局Aのカバーエリアは、図1に表された基地局Aのカバーエリアの半径に対する1.8倍となっている。このとき、電界強度は、一般的に、自由空間で距離の2乗に反比例し、都市部等では距離の3〜4乗に反比例する。そのために、図2の基地局Aの送信電力は、図1の基地局Aの送信電力と比較して、3.2〜10.5倍になる。それにも関わらず、図2の基地局Aは、図1のシステム全体のエリアをカバーできていない。 The coverage area of the base station A shown in FIG. 2 is 1.8 times the radius of the coverage area of the base station A shown in FIG. At this time, the electric field strength is generally inversely proportional to the square of the distance in free space, and inversely proportional to the third to the fourth power of the distance in an urban area or the like. Therefore, the transmission power of the base station A in FIG. 2 is 3.2 to 10.5 times that of the transmission power of the base station A in FIG. Nevertheless, the base station A in FIG. 2 cannot cover the entire area of the system in FIG.
しかしながら、非特許文献2に記載された技術(図2参照)によれば、例えば電波法のような法律によって、空中線電力が決められているために、起動中基地局の送信電力を無制限に上げることができない。また、起動中基地局は、停止中基地局のカバーエリアもサービスエリアとして含むことになるために、基地局としての様々なパラメータを最適化する必要がある。一方で、各種パラメータが最適化されたとしても、少なくとも起動中基地局の設置位置は、停止中基地局のカバーエリアをサービスエリアに含むように設計されたものではないため、通信圏外エリアが少なからず増加することによって、ユーザ利便性も低下する。 However, according to the technique described in Non-Patent Document 2 (see FIG. 2), since the antenna power is determined by a law such as the Radio Law, the transmission power of the activated base station is increased without limit. I can't. In addition, since the active base station includes the coverage area of the inactive base station as a service area, it is necessary to optimize various parameters as the base station. On the other hand, even if various parameters are optimized, at least the location of the active base station is not designed to include the coverage area of the inactive base station in the service area. By increasing the user convenience, the user convenience also decreases.
そこで、本発明は、無線通信システムにおける基地局全体の消費電力を低減すると共に、基地局対複数端末の構成を維持しつつ、端末が移動しなくても通信機会を得ることができる無線通信システム及び電波放射制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the power consumption of the entire base station in the radio communication system, maintains a configuration of base station-to-multiple terminals, and can obtain a communication opportunity even if the terminal does not move. It is another object of the present invention to provide a radio wave radiation control method.
本発明によれば、電波を放射する複数の基地局と、該基地局と通信する無線端末と、基地局の電波放射を制御する制御装置とを有する無線通信システムにおいて、
無線端末は、トランスポート層の上に、アプリケーションから通信切断を隠蔽しているリンク切断耐性プロトコルを有し、
制御装置は、システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、複数の基地局の中で一部の基地局を停止し、
起動中基地局が、通常の電波放射範囲よりも遠方に、放射方向及び/又は角度を変えながら、無線端末に間欠的に通信機会を与えるように電波を放射し、
無線端末は、リンク切断耐性プロトコルによって、基地局から放射される電波を受信できない場合、生起したデータを一時的に保持し、その後、基地局から放射される電波を受信した場合、データを、ユーザ操作無しに、当該基地局へ自発的に送信することを特徴とする。
According to the present invention, in a radio communication system having a plurality of base stations that radiate radio waves, a radio terminal that communicates with the base stations, and a control device that controls radio emission of the base stations,
The wireless terminal has a link disconnection resistance protocol that hides the communication disconnection from the application on the transport layer,
The control device stops some of the base stations in the plurality of base stations during a time period when the communication traffic is reduced to a predetermined amount or less for the entire system or for each predetermined area composed of a plurality of base stations. ,
The starting base station emits radio waves so as to intermittently give communication opportunities to wireless terminals while changing the radiation direction and / or angle farther than the normal radio wave radiation range,
If the radio terminal cannot receive radio waves radiated from the base station according to the link disconnection tolerance protocol, the wireless terminal temporarily holds the generated data, and then receives the radio waves radiated from the base station. Transmitting to the base station spontaneously without any operation .
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
起動中基地局は、アレイアンテナを有し、
起動中基地局は、アレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御することによって、指向性を有する電波を、所定時間毎に異なる方位へランダムに、又は、一定の角速度で周囲方位へ回転させて、放射することも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The active base station has an array antenna,
The active base station controls the array antenna transmit array weight vector to radiate a directional radio wave at a predetermined angular velocity at random or at a constant angular velocity to the surrounding azimuth. It is also preferable to do.
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
起動中基地局は、アレイアンテナのビームチルト角を制御することによって、飛距離の異なる電波を放射することも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The active base station preferably radiates radio waves having different flight distances by controlling the beam tilt angle of the array antenna.
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
起動中基地局は、セクタアンテナを有し、
起動中基地局は、セクタアンテナのセクタ毎に起動/停止を制御することによって、指向性を有する電波を放射することも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The active base station has a sector antenna,
It is also preferable that the active base station radiates radio waves having directivity by controlling the start / stop for each sector of the sector antenna.
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
セクタアンテナは、セクタ毎に、アレイアンテナによって構成されており、
起動中基地局は、起動中セクタにおけるアレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御することによって、指向性を有する電波を、所定時間毎に異なる方位へランダムに、又は、一定の角速度で周囲方位へ回転させて、放射することも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The sector antenna is composed of an array antenna for each sector.
The active base station controls the array antenna's transmit array weight vector in the active sector to rotate the directional radio waves randomly to a different direction every predetermined time or to the surrounding direction at a constant angular velocity. It is also preferable to radiate.
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
起動中基地局は、指向性を有する電波を、起動中セクタにおける反射器を制御することによって水平方向を変えながら、ビームチルト角を制御することによって垂直方向(電波の飛距離)を変えながら放射することも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The active base station emits directional radio waves while changing the horizontal direction by controlling the reflectors in the active sector and changing the vertical direction (radiation distance) by controlling the beam tilt angle. It is also preferable to do.
本発明の無線通信システムにおける他の実施形態によれば、
基地局は、携帯電話通信用の基地局、フェムトセル用の小型基地局、及び/又は、広域/狭域無線アクセスネットワーク用のアクセスポイントであり、
基地局、小型基地局及びアクセスポイントを混在して配置していることも好ましい。
According to another embodiment of the wireless communication system of the present invention,
The base station is a base station for mobile phone communication, a small base station for femtocells, and / or an access point for a wide area / narrow area radio access network,
It is also preferable that base stations, small base stations, and access points are mixedly arranged.
本発明によれば、電波を放射する複数の基地局と、該基地局と通信する無線端末と、基地局の電波放射を制御する制御装置とを有する無線通信システムにおける電波放射制御方法において、
無線端末は、トランスポート層の上に、アプリケーションから通信切断を隠蔽しているリンク切断耐性プロトコルを有し、
制御装置が、システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、複数の基地局の中で一部の基地局を停止する第1のステップと、
起動中基地局が、通常の電波放射範囲よりも遠方に、放射方向及び/又は角度を変えながら、無線端末に間欠的に通信機会を与えるように電波を放射する第2のステップと、
無線端末は、リンク切断耐性プロトコルによって、基地局から放射される電波を受信できない場合、生起したデータを一時的に保持し、その後、基地局から放射される電波を受信した場合、データを、ユーザ操作無しに、当該基地局へ自発的に送信する第3のステップと
を有することを特徴とする。
According to the present invention, in a radio wave radiation control method in a radio communication system having a plurality of base stations that radiate radio waves, a radio terminal that communicates with the base station, and a control device that controls radio wave radiation of the base station,
The wireless terminal has a link disconnection resistance protocol that hides the communication disconnection from the application on the transport layer,
The control device stops some of the base stations in the plurality of base stations during a time period in which the communication traffic is reduced to a predetermined amount or less for the entire system or for each predetermined area constituted by a plurality of base stations. A first step;
A second step in which the active base station emits radio waves so as to intermittently give a communication opportunity to the wireless terminal while changing the radiation direction and / or angle farther than the normal radio wave radiation range;
If the radio terminal cannot receive radio waves radiated from the base station according to the link disconnection tolerance protocol , the wireless terminal temporarily holds the generated data, and then receives the radio waves radiated from the base station. And a third step of spontaneously transmitting to the base station without any operation .
本発明の無線通信システム及び電波放射制御方法によれば、無線通信システムにおける基地局全体の消費電力を低減すると共に、基地局対複数端末の構成を維持しつつ、端末が移動しなくても通信機会を得ることができる。 According to the wireless communication system and the radio wave emission control method of the present invention, the power consumption of the entire base station in the wireless communication system is reduced, and the communication is performed even when the terminal does not move while maintaining the configuration of the base station versus the plurality of terminals. You can get an opportunity.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、リンク切断耐性ネットワーク用プロトコルにおける説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the link disconnection resistant network protocol.
本発明の対象となるシステムにおける無線端末は、リンク切断耐性技術のプロトコルを実行する(例えば非特許文献7参照)。これは、通信リンクが、常には利用可能でなく(途切れることが多く)且つ信頼性が低いことを想定している。ここでは、当該無線端末が、基地局の電波放射範囲内に常に存在するとは限らないことを指している。 The wireless terminal in the system that is the subject of the present invention executes a protocol for link disconnection resistance technology (see, for example, Non-Patent Document 7). This assumes that the communication link is not always available (often broken) and is unreliable. Here, the wireless terminal does not always exist within the radio wave emission range of the base station.
通信リンクが常には利用可能でなく且つ信頼性が低い場合、無線端末がデータ通信を要求した際に、必ずしも通信リンクが基地局との間で確立されているとは限らない。通常、このような場合、アプリケーション等のデータ生起元には通信エラーが返される。しかし、リンク切断耐性技術を用いることで、無線端末が、基地局から放射される電波を受信できない場合、生起されたデータを、一旦、保持する。その後、無線端末の移動等により、無線端末が基地局から放射される電波を受信できた場合、その生起されたデータを、ユーザ操作無しに、当該基地局へ送信する。 When the communication link is not always available and the reliability is low, when the wireless terminal requests data communication, the communication link is not always established with the base station. Normally, in such a case, a communication error is returned to the data origin such as an application. However, by using the link disconnection resistance technology, when the wireless terminal cannot receive the radio wave radiated from the base station, the generated data is temporarily held. Thereafter, when the radio terminal can receive radio waves radiated from the base station due to movement of the radio terminal or the like, the generated data is transmitted to the base station without any user operation.
図3(a)によれば、無線端末bが、基地局Bの電波放射範囲内に位置する場合、即ち、基地局Bから放射される電波を受信できる場合、ユーザの操作に応じて、データを送信する。 According to FIG. 3 (a), when the wireless terminal b is located within the radio wave emission range of the base station B, that is, when it can receive the radio wave radiated from the base station B, data is transmitted according to the user's operation. Send.
これに対し、図3(b)によれば、基地局Bが停止されており、無線端末bは、基地局Bから放射される電波を受信することができない。従って、無線端末bは、ユーザの操作に応じて生起したデータを、基地局Bへ直ぐに送信することができない。 On the other hand, according to FIG. 3B, the base station B is stopped, and the wireless terminal b cannot receive the radio wave radiated from the base station B. Therefore, the wireless terminal b cannot immediately transmit the data generated according to the user operation to the base station B.
このとき、無線端末bは、リンク切断耐性技術を実行しているために、生起されたデータを、一旦、保持する。その後、ユーザに所持された無線端末bが移動することによって、基地局Aの電波放射範囲内に位置した場合、即ち、他の基地局Aから放射される電波を受信できた場合、その保持されたデータを、当該基地局Aへ送信する。この場合、無線端末bが移動しない限り、他の基地局から放射される電波を受信することができず、当該無線端末は、通信機会を得ることができない(例えば非特許文献3参照)。 At this time, since the wireless terminal b is executing the link disconnection resistance technique, the generated data is temporarily held. Thereafter, when the wireless terminal b possessed by the user moves and is located within the radio wave emission range of the base station A, that is, when the radio wave radiated from another base station A can be received, it is retained. The transmitted data is transmitted to the base station A. In this case, unless the wireless terminal b moves, radio waves radiated from other base stations cannot be received, and the wireless terminal cannot obtain a communication opportunity (see, for example, Non-Patent Document 3).
図4は、本発明における基地局の電波放射の制御を表す説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing control of radio wave radiation of the base station in the present invention.
本発明における基地局は、全方位の電波放射範囲よりも遠方に、指向性を有する電波を放射する。基地局は、アレイアンテナを有し、そのアレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御する。指向性を有する電波は、所定時間毎に、異なる方位へランダムに放射される。また、指向性を有する電波は、一定の角速度で、周囲方位へ回転させて放射されるものであってもよい。 The base station in the present invention radiates radio waves having directivity farther than the omnidirectional radio wave radiation range. The base station has an array antenna and controls a transmission array weight vector of the array antenna. Directional radio waves are radiated randomly in different directions at predetermined time intervals. Further, the radio wave having directivity may be radiated by rotating to a surrounding direction at a constant angular velocity.
図4(a)によれば、基地局Bが停止中であり、無線端末bは、基地局Aから放射される電波も受信することができない。従って、無線端末bは、ユーザの操作に応じて生起したデータを、基地局Bへ直ぐに送信することができない。このとき、無線端末bは、リンク切断耐性技術を実行しているために、生起されたデータを、一旦、保持する。 According to FIG. 4A, the base station B is stopped, and the wireless terminal b cannot receive the radio wave radiated from the base station A. Therefore, the wireless terminal b cannot immediately transmit the data generated according to the user operation to the base station B. At this time, since the wireless terminal b is executing the link disconnection resistance technique, the generated data is temporarily held.
図4(b)によれば、その後、基地局Aから放射される電波が、無線端末bに一時的に到達したとする。このとき、無線端末bは、その生起されたデータを、当該基地局Aへ送信することができる。本発明によれば、無線端末bは、移動することなく、他の基地局から放射される電波を受信することができ、通信機会を得ることができる。 According to FIG. 4B, it is assumed that the radio wave radiated from the base station A then temporarily reaches the wireless terminal b. At this time, the wireless terminal b can transmit the generated data to the base station A. According to the present invention, the wireless terminal b can receive radio waves radiated from other base stations without moving and can obtain a communication opportunity.
図5は、アレイアンテナを有する起動中基地局の電波放射を表すシステム構成図である。 FIG. 5 is a system configuration diagram showing radio wave radiation of an active base station having an array antenna.
図5によれば、無線通信システムは、電波を放射する複数の基地局1と、その基地局と通信する無線端末2と、基地局の電波放射を制御する制御装置3とを有する。
According to FIG. 5, the radio communication system has a plurality of
制御装置3は、システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、複数の基地局の中で一部の基地局を停止する。図5によれば、基地局B〜Gが停止され、基地局Aのみが起動されている。
The
次に、起動中基地局Aが、通常の電波放射範囲よりも遠方であって、放射方向を変えながら電波を放射する。放射する電波の最大到達距離が同じであれば、指向性を有する電波を放射する方が、全方位に電波を放射するよりも、消費電力を少なくすることができる。また、消費電力が同じであれば、指向性を有する電波を放射する方が、全方位に放射するよりも、遠方に放射することができる。 Next, the active base station A radiates radio waves while changing the radiation direction, which is far from the normal radio wave radiation range. If the maximum reachable distance of radio waves to be radiated is the same, radiating radio waves having directivity can reduce power consumption compared to radiating radio waves in all directions. In addition, if the power consumption is the same, it is possible to radiate a radio wave having directivity far away than to radiate in all directions.
そして、指向性を有する電波を受信した無線端末2は、生起されたデータパケットを、ユーザ操作無しに、基地局1へ送信する。
Then, the
図5によれば、無線端末bは、基地局Bのカバーエリア内に位置するが、基地局Bは、停止中である。無線端末bは、この時点では、基地局Aから放射される電波を受信できていない。 According to FIG. 5, the wireless terminal b is located within the coverage area of the base station B, but the base station B is stopped. At this time, the wireless terminal b cannot receive the radio wave radiated from the base station A.
図6は、図5に続いて、起動中基地局の電波放射を表すシステム構成図である。 FIG. 6 is a system configuration diagram showing radio wave radiation of the active base station following FIG.
無線端末bは、この時点で、基地局Aから放射される電波を受信できる。このとき、無線端末bは、基地局Bが停止中であっても、通信機会を得ることができる。また、無線端末cは、基地局B、Cのカバーエリア内に位置するが、基地局B、Cは、停止中である。無線端末cは、この時点では、基地局Aから放射される電波を受信できていない。 At this time, the wireless terminal b can receive the radio wave radiated from the base station A. At this time, the wireless terminal b can obtain a communication opportunity even when the base station B is stopped. Further, the wireless terminal c is located within the coverage area of the base stations B and C, but the base stations B and C are stopped. At this time, the wireless terminal c cannot receive the radio wave radiated from the base station A.
図7は、セクタアンテナを有する起動中基地局の電波放射を表すシステム構成図である。 FIG. 7 is a system configuration diagram showing radio wave radiation of an active base station having a sector antenna.
基地局のセクタ単位で、基地局の電源制御部(又は電源)の起動/停止を制御することができる。従って、複数の基地局におけるセクタ単位で間欠的に電波を放射することによって、停止中基地局のカバーエリア内に位置する無線端末に対しても、通信機会を与えることができる。 The start / stop of the power control unit (or power supply) of the base station can be controlled in units of sectors of the base station. Therefore, by intermittently radiating radio waves in units of a plurality of base stations, a communication opportunity can be given to a wireless terminal located within the coverage area of the base station being stopped.
図7によれば、基地局は、例えば3つのセクタに区分しており、各セクタを順次に起動/停止を繰り返すことによって、消費電力を低減すると共に、無線端末に通信機会を与える。ここでは、基地局A、C及びEにおけるそれぞれ1つのセクタが起動されている。その後、基地局及びセクタの起動/停止を切り替えることによって、他の無線端末に通信機会を与える。 According to FIG. 7, the base station is divided into, for example, three sectors, and by sequentially starting / stopping each sector, the power consumption is reduced and a communication opportunity is given to the wireless terminal. Here, one sector in each of the base stations A, C and E is activated. Thereafter, by switching activation / deactivation of the base station and the sector, a communication opportunity is given to another wireless terminal.
図8は、セクタ内におけるビーム制御を表す説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing beam control in a sector.
図8によれば、起動中基地局は、指向性を有する電波を、起動中セクタにおける反射器を制御することによって水平方向を変えながら放射する。また、セクタ単位でアレイアンテナを用いている場合、指向性を有する電波を、セクタ毎に、アレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御することによって放射方向を変えながら放射する。 According to FIG. 8, the active base station radiates radio waves having directivity while changing the horizontal direction by controlling the reflector in the active sector. When an array antenna is used in units of sectors, a directional radio wave is radiated while changing the radiation direction for each sector by controlling the transmission array weight vector of the array antenna.
図9は、セクタ内におけるビームチルティングを表す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing beam tilting in the sector.
図9によれば、セクタ単位で、ビームチルティングの角度を制御することによって垂直方向(電波の飛距離)を変えることができる。アンテナの水平方向に対するチルト角θを大きくすることによって、放射距離が短くなり、チルト角θを小さくすることによって、放射距離が長くなる。 According to FIG. 9, the vertical direction (radiation distance) can be changed by controlling the beam tilting angle in units of sectors. Increasing the tilt angle θ with respect to the horizontal direction of the antenna shortens the radiation distance, and decreasing the tilt angle θ increases the radiation distance.
図10は、本発明における基地局の機能構成図である。 FIG. 10 is a functional configuration diagram of the base station in the present invention.
図10によれば、基地局1は、アレイアンテナ(又はセクタアンテナ)10と、アンテナ毎の位相レベル調整部11と、分配器12と、符号化・復号部13と、通信事業者網インタフェース部14と、制御部15と、電源部16と、管理メッセージ受信部17とを有する。
According to FIG. 10, the
アレイアンテナ10は、指向性を有する電波を放射すると共に、その放射方向を変化させるために、2つ以上のアンテナ素子を有する。位相レベル調整部11は、アンテナ素子毎に、送受信すべき信号の振幅及び位相を調整する。分配器12は、符号化・復号部13と複数のアンテナ素子との間で、送信信号を分配する。符号化・復号部13は、送受信すべき信号に対して、符号化又は復号処理を実行する。通信事業者網インタフェース部14は、通信事業者網に接続する。
The
管理メッセージ受信部17は、制御装置3から、管理メッセージを受信する。管理メッセージの内容は、(1)当該基地局の電源制御「起動中」「停止中」、(2)起動中である場合「指向性放射」「通常放射」である。管理メッセージ受信部17は、「起動中」「停止中」を電源部16へ指示すると共に、「指向性放射」「全方位放射」を制御部15へ指示する。尚、基地局1がセクタ(例えば3セクタ)に構成されている場合、制御装置3が、そのセクタ毎に、上記(1)及び(2)の処理を決定することものであってもよい。この場合、管理メッセージ受信部17によって受信される管理メッセージも、セクタ毎の管理内容を示した情報を含む。
The management
制御部15は、「指向性放射」が指示された場合、アレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御する。このとき、指向性を有する電波を、所定時間毎に、異なる方位へランダムに放射するべく制御する。また、指向性を有する電波を、一定の角速度で、周囲方位へ回転させて放射するべく制御する。垂直方向を変更させる場合は、チルト角を変化させる。更に、セクタアンテナの基地局に対しては、セクタ毎の起動/停止を指示する。また、セクタ内で更にビームの水平方向に変える場合、反射器の位置も制御する。
When “directional radiation” is instructed, the
電源部16は、「停止中」が指示された場合、当該基地局の電源又は電力増幅器をオフする。尚、この実施形態によれば、セクタアンテナを有する基地局1の場合、対象となるセクタの電力増幅器をオフにするのも好ましい
When “stopping” is instructed, the
また、図10によれば、無線端末2は、DTNプロトコル処理部を有する。この実施形態におけるDTNプロトコル処理部は、トランスポート層の上に位置し、アプリケーションから通信切断を隠蔽している。
Also, according to FIG. 10, the
更に、図10によれば、制御装置3を有する。制御装置3は、システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、複数の基地局の中で一部の基地局を停止する。ここで、制御装置3は、実際にシステム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎の通信トラヒック量を測定し、一部の基地局の停止を判断するものであってもよいし、単に、夜間の所定の時間帯だけを、一部の基地局の停止中とするものであってもよい。制御装置3は、各基地局1へ、(1)当該基地局の電源制御「起動中」「停止中」、(2)起動中である場合「指向性放射」「全方位放射」の管理メッセージを送信する。
Furthermore, according to FIG. The
図11は、基地局の周辺に、小型基地局又はアクセスポイントが配置されたシステム構成図である。例えば携帯電話通信用の基地局の周辺に、フェムトセル用の小型基地局、及び/又は、広域/狭域無線アクセスネットワーク用のアクセスポイントが混在して配置されているものであってもよい。 FIG. 11 is a system configuration diagram in which small base stations or access points are arranged around the base station. For example, a small base station for femtocell and / or an access point for wide area / narrow area wireless access network may be mixed and arranged around a base station for mobile phone communication.
図12は、小型基地局又はアクセスポイントの電波放射を表す説明図である。起動中の小型基地局又はアクセスポイントが、全方位の電波放射範囲よりも遠方に、指向性を有する電波を放射するものであってもよい。消費電力が大きい基地局を停止し、消費電力が小さい小型基地局又はアクセスポイントを起動することによって、システム全体の消費電力を低減することができる。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing radio wave radiation of a small base station or access point. The activated small base station or access point may emit a radio wave having directivity far away from the radio wave radiation range in all directions. By stopping a base station with high power consumption and starting a small base station or access point with low power consumption, the power consumption of the entire system can be reduced.
最後に、指向性を有する電波を、ランダムに又は一定の角速度で、放射方向を変化させることに基づく効果について説明する。 Finally, the effect based on changing the radiation direction of radio waves having directivity at random or at a constant angular velocity will be described.
従来、無線通信システムの基地局における代表的な時間分割スケジューリング方式として MaxCIR又はProportional Fairの技術がある(例えば非特許文献6参照)。MaxCIRの技術によれば、各時点で最も受信状態が良い無線端末に通信機会を割り当てる。Proportional Fairの技術によれば、過去に通信できなかった無線端末に対して優先的に通信機会を与えるものの、受信状態が良いときに通信機会を割り当てる。そのために、複数の基地局のセル間の干渉による劣悪な受信状態にある無線端末が、静止状態にある場合、受信状態がほとんど変動しない(受信状態が良くなることもない)。結局、当該無線端末は、通信機会を得る頻度も減り、スループットも低下する。 Conventionally, there is a MaxCIR or Proportional Fair technique as a typical time division scheduling method in a base station of a wireless communication system (see Non-Patent Document 6, for example). According to the MaxCIR technology, a communication opportunity is assigned to a wireless terminal having the best reception state at each time point. According to the technology of Proportional Fair, a communication opportunity is preferentially given to a wireless terminal that could not communicate in the past, but a communication opportunity is assigned when the reception state is good. For this reason, when a wireless terminal in a poor reception state due to interference between cells of a plurality of base stations is in a stationary state, the reception state hardly fluctuates (the reception state does not improve). Eventually, the radio terminal also decreases the frequency of obtaining communication opportunities and the throughput.
一方で、「Opportunistic Beamforming」という技術がある(例えば非特許文献4及び5参照)。この技術は、一般的に基地局用アンテナとして用いられているダイバーシチ用2素子アレイアンテナを含むアレイアンテナを用いて、ランダムに送信アレイ重みベクトルを制御する。これによって、擬似的なフェージング変動を発生させることにより、静止環境下における無線端末の受信状態を変化させ、低スループットを改善する。これは、セル間で干渉によって定常的に受信環境の悪いエリアに対して、干渉波の影響を減らすものである。 On the other hand, there is a technique called “Opportunistic Beamforming” (see, for example, Non-Patent Documents 4 and 5). In this technique, a transmit array weight vector is randomly controlled using an array antenna including a two-element array antenna for diversity that is generally used as a base station antenna. As a result, pseudo fading fluctuations are generated, thereby changing the reception state of the wireless terminal in a stationary environment and improving low throughput. This is to reduce the influence of interference waves on an area where the reception environment is steadily bad due to interference between cells.
これに対し、本発明は、基地局全体における消費電力の低減化のために、一部の基地局を停止すると共に、停止された基地局のカバーエリアに存在し、且つ、静止状態にある無線端末に対して、通信機会が与えられるようにしている。従って、「Opportunistic Beamforming」の技術とは、全く異なる効果を得ることができる。 On the other hand, the present invention stops some base stations to reduce power consumption in the entire base station, and exists in the coverage area of the stopped base stations and is in a stationary state. A communication opportunity is given to the terminal. Therefore, an effect completely different from the technique of “Opportunistic Beamforming” can be obtained.
以上、詳細に説明したように、本発明の無線通信システム及び電波放射制御方法によれば、基地局全体の消費電力を低減すると共に、基地局対複数端末の構成を維持しつつ、端末が移動しなくても通信機会を得ることができる。例えば、夜間のような通信トラヒックが少ない時間帯に、一部の基地局を停止することによって、基地局全体の消費電力を低減し、環境に優しい無線通信システムを提供することができる。 As described above in detail, according to the radio communication system and the radio wave emission control method of the present invention, the terminal moves while reducing the power consumption of the entire base station and maintaining the configuration of the base station vs. multiple terminals. Without having to do so, you can get communication opportunities. For example, by stopping some base stations in a time zone with little communication traffic such as at night, the power consumption of the entire base station can be reduced, and an environment-friendly wireless communication system can be provided.
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。 Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.
1 基地局
10 アレイアンテナ
11 位相レベル調整部
12 分配器
13 符号化・復号部
14 通信事業者網インタフェース部
15 制御部
16 電源部
17 管理メッセージ受信部
2 無線端末
3 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記無線端末は、トランスポート層の上に、アプリケーションから通信切断を隠蔽しているリンク切断耐性プロトコルを有し、
前記制御装置は、前記システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、前記複数の基地局の中で一部の基地局を停止し、
起動中基地局が、通常の電波放射範囲よりも遠方に、放射方向及び/又は角度を変えながら、前記無線端末に間欠的に通信機会を与えるように電波を放射し、
前記無線端末は、前記リンク切断耐性プロトコルによって、前記基地局から放射される電波を受信できない場合、生起したデータを一時的に保持し、その後、前記基地局から放射される電波を受信した場合、前記データを、ユーザ操作無しに、当該基地局へ自発的に送信する
ことを特徴とする無線通信システム。 In a radio communication system having a plurality of base stations that radiate radio waves, a radio terminal that communicates with the base stations, and a control device that controls radio wave radiation of the base stations,
The wireless terminal has a link disconnection resistance protocol that hides communication disconnection from an application on the transport layer,
The control device is configured such that a part of the plurality of base stations is in a time zone in which communication traffic decreases to a predetermined amount or less for the entire system or for each predetermined area configured by a plurality of base stations. Stop
The starting base station emits radio waves so as to intermittently give the wireless terminal a communication opportunity while changing the radiation direction and / or angle farther than the normal radio wave radiation range,
When the radio terminal is unable to receive radio waves radiated from the base station according to the link disconnection tolerance protocol, temporarily holds the generated data, and then receives radio waves radiated from the base station, The wireless communication system , wherein the data is spontaneously transmitted to the base station without any user operation .
起動中基地局は、前記アレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御することによって、指向性を有する電波を、所定時間毎に異なる方位へランダムに、又は、一定の角速度で周囲方位へ回転させて、放射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。 The active base station has an array antenna,
The active base station, by controlling the transmit array weight vector of the array antenna, rotates a radio wave having directivity to a different azimuth randomly every predetermined time or to a surrounding azimuth at a constant angular velocity, The radio communication system according to claim 1, wherein the radio communication system radiates.
起動中基地局は、前記セクタアンテナのセクタ毎に起動/停止を制御することによって、指向性を有する電波を放射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。 The active base station has a sector antenna,
2. The wireless communication system according to claim 1, wherein the active base station radiates a radio wave having directivity by controlling start / stop for each sector of the sector antenna.
起動中基地局は、起動中セクタにおけるアレイアンテナの送信アレイ重みベクトルを制御することによって、指向性を有する電波を、所定時間毎に異なる方位へランダムに、又は、一定の角速度で周囲方位へ回転させて、放射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。 The sector antenna is constituted by an array antenna for each sector,
The active base station controls the array antenna's transmit array weight vector in the active sector to rotate the directional radio waves randomly to a different direction every predetermined time or to the surrounding direction at a constant angular velocity. The radio communication system according to claim 4, wherein the radio communication system radiates.
前記基地局、前記小型基地局及び前記アクセスポイントを混在して配置していることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の無線通信システム。 The base station is a base station for mobile phone communication, a small base station for femtocells, and / or an access point for a wide area / narrow area radio access network,
The radio communication system according to any one of claims 1 to 6 , wherein the base station, the small base station, and the access point are arranged in a mixed manner.
前記無線端末は、トランスポート層の上に、アプリケーションから通信切断を隠蔽しているリンク切断耐性プロトコルを有し、
前記制御装置が、前記システム全体、又は複数の基地局で構成される所定のエリア毎に、通信トラヒックが所定量以下に減少する時間帯に、前記複数の基地局の中で一部の基地局を停止する第1のステップと、
起動中基地局が、通常の電波放射範囲よりも遠方に、放射方向及び/又は角度を変えながら、前記無線端末に間欠的に通信機会を与えるように電波を放射する第2のステップと、
前記無線端末は、前記リンク切断耐性プロトコルによって、前記基地局から放射される電波を受信できない場合、生起したデータを一時的に保持し、その後、前記基地局から放射される電波を受信した場合、前記データを、ユーザ操作無しに、当該基地局へ自発的に送信する第3のステップと
を有することを特徴とする電波放射制御方法。 In a radio wave radiation control method in a radio communication system having a plurality of base stations that radiate radio waves, a radio terminal that communicates with the base station, and a control device that controls radio wave radiation of the base station,
The wireless terminal has a link disconnection resistance protocol that hides communication disconnection from an application on the transport layer,
The base station of the plurality of base stations in a time zone in which the communication traffic is reduced to a predetermined amount or less for each predetermined area configured by the control system as a whole or a plurality of base stations. A first step of stopping
A second step in which the active base station emits radio waves so as to intermittently give a communication opportunity to the wireless terminal while changing the radiation direction and / or angle farther than the normal radio wave radiation range;
When the radio terminal is unable to receive radio waves radiated from the base station according to the link disconnection tolerance protocol, temporarily holds the generated data, and then receives radio waves radiated from the base station, And a third step of spontaneously transmitting the data to the base station without any user operation .
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