JP2012044241A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接基地局が同じ周波数帯域を用いたときの干渉を低減する。
【解決手段】各基地局の優先帯域は互いに異なる周波数帯域であり、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特定する手段と、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送信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送信停止または送信電力の低減を要求した優先帯域と、隣接基地局から送信停止または送信電力の低減を要求された帯域かつ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、フレーム構成を複数の時間領域に分割し、当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況により、当該基地局がその端末局と通信する時間領域を選択する手段とを備える。
【選択図】図１

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、各基地局が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により形成される「多重パターン」を選択し、当該多重パターンに属する隣接基地局と送信停止要求や送信電力低減要求を相互に通知し合う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

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９は、ＦＦＲを用いた一般的なフレーム構成の一例であり、フレームは周波数再利用係数（以下、ＦＲＦ）が異なる２つのゾーン（セルエッジゾーン、セル中心ゾーン）に分割される。基地局（以下、ＢＳ）は、各端末（以下、ＳＳ）に対するデータ割当領域として、当該ＢＳの近傍のＳＳに対しては、隣接ＢＳと同じ周波数を使用するＦＲＦ＝１のゾーン（以下、セル中心ゾーン）の中で割り当てる。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、セルエッジに位置するＳＳに対しては、隣接ＢＳと異なる周波数を使用するＦＲＦ＝３のゾーン（以下、セルエッジゾーン）の中に割り当てる (非特許文献１）。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るため、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、全てのＢＳが一律に多重するか否かとなるところ、非特許文献３では、図１０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が多重する組み合わせを時分割的に導入し、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。この方式では、集中制御局となるＢＳが必要であり、当該ＢＳは各ＢＳと各ＳＳとの間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１１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。

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の場合にシステム容量の改善効果が期待できる。しかし、集中制御的にスケジューリングする方法であるため、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、このスケジューリング方法では、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。

そこで、非特許文献４では、各ＢＳは隣接ＢＳとのみ協調することによって当該ＢＳと同じ時間で同じ周波数帯域を使用する適切な隣接ＢＳの組合せ（多重パターン）を決定する分散制御型のアプローチをとることで、非特許文献３におけるスケジューリング方法の課題を解決している。非特許文献４では、セルエッジゾーンおよびセル中心ゾーンの区別は存在しない。各ＢＳは、一定の優先帯域（周波数帯）を有し、その優先帯域において多重パターンを決定すると共に、干渉となる隣接ＢＳ（多重パターンに含まれないＢＳ) に対して優先帯域の一部の送信停止を要求する。また、隣接ＢＳから非優先帯域の一部の送信停止が要求される。

ここで、図１２に示すように各ＢＳの優先帯域は、隣接ＢＳの優先帯域とは異なって設定される、すなわち各ＢＳの優先帯域は隣接ＢＳの非優先帯域となるため、各ＢＳが分散制御的に決定する多重パターンが不整合を生じることはない。具体的なスケジューリング処理は図１３に示すように、優先帯域でのスケジューリング（S1301 〜S1306 ）と非優先帯域のスケジューリング（S1307 〜S1310 ）の２段階に分かれる。各ＢＳは、まず優先帯域に対して、データバッファ部に蓄積されたデータを割り当てる。ここで、当該ＢＳとデータの宛先となるＳＳx とのＳＮＲおよび隣接ＢＳと当該ＳＳx とのＳＮＲを把握し、これらのＳＮＲに基づいて、送信時に多重できるか否かを判断する。送信時に多重できる場合には、多重パターンも併せて決定する。

一方、優先帯域の全てに対する割当が終了するか、バッファに蓄積されたデータの全てに対する割当が終了した場合には、隣接ＢＳに対して、送信停止を要求するための通知を行う（S1306 ）。帯域を割り当てられていないデータがバッファにある場合には、他のＢＳにより送信停止を要求されていない非優先帯域で割り当てを行う。

割当が完了した後、ＢＳは、優先帯域については各ＳＳに対して定めた多重パターンで通信する。このとき所望の多重パターンを実現するために、上記の通知により隣接ＢＳに所定の領域における多重または送信停止を命令している。一方、非優先帯域については、隣接基地局から送信停止を命令されていない非優先帯域において各ＳＳと通信することとなる。

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 大野陽平 他、「分散制御による周波数リユース可変方法の提案」、2009年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、B-5-116 、2009年

非特許文献４に記載の技術では、各ＢＳは優先帯域において多重パターンを選択することができるが、選択する多重パターンによってシステム全体におけるスループットの改善効果は異なるため、最適な多重パターンを選択する手段が必要である。一方、多重パターンに含まれるＢＳ数が多いほど同じ周波数を同時に使用するＢＳの数が増えることになるため、システム全体として使用できるリソースが増加することによって、システム全体の周波数利用効率は高くなる。しかし、ＢＳ単位で見た場合には、多重パターンに含まれる他のＢＳからの干渉が多くなり、１つのＳＳに提供できるスループットは低くなる。一方で、多重パターンに含まれるＢＳ数が少ないとシステム全体としての周波数利用効率は低くなるが、干渉が小さくなるため、１つのＳＳに提供できるスループットは高くなる。多重パターンはこれらのトレードオフを考慮して設定するのが望ましい。一例として、多重パターンに含まれるＢＳ数と、多重パターンに含まれる特定のＢＳとＳＳとのスループットを乗算し、その値が最大となる多重パターンを選択する方法が考えられる。

しかし、非特許文献４に記載の技術では、ＳＳの位置や分布によっては、この方法を直接適用することによって、当該発明の効果であるスループット改善効果を得られない場合があると考えられる。理由は以下の通りである。各ＢＳは、多重パターンに含まれるＢＳ数が多いほどシステムとしての周波数利用効率が大きくなることを期待して自己の優先帯域において多重パターンを選択する。すなわち、より少ないＢＳに対して送信停止を通知することとなる。しかし、当該ＢＳが選択する多重パターンが適用されるのは当該ＢＳにとっては優先帯域であるが、隣接ＢＳにとっては非優先帯域となる。非優先帯域においては、隣接ＢＳはその隣接ＢＳ（たとえば、当該ＢＳの次隣接にあたるＢＳ）からの干渉を制御することができないため、各ＢＳはそのリソースを有効に使えないことがある。

例えば、図１４に示すように、ＢＳ１はＳＳ１との通信時に、優先帯域ｆ１において、隣接ＢＳ（ＢＳ２，ＢＳ３）間の多重パターンを適用することを決定する。ここでは、ＢＳ１は、ＢＳ１およびＢＳ２，ＢＳ３を含む多重パターンを選択すると仮定する（つまりＢＳ２，ＢＳ３に対して送信停止を命じない）。この多重パターンが適用される帯域はＢＳ２にとって非優先帯域となる。非優先帯域において、ＢＳ２はその隣接ＢＳからの干渉を制御することができないため、ｆ１においてＳＳ２と通信をする場合にＢＳ４からの干渉を受け、スループットを得ることができない場合がある。この場合、ＢＳ１は、ＳＳ１との通信において干渉となるＢＳ２の送信を禁止するために、多重グループにＢＳ２を含めない方がよいとも考えられる。このような問題は、セルエッジに位置するＳＳが支配的な環境において多く発生するものである。隣接ＢＳの干渉の影響によってスループットが劣化しやすいからである。

本発明は、各基地局が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最適な多重パターンを選択し、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および無線通信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）を設定す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周波数帯域であり、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特定する手段と、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送信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送信停止または送信電力の低減を要求した優先帯域と、隣接基地局から送信停止または送信電力の低減を要求された帯域かつ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、フレーム構成を複数の時間領域に分割し、当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況により、当該基地局がその端末局と通信する時間領域を選択する手段とを備える。

基地局は、送信停止または送信電力の低減を要求する隣接基地局の選択手段が、時間領域毎に異なるように設定する構成としてもよい。また、基地局は、当該基地局はその配下の端末局との通信時において、同時に同一周波数を使用する隣接基地局の組合せを選択し、その組合せに含まれていない隣接基地局に対して送信停止または送信電力の低減を要求する手段と、前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが所定の閾値より高い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数１が最大となる組合せを選択する手段と、前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数２が最大となる組合せを選択する手段とを備え、所定の関数２は所定の関数１に比べて、前記組合せに含まれる基地局数が少ない組合せを選択することを助長する関数に設定する構成である。

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）を設定する無線通信方法において、各基地局の優先帯域は互いに異なる周波数帯域であり、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特定するステップと、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送信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送信停止または送信電力の低減を要求した優先帯域と、隣接基地局から送信停止または送信電力の低減を要求された帯域かつ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、フレーム構成を複数の時間領域に分割し、当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況により、当該基地局がその端末局と通信する時間領域を選択するステップとを有する。

基地局は、送信停止または送信電力の低減を要求する隣接基地局を選択するステップが、時間領域毎に異なるように設定してもよい。また、基地局は、当該基地局はその配下の端末局との通信時において、同時に同一周波数を使用する隣接基地局の組合せを選択し、その組合せに含まれていない隣接基地局に対して送信停止または送信電力の低減を要求するステップと、前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが所定の閾値より高い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数１が最大となる組合せを選択するステップと、前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数２が最大となる組合せを選択するステップとを有し、所定の関数２は所定の関数１に比べて、前記組合せに含まれる基地局数が少ない組合せを選択することを助長する関数に設定する。

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、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適切な隣接基地局の組合せ（多重パターン) を決定する無線通信システムにおいて、最適な多重パターンを選択することで無線通信システム全体のスループットを向上させることが可能である。

すなわち、優先帯域を時間領域に例えば２つに分割し、セル中心にある端末とエッジ付近にある端末とをそれぞれ異なる時間領域（セル中心ゾーン、セルエッジゾーン）に割り当てる。そして、セル中心ゾーンは多重化数が大きく、セルエッジゾーンは多重化数が小さくなるように他の基地局に送信禁止を要求する。これにより、送信が失敗しやすいセルエッジの端末局の干渉量を減らすことにより送信成功率を高め、またセル中心の端末局の多重化数を高めることによりシステム全体のスループット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。 ＢＳ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。 多重パターンの決定手段S104の一例を示すフローチャートである。 他のＢＳへの要求生成手順S106の一例を示すフローチャートである。 データの非優先帯域への割当手順S109の一例を示すフローチャートである。 実施例２における他のＢＳへの送信電力低減要求生成手順の一例を示すフローチャートである。 ＦＦＲを用いた一般的な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。 非特許文献４における優先帯域の割当例を示す図である。 非特許文献４におけるスケジューリング処理手順を示すフローチャートである。 多重パターンの選択例を示す図である。

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、実施例１の無線通信システムは、バックボーンネットワーク１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。以下、実施例１のＢＳ構成とスケジューリング方法について説明する。

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。なお、データの送信先となる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構成としてもよい。ＢＳ連携情報部１２では、バックボーンネットワーク１を介して他のＢＳからの要求が入力する。また、ＢＳ連携情報部１２は、他のＢＳ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ＢＳ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当該データに対するスケジューリング情報（優先帯域／非優先帯域等）を用いてフレームを生成する。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、ＢＳ１０(1) 〜１０(m) 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に入力する。受信部１８は、無線信号を周波数変換および復調し、復調し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、アンテナを介してそれぞれ対応するＢＳ１０(1) 〜１０(m) が送信するスケジュール情報を取得し、それに従ってデータの送受信を行う。

（ＢＳ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、ＢＳ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、ＢＳ連携情報部１２は、優先帯域情報記憶部１２１、他のＢＳへの要求生成部１２２、他のＢＳ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、他のＢＳ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に示すフレーム構成では、優先帯域と非優先帯域から構成され、各ＢＳの優先帯域は図１２のように隣接ＢＳの優先帯域と異なって設定されている。また、フレームは時間的に２つのゾーン（セル中心ゾーン，セルエッジゾーン) に分割される。これらの優先帯域やフレーム分割の情報は、ＢＳ設置時に設定されても良いし、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良い。

伝搬路情報記憶部１３２には、当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲおよびＳＩＮＲと、隣接ＢＳと前記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、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。また、全てのＢＳが多重したときの当該ＢＳと前記ＳＳとのＳＩＮＲについても、ＳＳによって当該ＢＳからの制御信号を受信することで併せて把握され、その値が当該ＢＳにフィードバックされる。隣接ＢＳと前記ＳＳとのＳＮＲは、ＳＳがその隣接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。なお、上記のＳＮＲ等を把握する手段はこの限りではなく、各ＢＳは前記ＳＳが送信する信号を受信することによって、各ＢＳと前記ＳＳとのＳＮＲおよびＳＩＮＲを把握し、それを隣接ＢＳと相互に通知する事によっても可能である。

図４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。
スケジュール情報構築部１３１におけるスケジューリング処理は、優先帯域でのスケジューリング（S101〜S106）、非優先帯域でのスケジューリング（S107〜S110）に分類され、この順で処理が実行される。

（優先帯域でのスケジューリング)
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をＳＳx として把握する(S102)。続いて、伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＢＳとＳＳx とのＳＮＲおよび全てのＢＳが多重したときのＳＩＮＲ、その隣接ＢＳとＳＳx とのＳＮＲを把握する(S103)。続いて、これらのＳＮＲやＳＩＮＲ等に基づき、ＢＳとＳＳx との通信時において多重する隣接ＢＳ（多重パターン) を決定し、ＳＳx のデータを優先帯域に割り当てる(S104)。

多重パターンの決定手段S104の一例を図５に示す。伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＳＳ毎に、当該ＢＳ（ＢＳx)とのＳＮＲ（ＳＮＲx)およびＳＩＮＲ（ＳＩＮＲx)、ＳＳに対して干渉となる隣接ＢＳ（ＢＳy(i)) とのＳＮＲ（ＳＮＲy(i)) を把握する(S201)。これらのＳＮＲx ，ＳＩＮＲx ，ＳＮＲy(i)から、当該ＢＳが隣接ＢＳと多重したときのＳＩＮＲを、多重するＢＳの組合せ(group) 毎に

と計算し、それにより伝送レートrate(group) を推定する(S202)。上式でnotgroupとは多重するＢＳの組合せに含まれないＢＳの組合せを示し、notgroupに含まれるＢＳは隣接ＢＳに限られる。ここで、伝送レートrate(group) は、多重するＢＳの組合せ(group) 毎にＳＩＮＲ(group) を計算し、テーブル等により管理されているＳＩＮＲ(group) と伝送レートの対応表から一意に伝送レートが決定される。

次に、ＳＩＮＲx が所定の閾値以上であるか否かを判定する(S203)。ここでの閾値は任意に設定することができるが、一例としてはＳＩＮＲがＱＰＳＫを復調可能なレベルとすることができる。ここの処理では、全ＢＳが多重したときのＳＩＮＲが高いＳＳと低いＳＳで、多重パターンとして設定するgroup の選択を異なる方法で処理することを目的としている。すなわち、ＳＩＮＲが高いＳＳ（セル中心にあるＳＳ）については、干渉の影響を受けにくいため、多重数を多くすることによってシステム全体の周波数利用を高める。一方、ＳＩＮＲが低いＳＳ（セルエッジにあるＳＳ）については、干渉波の影響を受けやすいため、多重数を少なくすることによって、当該ＢＳとＳＳ間のスループットを確保する。

ＳＩＮＲが閾値以上 (S203でYes)の場合、α(group) ・rate(group) を計算し、その値が最も大きいgroup を選択し(S204)、ＳＳx のデータを「セル中心ゾーンの優先帯域」に割り当てる(S205)。ＳＩＮＲが閾値未満 (S203でNo) の場合、β(group) ・rate(group) を計算し、その値が最も大きいgroup を選択し(S206)、ＳＳx のデータを「セルエッジゾーンの優先帯域」に割当てる(S207)。

ここで、α(group) およびβ(group) は、group に含まれるＢＳ数の増加に伴って隣接ＢＳが使用可能となるリソースの増加を考慮したものであり、group に含まれるＢＳ数が多いほど、大きい値を設定することができる。セル中心ゾーンでパラメータとなるαは、group に含まれるＢＳ数の増加に従って大きく増加する値を設定し、一方でセルエッジゾーンでパラメータとなるβは、group に含まれるＢＳ数の増加に因らず一定または小さく増加する値を設定する。例えば、α(group) の値は、group の多重数、つまりgroup に含まれるＢＳ数に１を加算したものとすることができ、β(group) はgroup の多重数に因らず一定である、またはgroup の多重数の平方根と設定することができる。このように、ＳＩＮＲに基づいて、干渉となる多重数を増減させる制御を行う。

このＳＩＮＲ閾値判定によって、ＳＳがセル中心ゾーンまたはセルエッジゾーンに位置するかを判別し、セル中心ゾーンのＳＳは他のＢＳから干渉の影響が受けにくいため、多重数の多い多重パターンを助長する。これによってシステム全体の周波数利用効率の向上が可能となる。一方で、セルエッジゾーンのＳＳは他のＢＳから干渉の影響を受けやすいため、多重数の少ない多重パターンを助長することで他のＢＳからの干渉から保護することが可能となる。

次に、選択されたgroup に含まれていないＢＳ(notgroup に含まれるＢＳであり、隣接ＢＳに限られる) に対して、ＢＳx と当該ＳＳとの通信時に、ＢＳx 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記憶する(S208)。

次に、図４において、ＳＳx のデータを優先帯域に割り当て、優先帯域の全てにデータが割り当てられるか、データバッファにデータがなくなるまで上記のステップS101からS104を繰り返す(S105)。

次に、当該ＳＳの情報と送信停止すべきＢＳについての情報を関連付けて、他のＢＳへの要求生成部１２２へ通知し、当該送信停止すべきＢＳに対して特定の時間や周波数で送信停止の要求を作成させる(S106)。

他のＢＳへの要求生成部１２２における要求生成手順S106の一例を図６に示す。他のＢＳへの要求生成部１２２は、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(S301)、前記ＳＳを割当てた時間と周波数（以下スロット) を把握する(S302)。次に、前記スロットにおいて送信を停止させるＢＳを把握する(S303)。このＢＳは図５の多重パターン選択におけるステップS208において送信を停止させるＢＳである。次に、前記ＢＳに対して前記スロットで送信を停止する要求を作成する(S304)。この要求はバックボーンネットワーク１を介して前記ＢＳへ通知される。

（非優先帯域でのスケジューリング)
図４において、スケジュール情報構築部１３１は、優先帯域に割当てたＳＳの情報を他のＢＳへの要求生成部１２２に通知した後、他のＢＳからの要求記憶部１２３を参照する。他のＢＳからの要求記憶部１２３には、他のＢＳ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は非優先帯域において送信停止を要求されている領域を把握する(S107)。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(S108)、そのデータを非優先帯域（送信停止を要求されていない領域に限る）に割り当てる(S109)。

ここで、データの割り当ての際には、図７に示すように、優先帯域におけるデータの割り当てと同様に、ＳＩＮＲの閾値判定が行われる(S401)。すなわち、ＳＩＮＲが高い場合にはセル中心ゾーンに割り当て、ＳＩＮＲが低い場合にはセルエッジゾーンに割り当てる。このように、非優先帯域を使用する割り当てにおいて、ＢＳとＳＳ間のＳＩＮＲを考慮することによって、上述したような干渉が生じやすいタイムゾーンと干渉が生じにくいタイムゾーンを生成することができ、その結果、優先帯域での通信について、ＳＩＮＲが低いＳＳの通信を保護することができることとなる。

次に、図４において、非優先帯域の全てにデータが割り当てられるか、データバッファにデータがなくなるまで上記のステップS108からS109を繰り返す(S110)。

このように、フレームをセル中心ゾーンとセルエッジゾーンに分割することで、各ゾーンにおいて異なる多重パターンの選択方法を適用することが可能となる。セル中心に位置するＳＳは、セル中心ゾーンに割り当てると共に、それらのＳＳに対する多重パターンに含まれるＢＳ数の増加によるスループット改善効果を高く設定する多重パターン選択方法を適用する。セルエッジに位置するＳＳは、セルエッジゾーンに割り当てると共に、それらのＳＳに対する多重パターンに含まれるＢＳ数の増加によるスループットの改善効果を低く設定する多重パターン選択方法を適用する。これにより、さらなるスループットの向上が可能となる。

実施例では、他のＢＳへの要求生成部１２２は、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良い。この場合において、他のＢＳへの要求生成部１２２の他のＢＳへの要求を生成する手順の一例を図８に示す。

スケジュール情報構築部１３１から優先帯域に割当てたＳＳの情報を取得し(S501)、前記ＳＳを割当てた時間と周波数（以下スロット) を把握する(S502)。次に、前記スロットにおいて送信を停止させるＢＳを把握する(S503)。このＢＳは、図５の多重パターン選択におけるステップS208で送信を停止させるＢＳである。次に、前記ＢＳの前記スロットにおける送信電力を設定する(S504)。この送信電力は、前記ＢＳが前記送信電力で送信したとしても、図５のステップS201-S208(S104) で選択した多重グループ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、前記ＢＳがステップS504で設定した送信電力で通信するように、前記ＢＳに対して前記スロットにおいて送信電力を低減する要求を作成する(S505)。

上記の実施例１，２では、フレームは２つの時間領域に分割した場合について説明したが、２つ以上の時間領域に分割することも可能である。この場合のステップS203とS401における閾値判定においては、複数のＳＩＮＲの閾値によって何れかの時間領域に割り当てるかを判定する。

また、上記の実施例１，２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 ＢＳ連携情報部
１２１ 優先帯域情報記憶部
１２２ 他のＢＳへの要求生成部
１２３ 他のＢＳ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 (6)

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）を設定す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周波数帯域であり、
   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特定する手段と、
   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送信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送信停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域と、隣接基地局から送信停止または送信電力の低減を要求された帯域かつ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、
   フレーム構成を複数の時間領域に分割し、当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況により、当該基地局がその端末局と通信する時間領域を選択する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   送信停止または送信電力の低減を要求する隣接基地局の選択手段が、時間領域毎に異なるように設定する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 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、
   当該基地局はその配下の端末局との通信時において、同時に同一周波数を使用する隣接基地局の組合せを選択し、その組合せに含まれていない隣接基地局に対して送信停止または送信電力の低減を要求する手段と、
   前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが所定の閾値より高い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数１が最大となる組合せを選択する手段と、
   前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数２が最大となる組合せを選択する手段と
   を備え、前記所定の関数２は前記所定の関数１に比べて、前記組合せに含まれる基地局数が少ない組合せを選択することを助長する関数に設定する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 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）を設定する無線通信方法において、
   前記各基地局の優先帯域は互いに異なる周波数帯域であり、
   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特定するステップと、
   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送信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送信停止または送信電力の低減を要求した前記優先帯域と、隣接基地局から送信停止または送信電力の低減を要求された帯域かつ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、
   フレーム構成を複数の時間領域に分割し、当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況により、当該基地局がその端末局と通信する時間領域を選択するステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。
5. 請求項４に記載の無線通信方法において、
   前記基地局は、
   送信停止または送信電力の低減を要求する隣接基地局を選択するステップが、時間領域毎に異なるように設定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
6. 請求項５に記載の無線通信方法において、
   前記基地局は、
   当該基地局はその配下の端末局との通信時において、同時に同一周波数を使用する隣接基地局の組合せを選択し、その組合せに含まれていない隣接基地局に対して送信停止または送信電力の低減を要求するステップと、
   前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが所定の閾値より高い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数１が最大となる組合せを選択するステップと、
   前記フレーム構成において当該基地局とその配下の端末局との間の信号の受信状況についてＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い端末局を割り当てる時間領域では、所定の関数２が最大となる組合せを選択するステップと
   を有し、前記所定の関数２は前記所定の関数１に比べて、前記組合せに含まれる基地局数が少ない組合せを選択することを助長する関数に設定する
   ことを特徴とする無線通信方法。

Images