JP2012504876A - サブチャネル割当装置、干渉制御装置、及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭＡシステムにおいて、端末機間の公平性を維持しつつセル全体のスループットを高める方法及び装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機の信号対干渉および雑音比を用いて、サブチャネルの割当係数を決定するサブチャネル割当係数決定部と、前記サブチャネルの割当係数を用いて前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てるサブチャネル割当部とを含むことを特徴とするサブチャネル割当装置を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ）方式システムにおいて、リンクにサブチャネルを割当てる装置及び方法と、干渉を制御する装置、及び制御方法に関する。

最近、移動通信システムにおいてセルの半径内に設けられた複数の中継ノードを介して基地局と端末との間に発生する損失（ｐａｔｈ ｌｏｓｓ）を低減してスループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を向上させ、セル半径外の端末をサービスすることによって、セルの半径拡張が期待できる。しかし、このような移動通信システムでは、基地局を含んでトラフィックを誘発するセル内の複数のノードによってセル内の干渉が多く発生している。また、セル内に存在する複数のノードによってデータパケットの送信時にオーバーヘッドが多く発生することがある。このようなオーバーヘッドはセル間のチャネルリサイクルで克服できるものの、この場合にセル間の干渉が発生することでセルエッジ（ｅｄｇｅ）に存在するユーザは、リソース割当において劣悪な状況に置かれているのが実情である。したがって、複数の中継ノードが設けられた状況でセル内の干渉およびセル間の干渉を最小化し、スループットを向上させるためのリソース割当方法が必要である。特に、次世代移動通信システムでは、直交周波数分割多重接続方式（ＯＦＤＭＡ）が導入されているが、これを考慮したリソース割当方法が必要である。また、リソース割当を行なうことにおいて、ユーザの公平性（ｆａｉｒｎｅｓｓ）も共に考慮される必要がある。

本発明の目的は、ＯＦＤＭＡシステムにおいて端末機キュー長（ｑｕｅｕｅ ｌｅｎｇｔｈ）と、端末機と中継機の信号対干渉および雑音比（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ：ＳＩＮＲ）を用いてサブチャネルをリンクに割り当て、各ノードの干渉情報を用いて干渉リストを作成することによって、端末機間の公平性を維持しつつセル全体のスループットを高めることにある。

本発明の一実施形態に係るサブチャネル割当装置は、直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機の信号対干渉および雑音比を用いてサブチャネルの割当係数を決定するサブチャネル割当係数決定部と、前記サブチャネルの割当係数を用いて、前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てるサブチャネル割当部とを有すことを特徴とする。

さらに、本発明の一実施形態に係る干渉制御装置は、直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つのノードから前記少なくとも１つのノードに割り当てられる少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を受信する干渉情報受信部と、前記少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断する判断部と、前記データレートが前記基準値を超過しない場合、前記干渉情報を用いて干渉リストを作成する干渉リスト作成部と、前記干渉リストを無線ネットワーク制御局に送信する報告部とを有し、前記無線ネットワーク制御局は前記干渉リストを受信し、前記ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられるサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成して、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの基地局に送信することを特徴とする。

さらに、本発明の一実施形態に係るサブチャネルの割当方法は、直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機の信号対干渉および雑音比を用いてサブチャネルの割当係数を決定するステップと、前記サブチャネルの割当係数を用いて、前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てるステップとを有すことを特徴とする。

さらに、本発明の一実施形態に係る干渉制御方法は、直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つのノードから前記少なくとも１つのノードに割り当てられる少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を受信するステップと、前記少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断するステップと、前記データレートが前記基準値を超過しない場合、前記干渉情報を用いて干渉リストを作成するステップと、前記干渉リストを無線ネットワーク制御局に送信するステップとを有し、前記無線ネットワーク制御局は前記干渉リストを受信し、前記ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成して、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの基地局に送信することを特徴とする。

本発明は、ＯＦＤＭＡシステムにおいて、端末機キュー長と、端末機と中継機の信号対干渉および雑音比とを用いて、サブチャネルをリンクに割り当て、各ノードの干渉情報を用いて作成された干渉リストによって、端末機間の公平性を維持しつつセル全体のスループットを高めることができる。

本発明の一実施形態に係る通信ネットワーク形態を示す図である。 本発明の一実施形態に係るサブチャネル割当装置の構造を示す図である。 本発明の一実施形態によって割り当てられるサブチャネルを決定するために構成した表を示す図である。 本発明の一実施形態に係る干渉制御装置の構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る干渉制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るサブチャネルの割当方法を示すフローチャートである。 本発明の他の一実施形態に係るサブチャネルの割当方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る干渉制御方法を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明することにする。

図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭＡ通信システムを示す図である。

図１に示すように、基地局１１０、少なくとも１つの中継器１２１、１２２、１２３、および少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５が存在する。

まず、ＯＦＤＭＡ通信システム上に少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３がＭ個、少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５がＫ個あると仮定する。すると、ＯＦＤＭＡ通信システムのサブチャネルが割り当てられる全体リンク数は、基地局１１０と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５間にＫリンク、基地局１１０と少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３間にＭリンク、少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５間にＭＫリンクが存在するため、総計で、Ｍ（１＋Ｋ）＋Ｋ個である。また、前記サブチャネルは前記リンクに１つずつ割り当てられる。本発明に係るサブチャネル割当装置がサブチャネルを前記リンクに割り当てる前に、まず、サブチャネル割当装置は少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５のキュー長と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５および少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３の信号対干渉および雑音比を用いてサブチャネルの割当係数を決定する。

本発明の一実施形態によれば、基地局１１０と少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３は、少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５のキュー長情報を格納する。したがって、サブチャネル割当装置は、基地局１１０と少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３から少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５のキュー長情報を獲得して持続的にアップデートすることができる。

また、本発明の一実施形態によれば、前記サブチャネル割当装置は、少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５からＳＩＮＲ情報を獲得する。

また、本発明の一実施形態によれば、前記サブチャネル割当装置は、基地局１１０に含まれる装置であってもよい。この場合、基地局１１０が前記キュー長情報と前記ＳＩＮＲ情報を有する。

本発明の一実施形態によれば、サブチャネル割当装置は、前記Ｍ（１＋Ｋ）＋Ｋ個のリンクごとに全てのサブチャネルに基づいて前記キュー長および前記ＳＩＮＲを用いて算出されたデータレートに比例するよう、前記サブチャネルの割当係数を決定する。ここで、前記データレートは下記の数１のように算出する。

ここでβは受信されたＳＩＮＲ値であり、Ｗは帯域幅を意味する。
また、基地局と端末との間に形成されるリンクでｎ番目のサブチャネルに該当するサブチャネルの割当係数は下記の数２のように表わす。

ここで、ｎはｎ番目のサブチャネル、０は基地局を意味し、ｋはｋ番目の端末機を意味する。またＲ_{０，ｋ，ｎ}はｎ番目のサブチャネルで、基地局とｋ番目の端末機の間でｋ番目の端末機のデータレート、Ｑ_ｋ ^０（ｔ）は基地局とｋ番目の端末機の間でｋ番目の端末機のキュー長を意味する。
また、基地局と中継期との間に形成されるリンクでｎ番目のサブチャネルに該当するサブチャネルの割当係数は下記の数３のように表わす。

ここでｎはｎ番目のサブチャネル、０は基地局を意味し、ｍはｍ番目の中継機を意味し、ｋはｋ番目の端末機を意味する。またＲ_{０，ｍ，ｎ}はｎ番目のサブチャネルで、基地局とｍ番目の中継機との間でｍ番目の中継機のデータレートを意味し、
ｍａｘ_ｋ｛Ｑ_ｋ ^０（ｔ）−Ｑ_ｋ ^ｍ（ｔ），０｝は基地局とｋ番目の端末機との間のｋ番目の端末機のキュー長からｍ番目の中継機とｋ番目の端末機との間のｋ番目の端末機のキュー長を差し引いて求めたキュー長を意味する。また、もし、前記キュー長が負数になる場合には基地局とｍ番目の中継機との間のサブチャネルの割当係数値は０になる。

また、中継機と端末機との間に形成されるリンクでｎ番目のサブチャネルに該当するサブチャネルの割当係数は下記の数４のように表わす。

ここで、ｎはｎ番目のサブチャネルを意味し、ｍはｍ番目の中継機、ｋはｋ番目の端末機を意味する。また、Ｒ_{ｍ，ｋ，ｎ}はｎ番目のサブチャネルで、ｍ番目の中継機とｋ番目の端末機との間でｋ番目の端末機のデータレートを意味し、Ｑ_ｋ ^ｍ（ｔ）はｍ番目の中継機とｋ番目の端末機との間でｋ番目の端末機のキュー長を意味する。

サブチャネル割当装置は、前記数１〜４を用いてサブチャネルの割当係数が決定されれば、前記サブチャネルの割当係数を用いてサブチャネルを前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成されたリンクに割り当てる。

本発明の一実施形態によれば、サブチャネル割当装置は、前記リンクにサブチャネルが割り当てられる場合、前記リンクで算出され得るサブチャネルの割当係数の和が最大になるように、サブチャネルを前記リンクに割り当てる。これは下記数５のよう簡単に表わす。

ここでρ_{ｍ，ｋ，ｎ}とγ_{０，ｍ，ｎ}は指示子の変数として下記の数６の特徴を有する。

すなわち、前記数５を詳察すれば、ＯＦＤＭＡ上のリンクにサブチャネルを１つずつ割り当てるが、各リンクでサブチャネルによって変わるサブチャネルの割当係数の和を比較し、その和が最大になるサブチャネルとリンクの組合せを決定する。本発明に係るＯＦＤＭＡシステムのリンク数はＭ（１＋Ｋ）＋Ｋ個であるため、サブチャネルがＮ個であれば、サブチャネルをリンクに割り当てることができる場合の数は
_ＮＰ_{Ｍ（１＋Ｋ）＋Ｋ}である。したがって、サブチャネル割当装置は、_ＮＰ_{Ｍ（１＋Ｋ）＋Ｋ}数だけのサブチャネルとリンクの組合せを比較して数５を満足させるようサブチャネルをリンクに割り当てる。

一方、本発明の他の一実施形態によれば、前記サブチャネル割当装置は、前記数５を満たすようサブチャネルをリンクに割り当てる代わりに、異なる方法でサブチャネルをリンクに割り当ててもよい。以下、これに対して詳細に説明する。

まず、サブチャネル割当装置は、基地局１１０と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５間のＫリンク、および基地局１１０と少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３間のＭリンクのうちに各リンクで算出されることができるサブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する。また、このとき、少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３は、自身と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５の間のＫリンクのうち、各リンクのサブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する。その後、前記サブチャネル割当装置は、前記選択されたリンクを用いてサブチャネルをリンクに割り当ててもよい。

まず、基地局１１０と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５間のＫリンク、および基地局１１０と少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３間のＭリンクのうち、各リンクで算出されることができるサブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する過程は下記の数７のように表わす。

また、少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３が自身と少なくとも１つの端末機１３１、１３２、１３３、１３４、１３５の間のＫリンクのうち、各リンクのサブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する過程は下記の数８のように表わす。

このようにサブチャネルごとに選択されたリンクとサブチャネルとの組合せが図２に示された表に現れている。したがって、以下は、図２を参照してリンクにサブチャネルを割り当てる過程を説明することにする。

図２は、本発明の一実施形態によって割り当てられるサブチャネルを決定するために構成した表を示す図である。

表２１０を詳察すれば、縦軸に記載されたｎ_１…ｎ_Ｎはサブチャネルを意味し、横軸に記載されたＢＳは基地局１１０を意味し、Ｒ_１．．Ｒ_Ｍは少なくとも１つの中継機１２１、１２２、１２３を意味する。また、Ｄ_ＮＭはサブチャネルの割当係数を意味する。

前記数７によって選択されたリンクのサブチャネルの割当係数がＢＳ軸に沿って存在し、前記数８によって選択されたリンクのサブチャネルの割当係数がＲ_１からＲ_Ｍ軸に沿って存在している。

本発明の一実施形態によれば、前記サブチャネル割当装置は、前記数７および８によって選択されたリンクのうちサブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるよう、サブチャネルをリンクに割り当ててもよい。表２１０を用いて説明すれば、前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成されたリンクにはサブチャネルが１つずつだけ割り当てられるため、縦軸のサブチャネルによってリンクを１つずつだけ互いに重ならないように選択することができる。したがって、このような条件の下で縦軸のサブチャネルごとにリンクを１つずつだけ互いに重ならないように選択するが、前記選択されたリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるようにリンクを選択し、これに対応するサブチャネルを前記選択されたリンクに割り当てる。

図３は、本発明の一実施形態に係るサブチャネル割当装置の構造を示す図である。

図３に示すように、サブチャネル割当装置３１０は、サブチャネル割当係数決定部３１１およびサブチャネル割当部３１２を含んでもよい。

サブチャネル割当係数決定部３１１は、ＯＦＤＭＡシステム上に存在する少なくとも１つの端末機のキュー長と前記端末機および少なくとも１つの中継機のＳＩＮＲを用いてサブチャネルの割当係数を決定する。

本発明の一実施形態によれば、サブチャネル割当係数決定部３１１は、前記キュー長および前記ＳＩＮＲを用いて算出されたデータレートと比例するよう、サブチャネルの割当係数を決定する。すなわち、前記数１〜４を用いてサブチャネルの割当係数を決定する。

サブチャネル割当部３１２は、サブチャネル割当係数決定部３１１で決定されたサブチャネルの割当係数を用いて、ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てる。

本発明の一実施形態によれば、サブチャネル割当部３１２は前記数５〜６により、サブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるよう、前記サブチャネルを前記少なくとも１つのリンクに割り当てる。

また、本発明の他の一実施形態によれば、サブチャネル割当部３１２は、前記数７を用いて基地局と中継機、基地局と端末機との間に形成されたリンクのうちサブチャネルの割当係数が最大になるリンクをサブチャネルごとに選択する。このとき、中継機は、前記数８を用いて中継機と端末機との間に形成されたリンクのうち、サブチャネルの割当係数が最大になるリンクをサブチャネルごとに選択する。その後、サブチャネル割当部３１２は、前記選択されたリンクを用いてサブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるよう前記サブチャネルをリンクに割り当てる。

本発明の一実施形態によれば、前記サブチャネル割当装置３１０は基地局に含まれる装置である。

以上は本発明に係るサブチャネル割当装置について説明した。以下は図４を参照して本発明の係る干渉制御装置を説明することにする。

図４は、本発明の一実施形態に係る干渉制御装置の構造を示す図である。

図４に示すように、干渉制御装置４１０、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４、無線ネットワーク制御局４３０が示されている。

干渉制御装置４１０は、干渉情報受信部４１１、判断部４１２、干渉リスト作成部４１３および報告部４１４を含んでもよい。

本発明の一実施形態によれば、干渉制御装置４１０は基地局に含まれる装置であってもよい。

干渉情報受信部４１１は、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４から少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４に割り当てられた少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を受信する。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４は、各ノードに割り当てられた少なくとも１つのサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に所定数の干渉情報を生成した後、干渉制御装置４１０に前記干渉情報を送信することができる。例えば、所定数が６個であれば、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４は、サブチャネルごとに６個の干渉情報を干渉電力が大きい順に生成して干渉制御装置４１０へ送信する。

判断部４１２は、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４のデータレートが基準値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超過するかを判断する。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４は、ＯＦＤＭＡシステム上に分布している少なくとも１つの端末機であってもよい。この場合、判断部４１２は、以前（ｐｒｅｖｉｏｕｓ）フレームで割り当てられた少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の実際データレートを用いて、現在のフレームで少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の実際データレートの和を予測することによって前記基準値を決定する。これについて詳細に説明することにする。

まず、少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の以前フレームで割り当てられた実際データレートを用いて、以前フレームでの少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の実際データレートの和を下記の数９を用いて算出する。

ここで、少なくとも１つの端末機の数はＫ個であると仮定した。
前記数９によって算出した少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の以前フレームにおけるデータレートの和を用いて、現在のフレームで少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４のデータレートの和を下記の数１０によって予測することができる。

ここで、０＜ｗ＜１である。

前記数１０によって予測した現在のフレームにおけるデータレートの和を用いて、少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４の平均的な累積仮想データレートが分かる。また、これは下記の数１１を用いて算出する。

また少なくとも１つの端末機４２１、４２２、４２３、４２４のうちｋ番目の端末機の累積実際データレートは下記の数１２のように表わす。

判断部４１２は、前記数１１で算出される端末機の平均累積仮想データレートを基準値とし、前記数１２で算出される端末機の累積実際データレートが前記基準値を超過するかを判断する。下記数１３は、端末機の平均累積仮想データレートの９５％を基準値として決め、累積実際データレートが前記基準値を超過するかを判断する一例である。

また前記数１３において左項と右項にそれぞれｓ_ｋ（ｔ−１）を差し引くことによって、ｋ番目の端末機のデータレートと比較する基準値を決定する。これは下記数１４のように表わす。

結局、前記数１４に基づいて詳察すれば、判断部４１２が決めた基準値は
ｏ．９５ｖ（ｔ）−ｓ_ｋ（ｔ−１）である。

以上では少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４が端末機である場合を仮定して説明したが、本発明の他の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４は、ＯＦＤＭＡシステム上に存在する少なくとも１つの中継機であってもよい。この場合、判断部４１２は、少なくとも１つの中継機４２１、４２２、４２３、４２４の最初（１ｓｔ）ホップ（ｈｏｐ）のデータレートの総合が基準値を超過するかを判断することができる。また、本発明の一実施形態によれば、判断部４１２は、少なくとも１つの中継機４２１、４２２、４２３、４２４の２番目（２ｎｄ）ホップのデータレートの総合を基準値として決定する。

干渉リスト作成部４１３は、判断部４１２で少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４のデータレートが基準値を超過しないと判断すれば、干渉情報受信部４１１が受信した干渉情報を用いて干渉リストを作成する。

本発明の一実施形態によれば、干渉リスト作成部４１３は、少なくとも１つのノード４２１、４２２、４２３、４２４ごとに各ノードに割り当てられているサブチャネル別に干渉電力が大きい順に干渉を制限しつつ、その時に獲得され得るデータレートが基準値を超過するかを判断することができる。また、特定の干渉を制限した結果、その時のデータレートが基準値を超過すれば、干渉リスト作成部４１３は制限された干渉に対する干渉情報を用いて干渉リストを作成する。例えば、干渉情報受信部４１１が３つのサブチャネルが割り当てられているｋ番目の端末機からサブチャネルごとに６個の干渉情報を受信したと仮定する。また、それぞれの干渉情報をＩ_ｎ１、Ｉ_ｎ２、Ｉ_ｎ３、Ｉ_ｎ４、Ｉ_ｎ５、Ｉ_ｎ６とする。（ここで、ｎはサブチャネルを意味し、干渉電力はＩ_ｎ１＞Ｉ_ｎ２＞Ｉ_ｎ３＞Ｉ_ｎ４＞Ｉ_ｎ５＞Ｉ_ｎ６であると仮定する）干渉リスト作成部４１３が、サブチャネルごとに干渉電力が大きい順に干渉を制限した結果、最初のサブチャネルでＩ_１１、Ｉ_１２を制限すると、ｋ番目の端末機のデータレートが基準値を越え、２番目サブチャネルでＩ_２１を制限すると、ｋ番目の端末機のデータレートが基準値を越え、３回目サブチャネルでＩ_３１を制限すると、ｋ番目の端末機のデータレートが基準値を越えれば、干渉リスト作成部４１３は、Ｉ_１１、Ｉ_１２、Ｉ_２１、Ｉ_３１を用いてサブチャネル別に干渉リストを作成する。

報告部４１４は、干渉リスト作成部４１３が作成した干渉リストを無線ネットワーク制御局４３０に送信する。

本発明の一実施形態によれば、干渉リスト作成部４１３が干渉電力の大きい順に干渉を制限しつつ、その時データレートが基準値を超過するかを判断して作成した干渉リスト、およびその時データレートを無線ネットワーク制御局４３０に送信する。

無線ネットワーク制御局４３０は、干渉制御装置４１０から受信した干渉リストを用いて、ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成し、前記ＯＦＤＭＡシステム上に存在する少なくとも１つの基地局に送信する。

本発明の一実施形態によれば、無線ネットワーク制御局４３０は、干渉制御装置４１０から干渉リスト作成部４１３が干渉電力の大きい順に干渉を制限しつつ、その時データレートが基準値を超過するかを判断して作成した干渉リスト、およびその時データレートを受信する場合に前記干渉リストとデータレートを用いてＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとに前記ＯＦＤＭＡシステム全体のデータレートが最大になるよう、データ送信が制限される基地局および中継機リストを作成する。これに対しては下記の数１５を参照して説明することにする。

前記数１５は、ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局と中継機を選択するための数である。ここで、Ｒ_ｉはｊ番目のセルの基地局および中継機を制限する場合のｉ番目のセルが獲得できるデータ送信率を意味し、ｘは各セルの基地局または中継機の信号送信を制限するか否かを決定するための指示子である。ｘ＝１であれば、信号送信を制限せず、ｘ＝０であれば、信号送信を制限することを意味する。

前記数１５に係る無線ネットワーク制御局４３０の動作をｎ番目のサブチャネルの場合を仮定して例に挙げて説明すれば、無線ネットワーク制御局４３０が最初のセルに存在する干渉制御装置から干渉リストと干渉を制限する場合のデータレートを受信して分析した結果、２番目のセルと３回目のセルの基地局または中継機の信号送信を制限すれば、最初のセルの予想データ送信率がＲ_１であることを判断し、２番目のセルに存在する干渉制御装置から干渉リストと干渉を制限する場合のデータレートを受信して分析した結果、最初のセルの基地局または中継機の信号送信を制限すれば、２番目のセルの予想データ送信率がＲ_２であることを判断し、３回目のセルに存在する干渉制御装置から干渉リストと干渉を制限する場合のデータレートを受信して分析した結果、最初のセルの基地局または中継機の信号送信を制限すれば、３回目のセルの予想データ送信率がＲ_３であることを判断したと仮定する。これを、前記数１５を用いて表すと、下記の数１６のように表わされる。

結局、前記の例で無線ネットワーク制御局４３０は、前記数１６を満たすｘ_１、ｘ_２、ｘ_３値を検索することによって、ＯＦＤＭＡシステム上に存在する基地局および中継機のうち、サブチャネルごとにデータ送信が制限される基地局または中継機を選定してリストを作成する。もし、前記数１６のＺがｘ_１＝０、ｘ_２＝１、ｘ_３＝１であるときに最大になれば、無線ネットワーク制御局４３０は、最初のセルの基地局または中継機をデータ送信が制限される基地局または中継機リストに作成してＯＦＤＭＡシステム上に存在する複数の基地局に送信する。

図５は、本発明の一実施形態に係る干渉制御装置の動作を示すフローチャートである。

図５に示すように、無線ネットワーク制御局５１０、干渉制御装置５２０および少なくとも１つのノード５３０が示されている。

ステップＳ５４１において、少なくとも１つのノード５３０が自身に割り当てられている少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を生成する。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード５３０は、自身に割り当てられている少なくとも１つのサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に所定数の干渉情報を生成する。

ステップＳ５４２において、ステップＳ５４１で生成した干渉情報を干渉制御装置５２０に送信する。

ステップＳ５４３において、干渉制御装置５２０が少なくとも１つのノード５３０のデータレートが基準値を超過するかを判断する。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード５３０は端末機であってもよく、この場合に少なくとも１つの端末機５３０のデータレートが基準値を超過するか否かは前記数９〜１４によって判断することができる。

また、本発明のまた他の一実施形態によれば、少なくとも１つのノード５３０は中継機であってもよく、この場合に少なくとも１つの中継機５３０の最初のホップのデータレートの総合が少なくとも１つの中継機５３０の２番目のホップのデータレートの総合を超過するかを判断する。

ステップＳ５４４において、ステップＳ５４３の判断結果、少なくとも１つのノード５３０のデータレートが基準値を超過しなければ、干渉制御装置５２０は干渉情報を用いて干渉リストを作成する。

ステップＳ５４５において、ステップＳ５４４で作成した干渉リストを無線ネットワーク制御局５１０に送信する。

本発明の一実施形態によれば、干渉制御装置５２０は、少なくとも１つのノード５３０に割り当てられた少なくとも１つのサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に干渉を制限しつつ、少なくとも１つのノード５３０のデータレートが基準値を超過するかを判断した後、データレートが基準値を超過すれば、制限された干渉情報を用いて干渉リストを作成した後、前記干渉リストと干渉を制限して獲得できるデータレートを無線ネットワーク制御局５１０に送信する。

ステップＳ５４６において、無線ネットワーク制御局５１０がステップＳ５４５で受信した干渉リストを用いて、ＯＦＤＭＡシステム上に存在する少なくとも１つの基地局および中継機のうち、ＯＦＤＭＡシステム上に割り当てられたサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成する。

本発明の一実施形態によれば、無線ネットワーク制御局５１０は、前記数１５によってＯＦＤＭＡシステムのサブチャネルごとに全体データレートが最大になるよう、前記データ送信が制限される基地局および中継機リストを作成する。

ステップＳ５４７において、ステップＳ５４６で作成した基地局および中継機リストをＯＦＤＭＡシステムに存在する少なくとも１つの基地局に送信する。

図６は、本発明の一実施形態に係るサブチャネルの割当方法を示すフローチャートである。

ステップＳ６１０において、ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機のＳＩＮＲを用いてサブチャネルの割当係数を決定する。

本発明の一実施形態によれば、前記サブチャネルの割当係数は前記数１〜４を用いて決定する。

ステップＳ６２０において、サブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和を比較する。

ステップＳ６３０において、ステップＳ６２０の比較結果、サブチャネルの割当係数の和が最大になるかを判断する。

本発明の一実施形態によれば、これは数５〜６を用いて判断する。

ステップＳ６３０の判断結果、サブチャネルの割当係数の和が最大にならなければ、ステップＳ６２０に戻り、サブチャネルの割当係数の和が最大になるまでサブチャネルの割当係数の和を比較する過程を繰り返す。しかし、ステップＳ６３０の判断結果、サブチャネルの割当係数の和が最大になるサブチャネルおよびリンク組合せが判断されれば、ステップＳ６４０で前記組合せに合致するようサブチャネルをリンクに割り当てる。

図７は、本発明の他の一実施形態に係るサブチャネルの割当方法を示すフローチャートである。

ステップＳ７１０において、サブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和を比較する。

ステップＳ７２０において、サブチャネルごとに基地局と端末機、基地局と中継機の間のリンクのうち、サブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する。

本発明の一実施形態によれば、これは前記数７を用いて選択する。

ステップＳ７３０において、サブチャネルごとに中継機と端末機との間のリンクのうちサブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択する。

本発明の一実施形態によれば、これは前記数８を用いて選択する。

ステップＳ７４０において、ステップＳ７２０およびステップＳ７３０で選択したリンクを用いてサブチャネルの割当係数の和が最大になるようサブチャネルをリンクに割り当てる。

図８は、本発明の一実施形態に係る干渉制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ８１０において、ＯＦＤＭＡシステムに存在する少なくとも１つのノードから干渉情報を受信する。

本発明の一実施形態によれば、前記少なくとも１つのノードは干渉電力が大きい順に所定数の干渉情報を生成した後、前記干渉情報を送信する。

ステップＳ８２０において、少なくとも１つのノードのデータレートと基準値とを比較する。

ステップＳ８３０において、少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断する。

本発明の一実施形態によれば、前記少なくとも１つのノードは少なくとも１つの端末機であってもよく、この場合に前記少なくとも１つの端末機のデータレートが前記数１０〜１４によって算出された基準値を超過するかを判断する。

また、本発明のまた他の一実施形態によれば、前記少なくとも１つのノードは少なくとも１つの中継機であってもよく、この場合に前記少なくとも１つの中継機の最初のホップのデータレートの総合が２番目のホップのデータレートの総合を超過するかを判断する。

ステップＳ８３０の判断結果、少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過すれば本過程は終了する。

しかし、ステップＳ８３０の判断結果、少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過しなければ、ステップＳ８４０で前記少なくとも１つのノードに割り当てられたサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に干渉を１つずつ制限しつつ、前記少なくとも１つのノードのデータレートと基準値とを比較する。

ステップＳ８５０において、干渉を制限して獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断する。

ステップＳ８５０の判断結果、干渉を制限して獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過しなければ、ステップＳ８４０を繰り返す。

しかし、ステップＳ８５０の判断結果、干渉を制限して獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過すれば、ステップＳ８６０において、ステップＳ８４０で制限された干渉に対する干渉情報を用いて干渉リストを作成する。

ステップＳ８７０において、ステップＳ８６０で作成した干渉リストと、干渉を制限して獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートを無線ネットワーク制御局に送信する。

本発明の一実施形態によれば、無線ネットワーク制御局はステップＳ８７０で送信された干渉リストとデータレートを用いて、ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとに前記数１５による基地局および中継機リストを作成して少なくとも１つの基地局に送信する。

本発明に係るＯＦＤＭＡシステムでサブチャネルの割当と干渉を制御する方法は、多様なコンピュータ手段を介して実行することができるプログラム命令形態に具現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されることができる。前記コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むこともできる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスクおよび磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェア階層で作動するように構成され、その逆も同様である。

上述したように、本発明は、たとえ限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような基材から多様な修正および変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。

１１０ 基地局
１２１ 中継器１
１２２ 中継器２
１２３ 中継器Ｍ
１３１ 端末機１
１３２ 端末機２
１３３ 端末機３
１３４ 端末機４
１３５ 端末機Ｋ
３１０ サブチャネル割当装置
３１１ サブチャネル割当係数決定部
３１２ サブチャネル割当部
４１０
４１１ 干渉情報受信部
４１２ 判断部
４１３ 干渉リスト作成部
４１４ 報告部
４２１ ノード１
４２２ ノード２
４２３ ノード３
４２４ ノードＫ
４３０ 無線ネットワーク制御局

Claims (19)

1. 直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機の信号対干渉および雑音比を用いてサブチャネルの割当係数を決定するサブチャネル割当係数決定部と、
   前記サブチャネルの割当係数を用いて、前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てるサブチャネル割当部と、
   を有することを特徴とするサブチャネル割当装置。
2. 前記サブチャネル割当係数決定部は、前記少なくとも１つのリンクごとに各サブチャネルに基づいて前記キュー長および前記ＳＩＮＲを用いて算出されたデータレートと比例するように前記サブチャネルの割当係数を決定することを特徴とする請求項１に記載のサブチャネル割当装置。
3. 前記サブチャネル割当部は、前記サブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるように、前記サブチャネルを前記少なくとも１つのリンクに割り当てることを特徴とする請求項２に記載のサブチャネル割当装置。
4. 前記サブチャネル割当部は、前記サブチャネルごとに基地局と前記少なくとも１つの端末機との間に形成されたリンクと、前記基地局と前記少なくとも１つの中継機との間に形成されたリンクのうち前記サブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択し、
   前記少なくとも１つの中継機は、前記サブチャネルごとに前記少なくとも１つの中継機と前記少なくとも１つの端末機との間に形成されたリンクのうち、前記サブチャネルの割当係数が最大になるリンクを選択することを特徴とする請求項２に記載のサブチャネル割当装置。
5. 前記サブチャネル割当部は、前記選択されたリンクを用いて前記サブチャネルが割り当てられるリンクのサブチャネルの割当係数の和が最大になるように、前記サブチャネルを前記少なくとも１つのリンクに割り当てることを特徴とする請求項４に記載のサブチャネル割当装置。
6. 前記サブチャネル割当装置は、前記ＯＦＤＭＡシステム上の基地局に含まれることを特徴とする請求項１に記載のサブチャネル割当装置。
7. 直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つのノードから前記少なくとも１つのノードに割り当てられる少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を受信する干渉情報受信部と、
   前記少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断する判断部と、
   前記データレートが前記基準値を超過しない場合、前記干渉情報を用いて干渉リストを作成する干渉リスト作成部と、
   前記干渉リストを無線ネットワーク制御局に送信する報告部と、を有し、
   前記無線ネットワーク制御局は前記干渉リストを受信し、前記ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられるサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成して、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの基地局に送信することを特徴とする干渉制御装置。
8. 前記少なくとも１つのノードは、前記少なくとも１つのサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に所定の数の干渉情報を生成した後、前記干渉制御装置に前記干渉情報を送信することを特徴とする請求項７に記載の干渉制御装置。
9. 前記少なくとも１つのノードは、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの端末機であり、
   前記判断部は、以前フレームで割り当てられる前記少なくとも１つの端末機の実際データレートを用いて、現在のフレームで前記端末機の実際データレートの和を予測することによって前記基準値を決めることを特徴とする請求項７に記載の干渉制御装置。
10. 前記少なくとも１つのノードは、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの中継機であり、
    前記判断部は、前記少なくとも１つの中継機の最初ホップのデータレートの和が前記基準値を超過するかを判断することを特徴とする請求項７に記載の干渉制御装置。
11. 前記判断部は、前記少なくとも１つの中継機の２番目のホップのデータレートの和を前記基準値として決めることを特徴とする請求項１０に記載の干渉制御装置。
12. 前記干渉リスト作成部は、前記少なくとも１つのサブチャネルごとに干渉電力が大きい順に干渉を制限しつつ、前記少なくとも１つのノードのデータレートが前記基準値を超過するかを判断して、前記基準値を超過する場合、前記制限された干渉に対する干渉情報を用いて前記干渉リストを作成することを特徴とする請求項７に記載の干渉制御装置。
13. 前記報告部は、前記干渉リスト作成部が干渉電力の大きい順に干渉を制限した結果、前記少なくとも１つのノードのデータレートが前記基準値を超過すれば、前記干渉が制限される場合に獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートを前記干渉リストと共に前記無線ネットワーク制御局に送信することを特徴とする請求項１２に記載の干渉制御装置。
14. 前記無線ネットワーク制御局は、前記干渉リストと前記干渉が制限される場合に獲得できる少なくとも１つのノードのデータレートを用いて、前記サブチャネルごとに前記ＯＦＤＭＡシステム全体データレートが最大になるように前記データ送信が制限される基地局および中継機リストを作成することを特徴とする請求項１３に記載の干渉制御装置。
15. 前記干渉制御装置は、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの基地局に含まれることを特徴とする請求項７に記載の干渉制御装置。
16. 直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つの端末機のキュー長と、前記少なくとも１つの端末機と少なくとも１つの中継機の信号対干渉および雑音比を用いてサブチャネルの割当係数を決定するステップと、
    前記サブチャネルの割当係数を用いて、前記ＯＦＤＭＡシステム上に形成された少なくとも１つのリンクにサブチャネルを割り当てるステップと、
    を有することを特徴とするサブチャネルの割当方法。
17. 直交周波数分割多重接続方式システム上の少なくとも１つのノードから前記少なくとも１つのノードに割り当てられる少なくとも１つのサブチャネルに対する干渉情報を受信するステップと、
    前記少なくとも１つのノードのデータレートが基準値を超過するかを判断するステップと、
    前記データレートが前記基準値を超過しない場合、前記干渉情報を用いて干渉リストを作成するステップと、
    前記干渉リストを無線ネットワーク制御局に送信するステップと、を有し、
    前記無線ネットワーク制御局は前記干渉リストを受信し、前記ＯＦＤＭＡシステムに割り当てられたサブチャネルごとにデータ送信を制限する基地局および中継機リストを作成して、前記ＯＦＤＭＡシステム上の少なくとも１つの基地局に送信することを特徴とする干渉制御方法。
18. 請求項１６または請求項１７のいずれか１項の方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
19. 前記ＯＦＤＭＡシステムの全てのデータ送信率は最大になることを特徴とする請求項１４に記載の干渉制御装置。

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