JP2020031352A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信接続中の移動端末（能動端末ＡＵＥ）がないセルの無線リソースを、セル間干渉の懸念を排除しつつ他のセルにおいても有効活用し、セルスループットを向上するためのきめ細かい通信リソース割り当て制御を、基地局の処理負荷を低減しつつ安価に実現できる無線通信システムを提供する。【解決手段】基地局の制御・ベースバンド部に、能動端末ＡＵＥがセル内に存在するか否かを監視する能動端末監視部を設ける。あるセルにおいて能動端末ＡＵＥなしの能動端末監視情報が得られた場合、該能動端末監視情報を基地局とは別に設けられた割当制御指令部に取得させ、能動端末なしと判定されたセルと共通の無線リソースＲＢを隣接するセルに対して割り当てることを、リソース割当制御部に対して許可する。基地局は割当制御指令部からの指令を参照するだけの簡単な処理負荷により、隣接するセル間で無線リソースを共用化してもよいかどうかを簡単に判断できる。【選択図】図８

Description

この発明は携帯端末等の移動端末を含んだ無線通信システムに関するものであり、特に隣接セル間の電波干渉を低減しつつ、個々のセルスループットを改善できるようにした無線通信システムに関する。

現在、さまざまな無線通信システムの普及が進み、マイクロ波帯における周波数資源は枯渇の危機を迎えつつある。特に広域エリアで利用されるシステムの周波数資源有効活用のための技術は、ユーザーへのサービス性を向上するための重要な鍵を握る技術となる。一般的に、基地局が形成するセル同士において生じるセル間干渉を回避するために、複数のチャネルを繰返し配置することが行われている（周波数繰返し）。しかし、高速な通信のためには広い帯域幅が必要となるにもかかわらず、一事業者に割り当てられる帯域は有限であるため十分な数のチャネルを用意することは困難である。例えば、１セル繰返しの場合、各セルに割り当てられる帯域は広帯域で運用可能となるが、セル間干渉の影響を大きく受けるため、特にセル境界付近での通信品質が大きく劣化する問題がある。

例えば、図１２は、干渉防止のため３セルにて周波数繰返しを行なう方式を示している。周波数繰返しによってセル間干渉は回避され、その影響を低減できるが、図１２右側の模式的なグラフに示すように、各基地局で利用可能な帯域幅が３分の１とってしまい、十分な通信速度（スループット）を確保できなくなる。そこで、干渉による通信品質の劣化を管理し、かつ限られた周波数資源を効率良く運用しながら、大容量の無線アクセスを広域に提供するための技術として、図１３に示すようなフラクショナル周波数繰返し技術（Fractional Frequency Reuse：ＦＦＲ）が注目されている（非特許文献１，２）。

この方式では、セルのセンター領域を対象とした通信では３つリソースブロック（ＲＢ１、ＲＢ２，ＲＢ３）でカバーされる全帯域を割り当て、またセルのエッジ領域では３つのリソースブロックを３セルに分散させて割り当てる。セルエッジ領域では周波数繰返し数が３、つまり各々１つのリソースブロックによる繰返しをエッジ領域にも到達する大出力にて行う。他方、セル中心領域では３つのリソースブロックを同時に使用して帯域幅を広げる一方、エッジ領域への影響が生じないように送信出力を下げ、周波数繰返し数を１とする。これにより、周波数繰返しによるセル間干渉が抑制されるとともに、送信の周波数帯域が拡大しセルスループットの向上も同時に達成される。

雑誌ＦＵＪＩＴＳＵ 第６３巻第４号４５５−４６０頁 ＮＴＴ技術ジャーナル ２０１２年９月号７８−８１頁

しかしながら、上記の方式においては、非特許文献２にも開示されているごとく、隣接セル間における干渉回避のためのリソースブロック割当て制御を、基地局間連携のみに頼って行っているので、基地局の処理負荷の増大を招きやすい問題がある。特に、上記のセル間干渉の問題は各セル内の移動端末の接続状況によっても変化するはずであるが、これに対応してリソースブロック割当制御を更にきめ細かく行うことは、基地局の処理負荷の増大がますます助長されることにつながる。また、リソースブロックの割当制御処理は、ハードウェア的には基地局の制御・ベースバンド部が担うことになるが、上記のように処理負荷が増大することは制御・ベースバンド部のハードウェアコストの増大にもつながり、特に小規模な通信ネットワーク構築に際してはその影響が大きくなる。

本発明の課題は、隣接セル間における干渉防止のためのきめ細かい通信リソース割り当て制御を、基地局の処理負荷を低減しつつ安価に実現できる無線通信システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、
複数セルに分割された通信エリアの各セルに設けられる無線部であって、自セル内の移動端末と予め割り当てられた無線リソースに基づいて無線通信する無線部と、無線部が扱う送受信信号の変復調処理を含むデジタルベースバンド信号処理を行う制御・ベースバンド部とを備える基地局と、
各セルに無線リソースを割り当てるリソース割当制御部とを備え、
基地局の制御・ベースバンド部は、各無線部が受け持つセル内に該無線部と通信接続中の移動端末（以下、「能動端末」という）が存在するか否か監視するとともに、その監視結果に基づいて能動端末監視情報を作成する能動端末監視部と、
セルの能動端末監視情報を基地局より取得するとともに、該セルの能動端末監視情報が「能動端末あり」を示している場合、当該セルと共通の無線リソースを隣接するセルに対し割り当てることをリソース割当制御部に対して許可する割当制御指令部とを備えたことを特徴とする。

本明細書において「無線リソース」は、無線通信での各々のデータフローに割り当てられる情報伝送に必要な各種の無線資源であって、各データフローについての割当を変更可能なものであり、時間、周波数、符号、空間、またはそれらの組み合わせによって定義されるものを意味する。

基地局が受け持つセル内に該基地局と通信接続されている能動端末が存在するか否かは、その接続制御を受け持つ基地局の制御・ベースバンド部において容易に把握できる。上記本発明の無線通信システムにおいては、制御・ベースバンド部に能動端末監視部を設け、セル内の能動端末の有無を監視する。そして、その監視の結果、あるセルにおいて「能動端末なし」の能動端末監視情報が得られることは、そのセル内には能動状態の移動端末が存在せず該セルと同じ通信リソースを隣接するセルに割り当ててもセル間干渉が本来的に生じにくくなっていることを意味する。そこで、上記能動端末監視情報を基地局とは別に設けられた割当制御指令部に取得させ、「能動端末なし」と判定されたセルと共通の無線リソースを隣接するセルに対して割り当てることを、上記リソース割当制御部に対して許可する。その結果、基地局は割当制御指令部からの指令を参照するだけの簡単な処理負荷により、隣接するセル間で無線リソースを共用化してもよいかどうかを簡単に判断できるようになる。そして、「能動端末なし」のセルの無線リソースは、セル間干渉の懸念を排除しつつ他のセルにおいても有効活用することができるようになり、セルスループットの向上に貢献できる。

割当制御指令部は、能動端末監視情報が「能動端末あり」となっているセルが「能動端末なし」に切り替わった場合に、当該セルと共通の無線リソースの隣接するセルへの割り当ての禁止をリソース割当制御部に指令するものとして構成できる。本発明によると、セルが「能動端末あり」から「能動端末なし」へ切り替わったかどうかも能動端末監視情報に基づいて容易に把握でき、それに基づいて上記共通の無線リソースの隣接するセルへの割り当てを禁止することで、セル間干渉の発生を効果的に防止することができる。

割当制御指令部はリソース割当制御部に対し、予め定められた互いに隣接する複数のセルの全てにおいて能動端末監視情報が「能動端末あり」を示している場合、それら全てのセルに互いに異なる無線リソースを割り当てる指令を行なうように構成できる。これにより、能動端末が存在するセル間の干渉を効果的に防止ないし抑制できる。他方、複数のセルの一部のものについて能動端末監視情報が「能動端末なし」を示している場合は、当該セルに割当てられるべき無線リソースを、能動端末監視情報が「能動端末あり」となっているセルに追加割当てする制御を指令するように構成できる。セルのうち１つでも「能動端末なし」を示している場合、そのセルの割当て無線リソースを他の（「能動端末あり」の）セルに追加割当することで、それらセルのスループットの向上に貢献できる。このとき、能動端末監視情報が「能動端末あり」となっているセルへの無線リソースの追加割当て状態は、無線リソースの追加割当元となるセルの能動端末監視情報が「能動端末なし」から「能動端末あり」に移行するまで継続されるようにしておくとよい。これにより、無線リソースの追加割当て状態を合理的に延長でき、スループットの改善された状態をさらに長く継続することができる。

無線通信が特に直交周波数分割多重方式を採用するものである場合、無線リソースは、サブキャリア周波数間隔にて仕切られる周波数軸と、通信データフレームのスロット間隔にて仕切られる時間軸とが張る周波数／時間平面上に定義されるリソースブロックとすることができる。高いスループットが期待できる直交周波数分割多重方式においてリソースブロックは、周波数／時間平面（二次元化したリソース分割空間）からサブキャリア周波数間隔とスロット間隔とに応じて多数切り出すことができ、セル内の移動端末の位置や通信状態に応じて柔軟に割当てを実施することで通信品質の向上に寄与する。

また、本発明の無線通信システムは、前記したフラクショナル周波数繰返し方式の構築簡略化にも有効に寄与する。この場合、基地局の無線部は、隣接するセル間にて内容の異なるリソースブロックの割当てを受けつつセルのエッジ領域に存在する移動端末との間で第一送信電力にて通信するエッジ通信モードと、隣接するセル間にて共通のリソースブロックの割当てを受けつつセルのセンター領域に存在する移動端末との間で第一送信電力よりも低い第二送信電力にて通信するセンター通信モードとを切り替えながらセル内の移動端末と無線通信するものとして構成する。そして、割当制御指令部は、エッジ通信モードにおいて、隣接するセルの少なくとも一方において能動端末監視情報が「能動端末なし」を示している場合、当該セルと共通のリソースブロックを隣接するセルに対し割り当てることをリソース割当制御部に対して許可するように構成する。これにより、各セルへの割当てリソースブロック数が減じて帯域幅が縮小するエッジ通信モードにおいても、「能動端末なし」のセルの一時的に冗長化しているリソースブロックを「能動端末あり」のセルに拠出する形で追加割当てすることができ、そのセルのエッジ近傍に存在する移動端末へのスループット、ひいては通信品質の向上を図ることができる。

また、周波数繰返しを実施するために通信エリアは、セル数及びセル配置が一定の互いに隣接するセルよりなる繰返し単位セル群に分割することができる。リソース割当制御部は、エッジ通信モードにおいては、繰返し単位セル群を構成する複数のセルに対し各々単一の互いに異なる固有リソースブロックを割り当てる一方、センター通信モードにおいては、繰返し単位セル群を構成する複数のセルのそれぞれに対し、エッジ通信モードにおいて各々割り当てられる固有リソースブロックの全てを加算的に割り当てるように構成できる。割当制御指令部は、エッジ通信モードにおいて繰返し単位セル群をなすセルのうち能動端末監視情報が「能動端末あり」となっているものに対し、「能動端末なし」となっているセルに割り当てられている固有リソースブロックを追加割当てすることをリソース割当制御部に対して指令するものとして構成できる。

セル間干渉が生じにくいセンターエリアについては、エッジ通信モード用の各セルの固有リソースブロックを、センター通信モードにおいて各セルに加算的に割り当てることで、センター通信モードでのセルスループットを大幅に高めることができる。そして、エッジ通信モードにおいては、「能動端末なし」となっているセルの固有リソースブロックを「能動端末あり」のセルに追加割当てすることで、能動端末の少ない通信環境下では、濃度端末の存するセルの割当リソースブロック数ひいては周波数帯域幅を拡張することができ、エッジ通信モードにおいてもセルスループットを同様に高めることができる。

また、割当制御指令部は、エッジ通信モードにおいて繰返し単位セル群を構成する複数のセルのうち前記能動端末監視情報が「能動端末なし」となっているセルが複数存在する場合、それらセルに各々割り当てられている固有リソースブロックを、「能動端末あり」となっているセルに加算的に割当てすることをリソース割当制御部に対して指令するものとして構成できる。複数の「能動端末なし」のセルの固有リソースブロックを「能動端末あり」のセルに加算的に割り当てることで、エッジ通信モードにおける「能動端末あり」のセルのスループットをさらに高めることができる。

本発明の作用及び効果の詳細については、「課題を解決するための手段」の欄にすでに記載したので、ここでは繰り返さない。

本発明の一実施形態である無線通信システムのブロック図。 基地局のブロック図。 基地局の配置例を示す模式図。 本発明の無線通信システムにおいて、全てのセルに能動端末が存在する場合の各セルのリソースブロック割当状況を示す説明図。 リソースブロックの概念図。 割当制御指令部の処理の流れの第一例を示すフローチャート。 割当制御指令部の処理の流れの第二例を示すフローチャート。 図１の無線通信システムにおける各部間の通信処理の流れを示すタイミングチャート。 本発明の無線通信システムにおいて、セルＡに能動端末が存在しない場合に、セルＢ及びセルＣにセルＡのリソースブロックが追加割当される様子を示す説明図。 本発明の無線通信システムにおいて、セルＡが能動端末ありの状態に移行したときのリソースブロック割当状態の変化を示す説明図。 本発明の無線通信システムにおいて、セルＡ及びセルＢに能動端末が存在しない場合に、セルＣにセルＡ及びセルＢのリソースブロックが追加割当される様子を示す説明図。 周波数繰返し数を３として各セルにリソースブロックを割り当てる方式の説明図。 エッジ領域の周波数繰返し数を３とし、センター領域の周波数繰返し数を１として、フラクショナル周波数繰返し方式により各セルにリソースブロックを割り当てる様子を示す説明図。

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。無線通信システム１は、複数の基地局３０と、該基地局３０に接続される割当制御指令部１０とを要部とする。基地局３０は、受け持ちのセル内の複数の移動端末４０（携帯端末やモバイル機器等）と無線通信する。切替装置２０については後述する。

図２は基地局３０の構成の一例を示すものである。該基地局３０は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式の基地局装置として構成され、無線部（ＲＲＨ：Remote Radio Head）３１Ａ〜３１Ｃと制御・ベースバンド部（ＢＢＵ： Base Band Unit）３２の２つの大きなハードウェアブロックよりなる。本実施形態においては、１つの基地局３０において無線部は符号３１Ａ〜３１Ｃ似て示す３つが設けられているが、その理由については後述する。そして、これら３つの無線部を総称する場合は単に無線部３１ともいう。無線部３１は、自セル内の移動端末と予め割り当てられた無線リソースに基づいて無線通信する役割を果たす。また、制御・ベースバンド部３２は無線部が扱う送受信信号の変復調処理を含むデジタルベースバンド信号処理を担う。

制御・ベースバンド部３２は、具体的には次のような構成要素を有する。
・制御部（ＣＮＴ）３２２：基地局３０全体の制御および呼制御のプロトコルや制御監視を行なう。また、イーサネットなどの伝送路を接続し、ＩＰｓｅｃ、ＩＰｖ６などのプロトコルを処理してＩＰパケットの授受を行なう伝送路インターフェース部や、伝送路またはＧＰＳ等から抽出した基準クロックを基に、基地局３０内部で使用する各種クロックを生成するタイミング制御部もここに組み込まれる。
・ベースバンド部（ＢＢ）３２１：伝送路インターフェースを通して授受するＩＰパケットと無線上に乗せるベースバンド信号の変復調を行なう。ＬＴＥにおいてベースバンド信号は直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)の信号であり、無線部３１との間で授受される。このベースバンド部は、ＬＴＥの適応変調に採用される種々の変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）をカバーするものである。

また、無線部３１は次のような構成要素を有する。
直交変復調部３１３：ベースバンド部３２１で処理されるＯＦＤＭ信号を直交変復調し、アナログＲＦ信号に変換する。
・送受信部３１２：直交変復調部３１３で生成されたＲＦ信号を電波として送出する周波数に変換する。また、受信した電波を直交変復調部３１３で処理する周波数に変換する。
・アンプ３１１：送受信部３１２で生成したＲＦ信号をアンテナ３１３から送信するために電力増幅する。他方、アンテナ３１３で受信した微弱電波を増幅し送受信部３１２に渡す。

本実施形態において通信エリアは、セル数及びセル配置が一定の互いに隣接するセルよりなる繰返し単位セル群に分割されている。具体的には、図３に示すように、３つのセル（Ａ，Ｂ，Ｃ）を結節点の周りに等角的に配置したものが繰返し単位セル群として設定されている。基地局３０は、この結節点に配置されるとともに、３つの無線部３１Ａ〜３１Ｃは、繰返し単位セル群に属する各セル（Ａ，Ｂ，Ｃ）と一対一に対応付けられており、それぞれ対応するセル内の移動端末との送受信を受け持つ。

ＬＴＥ方式においては、各セル内の移動端末は基地局３０に対してＯＦＤＭアクセス（ＯＦＤＭＡ）により無線接続する。ＯＦＤＭアクセス方式は、周波数分割多重と時間分割多重とを複合させた二次元の多重化アクセス方式として特徴づけられる。具体的には、直交する周波数軸と時間軸のチャネル（サブキャリア）を分割してユーザー（接続中の移動端末）に割り振り、各サブキャリアの信号がゼロ（0点）になるように周波数軸上で直交するサブキャリアを分割する。サブキャリアを分割して割り当てることにより、あるサブキャリアがフェージングの影響を受けても影響のない別のサブキャリアを選択することがでるので、ユーザーは無線環境に応じてより良好なサブキャリアを使用でき、無線品質を維持できる利点が生ずる。

そして、ＯＦＤＭの変調方式においては、周波数軸と時間軸とが張る仮想平面上で定義されるリソースブロック(Resource Block）が無線リソースとして採用される。リソースブロックは図５に示すように、上記平面を１８０ｋＨｚ／０．５ｍｓｅｃでマトリックスに区切ったブロックとして定義され、各ブロックは周波数軸上では１５ｋＨｚ間隔で隣接する１２個のサブキャリアを、時間軸上ではフレームの１スロット分（７シンボル）を含む。このリソースブロックは時間軸上で隣接する２つ（１ｍｓｅｃ）を１組としてユーザー端末に割り当てられる。

本実施形態においては、繰返し単位セル群をなす各セルへのリソースブロックの割り当てを、フラクショナル周波数繰返しの原理により実施する。具体的には、図３において基地局３０の無線部３１Ａ〜３１Ｃは、図４に示すように、時分割により次のような２つのモードを切り替えつつ、自セル内の移動端末と無線通信する。
・エッジ通信モード：隣接するセル間にて内容の異なるリソースブロックの割当てを受けつつセルのエッジ領域に存在する移動端末との間で第一送信電力（具体的には、セルエッジをカバーしつつ、隣接するセルのセンター領域には深く進入しない程度の高出力）にて通信する。具体的には、繰返し単位セル群をなす３つのセルＡ〜Ｃに対応して周波数帯域の異なる各々単一の３種類のリソースブロック（ＲＢ１〜３：固有リソースブロック）が用意されており、予め定められたスケジュールに従って、それら３つのセルＡ〜Ｃ内で周期的に割当リソースブロックの変更を行う。なお、３つの固有リソースブロックは、エッジ領域での干渉回避のため、ブロック内のサブキャリア群が属する周波数帯域が互いに相違していれば、時間軸上でのスロット切り出し位置が異なる複数のリソースブロックの一群として設定してもよく、そのような一群のリソースブロックも「単一の固有リソースブロック」の概念に属するものとみなす。

・センター通信モード：隣接するセル間にて共通のリソースブロックの割当てを受けつつセルのセンター領域に存在する移動端末との間で第一送信電力よりも低い第二送信電力（具体的には、自セルのエッジ領域には深く進入しない程度の低出力）にて通信する。具体的には、３つのセルＡ〜Ｃのそれぞれに対し、エッジ通信モードにおいて各々割り当てられる固有リソースブロックＲＢ１〜３の全てを加算的に割り当てる（すなわち、ＲＢ１＋ＲＢ２＋ＲＢ３）。

なお、各セルのリソースブロックの割当制御は、セルごとに基地局が分離して置かれている場合にあっては、基地局間の連携によりリソースブロック割当のスケジューリング処理がなされる。しかし、本実施形態では、３つの無線部３１Ａ〜３１Ｃに対し制御・ベースバンド部３２が共用化された１台の基地局３０により３つのセルＡ〜Ｃがカバーされるようになっており、スケジューリングもその共用化された制御・ベースバンド部３２が自律的に行うことになる。その結果、繰返し単位セル群内においては個別の３つの基地局間で連携通信を行う場合よりも通信処理負荷が軽減されているといえる。

図２に戻り、基地局３０の制御・ベースバンド部３２において制御部３２２には、基地局３０の通信処理や監視処理を実現するためのアプリケーションソフトウェア３２２ａが搭載されている。上記のリソースブロック割当てのスケジューリング処理の機能も、該アプリケーションソフトウェア３２２ａの実行により実現される。すなわち、制御・ベースバンド部は各セルに無線リソースを割り当てるリソース割当制御部の機能を果たしている。

また、このアプリケーションソフトウェア３２２ａの実行により、各セル内に通信接続中の移動端末があるか否かは容易に把握することができる。そして、本実施形態においては、アプリケーションソフトウェア３２２ａ内に、各無線部３１Ａ〜３１Ｃ（図２）が受け持つセル（Ａ〜Ｃ）内に該無線部３１Ａ〜３１Ｃと通信接続中の移動端末（「能動端末」）が存在するか否か監視するとともに、その監視結果に基づいて能動端末監視情報を作成する能動端末監視部３２２ｂ（の機能実現プログラム）が組み込まれている。能動端末監視情報は、対応するセルの特定情報と、そのセル内に能動端末が存在するか否かを示すビット情報とからなる。

次に、図２の複数の基地局３０は、切替装置２０（インターネット２１でもよい）を介して、有線又は無線により割当制御指令部１０と接続されている。割当制御指令部１０はＥＭＳ（Environmental Monitoring System）サーバ等で構成され、ハードウェア構造は一般的なコンピュータと同一の概念を有するものである。図１では、一例として、処理主体となるＣＰＵ１１、ＢＩＯＳなど物理層に近いレベルの制御プログラムを搭載するＲＯＭ１２、プログラムの実行領域となるＲＡＭ１３、通信ソフトウェア１４ａや管理ソフトウェア１４ｂが書き換え可能にインストールされたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４、及び基地局３０などとの外部通信を行うための通信部１５がバス１６により接続されたものを示す。

管理ソフトウェア１４ｂには、割当制御指令プログラム１４ｃが組み込まれている。この割当制御指令プログラム１４ｃは、図３に示す各セルＡ〜Ｃの前記した能動端末監視情報を基地局３０より取得するとともに、セルの能動端末監視情報が「能動端末あり」を示している場合、当該セルと共通の無線リソースを隣接するセルに対し割り当てることをリソース割当制御部に対して許可する、割当制御指令部１０の主機能を実現するものである。

以下、無線通信システム１の動作について説明する。図６は、割当制御指令部１０における割当制御指令プログラム１４ｃの処理の流れの第一例を示すフローチャートである。セル番号ｉは１〜３まであり、ｉ＝１はセルＡ、ｉ＝２はセルＢ、ｉ＝３はセルＣをそれぞれ意味する（図３参照）。

まずＳ１１０ではセル番号ｉを初期化（＝１）する。Ｓ１２０では番号ｉに対応するセルの能動端末監視情報の送信を基地局３０に要求し、Ｓ１３０にて基地局３０から該情報を受け取る。基地局３０では、セル番号ｉが１であればセルＡの、２であればセルＢの、３であればセルＣの能動端末の存在情況を把握し、存在すれば「能動端末あり」を示すビット内容（例えば「１」）を、存在しなければ「能動端末なし」を示すビット内容（例えば「０」）を、セルの特定情報（例えば、３セルをカバーするのであれば最低２ビットの情報）とともに割当制御指令部１０に送信することとなる。

Ｓ１４０にて能動端末取得した能動端末監視情報を確認し、「能動端末なし」（「０」）であればＳ１５０に進み、エッジ通信モードにおいて、番号ｉのセルのリソースブロックの使用をそのセルの隣接セルについて許可する情報を基地局３０に送信する。図３に示すように、基地局３０が束ねる繰返し単位セル群において３つのセルＡ〜Ｃは互いに隣接しあっているから、ｉ＝１すなわちセルＡが選ばれているときはセルＢとＣが隣接セルとなり、ｉ＝２すなわちセルＢが選ばれているときはセルＣとＡが隣接セルとなり、ｉ＝３すなわちセルＣが選ばれているときはセルＡとＢが隣接セルとなる。

基地局３０では、番号ｉのセルの隣接セルについてリソースブロックの追加割当許可を受けた場合、番号ｉ以外の２つはいずれも隣接セルであるから、制御・ベースバンド部３２の制御部３２２に組み込まれたアプリケーションソフトウェアにより、エッジ通信モードにおいて番号ｉのセルに割り当てられた固有リソースブロックを他の２つのセルに対し追加割当てする制御を行なう。

図９は、この時の処理のやり取りを模式的に示すものであり、セルＡが「能動端末（図ではＡＵＥと略記）なし」、他の２つ（Ｂ，Ｃ）が「能動端末あり」の状況を示している。例えば、あるエッジ通信モードでセルＡにＲＢ１が、セルＢにＲＢ２が、セルＣにＲＢ３が割り当てられている場合、セルＡの隣接セルに該当するセルＢ，Ｃには、それぞれＲＢ２ないしＲＢ３に加えセルＡのＲＢ１がそれぞれ追加割当てされる結果、セルＢについてはＲＢ２＋Ｒ１なり、セルＣについてはＲ３＋Ｒ１となるようにリソースブロックが加算的に割り当てられた状態となる。これにより、能動端末がありとなっているセルＢとセルＣは、周波数帯域の異なる２つのリソースブロックを割当獲得でき、帯域幅の拡大によりセルスループットを向上することが可能となる。

図６に戻り、Ｓ１４０で「能動端末あり」（「１」）の場合はＳ１６０に進み、エッジ通信モードにおいて、番号ｉのセルのリソースブロックの使用をそのセルの隣接セルについて不許可とする情報を基地局３０に送信する。Ｓ１７０ではセル番号ｉをインクリメントし、Ｓ１８０にて３番目のセル（Ｃ）までの処理が終わっておらず、ｉ≦３となっていればＳ１２０に戻り、次のセルについてＳ１６０までの処理を繰り返す。一方、Ｓ１８０にて、ｉ＞３となっていればＳ１１０に戻り、セル番号を初期化して上記の処理を繰り返す（Ｓ１９０で終了の指示があれば、そこで繰り返し処理を完了してプログラムの実行を終了する）。

例えば、前回までの処理で図９のごとくセルＡが「能動端末なし」となっており、今回の処理でセルＡが「能動端末あり」に移行した場合は、図１０に示すように、セルＡに割当てられているリソースブロック（図ではＲＢ１）のセルＢとセルＣへの追加割当が不許可となるので、これを返上する処理が行われる。その結果、図１０の右に示すように、追加割当前の状態に復帰する。

一方、図９の状態から、以降の処理で、図１１のごとくさらにセルＢも「能動端末なし」に移行した場合、セルＡの「能動端末なし」の状態も継続しているため、セルＣに対しては、セルＡに割り当てられているＲＢ１と、セルＢに割り当てられているＲＢ２との双方が加算的に割り当てられることとなる。その結果、セルＣの割当帯域幅はさらに拡張し、スループットが一層改善される。また、新たに「能動端末なし」となったセルＢは、「能動端末なし」なし状態を維持するセルＡのＲＢ１の追加割当状態が継続されている。セルＢにおけるＲＢ１の追加割当状態は、セルＡが「能動端末あり」の状態に遷移するまで続く。

図８は、割当制御指令部と各セルとの通信処理の流れを示すタイミングチャートである。割当制御指令部が実行しているのは、各セルからの「能動端末あり／なし」の情報を受け取って、その内容に応じて上記のごとく、着目しているセルの「能動端末あり／なし」に基づき、そのセルのリソースブロックの隣接セルへの使用許可／不許可を機械的に通知するだけの、非常に簡単処理であることがわかる。他方、基地局側では割当制御指令部からの通知に従い、指定されたセルの隣接セルに対し、一律にリソースブロックの追加割当処理を実行すればよいので、これも処理負荷は非常に小さい。しかしながら、この単純な動作の繰り返しにより、基地局間連携等による面倒な処理を経なくても、図９〜図１１に示すように、各セルへの柔軟なリソースブロック割当運用がスムーズに実現できることがわかる。

まとめると、図９及び図１１ではエッジ通信モードにおいて、「能動端末なし」のセル（Ａ）と共通のリソースブロックが、隣接するセル（Ｂ、Ｃ）の少なくとも一方に割り当てられる処理、具体的にはＲＢ１（セルＡの固有リソースブロック）が、隣接するセルＢ、Ｃの双方に追加割当される処理が実現している。また、図１１においては、「能動端末なし」となっている複数のセル（Ａ，Ｂ）に各々割り当てられている固有リソースブロック（ＲＢ１，ＲＢ２）が、「能動端末あり」となっているセル（Ｃ）に加算的に割当てられる機能が、図８のタイミングチャートによる処理の繰り返しにより実現している。

次に、図１において、割当制御指令部１０は切替装置２０を介して複数の基地局３０に接続されている。そこで、上記の処理は、切替装置２０により、接続先となる基地局３０を切り替えながら順次同様に実行することが可能である。これにより、通信エリアを被覆する複数の繰り返し単位セル群について、本発明に基づく上記のリソースブロック割当制御を同様に適用することができる。

なお、図９においては、直近の移動端末のセル内存在情況などを考慮して、Ｂ，Ｃの一方だけにＲＢ１の追加割当てを行なうようにしてもよいし、状況によっては、割当制御指令部からの許可指令があっても、移動端末のセル内存在情況に基づく基地局側の判断により、ＲＢ１の追加割当を当該のサイクルにおいて一時的に、あえて行なわない処理とすることもできる。

また、上記の実施の形態では、割当制御指令部１０から基地局３０に向けて能動端末監視情報の送信を要求していたが、基地局３０の側から割当制御指令部１０へ自発的に能動端末監視情報を送信するようにしてもよい。例えば図１において、インターネット２１を介して能動端末監視情報のやり取りを行う場合は、割当制御指令部１０における処理は、例えば図７のようにすることが可能である。まず、Ｓ２１０においては基地局３０からの能動端末監視情報の送信通知を待機し、Ｓ２２０で送信通知があった場合にＳ２３０に進み、通知のあったセルの能動端末監視情報の送信を基地局３０に要求する（通知がなければＳ２２０からＳ２１０に戻り、待機状態を継続する）。

そして、Ｓ２４０で能動端末監視情報を受信すれば、Ｓ２５０〜Ｓ２７０の処理は図６のＳ１４０〜Ｓ１６０と同様となる。この場合、図６のようなセルＡ〜Ｃを渡るルーチンの繰り返しは不要となる。

なお、本実施形態において無線リソースはリソースブロックが採用されているが、無線リソースはリソースブロックに限定されるものではない。例えばフラクショナル周波数繰返し採用せず、図１２のように、セル内に定常的に単一の無線リソースを割り当てる通信方式が採用される場合は、無線リソースとして周波数帯域を各セルに割り当てるようにシステムを構成することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、あくまで例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。

１ 無線通信システム
１０ 割当制御指令部
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ハードディスクドライブ
１４ａ 通信ソフトウェア
１４ｂ 管理ソフトウェア
１４ｃ 割当制御指令プログラム
１５ 通信部
１６ バス
２０ 切替装置
２１ インターネット
３０ 基地局
３１ 無線部
３１１ アンプ
３１２ 無線信号処理部
３１３ アンテナ
３２ 制御・ベースバンド部
３２１ ベースバンド部
３２２ 装置制御部
３２２ａ アプリケーション
３２２ｂ 能動端末監視部
４０ 移動端末

Claims (8)

1. 複数セルに分割された通信エリアの各セルに設けられる無線部であって、自セル内の移動端末と予め割り当てられた無線リソースに基づいて無線通信する無線部と、前記無線部が扱う送受信信号の変復調処理を含むデジタルベースバンド信号処理を行う制御・ベースバンド部とを備える基地局と、
   各前記セルに前記無線リソースを割り当てるリソース割当制御部とを備え、
   前記基地局の前記制御・ベースバンド部は、各前記無線部が受け持つセル内に該無線部と通信接続中の移動端末（以下、能動端末という）が存在するか否か監視するとともに、その監視結果に基づいて能動端末監視情報を作成する能動端末監視部と、
   前記セルの前記能動端末監視情報を前記基地局より取得するとともに、該セルの前記能動端末監視情報が能動端末ありを示している場合、当該セルと共通の前記無線リソースを隣接するセルに対し割り当てることを前記リソース割当制御部に対して許可する割当制御指令部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記割当制御指令部は、前記能動端末監視情報において能動端末ありとなっている前記セルが能動端末なしに切り替わった場合に、当該セルと共通の前記無線リソースの隣接する前記セルへの割り当ての禁止を前記リソース割当制御部に指令するものである請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記割当制御指令部は前記リソース割当制御部に対し、予め定められた互いに隣接する複数のセルの全てにおいて前記能動端末監視情報が能動端末ありを示している場合、それら全てのセルに互いに異なる無線リソースを割り当てる指令を行なう一方、前記複数のセルの一部のものについて前記能動端末監視情報が能動端末なしを示している場合は、前記割当制御指令部は当該セルに割当てられるべき無線リソースを、前記能動端末監視情報が能動端末ありとなっているセルに追加割当てする制御を指令する請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記能動端末監視情報が能動端末ありとなっているセルへの前記無線リソースの追加割当て状態は、前記無線リソースの追加割当元となるセルの能動端末監視情報が能動端末なしから能動端末ありに移行するまで継続される請求項３記載の無線通信システム。
5. 前記無線通信は直交周波数分割多重方式を採用するものであり、前記無線リソースは、サブキャリア周波数間隔にて仕切られる周波数軸と、通信データフレームのスロット間隔にて仕切られる時間軸とが張る周波数／時間平面上に定義されるリソースブロックである請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記基地局の前記無線部は、隣接する前記セル間にて内容の異なる前記リソースブロックの割当てを受けつつ前記セルのエッジ領域に存在する移動端末との間で第一送信電力にて通信するエッジ通信モードと、隣接する前記セル間にて共通の前記リソースブロックの割当てを受けつつ前記セルのセンター領域に存在する移動端末との間で前記第一送信電力よりも低い第二送信電力にて通信するセンター通信モードとを切り替えながら前記セル内の移動端末と無線通信するものであり、
   前記割当制御指令部は、前記エッジ通信モードにおいて、隣接する前記セルの少なくとも一方において前記能動端末監視情報が能動端末なしを示している場合、当該セルと共通の前記リソースブロックを隣接する前記セルに対し割り当てることを前記リソース割当制御部に対して許可するものである請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記通信エリアは、セル数及びセル配置が一定の互いに隣接する前記セルよりなる繰返し単位セル群に分割されてなり、
   前記リソース割当制御部は、前記エッジ通信モードにおいては前記繰返し単位セル群を構成する複数の前記セルに対し各々単一の互いに異なる固有リソースブロックを割り当てる一方、前記センター通信モードにおいては、前記繰返し単位セル群を構成する複数のセルのそれぞれに対し、前記エッジ通信モードにおいて各々割り当てられる前記固有リソースブロックの全てを加算的に割り当てるものであり、
   前記割当制御指令部は、前記エッジ通信モードにおいて前記繰返し単位セル群をなすセルのうち前記能動端末監視情報が能動端末ありとなっているものに対し、能動端末なしとなっているセルに割り当てられている前記固有リソースブロックを追加割当てすることを前記リソース割当制御部に対して指令する請求項６記載の無線通信システム。
8. 前記割当制御指令部は、前記エッジ通信モードにおいて前記繰返し単位セル群を構成する複数のセルのうち前記能動端末監視情報が能動端末なしとなっているセルが複数存在する場合、それらセルに各々割り当てられている前記固有リソースブロックを、能動端末ありとなっている前記セルに加算的に割当てすることを前記リソース割当制御部に対して指令する請求項７記載の無線通信システム。

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