JP4496244B2 - 広域無線通信システムにおけるセグメント割当装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、セグメント割当に関し、特に、広域無線通信システムにおける下りリンクの性能向上のためのセグメント割当装置及び方法に関する。

IEEE 802.16eシステムは、基本的にセルラー方式を採択しており、周波数再使用係数１を支援することから、隣接セル間に同一周波数を使用することができる。したがって、かかるシステム内の端末は、同じ周波数を使用する基地局の中から、自機が属する基地局と隣接基地局とを区分（識別）することができなければならない。この目的のために、各基地局では、フレームが端末に送信される場合は常に、端末に送信する各フレームの一番目のシンボルであるプリアンブル(Preamble)に、基地局固有の疑似雑音符号(Pseudo Noise code:以下、‘ＰＮコード’と称する。)を載せて送信する。

上記IEEE 802.16eシステム標準に定義されたプリアンブルＰＮコードは、全部で１１４個であり、各々のコードは、０から１１３のコードインデックス(code index)を有している。また、このプリアンブルＰＮコードは、ＩＤセル(IDcell:以下、‘ＩＤｃｅｌｌ’と称する。)とセグメントナンバー(segment number)とを有している。そして、端末は、かかるプリアンブルＰＮコードを解析することにより、該当基地局のコードインデックス、ＩＤｃｅｌｌ、セグメントナンバーを把握することができる。ここで、ＩＤｃｅｌｌは、０〜３１の３２の値を持ち、セグメントナンバーは、０〜２の３つの値を持つ。したがって、すべてのコードが固有の(ＩＤｃｅｌｌ、セグメントナンバー)組み合わせを持つことはできず、前記１１４個のコードのうち、０番〜９５番のコードのみが、各コードが固有のＩＤｃｅｌｌ及びセグメントナンバーの組み合わせを持ち、９６番〜１１３番のコードは、０番〜９５番のコードとＩＤｃｅｌｌ及びセグメントナンバーの組み合わせが重複するようになる。

ここで、セグメントは、様々な用途に使用され、セグメントの割当結果は、システムの性能に大きな影響を及ぼす。まず、セグメントは、プリアンブル(preamble)が転送される搬送波セット(carrier-set)を決定するという点から、重要な意味を持つ。ここで、プリアンブルは、保護帯域(guard band)を除いた残りの副搬送波(subcarrier)の中から１/３の副搬送波のみを介して転送され、このとき、プリアンブルが転送される（副）搬送波セットは、下記の数式１を用いて決定することができる。

上記数式１によれば、隣接セクター間に同じセグメントが割り当てられる場合には、２セクターのプリアンブルは、同じ搬送波セットを介して転送されることが分かる。この場合、例え、２セクターのプリアンブルに割り当てられたコードインデックスが異なっており、端末のプリアンブルの獲得には問題がない状況であっても、下りリンク(downlink)の性能が劣化する可能性がある。

すなわち、下りリンクにおいては、端末は、基地局から送信されるパイロット(pilot)信号を通じてチャンネル(channel)を推定し、該推定結果を復調(demodulation)に適用する。しかしながら、フレーム制御ヘッダー(Frame Control Header:以下、‘ＦＣＨ’と称する。）及び下りリンクマップ(Downlink-MAP:以下'ＤＬ-ＭＡＰ'と称する。）のように、フレーム(frame)の最初の幾つかのシンボル(symbol)中に転送される情報の場合には、基地局から転送されるパイロット信号がないため、チャンネル推定が難しい。したがって、端末は、プリアンブルを用いてチャンネルを推定することになる。この場合に、隣接するセクター間に搬送波セットが重複しているか否かは、チャンネル推定の性能に相当な影響を及ぼすことになる。もし、隣接セクター間に異なるセグメントが割り当てられ、プリアンブルが転送される搬送波セットが異なる場合には、プリアンブルを通じたチャンネル推定が正確になり、したがって、ＦＣＨとＤＬ-ＭＡＰの復調性能が向上する。他方、隣接セクター間に同じセグメントが割り当てられる場合には、プリアンブルを通じたチャンネル推定が不正確になり、このために下りリンクの復調性能が劣化する可能性がある。

また、セグメントは、下りリンクＰＵＳＣ(Partial Usage of SubCarrier)領域(zone)の使用周波数帯域を決定することができる。下りリンクＰＵＳＣ領域において、全体副搬送波は、すべて６個のグループに分けられ、その内、メジャーグループ(major group)が３個であり、マイナーグループ(minor group)が３個に指定される。各セクターでは、かかる６個のグループの内の全部又は一部を使用することができ、この情報は、ＦＣＨを介して端末に転送される。このとき、各セクターは、必ず一つ以上のメジャーグループを使用しなければならず、使用しなければならないメジャーグループの番号は、セクターに割り当てられたセグメントにより決められる。ここで、システムは、セル境界地域におけるセル間干渉を減らすために、セクター間で幾つかのグループを使用するように設定することができ、これを、セグメンディドＰＵＳＣ(segmented PUSC)と称することにする。もし、隣接セクター間で同じセグメントが使用されると、両セクターは、同じグループを使用することになるので、前記セグメンディドＰＵＳＣを使用する場合にも、干渉の量が減らなくなり、したがって、下りリンクの性能低下がもたらされる。

このように、隣接セクター間にセグメントが重複して割り当てられると、下りリンクの復調性能が低下することとなり、したがって、セグメントの割当は、システムの性能に重要な影響を及ぼす。しかしながら、セグメントの数が３つに限定されていることから、隣接セクター間重複を最小化するように割り当てることが容易でないという問題点がある。
韓国特許公開1998-76745号明細書

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広域無線通信システムにおける下りリンクの性能向上のためのセグメント割当装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、広域無線通信システムにおいて、目的関数と隣接度とを基に、セグメントを割り当てるための装置及び方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、広域無線通信システムにおいて、同一セル内のセクター間に異なるセグメントを割り当てながら、他のセルの隣接セクターとのセグメントの重複を最小化するセグメント割当装置及び方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の一の側面による無線通信システムにおけるセグメント割当方法は、同じセル内にいないすべてのセクター間セクター対(pair)を生成し、該生成されたセクター対を隣接度(proximity)に基づいて整列する過程と、未だ選択されていないセクター対のうち、最も高い隣接度のセクター対を選択する過程と、前記選択されたセクター対において、各セクターが含まれたセルのすべてのセクターに対してセグメント値を割当又は再割り当てする過程と、を含み、前記セグメント値を割当又は再割り当てする過程は、前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられていない二つのセクター（第１のセクター及び第２のセクター）が存在する場合に、前記第１のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、前記第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当てた後に、前記各セクターが含まれた二つのセルを含むカバー(cover)を生成する過程と、前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられていない一つのセクター（第２のセクター）が存在する場合に、当該第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、該第２のセクターが含まれたセルを、セグメント値が割り当てられたセクター（第１のセクター）が含まれたセルを含むカバーに含める過程と、前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられた二つのセクターが存在する場合に、前記二つのセクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれているか否かに従って、前記二つのセクターが含まれたセルが他のカバーに含まれているときに、小さな大きさのカバーに含まれたセルに対してセグメントを再割り当てし、前記二つのカバーを併合する過程と、を含むことを特徴とする。ここで、「カバー」とは、一以上のセルが含まれる設定（クラスター）を意味する。

また、上記の目的を達成すべく、本発明の他の側面による無線通信システムにおけるセグメント割当装置は、同じセル内にいないすべてのセクター間セクター対(pair)を生成し、該生成されたセクター対を隣接度(proximity)に基づいて整列するセクター対生成及び整列部と、すべてのセクターに対するセグメント割当が完了し、すべてのセクターが一つのカバーに含まれるまで、未選択のセクター対のうち、最も高い隣接度のセクター対を選択し、該選択されたセクター対に対するセグメント割当状態を把握し、該把握された割当状態に従って、当該選択されたセクター対において、各セクターが含まれたセルのすべてのセクターに対してセグメント値が割当又は再割り当てられるように、前記選択されたセクター対を出力するセクター対割当状態把握部と、二つのセクター（第１のセクター及び第２のセクター）の両方にセグメント値が割り当てられていない前記セクター対を入力し、前記第１のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、前記第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当てた後、前記各セクターが含まれた二つのセルを含むカバー(cover)を生成するセグメント割当及び新カバー生成部と、二つのセクターの両方にセグメント値が割り当てられた前記セクター対を入力され、前記二つのセクターが含まれたセルが同じカバーに含まれているか否かによって、前記二つのセクターが含まれたセルが他のカバーに含まれているとき、小さな大きさのカバーに含まれたセルに対してセグメントを再割り当てした後、前記二つのカバーを併合するセグメント再割当及びカバー併合部と、一つのセクター（第１のセクター）のみにセグメント値が割り当てられた前記セクター対（第１及び第２のセクター）を入力され、セグメント値が割り当てられていないセクター（第２のセクター）が含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、当該第２のセクターが含まれたセルを、前記第１のセクターが含まれたセルを含むカバーに含めるセグメント割当及び既存カバー割当部と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、広域無線通信システムにおいて、目的関数と隣接度とを基に、同一セル内のセクター間に異なるセグメントを割り当てながら、他のセルの隣接セクターとのセグメント重複を最小化するセグメント割当装置及び方法を提供することによって、セグメントの重複による下りリンクの性能劣化が最小化するように、セグメントを各セクターに割り当てることができるという利点がある。

本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下、本発明の説明において、関連した公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明を適用した広域無線通信システムにおける下りリンクの性能向上のためのセグメント割当装置及び方法の実施の形態について説明する。

以下の説明において、基地局は、一つ以上のセクターを含んで構成されたものと仮定する。また、セクター間セグメントが重複する場合のコストを算出するためには、セクター間の隣接度が定義されるべきである。ここで、セクターiがセクターjに及ぼす干渉の量を、セクターiのセクターjに対する隣接度と定義し、Prox_ijと称する。このProx_ijは、様々な方法により決められることができ、例えば、ネットワーク管理ツール(Network planning tool)を用いる場合、セクターjがセクターiに及ぼす干渉の総量をProx_ijにより決定することができる。また、セクター間の距離情報だけを使用する場合には、セクターiとセクターjとの間の経路損失(path loss)値をProx_ijにより決定することができる。この他にも、多くの方法があり得るし、本発明の実施の形態では、後述する図１及び図２のような装置及び方法によってProx_ijを決定することとする。

また、本発明の実施の形態において、セグメント割当方法は、基本的に、一つのセル内のセクターに異なるセグメントを割り当てる。また、セル内の一つのセクターにセグメントを割り当てる場合には、該当セクターを含むセル内のすべてのセクターにセグメントを共に割り当て、さらに、異なるセルのセクター間にも隣接度を考慮してセグメントを割り当てる。また、本発明の実施の形態では、一つのセル内にセクターの数が１つ乃至３つの範囲で存在する場合を例に挙げて説明しているが、もし、一つのセル内にセクターの数が４つ以上ある場合には、一つのセルにセグメントを割り当てるパターンを定義して使用することができる。ここで、セルは、基地局と等価である。最後に、以下の実施の形態では、セグメントの割当を例に挙げて説明したが、本発明は、広域無線通信システムにおいて基地局を識別するために使われる他の（基地局区分）パラメーターである疑似シーケンスＩＤ(Pseudo-Random Bit Sequence ID:ＰＲＢＳ_ＩＤ)の割当にも、有効に使用されることができる。

図１は、本発明の実施の形態を説明するための図であり、本発明を適用した広域無線通信システムにおけるセクター間隣接度決定装置の構成を示したブロック図である。本実施形態の隣接度決定装置は、平均基地局半径計算部１０１と、セクター対(i，j)選択部１０３と、セクターiの仮想使用者位置計算部１０５と、セクターiの隣接度計算部１０７と、セクターjの仮想使用者位置計算部１０９と、セクターjの隣接度計算部１１１と、セクター対(i，j)の隣接度格納部１１３と、を含んで構成される。

図１を参照すると、平均基地局半径計算部１０１は、システム内の平均基地局の半径を計算し、該計算された平均基地局の半径の値を、セクター対(i，j)選択部１０３に出力する。ここで、任意の基地局iから最も近い基地局までの距離をdiと定義し、システム内のすべての基地局に対するdiの平均を「平均基地局距離」と定義し、この平均基地局距離の１/２を「平均基地局半径」と定義する。

セクター対(i，j)選択部１０３は、複数のセクター対のうち、隣接度が決定されていない任意のセクター対(i，j)を選択した後に、該選択されたセクター対(i，j)と平均基地局半径計算部１０１から入力された平均基地局半径とを、セクターiの仮想使用者位置計算部１０５及びセクターjの仮想使用者位置計算部１０９に出力する。

セクターiの仮想使用者位置計算部１０５は、セクター対(i，j)選択部１０３から入力されたセクター対(i，j)と平均基地局半径とを用いて、当該セクターiに代表される仮想使用者(virtual user)位置を計算し、該計算された仮想使用者位置を、セクターiの隣接度計算部１０７に出力する。ここで、仮想使用者は、該当セクター（セクターi）のアンテナ(Antenna)方位角と同一線上であって、平均基地局半径の１/２となる距離に位置すると仮定する。

セクターiの隣接度計算部１０７は、当該計算されたセクターiの仮想使用者位置を用いて、セクターiのセクターjに対する隣接度Prox_ijを計算し、該計算されたProx_ijを、セクター対(i，j)の隣接度格納部１１３に出力する。ここで、Prox_ijは、セクターjとセクターiの仮想使用者位置間の経路損失(path loss)値とにより決定する。この場合、セクターiのアンテナ方位角と、アンテナパターンと、送信パワーと、を考慮しなければならない。

セクターjの仮想使用者位置計算部１０９は、セクター対(i，j)選択部１０３から入力されるセクター対(i，j)と平均基地局半径とを用いて、セクターjを代表する仮想使用者位置を計算し、該計算された仮想使用者位置をセクターjの隣接度計算部１１１に出力する。ここで、仮想使用者は、該当セクター（セクターj）のアンテナ(Antenna)方位角と同一線上であって、平均基地局半径の１/２となる距離に位置すると仮定する。

セクターjの隣接度計算部１１１は、当該計算されたセクターjの仮想使用者位置を用いて、セクターjのセクターiに対する隣接度Prox_jiを計算し、該計算されたProx_jiをセクター対(i，j)の隣接度格納部１１３に出力する。ここで、Prox_jiは、セクターiとセクターjの仮想使用者位置間の経路損失(path loss)値とにより決定する。この場合、セクターjのアンテナ方位角と、アンテナパターンと、送信パワーと、を考慮しなければならない。

セクター対(i，j)の隣接度格納部１１３は、セクターiの隣接度計算部１０７及びセクターjの隣接度計算部１１１から入力されるProx_ijとProx_jiとの合計を、セクター対(i，j)の隣接度として決定し、該決定されたセクター対(i，j)の隣接度を格納する。ここで決定されたセクター対(i，j)の隣接度は、以後、セグメント(segment)割当の処理で用いられる。

図２は、本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、セクター間隣接度を決定する方法の手順を示したフローチャートである。

図２を参照すると、まず、隣接度決定装置は、ステップ２０１において、システム内の平均基地局半径を計算する。ここで、任意の基地局iから最も近い基地局までの距離をdiと定義し、システム内のすべての基地局に関するdiの平均を「平均基地局距離」と定義し、平均基地局距離の１/２を「平均基地局半径」と定義する。

次に、隣接度決定装置は、ステップ２０３において、隣接度が決定されていない任意のセクター対(i，j)を選択した後、ステップ２０５において、セクターiを代表する仮想使用者(virtual user)位置を計算する。ここで、仮想使用者は、該当セクター（セクターi）のアンテナ(Antenna)方位角と同一線上であって、平均基地局半径の１/２となる距離に位置すると仮定する。続いて、隣接度決定装置は、ステップ２０７において、当該計算されたセクターiの仮想使用者位置を用いて、セクターiのセクターjに対する隣接度Prox_ijを計算する。ここで、Prox_ijは、セクターjとセクターiの仮想使用者間の経路損失(path loss)値とにより決定する。この場合、セクターiのアンテナ方位角と、アンテナパターンと、送信パワーと、を考慮しなければならない。

続いて、隣接度決定装置は、上述したセクターiの場合と同様な方法によって、ステップ２０９において、セクターjの仮想使用者(virtual user)位置を計算し、ステップ２１１において、当該計算されたセクターjの仮想使用者位置を用いて、セクターjのセクターiに対する隣接度Prox_jiを計算する。換言すると、セクターiとセクターjの仮想使用者間の経路損失(path loss)値とによりProx_jiを決定する。この場合、セクターjのアンテナ方位角と、アンテナパターンと、送信パワーと、を考慮しなければならない。

次に、隣接度決定装置は、ステップ２１３において、システム内のすべてのセクター対の隣接度が決定されたか否かを調べ、すべてのセクター対の隣接度が決定されていない場合には、ステップ２０３に戻る。他方、すべてのセクター対の隣接度が決定された場合には、隣接度決定装置は、図２のアルゴリズムによる処理を終了する。

上記のような方法で、システム内のすべてのセクター間の隣接度が定められた状態で、各セクターにセグメント(segment)の割当が行われる。ここで、セクターiがセクターjに及ぼす干渉の程度と、セクターjがセクターiに及ぼす干渉の程度と、が異なることができるので、セクター対の隣接度は、Prox_ijとProx_jiとの合計により決定する。

図３は、本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とに基づいてセグメントを割り当てるセグメント割当装置の構成を示したブロック図である。このセグメント割当装置は、セクター対生成及び整列部３０１と、セクター対割当状態把握部３０３と、セグメント割当及び新カバー(cover)生成部３０５と、セグメント割当及び既存カバー割当部３０７と、セグメント再割当及びカバー併合部３０９と、セグメント割当結果格納部３１１と、を含んで構成される。

図３を参照すると、セクター対生成及び整列部３０１は、同じセル内にいないすべてのセクター間対(pair)を生成し、該生成されたすべてのセクター対を特定の基準による優先順位に従って整列した後に、該整列されたセクター対をセクター対割当状態把握部３０３に出力する。例えば、セクター対を、隣接度(proximity)による降順に整列する。

セクター対割当状態把握部３０３は、セクター対生成及び整列部３０１から入力される整列されたセクター対から現在まで選択していないセクター対のうち、最も優先順位が高いセクター対を選択する。そして、セクター対割当状態把握部３０３は、該選択されたセクター対の２セクターの両方が、セグメントが割り当てられていないセクターなのか、あるいは、２セクターの両方が、セグメントが割り当てられたセクターなのか、あるいは、一つのセクターのみが、セグメントが割り当てられたセクターなのか、を調べる。セグメント割り当ては、セグメント割当結果格納部３１１から入力されるセグメント割当結果に従って、すべてのセクターに対してセグメント割当が完了し、かつ、すべてのセクターが一つのカバーの中に含まれるまで繰り返される。以後、前記選択されたセクター対の２セクターの両方が、セグメントが割り当てられていないセクターである場合には、セクター対割当状態把握部３０３は、該当セクター対をセグメント割当及び新カバー生成部３０５に出力する。また、セクター対割当状態把握部３０３は、前記２セクターの両方が、セグメントが割り当てられたセクターである場合には、該当セクター対をセグメント再割当及びカバー併合部３０９に出力し、一つのセクターのみがセグメントが割り当てられたセクターである場合には、該当セクター対をセグメント割当及び既存カバー割当部３０７に出力する。

セグメント割当及び新カバー生成部３０５は、セクター対割当状態把握部３０３から入力されるセクター対の内のいずれか一方のセクターを任意に選択して、当該セクター（第１のセクター）が含まれたセル（第１のセル）のセクターに対してセグメントを割り当てる。このとき、セグメント割当及び新カバー生成部３０５は、既存のすべてのセルに対するセグメント割当を考慮して、目的関数の値が最小になるようにセグメントを割り当てる。また、セグメント割当及び新カバー生成部３０５は、当該セクター対のうちの残り一つのセクター（第２のセクター）が含まれたセル（第２のセル）のセクターに対して、同様の方法でセグメントを割り当てる。その後、セグメント割当及び新カバー生成部３０５は、当該セグメントが割り当てられた２つのセル（第１及び第２のセル）を含む一つの新しいカバー(cover)を生成し、セグメント割当結果をセグメント割当結果格納部３１１に出力する。

セグメント割当及び既存カバー割当部３０７は、セクター対割当状態把握部３０３から入力されるセクター対のうち、セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメントを割り当てる。その後、セグメント割当及び既存カバー割当部３０７は、入力されるセクター対のうち、セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルを、セグメントが割り当てられたセクターが含まれたセルを含む既存のカバーに含めた後に、セグメント割当結果をセグメント割当結果格納部３１１に出力する。このとき、セグメントの割り当ては、上述したセグメント割当方法と同様の方法で行う。

セグメント再割当及びカバー併合部３０９は、セクター対割当状態把握部３０３から入力されるセクター対の２セクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれているか否かをチェックする。そして、当該２セクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれていない場合には、セグメント再割当及びカバー併合部３０９は、大きい大きさのカバーに含まれるセルに対しては、セグメント割当を（修正せずに）固定させ、他方、小さな大きさのカバーに含まれるセルに対しては、既存のセグメント割当において、割当パターンは保持し、セグメント値のみを変えながら、目的関数の値が最小になるようにセグメントを再割り当てする。以後、セグメント再割当及びカバー併合部３０９は、小さなカバー（すなわち、カバー内のセクター数が小さいカバー）を大きい大きさのカバーに含ませる（吸収させる）ことによって、２個のカバーを併合し、その後、セグメント割当結果をセグメント割当結果格納部３１１に出力する。

セグメント割当結果格納部３１１は、セグメント割当及び新カバー生成部３０５と、セグメント割当及び既存カバー割当部３０７と、セグメント再割当及びカバー併合部３０９と、から入力されるセグメント割当結果を格納し、当該格納されたセグメント割当結果をセクター対割当状態把握部３０３に出力する。

図４は、本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とを基にしたセグメント割当方法の手順を示したフローチャートである。

図４を参照すると、セグメント割当装置は、ステップ４０１において、同じセル内にいないすべてのセクター間対(pair)を生成し、ステップ４０３において、当該生成されたすべてのセクター対を、特定の基準による優先順位に従って整列する。例えば、セクター対を、隣接度(proximity)による降順に整列する。

次に、セグメント割当装置は、ステップ４０５において、現在まで選択されていないセクター対のうち、最も優先順位が高いセクター対を選択し、ステップ４０７において、当該選択されたセクター対の２セクターの両方とも、セグメントが割り当てられていないセクターなのか、あるいは、２セクターの両方とも、セグメントが割り当てられたセクターなのか、あるいは、一つのセクターのみが、セグメントが割り当てられたセクターなのか、をチェックする。

そして、ステップ４０７において、選択されたセクター対の２セクターの両方とも、セグメントが割り当てられていないセクターである場合には、セグメント割当装置は、ステップ４０９において、当該選択されたセクター対の内のいずれか一方のセクターを任意に選択して、該セクターが含まれたセルのセクターに対してセグメントを割り当てる。このとき、セグメントは、既存のすべてのセルに対するセグメント割当を考慮して、目的関数を満たすように割り当てる。具体的には、、セグメントを割り当てる方法としては、セグメントの割当パターンのうち、目的関数の値が最小になるセグメントパターンにより割り当てることとする。例えば、セルが、α、β、γの３セクターにより構成されており、これらセクターα、β、γに割り当てられるセグメントパターンが、(ａ,ｂ,ｃ)であると仮定すると、かかるセグメントパターン(ａ,ｂ,ｃ)は、(０,１,２),(０,２,１),(１,０,２),(１,２,０),(２,０,１),(２,１,０)の６種類のパターンのうち、目的関数の値を最小化するパターンに割り当てられるようになる。または、他の方法で、セグメントを無作為に割り当てることもでき、あるいは、特定の基準によって割り当てることもできる。また、セグメント割当装置は、ステップ４０９において、当該選択されたセクター対の残り一つのセクターが含まれたセルのセクターに対して、上述したセグメント割当方法と同様の方法でセグメントを割り当てる。

ここで、セグメント割当のための目的関数は、下記の数式２により決定する。

数式２において、w_iは、セクターiと同一のセグメントを有する複数のセクターのうち、セクター対の隣接度が最も大きいセクターである。ここで、セグメントは３つしかないので、システム全体において、セグメントの重複がしばしば生じる。したがって、最悪の場合(worst case)だけを考慮して目的関数を決定する場合には、かかる最悪の場合での一つのセクター対の性能を良くするために、システム全体としての性能が大きく低下する虞がある。反面、セグメントが重複するすべてのセクター対を考慮する場合には、システム全体の性能を良くするために、特定のセクターにおいて性能が大きく落ちる虞がある。したがって、本発明の実施の形態では、その折衷案として、上記のように、各セクター毎に、重複による影響が最も大きいセクター一つだけを考慮してセクター対を生成し、すべてのセクターに対し、このようなセクター対に対する隣接度の合計を最小化することを、目的関数として決定する。

次に、セグメント割当装置は、ステップ４１１において、セグメントが割り当てられた２セルを含む一つの新しいカバー(cover)を生成した後、ステップ４２３に進み、すべてのセクターに対するセグメント割当が完了し、かつ、当該すべてのセクターが一つのカバーに含まれるか否かをチェックする。もし、未だすべてのセクターに対するセグメント割当が完了していないか、あるいは、すべてのセクターが一つのカバーに含まれない場合には、セグメント割当装置は、ステップ４０５に戻り、以下のステップを繰り返す。反面、すべてのセクターに対してセグメント割当が完了し、すべてのセクターが一つのカバーに含まれる場合には、セグメント割当装置は、本実施形態による図４のアルゴリズムを終了する。

一方、ステップ４０７において、選択されたセクター対の２セクターの両方とも、セグメントが割り当てられたセクターである場合には、セグメント割当装置は、ステップ４１３において、当該選択されたセクター対の２セクターが含まれたセルが、同じ（一の）カバーに含まれているか否かをチェックする。そして、かかる２セクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれている場合には、セグメント割当装置は、ステップ４２３に直接に移行して上述の処理を行う。反面、２セクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれていない場合には、セグメント割当装置は、ステップ４１５において、大きい大きさのカバーに含まれたセルに対しては、セグメント割当を行わずに固定させ、小さな大きさのカバーに含まれたセルに対しては、既存のセグメント割当結果を用いて、セグメント再割当パターンのいずれかのセグメント再割当パターンを選択することによって再割り当てを行う。換言すると、以前に行われたセグメント割当において使用された割当パターンは保持し、値のみを変えながら、目的関数の値が最小になるようにセグメントを再割り当てする。例えば、以前にセグメント０が割り当てられたセクターの集合をＡ、セグメント１が割り当てられたセクターの集合をＢ、セグメント２が割り当てられたセクターの集合をＣ、と仮定すると、セグメント再割当パターン(Ａ，Ｂ，Ｃ)に、(０,１,２),(０,２,１),(１,０,２), (１,２,０),(２,０,１),(２,１,０)の６種類の再割当パターンのうち、目的関数の値を最小化する再割当パターンによってセグメントを再割り当てする。次に、セグメント割当装置は、ステップ４１７に進み、小さなカバー、すなわち、カバー内のセクター数が小さいカバーを大きい大きさのカバーに吸収させることによって、２個のカバーを併合した後に、上述したステップ４２３の処理を行う。

反面、ステップ４０７において、選択されたセクター対のいずれかのセクターのみが、セグメントが割り当てられたセクターである場合には、セグメント割当装置は、ステップ４１９において、セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメントを割り当てた後、ステップ４２１において、当該選択されたセクター対のうち、セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルを、セグメントが割り当てられたセクターが含まれたセルを含む既存のカバーに含める。このとき、セグメントは、上述したセグメント割当方法と同様の方法で割り当てる。

図５（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とを基にしたセグメント割当方法を示した例示図である。

図５を参照すると、セグメント割当装置は、まず、異なるセルに含まれたセクター間の隣接度を計算し、該計算された隣接度を降順に整列する。次に、セグメント割当装置は、セグメント割当の一番目の反復(Iteration)において、図５（A）中に示す二つの実線の円のように、同じセルに含まれておらず、かつ、最も隣接度が高いセクター対を選択する。この場合、選択されたセクター対の各セクターは、いずれもセグメントが割り当てられていない状態であるので、セグメント割当装置は、一つのセルに任意にセグメントを割り当て、続いて、残りの他のセルにセグメントを割り当てた後に、当該２つのセルを一つのカバー５０１に含める。

次に、セグメント割当装置は、セグメント割当の２番目の反復において、図５（B）中に示す二つの実線の円のように、同じセルに含まれておらず、かつ、２番目に隣接度が高いセクター対を選択する。この場合にも、上述した１番目の反復と同様に、選択されたセクター対の各セクターが、いずれもセグメントが割り当てられていない状態であるので、セグメント割当装置は、一つのセルに任意にセグメントを割り当て、続いて、残りの他のセルにセグメントを割り当てた後に、当該２セルを新しい一つのカバー５０３に含める。

次に、セグメント割当装置は、セグメント割当の３番目の反復において、図５（C）中に示す二つの実線の円のように、同じセルに含まれておらず、かつ、３番目に隣接度が高いセクター対を選択する。この場合、当該選択されたセクター対のいずれかのセクターは、セグメントが割り当てられたセクターであり、残りのセクターは、セグメントが割り当てられていないセクターであるので、セグメント割当装置は、セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルにセグメントを割り当てた後に、当該セグメントが割り当てられていないセクターが含まれたセルを、セグメントが割り当てられたセクターが含まれたセルを含むカバー５０１に含める。

次に、セグメント割当装置は、セグメント割当の４番目の反復において、図５（D）中に示す二つの実線の円のように、同じセルに含まれておらず、かつ、４番目に隣接度が高いセクター対を選択する。この場合、当該選択されたセクター対の各セクターは、いずれもセグメントが割り当てられたセクターであり、以前の反復において、各々異なるカバーに含まれていたものである。したがって、セグメント割当装置は、各々のセクターを含んでいるカバーの大きさを比較して、小さな大きさのカバー５０３を大きい大きさのカバー５０１と併合（結合）する。このとき、以前の反復において、図５（Ｃ）中の左側のカバー５０１が右側のカバー５０３より更に多くのセルを含んでいたので、セグメント割当装置は、右側のカバー５０３に含まれたセルのセグメントを再割り当てする。

上述したように、本発明は、広域無線通信システムにおいて、目的関数と隣接度とを基に、同一セル内のセクター間に異なるセグメントを割り当てながら、他のセルの隣接セクターとのセグメント重複を最小化するセグメント割当装置及び方法を提供することによって、セグメントの重複による下りリンクの性能劣化が最小化するように、セグメントを各セクターに割り当てることができるという利点がある。

一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能なことはいうまでもない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定して定められるべきではなく、特許請求の範囲及びこれと均等なものにより定められるべきである。

本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、セクター間隣接度決定装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、セクター間隣接度決定方法の手順を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とを基にしたセグメント割当装置の構成を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とを基にしたセグメント割当方法の手順を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態による広域無線通信システムにおいて、隣接度と目的関数とを基にしたセグメント割当方法を示した例示図である。

Claims (23)

1. 無線通信システムにおけるセグメントの割当方法であって、
   同じセル内にいないすべてのセクター間セクター対(pair)を生成し、該生成されたセクター対を隣接度(proximity)に基づいて整列する過程と、
   未だ選択されていないセクター対のうち、最も高い隣接度のセクター対を選択する過程と、
   前記選択されたセクター対において、各セクターが含まれたセルのすべてのセクターに対して、セグメント値を割当又は再割り当てする過程と、
   を含み、
   前記セグメント値を割当又は再割り当てする過程は、
   前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられていない二つのセクター（第１のセクター及び第２のセクター）が存在する場合に、前記第１のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、前記第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当てた後に、前記各セクターが含まれた二つのセルを含むカバー(cover)を生成する過程と、
   前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられていない一つのセクター（第２のセクター）が存在する場合に、当該第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、該第２のセクターが含まれたセルを、セグメント値が割り当てられたセクター（第１のセクター）が含まれたセルを含むカバーに含める過程と、
   前記選択されたセクター対に、セグメント値が割り当てられた二つのセクターが存在する場合に、前記二つのセクターが含まれたセルが、同じカバーに含まれているか否かに従って、前記二つのセクターが含まれたセルが他のカバーに含まれているときに、小さな大きさのカバーに含まれたセルに対してセグメントを再割り当てし、前記二つのカバーを併合する過程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記セグメントは、下記数式の目的関数を満たすように、割当又は再割り当てすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
   
   前記目的関数は、各セクター毎にセグメント重複による影響が最も大きいセクター一つだけを考慮してセクター対を生成し、すべてのセクターに対して、前記生成されたセクター対に対する隣接度の合計を最小化する値を求める式であって、wiは、セクターiとセグメント値が重複する複数のセクターのうち、セクター対の隣接度が最も大きいセクターであり、prox_abは、セクターaのセクターbに対する隣接度である。
3. 前記セグメントは、セグメントの割当パターンのうち、前記目的関数の値を最小にするセグメント割当パターンに割り当てられることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記セルが３つのセクターにより構成されているとき、前記３つのセクターに各々割り当てられるセグメント値の割当パターンは、(０,１,２),(０,２,１),(１,０,２), (１,２,０),(２,０,１),(２,１,０)のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記セグメントは、以前に行われたセグメント割当における割当パターンは保持し、値のみを変えて、前記目的関数の値が最小になるように再割り当てされることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記セグメントの値は、所定のセグメント再割当パターンの内の、前記目的関数の値を最小にするセグメント再割当パターンに変更され、以前にセグメント値０が割り当てられたセクターの集合をＡ、セグメント値１が割り当てられたセクターの集合をＢ、セグメント値２が割り当てられたセクターの集合をＣとするとき、セグメント再割当パターン(Ａ,Ｂ,Ｃ)は、(０,１,２),(０,２,１),(１,０,２),(１,２,０),(２,０,１),(２,１,０)の内のいずれかが選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. すべてのセクターに対するセグメント割当が完了し、かつ、すべてのセクターが一つのカバーに含まれるまで、未だ選択されていないセクター対のうち、最も高い隣接度のセクター対を選択する過程が繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記セクター対の生成後で、該生成されたセクター対の整列の前に、
   隣接度が決定されていない任意のセクター対(i，j)を選択する過程と、
   前記セクターiの仮想使用者(virtual user)の位置を計算し、該計算されたセクターiの仮想使用者の位置を用いて、前記セクターiのセクターjに対する隣接度を計算する過程と、
   前記セクターjの仮想使用者(virtual user)の位置を計算し、該計算されたセクターjの仮想使用者の位置を用いて、前記セクターjのセクターiに対する隣接度を計算する過程と、
   前記セクターiのセクターjに対する隣接度と前記セクターjのセクターiに対する隣接度との合計で前記セクター対(pair)の隣接度を決定する過程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 各セクターの前記仮想使用者は、該当セクターのアンテナ(Antenna)方位角と同一線上であって、システム内の平均基地局半径の１/２の距離に位置することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記平均基地局半径は、システム内のすべての基地局に関して、任意の基地局から最も近い基地局までの距離の平均である平均基地局距離の１/２であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 各セクターの隣接度は、前記セクターiとセクターjと該当セクターの仮想使用者間の経路損失(path loss)値を用いて計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記セクターの隣接度は、該当セクターのアンテナ方位角、アンテナパターン、送信パワーの少なくとも一つを考慮して計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. 無線通信システムにおけるセグメント割当装置であって、
    同じセル内にいないすべてのセクター間セクター対(pair)を生成し、該生成されたセクター対を隣接度(proximity)に基づいて整列するセクター対生成及び整列部と、
    すべてのセクターに対するセグメント割当が完了し、すべてのセクターが一つのカバーに含まれるまで、未選択のセクター対のうち、最も高い隣接度のセクター対を選択し、該選択されたセクター対に対するセグメント割当状態を把握し、該把握された割当状態に従って、当該選択されたセクター対において、各セクターが含まれたセルのすべてのセクターに対してセグメント値が割当又は再割り当てられるように、前記選択されたセクター対を出力するセクター対割当状態把握部と、
    二つのセクター（第１のセクター及び第２のセクター）の両方にセグメント値が割り当てられていない前記セクター対を入力し、前記第１のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、前記第２のセクターが含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当てた後、前記各セクターが含まれた二つのセルを含むカバー(cover)を生成するセグメント割当及び新カバー生成部と、
    二つのセクターの両方にセグメント値が割り当てられた前記セクター対を入力され、前記二つのセクターが含まれたセルが同じカバーに含まれているか否かによって、前記二つのセクターが含まれたセルが他のカバーに含まれているとき、小さな大きさのカバーに含まれたセルに対してセグメントを再割り当てした後、前記二つのカバーを併合するセグメント再割当及びカバー併合部と、
    一つのセクター（第１のセクター）のみにセグメント値が割り当てられた前記セクター対（第１及び第２のセクター）を入力され、セグメント値が割り当てられていないセクター（第２のセクター）が含まれたセルのセクターに対してセグメント値を割り当て、当該第２のセクターが含まれたセルを、前記第１のセクターが含まれたセルを含むカバーに含めるセグメント割当及び既存カバー割当部と、
    を含むことを特徴とする装置。
14. 下記数式の目的関数を満たすように、セグメントの割当又は再割り当てを行うことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
    
    前記目的関数は、各セクター毎にセグメント重複による影響が最も大きいセクター一つだけを考慮してセクター対を生成し、すべてのセクターに対して前記生成されたセクター対に対する隣接度の合計を最小化する値を求める式であって、wiは、セクターiとセグメント値が重複するセクターのうち、セクター対の隣接度が最も大きいセクターであり、prox_abは、セクターaのセクターbに対する隣接度である。
15. 前記セグメントを、セグメントの割当パターンのうち、前記目的関数の値を最小にするセグメント割当パターンに割り当てることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記セルが３つのセクターにより構成されているとき、前記３つのセクターに各々割り当てられるセグメント値の割当パターンは、(０,１,２),(０,２,１),(１,０,２),(１,２,０),(２,０,１),(２,１,０)のいずれかであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 以前に行われたセグメント割当における割当パターンは保持し、値のみを変えて、前記目的関数の値が最小になるように、前記セグメントの再割り当てを行うことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
18. 前記セグメントの値は、所定のセグメント再割当パターンの内の、前記目的関数の値を最小にするセグメント再割当パターンに変更され、以前にセグメント値０が割り当てられたセクターの集合をＡ、セグメント値１が割り当てられたセクターの集合をＡ、セグメント値２が割り当てられたセクターの集合をＣとするとき、セグメント再割当パターン(Ａ，Ｂ，Ｃ)は、(０,１,２),(０,２,１), (１,０,２), (１,２,０), (２,０,１), (２,１,０)の内のいずれかが選択されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記生成されたセクター対のうち、隣接度が決定されていない任意のセクター対(i，j)を選択するセクター対(i，j)選択部と、
    前記セクターiの仮想使用者(virtual user)の位置を計算するセクターiの仮想使用者位置計算部と、
    前記計算されたセクターiの仮想使用者の位置を用いて、前記セクターiのセクターjに対する隣接度を計算するセクターiの隣接度計算部と、
    前記セクターjの仮想使用者(virtual user)の位置を計算するセクターjの仮想使用者位置計算部と、
    前記計算されたセクターjの仮想使用者位置を用いて、前記セクターjのセクターiに対する隣接度を計算するセクターjの隣接度計算部と、
    前記セクターiのセクターjに対する隣接度と前記セクターjのセクターiに対する隣接度との合計で前記セクター対(pair)の隣接度を決定するセクター対(i，j)の隣接度格納部と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
20. 各セクターの前記仮想使用者は、該当セクターのアンテナ(Antenna)方位角と同一線上であって、システム内の平均基地局半径の１/２の距離に位置することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記平均基地局半径は、システム内のすべての基地局に関して、任意の基地局から最も近い基地局までの距離の平均である平均基地局距離の１/２であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記セクターの隣接度を、前記セクターiとセクターjと該当セクターの仮想使用者間の経路損失(path loss)値とを用いて計算することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
23. 前記セクターの隣接度を、該当セクターのアンテナ方位角、アンテナパターン、送信パワーの少なくとも一つを考慮して計算することを特徴とする請求項１９に記載の装置。