JP2014176088A - ヘテロジニアスセルラネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】テロジニアスセルラネットワークにおいて、セル同士の同一周波数干渉を低減し、ネットワークキャパシティを向上させる。
【解決手段】周波数帯域とタイムスロットとを含むユーザが使用可能な資源を有する、ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局であって、前記ヘテロジニアスセルラネットワークは、前記マイクロ基地局とマクロ基地局とを含む複数の基地局を有し、前記マイクロ基地局は、前記マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、前記マイクロ基地局に隣接する隣接基地局から、前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する、情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供する資源選択部と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘテロジニアスセルラネットワークに関する。

現在、１種類の基地局のみを有する従来のセルラネットワーク（以下、「ホモジニアスセルラネットワーク」とも言う）が幅広く応用されている。また、複数種類の基地局を有するセルラネットワーク（以下、「ヘテロジニアスセルラネットワーク」とも言う）も既に研究開発され、徐々に普及し応用されつつある。

図９は、ヘテロジニアスセルラネットワークの構成を示す摸式図である。図９に示すヘテロジニアスセルラネットワークは、４つのマクロ基地局（Ｍａｃｒｏ ＢＳ）ＭＢＳと８つのマイクロ基地局（ｍｉｃｒｏ ＢＳ）ｍＢＳとを有する。ここで、マイクロ基地局は、マクロ基地局と異なる小型基地局の総称であり、例えば、フェムト基地局（Ｆｅｍｔｏ ＢＳ）、ピコ基地局（ｐｉｃｏ ＢＳ）、マイクロ基地局（Ｍｉｃｒｏ ＢＳ）等が含まれる。また、ＭＣはマクロ基地局ＭＢＳがカバーするセル（「マクロセル（ＭＣ）」とも言う）、ｍＣはマイクロ基地局ｍＢＳがカバーするセル（「マイクロセル（ｍＣ）」とも言う）をそれぞれ示している。

通常、マイクロ基地局の送信電力はマクロ基地局より遥かに小さく、マイクロセルのカバレッジエリアはマクロセルより遥かに小さく、そしてマイクロセルのユーザ数がマクロセルより少ない確率が高い。従来技術において、同一周波数帯域をマイクロ基地局とマクロ基地局に割り当ててもよく、セル同士の干渉を低減させるために、異なる周波数帯域をマイクロ基地局とマクロ基地局に割り当ててもよい。また、マイクロ基地局及びマクロ基地局に割り当てられる周波数帯域は、全部が使用されるか、又は全部がオフにされた状態にあることが多い。

このように、マイクロ基地局及びマクロ基地局に同一周波数帯域を割り当てる場合、マイクロ基地局では、全部の周波数帯域をマイクロセル内のユーザに割り当てており、需要量の周波数帯域を超えるいわゆる過剰サービスをユーザに提供するおそれがある。そのため、過剰サービスの提供に起因して資源を無駄遣いするだけでなく、マイクロ基地局と隣接基地局とで同一周波数帯域を使用することによって各セル同士の干渉が強くなり、ネットワークキャパシティを低下させるという問題がある。

干渉を低減させるために、特許文献１にはヘテロジニアスセルラネットワークのフラクショナル周波数繰り返しメカニズムに関する技術が開示されている。このメカニズムは、従来のホモジニアスセルラネットワークにおけるフラクショナル周波数繰り返しメカニズムの直接的な拡張であり、すなわち、ユーザの位置情報に基づいて資源を割り当てるものである。また、特許文献２には、ヘテロジニアスセルラネットワークにおいて基地局と小型ノードとが異なる位置情報を使用することによって干渉を低減させる解決手段が開示されている。

米国特許出願公開２０１２／０１５７１０８号 国際公開ＷＯ２０１２／１０６９８７号

上述のように、ホモジニアスセルラネットワークは、３Ｇ及びその後の規格において、全周波数繰り返しメカニズムを使用することが多いが、ヘテロジニアスセルラネットワークは、ホモジニアスセルラネットワークと多少異なり、異なる類型のカバレッジ能力を有し、異なる類型の基地局を使用しており、基地局とセルとの間の差異によって、全周波数繰り返しメカニズムは、ヘテロジニアスセルラネットワークの最適な繰り返しメカニズムではなくなっている。

従って、ヘテロジニアスセルラネットワークにおいて、セル同士の同一周波数干渉を低減し、ネットワークキャパシティを向上させることができる技術が望まれる技術が望まれる。

本発明の一態様は、周波数帯域とタイムスロットとを含むユーザが使用可能な資源を有する、ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局であって、前記ヘテロジニアスセルラネットワークは、前記マイクロ基地局とマクロ基地局とを含む複数の基地局を有し、前記マイクロ基地局は、前記マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、前記マイクロ基地局に隣接する隣接基地局から、前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する、情報取得部と、前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供する資源選択部と、を有するものである。

本発明の一態様によれば、テロジニアスセルラネットワークにおいて、セル同士の同一周波数干渉を低減し、ネットワークキャパシティを向上させることができる。

本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局の構成を摸式的に示すブロック図である。 本実施形態のマイクロ基地局におけるユーザが使用可能な資源の選択を示す摸式図である。 本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマクロ基地局の構成を摸式的に示すブロック図である。 本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局の資源選択方法を示すフローチャートである。 本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマクロ基地局の資源割り当て方法を示すフローチャートである。 本実施形態の基地局の間で設定情報を交換する際のメッセージ信号図である。 本実施形態のマイクロ基地局がマクロ基地局から負荷情報を取得する際のメッセージ信号図である。 図５及び図６の各メッセージ信号のフォーマットを示す図である。 本実施形態のマイクロ基地局がＮ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを無作為に選択してユーザに提供する処理を示すフローチャートである。 ヘテロジニアスセルラネットワークの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、フラクショナル周波数繰り返しメカニズムに基づくヘテロジニアスセルラネットワーク及びそれにおけるマイクロ基地局、並びにマイクロ基地局の資源選択方法を開示する。本実施形態により、セル同士の同一周波数干渉を低減させ、ネットワークキャパシティを向上させることができる。

本実施形態は、一種の分散型のフラクショナル周波数繰り返しメカニズムを提案する。この繰り返しメカニズムは、ネットワークの負荷変化に伴って自己適応的に調整を行うことができる。特に、このフラクショナル周波数繰り返しメカニズムは、各セルの負荷が不均衡である場合（例えば、ホットスポットエリア）、及び各セルのユーザ要求が異なる場合に適用することができると共に、基地局の起動及びハイバネーションに対して自己適応的に調整を行うことができる。

本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークは、マクロ基地局とマイクロ基地局との２種類の基地局を含む複数の基地局を有し、マクロ基地局及びマイクロ基地局はユーザが使用可能な資源をそれぞれ有している。ここで言う「資源」には、周波数帯域及びタイムスロットが含まれる。

マクロ基地局は、マクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得する情報取得ユニットと、マクロ基地局自体が有する資源をユーザに割り当てる資源割り当てユニットとを備える。

マイクロ基地局は、マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、マイクロ基地局に隣接する基地局からこの隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する情報取得ユニットと、情報取得ユニットによって取得したマイクロ基地局自体及び隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、資源から一部の資源を選択してユーザに提供する資源選択ユニットとを備える。

マイクロ基地局は、周波数帯域とタイムスロットとを含む全ての資源から一部の資源を選択してユーザに提供し、遊休資源を増加させて、ユーザ要求を確保すると共にセル同士の同一周波数干渉を低減させることができ、ネットワークキャパシティを向上させることができる。

ここでは、「隣接セル（又は隣接基地局）」とは、ローカル基地局がカバーするセルと接続境界又は交差領域を有する近隣セル（又は近隣基地局）を意味する。

また、「設定情報」とは、基地局の設定に関する情報、例えば、基地局の位置、送信電力（Ｐｍ、ＰＭ）、マイクロ基地局の密度（ρｍ）、マクロ基地局の密度（ρＭ）を意味する。ここで、ｍを含む符号はマイクロ基地局の値を示し、Ｍを含む符号はマクロ基地局の値を示す。

また、「負荷情報」とは、基地局がカバーするセル内におけるユーザに関する情報、例えば、セル内の単一ユーザの速度要求（ｕｍ、ｕＭ）（以下、「ユーザ速度要求」と略称する）、セル内のユーザ密度（λｍ、λＭ）を意味する。

マイクロ基地局が負荷の測定等によって自セル内の負荷情報を取得することができない場合、所定の値を代替して使用することができる。マイクロ基地局が情報の交換等によって隣接セルの負荷情報を取得することができない場合、マイクロ基地局自体で測定して得た情報を用いて隣接セルの負荷情報を推定し、例えば、ｕＭ＝ｕｍ、λＭ＝λｍと仮定することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、これらの実施例は、本実施形態の具体的な動作を説明するために例示したに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の実施形態の主旨に従ってその構成要素を追加、削除して新たな技術方案を形成することもできる。

以下、本実施形態のマイクロ基地局の構成について、図１Ａ、図１Ｂを参照しながら説明する。

図１Ａは、本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局の構成を摸式的に示すブロック図であり、図１Ｂ〜図１Ｄは、本実施形態のマイクロ基地局におけるユーザが使用可能な資源の選択を示す摸式図である。

図１Ａに示すように、ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局ｍＢＳは、送信モジュール１０１と、受信モジュール１０２と、記憶モジュール１０３と、自動設定モジュール１１０と、近隣発見モジュール１１１と、情報交換モジュール１１２と、負荷測定モジュール１１３と、短周期更新モジュール１１４と、長周期更新モジュール１１５と、資源選択モジュール１２０とを備える。そのうち、資源選択モジュール１２０は、計算モジュール１２１とＭ−ＲＢ（Ｍ個のランダムなリソースブロック）生成モジュール１２２とを備える。これらモジュールは、メモリにロードされたプログラムに従って動作するプロセッサ及び／又は、専用のハードウェア回路によって構成することができる。

送信モジュール１０１は、外部のユーザ及びヘテロジニアスセルラネットワークのほかの基地局等に、データと情報とを含むメッセージ信号等を送信するのに用いる。

受信モジュール１０２は、外部のユーザ及びヘテロジニアスセルラネットワークのほかの基地局等から送信されてきた、データと情報とを含むメッセージ信号等を受信するのに用いる。

記憶モジュール１０３は、各種のデータ、情報等を記憶するのに用いる。

自動設定モジュール１１０は、マイクロ基地局自体のＩＤ、位置及び送信電力Ｐｍ等の設定情報を取得し、さらに、ヘテロジニアスセルラネットワークからマクロ基地局の密度ρＭ及びマイクロ基地局の密度ρｍ等の設定情報を取得するのに用いる。

近隣発見モジュール１１１は、隣接するマイクロ基地局及び隣接するマクロ基地局を含む隣接基地局を発見するのに用いる。例えば、隣接セルからローミングしてきたユーザから、この隣接セルが属する基地局の情報、例えば基地局のＩＤを取得する。

情報交換モジュール１１２は、隣接基地局と各種の情報、例えば設定情報及び負荷情報を交換するのに用いる。当然ながら、相手の基地局がこれらの情報を必要としない（要求しない）場合、これらの情報を送信することなく、単にこれらの情報を受信して取得するだけでよい。

負荷測定モジュール１１３は、マイクロ基地局がカバーするマイクロセルのサイズを推定し、マイクロセルの実際の負荷を測定することによって、マイクロ基地局の負荷情報を取得するのに用いる。例えば、マイクロセル内のユーザ密度λｍ、マイクロセルのユーザ速度要求ｕｍを計算する。

短周期更新モジュール１１４は、Ｍ−ＲＢ生成モジュール１２２によって、ユーザに提供する資源を短い周期で新たに選択するのに用い、この場合はシステムパラメーターを更新する必要がない。ここで、短周期の長さは、特に限定されるものではなく、必要に応じて設定することができる。そして、短周期更新の動作は、所定の時間又は所定のイベントによってトリガーすることができる。

長周期更新モジュール１１５は、計算モジュール１２１及びＭ−ＲＢ生成モジュール１２２によって、ユーザに提供する資源を長い周期で新たに選択するのに用い、この場合はシステムパラメーターを更新する必要がある。ここで、長周期の長さも、特に限定されるものではなく、短周期より長いように設定すればよい。そして、長周期更新の動作は、所定の時間又は所定のイベントによってトリガーすることができる。

資源選択モジュール１２０は、取得したマイクロ基地局自体及び隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、ユーザが使用可能な全ての資源（例えば、Ｎ個）から一部の資源（Ｍ個、Ｎ≧Ｍ）を選択してユーザに提供するのに用いる。Ｍ個は、選択される量を示す。この資源の選択は、最適な資源を正確に選択してもよいが、この場合、干渉をさらに低減させることはできるが、処理過程が非常に複雑であり、時間がかかってしまうので、無作為に行うことで、処理過程を簡易化することができる。

以下、計算モジュール１２１及びＭ−ＲＢ生成モジュール１２２について説明しながら、1つの具体的な資源選択処理を叙述するが、これに限定されるものではなく、ユーザ要求を確保すると共に遊休資源をできるだけ多く残すことができればよい。

計算モジュール１２１は、計算を行うのに用い、例えば、下記式（１）〜式（３）によってβ及びＭの値を計算する。

ここで、
ｃは、システムパラメーターを示し、マクロ基地局及びマイクロ基地局の送信電力によって決定される。
Ｐｍは、マイクロ基地局の送信電力を示す。
ＰＭは、マクロ基地局の送信電力を示す。
αは、経路損失因子を示し、通常は定数であり、その代表値としては３.７、４等である。

ｕｍは、マイクロセル内の単一ユーザのユーザ速度要求を示す。
ｕＭは、マクロセル内の単一ユーザのユーザ速度要求を示す。
ρｍは、マイクロ基地局の密度であって単位面積あたりのアクティブ状態にあるマイクロ基地局の数を示し、休止状態にあるマイクロ基地局等は含まれない。
ρＭは、マクロ基地局の密度であって単位面積あたりのアクティブ状態にあるマクロ基地局の数を示し、休止状態にあるマクロ基地局等は含まれない。
λｍは、マイクロセル内のユーザ密度であって単位面積あたりのサービス要求があるユーザの数を示し、待機状態又は休止状態にあるユーザは含まれない。

λＭは、マクロセル内のユーザ密度であって単位面積あたりのサービス要求があるユーザの数を示し、待機状態又は休止状態にあるユーザは含まれない。

は、複数のマクロセルのユーザ密度の平均値を示す。
Ｎは、ユーザが使用可能な資源が分割されてなるリソースブロックの総ブロック数を示す。
Ｍは、Ｎ個のリソースブロックから選択してユーザに提供する一部のリソースブロックのブロック数を示す。

式（２）をβ＝ｍｉｎ｛Ａ，Ｂ｝で表すと、βがＡとＢのうちの小さい方の数値と等しいことを意味する。式（２）によって計算したβが１に等しいと、マイクロ基地局が全てのリソースブロックを選択してユーザに提供する必要があることを意味し、βが１より小さいと、βの値が小さければ小さいほど、選択するリソースブロックが少なくなり、遊休のリソースブロックが多くなることを意味する。

Ｍ及びＮはいずれも整数であり、Ｎβが整数でない場合には、その数値を切り上げるようにする。例えば、Ｎβ＝２．３であると、Ｍ＝３とする。βが１以下であるので、ＭもＮ以下となる。

Ｍ−ＲＢ生成モジュール１２２は、Ｎ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを無作為に選択してユーザに提供するのに用いる。以降の説明において、その処理過程について、図8を参照しながら詳しく説明する。

以上、式（１）〜式（３）によってβ及びＭの値を計算し、さらにＮ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを選択してユーザに提供する例を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ユーザ要求を確保すると共に、選択した資源の数をできるだけ減少させることができればよい。

例えば、βに関する計算式（式（１）及び式（２））には、その他の負荷情報及び設定情報を使用することができることは言うまでもない。また、選択するリソースブロックのブロック数（Ｍ）は、式（３）によって計算したＭの値を直接使用することなく、このＭの値に基づいて得てもよい。例えば、Ｍに１より大きい係数をかけるか、又は所定の数値（例えば、１、２）を加算して得るようにしてもよい。この場合、資源を多めに選択することになるが、ユーザ要求に対して一定の余裕を提供することができ、ユーザ要求をよりよく満たすことができる。

図１Ｂは、ユーザが使用可能な資源の三つの選択方法例をそれぞれ示しており、この場合、Ｎ＝１６、Ｍ＝６である。具体的には、マイクロ基地局がユーザに提供可能なリソースブロックは合計で１６個であり、その中から６個のリソースブロックを選択してユーザに提供しており、遊休のリソースブロックが１６-６＝１０個となるので、セル同士の干渉を大幅に低減させ、ネットワークキャパシティを向上させることができる。

次に、本実施形態のマクロ基地局の構成について、図２を参照しながら説明する。
図２は、本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマクロ基地局の構成を摸式的に示すブロック図である。

図２に示すように、ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマクロ基地局ＭＢＳは、送信モジュール２０１と、受信モジュール２０２と、記憶モジュール２０３と、自動設定モジュール２１０と、近隣発見モジュール２１１と、情報交換モジュール２１２と、負荷測定モジュール２１３と、短周期更新モジュール２１４と、長周期更新モジュール２１５と、資源割り当てモジュール２２０とを備える。これらモジュールは、メモリにロードされたプログラムに従って動作するプロセッサ及び／又は、専用のハードウェア回路によって構成することができる。

送信モジュール２０１は、外部のユーザ及びヘテロジニアスセルラネットワークのほかの基地局等に、データと情報とを含むメッセージ信号等を送信するのに用いる。

受信モジュール２０２は、外部のユーザ及びヘテロジニアスセルラネットワークのほかの基地局等から送信されてきた、データと情報とを含むメッセージ信号等を受信するのに用いる。

記憶モジュール２０３は、各種のデータ、情報等を記憶するのに用いる。
自動設定モジュール２１０は、マクロ基地局自体のＩＤ、位置及び送信電力ＰＭ等の設定情報を取得し、さらに、ヘテロジニアスセルラネットワークからマクロ基地局の密度ρＭ及びマイクロ基地局の密度ρｍ等の設定情報を取得するのに用いる。

近隣発見モジュール２１１は、隣接するマイクロ基地局と、隣接するマクロ基地局とを含む隣接基地局を発見するのに用いる。例えば、隣接セルからローミングしてきたユーザから、この隣接セルが属する基地局の情報、例えば基地局のＩＤを取得する。

情報交換モジュール２１２は、隣接基地局と各種の情報、例えば、設定情報及び負荷情報を交換するのに用いる。当然ながら、マクロ基地局は、これらの情報を必要としない場合、隣接基地局にこれらの情報を要求することなく、単にこれらの情報を送信するのみでよい。

負荷測定モジュール２１３は、マクロ基地局がカバーするマクロセルのサイズを推定し、マクロセルの実際の負荷を測定することによって、マクロ基地局の負荷情報を取得するのに用いる。例えば、マクロセル内のユーザ密度λＭ、マクロセルのユーザ速度要求ｕＭを計算する。

短周期更新モジュール２１４は、資源割り当てモジュール２２０によって、ユーザが使用する資源を短い周期で新たに割り当てるのに用いる。ここで、短周期の長さは、特に限定されるものではない。

長周期更新モジュール２１５は、資源割り当てモジュール２２０によって、ユーザが使用する資源を長い周期で新たに選択するのに用い、この場合はシステムパラメーターを更新する必要がある。ここで、短周期と同様に、長周期の長さも特に限定されるものではない。
資源割り当てモジュール２２０は、資源をユーザに割り当てるのに用いる。

上記のように、ユーザへの資源の割り当てについて、マイクロ基地局とマクロ基地局とでは異なっている。マクロ基地局では直接全部の資源をユーザに割り当てるのに対して、マイクロ基地局では、まず全部の資源から一部の資源を選択した後に、選択した一部の資源をユーザに割り当てており、このようにして、他の部分の資源が遊休状態となるので、セル同士の干渉を低減させ、ネットワークキャパシティを向上させることができる。

また、全部の資源から一部の資源を選択するマイクロ基地局の処理は、所定の周期で無作為に繰り返して行うことができ、このように選択したリソースブロック及びリソースブロックの数も変化する。よって、干渉の強い周波数帯域等の資源が存在する場合、常にこの干渉の強い周波数帯域を使用することはない。

以下、本実施形態のマイクロ基地局における資源選択方法について、図３を参照しながら説明する。
図３は、本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局の資源選択方法を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、マイクロ基地局は、自動設定処理を行い、マイクロ基地局自体のＩＤ、位置及び送信電力等の設定情報を取得すると共に、ヘテロジニアスセルラネットワークからマイクロ基地局の密度ρｍ及びマクロ基地局の密度ρＭを取得する（ステップＳ３０１）。

その後、周辺セルからマイクロ基地局自体がカバーする現在のセルにローミングしてきた関連ユーザから、この周辺セルが属する基地局のＩＤを取得することによって、隣接基地局（「近隣基地局」とも言う）を発見する（ステップＳ３０２）。当然ながら、この隣接基地局はマクロ基地局の可能性も、マイクロ基地局の可能性もあるが、ここでは、説明の便宜のために、マイクロ基地局は他のマクロ基地局とのみ隣接すると仮定する。

次に、基地局の位置、送信電力等の設定情報を、発見した基地局と相互に交換する（ステップＳ３０３）。
その後、最強信号接続基準（Ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ Ｓｉｇｎａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔａｎｄａｒｄ）に基づいて、現在のセルの面積を推定する（ステップＳ３０４）。

その後、現在のセルのトラフィック負荷を測定する。例えば、一定時間内の異なる時点でサービス要求があるユーザの数をサンプリングして、その平均値を統計する。さらに、ステップＳ３０４において推定された面積に基づいて、マイクロセル内のユーザ密度λｍを計算する。また、ユーザが要求するサービスの類型からマイクロセルのユーザ速度要求ｕｍを取得してもよい（ステップＳ３０５）。

次に、再度周辺のマクロ基地局と負荷情報を交換し、発見した隣接するマクロ基地局のユーザ速度要求ｕＭ及びユーザ密度λＭ等の負荷情報を取得する（ステップＳ３０６）。この場合、隣接するマクロ基地局が負荷情報を必要としない場合、マイクロ基地局自体の負荷情報を隣接するマクロ基地局に送信しなくてもよい。

その後、上記式（１）及び式（２）に基づいてβの値を計算し、上記式（３）に基づいてＭの値を計算する（ステップＳ３０７）。
その後、全部のＮ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを無作為に選択してユーザに提供する（ステップＳ３０８）。以降の説明において、Ｍ個のリソースブロックの無作為選択方法については、図８を参照しながら詳しく説明する。

その後、生成したＭ個のランダムなリソースブロックをユーザに割り当てる（ステップＳ３０９）。ここでは、従来技術を採用すればよい。
資源割り当てについての更新には、長周期更新と短周期更新とが含まれる。長周期更新を行う場合、β及びＭの値を新たに計算する必要があり、ステップＳ３０５〜ステップＳ３０９を繰り返して実行する。短周期更新を行う場合、β及びＭの値を新たに計算することなく、それまでに計算したＭの値を直接使用し、ステップＳ３０８〜ステップＳ３０９のみを繰り返して実行することにより、周波数帯域の選択がより簡便で速くなる。

以下、本実施形態のマクロ基地局の資源割り当て方法について、図４を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態のヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマクロ基地局の資源割り当て方法を示すフローチャートである。ここでは、説明の便宜のために、マクロ基地局では隣接基地局の負荷情報を取得する必要がないと仮定する。

図４に示すように、まず、マクロ基地局は、自動設定処理を行い、マクロ基地局自体のＩＤ、位置及び送信電力等の設定情報を取得し、ネットワークからマイクロ基地局の密度ρｍ及びマクロ基地局の密度ρＭを取得する（ステップＳ４０１）。

その後、周辺セルからマクロ基地局自体がカバーする現在のセルにローミングしてきた関連ユーザから、この周辺セルが属する基地局のＩＤを取得することによって、隣接基地局を発見する（ステップＳ４０２）。この隣接基地局はマクロ基地局の可能性も、マイクロ基地局の可能性もある。

次に、基地局の位置、送信電力等の設定情報を、発見した基地局と相互に交換する（ステップＳ４０３）。
その後、最強信号接続基準に基づいて、現在のセルの面積を推定する（ステップＳ４０４）。

その後、現在のセルのトラフィック負荷を測定する。例えば、一定時間内の異なる時点でサービス要求があるユーザの数をサンプリングして、その平均値を統計する。さらに、ステップＳ４０４において推定された面積に基づいてマクロセル内のユーザ密度λＭを計算する。また、ユーザが要求するサービスの類型からマクロセルのユーザ速度要求ｕＭを取得してもよい（ステップＳ４０５）。

次に、全部の資源から、ユーザが使用する資源をユーザに割り当てる（ステップＳ４０６）。ここでは、従来技術を採用すればよい。
資源割り当てについての更新には、長周期更新と短周期更新とが含まれる。長周期更新を行う場合、ステップＳ４０５〜ステップＳ４０６を繰り返して実行する。短周期更新を行う場合、ステップＳ４０６のみを繰り返して実行する。

以下、本実施形態の図３におけるステップＳ３０３及び図４におけるステップＳ４０３の具体的な処理過程について、図５を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態の基地局間で設定情報を交換する際のメッセージ信号図である。そのうち、特定の基地局及び近隣基地局は、マクロ基地局であってもよく、マイクロ基地局であってもよい。また、各種の要求、応答、確認等のメッセージ信号のフォーマットについては、後で図７を参照しながら詳しく説明する。

まず、特定の基地局は、近隣基地局のＩＤを取得した（ステップＳ３０２、Ｓ４０２を参照）後に、近隣基地局のＩＤを含むリンク確立要求を近隣基地局に送信して、近隣基地局とのリンク確立を要求する（ステップＳ５０１）。近隣基地局は、この要求に応答して、特定の基地局にＡＣＫ（確認）メッセージを送信する（ステップＳ５０２）。これにより、特定の基地局と近隣基地局との間でリンクを確立する。

その後、特定の基地局は、近隣基地局に設定情報送信要求を送信して、近隣基地局の基地局位置、送信電力等の設定情報を要求する（ステップＳ５０３）。近隣基地局は、この要求に応答して、本基地局の位置、送信電力等の設定情報を特定の基地局に送信する（ステップＳ５０４）。特定の基地局は、これらの設定情報を受信した後に、近隣基地局に設定情報を受信した旨の情報受信確認を送信する（ステップＳ５０５）。

次に、近隣基地局は、特定の基地局に設定情報送信要求を送信して、特定の基地局の基地局位置、送信電力等の設定情報を要求する（ステップＳ５０６）。特定の基地局は、この要求に応答して、本基地局の位置、送信電力等の設定情報を近隣基地局に送信する（ステップＳ５０７）。近隣基地局は、これらの設定情報を受信した後に、特定の基地局に設定情報を受信した旨の情報受信確認を送信する（ステップＳ５０８）。

その後、特定の基地局は、近隣基地局に情報交換完了のメッセージを送信する（ステップＳ５０９）。近隣基地局は、特定の基地局にＡＣＫ（確認）メッセージを送信する（ステップＳ５１０）。

このようにしてステップＳ５０１〜ステップＳ５１０を経過した後、特定の基地局と近隣基地局との間の設定情報の交換（ステップＳ３０３、ステップＳ４０３を参照）が完了する。

以下、本実施形態の図３におけるステップＳ３０６の具体的な処理過程について、図６を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態のマイクロ基地局がマクロ基地局から負荷情報を取得する際のメッセージ信号図である。各種の要求、応答、確認等のメッセージ信号のフォーマットについては、後で図７を参照しながら詳しく説明する。

まず、特定のマイクロ基地局は、近隣マクロ基地局のＩＤを取得した（ステップＳ３０２を参照）後に、近隣マクロ基地局のＩＤを含むリンク確立要求を近隣マクロ基地局に送信して、近隣マクロ基地局とのリンク確立を要求する（ステップＳ６０１）。近隣マクロ基地局は、この要求に応答して、特定のマイクロ基地局にＡＣＫ（確認）メッセージを送信する（ステップＳ６０２）。これにより、特定のマイクロ基地局と近隣マクロ基地局との間でのリンクを確立する。

その後、特定のマイクロ基地局は、近隣マクロ基地局に負荷情報送信要求を送信して、近隣マクロ基地局のユーザ密度及びユーザ速度要求等の負荷情報を要求する（ステップＳ６０３）。近隣マクロ基地局は、この要求に応答して、本基地局のユーザ密度及びユーザ速度要求等の負荷情報を特定のマイクロ基地局に送信する（ステップＳ６０４）。特定のマイクロ基地局は、これらの負荷情報を受信した後に、これらの負荷情報を受信した旨の情報受信確認を近隣マクロ基地局に送信する（ステップＳ６０５）。

次に、特定のマイクロ基地局は、近隣マクロ基地局に情報交換完了の旨のメッセージを送信する（ステップＳ６０６）。近隣マクロ基地局は、特定のマイクロ基地局にＡＣＫ（確認）メッセージを送信する（ステップＳ６０７）。
このようにしてステップＳ６０１〜ステップＳ６０７を経過した後、特定のマイクロ基地局は、近隣マクロ基地局の負荷情報を取得する。

以下、図５及び図６の各種のメッセージ信号のフォーマットについて、図７を参照しながら説明する。
図７は、図５及び図６のメッセージ信号のフォーマットを示す図である。

リンク確立要求、リンク確立確認、情報送信要求、情報送信応答、情報受信確認等のメッセージには、図７に示すように、シリアル番号７０１と、フラグ７０２と、チェックサム７０３と、データ７０４との４つの部分が含まれる。

そのうち、シリアル番号７０１は、そのメッセージに１つのシリアル番号を指定するのに用いる。
フラグ７０２は、そのメッセージの類型が「要求」、「応答」、「確認（ＡＣＫ）」又は「完了（ＥＮＤ）」のうちのいずれであるかを示すものである。
チェックサム７０３は、認証ヘッダが既に壊れている否かを示すのに用いる。

データ７０４は、メッセージの内容を記載するのに用い、その長さは可変である。フラグ７０２が「要求」である場合、データ７０４には要求の具体的な内容が含まれる。フラグ７０２が「応答」である場合、データ７０４には要求に応答するシリアル番号と応答の内容とが含まれる。フラグ７０２が「確認」である場合、データ７０４には確認のシリアル番号が含まれる。フラグ７０２が「完了」である場合、データ７０４は空である。

以下、本実施形態の図３のステップＳ３０８の具体的な処理過程について、図８を参照しながら説明する。

図８は、本実施形態のマイクロ基地局がＮ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを無作為に選択してユーザに提供する際処理を示すフローチャートである。ここで、Ｎ及びＭは正の整数であり、且つ、Ｎ≧Ｍである。

図８に示すように、まず、Ｎ個のリソースブロックの各々のブロックに対して１つの疑似乱数を割り当てる（ステップＳ８０１）。次に、ステップＳ８０１において割り当てたＮ個の疑似乱数を昇順で並び替え、Ｍ番目に小さい疑似乱数を閾値と決定する（ステップＳ８０２）。最後に、Ｎ個のリソースブロックに割り当てた疑似乱数のそれぞれと、ステップＳ８０２において取得した閾値と比較し、Ｎ個のリソースブロックから、比較結果がＭ以下であるＭ個のリソースブロックを選択する（ステップＳ８０３）。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成・機能・処理モジュール等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。

Claims (12)

1. 周波数帯域とタイムスロットとを含むユーザが使用可能な資源を有する、ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局であって、
   前記ヘテロジニアスセルラネットワークは、前記マイクロ基地局とマクロ基地局とを含む複数の基地局を有し、
   前記マイクロ基地局は、
   前記マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、前記マイクロ基地局に隣接する隣接基地局から、前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する、情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供する資源選択部と、を有することを特徴とする、マイクロ基地局。
2. 前記設定情報は、基地局の位置及び送信電力を含み、
   前記負荷情報は、ユーザ速度要求及びユーザ密度を含み、
   前記情報取得部は、前記ヘテロジニアスセルラネットワークから設定情報としての前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度をさらに取得し、
   前記資源選択部は、前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報、並びに前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ基地局。
3. 前記資源選択部は、
   前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記一部の資源の量を決定し、
   前記資源から前記量の資源を無作為に選択して前記ユーザに提供することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ基地局。
4. 前記マイクロ基地局が有する全ての資源をＮ個のリソースブロックに分け、Ｎ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを前記一部の資源として選択して前記ユーザに提供し、
   Ｎ及びＭは正の整数であり、且つ、Ｎ≧Ｍであり、
   前記資源選択部は、前記マクロ基地局及び前記マイクロ基地局の送信電力に基づいて、システムパラメーターｃを計算し、下記式によって前記Ｍの値を計算することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ基地局。
   

   

   

   ｕｍ：マイクロ基地局のユーザ速度要求
   ｕＭ：マクロ基地局のユーザ速度要求
   ρｍ：マイクロ基地局の密度
   ρＭ：マクロ基地局の密度
   λｍ：マイクロ基地局のユーザ密度
   λＭ：マクロ基地局のユーザ密度
5. ヘテロジニアスセルラネットワークにおけるマイクロ基地局による資源選択方法であって、
   前記マイクロ基地局は、周波数帯域とタイムスロットとを含むユーザが使用可能な資源を有し、
   前記ヘテロジニアスセルラネットワークは、マクロ基地局と前記マイクロ基地局とを含む複数の基地局を有し、
   前記方法は、
   前記マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、前記マイクロ基地局に隣接する隣接基地局から前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する情報取得ステップと、
   前記情報取得ステップで取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供する資源選択ステップと、を含むことを特徴とする方法。
6. 前記設定情報は、基地局の位置及び送信電力を含み、
   前記負荷情報は、ユーザ速度要求及びユーザ密度を含み、
   前記情報取得ステップにおいて、前記ヘテロジニアスセルラネットワークから設定情報としての前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度をさらに取得し、
   前記資源選択ステップにおいて、前記情報取得ステップで取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報、並びに前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記資源選択ステップにおいて、前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記一部の資源の量を決定し、前記資源から前記量の資源を無作為に選択して前記ユーザに提供することを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記資源選択ステップにおいて、前記マイクロ基地局が有する全ての資源をＮ個のリソースブロックに分け、Ｎ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを前記一部の資源として選択してユーザに提供し、Ｎ及びＭは正の整数であり、且つ、Ｎ≧Ｍであり、
   前記資源選択ステップにおいて、前記マクロ基地局及び該マイクロ基地局の送信電力に基づいて、システムパラメーターｃを計算し、下記式によって前記Ｍの値を計算することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の方法。
   

   

   

   ｕｍ：マイクロ基地局のユーザ速度要求
   ｕＭ：マクロ基地局のユーザ速度要求
   ρｍ：マイクロ基地局の密度
   ρＭ：マクロ基地局の密度
   λｍ：マイクロ基地局のユーザ密度
   λＭ：マクロ基地局のユーザ密度
9. マクロ基地局とマイクロ基地局とを含む複数の基地局を有し、前記マクロ基地局及び前記マイクロ基地局が周波数帯域とタイムスロットとを含むユーザが使用可能な資源をそれぞれ有する、ヘテロジニアスセルラネットワークであって、
   前記マクロ基地局は、
   前記マクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得する情報取得部と、
   前記マクロ基地局自体が有する前記資源をユーザに割り当てる資源割り当て部と
   を備え、
   前記マイクロ基地局は、
   前記マイクロ基地局自体の設定情報及び負荷情報を取得すると共に、前記マイクロ基地局に隣接する隣接基地局から前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供する資源選択部と、を備えることを特徴とする、ヘテロジニアスセルラネットワーク。
10. 前記設定情報は、基地局の位置及び送信電力を含み、
    前記負荷情報は、ユーザ速度要求及びユーザ密度を含み、
    前記マイクロ基地局の情報取得部は、前記ヘテロジニアスセルラネットワークから設定情報としての前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度をさらに取得し、 前記マイクロ基地局の資源選択部は、前記情報取得部が取得した前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報、並びに前記マイクロ基地局の密度及び前記マクロ基地局の密度に基づいて、前記資源から一部の資源を選択して前記ユーザに提供することを特徴とする、請求項９に記載のヘテロジニアスセルラネットワーク。
11. 前記マイクロ基地局の資源選択部は、前記マイクロ基地局自体及び前記隣接基地局の設定情報及び負荷情報に基づいて、前記一部の資源の量を決定し、前記資源から前記量の資源を無作為に選択して前記ユーザに提供することを特徴とする請求項９に記載のヘテロジニアスセルラネットワーク。
12. 前記マイクロ基地局は、前記マイクロ基地局が有する全ての資源をＮ個のリソースブロックに分け、Ｎ個のリソースブロックからＭ個のリソースブロックを前記一部の資源として選択してユーザに提供し、Ｎ及びＭは正の整数であり、且つ、Ｎ≧Ｍであり、
    前記マイクロ基地局の資源選択部は、前記マクロ基地局及び前記マイクロ基地局の送信電力に基づいて、システムパラメーターｃを計算し、下記式によって前記Ｍの値を計算することを特徴とする、請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のヘテロジニアスセルラネットワーク。
    

    

    

    ｕｍ：マイクロ基地局のユーザ速度要求
    ｕＭ：マクロ基地局のユーザ速度要求
    ρｍ：マイクロ基地局の密度
    ρＭ：マクロ基地局の密度
    λｍ：マイクロ基地局のユーザ密度
    λＭ：マクロ基地局のユーザ密度

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