JP2011041084A - 無線通信システム、基地局装置およびスケジューリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大規模な無線通信システムでもシステム容量を改善することができる無線通信システム、基地局装置およびスケジューリング方法を提供する。
【解決手段】複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムにおいて、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求し、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域で配下の端末局と通信する。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成される無線通信システムにおいて、各基地局は隣接基地局と相互に通知しあう送信停止要求や送信電力低減要求に基づいて、分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用する隣接基地局を選択する無線通信システム、基地局装置およびスケジューリング方法に関する。

IEEE802.16で規格化されているIEEE802.16e-2005の通信方式（いわゆる Mobile ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access)）では、高速なデータサービスに加えて、ＶｏＩＰやストリーミング配信など、様々なアプリケーションに幅広く対応できるように設計されている。

さらに、 Mobile ＷｉＭＡＸでは、周波数利用効率を向上させるために、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse) と呼ばれる柔軟性の高い周波数再利用の仕組みが利用できるように設計されている。図１５はＦＦＲを用いたフレーム構成例であり、フレームは周波数再利用係数が異なる２つのゾーンに分割される。基地局（以下、ＢＳ）近傍の端末（以下、ＳＳ）は、隣接ＢＳと同じ周波数を使用する周波数再利用係数＝１のゾーン（以下、セル中心ゾーン）に割り当て、セルエッジに位置するＳＳは、隣接ＢＳと異なる周波数を使用する周波数再利用係数＝３のゾーン（以下、セルエッジゾーン）に割り当てる (非特許文献１）。ＢＳ近傍に位置するＳＳは受信電力が大きく干渉波の影響が小さいため、ＢＳはこのＳＳに対して、隣接するＢＳと同じ時間かつ同じ周波数を用いた通信が可能となる。一方、ＢＳのセルエッジに位置するＳＳは、受信電力が小さく干渉波の影響が大きいため、ＢＳは隣接するＢＳと異なる時間または異なる周波数で送信するなどの干渉回避が行われる。 Mobile ＷｉＭＡＸにおけるＦＦＲでは、セルエッジゾーンとセル中心ゾーンは一般的に時分割され、ＢＳは各ＳＳのデータを割り当てるゾーンを適切に判断する必要がある。

本明細書では、隣接する複数のＢＳが同じ時間で同じ周波数を用いて異なるＳＳと通信することを、多重またはリソース多重と呼ぶ。

非特許文献２では、単一の信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）または搬送波対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）の閾値によって各ＳＳの割り当てるゾーンを決定する方法が示されている。ＢＳとＳＳとのＳＩＮＲまたはＣＩＮＲが閾値以上であれば、ＳＳはＢＳ近傍に位置すると判別し、セル中心ゾーンに割り当てる。一方、閾値以下であれば、ＳＳはセルエッジに位置すると判別し、 セルエッジゾーンに割り当てる。

このようなＦＦＲでは、多重パターンは全てのＢＳで多重するか否かの２パターンのみである。非特許文献３では、図１６のようなフレームを構成し、隣接する複数のＢＳのうち一部のＢＳが多重する無線通信システムとそのスケジューリング方法により、システム容量が改善されることが明らかにされている。このフレーム構成は、隣接する３つのＢＳのうち、いずれのＢＳも多重しないセルエッジゾーン（多重数１）と、２つのＢＳが多重する多重ゾーン（多重数２）と、３つ全てのＢＳが多重する多重ゾーン（多重数３）とに分割されている。集中制御局は、各ＢＳと各ＳＳとの伝搬路情報の全ての組合せを収集し、それらの伝搬路情報に基づいて、各ＳＳが通信するＢＳとゾーン（多重数) を決定する。例えば図１７に示す構成例では、ＢＳ１から信号を受信するＳＳ１に対して、ＢＳ２からの干渉波の影響は大きいが、ＢＳ３からの干渉波の影響が小さいため、セルエッジゾーン（多重数１）に割り当てるよりも、ＢＳ１とＢＳ３の多重ゾーン（多重数２）に選択することで、システム容量の改善が図られる。

庄納崇 他、「ＷｉＭＡＸ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、 pp.107-108 藤井啓正 他、「Fractional Frequency Reuseを用いるＯＦＤＭＡセルラシステムの特性解析 通信容量およびアウテージレート」、無線通信システム研究会、 RCS2007-161、2007年 大野陽平 他、「集中制御型ＦＦＲにおけるリソース制御を適用したシステム容量善効果」、2009年電子情報通信学会総合大会、B-5-140 、2009年

非特許文献３に示されている無線通信システムとスケジューリング方法では、例えば３つのＢＳのみで構成されるような小規模な無線通信システムにおいてはシステム容量の改善効果が期待できる。しかし、これは、集中制御的にスケジューリングする方法であるので、ＢＳ数やＳＳ数が増大するごとにスケジューリングの計算の複雑性が増す。また、従来のスケジューリングにおいては、各ＢＳと各ＳＳとの伝搬路情報の全ての組合せを収集する必要があるが、セルラーなどの大規模システムにおいてはそれらの伝搬路情報の全てを収集することは困難である。

本発明は、分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域の使用可能な隣接基地局の組合せを決定し、大規模な無線通信システムでもシステム容量を改善することができる無線通信システム、基地局装置およびスケジューリング方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムにおいて、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域で配下の端末局と通信する手段とを備える。

第２の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムにおいて、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域で配下の端末局と通信する手段とを備える。

第１の発明または第２の発明において、基地局は、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段とを備える。

第１の発明または第２の発明において、基地局は、当該基地局と配下の端末局とのＳＮＲと、隣接基地局と当該基地局の配下の端末局とのＳＮＲを把握する手段と、ＳＮＲから、当該基地局と隣接基地局の全てまたは一部が同じ時間で同じ周波数帯域を使用した場合の、当該基地局とその配下の端末局とのＳＩＮＲを、同じ時間で同じ周波数帯域を使用する隣接基地局の組合せごとに推定する手段と、組合せごとのＳＩＮＲから伝送レートを推定し、それらの伝送レートの比較により、優先帯域で当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用させない隣接基地局を決定する手段とを備える。

第３の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムのスケジューリング方法において、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握するステップと、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求するステップと、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域で配下の端末局と通信するステップとを有する。

第４の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムのスケジューリング方法において、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握するステップと、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求するステップと、フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域で配下の端末局と通信するステップとを有する。

第３の発明または第４の発明において、基地局は、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶するステップと、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信するステップとを有する。

第３の発明または第４の発明において、基地局は、当該基地局と配下の端末局とのＳＮＲと、隣接基地局と当該基地局の配下の端末局とのＳＮＲを把握するステップと、ＳＮＲから、当該基地局と隣接基地局の全てまたは一部が同じ時間で同じ周波数帯域を使用した場合の、当該基地局とその配下の端末局とのＳＩＮＲを、同じ時間で同じ周波数帯域を使用する隣接基地局の組合せごとに推定するステップと、組合せごとのＳＩＮＲから伝送レートを推定し、それらの伝送レートの比較により、優先帯域で当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用させない隣接基地局を決定するステップとを有する。

第５の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムの基地局装置において、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域、および隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段とを備える。

第６の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（優先帯域）が設定される無線通信システムの基地局装置において、各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる隣接基地局に対して、優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した優先帯域、および隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段とを備える。

本発明は、各基地局が干渉となる隣接基地局と相互に送信停止要求や送信電力低減要求をやりとりすることにより、分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域の使用可能な隣接基地局の組み合わせを決定することができる。これにより、大規模な無線通信システムにおいて、基地局間の相互干渉を回避しながら優先帯域および非優先帯域を有効に利用することが可能となり、スケジューリング処理を複雑化することなくシステム容量を向上させることができる。

本発明の無線通信システムの実施例構成を示す図である。 基地局連携情報部１２およびスケジューラ１３の構成例を示す図である。 実施例１におけるフレーム構成例を示す図である。 実施例１における優先帯域の割り当て例を示す図である。 実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例を示すフローチャートである。 ＳＳx の割当ゾーンを選択する手順Ｓ104 の一例を示すフローチャートである。 実施例１における隣接基地局への送信停止要求の作成手順の一例を示すフローチャートである。 実施例１における送信停止要求の送受信例を示す図である。 実施例１における送信停止要求に対するフレーム構成例を示す図である。 実施例２におけるスケジューリング処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施例２におけるフレーム構成例を示す図である。 多重する隣接ＢＳを決定する手順Ｓ404 の一例を示すフローチャートである。 実施例３における無線通信システムの優先帯域の割り当て例を示す図である。 実施例４における隣接基地局への送信電力低減要求の作成手順の一例を示すフローチャートである。 ＦＦＲを用いたフレーム構成例を示す図である。 複数のＢＳと連携したＦＦＲによるフレーム構成例を示す図である。 基地局と端末局の構成例を示す図である。

図１は、本発明の無線通信システムの実施例構成を示す。
図１において、無線通信システムは、バックボーンネットワークに接続される複数（ｍ個）のＢＳ１０(1) 〜１０(m) と、複数（ｎ個) のＳＳ２０(1) 〜２０(n) から構成される。

ＢＳ１０(1) 〜１０(m) のデータバッファ部１１には、バックボーンネットワーク１からデータが入力する。データバッファ部１１では、入力された時間順にデータが保存されているが、データの送信先ＳＳのＱｏＳクラスなどに応じて保存されているデータの順番を入れ換えることができる。基地局連携情報部１２では、バックボーンネットワーク１を介して隣接基地局からの要求が入力する。また、基地局連携情報部１２は、隣接基地局への要求を作成してバックボーンネットワーク１へ出力する。スケジューラ１３は、受信部１８から入力する伝搬路情報や基地局連携情報部１２に保存されている情報を基に、スケジュール情報を構築する。そして、そのスケジュール情報に従ってデータバッファ部１１に保存されているデータを先頭から取り出し、送信データ生成部１４へ出力する。送信データ生成部１４は、スケジューラ１３から入力するデータと、スケジュール情報から構成される制御メッセージを用いてフレーム構成を生成する。送信部１５は、送信データ生成部１４で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信の切り替えが制御されるＴＤＤスイッチ１６を介してアンテナ１７からＢＳ配下のＳＳに送信する。

また、ＢＳのアンテナ１７で受信する無線信号は、ＴＤＤスイッチ１６を介して受信部１８に入力される。受信部１８は、ＵＬサブフレームの無線信号を周波数変換および復調し、復調された受信データをデータバッファ部１１に出力し、さらにバックボーンネットワーク１に出力する。

ＳＳ２０(1) 〜２０(n) は、アンテナを介してＢＳが送信するスケジュール情報を参照して送受信を行う。

（基地局連携情報部１２とスケジューラ１３の構成例とそのスケジューリング処理）
図２は、基地局連携情報部１２およびスケジューラ１３の構成例を示す。
図２において、基地局連携情報部１２は、優先帯域情報部１２１、隣接基地局への要求生成部１２２、隣接基地局からの要求記憶部１２３から構成される。スケジューラ１３は、受信部１３から入力する伝搬路情報を記憶する伝搬路情報記憶部１３２、スケジュール情報構築部１３１から構成される。

スケジュール情報構築部１３１は、伝搬路情報記憶部１３２、優先帯域情報記憶部１２１、隣接基地局からの要求記憶部１２３の情報を参照して、図３に示すフレーム構成に従ってスケジュール情報を構築する。図３の実施例１におけるフレーム構成例では、セルエッジゾーンとセル中心ゾーンに加え、隣接ＢＳと連携して送信可否を決定する連携ゾーンを有する。セルエッジゾーンでは、優先帯域情報記憶部１２１に保存されている周波数帯域（以下、優先帯域）を使用する。この優先帯域ｆ１，ｆ２，ｆ３は、図４に示すように隣接ＢＳの優先帯域とは重ならないように設定される。優先帯域の情報は、ＢＳ設置時に設定されてもよいし、バックボーンネットワーク１からの情報により動的に設定されてもよい。

伝搬路情報記憶部１３２には、当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲと、隣接ＢＳと当該ＢＳ配下のＳＳとのＳＮＲが保存されている。当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲは、図３のセルエッジゾーンの優先帯域において、ＳＳは当該ＢＳからの信号を受信することでＳＮＲを把握し、その値が当該ＢＳへフィードバックされることによって伝搬路情報記憶部１３２に保存される。隣接ＢＳと当該ＢＳ配下のＳＳとのＳＮＲは、セルエッジゾーンの非優先帯域において、当該ＢＳ配下のＳＳが隣接ＢＳから干渉波を受信することでＳＮＲを把握し、その値と干渉波を送信する隣接ＢＳの情報が当該ＢＳへフィードバックされることによって伝搬路情報記憶部１３２に保存される。また、当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲと、隣接ＢＳと当該ＢＳ配下のＳＳとのＳＮＲを把握する手段はこの限りではない。例えば、各ＢＳは当該ＢＳ配下のＳＳが送信する信号を受信することによって、各ＢＳと当該ＢＳ配下のＳＳとのＳＮＲを把握し、それを隣接ＢＳと相互に通知することによっても可能である。

図５は、実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例を示す。
図５において、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S101)、取り出したデータの宛先ＳＳx を把握する(S102)。続いて、伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＢＳとＳＳx とのＳＮＲ、その隣接ＢＳとＳＳx とのＳＮＲを把握する(S103)。続いて、これらのＳＮＲに基づき、ＳＳx を割り当てるゾーンとしてセルエッジゾーン、セル中心ゾーン、連携ゾーンの何れかを選択する(S104)。

ＳＳx の割当ゾーンを選択する手順S104の一例を図６に示す。伝搬路情報記憶部１３２を参照し、当該ＢＳとＳＳx のＳＮＲx 、当該ＢＳに隣接しＳＳx に対して干渉となるＢＳy(i)とのＳＮＲy(i)を把握する(S201)。これらのＳＮＲx ，ＳＮＲy(i)から、当該ＢＳが隣接ＢＳy(i)と多重したときのＳＩＮＲを、多重する隣接ＢＳグループ(group) の組合せごとに

と計算し、これにより伝送レートrate(group) を推定する(S202)。

次に、α(group) ・rate(group) を計算し、その値が最も大きい隣接ＢＳグループを選択する(S203)。ここで、α(group) は、任意に設定することができるが、一例として隣接ＢＳグループにおける多重数、つまり隣接ＢＳグループに含まれるＢＳ数に１を加算したものとすることができる。選択された隣接ＢＳグループにすべての隣接ＢＳが含まれる場合 (S204でYes)、ＳＳの割当ゾーンをセル中心ゾーンと選択する(S205)。選択された隣接ＢＳグループに含まれるＢＳ数がゼロである場合 (S204でNo、S206でYes)、ＳＳの割当ゾーンをセルエッジゾーンと選択する(S207)。選択された隣接ＢＳグループにすべての隣接ＢＳが含まれてなく、ＢＳ数がゼロでない場合 (S206でNo) 、ＳＳの割当ゾーンを連携ゾーンと選択し(S208)、選択された隣接ＢＳグループに含まれていない隣接ＢＳに対して、当該ＢＳとＳＳx との通信時に、当該ＢＳの優先帯域の全てまたは一部の使用を停止させることを決定する(S209)。

なお、S201とS202を次のように置換えることも可能である。S201では、ＳＳごとに、当該ＢＳとのＳＮＲx 、隣接するＢＳy(i)とのＳＮＲy(i)を把握し、さらにすべてのＢＳが多重したときの当該ＢＳ配下のＳＳとのＳＩＮＲx を把握する。S202では、当該ＢＳが隣接ＢＳと多重したときのＳＩＮＲを、多重する隣接ＢＳグループ(group) の組合せごとに

と計算し、これにより伝送レートrate(group) を推定する。式(2) でnotgroupとは隣接ＢＳのうちグループに含まれないグループを示す。

図５において、上記のように選択したゾーンがセル中心ゾーンの場合 (S105でYes)、ＳＳx のデータをセル中心ゾーンに割り当てる(S106)。セルエッジゾーンの場合 (S107でYes)、ＳＳx のデータをセルエッジゾーンに割り当てる(S108)。連携ゾーンの場合 (S107でNo) 、ＳＳx のデータを連携ゾーンの優先帯域に割り当てる(S109)。

さらに、セルエッジゾーン、セル中心ゾーン、連携ゾーンの優先帯域の全てにデータが割り当てられたか、データバッファにデータがなくなるまで上記のS101からS109を繰り返す(S110)。

その後、連携ゾーンに割り当てたＳＳの情報を隣接基地局への要求生成部１２２へ通知し、隣接基地局へ特定の時間や周波数で送信停止の要求を作成させる(S111)。隣接基地局への送信停止要求の作成手順の一例を図７に示す。隣接基地局への要求生成部１２２は、スケジュール情報構築部１３１から連携ゾーンの優先帯域に割り当てたＳＳの情報を取得し(S301)、このＳＳを割り当てた時間と周波数（以下、スロット) を把握する(S302)。次に、このスロットにおいて送信を停止させる隣接ＢＳを把握する(S303)。当該隣接ＢＳは、図６のゾーン選択におけるステップS209において送信停止を決定したＢＳである。次に、このＢＳに対して当該スロットで送信を停止する要求を作成する(S304)。この送信停止要求は、バックボーンネットワーク１を介してステップS303で把握した隣接ＢＳへ通知される。

図５において、スケジュール情報構築部１３１は、連携ゾーンの優先帯域に割り当てたＳＳ情報を隣接基地局への要求生成部１２２に通知し、隣接ＢＳへの送信停止要求を作成させた後、隣接基地局からの要求記憶部１２３を参照する(S112)。隣接基地局からの要求記憶部１２３には、隣接基地局から送信停止を要求されたスロットが記憶されており、スケジュール情報構築部１３１は連携ゾーンにおいて送信停止を要求されている領域を把握する(S112)。図４に示すように各ＢＳは隣接ＢＳと異なる優先帯域を設定し、隣接ＢＳに対して優先帯域内で送信停止を要求するので、各ＢＳは必ず非優先帯域で送信停止を要求されることになる。次に、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部からデータを取り出し(S113)、このデータを連携ゾーンの非優先帯域で送信停止を要求されていない領域に割り当てる(S114)。連携ゾーンの非優先帯域で送信停止を要求されていない領域の全てにデータが割り当てられるか、もしくはデータバッファにデータがなくなるまで (S115でYes となるまで) 、S113とS114を繰り返し、スケジュール情報構築処理を終了する。

図８は、実施例１における送信停止要求の送受信例を示す。
図８において、ＳＳ1 はＢＳ1 に帰属しており、ＢＳ1 と通信を行う。ＢＳ1 とＳＳ1 の通信時に、ＢＳ3 やＢＳ7 が多重しても干渉とならないが、ＢＳ2 が多重するとその信号が干渉となる場合には、ＢＳ1 はＢＳ2 に対してＢＳ1 の優先帯域であるｆ1 の全てまたは一部の領域で送信停止要求を通知する。ＳＳ2 はＢＳ6 に帰属しており、ＢＳ6 と通信を行う。ＢＳ6 とＳＳ2 の通信時に、ＢＳ5 やＢＳ7 が多重しても干渉とならないが、ＢＳ1 が多重するとその信号が干渉となる場合には、ＢＳ6 はＢＳ1 に対してＢＳ6 の優先帯域であるｆ3 の全てまたは一部の領域で送信停止要求を通知する。このときのフレーム構成例を図９に示す。ＢＳ2 はＢＳ1 からの送信停止要求を受信し、ＢＳ1 の優先帯域ｆ1 で送信を停止する。ＢＳ1 はＢＳ6 からの送信停止要求を受信し、ＢＳ6 の優先帯域ｆ3 で送信を停止する。

図１０は、実施例２におけるスケジューリング処理手順の一例を示す。
実施例２では、スケジュール情報構築部１３１は、図１１に示すフレーム構成に従ってスケジュール情報を構築する。実施例２では、図３に示す実施例１のフレーム構成と異なり、セルエッジゾーンとセル中心ゾーンがなく、連携ゾーンのみから構成される。

図１０において、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S401)、取り出したデータの宛先ＳＳx を把握する(S402)。続いて、伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＢＳとＳＳx とのＳＮＲ、その隣接ＢＳとＳＳx とのＳＮＲを把握する(S403)。続いて、これらのＳＮＲに基づき、ＢＳとＳＳx との通信時において多重する隣接ＢＳを決定する(S404)。

多重する隣接ＢＳを決定する手順S404の一例を図１２に示す。伝搬路情報記憶部１３２を参照し、当該ＢＳとＳＳx のＳＮＲx 、当該ＢＳに隣接しＳＳx に対して干渉となるＢＳy(i)とのＳＮＲy(i)を把握する(S501)。これらのＳＮＲx ，ＳＮＲy(i)から、当該ＢＳが隣接ＢＳy(i)と多重したときのＳＩＮＲを、多重する隣接ＢＳグループ(group) の組合せごとに式(1) で計算し、それにより伝送レートrate(group) を推定する(S502)。次に、α(group) ・rate(group) を計算し、その値が最大となる隣接ＢＳグループを選択する(S503)。ここで、α(group) は、任意に設定することができるが、一例として、隣接ＢＳグループにおける多重数、つまり隣接ＢＳグループに含まれるＢＳ数に１を加算したものとすることができる。選択された隣接ＢＳグループに含まれていない隣接ＢＳに対して、当該ＢＳとＳＳx との通信時に、優先帯域の全てまたは一部の使用を停止させることを決定する(S504)。

なお、S501とS502を次のように置換えることも可能である。S501では、ＳＳ毎に、当該ＢＳとのＳＮＲx 、隣接するＢＳy(i)とのＳＮＲy(i)を把握し、さらに全てのＢＳが多重したときの当該ＢＳ配下のＳＳx とのＳＩＮＲx を把握する。S502では、当該ＢＳが隣接ＢＳと多重したときのＳＩＮＲを、多重する隣接ＢＳグループ(group) の組合せごとに、式(2) で計算し、これにより伝送レートrate(group) を推定する。式(2) でnotgroupとは隣接ＢＳのうちグループに含まれないグループを示す。

次に、ＳＳx のデータを優先帯域に割り当て(S405)、優先帯域の全てにデータが割り当てられたか、データバッファにデータがなくなるまで上記のS401からS405を繰り返す(S406)。

次に、ＳＳの情報を隣接基地局への要求生成部１２２へ通知し、隣接基地局へ特定の時間や周波数で送信停止の要求を作成させる(S407)。隣接基地局への要求生成部１２２における要求生成手順は図７に示されるように実施例１と同様である。この要求はバックボーンネットワーク１を介して当該ＢＳへ通知される。

スケジュール情報構築部１３１は、優先帯域に割当てたＳＳの情報を隣接基地局への要求生成部１２２に通知した後、隣接基地局からの要求記憶部１２３を参照する。隣接基地局からの要求記憶部１２３には、隣接基地局から送信停止を要求されたスロットが記憶されており、スケジュール情報構築部は送信停止を要求されている領域を把握する(S408)。図４に示すように各ＢＳは隣接ＢＳと異なる優先帯域を設定し、隣接ＢＳに対して優先帯域内で送信停止を要求するので、各ＢＳは必ず非優先帯域で送信停止を要求されることになる。次に、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S409)、このデータを非優先帯域で送信停止を要求されていない領域に割り当てる(S410)。非優先帯域で送信停止を要求されていない領域の全てにデータが割り当てられたか、もしくはデータバッファにデータがなくなるまで (S411でYes となるまで) 、S409とS410を繰り返し、スケジュール情報構築処理を終了する。

実施例３は、各ＢＳがセクタアンテナを有する無線通信システムにおいて、実施例１（図５〜７）または実施例２（図１０，１２）に応じたスケジューリング処理を適用する。実施例３では、図１３に示すように各ＢＳの通信エリアは３セクタに分割され、各セクタには異なる優先帯域が設定されている。さらに、当該ＢＳと隣接ＢＳとで対向するセクタ (例えば、図１３ハッチング部のＢＳ1 のセクタｓ１、ＢＳ2 のセクタｓ２、ＢＳ3 のセクタｓ３) についても異なる優先帯域が設定されている。各ＢＳはセクタ毎に実施例１または実施例２に示す処理を実行する。この処理において、隣接ＢＳを当該ＢＳと対向する隣接ＢＳのセクタと読み替えるものとする。

実施例４の隣接基地局への要求生成部１２２は、実施例１〜３における送信停止の要求に代わって、送信電力の低減を要求してもよい。この実施例４における隣接基地局への要求生成手順の一例を図１４に示す。

スケジュール情報構築部１３１から優先帯域に割り当てたＳＳの情報を取得し(S601)、当該ＳＳを割り当てた時間と周波数（スロット) を把握する(S602)。次に、当該スロットにおいて送信電力を低減させる隣接ＢＳを把握する(S603)。このＢＳは、図６のゾーンの選択手段におけるS209のステップ、または図１２の多重する隣接ＢＳの決定手段におけるS504のステップで、送信を停止させるＢＳである。次に、当該隣接ＢＳに対して、当該スロットにおける送信電力を設定する(S604)。この送信電力は、当該隣接ＢＳが当該送信電力で送信したとしても、図６のS203または図１２のS503で選択した隣接ＢＳグループ(group) における伝送レート(rate(group)) を満たすように設定される。次に、当該隣接ＢＳがS604で設定した送信電力で通信するように、当該隣接ＢＳに対して当該スロットで送信電力を低減する要求を作成する(S605)。

以上説明した各実施例は、 Mobile ＷｉＭＡＸの仕様に基づいたものであるが、必ずしも Mobile ＷｉＭＡＸに限定するものではなく、他の無線通信方式についても適用可能である。

１ バックボーンネットワーク
１０ ＢＳ
１１ データバッファ部
１２ 基地局連携情報部
１２１ 優先帯域情報部
１２２ 隣接基地局への要求生成部
１２３ 隣接基地局からの要求記憶部
１３ スケジューラ
１３１ スケジュール情報構築部
１３２ 伝搬路情報記憶部
１４ 送信データ生成部
１５ 送信部
１６ ＴＤＤスイッチ
１７ アンテナ
１８ 受信部
２０ ＳＳ

Claims (10)

1. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムにおいて、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、
   前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域で配下の端末局と通信する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムにおいて、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、
   フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、前記優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域で配下の端末局と通信する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、
   前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   当該基地局と配下の端末局との信号対雑音電力比（以下、ＳＮＲという）と、隣接基地局と当該基地局の配下の端末局とのＳＮＲを把握する手段と、
   前記ＳＮＲから、当該基地局と隣接基地局の全てまたは一部が同じ時間で同じ周波数帯域を使用した場合の、当該基地局とその配下の端末局との信号対雑音干渉電力比（以下、ＳＩＮＲという）を、同じ時間で同じ周波数帯域を使用する隣接基地局の組合せごとに推定する手段と、
   前記組合せごとのＳＩＮＲから伝送レートを推定し、それらの伝送レートの比較により、前記優先帯域で当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用させない隣接基地局を決定する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
5. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムのスケジューリング方法において、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握するステップと、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求するステップと、
   前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域で配下の端末局と通信するステップと
   を有することを特徴とするスケジューリング方法。
6. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムのスケジューリング方法において、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握するステップと、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求するステップと、
   フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、前記優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域で配下の端末局と通信するステップと
   を有することを特徴とするスケジューリング方法。
7. 請求項５または請求項６に記載のスケジューリング方法において、
   前記基地局は、
   前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶するステップと、
   前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信するステップと
   を有することを特徴とするスケジューリング方法。
8. 請求項５または請求項６に記載のスケジューリング方法において、
   前記基地局は、
   当該基地局と配下の端末局との信号対雑音電力比（以下、ＳＮＲという）と、隣接基地局と当該基地局の配下の端末局とのＳＮＲを把握するステップと、
   前記ＳＮＲから、当該基地局と隣接基地局の全てまたは一部が同じ時間で同じ周波数帯域を使用した場合の、当該基地局とその配下の端末局との信号対雑音干渉電力比（以下、ＳＩＮＲという）を、同じ時間で同じ周波数帯域を使用する隣接基地局の組合せごとに推定するステップと、
   前記組合せごとのＳＩＮＲから伝送レートを推定し、それらの伝送レートの比較により、前記優先帯域で当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用させない隣接基地局を決定するステップと
   を有することを特徴とするスケジューリング方法。
9. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムの基地局装置において、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、
   前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、
   前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域、および前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段と
   を備えたことを特徴とする基地局装置。
10. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、各基地局がそれぞれ優先的に使用する周波数帯域（以下、「優先帯域」という）が設定される無線通信システムの基地局装置において、
    前記各基地局の優先帯域は互いに異なる設定であり、
    配下の端末局との通信時に、当該基地局に隣接する隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる隣接基地局を把握する手段と、
    配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる隣接基地局に対して、前記優先帯域の全部または一部の使用停止または送信電力の低減を要求する手段と、
    前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域を記憶する手段と、
    フレーム構成を３つの時間領域に分割し、第一の時間領域では、前記優先帯域を使用して配下の端末局と通信し、第二の時間領域では、当該基地局に隣接する隣接基地局と同じ周波数帯域を使用して配下の端末局と通信し、第三の時間領域では、前記干渉となる隣接基地局に対して使用停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域、および前記隣接基地局から使用停止または送信電力の低減を要求された優先帯域と時間領域以外の周波数帯域と時間領域で配下の端末局と通信する手段と
    を備えたことを特徴とする基地局装置。

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