JP5964698B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局とのMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信する無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system that performs multiple input multiple output (MIMO) communication between a terminal and a plurality of base stations that are candidates for wireless connection of the terminal.
複数の基地局で一定のエリアをカバーする無線通信システムでは、各基地局のカバーエリアの境界において、隣接する基地局からの電波干渉によりユーザスループットが低下する場合がある。 In a wireless communication system in which a certain area is covered by a plurality of base stations, user throughput may be reduced due to radio wave interference from adjacent base stations at the boundary of the coverage area of each base station.
ユーザスループットの低下を防ぐ技術として、基地局連携MIMO通信技術が知られている。基地局連携MIMO通信では、端末が隣接基地局から受信する電波を干渉波としてではなく、所望波として活用している。しかしながら、この基地局連携MIMO通信では、隣接基地局の無線帯域も使用するために、無線通信システム全体でユーザスループットが低下するおそれがある。 As a technique for preventing a decrease in user throughput, a base station cooperation MIMO communication technique is known. In base station cooperation MIMO communication, a radio wave received by a terminal from an adjacent base station is utilized not as an interference wave but as a desired wave. However, in this base station cooperation MIMO communication, since the radio band of the adjacent base station is also used, there is a possibility that the user throughput is lowered in the entire radio communication system.
かかる問題に対しては、所定の制御サーバが、基地局の配下の端末におけるCINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)、ユーザスループット、無線端末の位置に基づいて、基地局連携MIMO通信の要否を判断する無線通信システムがある(特許文献1、特許文献2参照)。
For such a problem, a predetermined control server determines whether or not the base station cooperation MIMO communication is necessary based on the CINR (Carrier to Interference plus Noise Ratio), the user throughput, and the position of the wireless terminal in the terminals under the base station. There is a wireless communication system to judge (see
特許文献1の無線通信システムでは、各端末の受信電波レベルの分布、すなわち、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア外の端末数と、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア内の端末数の比率とに基づいて、基地局連携MIMO通信の要否を判断している。
In the wireless communication system of
特許文献2の無線通信システムでは、各端末が必要とする無線帯域量に基づいて、各端末毎に基地局連携MIMO通信の要否を判断している。
In the wireless communication system of
特許文献1、2の無線通信システムで基地局連携MIMO通信を行った場合、カバーエリア境界にいる端末のスループットの向上を図ることができる。しかしながら、システム全体としての帯域リソース利用効率は、基地局連携MIMO通信を行なわなかった場合と比べて低下する場合がある。
When base station-linked MIMO communication is performed in the wireless communication systems of
また、特許文献1、2の無線通信システムで基地局連携MIMO通信を行なわなかった場合、カバーエリア境界にいる端末のスループットの向上を図ることはできない。さらに、システム全体としての帯域リソース利用効率は、基地局連携MIMO通信を行った場合と比べて低下する場合がある。
In addition, when base station-linked MIMO communication is not performed in the wireless communication systems of
さらに、特許文献1、2の無線通信システムでは、フロー毎に基地局連携MIMO通信の要否を判断していないので、無線通信システム全体からみると帯域リソースの利用効率が低下する場合がある。
Furthermore, in the wireless communication systems of
さらにまた、特許文献1、2のフローの所望スループットを考慮していないので、基地局連携MIMO通信を行うかどうかに関わらず、割り当てる帯域リソースが過剰である場合がある。よって、帯域リソースの利用効率としては、フローの所望スループットを考慮した場合に比べて悪くなる場合がある。
Furthermore, since the desired throughput of the flows of
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率の低下を防ぐことが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system capable of preventing a reduction in use efficiency of band resources in the entire wireless communication system.
本発明に係る無線通信システムは、複数のフローを受信する端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、制御サーバと、を備え、前記制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に前記各基地局による基地局連携MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信を選択し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に単一の基地局のみから配信されることを特徴とする。 A wireless communication system according to the present invention includes a terminal that receives a plurality of flows, a plurality of base stations that are candidates for wireless connection of the terminal, and a control server, wherein the control server receives the terminal For each flow, when the throughput information of the flow is received, the throughput indicated by the received throughput information of the flow is compared with the transmission capability due to the free capacity of the band resource for each base station, and the throughput of the flow is When the transmission capability is larger than the transmission capability, base station cooperation MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication by each base station is selected, and when the throughput of the flow is smaller than the transmission capability, distribution is performed only from a single base station. It is characterized by being.
前記無線通信システムにおいて、前記フローの要求データレートの変更に応じて、前記基地局連携MIMO通信又は単一の基地局のみからの配信をすることを特徴とする。 In the wireless communication system, the base station cooperative MIMO communication or distribution from only a single base station is performed according to a change in the required data rate of the flow.
本発明の無線通信システムによれば、複数のフローを受信する端末と、前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、制御サーバと、を備え、制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に、前記各基地局による基地局連携MIMO通信を選択し、前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に、単一の基地局のみから配信されることにより、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率を向上させることができる。 According to the wireless communication system of the present invention, the wireless communication system includes: a terminal that receives a plurality of flows; a plurality of base stations that are candidates for wireless connection of the terminal; and a control server, wherein the control server receives the terminal For each flow, when the throughput information of the flow is received, the throughput indicated by the received throughput information of the flow is compared with the transmission capability due to the free capacity of the band resource for each base station, and the throughput of the flow is When base station cooperation MIMO communication by each base station is selected when the transmission capacity is larger than the transmission capacity, and when the throughput of the flow is smaller than the transmission capacity, it is delivered only from a single base station Therefore, it is possible to improve the use efficiency of band resources in the entire wireless communication system.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の無線通信システム10の説明図であり、図2Aは、制御サーバ20の構成の説明図であり、図2Bは、テーブル記憶部28の構成の説明図であり、図3は、隣接基地局テーブル30、接続基地局テーブル32、伝搬環境テーブル34、基地局連携パタンテーブル36、スループットテーブル38の説明図であり、図4A〜図4Cは、フローテーブル40の説明図であり、図5は、基地局連携MIMO通信の手順についての説明図であり、図6は、基地局連携パタンの処理手順についての説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an explanatory diagram of the
無線通信システム10は、通信機能を有するコンピュータや携帯電話等である端末(MS)12と、前記端末12が無線接続する基地局(BS)14a、14bと、ルータ16と、制御サーバ20とを備える。基地局14a、14bはバックボーンネットワーク18と接続する。また、バックボーンネットワーク18は、ルータ16、ルータ21を介してコアネットワーク22と接続し、また、インターネット23と接続する。
The
端末12は、基地局14a、14bの共通するカバーエリア内に位置する。基地局14a、14bは、端末12に対して、基地局連携によりMIMO通信を行うことができる。
The
ルータ16は、インターネット23、コアネットワーク22を介してバックボーンネットワーク18に送信されてくる映像、音楽等のデータとして保存されているコンテンツを含むデータの流れであるフローのスループットを計測し、また、計測したスループットを制御サーバ20に通知する。また、ルータ16は、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、ポート番号等を参照して、フローを識別する。
The
制御サーバ20は、テーブル管理部24と、制御部26と、テーブル記憶部28とを備える。テーブル管理部24は、テーブル記憶部28内の各テーブルの管理をする。制御部26は、フロー毎に基地局連携MIMO通信の基地局連携パタンに関する選択制御を行う。
The
テーブル記憶部28は、隣接基地局テーブル30と、接続基地局テーブル32と、伝搬環境テーブル34と、基地局連携パタンテーブル36と、スループットテーブル38と、フローテーブル40とを備える。
The
隣接基地局テーブル30は、基地局毎に隣接する基地局の識別子が設定されるテーブルである。接続基地局テーブル32は、端末毎に無線接続する基地局の識別子が設定されるテーブルである。伝搬環境テーブル34は、端末毎に、端末と無線接続する基地局との間の伝搬環境情報(CINR)が設定されるテーブルである。基地局連携パタンテーブル36は、端末毎に無線接続する通信パタン、具体的には、1台の基地局と無線接続するパタン又は複数の基地局と基地局連携MIMO通信するパタンが設定されるテーブルである。スループットテーブル38は、端末毎に基地局連携パタンテーブル36で設定されたパタンに対するスループットが設定されるテーブルである。フローテーブル40は、フロー毎の所望のスループットと、前記所望のスループットを満たす基地局連携パタンテーブル36で設定されたパタンと、フローの配信状況を表す状態とが設定されるテーブルである。 The adjacent base station table 30 is a table in which identifiers of adjacent base stations are set for each base station. The connected base station table 32 is a table in which identifiers of base stations to be wirelessly connected are set for each terminal. The propagation environment table 34 is a table in which propagation environment information (CINR) between a terminal and a base station that is wirelessly connected is set for each terminal. The base station cooperation pattern table 36 is a table in which a communication pattern for wireless connection for each terminal, specifically, a pattern for wireless connection with one base station or a pattern for base station cooperation MIMO communication with a plurality of base stations is set. It is. The throughput table 38 is a table in which the throughput for the pattern set in the base station cooperation pattern table 36 is set for each terminal. The flow table 40 is a table in which a desired throughput for each flow, a pattern set in the base station cooperation pattern table 36 that satisfies the desired throughput, and a state representing a flow distribution status are set.
次に、無線通信システム10における基地局連携MIMO通信について、図3〜図6を用いて説明する。
Next, base station cooperation MIMO communication in the
まず、無線通信システム10では、初期設定としてテーブル管理部24によって隣接基地局テーブル30が設定される(ステップS1)。図1に示されるように基地局14aに隣接する基地局は基地局14bであることに対応して隣接基地局テーブル30が設定される(図3)。テーブル管理部24は、基地局毎に隣接する基地局の識別子を、例えば、GPS受信機により取得した位置情報に基づいて、隣接基地局テーブル30を設定してもよい。
First, in the
次に、端末12は、基地局14a又は基地局14bを介して伝搬環境情報を制御サーバ20に送信する(ステップS2)。
Next, the terminal 12 transmits propagation environment information to the
伝搬環境情報を受信した制御サーバ20のテーブル管理部24は、取得した伝搬環境情報に基づいて、接続基地局テーブル32と、伝搬環境テーブル34と、基地局連携パタンテーブル36とを設定する(ステップS3)。送信する電波が端末12に届く基地局が、基地局14a、14bであることに対応して接続基地局テーブル32が設定される(図3)。また、端末12と基地局14a、14b間の伝搬環境情報に基づいて伝搬環境テーブル34が設定される(図3)。
The
テーブル管理部24は、接続基地局テーブル32に基づいて基地局連携パタンテーブル36を設定する。送信する電波が端末12に届く基地局は、基地局14a、14であることから、基地局連携パタンテーブル36としては、基地局が1台のみである基地局14a単独、基地局14b単独と、基地局14a、14bの基地局連携との3パタンが設定される(図3)。
The
テーブル管理部24は、伝搬環境テーブル34に基づいてスループットテーブル38を設定する(ステップS4)。テーブル管理部24は、伝搬環境テーブル34の伝搬環境情報に基づいてパタン毎にスループットを算出し、スループットテーブル38に設定する。スループットテーブル38では、パタン1として40Mbps、パタン2として10Mbps、パタン3として50Mbpsとして設定される。パタン3では、基地局連携としてパタン1、2のスループットの合計値として設定される。
The
テーブル管理部24は、ステップS1からステップS4までの処理を、端末12から所定時間間隔で送信される伝搬環境情報を取得する毎に行い、各テーブルを更新する。
The
ルータ16は、端末12へ配信するフローのスループット情報及び端末12の識別情報を制御サーバ20に通知する(ステップS5)。
The
ルータ16から通知されたフローのスループット情報及び端末12の識別情報に基づいて、テーブル管理部24は、フローの所望スループットを設定する(ステップS6、図4A)。フローテーブル40では、フローF1(既に基地局連携パタンが決まっている他のフロー)のスループットが21Mbps、フローF2(ルータ16からスループット情報及び端末12の識別情報を通知されたフロー)のスループットが20Mbpsと設定されている。
Based on the flow throughput information notified from the
制御部26は、フローテーブル40のフローF2に対して、基地局連携パタンテーブル36から基地局連携パタンを選択し、フローF2の基地局連携パタンを設定する(ステップS7、図4B)。
The
この基地局連携パタンは、図6に示す処理手順に基づいて設定される。基地局単独の基地局連携パタンによる帯域リソースの空き容量による送信能力とフローが要求するスループットとを比較し、送信能力がフローの要求するスループットよりも大きいスループットである基地局連携パタンを検索する(ステップS20)。 This base station cooperation pattern is set based on the processing procedure shown in FIG. By comparing the transmission capacity based on the free capacity of the band resource with the base station cooperation pattern of the base station alone and the throughput required by the flow, the base station cooperation pattern whose transmission capacity is larger than the throughput required by the flow is searched ( Step S20).
ここで、基地局連携パタンのスループットは、スループットテーブル38に設定されている基地局連携パタンのスループットから、既に流れているフローによる帯域リソース使用量を除いたものを用いるものとする。 Here, the throughput of the base station cooperation pattern is assumed to be obtained by subtracting the bandwidth resource usage amount due to the flow that has already flowed from the throughput of the base station cooperation pattern set in the throughput table 38.
条件を満たす基地局単独の基地局連携パタンが1つの場合には、当該パタンを選択する(ステップS20 YES ステップS21)。また、条件を満たす基地局連携パタンが複数ある場合には、スループットが最も大きい基地局連携パタンを選択する。 When there is one base station cooperation pattern that satisfies the condition, the base station selects that pattern (YES in step S20). Further, when there are a plurality of base station cooperation patterns that satisfy the conditions, the base station cooperation pattern with the highest throughput is selected.
基地局単独の基地局連携パタンに対して、条件を満たす基地局連携パタンがない場合(ステップS20 NO)には、複数の基地局が連携する基地局連携パタンによる帯域リソースの空き容量による送信能力とフローが要求するスループットとを比較し、基地局連携パタンのうち、フローが要求するスループットよりも送信能力が大きい複数の基地局が連携する基地局連携パタンを検索する(ステップS22)。 If there is no base station cooperation pattern that satisfies the condition for the base station cooperation pattern of the base station alone (NO in step S20), the transmission capability by the free capacity of the band resource by the base station cooperation pattern in which a plurality of base stations cooperate. Are compared with the throughput required by the flow, and a base station cooperation pattern in which a plurality of base stations having a transmission capability larger than the throughput required by the flow is searched among the base station cooperation patterns (step S22).
条件を満たす複数の基地局が連携する基地局連携パタンが1つの場合には、当該パタンを選択する(ステップS22 YES ステップS23)。条件を満たす基地局連携パタンが複数ある場合には、送信能力が最も大きい複数の基地局が連携する基地局連携パタンを選択する。 When there is one base station cooperation pattern in which a plurality of base stations satisfying the condition cooperates, the relevant pattern is selected (step S22 YES step S23). When there are a plurality of base station cooperation patterns that satisfy the condition, a base station cooperation pattern in which a plurality of base stations having the largest transmission capability cooperate is selected.
上述の条件を満たさない場合(ステップS22 NO)、複数の基地局が連携する基地局連携パタンのうち、スループットテーブル38に設定されている基地局連携パタンのスループットから既に流れているフローによる帯域リソース使用量を除いて示される送信能力が最も大きい基地局連携パタンを選択する(ステップS23)。 When the above-mentioned conditions are not satisfied (NO in step S22), among the base station cooperation patterns in which a plurality of base stations cooperate, the bandwidth resource due to the flow already flowing from the throughput of the base station cooperation pattern set in the throughput table 38 A base station cooperation pattern having the largest transmission capability shown excluding the usage amount is selected (step S23).
フローF2の基地局連携パタン選択時、フローテーブル40のフローF1に対しては、基地局連携パタンとしてパタン1、状態としてActiveが設定されていた。この結果、パタン1のスループットは、フローF1に割り当てられたスループットの分だけ減少し、19Mbpsとなる。
When the base station cooperation pattern of flow F2 is selected,
また、フローF2のスループットは20Mbpsであることから、パタン1、2よりもスループットが大きい(ステップS20 NO)。パタン3のスループットは、フローF2のスループットよりも大きい。従って、フローF2には基地局連携パタンとしてパタン3が設定される(ステップS22 YES ステップS23 図4B)。
Further, since the throughput of the flow F2 is 20 Mbps, the throughput is larger than those of the
制御部26は、ルータ16を介して基地局14a、14bに対して、フローF2の端末12に対する配信方法の情報を送信する(ステップS8)。すなわち、制御部26は、フローテーブル40の更新に基づいて、基地局14aに対してフローF1をパタン1で送信継続、すなわち、基地局14a単独で送信継続し、フローF2に対してはパタン3で送信、すなわち、基地局14a、14bの基地局連携MIMO通信で送信する旨が送信される。また、基地局14bに対しては、フローF2を基地局14a、14bの基地局連携MIMO通信で送信する旨が送信される。また、テーブル管理部24は、制御部26の指示に基づいて、フローテーブル40のフローF2の状態の欄をActiveに設定し、配信環境が整った旨をルータ16へ通知する(ステップS9、図4C)。
The
配信環境が整った旨を受信したルータ16は、ルーティングテーブルを更新し、基地局14a、14bを介して端末12に対してフローF2を転送する(ステップS10)。
The
また、フローF1のスループットが2Mbps、フローF2のスループットが7Mbpsの場合には、テーブル管理部24は、ルータ16から通知されたフローのスループット情報及び端末12の識別情報に基づいて、フローの所望スループットを設定する(ステップS6)。フローテーブル40では、フローF1(すでに基地局連携パタンが決まっている他のフロー)のスループットが2Mbps、フローF2(ルータ16からスループット情報及び端末12の識別情報を通知されたフロー)のスループットが7Mbpsと設定されている。
When the throughput of the flow F1 is 2 Mbps and the throughput of the flow F2 is 7 Mbps, the
制御部26は、フローテーブル40のフローF2に対して、基地局連携パタンテーブル36から基地局連携パタンを選択し、フローの基地局連携パタンを設定する(ステップS7)。
The
フローF2の基地局連携パタン選択時、フローテーブル40のフローF1に対しては、基地局連携パタンとしてパタン1、状態としてActiveが設定されていた。この結果、パタン1のスループットは、フローF1に割り当てられたスループットの分だけ減少し、38Mbpsとなる。ここで、フローF2のスループットが7Mbpsであることから、パタン1(38Mbps)とパタン2(10Mbps)とが候補に挙がる。従って、スループットが最も大きい基地局連携パタンであるパタン1が、フローF2の基地局連携パタンとして設定される(ステップS20 YES ステップS21)。
When the base station cooperation pattern of flow F2 is selected,
制御部26は、基地局14aに対して、フローF2の端末12に対する配信方法の情報を送信する(ステップS8)。すなわち、制御部26は、フローテーブル40の更新に基づいて、基地局14aに対してフローF1をパタン1で送信継続、すなわち、基地局14a単独で送信継続し、フローF2に対してはフローF2をパタン2で送信、すなわち、基地局14a単独で送信する旨が送信される。
The
以下、ルータ16は、基地局14a、14bを介して端末12に対してフローを転送する。
Hereinafter, the
図7は、フローが時間(タイムスロット)Tで配信される場合に、帯域リソースを横軸に時間T、縦軸に帯域リソースのサブキャリアとして表した図であって、図7Aは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図7Bは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。なお、Fは、基地局が有する全帯域リソースのサブキャリア軸成分である。 FIG. 7 is a diagram in which when a flow is distributed at time (time slot) T, a band resource is represented as time T on the horizontal axis and a subcarrier of the band resource on the vertical axis. FIG. 7B is an explanatory diagram of band resource utilization efficiency of the wireless communication system according to the embodiment of the present invention. Note that F is a subcarrier axis component of all band resources of the base station.
従来の無線通信システムでは、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア外の端末数と、基地局のカバーエリア内及び他の基地局のカバーエリア内の端末数の比率に基づいて、基地局連携MIMO通信の要否を判断されていた。また、各端末が必要とする無線帯域量に基づいて、各端末毎に基地局連携MIMO通信の要否を判断されていた。その結果、端末が複数のフローを受信する場合には、各フローの所望のスループットの合計に対応した帯域リソースが、連携している各基地局において使用されていた(図7A)。 In the conventional wireless communication system, based on the ratio of the number of terminals within the coverage area of the base station and outside the coverage area of the other base station, and the number of terminals within the coverage area of the base station and the coverage area of the other base station. The necessity of base station cooperation MIMO communication has been determined. Further, based on the amount of radio bandwidth required by each terminal, whether or not the base station cooperative MIMO communication is necessary is determined for each terminal. As a result, when the terminal receives a plurality of flows, a band resource corresponding to the total desired throughput of each flow is used in each linked base station (FIG. 7A).
これに対して、無線通信システム10では、フロー毎に基地局連携パタンを考慮するので、図7Bに示すように、フローF1に対しては、基地局単独の基地局連携パタン(パタン1)が設定され、フローF2は、複数の基地局による基地局連携パタン(パタン3)が設定される。
On the other hand, since the
ここで、従来の無線通信システムと無線通信システム10との帯域リソースの利用効率を比較する。帯域リソースの利用効率として、以下の定義式を用いて比較する。
Here, the utilization efficiency of band resources between the conventional wireless communication system and the
帯域リソース利用効率E=スループットS/帯域リソース使用量R Bandwidth resource utilization efficiency E = throughput S / bandwidth resource usage R
上述したように、パタン1のスループットが40Mbps、パタン2のスループットが10Mbpsであり、フローF1のスループットが21Mbps、フローF2のスループットが20Mbpsである。
As described above, the throughput of
従来のスループットSX、無線通信システム10のスループットSYは、ともに以下のようになる。
Both the conventional throughput SX and the throughput SY of the
スループットSX、SY=フローF1のスループット+フローF2のスループット=42(Mbps) Throughput SX, SY = throughput of flow F1 + throughput of flow F2 = 42 (Mbps)
まず、従来の帯域リソース使用量RXを求める。従来の帯域リソース使用量RXについて、基地局14aにおける帯域リソースの空き容量RXBa、フローF1の帯域リソースの使用量RXa1、フローF2の帯域リソースの使用量RXa2とすると、その比率は以下のようになる。
First, the conventional bandwidth resource usage RX is obtained. With respect to the conventional band resource usage amount RX, if the bandwidth resource free capacity RXBa in the
RXBa:RXa1:RXa2=(360/50):(840/50):(800/50)=9:21:20 RXBa: RXa1: RXa2 = (360/50) :( 840/50) :( 800/50) = 9: 21: 20
同様に基地局14bにおける帯域リソースの空き容量RXBb、フローF1の帯域リソースの使用量RXb1、フローF2の帯域リソースの使用量RXb2とすると、その比率は以下のようになる。
Similarly, assuming that the available bandwidth RXBb of the band resource in the
RXBb:RXb1:RXb2=(360/50):(840/50):(800/50)=9:21:20 RXBb: RXb1: RXb2 = (360/50) :( 840/50) :( 800/50) = 9: 21: 20
従って、従来の帯域リソース使用量RXは、以下のようになる。 Accordingly, the conventional bandwidth resource usage RX is as follows.
帯域リソース使用量RX=〔T×F×{(21/50)+(20/50)}〕+〔T×F×{(21/50)+(20/50)}〕=(82/50)TF Bandwidth resource usage RX = [T × F × {(21/50) + (20/50)}] + [T × F × {(21/50) + (20/50)}] = (82/50 ) TF
次に、無線通信システム10の帯域リソース使用量RYを求める。帯域リソース使用量RYについて、基地局14aにおける帯域リソースの空き容量RYBa、フローF1の帯域リソースの使用量RYa1、フローF2の帯域リソースの使用量RYa2とすると、その比率は以下のようになる。
Next, a bandwidth resource usage amount RY of the
RYBa:RYa1:RYa2=(150/50):(1050/50):(800/50)=3:21:16 RYBa: RYa1: RYa2 = (150/50) :( 1050/50) :( 800/50) = 3: 21: 16
同様に基地局14bにおける帯域リソースの空き容量RYBb、フローF1の帯域リソースの使用量RYb1、フローF2の帯域リソースの使用量RYb2とすると、その比率は以下のようになる。
Similarly, assuming that the free capacity RYBb of the band resource in the
RYBb:RYb1:RYb2=(300/50):0:(200/50)=6:0:4 RYBb: RYb1: RYb2 = (300/50): 0: (200/50) = 6: 0: 4
従って、無線通信システム10の帯域リソース使用量RYは、以下のようになる。
Accordingly, the bandwidth resource usage amount RY of the
帯域リソース使用量RY=〔T×F×{(21/40)+(16/40)}〕+〔T×F×{(0/10)+(4/10)}〕=(53/40)TF Bandwidth resource usage RY = [T × F × {(21/40) + (16/40)}] + [T × F × {(0/10) + (4/10)}] = (53/40 ) TF
従来の無線通信システムの帯域リソース利用効率EXと無線通信システム10の帯域リソース利用効率EYとの比を計算すると、
When the ratio between the bandwidth resource utilization efficiency EX of the conventional wireless communication system and the bandwidth resource utilization efficiency EY of the
EY/EX=328/265=1.24 EY / EX = 328/265 = 1.24
次に、従来の無線通信システムと無線通信システム10との帯域リソースの空き容量による送信能力BEを比較する。ここで、基地局14aのカバーエリア内であって、基地局14bから干渉を受けないエリアにおけるスループットは60Mbps、基地局14bのカバーエリア内であって、基地局14aから干渉を受けないエリアにおけるスループットは50Mbpsとする。
Next, the transmission capability BE according to the free capacity of the band resource between the conventional wireless communication system and the
まず、従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力BEXを求める。図7Aにおいて、基地局14bのカバーエリア外において、基地局14aの空き容量RXBaを基地局14aの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEXaは以下のようになる。
First, the transmission capability BEX by the free capacity of the band resource of the conventional wireless communication system is obtained. In FIG. 7A, the transmission capacity BEXa based on the free capacity when the free capacity RXBa of the
BEXa=60×{9/(9+21+20)}=54/5 BEXa = 60 × {9 / (9 + 21 + 20)} = 54/5
同様に、基地局14aのカバーエリア外において、基地局14bの空き容量RXBbを基地局14bの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEXbは以下のようになる。
Similarly, when the free capacity RXBb of the
BEXb=50×{9/(9+21+20)}=45/5 BEXb = 50 × {9 / (9 + 21 + 20)} = 45/5
従って、従来の無線通信システムにおける帯域リソースの空き容量による送信能力BEXは、以下のようになる。 Therefore, the transmission capability BEX by the free capacity of the band resource in the conventional wireless communication system is as follows.
BEX=BEXa+BEXb=99/5 BEX = BEXa + BEXb = 99/5
次に、無線通信システム10の帯域リソースの空き容量による送信能力BEYを求める。図7Bにおいて、基地局14bのカバーエリア外において、基地局14aの空き容量RYBaを基地局14aの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEYaは以下のようになる。
Next, the transmission capability BEY based on the free capacity of the band resource of the
BEYa=60×{3/(3+21+16)}=18/4 BEYa = 60 × {3 / (3 + 21 + 16)} = 18/4
同様に、基地局14aのカバーエリア外において、基地局14bの空き容量RYBbを基地局14bの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEYbは以下のようになる。
Similarly, when the free capacity RYBb of the
BEYb=50×{6/(6+0+4)}=30 BEYb = 50 × {6 / (6 + 0 + 4)} = 30
従って、無線通信システム10における帯域リソースの空き容量による送信能力BEYは、以下のようになる。
Therefore, the transmission capability BEY due to the free capacity of the band resource in the
BEY=BEYa+BEYb=138/4 BEY = BEYa + BEYb = 138/4
従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力BEXと無線通信システム10の帯域リソースの空き容量による送信能力BEYとの比を計算すると、
When calculating the ratio between the transmission capability BEX due to the free capacity of the bandwidth resource of the conventional wireless communication system and the transmission capability BEY due to the free capacity of the bandwidth resource of the
BEY/BEX=115/66=1.74 BEY / BEX = 115/66 = 1.74
図8は、図7とは、フローF1、フローF2のスループットが異なる場合の帯域リソースの利用効率の説明図であって、図8Aは、従来の帯域リソースの利用効率の説明図であり、図8Bは、本発明の実施形態に係る無線通信システムの帯域リソースの利用効率の説明図である。 8 is an explanatory diagram of band resource utilization efficiency when the throughputs of the flow F1 and the flow F2 are different from those of FIG. 7, and FIG. 8A is an explanatory diagram of conventional band resource utilization efficiency. FIG. 8B is an explanatory diagram of band resource utilization efficiency of the wireless communication system according to the embodiment of the present invention.
従来の無線通信システムでは、図7Aに示す場合と同様に、端末が複数のフローを受信する場合には、各フローの所望のスループットの合計に対応した帯域リソースが、連携している各基地局において使用されていた(図8A)。 In the conventional wireless communication system, as in the case shown in FIG. 7A, when the terminal receives a plurality of flows, the band resources corresponding to the total desired throughput of each flow are linked to each base station. (FIG. 8A).
これに対して、無線通信システム10では、フロー毎に基地局連携パタンを考慮するので、図8Bに示すように、フローF1及びフローF2に対しては、基地局単独の基地局連携パタン(パタン1)が設定される。
On the other hand, since the
図8Bの場合においては、パタン1のスループットが40Mbps、パタン2のスループットが10Mbpsであり、フローF1のスループットが2Mbps、フローF2のスループットが7Mbpsである。
In the case of FIG. 8B, the throughput of
従来の基地局14aにおける帯域リソースの空き容量RXBa、フローF1の帯域リソースの使用量RXa1、フローF2の帯域リソースの使用量RXa2とすると、その比率は以下のようになる。
Assuming that the conventional bandwidth resource RXBa in the
RXBa:RXa1:RXa2=(1640/50):(80/50):(280/50)=41:2:7 RXBa: RXa1: RXa2 = (1640/50) :( 80/50) :( 280/50) = 41: 2: 7
同様に基地局14bにおける帯域リソースの空き容量RXBb、フローF1の帯域リソースの使用量RXb1、フローF2の帯域リソースの使用量RXb2とすると、その比率は以下のようになる。
Similarly, assuming that the available bandwidth RXBb of the band resource in the
RXBb:RXb1:RXb2=(410/50):(20/50):(70/50)=41:2:7 RXBb: RXb1: RXb2 = (410/50) :( 20/50) :( 70/50) = 41: 2: 7
従って、従来の帯域リソース使用量RXは、以下のようになる。 Accordingly, the conventional bandwidth resource usage RX is as follows.
帯域リソース使用量RX=〔T×F×{(2/50)+(7/50)}〕+〔T×F×{(2/50)+(7/50)}〕=(18/50)TF Bandwidth resource usage RX = [T × F × {(2/50) + (7/50)}] + [T × F × {(2/50) + (7/50)}] = (18/50 ) TF
次に、無線通信システム10に係る基地局14aにおける帯域リソースの空き容量RYBa、フローF1の帯域リソースの使用量RYa1、フローF2の帯域リソースの使用量RYa2とすると、その比率は以下のようになる。
Next, assuming that the free capacity RYBa of the band resource in the
RYBa:RYa1:RYa2=(31/40):(2/40):(7/40)=31:2:7 RYBa: RYa1: RYa2 = (31/40) :( 2/40) :( 7/40) = 31: 2: 7
同様に基地局14bにおける帯域リソースの空き容量RYBb、フローF1の帯域リソースの使用量RYb1、フローF2の帯域リソースの使用量RYb2とすると、その比率は以下のようになる。
Similarly, assuming that the free capacity RYBb of the band resource in the
RYBb:RYb1:RYb2=(10/10):0:0=10:0:0 RYBb: RYb1: RYb2 = (10/10): 0: 0 = 10: 0: 0
従って、無線通信システム10の帯域リソース使用量RYは、以下のようになる。
Accordingly, the bandwidth resource usage amount RY of the
帯域リソース使用量RY=〔T×F×{(2/40)+(7/40)}〕+〔T×F×{(0/10)+(0/10)}〕=(9/40)TF Bandwidth resource usage RY = [T × F × {(2/40) + (7/40)}] + [T × F × {(0/10) + (0/10)}] = (9/40 ) TF
従来の無線通信システムの帯域リソース利用効率EXと無線通信システム10の帯域リソース利用効率EYとの比を計算すると、
When the ratio between the bandwidth resource utilization efficiency EX of the conventional wireless communication system and the bandwidth resource utilization efficiency EY of the
EY/EX=720/450=1.6 EY / EX = 720/450 = 1.6
次に、従来の無線通信システムと無線通信システム10との帯域リソースの空き容量による送信能力BEを比較する。ここで、基地局14aのカバーエリア内であって、基地局14bから干渉を受けないエリアにおけるスループットは60Mbps、基地局14bのカバーエリア内であって、基地局14aから干渉を受けないエリアにおけるスループットは50Mbpsとする。
Next, the transmission capability BE according to the free capacity of the band resource between the conventional wireless communication system and the
まず、従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力BEXを求める。図8Aにおいて、基地局14bのカバーエリア外において、基地局14aの空き容量RXBaを基地局14aの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEXaは以下のようになる。
First, the transmission capability BEX by the free capacity of the band resource of the conventional wireless communication system is obtained. In FIG. 8A, the transmission capacity BEXa based on the free capacity when the free capacity RXBa of the
BEXa=60×{41/(41+2+7)}=2460/50 BEXa = 60 × {41 / (41 + 2 + 7)} = 2460/50
同様に、基地局14aのカバーエリア外において、基地局14bの空き容量RXBbを基地局14bの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEXbは以下のようになる。
Similarly, when the free capacity RXBb of the
BEXb=50×{41/(41+2+7)}=2050/50 BEXb = 50 × {41 / (41 + 2 + 7)} = 2050/50
従って、従来の無線通信システムにおける帯域リソースの空き容量による送信能力BEXは、以下のようになる。 Therefore, the transmission capability BEX by the free capacity of the band resource in the conventional wireless communication system is as follows.
BEX=BEXa+BEXb=451/5 BEX = BEXa + BEXb = 451/5
次に、無線通信システム10の帯域リソースの空き容量による送信能力BEYを求める。図8Bにおいて、基地局14bのカバーエリア外において、基地局14aの空き容量RYBaを基地局14aの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEYaは以下のようになる。
Next, the transmission capability BEY based on the free capacity of the band resource of the
BEYa=60×{31/(31+2+7)}=93/2 BEYa = 60 × {31 / (31 + 2 + 7)} = 93/2
同様に、基地局14aのカバーエリア外において、基地局14bの空き容量RYBbを基地局14bの単独送信に使用した場合の空き容量による送信能力BEYbは以下のようになる。
Similarly, when the free capacity RYBb of the
BEYb=50×{10/(10+0+0)}=50 BEYb = 50 × {10 / (10 + 0 + 0)} = 50
従って、無線通信システム10における帯域リソースの空き容量による送信能力BEYは、以下のようになる。
Therefore, the transmission capability BEY due to the free capacity of the band resource in the
BEY=BEYa+BEYb=193/2 BEY = BEYa + BEYb = 193/2
従来の無線通信システムの帯域リソースの空き容量による送信能力BEXと無線通信システム10の帯域リソースの空き容量による送信能力BEYとの比を計算すると、
When calculating the ratio between the transmission capability BEX due to the free capacity of the bandwidth resource of the conventional wireless communication system and the transmission capability BEY due to the free capacity of the bandwidth resource of the
BEY/BEX=965/902=1.06 BEY / BEX = 965/902 = 1.06
従来の無線通信システムでは、端末毎に基地局連携MIMOを行うかどうかを判断していた。そのために、端末に対して、基地局連携MIMO通信を行う場合には、フローF1、フローF2の両方を基地局連携MIMO通信で配信することとなり、基地局連携MIMO通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースがフローF1、フローF2の両フロー分必要であった。 In the conventional wireless communication system, it is determined whether to perform base station cooperation MIMO for each terminal. Therefore, when performing base station cooperation MIMO communication to a terminal, both flow F1 and flow F2 are distributed by base station cooperation MIMO communication, and each base station performs base station cooperation MIMO communication. Necessary bandwidth resources are required for both flows F1 and F2.
これに対して、無線通信システム10では、端末が受信するフロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とが比較される。これ比較結果に基づいて、フローF1、フローF2に対して、基地局連携パタンが選択される。例えば、フローF1に対しては、基地局連携MIMO通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースは使用されず、フローF2に対してのみ基地局連携MIMO通信するために各基地局で必要とされる帯域リソースを使用するという選択が可能となる。また、フローF1及びフローF2に対しては、基地局14a単独で通信するという選択も可能となる。このように、前記フローのスループットの情報を受信した時に適切な基地局連携パタンを選択することにより、従来の無線通信システムと比べて無線通信システム10は、帯域リソースの利用効率及び帯域リソースの空き容量による送信能力を向上させることができる。
On the other hand, in the
無線通信システム10では、複数のフローを受信する端末12と、端末12の無線接続候補となる基地局14a、14bと、制御サーバ20と、を備え、制御サーバ20は、端末12が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、基地局14a、14bの帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、フローF2のスループットが、基地局14a、14bの各送信能力よりも大きい場合に、基地局14a、14bによる基地局連携MIMO通信を選択し、フローF2のスループットが、前記基地局毎の各送信能力の少なくとも一つよりも小さい場合に、単一の基地局のみから配信されることにより、無線通信システム全体における帯域リソースの利用効率を向上させることができる。
The
また、フローF2のスループットが、基地局14a、14bの送信能力よりも大きい場合には、フローF2は基地局連携MIMO通信で配信される。さらに、各フローは、所望スループットの変更に応じて、前記基地局連携MIMO通信又は単一の基地局のみから配信される。すなわち、所望スループットの変更に応じて、連携パタンを適応的に変化することができる。
In addition, when the throughput of the flow F2 is larger than the transmission capability of the
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
また、制御部26は、フロー毎への基地局連携パタンの設定(ステップS7)を、フローが可変ビットレート形式であって要求データレートが変更された場合やフローの配信途中に要求データレートが変更された場合に行うようにしてもよい。かかる場合において、フローの配信途中に要求データレートが変更される場合には、それをトリガとして、上述したステップS5から処理を始めることにより対応することができる。
Further, the
さらに、基地局14a、14bにOpenFlowスイッチを設けて、フロー毎に基地局連携MIMO通信の判断するようにしてもよい。
Furthermore, an OpenFlow switch may be provided in the
10…無線通信システム
12…端末(MS)
14…基地局(BS)
16、21…ルータ
18…バックボーンネットワーク
20…制御サーバ
22…コアネットワーク
23…インターネット
24…テーブル管理部
26…制御部
28…テーブル記憶部
30…隣接基地局テーブル
32…接続基地局テーブル
34…伝搬環境テーブル
36…基地局連携パタンテーブル
38…スループットテーブル
40…フローテーブル
10.
14 ... Base station (BS)
16, 21 ...
Claims (2)
前記端末の無線接続候補となる複数の基地局と、
制御サーバと、
を備え、
前記制御サーバは、前記端末が受信する前記フロー毎に、前記フローのスループット情報を受信した時に、受信した前記フローのスループット情報が示すスループットと、前記基地局毎の帯域リソースの空き容量による送信能力とを比較し、
前記フローのスループットが、前記送信能力よりも大きい場合に前記各基地局による基地局連携MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信を選択し、
前記フローのスループットが、前記送信能力よりも小さい場合に単一の基地局のみから配信されることを特徴とする無線通信システム。 A terminal that receives multiple flows;
A plurality of base stations that are candidates for wireless connection of the terminal;
A control server;
With
When the control server receives throughput information of the flow for each flow received by the terminal, the control server transmits the throughput indicated by the received throughput information of the flow and the free capacity of the band resource for each base station. And compare
When the throughput of the flow is larger than the transmission capability, select base station cooperation MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication by each base station,
A wireless communication system, wherein the flow is distributed from only a single base station when the throughput of the flow is smaller than the transmission capability.
前記フローの要求データレートの変更に応じて、前記基地局連携MIMO通信又は単一の基地局のみからの配信をすることを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
A wireless communication system, wherein the base station cooperative MIMO communication or distribution from only a single base station is performed in accordance with a change in the required data rate of the flow.
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