JP2011050033A - 送信電力制御方法、通信装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスにおける送信電力を制御するための方法であって、当該第2の通信サービスの無線信号を送信する1以上の二次利用ノードのうちいずれかのノードを用いて、前記第2の通信サービスに割当てられた許容される干渉電力を取得するステップと、前記1以上の二次利用ノードのそれぞれについて要求される送信電力に基づいて前記第1の通信サービスへの干渉電力レベルの総和を計算するステップと、計算された前記干渉電力レベルの総和が前記許容される干渉電力よりも大きい場合には、前記1以上の二次利用ノードのうちいずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外するステップと、を含む方法を提供する。
【選択図】図16
Description
1.一実施形態に係る干渉制御モデル
1−1.周波数帯の二次利用による干渉の例
1−2.干渉制御モデルの説明
1−3.二次利用のためのチャネルの比較
1−4.第2の通信サービス間の干渉の検討
1−5.第2の通信サービス間の送信電力の分配
1−6.二次利用という用語の範囲
2.第1の実施形態
2−1.通信システムの概要
2−2.管理ノードの構成例
2−3.端末装置の構成例
2−4.第1の実施形態のまとめ
3.第2の実施形態
3−1.通信システムの概要
3−2.管理ノードの構成例
3−3.端末装置の構成例
3−4.第2の実施形態のまとめ
4.第3の実施形態
4−1.二次システムの概要
4−2.コーディネータの役割を有する端末装置の構成例
4−3.送信電力制御処理の例
4−4.第3の実施形態のまとめ
5.TVバンドへの適用
[1−1.周波数帯の二次利用による干渉の例]
まず、図1A及び図1Bを参照しながら、周波数帯の二次利用により一次利用ノードが干渉を受ける簡略化された事例について説明する。図1A及び図1Bは、それぞれ、周波数帯の二次利用により一次システムに含まれるいずれかの一次利用ノードが干渉を受ける一例を示す模式図である。
二次利用により干渉を与える側の二次利用ノードと干渉を受ける側の一次利用ノード(以下、被干渉ノードという)との1対1の関係に着目した場合に、その干渉が当該被干渉ノードにおいて許容されるためには、次の関係式(1)が満たされている必要がある。なお、被干渉ノードとは、例えば、図1Aの一次利用ノードPn1又は図1Bの一次利用ノードPn2に相当し得る。
図2A〜図2Dは、第1の通信サービスに使用される通信方式及びチャネル方向に応じた、二次利用の際の干渉の影響について説明するための模式図である。
ここまで、周波数帯の二次利用が第1の通信サービスに与える干渉について説明した。次に、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスが複数存在する場合の、第2の通信サービス間の干渉について説明する。
上述した干渉制御モデルに従って第2の通信サービスの許容干渉電力を決定したとき、同一セル内に2以上の第2の通信サービスが存在する場合には、それら第2の通信サービスの間で、許容干渉電力に応じた送信電力をさらに分配する必要がある。例えば、複数の二次利用ノードがコーディネータとして周波数帯の二次利用を開始する場合には、各コーディネータが送信するビーコンの送信電力が全体として上記許容干渉電力を満たすように、それぞれの送信電力が制御されるべきである。また、第2の通信サービスに加入する二次利用ノードの間でさらに送信電力が分配されることも考えられる。そのような送信電力の分配の基準として、均等型、非均等型、及び与干渉マージン低減型の3つの基準を提案する。
均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、2以上の第2の通信サービスに均等に割当てる分配基準である。均等型の分配基準では、n個の第2の通信サービスのうちi番目(i=1,…,n)の第2の通信サービスに割当てられる送信電力の値Ptx_secondary,iは、次式に従って導かれる。
非均等型とは、上述した干渉制御モデルに従って決定した許容干渉電力に応じた送信電力を、2以上の第2の通信サービスに非均等に割当てる分配基準である。非均等型の分配基準では、送信電力の値Ptx_secondary,iは、二次利用ノードと被干渉ノードとの間の距離に依存し、次式に従って導かれる。
与干渉マージン低減型とは、干渉源となる二次利用ノードの数を余剰数を含むように見積もることで、一次利用ノードに干渉を与えるリスクをさらに低減させる(即ち、“干渉マージン”を設ける)分配基準である。与干渉マージン低減型の分配基準では、送信電力の値Ptx_secondary,iは、次式に従って導かれる。
ここで、本明細書において、“二次利用”という用語は、典型的には、上述したように、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯の一部又は全部を使用して追加的あるいは代替的な通信サービス(第2の通信サービス)を利用することをいう。そして、“二次利用”という用語の意味において、第1の通信サービスと第2の通信サービスとは、異なる種類の通信サービスであってもよく、又は同一の種類の通信サービスであってもよい。異なる種類の通信サービスとは、例えば、デジタルTV放送サービス、衛星通信サービス、移動体通信サービス、無線LANアクセスサービス、又はP2P(Peer To Peer)接続サービスなどの任意の通信サービスから選択し得る2以上の異なる種類の通信サービスをいう。一方、同一の種類の通信サービスとは、例えば、移動体通信サービスにおける、通信事業者により提供されるマクロセルによるサービスと、ユーザ又はMVNO(Mobile Virtual Network Operator)により運用されるフェムトセルによるサービスとの間の関係を含み得る。また、同一の種類の通信サービスとは、WiMAX、LTE(Long Term Evolution)又はLTE−A(LTE−Advanced)などに準拠した通信サービスにおける、基地局により提供されるサービスと、スペクトラムホールをカバーするために中継局(リレーノード)により提供されるサービスとの間の関係をも含み得る。さらに、第2の通信サービスは、スペクトラムアグリゲーション技術を用いて集約された複数の断片的な周波数帯を利用するものであってもよい。さらに、第2の通信サービスは、基地局により提供されるサービスエリア内に存在する、フェムトセル群、中継局群、基地局よりも小さなサービスエリアを提供する中小基地局群により提供される補助的な通信サービスであってもよい。本明細書において説明する本発明の各実施形態の要旨は、このようなあらゆる種類の二次利用の形態に広く適用可能なものである。
[2−1.通信システムの概要]
図4は、本発明の第1の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。
(各機能ブロックの説明)
図5は、図4に示した管理ノード100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図5を参照すると、管理ノード100は、通信部110、データベース入出力部120、記憶部130、及び制御部140を備える。
図6は、管理ノード100の制御部140により第2の通信サービスに許容する送信電力を決定するための送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図7は、2以上の端末装置200が存在する場合、即ち、同一のセル内で2以上の第2の通信サービスが運用される場合の、管理ノード100の制御部140による送信電力分配処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(各機能ブロックの説明)
図8は、図4に示した端末装置200の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図8を参照すると、端末装置200は、第1通信部210、第2通信部220、記憶部230、及び制御部240を備える。本実施形態において、端末装置200は、第1通信部210を介して管理ノード100との間で通信できると共に、第2通信部220を介して第2の通信サービスのための無線信号を送受信することができる。
図9は、端末装置200による送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ここまで、図4〜図9を用いて、本発明の第1の実施形態について説明した。本実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスに割当てられる送信電力が、上述した干渉制御モデルに従って決定される許容干渉電力に応じて、データベース106にアクセス可能な一次利用ノードである管理ノード100により決定される。そして、決定された送信電力は、管理ノード100から、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有する二次利用ノードである端末装置200へ通知される。それにより、端末装置200は、第2の通信サービスに使用する送信電力を、一次システム102に与える干渉が許容される範囲内となるように抑制しながら、適応的に制御することができる。
本発明の第1の実施形態では、第2の通信サービスに割当てられる送信電力は、一次利用ノードの位置データを保持するデータベースにアクセス可能な一次利用ノード(管理ノード)により決定された。これは、二次利用を行う端末装置(UE)の視点からは受動的な手法である。これに対し、二次利用を行う端末装置が必要なパラメータを取得し、第2の通信サービスのために許容される送信電力を能動的に決定することもできる。そこで、本節では、本発明の第2の実施形態として、二次利用を行う端末装置が能動的に許容される送信電力を決定する例について説明する。
図10は、本発明の第2の実施形態に係る通信システムの概要について説明するための説明図である。
図11は、図10に示した管理ノード300の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図11を参照すると、管理ノード300は、通信部310、データベース入出力部120、記憶部130、及び制御部340を備える。
(各機能ブロックの説明)
図12は、図10に示した端末装置400の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図12を参照すると、端末装置400は、第1通信部410、第2通信部220、記憶部430、及び制御部440を備える。
図13は、制御部440が第2の通信サービスに許容される送信電力を決定するための送信電力決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ここまで、図10〜図13を用いて、本発明の第2の実施形態について説明した。本実施形態によれば、第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスにおいて許容される送信電力が、上述した干渉制御モデルに従い、第2の通信サービスのコーディネータの役割を有する端末装置400により決定される。それにより、端末装置400は、第2の通信サービスに使用する送信電力を能動的に決定した上で、一次システム302に与える干渉を抑制しながら送信電力を制御することができる。
第1の実施形態では、周波数帯の二次利用を行う端末装置の視点から見て受動的な手法で、二次利用のために許容される送信電力が管理ノードにより決定された。また、第2の実施形態では、周波数帯の二次利用を行う端末装置の視点から見て能動的な手法で、二次利用のために許容される送信電力が二次利用のコーディネータの役割を有する端末装置により決定された。これらいずれかの手法で決定された許容送信電力の範囲内で周波数帯の二次利用を行なうことにより、一次利用ノードに与える干渉は抑制される。さらに、このように限られた送信電力の範囲内で周波数帯の二次利用により実現される通信機会を最適化するためには、第2の通信サービスに加入する二次利用ノード間においても、送信電力の割当てが適応的に行なわれることが望ましい。そこで、本節では、本発明の第3の実施形態として、第2の通信サービスに加入する二次利用ノード間で送信電力を適応的に割当てる送信電力制御の例について説明する。
図14は、本発明の第3の実施形態において、二次利用ノード間で送信電力が適応的に割当てられる二次システム602の概要について説明するための説明図である。図14を参照すると、二次システム602は、端末装置600及び複数の端末装置604を含む。
図15は、図14に示した端末装置600の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図15を参照すると、端末装置600は、第1通信部210、第2通信部620、記憶部230、及び制御部640を備える。
(シナリオ1)
図16は、制御部640による送信電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図17は、制御部640による送信電力制御処理の流れの他の例を示すフローチャートである。
図18は、制御部640による送信電力制御処理の流れのまた別の例を示すフローチャートである。
図19は、制御部640による送信電力制御処理の流れのさらに別の例を示すフローチャートである。
図20は、制御部640による送信電力制御処理の流れのさらに別の例を示すフローチャートである。
ここまで、図14〜図20を用いて、本発明の第3の実施形態について説明した。本実施形態によれば、端末装置600により、送信電力の総和が第2の通信サービスに割当てられた許容送信電力の範囲内となるように、各二次利用ノード604により使用される送信電力が制御される。その際、各二次利用ノード604について要求される送信電力の総和が許容送信電力よりも大きい場合には、所定の条件に応じて決定されるいずれかの二次利用ノード604が、送信電力の割当てから除外される。かかる構成によれば、例えば異なる通信環境に位置し又は異なる通信品質を要求する二次利用ノード604を対象として、限られた送信電力の範囲内で、周波数帯の二次利用により実現される通信機会を適応的に高めることができる。
図21は、上述した第1、第2又は第3の実施形態のTVバンドへの適用について説明するための説明図である。図21の例において、一次利用ノード900は、テレビジョン放送の放送局である。また、一次利用ノード910a〜910cは、テレビジョン放送の受信局である。一次利用ノード900は、境界902又は904の内部に位置する一次利用ノード910a〜910cに、周波数帯F1上でデジタルTV放送サービスを提供する。境界902の内部は、デジタルTV放送サービスのサービスエリアである。また、斜線で示された境界902と境界904との間の領域は、周波数帯の二次利用が制限されるガードエリアである。一方、境界904と境界906との間の領域はTVホワイトスペースである。二次利用ノード920a〜920cは、かかるTVホワイトスペースに位置し、例えば周波数帯F1とは異なる周波数帯F3上で第2の通信サービスを運用する。しかし、例えば第1の通信サービスの周波数帯F1と第2の通信サービスの周波数帯F3との間にガードバンドを設けたとしても、例えば位置P0において二次システムのみならず一次システムへの致命的な干渉が生じるリスクがある。このようなリスクは、例えば、ガードエリアの幅を拡張することにより低減される。しかし、ガードエリアの幅を拡張することは、周波数帯の二次利用機会の減少を意味する。これに対し、上述した第1、第2又は第3の実施形態に従って第2の通信サービスに使用する送信電力を制御することにより、ガードエリアの幅を過度に拡張することなく、一次システムに与える干渉を許容される範囲内に抑制することができる。
102,302 一次システム
104 一次利用ノード
106 データベース
110,310 通信部
120 データベース入出力部
130 記憶部
140,340 制御部
200,400,600 端末装置(二次利用ノードのうちのコーディネータ)
202,402,602 二次システム
204,604 二次利用ノード
210,410 第1通信部
220,620 第2通信部
230,430 記憶部
240,440,640 制御部
Claims (9)
- 第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスにおける送信電力を制御するための方法であって、当該第2の通信サービスの無線信号を送信する1以上の二次利用ノードのうちいずれかのノードを用いて:
前記第2の通信サービスに割当てられた許容される干渉電力を取得するステップと;
前記1以上の二次利用ノードのそれぞれについて要求される送信電力に基づいて前記第1の通信サービスへの干渉電力レベルの総和を計算するステップと;
計算された前記干渉電力レベルの総和が前記許容される干渉電力よりも大きい場合には、前記1以上の二次利用ノードのうちいずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外するステップと;
を含む方法。 - 前記方法は、
計算された前記干渉電力レベルの総和が前記許容される干渉電力よりも小さい場合であって、当該送信電力の総和が各二次利用ノードにおいて生じる干渉のレベルに応じた所定の閾値よりも小さいときには、いずれかの二次利用ノードに対応する送信電力を増加させるステップ、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - いずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する前記ステップにおいて、他の二次利用ノードへ与える干渉レベルが相対的に大きい二次利用ノードが除外される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- いずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する前記ステップにおいて、前記第1の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードへ与える干渉レベルが相対的に大きい二次利用ノードが除外される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- いずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する前記ステップにおいて、前記第1の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードとの間の通信経路上の経路損失が相対的に小さい二次利用ノードが除外される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- いずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する前記ステップにおいて、二次利用ノードごとに予め定義される優先度が相対的に小さい二次利用ノードが除外される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- いずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する前記ステップにおいて、他の二次利用ノードへ与える干渉レベル、前記第1の通信サービスの無線信号を受信する一次利用ノードへ与える干渉レベル、通信経路上の経路損失、及び二次利用ノードごとに予め定義される優先度、から選択される2以上の条件のうち、各条件に応じていずれかの二次利用ノードを除外した後の通信容量が最大となる条件に応じて、除外すべき二次利用ノードが決定される、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスに加入する1以上の二次利用ノードとの間で通信可能な通信部と;
前記二次利用ノードにより使用される送信電力を制御する制御部と;
を備え、
前記制御部は:
前記第2の通信サービスに割当てられた許容される干渉電力を取得し;
前記1以上の二次利用ノードのそれぞれについて要求される送信電力に基づいて前記第1の通信サービスへの干渉電力レベルの総和を計算し;
計算された前記干渉電力レベルの総和が前記許容される干渉電力よりも大きい場合には、前記1以上の二次利用ノードのうちいずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する;
通信装置。 - 第1の通信サービスに割当てられた周波数帯を二次利用する第2の通信サービスに加入する1以上の二次利用ノードとの間で通信可能な通信部、を備える通信装置を制御するコンピュータを:
前記二次利用ノードにより使用される送信電力を制御する制御部であって、
前記第2の通信サービスに割当てられた許容される干渉電力を取得し;
前記1以上の二次利用ノードのそれぞれについて要求される送信電力に基づいて前記第1の通信サービスへの干渉電力レベルの総和を計算し;
計算された前記干渉電力レベルの総和が前記許容される干渉電力よりも大きい場合には、前記1以上の二次利用ノードのうちいずれかの二次利用ノードを送信電力の割当てから除外する;
制御部、として機能させるためのプログラム。
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