JP2010154369A - 無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保する。
【解決手段】本発明に係る無線通信システムは、キャリアセンスにおけるチャネル割当閾値を通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部１２２Ａと、チャネル割当閾値を通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部１２２Ｂとを備える。閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を用いて、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を用いて、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の通信チャネルの中から被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末に少なくとも１つ割り当てる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法に関する。

従来、自律分散型のチャネル割り当てを行う無線基地局では、キャリアセンスと呼ばれる空きチャネル判定が行われている。具体的には、無線基地局は、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを空きチャネルと判定する。このような無線通信システムにおいて無線基地局は、キャリアセンスを利用して低干渉通信チャネルを無線端末に割り当てる。なお、キャリアセンスに用いられるチャネル割当閾値は、各無線基地局および各通信チャネルにおいて同一の値に設定されることが一般的である。

また、有限な周波数資源を有効に活用するために、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）などのマルチキャリア無線通信方式を採用する広帯域無線通信システムが近年注目されている（例えば、特許文献１参照）。マルチキャリア無線通信方式では、サブチャネルと呼ばれる通信チャネルを１つの無線端末に複数割り当てることが可能である。無線基地局および無線端末は、無線通信に用いる通信チャネル数が多いほど、当該無線通信における通信容量を増加させることができる。
特開２００３−１６９０３６号公報

上記ＯＦＤＭＡ方式を用いたマルチキャリア無線通信方式では、１つの無線端末が通信に用いる周波数帯域が広いため、１つの無線端末に対し、キャリアセンスを利用して無線基地局がチャネル割り当てを行う場合において、多くの通信チャネルが無線端末に割り当てられる可能性がある。この場合、次のような問題が生じる。

具体的には、第１無線基地局が自局配下の第１無線端末に多くの通信チャネルを割り当てていると、第１無線基地局の周辺に位置する第２無線基地局においては、キャリアセンスにより空きチャネルと判定される通信チャネルの数が少なくなり、自局配下の第２無線端末に割り当て可能な通信チャネルが少なくなる。このため、第２無線基地局における通信容量や通信品質が保証されず、第１無線基地局と第２無線基地局との間の公平性が確保されない問題があった。

そこで、本発明は、通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、第１無線端末（例えば無線端末２Ａ）に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルが閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てる第１無線基地局（無線基地局１Ａ）と、第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルにおける被干渉レベルのうちの被干渉レベルが前記閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てる第２無線基地局（無線基地局１Ｂ）とを備える無線通信システム（無線通信システム１０）であって、前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１チャネル割当閾値を設定する第１閾値設定部（閾値設定部１２２Ａ）と、前記第２チャネル割当閾値を設定する第２閾値設定部（閾値設定部１２２Ｂ）とを備え、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値を基に発生させた第１乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値を基に発生させた第２乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、第１閾値設定部が第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。

同様に、第２閾値設定部が第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。

さらに、第１閾値設定部は、第１無線基地局に固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を使用し、第２閾値設定部は、第２無線基地局に固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を使用するため、第１無線基地局および第２無線基地局において異なる優先順位付けがなされる。

このため、割り当て優先順位の高い通信チャネルが割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できるとともに、割り当て優先順位の高い通信チャネルが割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できる。したがって、各無線基地局において、他の無線基地局よりも優先して割り当て可能な通信チャネルが確保されるため、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数と、前記第１チャネル割当閾値間の差分を調整するための所定係数（係数α）とを乗算し、前記第１乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第１チャネル割当閾値として設定し、前記第２閾値設定部は、前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数と、前記所定係数とを乗算し、前記第２乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第２チャネル割当閾値として設定することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第２または第３の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に設けられ、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に設けられることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第２または第３の特徴に係り、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局を管理するサーバ装置（サーバ４）をさらに備え、前記第１閾値設定部および前記第２閾値設定部は、前記サーバ装置に設けられることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１〜第５の何れかの特徴に係り、前記通信チャネルは、直交周波数分割多元接続方式および時分割多元接続方式に従って構成されることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値に加え、前記直交周波数分割多元接続方式に応じたサブチャネル番号と、前記時分割多元接続方式に応じた時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値に加え、前記サブチャネル番号と前記時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを無線端末（例えば無線端末２Ａ）に対し少なくとも１つ割り当てる無線基地局（無線基地局１Ａ）であって、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部（閾値設定部１２２Ａ）を備え、前記閾値設定部は、前記無線基地局に固有の値を基に前記通信チャネル毎に発生させた乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、第１無線基地局が第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てるステップと、第２無線基地局が第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルが前記チャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てるステップとを含み、前記チャネル割当閾値を設定する閾値設定方法であって、前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを要旨とする。

本発明によれば、通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）無線基地局の概略動作、（４）無線基地局の詳細動作、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

本実施形態では、無線通信システム１０が次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）に基づく構成を有しているものとする。無線通信システム１０には、多重化方式として直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式と時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式とが採用され、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ）方式が採用されている。

図１の例では、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ、無線基地局１Ｂ、無線端末２Ａ、無線端末２Ｂおよび無線端末２Ｃを有する。

無線基地局１Ａは、自局のセル（マイクロセル）３Ａ内に位置する無線端末２Ａからの割り当て要求に応じて無線端末２Ａに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ａと無線通信を実行する。同様にして、無線基地局１Ａは、無線端末２Ｃに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｃと無線通信を実行する。

無線基地局１Ｂは、自局のセル（マイクロセル）３Ｂ内に位置する無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｂと無線通信を実行する。

無線基地局１Ａは、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃそれぞれに、複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。

無線通信システム１０では、ＯＦＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０における全周波数帯域がａ個のサブチャネルに周波数分割され、ＴＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０の１フレーム期間における上り下りそれぞれがｂ個の時間スロットに時間分割されている。

これにより、上り下りそれぞれにおいて、ａ×ｂ個の通信チャネルが構成される。このようにして構成された各通信チャネルは、１つの時間スロットと１つのサブチャネルとを用いて構成され、次世代ＰＨＳでは物理リソースユニット（ＰＲＵ）と呼ばれる。

無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂは、自律分散型のチャネル割り当てを行う。すなわち、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂが送受信する無線信号を検出し、無線基地局１Ｂが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ｂが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに割り当てる。同様に、無線基地局１Ｂは、無線基地局１Ａが送受信する無線信号を検出し、無線基地局１Ａが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ａが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当てる。このような処理は、上述したようにキャリアセンスと呼ばれ、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂ間の干渉が自律的に回避される。

無線基地局１Ａは、ａ×ｂ個の通信チャネルのうち干渉源（例えば無線基地局１Ｂおよび無線端末２Ｂ）からの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末２Ａに割り当てる。すなわち、本実施形態において無線基地局１Ａは、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルが第１チャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを第１無線端末（無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃ）に少なくとも１つ割り当てる第１無線基地局を構成する。

また、無線基地局１Ｂは、ａ×ｂ個の通信チャネルのうち干渉源（例えば無線基地局１Ａ、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃ）からの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末２Ａに割り当てる。本実施形態において無線基地局１Ｂは、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルが第２チャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを第２無線端末（無線端末２Ｂ）に少なくとも１つ割り当てる第２無線基地局を構成する。ここで複数の通信チャネルは、所定の周波数帯域を有する（図３および図４参照）。

具体的には、無線基地局１Ｂは、あるサブチャネルおよび時間スロットによって指定される通信チャネルにおけるキャリアセンス結果がチャネル割当閾値以下である場合には、その通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて音声通信またはデータ通信を行う。

その後、無線基地局１Ｂは、他の無線端末が通信を行う際にもキャリアセンスを行うが、無線基地局１Ａが割り当て中の通信チャネルにおけるキャリアセンス結果はチャネル割当閾値を超えてしまう。このため、無線基地局１Ｂは、他のサブチャネルおよび時間スロットによって指定される通信チャネルのうちキャリアセンス結果がチャネル割当閾値以下となるものを割当てる。

特に、広帯域無線通信システムにおいては１つの無線端末当たりの使用可能周波数帯域が非常に広いため、無線基地局１Ａが指定する通信チャネルと無線基地局１Ｂが指定する通信チャネルとが衝突し合う可能性が非常に高くなる。無線基地局１Ａが周波数帯域および通信時間帯を占有すると、無線基地局１Ｂは通信不可能となる。また、無線基地局１Ｂが周波数帯域および通信時間帯を占有すると、無線基地局１Ａは通信不可能となる。

本実施形態では、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂそれぞれについてチャネル割当閾値を最適に設定することにより、各無線基地局/無線端末における通信容量の下限値の保証、各無線基地局/無線端末におけるQoSの保証、各無線基地局/無線端末間におけるフェアネスの保証を実現する。

（２）無線基地局の構成
次に、（２．１）無線基地局１Ａの構成、（２．２）無線基地局１Ｂの構成について説明する。

（２．１）無線基地局１Ａの構成
図２（ａ）は、無線基地局１Ａの構成を示す機能ブロック図である。図２（ａ）に示すように、無線基地局１Ａは、アンテナ部１０１Ａ、無線通信部１１０Ａ、制御部１２０Ａ、有線通信部１３０Ａおよび記憶部１４０Ａを有する。

無線通信部１１０Ａは、アンテナ部１０１Ａを介して、無線信号を無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃと送受信する。なお、アンテナ部１０１Ａは、複数のアンテナを用いて構成されるアダプティブアレイアンテナであってもよい。制御部１２０Ａは、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。記憶部１４０Ａは、例えばメモリによって構成され、無線基地局１Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部１３０Ａは、有線通信網とのインタフェースとして機能する。

無線通信部１１０Ａは、無線信号送信部１１１Ａ、無線信号受信部１１２Ａ、信号処理部１１３Ａおよび干渉レベル測定部１１４Ａを有する。

信号処理部１１３Ａは、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに送信するデータを符号化し、符号化したデータを変調する。信号処理部１１３Ａは、変調されたデータをシリアル／パラレル変換および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する。このようにして生成されたＯＦＤＭ信号は、無線信号送信部１１１Ａに入力される。無線信号送信部１１１Ａは、パワーアンプおよびアップコンバータなどを含み、入力されたＯＦＤＭ信号を無線信号に変換して、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに送信する。

無線信号受信部１１２Ａは、ローノイズアンプおよびダウンコンバータなどを含み、無線端末２Ａから受信した無線信号をＯＦＤＭ信号に変換して信号処理部１１３Ａに入力する。信号処理部１１３Ａは、ＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）およびパラレル／シリアル変換した後、復調および復号を行う。

干渉レベル測定部１１４Ａは、干渉源（例えば無線基地局１Ｂおよび無線端末２Ｂ）から受信する無線信号の受信電力を被干渉レベルとして測定する。具体的には、干渉レベル測定部１１４Ａは、ａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて被干渉レベルを測定する。

制御部１２０Ａは、情報取得部１２１Ａ、閾値設定部１２２Ａおよびチャネル割当部１２３Ａを有する。

情報取得部１２１Ａは、第１チャネル割当閾値の設定に用いられる各種の情報を記憶部１４０Ａから取得する。本実施形態では、情報取得部１２１Ａは、無線基地局１Ａに固有の値と、サブチャネルを識別するサブチャネル番号と、時間スロットを識別する時間スロット番号とを取得する。ここで、無線基地局１Ａに固有の値とは、無線基地局１Ａを識別する基地局識別子（ＢＳＩＤ）、または無線基地局１Ａの製造番号などが使用できる。以下では、無線基地局１Ａに固有の値として、ＢＳＩＤを用いる一例について説明する。

閾値設定部１２２Ａは、情報取得部１２１Ａによって取得された情報に基づいて第１チャネル割当閾値をａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて設定する第１閾値設定部を構成する。閾値設定部１２２Ａは、ＢＳＩＤを基に通信チャネル毎に乱数（以下、第１乱数）を発生させ、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。

例えば、閾値設定部１２２Ａは、BSID/サブチャネル番号/スロット番号をランダム符号(ＰＮ符号)の初期値として利用し、各ＢＳＩＤ/サブチャネル番号/スロット番号で個別の第１チャネル割当閾値を得る。第１チャネル割当閾値を設定する方法の詳細については後述する。閾値設定部１２２Ａによって設定された第１チャネル割当閾値は、記憶部１４０Ａに記憶される。なお、第１チャネル割当閾値の設定は、例えば無線基地局１Ａの設置時に実行される。

チャネル割当部１２３Ａは、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに通信チャネルを割り当てる機能と、割り当てた通信チャネルの情報（以下、割り当て情報）を管理する機能と、割り当てた通信チャネルを解放する機能とを有する。

チャネル割当部１２３Ａは、干渉レベル測定部１１４Ａによって通信チャネル毎に測定された被干渉レベルを第１チャネル割当閾値と比較し、被干渉レベルが第１チャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを特定する。その際、チャネル割当部１２３Ａは、通信チャネル毎に、対応する第１チャネル割当閾値を記憶部１４０Ａから取得し、取得した第１チャネル割当閾値を被干渉レベルとの比較に用いる。そして、チャネル割当部１２３Ａは、特定した第１低干渉通信チャネルを無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに割り当てる。

（２．２）無線基地局１Ｂの構成
図２（ｂ）は、無線基地局１Ｂの構成を示す機能ブロック図である。ここでは、無線基地局１Ｂと重複する説明については省略する。

無線基地局１Ｂは、アンテナ部１０１Ｂ、無線通信部１１０Ｂ、制御部１２０Ｂ、有線通信部１３０Ｂおよび記憶部１４０Ｂを有する。無線通信部１１０Ｂは、無線信号送信部１１１Ｂ、無線信号受信部１１２Ｂ、信号処理部１１３Ｂおよび干渉レベル測定部１１４Ｂを有する。制御部１２０Ｂは、情報取得部１２１Ｂ、閾値設定部１２２Ｂおよびチャネル割当部１２３Ｂを有する。

干渉レベル測定部１１４Ｂは、干渉源（例えば無線基地局１Ａ、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃ）から受信する無線信号の受信電力を被干渉レベルとして測定する。具体的には、干渉レベル測定部１１４Ｂは、ａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて被干渉レベルを測定する。

情報取得部１２１Ｂは、情報取得部１２１Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値（ここでは、ＢＳＩＤ）と、サブチャネルを識別するサブチャネル番号と、時間スロットを識別する時間スロット番号とを取得する。

閾値設定部１２２Ｂは、情報取得部１２１Ｂによって取得された情報に基づいて第２チャネル割当閾値をａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて設定する第２閾値設定部を構成する。閾値設定部１２２Ｂは、ＢＳＩＤを基に通信チャネル毎に乱数（以下、第２乱数）を発生させ、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂによって設定された第２チャネル割当閾値は、記憶部１４０Ｂに記憶される。なお、第２チャネル割当閾値の設定は、例えば無線基地局１Ｂの設置時に実行される。

チャネル割当部１２３Ｂは、無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当てる機能と、割り当てた通信チャネルの割り当て情報を管理する機能と、割り当てた通信チャネルを解放する機能とを有する。チャネル割当部１２３Ｂは、干渉レベル測定部１１４Ｂによって通信チャネル毎に測定された被干渉レベルを第２チャネル割当閾値と比較し、被干渉レベルが第２チャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを特定する。その際、チャネル割当部１２３Ｂは、通信チャネル毎に、対応する第２チャネル割当閾値を記憶部１４０Ｂから取得し、取得した第２チャネル割当閾値を被干渉レベルとの比較に用いる。そして、チャネル割当部１２３Ｂは、特定した第２低干渉通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当てる。

（３）無線基地局の概略動作
次に、図３および図４を用いて、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂの概略動作について説明する。

図３は、本実施形態の比較例として、チャネル割当閾値が一定値に設定されている場合のチャネル割当閾値と被干渉レベルとの関係を示す図である。

図３の例では、無線基地局１Ａの指定し得る通信チャネルおよび無線基地局１Ｂの指定し得る通信チャネルの全てに対してチャネル割当閾値が−８０ｄＢｍに設定されており、無線基地局１Ａが無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃに全ての通信チャネルを割り当てているものとする。すなわち、無線基地局１Ａは、周波数帯域および通信時間帯を占有している。このような状況では、全ての通信チャネルにおいて被干渉レベルがチャネル割当閾値を超えているため、無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当てることができない。

図４は、本実施形態に係る無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂにおいて、チャネル割当閾値が不均一に設定されている場合のチャネル割り当て状況を示す図である。なお、非割当中の通信チャネルを網掛けで表す。

図４の例では、最小−１２０ｄＢｍ〜最大−４５ｄＢｍの範囲内で、通信チャネル毎に異なる第１チャネル割当閾値が設定され、第２通信チャネル毎に異なるチャネル割当閾値が設定されている。また、第１チャネル割当閾値が高い通信チャネルと、第２チャネル割当閾値が高い通信チャネルとが割り当て中になっている。

例えば、サブチャネル番号１および時間スロット番号１の通信チャネルの第１チャネル割当閾値は−５５ｄＢｍであり高いため、割り当て中になっている。一方、サブチャネル番号１および時間スロット番号１の通信チャネルの第２チャネル割当閾値は−１０５ｄＢｍであり低いため、非割り当て中になっている。

サブチャネル番号１および時間スロット番号２の通信チャネルの第１チャネル割当閾値は−１００ｄＢｍであり低いため、非割り当て中になっている。一方、サブチャネル番号１および時間スロット番号２の通信チャネルの第２チャネル割当閾値は−５０ｄＢｍであり高いため、割り当て中になっている。

このように、図４の例では、同一サブチャネル且つ同一時間スロットである通信チャネルおよび通信チャネルにおいて、一方の通信チャネルのチャネル割当閾値が高く設定され、他方の通信チャネルのチャネル割当閾値が低く設定されている。チャネル割当閾値が高いほど、被干渉レベルがチャネル割当閾値を下回る可能性が高くなるため、割り当て優先順位が高くなる。

つまり、各サブチャネル/時間スロット毎にチャネル割当閾値をランダムに設定し、且つ、そのランダム性を周辺基地局間で異なるように設定することにより、無線基地局毎に異なる優先順位が付与された通信チャネルが定義される。

その結果、各無線基地局では優先順位の高い通信チャネルから順に割り当てることとなり、逆に優先順位の低い通信チャネルは使用され難くなる。したがって、各無線基地局が周波数帯域および通信時間帯を占有する可能性を低減でき、無線基地局間で収容する無線端末数に偏りが発生する場合においても無線基地局間での通信チャネル配分は均等に近くなる。

（４）無線基地局の詳細動作
図５は、無線基地局１Ａの詳細動作、具体的には、第１チャネル割当閾値の設定方法の詳細を示すフローチャートである。無線基地局１Ｂにおいても図５の処理フローが実行される。

ステップＳ１〜Ｓ６において、閾値設定対象となる１つの通信チャネルに対して第１チャネル割当閾値の設定が行われる。

まず、ステップＳ１において、情報取得部１２１Ａは、無線基地局１ＡのＢＳＩＤ下位ｘビット、閾値設定対象の通信チャネルのサブチャネル番号、および時間スロット番号の各情報を取得する。

ステップＳ２において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ１において情報取得部１２１Ａが取得した情報をランダム符号の初期値として設定する。なお、閾値設定部１２２Ａには、ランダム符号を発生させる符号器（または演算アルゴリズム）が組み込まれている。

ステップＳ３において、閾値設定部１２２Ａは、乱数（第１乱数）ｙビットを符号器から取り出し、デシマル（１０進数）表示に変換する。

ステップＳ４において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ３においてデシマル表示に変換された第１乱数に係数αを乗算する。係数αは、各通信チャネルに割り振る第１チャネル割当閾値の差分を調整するために用いられる。係数αは、シミュレーションなどから経験的に決定される。図４の例では、係数αにより第１チャネル割当閾値の差分は5dBに設定されている。

ステップＳ５において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ４において得られた第１乱数と係数αとの乗算結果と、第１チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算する。

ステップＳ６において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ５において得られた加算結果を、閾値設定対象の通信チャネルの第１チャネル割当閾値に設定する。

ステップＳ７において、閾値設定部１２２Ａは、全ての通信チャネルに対して第１チャネル割当閾値の設定が終了したか否かを判定する。第１チャネル割当閾値が設定されていない通信チャネルが存在する場合、ステップＳ１に処理が戻り、次の閾値設定対象の通信チャネルについての閾値設定処理が実行される。

（５）作用・効果
以上説明したように、無線通信システム１０によれば、閾値設定部１２２Ａが第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。同様に、閾値設定部１２２Ｂが第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。

さらに、閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を使用し、閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を使用するため、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂにおいて異なる優先順位付けがなされる。

このため、割り当て優先順位の高い通信チャネルが、割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できるとともに、割り当て優先順位の高い通信チャネルが、割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できる。したがって、各無線基地局において、他の無線基地局よりも優先して割り当て可能な通信チャネルが確保されるため、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる。

本実施形態では、閾値設定部１２２Ａは、通信チャネル毎に発生させた第１乱数と、チャネル割当閾値間の差分を調整するための係数αとを乗算し、第１乱数と係数αとの乗算結果と、チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、第１通信チャネルに対応するチャネル割当閾値として設定する。係数αを用いることにより、チャネル割当閾値間の差分を調整でき、優先順位付けの度合いを決定できる。また、基準値を用いることにより、チャネル割当閾値を実用上適切な値に設定できる。

本実施形態では、閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値と、サブチャネル番号と、時間スロット番号とを基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を用いて、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値と、サブチャネル番号と、時間スロット番号とを基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を用いて、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。サブチャネル番号と時間スロット番号とを乱数の発生に用いることにより、通信チャネル毎のチャネル割当閾値をより確実に異ならせることができる。

（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、閾値設定部１２２Ａは無線基地局１Ａに設けられ、閾値設定部１２２Ｂは無線基地局１Ｂに設けられていたが、閾値設定部１２２Ａおよび閾値設定部１２２Ｂを他の装置内に設けることも可能である。例えば、図６に示すようなサーバ４（サーバ装置）内に閾値設定部１２２Ａおよび閾値設定部１２２Ｂを設けてもよい。サーバ４は、有線通信網を介して無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂに接続され、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂを管理する。

上述した実施形態では、図５の処理フローによりチャネル割当閾値を設定する一例について説明したが、ステップＳ３において、ある程度良好な結果が得られる場合には、ステップＳ４およびＳ５の各処理を省略してもよい。

また、サブチャネル番号と時間スロット番号とを乱数の発生に用いていたが、これに限らず、ＢＳＩＤのみを用いて乱数を発生させ、当該乱数をサブチャネル番号と時間スロット番号とを用いて並び替えることによって、チャネル割当閾値を設定してもよい。

上述した実施形態では、無線通信システム１０は、次世代ＰＨＳに基づく構成を有していたが、次世代ＰＨＳに限らず、キャリアセンスを行う方式であるＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）またはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式を採用する採用する無線通信システムであれば、本発明を適用可能である。例えば、無線ＬＡＮ(IEEE802.11)システムや、従来型のＰＨＳに対して本発明を適用してもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態の比較例として、チャネル割当閾値が一定値に設定されている場合のチャネル割り当て状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるチャネル割り当て状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の詳細動作、具体的には、チャネル割当閾値の設定方法の詳細を示すフローチャートである。 その他の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…無線基地局、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…無線端末、１０…無線通信システム、１０１Ａ，１０１Ｂ…アンテナ部、１１０Ａ，１１０Ｂ…無線通信部、１１１Ａ，１１１Ｂ…無線信号送信部、１１２Ａ，１１２Ｂ…無線信号受信部、１１３Ａ，１１３Ｂ…信号処理部、１１４Ａ，１１４Ｂ…干渉レベル測定部、１２０Ａ，１２０Ｂ…制御部、１２１Ａ，１２１Ｂ…情報取得部、１２２Ａ，１２２Ｂ…閾値設定部、１２３Ａ，１２３Ｂ…チャネル割当部、１３０Ａ，１３０Ｂ…有線通信部、１４０Ａ，１４０Ｂ…記憶部

Claims (9)

1. 第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てる第１無線基地局と、
   第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てる第２無線基地局と
   を備える無線通信システムであって、
   前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１チャネル割当閾値を設定する第１閾値設定部と、
   前記第２チャネル割当閾値を設定する第２閾値設定部と
   を備え、
   前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値を基に発生させた第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、
   前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値を基に発生させた第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１閾値設定部は、
   前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数と、前記第１チャネル割当閾値間の差分を調整するための所定係数とを乗算し、
   前記第１乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第１チャネル割当閾値として設定し、
   前記第２閾値設定部は、
   前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数と、前記所定係数とを乗算し、
   前記第２乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第２チャネル割当閾値として設定する請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に設けられ、
   前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に設けられる請求項２または３に記載の無線通信システム。
5. 前記第１無線基地局および前記第２無線基地局を管理するサーバ装置をさらに備え、
   前記第１閾値設定部および前記第２閾値設定部は、前記サーバ装置に設けられる請求項２または３に記載の無線通信システム。
6. 前記通信チャネルは、直交周波数分割多元接続方式および時分割多元接続方式に従って構成される請求項１〜５の何れか一項に記載の無線通信システム。
7. 前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値に加え、前記直交周波数分割多元接続方式に応じたサブチャネル番号と、前記時分割多元接続方式に応じた時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、
   前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値に加え、前記サブチャネル番号と前記時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する請求項６に記載の無線通信システム。
8. 複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを無線端末に対し少なくとも１つ割り当てる無線基地局であって、
   前記チャネル割当閾値を前記通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部を備え、
   前記閾値設定部は、前記無線基地局に固有の値を基に、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する無線基地局。
9. 第１無線基地局が第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てるステップと、
   第２無線基地局が第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てるステップと
   を含み、前記チャネル割当閾値を設定する閾値設定方法であって、
   前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを特徴とする閾値設定方法。

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