JP2011139260A - 無線通信システムの周波数資源割り当て方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】新規の無線通信システムの周波数割り当てが効率的となるような、複数種の無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当てであって、前記広帯域無線通信システムは、前記狭帯域無線通信システムの使用していない帯域を、キャリアセンスもしくは帯域管理コントローラ１０から得られる使用可能帯域情報により認識し、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを前記使用可能帯域情報に基づき必要に応じて分割して帯域を割り当てる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、無線通信の方式や事業者が異なる複数種の無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法およびそのシステムに関するものである。

ある周波数帯域を複数種の無線通信システムで共有し、周波数資源を効率的に利用する認知無線技術を用いた無線通信システムが提案されている。割り当てられている周波数帯域を使用する既存の無線通信システムに新規の無線通信システムをオーバーレイする方式は、この認知無線技術を用いることで実現可能になる。

既存の無線通信システムのライセンスバンドにおいて、トラフィック等の状況により一時的に使用されない未使用周波数帯域が存在する。一方、近年の新たに構築される無線通信システムは、クラウドコンピューティング等の広帯域を必要とするサービス提供を想定しており、有限な周波数資源の更なる効率利用が必要である。周波数の効率利用のために、ある周波数帯域を複数種の無線通信システムで共有し、周波数資源を効率的に利用する認知無線技術を用いた無線通信システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１には、他の無線通信システムのライセンスバンド内をキャリアセンスして未使用帯域を使用する認知無線技術を用いた無線通信システムにおいて、通信開始前にＬ個（Ｌ≧２）の周波数帯域の第１のキャリアセンスを行い、この第１のキャリアセンスの結果、前記Ｌ個の周波数帯域の中から使用されていないＭ個（Ｌ≧Ｍ≧２）の周波数帯域を選択すると共に、通信開始要求時におけるタイムスロットの先頭のキャリアセンス区間にて、前記Ｍ個の周波数帯域の第２のキャリアセンスを行い、この第２のキャリアセンスの結果、前記Ｍ個の周波数帯域の中から使用されていない送信周波数帯域を決定し、決定した送信周波数帯域を使用して前記キャリアセンス区間に続く送信区間にて信号を送信する技術が提案されている。

特開２００７−３００４２１号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術を用いても、新規の無線通信システムは既存の無線通信システムの使用していない帯域しか使用できないので、使用可能な周波数帯域が新規の無線通信システムにとって効率的に利用できないという課題がある。更には、その結果として、新規の無線通信システムの周波数を効率的に利用する技術の効果を十分に発揮できず、周波数ダイバーシティーゲインや周波数スケジューリングゲイン（もしくはマルチユーザダイバーシティーゲイン）が最適化されないという課題がある。

そこで、本願発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、新規の無線通信システムの周波数割り当てが効率的となるような、複数種の無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法及びそのシステムを提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願発明における広帯域無線通信システムは、狭帯域無線通信システムの使用していない帯域を、キャリアセンスもしくは帯域管理コントローラから得られる使用可能帯域情報により認識し、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを前記使用可能帯域情報に基づき必要に応じて分割して帯域を割り当てるようにする。

一方、広帯域無線通信システムが、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを端末ごとに伝送路推定結果の振幅値が大きい局所的な帯域に割り当て、当該帯域を狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促すようにしても良い。

また、広帯域無線通信システムが、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをシステム帯域幅内に分散するように割り当て、当該帯域を狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促すようにしても良い。

さらには、帯域管理コントローラにより、狭帯域無線通信システムの基地局からの使用帯域情報と、広帯域無線通信システムの基地局からの所望帯域情報を収集し、狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムの各基地局のカバーエリア情報をもとに両無線通信システムの周波数割り当て情報を作成して、狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムの各基地局に通知するようにしても良い。

また、狭帯域無線通信システムの専用帯域を設けて帯域を保証することが好ましい。

本願発明によれば、複数種の無線通信システムで同一周波数を共有することにより未使用周波数帯域を減らして周波数資源を有効利用できると共に、広帯域無線通信システムの周波数割り当てが効率的となり、さらには、広帯域無線通信システムに最適な周波数資源を割り振ることにより、周波数ダイバーシティーゲインや周波数スケジューリングゲイン（もしくはマルチユーザダイバーシティーゲイン）を向上させることもできる。

本願発明の第１の実施例において帯域管理コントローラを備えたシステム構成図。 既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの基地局がそれぞれ複数ある場合のシステム構成を示すブロック図。 上記図２の機能を帯域管理コントローラ内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 上記実施例における周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図。 上記実施例における新規広帯域無線通信システムの基地局の要部構成を示すブロック図。 上記図５の機能を基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 第２の実施例における周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図。 上記第２の実施例における新規広帯域無線通信システムの基地局の要部構成を示すブロック図。 上記図８の機能を基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 第３の実施例における周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図。 上記第３の実施例における新規広帯域無線通信システムの基地局の要部構成を示すブロック図。 上記図１１の機能を基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を利用した既存狭帯域無線通信システムの占有帯域変更手順例で、新規広帯域無線通信システムの基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を利用しないで帯域管理コントローラを使用して、既存狭帯域無線通信システムの周波数帯域割当を変更する場合のシステム構成図で、図１４Ａは帯域情報収集時、図１４Ｂは帯域割り当て情報通知時を示している。 既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの基地局がそれぞれ複数ある場合のシステム構成を示すブロック図。 上記図１５の機能を帯域管理コントローラ内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャート。 既存狭帯域無線通信システム専用帯域を設けて帯域を保証するようにした周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図。

ここでは、前提として、
・既存の無線通信システムは狭帯域の周波数資源を単一のユーザに割り当てる旧来の狭帯域無線通信システム（以下、既存狭帯域無線通信システム）である。
・新規の無線通信システムは広帯域の周波数資源を複数のユーザに分割して割り当て可能な広帯域無線通信システム（以下、新規広帯域無線通信システム）である。
・既存狭帯域無線通信システムはキャリアセンスにより該当する帯域を使用している無線通信システムを無線通信システムの種類の区別なく認識する。
ことを想定する。

先ず、第１の実施例として、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を変更せずに、新規広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロック（以下、ＰＲＢ）を分割し、新規広帯域無線通信システムを既存狭帯域無線通信システムの未使用周波数帯域に割り当てる新規広帯域無線通信システムの周波数資源割り当て方法及びそのシステムについて説明する。

この第１の実施例の新規広帯域無線通信システムは、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を、キャリアセンスもしくは帯域管理コントローラからの使用可能帯域情報により認識するようにしている。

図１は、帯域管理コントローラを備えたシステム構成図である。帯域管理コントローラ１０は、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４から通知された使用帯域情報、および既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４，３１のカバーエリア情報をもとに使用可能帯域情報を作成し、新規広帯域無線通信システムの基地局３１に通知する。これにより、新規広帯域無線通信システムのカバーエリア内において、既存狭帯域無線通信システムの基地局２１〜２４が使用していない帯域を新規広帯域無線通信システムの使用可能帯域とする。

図１を用いて具体的に説明すると、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４は、システム帯域幅内の各帯域Ａ〜Ｆの内、基地局２１は帯域Ａ、基地局２２は帯域Ｂ、基地局２３は帯域Ｄ、基地局２４は帯域Ｅを使用しているものとすると、その情報をそれぞれが帯域管理コントローラ１０に通知する。一方、帯域管理コントローラ１０は、システム帯域幅内の各帯域Ａ〜Ｆの内、使用されていない帯域Ｃ，Ｆの情報を新規広帯域無線通信システムの基地局３１に通知する。

図２は、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの基地局がそれぞれ複数ある場合のシステム構成を示すブロック図である。帯域管理コントローラ１０には、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから使用中帯域情報が通知されると共に、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊのカバーエリア情報が予め入力されて半導体メモリ等の記憶媒体に記憶されている。帯域管理コントローラ１０は、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから通知された使用中帯域情報と、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊのカバーエリア情報に基づき、新規広帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊに使用可能帯域情報を通知する。

図３は、上記機能を帯域管理コントローラ内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートである。帯域管理コントローラ１０は、処理を開始すると、先ず既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから使用中帯域情報を収集する（ステップＳ１０１）。次に、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉのカバーエリアと使用中帯域情報とを対応づける（ステップＳ１０２）。また、新規広帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊのカバーエリアで使用可能な帯域を抽出する（ステップＳ１０３）。そして、これらに基づき、新規広帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊへ使用可能帯域を通知する（ステップＳ１０４）。

図４は、上述してきた周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図である。ここでは、既存狭帯域無線通信システムの１キャリア占有帯域幅をＮ、新規広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをＭ（Ｎの３倍）とする。既存狭帯域無線通信システムの使用中帯域は図示のように占有する４ブロックａ〜ｄとすると、使用可能帯域ブロックとしては、単一の使用可能帯域ブロック１と、６連続の使用可能帯域ブロック２〜７と、２連続の使用可能帯域ブロック８，９がある。この場合、新規広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢ１は、２連続の使用可能帯域ブロック８，９と、６連続の使用可能帯域ブロック２〜７における１個の使用可能帯域ブロック７に対応させて２分割することにより割り当てることができる。一方、ＰＲＢ２は、６連続の使用可能帯域ブロック２〜７における３連続の使用可能帯域ブロック４〜６に分割せずに割り当てることができる。また、ＰＲＢ３は、６連続の使用可能帯域ブロック２〜７における２連続の使用可能帯域ブロック２，３と、単一の使用可能帯域ブロック１に対応させて２分割することにより割り当てることができる。

図５は、新規広帯域無線通信システムの基地局において上記のような処理を行う要部構成を示すブロック図であり、それを基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートを図６に示す。

図５に示すＰＲＢ割り当て部３０ａは、送信情報をＰＲＢ単位に分割して複数のＰＲＢに割り当てる（図６のステップＳ２０１）。帯域割り当て部３０ｂは、上述したような使用可能帯域情報に基づき、使用可能帯域ブロックＭ個（図４では９個）を必要に応じて上述したように分割された各ＰＲＢに割り当てる（図６のステップＳ２０２）。

上述したようにして周波数帯域の割り当てが完了すると、新規広帯域無線通信システムの基地局は使用可能帯域を用い、端末が基地局と時間および周波数の同期を確立するための信号（以下、下り同期チャネル）、下り伝送路推定用の既知参照信号（以下、下りパイロットチャネル）および基地局番号などのシステム情報を通知する信号（以下、下り共通制御チャネル）を送信する。使用可能帯域情報は共通制御チャネルもしくは別の下り制御チャネルで送信される。

端末は基地局と同期確立後、基地局への登録情報を含む信号（以下、上りアクセスチャネル）を送信する。基地局は上りアクセスチャネルを受信できた場合、肯定応答信号であるＡＣＫ信号を送信する。端末は下りパイロットチャネルを用いた伝送路推定結果を定期的に上り共通制御チャネルにより基地局へ送信する。また、上り伝送路推定用の既知参照信号（以下、上りパイロットチャネル）も送信する。

基地局から端末への通信を開始する場合、基地局から該当端末に送信するデータがあることを通知する情報（以下、下りページングチャネル）と送受信に使用する帯域情報（以下、帯域割り当て情報）を含む信号（以下、下り個別制御チャネル）を送信する。端末は下りページングチャネルを受信できた場合、ＡＣＫ信号を送信する。

端末から基地局への通信を開始する場合、端末から基地局に送信するデータがあることを通知する情報を含む信号（以下、上り個別制御チャネル）を送信する。基地局は上り個別制御チャネルを受信できた場合、ＡＣＫ信号および下り個別制御チャネルを送信する。下り個別制御チャネルにより送信される帯域割り当て情報は下り／上り伝送路推定結果もしくは受信信号電力を用い、決定される。

以上のように、新規広帯域無線通信システムのＰＲＢを必要に応じて分割して帯域を割り当てることにより、既存狭帯域無線通信システムの未使用帯域を効率的に利用することができる。複数のＰＲＢは１端末に割り振るか、もしくは複数端末に割り振る。

既存狭帯域無線通信システムは、キャリアセンスにより該当する帯域を使用している無線通信システムを無線通信システムの種類の区別なく認識し、占有されている場合は使用しない。

なお、上記実施例では、帯域コントローラ１０を用いる場合について説明したが、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を、新規広帯域無線通信システムの基地局が自らキャリアセンスにより認識するようにしても良く、このようにしても上記と同様な作用効果が得られると共に、帯域コントローラ１０が不要となる利点がある。

次に、第２の実施例として、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を変更し、新規広帯域無線通信システムを局所的な周波数帯域に割り当てる新規広帯域無線通信システムの周波数資源割り当て方法及びそのシステムについて説明する。

図７は、本実施例における周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図で、既存狭帯域無線通信システムの１キャリア占有帯域幅をＮ、新規広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをＭ（Ｎの３倍）とする点は前記実施例と同様である。本実施例の新規広帯域無線通信システムでは、図７に示す如く、システム帯域の下り／上り伝送路推定結果をもとに割り当てる帯域を決定する。端末ごとの周波数スケジューリングゲインを向上させるために、端末（図７ではＵＥ１，ＵＥ２）ごとにＰＲＢに伝送路推定結果の振幅値が大きい局所的に連続した帯域を割り当てる。図７に示すように、新規広帯域無線通信システムの所望帯域（ＵＥ１とＵＥ２のＰＲＢ）を既存狭帯域無線通信システムが使用している場合（使用中帯域ブロックａ〜ｅの内、使用中帯域ブロックｃ，ｅが該当）、後述するようにして既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域（使用中帯域ブロックｃ，ｅ）を矢印で示すような使用可能帯域ブロックに変更する。

図８は、新規広帯域無線通信システムの基地局において上記のような処理を行う要部構成を示すブロック図であり、それを基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートを図９に示す。

図８に示すＰＲＢ割り当て部３０ａは、前記実施例と同様に送信情報をＰＲＢ単位に分割して複数のＰＲＢに割り当てる（図９のステップＳ３０１）。局所帯域割り当て部３０ｃは、上述したような伝送路推定結果と使用可能帯域情報に基づき、変更も想定して局所的に連続する如く選択した使用可能帯域ブロックＭ個の伝送路推定結果の振幅値の和を計算し（図９のステップＳ３０２）、使用可能帯域ブロックＭ個の伝送路推定結果の振幅値の和が大きい順に使用可能帯域ブロックを各ＰＲＢに割り当てる（図９のステップＳ３０３）。

上述したようにして周波数帯域の割り当てが完了すると、前記第１の実施例と同様にして無線通信を開始する。

以上のように、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を変更し、新規広帯域無線通信システムのＰＲＢを分割することなく局所的に連続した周波数帯域に割り当てることにより、端末ごとの周波数スケジューリングゲインを向上させ、最適化を図ることができる。

次に、第３の実施例として、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を変更し、新規広帯域無線通信システムをシステム帯域に分散させて割り当てる新規広帯域無線通信システムの周波数資源割り当て方法及びそのシステムについて説明する。

図１０は、本実施例における周波数帯域割り当ての具体例を示す模式図で、既存狭帯域無線通信システムの１キャリア占有帯域幅をＮ、新規広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをＭ（Ｎの３倍）とする点は前記実施例と同様である。本実施例の新規広帯域無線通信システムでは、周波数ダイバーシティーゲインを向上させるため、図１０に示す如く、新規広帯域無線通信システムのＰＲＢ１〜３をシステム帯域幅内に均等に分散するように割り当てる。前記第２の実施例と同様に、新規広帯域無線通信システムの所望帯域（ＰＲＢ１〜３）を既存狭帯域無線通信システムが使用している場合（使用中帯域ブロックａ〜ｄの内、使用中帯域ブロックａ，ｄが該当）、後述するようにして既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域（使用中帯域ブロックａ，ｄ）を矢印で示すような使用可能帯域ブロックに変更する。

図１１は、新規広帯域無線通信システムの基地局において上記のような処理を行う要部構成を示すブロック図であり、それを基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートを図１２に示す。

図１１に示すＰＲＢ割り当て部３０ａは、前記実施例と同様に送信情報をＰＲＢ単位に分割して複数のＰＲＢに割り当てる（図１２のステップＳ４０１）。分散帯域割り当て部３０ｄは、上述したような使用可能帯域情報に基づき、変更も想定して均等に分散して連続する如く選択した使用可能帯域ブロックＭ個を各ＰＲＢに割り当てる（図１２のステップＳ４０２）。

上述したようにして周波数帯域の割り当てが完了すると、前記第１の実施例と同様にして無線通信を開始する。

以上のように、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を変更し、新規広帯域無線通信システムのＰＲＢを分割することなく均等に分散して連続した周波数帯域に割り当てることにより、周波数ダイバーシティーゲインを向上させ、最適化を図ることができる。

次に、前述した第２，第３の実施例において必要となる既存狭帯域無線通信システムの占有帯域変更について説明する。

図１３は、既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を利用した既存狭帯域無線通信システムの占有帯域変更手順例で、新規広帯域無線通信システムの基地局内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートである。

新規広帯域無線通信システムの基地局がチャネル割当動作を開始すると、先ず、キャリアセンスの結果、空きチャネルがあるか否かをチェックする（ステップＳ５０１）。空きチャネルがあれば（ステップＳ５０１のＹＥＳ）、この空きチャネルを使用して局所的な帯域割当が可能か否かをチェックし（ステップＳ５０２）、可能であれば、そのままチャネル割当処理に進む（ステップＳ５０２のＹＥＳ）。

また、キャリアセンスの結果、空きチャネルがなかったり（ステップＳ５０１のＮＯ）、空きチャネルがあっても局所的な帯域割当が可能でない場合（ステップＳ５０２のＮＯ）は、使用中チャネル内に既存狭帯域無線通信システムがあるか否かをチェックする（ステップＳ５０３）。ここで既存狭帯域無線通信システムがなければチャネル割当不可となる（ステップＳ５０３のＮＯ）。一方、既存狭帯域無線通信システムがあれば（ステップＳ５０３のＹＥＳ）、リトライカウンタＮに「０」をセッとする（ステップＳ５０４）。

次に、新規広帯域無線通信システムは所望データ通信開始前に、既存狭帯域無線通信システムがチャネル切り替え動作により、使用チャネルを他の帯域に移動するように制御チャネルのみを送信する（ステップＳ５０５）。すなわち、既存狭帯域無線通信システムの占有帯域を変更させる動作は、既存狭帯域無線通信システムにおいて周知な干渉回避動作を期待して行う。新規広帯域無線通信システムは既存狭帯域無線通信システムを移動させる場合には制御チャネルのみの送信を一定時間行う。新規広帯域無線通信システムからの信号を受信した既存狭帯域無線通信システムは受信した信号を干渉と判断し、チャネル切り替え動作を起動することにより、結果として既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの共存が可能となる。ただし、既存狭帯域無線通信システムは、受信する制御信号をメッセージではなく干渉として認識することになるため、新規広帯域無線通信システムは、既存狭帯域無線通信システムのサービスへ影響が出ないよう必要最小限の送信にとどめることが必要である。具体的には、上記ステップＳ５０５で制御チャネルを送信した後、既存狭帯域無線通信システムが干渉回避動作によるチャネル移動を行ったか否かをチェックし（ステップＳ５０６）、チャネル移動を行った場合はそのままチャネル割当処理に進む（ステップＳ５０６のＹＥＳ）。一方、チャネル移動が行われていなければ、リトライカウンタＮが予め定められた任意の定数Ｘを超えたか否かをチェックし、超えていなければリトライカウンタＮに「１」を加算して、制御チャネルの送信を行うステップＳ５０５に戻って上述した処理を繰り返す。一方、リトライカウンタＮが予め定められた任意の定数Ｘを超えた場合（ステップＳ５０７のＹＥＳ）、使用中チャネル内に他の既存狭帯域無線通信システムがあるか否かをチェックし（ステップＳ５０９）、なければチャネル割当不可となる（ステップＳ５０９のＮＯ）。一方、他の既存狭帯域無線通信システムがあれば対象チャネルの切替を行って（ステップＳ５０９のＹＥＳ→ステップＳ５１０）、リトライカウンタＮに「０」をセットするステップ５０４に戻って上述した処理を繰り返す。

以上のように、既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を有効利用して、既存狭帯域無線通信システムの占有帯域変更を行うことにより、帯域管理コントローラが不要となる利点があり、前記第１の実施例において、既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域を、新規広帯域無線通信システムの基地局が自らキャリアセンスにより認識するようにした場合等に有効である。

図１４は、既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を利用しないで帯域管理コントローラを使用して、収集した既存狭帯域無線通信システムの使用している帯域情報と、新規広帯域無線通信システムの所望帯域情報をもとに両無線通信システムに周波数帯域を割り当てる場合のシステム構成図である。

帯域管理コントローラ１０は、図１４Ａに示すように、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４から通知された使用帯域情報、新規広帯域無線通信システムの基地局３１から通知された所望帯域情報を収集し、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４，３１のカバーエリア情報をもとに両無線通信システムの周波数割り当て情報を作成し、図１４Ｂに示すように通知する。

図１４を用いて具体的に説明すると、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２４は、システム帯域幅内の各帯域Ａ〜Ｆの内、基地局２１は帯域Ａ、基地局２２は帯域Ｂ、基地局２３は帯域Ｄ、基地局２４は帯域Ｅを使用しているものとすると、その情報を図１４Ａに示すようにそれぞれが帯域管理コントローラ１０に通知する。また、新規広帯域無線通信システムの基地局３１は、システム帯域幅内の各帯域Ａ〜Ｆの内、帯域Ｂ，Ｆを所望帯域情報として帯域管理コントローラ１０に通知する。これらと各基地局２１〜２４，３１のカバーエリア情報に基づき、管理コントローラ１０は、既存狭帯域無線通信システムの基地局２２が帯域Ｂを使用しているが、新規広帯域無線通信システムの所望帯域が帯域Ｂ，Ｆであるため、図１４Ｂに示すように、既存狭帯域無線通信システムの基地局２２に対しては帯域Ｂから帯域Ｃに割り当て周波数帯域の変更を通知し、他の基地局２１，２３，２４，３１には、そのままの帯域割り当て情報を通知する。

図１５は、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの基地局がそれぞれ複数ある場合のシステム構成を示すブロック図である。帯域管理コントローラ１０には、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから使用中帯域情報が通知され、新規狭帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊから所望帯域情報が通知されると共に、既存狭帯域無線通信システム及び新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊのカバーエリア情報が予め入力されて半導体メモリ等の記憶媒体に記憶されている。帯域管理コントローラ１０は、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから通知された使用中帯域情報と、新規狭帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊから通知された所望帯域情報と、既存狭帯域無線通信システムおよび新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊのカバーエリア情報とに基づき割り当て周波数帯域の変更を行ってから、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊに使用可能帯域情報を通知する。

図１６は、上記処理を帯域管理コントローラ内のＣＰＵ，ＤＳＰ,ＦＰＧＡ等を用いてソフトウエアで実現する場合のフローチャートである。帯域管理コントローラ１０は、処理を開始すると、先ず既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉから使用中帯域情報を収集すると共に、新規広帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊから所望帯域情報として帯域割り当て要求情報を収集する（ステップＳ６０１）。次に、既存狭帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉのカバーエリアと使用中帯域情報とを対応づける（ステップＳ６０２）。また、新規広帯域無線通信システムの各基地局３１〜３ｊの帯域割り当て要求情報とカバーエリアを対応づける（ステップＳ６０３）。次に、これらに基づき、使用中帯域を移動（変更）する既存狭帯域無線通信システムの基地局の抽出と使用帯域の変更を行う（ステップＳ６０４）。そして、既存狭帯域無線通信システムおよび新規広帯域無線通信システムの各基地局２１〜２ｉ，３１〜３ｊへ使用可能帯域を通知する（ステップＳ６０５）。

以上のように、既存狭帯域無線通信システムの干渉回避動作を利用しないで帯域管理コントローラを使用して、既存狭帯域無線通信システムの占有帯域変更を行うことにより、既存狭帯域無線通信システムに対して干渉を与えることがなくなり、既存狭帯域無線通信システムのサービスへの悪影響を防ぐことができる。

ところで、上述したように、新規広帯域無線通信システムを優先し、既存狭帯域無線通信システムが他の帯域へ移動する動作を行った場合、既存狭帯域無線通信システムは使用できる帯域が枯渇することも想定される。この問題を解決するためは、図１７に示すように、既存狭帯域無線通信システム専用帯域を設けて帯域を保証するようにすることが好ましい。このように帯域を保証することにより、高トラフィックエリアにおいても既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの住み分けが行われることにより、既存狭帯域無線通信システムと新規広帯域無線通信システムの共存を不具合なく可能とすることができる。

上述してきたように、新規広帯域無線通信システムに最適な周波数資源を割り振ることにより、周波数ダイバーシティーゲインや周波数スケジューリングゲイン（もしくはマルチユーザダイバーシティーゲイン）を向上させることができ、既存狭帯域無線通信システムの未使用周波数帯域を減らし周波数資源を有効利用できる。また、既存狭帯域無線通信システムの最低占有帯域を保証することで、既存狭帯域無線通信システムの通信品質を保証することができる。

上述したように、複数種の無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合において、広帯域の無線通信システムを優先する周波数資源割り当て方法及びそのシステムは、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）の機能を有する既存の狭帯域無線通信システムに、新規の広帯域無線通信システムをオーバーレイする場合に特に有効であると考える。

１０ 帯域管理コントローラ
２１〜２ｉ 既存狭帯域無線通信システムの基地局
３１〜３ｊ 新規広帯域無線通信システムの基地局
３０ａ ＰＲＢ割り当て部
３０ｂ 帯域割り当て部
３０ｃ 局所帯域割り当て部
３０ｄ 分散帯域割り当て部

Claims (10)

1. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法であって、
   前記広帯域無線通信システムは、前記狭帯域無線通信システムの使用していない帯域を、キャリアセンスもしくは帯域管理コントローラから得られる使用可能帯域情報により認識し、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを前記使用可能帯域情報に基づき必要に応じて分割して帯域を割り当てることを特徴とする無線通信システムの周波数資源割り当て方法。
2. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法であって、
   前記広帯域無線通信システムは、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを端末ごとに伝送路推定結果の振幅値が大きい局所的な帯域に割り当て、当該帯域を前記狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、前記狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促すことを特徴とする無線通信システムの周波数資源割り当て方法。
3. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法であって、
   前記広帯域無線通信システムは、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをシステム帯域幅内に分散するように割り当て、当該帯域を前記狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、前記狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促すことを特徴とする無線通信システムの周波数資源割り当て方法。
4. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当て方法であって、
   帯域管理コントローラにより、前記狭帯域無線通信システムの基地局からの使用帯域情報と、前記広帯域無線通信システムの基地局からの所望帯域情報を収集し、前記狭帯域無線通信システムと前記広帯域無線通信システムの各基地局のカバーエリア情報をもとに両無線通信システムの周波数割り当て情報を作成して、前記狭帯域無線通信システムと前記広帯域無線通信システムの各基地局に通知することを特徴とする無線通信システムの周波数資源割り当て方法。
5. 前記狭帯域無線通信システムの専用帯域を設けて帯域を保証することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の無線通信システムの周波数資源割り当て方法。
6. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当てシステムであって、
   前記広帯域無線通信システムに備えられて、前記狭帯域無線通信システムの使用していない帯域を、キャリアセンスもしくは帯域管理コントローラから得られる使用可能帯域情報により認識し、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを前記使用可能帯域情報に基づき必要に応じて分割して帯域を割り当てる基地局を有することを特徴とする周波数資源割り当てシステム。
7. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当てシステムであって、
   前記広帯域無線通信システムに備えられて、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢを端末ごとに伝送路推定結果の振幅値が大きい局所的な帯域に割り当て、当該帯域を前記狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、前記狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促す基地局を有することを特徴とする周波数資源割り当てシステム。
8. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当てシステムであって、
   前記広帯域無線通信システムに備えられて、当該広帯域無線通信システムの最小の物理的なリソースブロックＰＲＢをシステム帯域幅内に分散するように割り当て、当該帯域を前記狭帯域無線通信システムが使用している場合は、使用している帯域に対して制御チャネルのみの送信を一定時間行って、前記狭帯域無線通信システムに干渉回避動作を促す基地局を有することを特徴とする周波数資源割り当てシステム。
9. 狭帯域無線通信システムと広帯域無線通信システムが同一周波数帯域に共存する場合の周波数資源割り当てシステムであって、
   前記狭帯域無線通信システムの基地局からの使用帯域情報と、前記広帯域無線通信システムの基地局からの所望帯域情報を収集し、前記狭帯域無線通信システムと前記広帯域無線通信システムの各基地局のカバーエリア情報をもとに両無線通信システムの周波数割り当て情報を作成して、前記狭帯域無線通信システムと前記広帯域無線通信システムの各基地局に通知する帯域管理コントローラを備えたことを特徴とする周波数資源割り当てシステム。
10. 前記狭帯域無線通信システムの専用帯域を設けて帯域を保証することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の周波数資源割り当てシステム。
    
    
    

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