JP2019097120A

JP2019097120A - 通信システム

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Publication number: JP2019097120A
Application number: JP2017227033A
Authority: JP
Inventors: 浄重中村; Kiyoshige Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-06-20

Abstract

【課題】基地局装置の故障に対して適切に対処可能な通信システムを提供する。
【解決手段】通信システムは、複数の無線ビームによって無線通信を行う基地局装置と、基地局装置の保守管理を行う保守管理装置とを含む。基地局装置は、ビーム形成の正常性確認のための正常性確認ビームを送信する（ステップＳｔ１２０１）。保守管理装置は、基地局装置の正常性確認ビームを受信する（ステップＳｔ１２０２）。保守管理装置は、基地局装置の正常性確認ビームの受信状態の変動から当該正常性確認ビームの異常を検知した場合には、基地局装置に故障の可能性があることを基地局装置の上位装置に通知する（ステップＳｔ１２０４，Ｓｔ１２０５）。
【選択図】図１１

Description

本発明は、通信システムに関する。

移動体通信システムの規格化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、無線区間についてはロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）と称し、コアネットワークおよび無線アクセスネットワーク（以下、まとめて、ネットワークとも称する）を含めたシステム全体構成については、システムアーキテクチャエボリューション（System Architecture Evolution：ＳＡＥ）と称される通信方式が検討されている（例えば、非特許文献１〜４）。この通信方式は３．９Ｇ（3.9 Generation）システムとも呼ばれる。

ＬＴＥのアクセス方式としては、下り方向はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、上り方向はＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥは、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とは異なり、回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。

非特許文献１（５章）に記載される、３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるフレーム構成に関する決定事項について、図１を用いて説明する。図１は、ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図１において、１つの無線フレーム（Radio frame）は１０ｍｓである。無線フレームは１０個の等しい大きさのサブフレーム（Subframe）に分割される。サブフレームは、２個の等しい大きさのスロット（slot）に分割される。無線フレーム毎に１番目および６番目のサブフレームに下り同期信号（Downlink Synchronization Signal）が含まれる。同期信号には、第一同期信号（Primary Synchronization Signal：Ｐ−ＳＳ）と、第二同期信号（Secondary Synchronization Signal：Ｓ−ＳＳ）とがある。

３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるチャネル構成に関する決定事項が、非特許文献１（５章）に記載されている。ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルにおいてもｎｏｎ−ＣＳＧセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。

物理報知チャネル（Physical Broadcast Channel：ＰＢＣＨ）は、基地局装置（以下、単に「基地局」という場合がある）から移動端末装置（以下、単に「移動端末」という場合がある）などの通信端末装置（以下、単に「通信端末」という場合がある）への下り送信用のチャネルである。ＢＣＨトランスポートブロック（transport block）は、４０ｍｓ間隔中の４個のサブフレームにマッピングされる。４０ｍｓタイミングの明白なシグナリングはない。

物理制御フォーマットインジケータチャネル（Physical Control Format Indicator Channel：ＰＣＦＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨｓのために用いるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルの数を、基地局から通信端末へ通知する。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレーム毎に送信される。

物理下り制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：ＰＤＣＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＣＣＨは、後述のトランスポートチャネルの１つである下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、後述のトランスポートチャネルの１つであるページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、ＤＬ−ＳＣＨに関するＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）情報を通知する。ＰＤＣＣＨは、上りスケジューリンググラント（Uplink Scheduling Grant）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ（Acknowledgement）／Ｎａｃｋ（Negative Acknowledgement）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、Ｌ１／Ｌ２制御信号とも呼ばれる。

物理下り共有チャネル（Physical Downlink Shared Channel：ＰＤＳＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＳＣＨには、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）、およびトランスポートチャネルであるＰＣＨがマッピングされている。

物理マルチキャストチャネル（Physical Multicast Channel：ＰＭＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＭＣＨには、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）がマッピングされている。

物理上り制御チャネル（Physical Uplink Control Channel：ＰＵＣＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＣＣＨは、下り送信に対する応答信号（response signal）であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。ＰＵＣＣＨは、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートを運ぶ。ＣＱＩとは、受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またＰＵＣＣＨは、スケジューリングリクエスト（Scheduling Request：ＳＲ）を運ぶ。

物理上り共有チャネル（Physical Uplink Shared Channel：ＰＵＳＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＳＣＨには、トランスポートチャネルの１つである上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）がマッピングされている。

物理ＨＡＲＱインジケータチャネル（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel：ＰＨＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＨＩＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access Channel：ＰＲＡＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブル（random access preamble）を運ぶ。

下り参照信号（リファレンスシグナル（Reference Signal）：ＲＳ）は、ＬＴＥ方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の５種類の下りリファレンスシグナルが定義されている。セル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）、ＭＢＳＦＮ参照信号（MBSFN Reference Signal）、移動端末固有参照信号（UE-specific Reference Signal）であるデータ復調用参照信号（Demodulation Reference Signal：ＤＭ−ＲＳ）、位置決定参照信号（Positioning Reference Signal：ＰＲＳ）、チャネル状態情報参照信号（Channel State Information Reference Signal：ＣＳＩ−ＲＳ）。通信端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシグナルの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）測定がある。

非特許文献１（５章）に記載されるトランスポートチャネル（Transport channel）について、説明する。下りトランスポートチャネルのうち、報知チャネル（Broadcast Channel：ＢＣＨ）は、その基地局（セル）のカバレッジ全体に報知される。ＢＣＨは、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）にマッピングされる。

下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＤＬ−ＳＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が可能である。ＤＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては、パーシステントスケジューリング（Persistent Scheduling）ともいわれる。ＤＬ−ＳＣＨは、通信端末の低消費電力化のために通信端末の間欠受信（Discontinuous reception：ＤＲＸ）をサポートする。ＤＬ−ＳＣＨは、物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）へマッピングされる。

ページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）は、通信端末の低消費電力を可能とするために通信端末のＤＲＸをサポートする。ＰＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が要求される。ＰＣＨは、動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）のような物理リソースへマッピングされる。

マルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）は、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知に使用される。ＭＣＨは、マルチセル送信におけるＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast Multicast Service）サービス（ＭＴＣＨとＭＣＣＨ）のＳＦＮ合成をサポートする。ＭＣＨは、準静的なリソース割り当てをサポートする。ＭＣＨは、ＰＭＣＨへマッピングされる。

上りトランスポートチャネルのうち、上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＵＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。ＵＬ−ＳＣＨは、物理上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）へマッピングされる。

ランダムアクセスチャネル（Random Access Channel：ＲＡＣＨ）は、制御情報に限られている。ＲＡＣＨは、衝突のリスクがある。ＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）へマッピングされる。

ＨＡＲＱについて説明する。ＨＡＲＱとは、自動再送要求（Automatic Repeat reQuest：ＡＲＱ）と誤り訂正（Forward Error Correction）との組合せによって、伝送路の通信品質を向上させる技術である。ＨＡＲＱには、通信品質が変化する伝送路に対しても、再送によって誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に、再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果との合成をすることで、更なる品質向上を得ることも可能である。

再送の方法の一例を説明する。受信側にて、受信データが正しくデコードできなかった場合、換言すればＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラーが発生した場合（ＣＲＣ＝ＮＧ）、受信側から送信側へ「Ｎａｃｋ」を送信する。「Ｎａｃｋ」を受信した送信側は、データを再送する。受信側にて、受信データが正しくデコードできた場合、換言すればＣＲＣエラーが発生しない場合（ＣＲＣ＝ＯＫ）、受信側から送信側へ「Ａｃｋ」を送信する。「Ａｃｋ」を受信した送信側は次のデータを送信する。

非特許文献１（６章）に記載される論理チャネル（ロジカルチャネル：Logical channel）について、説明する。報知制御チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）は、報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるＢＣＣＨは、トランスポートチャネルである報知チャネル（ＢＣＨ）、あるいは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

ページング制御チャネル（Paging Control Channel：ＰＣＣＨ）は、ページング情報（Paging Information）およびシステム情報（System Information）の変更を送信するための下りチャネルである。ＰＣＣＨは、通信端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるページングチャネル（ＰＣＨ）へマッピングされる。

共有制御チャネル（Common Control Channel：ＣＣＣＨ）は、通信端末と基地局との間の送信制御情報のためのチャネルである。ＣＣＣＨは、通信端末がネットワークとの間でＲＲＣ接続（connection）を有していない場合に用いられる。下り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。上り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

マルチキャスト制御チャネル（Multicast Control Channel：ＭＣＣＨ）は、１対多の送信のための下りチャネルである。ＭＣＣＨは、ネットワークから通信端末への１つあるいはいくつかのＭＴＣＨ用のＭＢＭＳ制御情報の送信のために用いられる。ＭＣＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられる。ＭＣＣＨは、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。

個別制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）は、１対１にて、通信端末とネットワークとの間の個別制御情報を送信するチャネルである。ＤＣＣＨは、通信端末がＲＲＣ接続（connection）である場合に用いられる。ＤＣＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）にマッピングされる。

個別トラフィックチャネル（Dedicated Traffic Channel：ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の送信のための個別通信端末への１対１通信のチャネルである。ＤＴＣＨは、上りおよび下りともに存在する。ＤＴＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

マルチキャストトラフィックチャネル（Multicast Traffic channel：ＭＴＣＨ）は、ネットワークから通信端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。ＭＴＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられるチャネルである。ＭＴＣＨは、マルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。

ＣＧＩとは、セルグローバル識別子（Cell Global Identifier）のことである。ＥＣＧＩとは、Ｅ−ＵＴＲＡＮセルグローバル識別子（E-UTRAN Cell Global Identifier）のことである。ＬＴＥ、後述のＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）およびＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）において、ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルが導入される。

ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルとは、利用可能な加入者をオペレータが特定しているセル（以下「特定加入者用セル」という場合がある）である。特定された加入者は、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）の１つ以上のセルにアクセスすることが許可される。特定された加入者がアクセスを許可されている１つ以上のセルを「ＣＳＧセル（ＣＳＧｃｅｌｌ（ｓ））」と呼ぶ。ただし、ＰＬＭＮにはアクセス制限がある。

ＣＳＧセルは、固有のＣＳＧアイデンティティ（CSG identity：ＣＳＧＩＤ）を報知し、ＣＳＧインジケーション（CSG Indication）にて「ＴＲＵＥ」を報知するＰＬＭＮの一部である。予め利用登録し、許可された加入者グループのメンバーは、アクセス許可情報であるところのＣＳＧＩＤを用いてＣＳＧセルにアクセスする。

ＣＳＧＩＤは、ＣＳＧセルまたはセルによって報知される。ＬＴＥ方式の通信システムにＣＳＧＩＤは複数存在する。そして、ＣＳＧＩＤは、ＣＳＧ関連のメンバーのアクセスを容易にするために、移動端末（ＵＥ）によって使用される。

通信端末の位置追跡は、１つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても通信端末の位置を追跡し、通信端末を呼び出す、換言すれば通信端末が着呼することを可能にするために行われる。この通信端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアと呼ぶ。

３ＧＰＰにおいて、Ｈｏｍｅ−ＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ＮＢ；ＨＮＢ）、Ｈｏｍｅ−ｅＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ；ＨｅＮＢ）と称される基地局が検討されている。ＵＴＲＡＮにおけるＨＮＢ、およびＥ−ＵＴＲＡＮにおけるＨｅＮＢは、例えば家庭、法人、商業用のアクセスサービス向けの基地局である。非特許文献２には、ＨｅＮＢおよびＨＮＢへのアクセスの３つの異なるモードが開示されている。具体的には、オープンアクセスモード（Open access mode）と、クローズドアクセスモード（Closed access mode）と、ハイブリッドアクセスモード（Hybrid access mode）とが開示されている。

また３ＧＰＰでは、リリース１０として、ロングタームエボリューションアドヴァンスド（Long Term Evolution Advanced：ＬＴＥ−Ａ）の規格策定が進められている（非特許文献３、非特許文献４参照）。ＬＴＥ−Ａは、ＬＴＥの無線区間通信方式を基本とし、それにいくつかの新技術を加えて構成される。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、１００ＭＨｚまでのより広い周波数帯域幅（transmission bandwidths）をサポートするために、二つ以上のコンポーネントキャリア（Component Carrier：ＣＣ）を集約する（「アグリゲーション（aggregation）する」とも称する）、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation：ＣＡ）が検討されている。ＣＡについては、非特許文献１に記載されている。

ＣＡが構成される場合、移動端末はネットワーク（Network：ＮＷ）と唯一つのＲＲＣ接続（RRC connection）を有する。ＲＲＣ接続において、一つのサービングセルがＮＡＳモビリティ情報とセキュリティ入力を与える。このセルをプライマリセル（Primary Cell：ＰＣｅｌｌ）と呼ぶ。下りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りプライマリコンポーネントキャリア（Downlink Primary Component Carrier：ＤＬＰＣＣ）である。上りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りプライマリコンポーネントキャリア（Uplink Primary Component Carrier：ＵＬＰＣＣ）である。

移動端末の能力（ケーパビリティ（capability））に応じて、セカンダリセル（Secondary Cell：ＳＣｅｌｌ）が、ＰＣｅｌｌとともに、サービングセルの組を形成するために構成される。下りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りセカンダリコンポーネントキャリア（Downlink Secondary Component Carrier：ＤＬＳＣＣ）である。上りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りセカンダリコンポーネントキャリア（Uplink Secondary Component Carrier：ＵＬＳＣＣ）である。

一つのＰＣｅｌｌと一つ以上のＳＣｅｌｌとからなるサービングセルの組が、一つの移動端末に対して構成される。

また、ＬＴＥ−Ａでの新技術としては、より広い帯域をサポートする技術（Wider bandwidth extension）、および多地点協調送受信（Coordinated Multiple Point transmission and reception：ＣｏＭＰ）技術などがある。３ＧＰＰでＬＴＥ−Ａのために検討されているＣｏＭＰについては、非特許文献１に記載されている。

モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。ＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａが本格的に運用を開始されると、更に通信速度が高速化されることが見込まれる。

また、３ＧＰＰにおいて、将来の膨大なトラフィックに対応するために、スモールセルを構成するスモールｅＮＢ（以下「小規模基地局装置」という場合がある）を用いることが検討されている。例えば、多数のスモールｅＮＢを設置して、多数のスモールセルを構成することによって、周波数利用効率を高めて、通信容量の増大を図る技術などが検討されている。具体的には、端末（User Equipment：ＵＥ）が２つのｅＮＢと接続して通信を行うデュアルコネクティビティ（Dual Connectivity；略称：ＤＣ）などがある。ＤＣについては、非特許文献１に記載されている。

非特許文献１（４章）に記載されるＤＣ構成について、図２を用いて説明する。図２は、ＤＣ時の構成を示すシステム構成図である。ＤＣを行うｅＮＢのうち、一方を「マスターｅＮＢ（略称：ＭｅＮＢ）」といい、他方を「セカンダリｅＮＢ（略称：ＳｅＮＢ）」という場合がある。Ｃ−ｐｌａｎｅが、ＭＭＥとＭｅＮＢの間においてＳ１−ＭＭＥインタフェースで通信され、ＭｅＮＢとＳｅＮＢの間においてＸ２−Ｃインタフェースで通信される。Ｕ−ｐｌａｎｅが、Ｓ−ＧＷとＭｅＮＢの間およびＳｅＮＢの間においてＳ１−Ｕインタフェースで通信され、ＭｅＮＢとＳｅＮＢの間においてＸ２−Ｕインタフェースで通信される。ｅＮＢとＵＥの間の通信については、Ｃ−ｐｌａｎｅがＭｅＮＢとＵＥの間で通信され、Ｕ−ｐｌａｎｅがＭｅＮＢとＵＥの間およびＳｅＮＢとＵＥの間で通信される。

さらに、高度化する移動体通信に対して、２０２０年以降にサービスを開始することを目標とした第５世代（以下「５Ｇ」という場合がある）無線アクセスシステムが検討されている。３ＧＰＰにおいても、エヌジーラン（New Generation Radio Access Network：ＮＧ−ＲＡＮ）として５Ｇのアーキテクチャがまとめられている（非特許文献５参照）。５Ｇ無線アクセスシステムでは、ＬＴＥ基地局をｅＮＢといい、５Ｇ基地局をｇＮＢという場合があり、５ＧのコアネットワークのＣ−ｐｌａｎｅを処理する機能をＡＭＦ（Access and mobility Management Function）といい、Ｕ−ｐｌａｎｅを処理する機能をＵＰＦ（User Plane Function）という場合がある。

５Ｇ無線アクセスシステムでは、ＬＴＥシステムに対して、システム容量は１０００倍、データの伝送速度は１００倍、データの処理遅延は１０分の１（１／１０）、通信端末の同時接続数は１００倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。

このような要求を満たすために、周波数を広帯域で使用してデータの伝送容量を増やすことが検討されている。広帯域な無線周波数帯域を確保するために、ミリ波の高い周波数帯域も使用する検討が進められている。非特許文献６では、Indoor hotspot，Dense urban，High speedといったユースケースにおいて３０ＧＨｚ帯，７０ＧＨｚ帯の無線周波数帯を使用することが想定されている。

また、周波数利用効率を上げてデータの伝送速度を上げることも検討されている。これらを実現するために、空間多重を可能とする、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）およびビームフォーミングなどの技術が検討されている。

ＬＴＥ−ＡにおいてもＭＩＭＯの検討は引き続き行われており、ＭＩＭＯの拡張としてＲｅｌｅａｓｅ１３より、２次元のアンテナアレイを用いるＦＤ（Full Dimension）−ＭＩＭＯが検討されている。ＦＤ−ＭＩＭＯについては非特許文献７に記載されている。

５Ｇ無線アクセスシステムは、２０２０年から予定されているサービス開始当初は、ＬＴＥシステムと混在して配置されることが検討されている。ＬＴＥ基地局と５Ｇ基地局とをＤＣ構成で接続し、ＬＴＥ基地局をＭｅＮＢとし、５Ｇ基地局をセカンダリｇＮＢ（略称：ＳｇＮＢ）とすることで、セル範囲の大きいＬＴＥ基地局でＣ−ｐｌａｎｅデータを処理し、ＬＴＥ基地局と５Ｇ基地局とでＵ−ｐｌａｎｅ処理をする構成が考えられている（非特許文献８参照）。

ＮＧ−ＲＡＮにおいては、Ｃ−ｐｌａｎｅが、ＡＭＦとＭｅＮＢの間においてＮＧ−Ｃインタフェースで通信され、ＭｅＮＢとＳｇＮＢの間においてＸｎ−Ｃインタフェースで通信される。Ｕ−ｐｌａｎｅが、ＵＰＦとＭｅＮＢの間およびＵＰＦとＳｇＮＢの間においてＮＧ−Ｕインタフェースで通信され、ＭｅＮＢとＳｇＮＢの間においてＸｎ−Ｕインタフェースで通信される。

図３に示すように、ＳｇＮＢが５Ｇ基地局となっており、ｇＮＢが送信するビームの中からＵＥが選択したビームを用いて通信が行われる。図３においては、ｇＮＢが送信するｂｅａｍ＃１〜＃３の中から、ＵＥがｂｅａｍ＃２を選択して通信している。

３ＧＰＰＴＳ３６．３００Ｖ１４．３．０３ＧＰＰＳ１−０８３４６１３ＧＰＰＴＲ３６．８１４Ｖ９．０．０３ＧＰＰＴＲ３６．９１２Ｖ１０．０．０３ＧＰＰＴＲ３８．３００Ｖ０．４．１３ＧＰＰＴＲ３８．９１３Ｖ１４．２．０３ＧＰＰＴＳ３６．８９７Ｖ１３．０．０３ＧＰＰＴＲ３８．８０１Ｖ１４．０．０３ＧＰＰＴＲ３２．５４１Ｖ１４．０．０

従来の移動体通信システムにおいては、基地局が正常に動作しているかの確認方法として、基地局が自身の異常を検出して上位装置に報告する方法がある（非特許文献９の５．４．１章を参照）。また、図４に示すように、基地局のエリア圏内に存在する移動端末からの呼接続の頻度の低下を上位装置が検知する方法が検討されている（非特許文献９の５．４．２章を参照）。

一方、５Ｇの基地局（ｇＮＢ）を含むＮＧ−ＲＡＮのＤＣ構成においては、Ｃ−ｐｌａｎｅの通信は基地局（ＭｅＮＢ）との間で行われるので、呼接続の頻度の低下を検知しても基地局（ＳｇＮＢ）の故障を検出できないという問題がある。また、基地局（ｇＮＢ）にてビームを形成して移動端末（ＵＥ）と通信するので、ビームの送信出力が落ちて移動端末との間でＵ−ｐｌａｎｅの通信ができなくなっている場合（図５に示すようにＳｇＮＢ＃１とＵＥ＃１の間で通信ができなくなっている場合）、ｇＮＢの故障を検出できないという問題がある。また、ＳｇＮＢのビームが異常な形成状態となりＵＥの方向とは異なる方向に向いて通信ができなくなっている場合（図５に示すようにＳｇＮＢ＃２とＵＥ＃２の間の通信ができなくなっている場合）も、ｇＮＢの故障を検出できないという問題がある。

また、設置した基地局の保守は、上述の手段等を用いて基地局装置の故障を検出し、必要に応じて、故障した基地局の装置を交換することで、実施されてきた。このような保守形態によって、移動体通信システムのサービスが維持されてきた。５Ｇのシステムにおいては無線信号に高周波数帯域を用いるので、設置される基地局の数は従来に比べ大幅に増大することが予想される。また、５Ｇ基地局に、超多素子アンテナを用いたＡＰＡＡ（Active Phased Array Antenna）を適用した場合、一部の素子だけが故障するケースも十分に考えられる。一部の素子だけが故障したケースにおいても従来と同様の装置交換による保守を実施すると、運用コスト（CAPEX）および設備コスト（OPEX）が従来に比べ大幅に増大するという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、基地局装置の故障に対して適切に対処可能な通信システムを提供することを目的とする。

本発明によれば、複数の無線ビームによって無線通信を行う基地局装置と、前記基地局装置の保守管理を行う保守管理装置とを備え、前記基地局装置は、ビーム形成の正常性確認のための正常性確認ビームを送信し、前記保守管理装置は、前記基地局装置の前記正常性確認ビームを受信し、前記正常性確認ビームの受信状態の変動から前記正常性確認ビームの異常を検知した場合には、前記基地局装置に故障の可能性があることを前記基地局装置の上位装置に通知する、通信システムが提供される。

また、本発明によれば、通信端末装置と、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて前記通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置とを備え、前記多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、前記基地局装置は、故障したアンテナ素子の数量に応じて前記多素子アンテナの輻射電力値を算出し、算出した輻射電力値を前記基地局装置の報知情報に含めて報知する、通信システムが提供される。

また、本発明によれば、通信端末装置と、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて前記通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置とを備え、前記多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、前記基地局装置は、故障していないアンテナ素子の制御パラメータを、故障したアンテナ素子に応じた補正パラメータによって補正する、通信システムが提供される。

本発明によれば、基地局装置の故障に対して適切に対処可能な通信システムを提供することができる。

本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。デュアルコネクティビティの構成を示すシステム構成図である。５Ｇシステムのデュアルコネクティビティの構成を示すシステム構成図である。ＬＴＥ方式の通信システムにおけるｅＮＢの故障検出の仕組みを示す図である。５Ｇ基地局を含んだ通信システムにおけるｇＮＢの故障検出の課題を示す図である。実施の形態１について、無線基地局のビーム形成の正常性確認をｇＮＢによって行う通信システムの構成図である。実施の形態１について、基地局（ＭｅＮＢ）の機能ブロック図である。実施の形態１について、保守管理テーブルの一例を示す図である。実施の形態１について、５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）の機能ブロック図である。実施の形態１について、５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）同士でビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図である。実施の形態１について、５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）同士でビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図である。実施の形態１について、５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）同士でビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図である。実施の形態１の変形例１について、無線基地局のビーム形成の正常性確認をＨｅＮＢおよび５Ｇ移動端末（５ＧＵＥ）によって行う通信システムの構成図である。実施の形態１の変形例１について、基地局（ＨｅＮＢ）の機能ブロック図である。実施の形態１の変形例１について、ＨｅＮＢおよび５Ｇ移動端末（５ＧＵＥ）を用いて、５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）のビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図である。実施の形態２について、５Ｇ基地局の機能ブロック図である。実施の形態２について、ＡＰＡＡの一部の素子に故障が検出された場合における５Ｇ基地局の動作を説明するフローチャートである。実施の形態２の変形例１について、５Ｇ基地局の機能ブロック図である。実施の形態２の変形例２について、ＡＰＡＡの一部の素子に故障が検出された場合における通信システムの動作を説明するシーケンス図である。実施の形態２の変形例２について、ＡＰＡＡの一部の素子に故障が検出された場合における通信システムの動作を説明する図である。

実施の形態１．
５Ｇでは、ＡＰＡＡによってビームを形成し該ビームを移動端末の方向に向けて、通信を行う。このため、基地局の送信波同士の干渉を従来に比べて抑えることが可能であり、従来に比べて基地局を密集して設置することも可能である。実施の形態１では、このような特徴を生かした故障検出技術を説明する。具体的には、５Ｇ基地局間でタイミングを同期させて互いの基地局の方向にビームを形成し、互いに無線信号を正常に出力できているかを確認する方法が有効である。

ビーム正常性確認の方法として、例えば次の方法が適用可能である。各ＳｇＮＢが、保有するビーム毎に、各ビーム固有の下り参照信号（ＢＲＳ：Beam specific Reference Signal）を、ビーム正常性確認のために周期的に送信する。そのＢＲＳを、隣接するＳｇＮＢが受信する。隣接するＳｇＮＢが、ＢＲＳを（換言すれば、ＢＲＳを含んだビームを）周期的に受信できなくなったことを検出すると、ビームの正常性はＮＧである、すなわちビーム異常と判断する。

以下、より具体的な例を挙げて説明する。

図６は、実施の形態１について、無線基地局のビーム形成の正常性確認をｇＮＢによって行う通信システムの構成図である。図６の例では、通信システム１００は、コアネットワーク（ＡＭＦ／ＵＰＦ）１１０に接続された基地局（ＭｅＮＢ）１２０と、ＭｅＮＢ１２０に接続された複数の５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）１３０と、ＳｇＮＢ１３０を介してＭｅＮＢ１２０に接続される移動端末（ＵＥ）１４０とを含んでいる。なお、通信システム１００の構成要素および各構成要素の数は、図６の例に限定されるものではない。かかる点は後述の例においても同様である。

図７に示すように、ＭｅＮＢ１２０は、保守管理テーブル１２１と、ビーム保守管理スケジューリング機能部１２２とを含んでいる。保守管理テーブル１２１は、ＭｅＮＢ１２０の配下のＳｇＮＢ１３０を管理するためのテーブルである。ビーム保守管理スケジューリング機能部１２２は、保守管理テーブル１２１を管理し、また、ＳｇＮＢ１３０のビーム正常性確認を行うタイミングおよび周期を決定する。

図８に、保守管理テーブル１２１の一例を示す。図８の例では保守管理テーブル１２１に、ＳｇＮＢに関する情報として、ＩＤと、無線リソースに関する情報と、ビームに関する情報と、ＢＲＳ送信タイミングと、ＢＲＳ受信タイミングとが、ＳｇＮＢごとに記録されている。ＢＲＳは、上述のように、ビーム正常性確認のために送受信される。なお、保守管理テーブル１２１に記録する情報は、図８の例に限定されるものではない。

図９に示すように、ＳｇＮＢ１３０はビーム保守管理機能部１３２を含んでいる。ビーム保守管理機能部１３２は、５Ｇの通信のタイミングをスケジューリングする通常のスケジューリング機能部１３１に対して、ビーム正常性確認を行うタイミングおよび周期に応じて、ビーム正常性確認動作を指示する。また、ＳｇＮＢ１３０は、ＭｅＮＢ１２０の保守管理テーブル１２１（図７参照）に対応した保守管理テーブル１３３を含んでいる。ここではＳｇＮＢ１３０の保守管理テーブル１３３の記録情報は、ＭｅＮＢ１２０の保守管理テーブル１２１の記録情報と同じとするが、これらのテーブル１２１，１３３の記録情報に相違があっても構わない。

図１０〜図１２に、上述の通信システム１００において５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）１３０同士でビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図を示す。図１０〜図１２は境界線ＢＬ１０１１，ＢＬ１１１２の位置で繋がっている。

ステップＳｔ１１０１において、コアネットワーク１１０は、ＭｅＮＢ１２０配下のＳｇＮＢ１３０のビーム正常性確認を行う周期（保守管理周期）を、あらかじめＭｅＮＢ１２０に通知する。ステップＳｔ１１０１は、コアネットワーク１１０がＭｅＮＢ１２０との間でＳ１リンクを確立する際に行われる。あるいは、ステップＳｔ１１０１は、コアネットワーク１１０がMME Configuration Update等のメッセージを送信する際に、該メッセージに保守管理周期の情報を付加することによって、行われてもよい。

ステップＳｔ１１０２において、ＭｅＮＢ１２０は、コアネットワーク１１０から通知された保守管理周期の情報を、保守管理テーブル１２１に登録する。

ＭｅＮＢ１２０は、配下のＳｇＮＢ１３０からXn Setup Requestによって接続の確立を要求されたならば（ステップＳｔ１１０３）、そのＳｇＮＢ１３０の情報をステップＳｔ１１０４において保守管理テーブル１２１に追加する。ＳｇＮＢ１３０の情報は例えば、ＩＤと、無線リソースに関する情報と、ＳｇＮＢのビームに関する情報である（図８参照）。

その後、ステップＳｔ１１０５においてＭｅＮＢ１２０は、既に保守管理テーブル１２１に登録されている、ＳｇＮＢの情報と保守管理周期の情報とに基づいて、どのタイミングでどのＳｇＮＢ１３０に、ビーム正常性確認のためのＢＲＳを送信または受信させるかをスケジューリングする。そして、ＭｅＮＢ１２０は、スケジューリング結果に基づき、ビーム正常性確認のためのＢＲＳの送信タイミングおよび周期を、配下のＳｇＮＢ１３０に対して通知する（図１０のステップＳｔ１１０６，Ｓｔ１１０７を参照）。図１０に例示するように、ＭｅＮＢ１２０からＳｇＮＢ１３０に対する該通知は例えば、Xn Setup Responseのメッセージや、eNB Configuration Updateのメッセージを用いて行うことが可能である。他のメッセージを用いてもよい。

ＳｇＮＢ１３０は、ＭｅＮＢ１２０から通知されたビーム正常性確認のタイミング、周期、リソースの情報を、保守管理テーブル１３３に格納する。また、ＳｇＮＢ１３０は、ビーム正常性確認のタイミングおよび周期でビーム保守管理機能部１３２が動作するように、タイマーをセットする。これにより、ビーム正常性確認タイミングが到来してタイマーによってビーム保守管理機能部１３２が起動されると、ビーム正常性確認動作Ｓｔ１２００（図１１および図１２を参照）が実行される。

図１１に示すビーム正常性確認動作Ｓｔ１２００では、ＳｇＮＢ＃１がビーム正常性確認のためのＢＲＳを送信し、該ＢＲＳをＳｇＮＢ＃２が受信する。より具体的には、ＳｇＮＢ＃１ではビーム保守管理機能部１３２が、タイマーによって起動されると、ＢＲＳの送信をスケジューリング機能部１３１に指示する（ステップＳｔ１２０１）。これに対し、ＳｇＮＢ＃２ではビーム保守管理機能部１３２が、タイマーによって起動されると、ＢＲＳの受信をスケジューリング機能部１３１に指示する（ステップＳｔ１２０２）。

ＳｇＮＢ＃２は、ステップＳｔ１２０３において、受信したビームのＩＤ、電力等を記録する。そして、ＳｇＮＢ＃２は、ステップＳｔ１２０４において今回の記録を過去の記録と比較し、受信ビームに関する変動を検知した場合にはステップＳｔ１２０５においてＭｅＮＢ１２０に変動検知を通知する。例えば、過去のビーム正常性確認の時には受信できていたビームが受信できなくなった場合、あるいはビームの受信電力が低下した場合、ＳｇＮＢ＃２はその旨をＭｅＮＢ１２０に通知する。また、ＭｅＮＢ１２０への通知は、複数回連続でビームを受信できなくなった場合や、ビームの受信電力の低下率が閾値を超えた場合等に行うのが好ましい。すなわち、ＭｅＮＢ１２０への通知を行うか否かの判断に、ヒステリシスや基準を適用するのが好ましい。

ＭｅＮＢ１２０が、ステップＳｔ１２０５によって配下のＳｇＮＢ１３０（ここではＳｇＮＢ＃２）からビーム正常性確認における変動の通知を受信した場合、ＭｅＮＢ１２０はステップＳｔ１２０６においてビーム不良の有無を判断する。例えば、ＭｅＮＢ１２０は、ビーム不良の可能性があるＳｇＮＢ１３０（ここではＳｇＮＢ＃１）との間のXn Interfaceの確立状態（例えば、Xn Interfase Release済み等）を確認する。そして、ＭｅＮＢ１２０は、当該ＳｇＮＢ＃１が運用状態にあるにも関わらず、ビーム正常性を確認できなくなっている場合には、故障の可能性があると判断し、ステップＳｔ１２０７においてコアネットワーク１１０に対して、ＳｇＮＢ＃１の異常を通知する。

図１２に示すように、次のビーム正常性確認タイミングが到来してビーム正常性確認動作Ｓｔ１２００が起動すると、図１１のケースとは逆に、ＳｇＮＢ＃２がビーム正常性確認のためのＢＲＳを送信し（ステップＳｔ１２０１）、該ＢＲＳをＳｇＮＢ＃１が受信する（ステップＳｔ１２０２）。つまり、ＢＲＳを受信するＳｇＮＢ＃１が、ステップＳｔ１２０３〜Ｓｔ１２０５を実行する。

上述では、ビーム正常性確認のためのタイミングおよび周期を決定するビーム保守管理スケジューリング機能部１２２を、ＭｅＮＢ１２０に設ける例を説明した。しかし、この例に限定されるものではない。例えば、コアネットワークがビーム正常性確認のためのスケジューリングを行ってもよい。また、ＳｇＮＢが、Xn Setup Requestのメッセージ等に含まれる隣接セルの情報(Neighbour Information)や、Automatic Neighbour Relation（ＡＮＲ）機能によって更新されるNeighbour Relation Tableの情報を基にして、自律的に、隣接するＳｇＮＢのビーム正常性確認を行ってもよい。

また、上述では、ＭｅＮＢ１２０とＳｇＮＢ１３０でＤＣが構成される例を説明した。しかし、この例に限定されるものではない。例えば、Standalone型のｇＮＢにおいて自律的に、隣接するｇＮＢのビーム正常性確認を行ってもよい。また、コアネットワークは、ＳｇＮＢの異常通知を受信した場合に、異常が検出されたＳｇＮＢのエリアをカバーするように、隣接するＳｇＮＢに対してビームの形成方向の変更を指示してもよい。

以上のように実施の形態１によれば、５Ｇの通信システムを構成する装置に、隣接するＳｇＮＢ間のビーム正常性確認機能を持たせることによって、ＳｇＮＢのビームの異常を、従来に比べて精度よく検出することが可能となる。

実施の形態１によれば、例えば次のような構成が提供される。

複数の無線ビームによって無線通信を行う基地局装置と、基地局装置の保守管理を行う保守管理装置とを備える通信システムが提供される。より具体的には、基地局装置は、ビーム形成の正常性確認のための正常性確認ビームを送信する。保守管理装置は、基地局装置の正常性確認ビームを受信する。また、保守管理装置は、基地局装置の正常性確認ビームの受信状態の変動から当該正常性確認ビームの異常を検知した場合には、基地局装置に故障の可能性があることを基地局装置の上位装置に通知する。

ここで、上述の例では、保守管理装置が基地局装置と通信可能な位置に存在する他の基地局装置によって構成されるケースを説明した。

また、上述の例では、他の基地局装置も、正常性確認ビームを送信可能に構成され、基地局装置は、他の基地局装置の正常性確認ビームを受信するケースを説明した。より具体的には、基地局装置は、他の基地局装置の正常性確認ビームの受信状態の変動から、他の基地局装置の正常性確認ビームの異常を検知した場合には、他の基地局装置に故障の可能性があることを他の基地局装置の上位装置に通知する。なお、他の基地局装置の上位装置は、基地局装置の上位装置と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

上述の構成は、実施の形態１を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上述の構成およびその変形した構成によれば、上述の課題を解決し、上述の効果を得ることができる。

実施の形態１の変形例１．
隣接するＳｇＮＢが互いのビームが届く範囲に設置されていない場合、ＳｇＮＢのビームの正常性確認を、該ＳｇＮＢのビームの届く範囲に設置されている、ＨｅＮＢと５Ｇ移動端末（以下、５ＧＵＥという場合もある）とを用いて行う構成が有効である。

ビーム正常性確認の方法として、例えば次の方法が適用可能である。ｇＮＢが、保有するビーム毎に、各ビーム固有の下り参照信号（ＢＲＳ：Beam specific Reference Signal）をビーム正常性確認のために周期的に送信する。そのＢＲＳを、ＨｅＮＢに接続された５ＧＵＥが受信する。５ＧＵＥが、ＢＲＳを（換言すれば、ＢＲＳを含んだビームを）周期的に受信できなくなったことを検出すると、ビームの正常性はＮＧである、すなわちビーム異常と判断する。

以下、より具体的な例を挙げて説明する。

図１３は、実施の形態１の変形例１について、無線基地局のビーム形成の正常性確認をＨｅＮＢおよび５ＧＵＥによって行う通信システムの構成図である。図１３の例では、通信システム２００は、コアネットワーク（ＡＭＦ／ＵＰＦ）２１０に接続された基地局（ＭｅＮＢ）２２０と、ＭｅＮＢ２２０に接続された５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）２３０と、コアネットワーク２１０に接続されたＨｅＮＢ２４０と、ＨｅＮＢ２４０に接続された５ＧＵＥ２５０（以下、単にＵＥ２５０という場合もある）とを含んでいる。

ＭｅＮＢ２２０およびＳｇＮＢ２３０は、通常の通信システムで用いられる基地局と同様である。ＨｅＮＢ２４０と、該ＨｅＮＢ２４０に接続されたＵＥ２５０とが、実施の形態１の変形例１に関連する。このため、以下では、通常のシステム構成と異なる構成および動作を主に説明する。

ビームの正常性確認を行いたいＳｇＮＢのビームの届く範囲に設置されたＨｅＮＢ２４０に対して、ＵＥ２５０を、有線または無線のインタフェースで接続し、ＨｅＮＢ２４０とＵＥ２５０の間で専用のインタフェースによる接続を設けた構成とする。

図１４に示すように、ＨｅＮＢ２４０は、保守管理テーブル２４１と、ビーム保守管理機能部２４２とを含んでいる。保守管理テーブル２４１は、コアネットワーク２１０から通知されたＳｇＮＢ２３０のビームの保守管理周期と、接続されたＵＥ２５０を介して受信したＳｇＮＢ２３０のビームの情報と、を管理するためのテーブルである。ビーム保守管理機能部２４２は、保守管理テーブル２４１を管理する。また、ビーム保守管理機能部２４２は、ＳｇＮＢ２３０のビーム正常性確認を、ＵＥ２５０を用いて行う。

図１５に、上述の通信システム２００において、ＨｅＮＢ２４０およびＵＥ２５０を用いて、ＳｇＮＢ２３０のビームの正常性確認を行う動作を説明するシーケンス図を示す。

ステップＳｔ２１０１において、コアネットワーク１１０は、ＨｅＮＢ２４０が設置されたエリアに存在するＳｇＮＢ（ここではＳｇＮＢ１３０）のビーム正常性確認を行う周期（保守管理周期）を、あらかじめＨｅＮＢ２４０に通知する。ステップＳｔ２１０１は、コアネットワーク２１０がＨｅＮＢ２４０との間でＳ１リンクを確立する際に行われる。あるいは、ステップＳｔ２１０１は、コアネットワーク２１０がMME Configuration Update等のメッセージを送信する際に、該メッセージに保守管理周期の情報を付加することによって、行われてもよい。

ステップＳｔ２１０２において、ＨｅＮＢ２４０は、コアネットワーク２１０から通知された保守管理周期の情報を、保守管理テーブル２４１に登録する。

そして、ＨｅＮＢ２４０は、コアネットワーク２１０から通知されたビーム正常性確認の周期で、ビーム保守管理機能部２４２が動作するように、タイマーをセットする。これにより、タイマーによってビーム保守管理機能部２４２が起動されると、ビーム正常性確認動作Ｓｔ２２００が実行される。

ビーム正常性確認動作Ｓｔ２２００では、ビーム保守管理機能部２４２がタイマーによって起動されると、ビーム保守管理機能部２４２は、接続されているＵＥ２５０に対して、専用のインタフェースを用いて、ＳｇＮＢ２３０のＢＲＳの受信を指示する（ステップＳｔ２２０１）。

ＨｅＮＢ２４０に接続されているＵＥ２５０は、ＨｅＮＢ２４０からのＢＲＳ受信指示を受けて、通常の５ＧシステムのＢＲＳ受信手順によってＢＲＳを受信する（ステップＳｔ２２０２）。ＵＥ２５０は、ＢＲＳの受信が完了すると、ＨｅＮＢ２４０に対してＢＲＳ受信結果を通知する（ステップＳｔ２２０３）。

ＨｅＮＢ２４０は、ステップＳｔ２２０４において、ＵＥ２５０から通知されたＢＲＳ受信結果（ビームのＩＤ、電力等）を、保守管理テーブル２４１に記録する。そして、ステップＳｔ２２０５において、ＨｅＮＢ２４０は、今回の記録を過去の記録と比較し、受信ビームに関する変動を検知した場合にはステップＳｔ２０６においてコアネットワーク２１０に変動検知を通知する。例えば、過去のビーム正常性確認の時には受信できていたビームが受信できなくなった場合、あるいはビームの受信電力が低下した場合、ＨｅＮＢ２４０はその旨をコアネットワーク２１０に通知する。また、コアネットワーク２１０への通知は、複数回連続でビームを受信できなくなった場合や、ビームの受信電力の低下率が閾値を超えた場合等に行うのが好ましい。すなわち、コアネットワーク２１０への通知を行うか否かの判断に、ヒステリシスや基準を適用するのが好ましい。

上述では、ビーム正常性確認のためのビーム保守管理機能部２４２を、ＨｅＮＢ２４０に設ける例を説明した。しかし、この例に限定されるものではない。例えば、ＨｅＮＢ２４０に接続されたＵＥ２５０に、ビーム保守管理機能部２４２と同様の機能を設けてもよい。この場合、ＵＥ２５０は、上述のＢＲＳ受信に加えて、過去のＢＲＳ受信結果の保持および変動検出を行う。

また、ＨｅＮＢにはビーム正常性確認に関する機能を設けず、ＨｅＮＢを、ビーム正常性確認用の５ＧＵＥとコアネットワークとの間の接続の経路として用いてもよい。この場合、上述のビーム正常性確認のための機能は、５ＧＵＥに設ける。

以上のように実施の形態１の変形例１によれば、５Ｇの通信システムを構成する装置に、隣接するＳｇＮＢ間のビーム正常性確認機能を持たせることによって、ＳｇＮＢのビームの異常を、従来に比べて精度よく検出することが可能となる。

実施の形態１の変形例１によれば、例えば次のような構成が提供される。

ここで、上述の例では、保守管理装置が、基地局装置と通信可能な位置に存在する通信端末装置と、通信端末装置が接続された他の基地局装置とによって構成されるケースを説明した。より具体的には、通信端末装置が、基地局装置の正常性確認ビームを受信し、通信端末装置または他の基地局装置が、基地局装置の正常性確認ビームの異常検知を行い、他の基地局装置が、異常検知時における上位装置への通知を行う。

上述の構成は、実施の形態１の変形例１を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上述の構成およびその変形した構成によれば、上述の課題を解決し、上述の効果を得ることができる。

実施の形態２．
ＡＰＡＡ（Active Phased Array Antenna）を構成する素子の一部が故障した場合、運用コスト（CAPEX）および設備コスト（OPEX）の観点からも装置交換を前提とせずに、素子の一部が故障した状態のままでシステムの運用を継続するのが有効である。

図１６に、実施の形態２に係る５Ｇ基地局３００のブロック図を示す。図１６に示すように、５Ｇ基地局３００は、素子故障検出機能部３０１と、輻射電力算出部３０２と、信号処理部３０３とを含んでいる。素子故障検出機能部３０１は、ＡＰＡＡの素子毎の故障を検出する。輻射電力算出部３０２は、故障した素子の数量に応じてＡＰＡＡの輻射送信電力の値を算出する。信号処理部３０３は、５Ｇ基地局３００の報知情報の信号を処理する。なお、５Ｇ基地局３００は、通常の５ＧＵＥ等とともに、通信システムを構成する。

図１７に、ＡＰＡＡの素子に故障が検出された場合における５Ｇ基地局３００の動作を説明するフローチャートを示す。図１７の例によれば、ステップＳｔ３００１において、ＡＰＡＡに備えられた素子故障検出機能部３０１が素子の故障を検出した場合、ステップＳｔ３００２において素子故障検出機能部３０１は故障した素子の情報を輻射電力算出部３０２に通知する。ステップＳｔ３００３において輻射電力算出部３０２は、故障した素子の数量に応じて（換言すれば、故障していない素子の数量に応じて）、輻射電力の値を算出する。ステップＳｔ３００４において輻射電力算出部３０２は、算出した輻射電力値を、ＡＰＡＡが接続されている５Ｇ基地局３００の信号処理部３０３に通知する。ステップＳｔ３００５において信号処理部３０３は、輻射電力算出部３０２から取得した輻射電力値を、５Ｇ基地局３００の報知情報に反映する。すなわち、輻射電力算出部３０２によって算出された輻射電力値が、報知情報に含められて、報知される。

これにより、ＵＥは、受信した報知情報に含まれている輻射電力値に基づいて、５Ｇ基地局３００を利用する。あるいは、ＵＥは、受信した輻射電力値に基づいて、５Ｇ基地局３００以外の他の基地局を利用することを判断してもよい（例えば、他の基地局にハンドオーバすることを判断してもよい）。

素子の故障の検出は、１素子毎に行ってもよいし、複数の素子からなるブロックに分割してブロック毎に行ってもよい。また、運用の継続が不可と判断される故障素子数を運用パラメータとして保有し、検出された故障素子の数量がその運用パラメータを超えた場合（すなわち該運用パラメータを閾値として利用する）には、装置の故障としてコアネットワーク側に通知する手順としてもよい。

以上のように実施の形態２によれば、ＡＰＡＡについて故障が検出された素子の数量に応じて、一部の素子が故障をした場合における輻射電力値を報知情報に反映することによって、ＡＰＡＡの素子の一部が故障した状態においても運用を継続する通信システムを構成することが可能となる。

実施の形態２によれば、例えば次のような構成が提供される。

通信端末装置と、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置とを備える通信装置が提供される。より具体的には、多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、基地局装置は、故障したアンテナ素子の数量に応じて多素子アンテナの輻射電力値を算出し、算出した輻射電力値を基地局装置の報知情報に含めて報知する。

上述の構成は、実施の形態２を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上述の構成およびその変形した構成によれば、上述の課題を解決し、上述の効果を得ることができる。

実施の形態２の変形例１．
図１８に、実施の形態２の変形例１に係る５Ｇ基地局４００のブロック図を示す。図１８に示すように、５Ｇ基地局４００は、素子オフ機能部４０１と、補正テーブル４０２とを含んでいる。素子オフ機能部４０１は、ＡＰＡＡの素子の一部の故障を検出した場合に、その故障素子の動作をオフにする。補正テーブル４０２には、各素子を素子毎にオフにした場合について、オフにした素子の影響を抑制して所望のビームを得るためには残りの素子のビーム制御パラメータをどのように補正すればよいかに関する補正情報（例えば補正パラメータ）が、あらかじめ記録されている。なお、５Ｇ基地局３００は、通常の５ＧＵＥ等とともに、通信システムを構成する。

ＡＰＡＡの素子の一部について故障が検出された場合、５Ｇ基地局４００は、その故障素子の動作を素子オフ機能部４０１によってオフにする。そして、５Ｇ基地局４００は、補正テーブル４０２に基づいて、故障素子に応じた補正パラメータを取得し、その補正パラメータを適用してＡＰＡＡの動作を制御する。

上述では、補正テーブル４０２が、各素子を素子毎にオフにした場合の補正情報を有する例を説明した。しかし、この例に限定されるものではない。例えば、補正テーブルは、複数の素子を同時にオフにした場合について、オフにする素子の組み合わせ毎に、補正情報を有してもよい。あるいは、ＡＰＡＡの素子を複数のブロックに分割し、そのブロック毎の補正情報を補正テーブルに記録してもよい。

実施の形態２の変形例１によっても、ＡＰＡＡの素子の一部が故障した状態においても運用を継続する通信システムを構成することが可能となる。

実施の形態２の変形例１によれば、例えば次のような構成が提供される。

通信端末装置と、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置とを備える通信システムが提供される。より具体的には、多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、基地局装置は、故障していないアンテナ素子の制御パラメータを、故障したアンテナ素子に応じた補正パラメータによって補正する。

上述の構成は、実施の形態２の変形例１を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上述の構成およびその変形した構成によれば、上述の課題を解決し、上述の効果を得ることができる。

実施の形態２の変形例２．
図１９に、実施の形態２の変形例２について、ＡＰＡＡの素子に故障が検出された場合における通信システムの動作を説明するシーケンス図を示す。図１９の例によれば、５Ｇ基地局においてＡＰＡＡの素子の一部に故障が検出された場合（ステップＳｔ４００１）、５Ｇ基地局はステップＳｔ４００２において、該５Ｇ基地局が接続されているＭｅＮＢまたはコアネットワークに対して、ＡＰＡＡの一部の素子が故障した状態を通知する。

故障通知を受信したＭｅＮＢまたはコアネットワークは、ステップＳｔ４００３において、隣接する５Ｇ基地局に対して、故障の５Ｇ基地局のビームを受信し、その受信信号のＩＱデータを報告するように、指示する。指示を受けた隣接の５Ｇ基地局は、ステップＳｔ４００４において、故障の５Ｇ基地局のビームを受信し、その受信信号のＩＱデータを報告する。なお、図１９の例では説明を簡単にするために、隣接の５Ｇ基地局は、受信信号のＩＱデータを、指示を出したＭｅＮＢまたはコアネットワークに報告するものとしているが、報告先は例えば、コアネットワーク側の他の装置または専用のクラウドサーバであってもよい。

隣接５Ｇ基地局から報告を受信したＭｅＮＢまたはコアネットワークは、ステップＳｔ４００５において、５Ｇ基地局の故障状況に応じて、ビーム制御の補正パラメータを算出する。そして、ＭｅＮＢまたはコアネットワークは、算出した補正パラメータを、ステップＳｔ４００６において、故障の５Ｇ基地局に送信する。なお、上述と同様に、ＭｅＮＢまたはコアネットワークの代わりに、例えばコアネットワーク側の他の装置または専用のクラウドサーバが、補正パラメータの算出および送信を行ってもよい。

故障の５Ｇ基地局は、ステップＳｔ４００７において、受信した補正パラメータに基づいてビーム制御パラメータを補正する。

上述では、故障の５Ｇ基地局のビームの受信およびＩＱデータの取得を、隣接する５Ｇ基地局が行う例を説明した。しかし、この例に限定されるものではない。例えば、５Ｇ基地局のキャリブレーション専用に設置された５Ｇ端末装置を用いてもよいし、専用の移動車両または飛翔体（図２０の飛翔体５００を参照）に設置された５Ｇ端末装置を用いてもよい。故障の５Ｇ基地局は、上述の５Ｇ端末装置を用いて測定された情報を基に算出された補正用パラメータを、ＭｅＮＢまたはコアネットワークから受信し、受信した補正パラメータを、自身のＡＰＡＡの素子の制御パラメータに反映する。

実施の形態２の変形例２によっても、ＡＰＡＡの素子の一部が故障した状態においても運用を継続する通信システムを構成することが可能となる。

実施の形態２の変形例２によれば、例えば次のような構成が提供される。

ここで、実施の形態２の変形例２によれば、通信システムは、基地局装置から送信される無線ビームの状態を測定する測定装置と、測定装置によって測定された、基地局装置の無線ビームの状態に基づいて、補正パラメータを生成する、保守管理装置とをさらに備える。

上述の例では、測定装置が、基地局装置と通信可能な位置に存在する他の基地局装置によって構成されるケースを説明した。より具体的には、他の基地局装置が例えば、上述の隣接する５Ｇ基地局であるケースを説明した。また、測定装置が、基地局装置と通信可能な位置に存在する通信端末装置によって構成されるケースも説明した。より具体的には、通信端末装置が例えば、５Ｇ端末装置（５Ｇ基地局のキャリブレーション専用に設置された５Ｇ端末装置、または、専用の移動車両または飛翔体に設置された５Ｇ端末装置）であるケースを説明した。

また、上述の例では、保守管理装置が例えば、ＭｅＮＢ、コアネットワーク、コアネットワーク側の他の装置、または、専用のクラウドサーバであるケースを説明した。

上述の構成は、実施の形態２の変形例２を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上述の構成およびその変形した構成によれば、上述の課題を解決し、上述の効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態および各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態および各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１００，２００通信システム、１１０，２１０コアネットワーク（ＡＭＦ／ＵＰＦ）、１２０，２２０基地局（ＭｅＮＢ）、１３０，２３０５Ｇ基地局（ＳｇＮＢ）、１４０，２５０移動端末（ＵＥ）、２４０ＨｅＮＢ、３００，４００５Ｇ基地局。

Claims

複数の無線ビームによって無線通信を行う基地局装置と、
前記基地局装置の保守管理を行う保守管理装置と
を備え、
前記基地局装置は、ビーム形成の正常性確認のための正常性確認ビームを送信し、
前記保守管理装置は、
前記基地局装置の前記正常性確認ビームを受信し、
前記正常性確認ビームの受信状態の変動から前記正常性確認ビームの異常を検知した場合には、前記基地局装置に故障の可能性があることを前記基地局装置の上位装置に通知する、
通信システム。
前記保守管理装置は、前記基地局装置と通信可能な位置に存在する他の基地局装置によって構成される、請求項１に記載の通信システム。
前記他の基地局装置も、前記正常性確認ビームを送信可能に構成され、
前記基地局装置は、
前記他の基地局装置の前記正常性確認ビームを受信し、
前記正常性確認ビームの受信状態の変動から前記正常性確認ビームの異常を検知した場合には、前記他の基地局装置に故障の可能性があることを前記他の基地局装置の上位装置に通知する、
請求項２に記載の通信システム。
前記保守管理装置は、前記基地局装置と通信可能な位置に存在する通信端末装置と、前記通信端末装置が接続された他の基地局装置とによって構成され、
前記通信端末装置が、前記基地局装置の前記正常性確認ビームを受信し、
前記通信端末装置または前記他の基地局装置が、前記正常性確認ビームの異常検知を行い、
前記他の基地局装置が、異常検知時における前記上位装置への通知を行う、
請求項１に記載の通信システム。
通信端末装置と、
複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて前記通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置と
を備え、
前記多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、前記基地局装置は、故障したアンテナ素子の数量に応じて前記多素子アンテナの輻射電力値を算出し、算出した輻射電力値を前記基地局装置の報知情報に含めて報知する、
通信システム。
通信端末装置と、
複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて前記通信端末装置と無線通信可能に構成された基地局装置と
を備え、
前記多素子アンテナの一部のアンテナ素子が故障した場合、前記基地局装置は、故障していないアンテナ素子の制御パラメータを、故障したアンテナ素子に応じた補正パラメータによって補正する、
通信システム。
前記基地局装置から送信される無線ビームの状態を測定する測定装置と、
前記測定装置によって測定された、前記基地局装置の前記無線ビームの状態に基づいて、前記補正パラメータを生成する、保守管理装置と
をさらに備える、請求項６に記載の通信システム。
前記測定装置は、前記基地局装置と通信可能な位置に存在する他の基地局装置によって構成される、請求項７に記載の通信システム。
前記測定装置は、前記基地局装置と通信可能な位置に存在する通信端末装置によって構成される、請求項７に記載の通信システム。