JP4627801B2 - 基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法 - Google Patents

Description

本発明は、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信する場合に、基地局で行う下り上りの通信に使用するサブキャリアを割り当てる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法に関するものである。

従来、ＯＦＤＭＡ通信におけるサブキャリアの割り当ては、隣接する基地局がそれぞれ異なる周波数を用い基地局（セル）間での周波数干渉を避ける構成となっている。各基地局のサブキャリアの割り当てに関する技術としては、加入者（移動局）側でサブキャリアのチャネルと干渉を検出し、基地局側に提供して基地局側でのサブキャリアの割り当てに利用する構成（例えば、下記特許文献１、２参照。）や、順方向チャネルの割り当てにおいて、基地局と移動局間でやりとりする制御情報とデータとをセルのパターンに基づきそれぞれ個別に伝送制御する構成（例えば、下記特許文献３参照。）がある。

図８は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。図８に示すように３つのセル構成の場合、予め各セル（セル１，２，３）にそれぞれ固有の周波数帯域を割り当て、割り当てた周波数帯域の範囲内で各ユーザにサブキャリアの割り当てを行っていた。

また、図９−１は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。２つの基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）ＢＳ１，ＢＳ２と、３つの移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３を示し、移動局ＭＳ側で上り（ＵＬ：Ｕｐ Ｌｉｎｋ）キャリアセンスする場合の例を示している。

基地局ＢＳ１のセル２０１内には、移動局ＭＳ１，ＭＳ３が存在し、基地局ＢＳ２のセル２０２内に移動局ＭＳ２が存在している。移動局ＭＳ１が周波数ｆ１を使用し、移動局ＭＳ２が周波数ｆ２を使用し、その電界強度ごとの到達距離が図中円に示す状態であるとする。このとき、移動局ＭＳ３のキャリアセンスのスレッショールド値＝−１００ｄＢｍとし、移動局ＭＳ３は、移動局ＭＳ１，ＭＳ２のキャリアセンス時の電界強度のスレッショールド値以下の位置に存在している。この状態では、この移動局ＭＳ３がキャリアセンスしたとき、移動局ＭＳ１の周波数ｆ１および移動局ＭＳ２の周波数ｆ２のいずれも検出できないので、この移動局Ｍ３は、周波数ｆ１，ｆ２のどちらでも割り当てが可能であると判断する。

特表２００５−５０２２１８号公報 特表２００４−５２９５２４号公報 特開２００５−８０２８６号公報

しかしながら、図８に示す構成によると、ある特定のセルにトラッフィックの偏りがあった場合、他のセルに割り当てたサブキャリアを振り替えて割り当てることができないという問題があった。図８に示す従来の構成では、ある基地局と他の基地局とは、それぞれ周波数帯域を別々にして周波数干渉を避ける構成であるため、ある周波数帯域において一つのセルが占有する割合を変更（増大）させることができなかった。図８の状態では、リユース・ファクター（Ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ）＝３であり、Ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏ
ｒ＝１の実現が困難であった。このリユース・ファクターを１に近づけることができれば（Ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ＝１）、セルに対して柔軟かつダイナミックに周波数の割り当てが可能となる。

図９−２は、図９−１のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。図９−１の状態の後、移動局ＭＳからの上り通信時（ＵＬ）には、送信側である移動局ＭＳ３がキャリアセンスした結果、周波数ｆ１，ｆ２のいずれも空いていると判断して周波数ｆ１あるいはｆ２を送信に使用することになる。移動局ＭＳ３が周波数ｆ１を使用した場合は、移動局ＭＳ１が使用している周波数ｆ１と同じ領域Ｆ１部分で干渉が生じ、移動局ＭＳ３が周波数ｆ２を使用した場合には、移動局ＭＳ２が使用している周波数ｆ２と領域Ｆ２部分で干渉が生じる。さらに、時間と共に移動局ＭＳ３が移動したり、アンテナの向きによって、これら干渉の領域Ｆ１，Ｆ２が基地局ＢＳ１にも位置すると基地局ＢＳ１では移動局ＭＳからの受信に影響を与え（例えばエラーレートが悪化し）、通信品質が劣化する問題も生じる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ、リユース・ファクターを１に近づけることができる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）におけるサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、移動局装置との下り通信開始前に、当該移動局装置が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する第１の情報共有手段と、前記移動局装置との下り通信を開始する際に、前記第１の情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該下り通信用として設定する第１のサブキャリア設定手段と、前記移動局装置が前記キャリアセンスにより空きサブキャリアを検出する際に用いる所定のスレッショールド値の情報を、前記下り通信の信号に挿入させる情報挿入手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置との間で通信を行う移動局装置であって、前記基地局装置との下り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたサブキャリアの情報を前記基地局装置への上り通信の信号に挿入して通知する通知手段と、前記基地局装置からの下り通信の信号に挿入されているスレッショールド値の情報を抽出する抽出手段と、を備え、前記検出手段は、前記キャリアセンスを行う際に、前記抽出手段により抽出された前記スレッショールド値の情報を用いて前記空きサブキャリアを検出することを特徴とする。

また、この発明にかかるサブキャリア割り当て方法は、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）におけるサブキャリア割り当て方法であって、基地局装置と移動局装置との間の通信開始前に、当該基地局装置あるいは移動局装置のうち信号の受信側の局装置がキャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記空きサブキャリアの情報を前記基地局装置を含み隣接する基地局装置同士で共有する情報共有工程と、基地局装置と移動局装置との間で通信を開始する際に、前記情報共有工程により共有された空きサブキャリアを当該通信に割り当てる割り当て工程と、前記移動局装置が前記キャリアセンスにより空きサブキャリアを検出する際に用いる所定のスレッショールド値の情報を、前記下り通信の信号に挿入させる情報挿入工程と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、通信の受信側でキャリアセンスを行い、このキャリアセンス結果、空きサブキャリアの情報を基地局装置に通知する。基地局装置は、隣接する基地局装置との間で、空きサブキャリアの情報を共有する。そして、隣接する各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する。

本発明によれば、通信の受信側キャリアセンスを行った結果の空きサブキャリアの情報を基地局装置間で共有し、各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する構成であるため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ受信の通信品質を向上できるという効果を奏する。また、サブキャリアをダイナミックに割り当てることができるため、リユース・ファクターを１に近づけることができるという効果を奏する。

（発明の概要）
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明は、基地局で行う下り上り（ＤＬ／ＵＬ）に使用するサブキャリアの割り当てに関する。以下の説明において、下り（ＤＬ）とは、基地局から移動局へのデータ伝送を示し、上り（ＵＬ）とは、移動局から基地局へのデータ伝送を示している。

上り（ＵＬ）は、基地局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。基地局はこのキャリアセンスの結果の情報を隣接セル等の複数の基地局に通知し、各基地局はこの通知された情報を共有し、干渉が起こらないように、各移動局に上りサブキャリアを設定する。各移動局は、上りサブキャリアの設定に基づいて上りサブキャリアを使用する。

一方、下り（ＤＬ）では、移動局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。移動局は、キャリアセンスの結果の情報を基地局に周期的にフィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）の形で送る。基地局は、収集した各移動局からのキャリアセンスの結果の情報を、隣接セル等の複数の基地局で共有し、干渉が起こらないように、各移動局に下りサブキャリアとして使用する周波数帯域を設定する。上記構成において、移動局は、キャリアセンスによりスレッショールド以下となったサブキャリアによって空きサブキャリアを判断し、この空きサブキャリア情報を基地局に通知する構成としてもよい。

このように、この発明では、下り／上りのいずれも、１．キャリアセンスを実行し、２．このキャリアセンスをデータ伝送の受信側が実行し、３．キャリアセンスの結果を隣接する基地局で共有し、４．基地局がキャリアセンスの結果に基づいて、下り／上りサブキャリアの周波数帯域をダイナミックに変更して設定する、構成である。このように、ダイナミックにサブキャリアを設定することにより、Ｒｅｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ＝１に近づけることができるようになる。なお、下り／上りは、それぞれ独立してサブキャリアを割り当てるため、上記処理についても一方と他方の処理は関係なく独立して実行できる。

（実施の形態）
図１は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。図１には、隣接する基地局＃１と基地局＃ｍでキャリアセンスした上りのサブキャリア（周波数）を示
す。基地局＃１では、周波数ｆ１，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６，ｆ８，ｆ１０，ｆ１１のサブキャリアがスレッショールド以下であり、基地局＃ｍでは、周波数ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ７，ｆ８，ｆ９，ｆ１１のサブキャリアがスレッショールド以下である。

そして、これら隣接する基地局＃１，＃ｍでは両者間でキャリアセンスした結果の情報を通知し、共有する。また、図示しないがこれら基地局＃１，＃ｍに隣接する他の基地局＃ｎがあるとする。この基地局＃ｎにおいても基地局＃１，＃ｍによるキャリアセンスした結果の情報を共有する。

そして、基地局＃ｎでは、基地局＃１，＃ｍの両方でスレッショールド以下となったサブキャリア（空きサブキャリア）の中から使用するサブキャリアを割り当てる。図１の場合では、周波数ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ８，ｆ１１が両方の基地局＃１，＃ｍに対する空きサブキャリアとなっている。基地局＃ｎは、上り（ＵＬ）は、これら空きサブキャリアｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ８，ｆ１１の中から、上りバンド幅リクエスト、Ｕｓｅｒ数、データの種別ごとに付随したプライオリティ等を示すＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）、伝搬環境等の一つあるいは複数の組み合わせに基づきサブキャリアを割り当てる。下り（ＤＬ）は、各移動局でキャリアセンスした情報を最寄りの基地局（例えば＃１）に通知し、全ての移動局からの情報（上記空きサブキャリアｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ８，ｆ１１）を基地局＃１，＃ｍ，＃ｎ間で共有し、下り送信データ量、Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づきスレッショールド以下のサブキャリアを割り当てる。

（下りサブキャリアの割り当て処理の具体例について）
次に、下り／上りサブキャリアの割り当ての具体的処理内容について説明する。下り（ＤＬ）は、移動局ＭＳにてキャリアセンスした結果を基地局ＢＳが受け取り、指定された基地局ＢＳ間で情報（キャリアセンス結果）を共有し、その中から空きサブキャリアを求め、下りデータ量、Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき、各移動局ＭＳに対する下りサブキャリアを設定する。

図２−１は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。下り（ＤＬ）では、基地局ＢＳは、移動局ＭＳに対して下りキャリアセンススレッショールド値を設定する（ステップＳ２０１）。この設定は、基地局ＢＳから移動局ＭＳに対する設定通知を用いて行う。そして、各移動局ＭＳにて下りキャリアセンスを行い（ステップＳ２０２）、基地局ＢＳは、各移動局ＭＳからキャリアセンスした結果をフィードバックで受け取る（ステップＳ２０３）。そして、全ての移動局ＭＳからフィードバックされた情報（キャリアセンス結果）を受け取ったか（前ＭＳ終了か）を判断し（ステップＳ２０４）、まだ受け取っていない移動局ＭＳのキャリアセンス結果があれば（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。全ての移動局ＭＳからフィードバックされた情報（キャリアセンス結果）を受け取ると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、以下の処理に移行する。

この基地局ＢＳでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局ＢＳ間で情報の共有に関する設定（共有ＢＳの設定）をしておく（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５で設定された複数の基地局ＢＳ同士が、移動局ＭＳからフィードバックされた情報（キャリアセンス結果）を共有することになる。この後、このステップＳ２０５で設定された複数の基地局ＢＳがそれぞれ使用するサブキャリア（周波数）の収集が終了したか判断する（ステップＳ２０６）。使用しているサブキャリアは基地局ＢＳごとに異なるため、各基地局ＢＳから使用しているサブキャリア（周波数）の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局ＢＳからの収集を行う（ステップＳ２０６：Ｎｏのループ）。

各基地局から使用しているサブキャリア（周波数）の情報の収集が終わると（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、次に、この基地局（自基地局）ＢＳが他基地局ＢＳと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア（空きサブキャリア）を検出する（ステップＳ２０７）。そして、下り送信データ量、（移動局ＭＳの）Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の情報入力を受け、これらの一つあるいは組み合わせに基づき、自基地局ＢＳ配下の全ての移動局ＭＳそれぞれに対するサブキャリア（周波数）を決定する（ステップＳ２０８）。そして、ステップＳ２０８の決定に基づいて下りサブキャリアの設定を行う（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０９における処理は、ＯＦＤＭにおける周波数の設定であり、例えば、ステップＳ２０８によるＵｓｅｒ数に応じて自基地局ＢＳが使用する下りサブキャリアの周波数帯域が変更され、Ｕｓｅｒ数が多ければ下りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図８に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター＝１に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。

この後、全ての移動局ＭＳに対する下りサブキャリア（周波数）の割り当てが終了したか判断し（ステップＳ２１０）、終了していなければ（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２０９に戻り、残っている移動局ＭＳに対する下りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局ＭＳに対する下りサブキャリア（周波数）の割り当てが終了すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、以上の下りサブキャリア割り当てに関する処理の終了（システム終了）か判断し（ステップＳ２１１）、処理の継続時には（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２０１以降の処理を再実行するが、終了であれば（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、以上の処理を終了させる。

（上りサブキャリアの割り当て処理の具体例について）
上り（ＵＬ）は、基地局ＢＳにてキャリアセンスした結果の情報を、指定された基地局ＢＳ間で共有し、その中から空きサブキャリアを求め、上りバンド幅リクエスト、Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき各移動局ＭＳに対するサブキャリアを設定し、設定情報を下りに重畳して各移動局ＭＳに通知する。移動局ＭＳはその情報に従って、上りサブキャリアで送信する。

図２−２は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。上り（ＵＬ）では、基地局ＢＳに予め、上りキャリアセンススレッショールド値を設定しておく（ステップＳ２２１）。そして、基地局ＢＳにて上りキャリアセンスを行う（ステップＳ２２２）。

この基地局ＢＳでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局ＢＳ間で情報の共有に関する設定（共有ＢＳの設定）をしておく（ステップＳ２２３）。ステップＳ２２３で設定された複数の基地局ＢＳ同士が、キャリアセンス結果を共有することになる。この後、このステップＳ２２３で設定された複数の基地局ＢＳがそれぞれ使用するサブキャリア（周波数）の収集が終了したか判断する（ステップＳ２２４）。使用しているサブキャリアは基地局ごとに異なるため、各基地局ＢＳから使用しているサブキャリア（周波数）の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局ＢＳからの収集を行う（ステップＳ２２４：Ｎｏのループ）。

各基地局から使用しているサブキャリア（周波数）の情報の収集が終わると（ステップＳ２２４：Ｙｅｓ）、次に、この基地局（自基地局）ＢＳが他基地局ＢＳと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア（空きサブキャリア）を検出する（ステップＳ２２５）。そして、上りバンド幅リクエスト、（移動局ＭＳの）Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の情報入力を受け、一つあるいは組み合わせに基づき、
自基地局ＢＳ配下の全ての移動局ＭＳそれぞれに対するサブキャリア（周波数）を決定する（ステップＳ２２６）。

そして、ステップＳ２２６の決定に基づいて基地局ＢＳ配下の移動局ＭＳへそれぞれサブキャリアの割り当て通知を行う（ステップＳ２２７）。割り当て通知を受けた移動局ＭＳにて、それぞれ割り当てられたサブキャリアを設定する（ステップＳ２２８）。例えば、ステップＳ２２６によるＵｓｅｒ数に応じて上りサブキャリアの周波数帯域が変更され、Ｕｓｅｒ数が多ければ上りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図８に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター＝１に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。なお、移動局ＭＳは、ステップＳ２２８により割り当てられたサブキャリア（周波数）を用いた送信を行うことになる。

そして、全ての移動局ＭＳに対する上りサブキャリア（周波数）の割り当てが終了したか判断し（ステップＳ２２９）、終了していなければ（ステップＳ２２９：Ｎｏ）、ステップＳ２２７に戻り、残っている移動局ＭＳに対する上りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局ＭＳに対する上りサブキャリア（周波数）の割り当てが終了すると（ステップＳ２２９：Ｙｅｓ）、以上の上りサブキャリア割り当てに関する処理の終了（システム終了）か判断し（ステップＳ２３０）、処理の継続時には（ステップＳ２３０：Ｎｏ）、ステップＳ２２１以降の処理を再実行するが、終了であれば（ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、以上の処理を終了させる。

（基地局の構成）
図３−１は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。基地局ＢＳ（１０００）は、入力されるユーザデータ（ＵＳＥＲＤＡＴＡ）を送信部１１００を介して下り信号として送信し、上りの受信信号は受信部１２００を介してユーザデータ（ＵＳＥＲＤＡＴＡ）として出力する。図３−１には、自基地局＃１と他基地局＃ｍを記載した。

送信部１１００は、入力されるユーザデータの誤り訂正を行うＦＥＣ１００１と、送信データに情報を挿入する情報挿入部（情報ｉｎｓｅｒｔ部）１００２と、送信データを変調する変調部１００３と、変調後の送信データを逆フーリエ変換するＩＦＦＴ１００４と、送信データをフィルタリングするフィルタ部（ＦＩＬ）１００５と、送信データをＤ／Ａ変換するＤＡＣ１００６と、デジタル化された送信データをＲＦ帯域の送信信号に変換するＲＦ送信部（ＲＦＴＸ）１００７とを備える。ＲＦ送信部１００７の出力は、時分割同時送受（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）用のＳｗｉｔｃｈ１００９を介してアンテナ１００８から移動局ＭＳに対する下り信号として送信される。

アンテナ１００８が受信した移動局ＭＳからの上り信号は、Ｓｗｉｔｃｈ１００９を介して受信部１２００に入力される。受信部１２００は、ＲＦ帯域の上り信号を受信信号に変換するＲＦ受信部（ＲＦＲＸ）１０１０と、デジタル化された送信データをＡ／Ｄ変換するＡＤＣ１０１１と、フィルタ部（ＦＩＬ）１０１２と、受信データをフーリエ変換するＦＦＴ１０１３と、受信データを復調する復調部１０１４と、受信データを復号し、ユーザデータ（ＵＳＥＲＤＡＴＡ）として出力するＤＥＦＥＣ１０１６とを備える。

以上の構成は、情報ｉｎｓｅｒｔ部１００２を除いて基本的な基地局ＢＳの構成である。この発明では、上記構成に加えて、上りについては、上りキャリアセンス部１０１７と、上りサブキャリア設定部１０１８と、上りサブキャリア情報共有部１０２０とを備える。下りについては、下りサブキャリア設定部１０１５と、下りサブキャリア情報共有部１０１９とを備える。下りサブキャリア情報共有部１０１９および上りサブキャリア情報共有部１０２０は、メモリ等の記憶手段を用いて構成することができる。また、上りサブキ
ャリア設定部１０１８および下りサブキャリア設定部１０１５は、ＣＰＵ等の制御手段によって構成でき、図２−１および図２−２に示したサブキャリアの割り当てに関する処理を実行する。

上りキャリアセンス部１０１７は、予め入力される上りのスレッショールド値の設定に基づいて、復調部１０１４の復調後の受信データに対し上りキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果を上りサブキャリア情報共有部１０２０に格納する。

上りサブキャリア情報共有部１０２０には、上りキャリアセンス部１０１７によりスレッショールド値以下である上りのサブキャリアの情報と、上述した共有ＢＳ設定の情報と、他基地局から通知された上りのキャリアセンス結果の情報とが格納される。図示のように、上りサブキャリア情報共有部１０２０に格納された情報は、各基地局＃１〜＃ｍとの間で共有される情報となる。

上りサブキャリア設定部１０１８には、上述した上りバンド幅リクエスト、（移動局ＭＳの）Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の情報と、上りサブキャリア情報共有部１０２０が共有（格納）している情報（上りのキャリアセンス結果と共有ＢＳの情報）が入力され、これらの情報に基づいて、上りサブキャリアを設定する。設定した上りサブキャリアの設定の情報（上り設定通知）は、情報ｉｎｓｅｒｔ部１００２を介して送信データ（下り信号）に挿入され、移動局ＭＳに送信される。

情報ｉｎｓｅｒｔ部１００２には、さらに、下りスレッショールド値の設定が入力され、送信データに挿入して、移動局ＭＳに送信される。

下りサブキャリア情報共有部１０１９には、移動局ＭＳからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果が格納される。具体的には、下りのキャリアセンスの結果（空きサブキャリアの情報）は、受信部１２００の復調部１０１４により上り信号から抽出される。この復調部１０１４は、移動局ＭＳからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果の情報を下りサブキャリア情報共有部１０１９に出力するものであり、下りのキャリアセンスの結果を取得する取得手段の機能を有する。

この下りサブキャリア情報共有部１０１９は、さらに、他基地局から通知された下りのキャリアセンス結果と、上述した共有ＢＳ設定の情報が格納される。図示のように、下りサブキャリア情報共有部１０１９に格納された情報は、各基地局＃１〜＃ｍとの間で共有される情報となる。

下りサブキャリア設定部１０１５には、上述した下り送信データ量、（移動局ＭＳの）Ｕｓｅｒ数、ＱｏＳ、伝搬環境等の情報と、下りサブキャリア情報共有部１０１９が共有（格納）している情報（下りのキャリアセンス結果と共有ＢＳの情報）が入力され、これらの情報に基づいて、下りサブキャリアを設定する。設定した下りサブキャリアの設定の情報は、変調部１００３を介して送信データに挿入され、移動局ＭＳに送信される。

図３−２は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。この図３−２には、自移動局＃１と他移動局＃ｎを記載した。

基地局（ＢＳ）１０００からの下り信号は、アンテナ２１０６からＳｗｉｔｃｈ２１０５を介して受信部（ＲＸ）２１０４に入力され、ユーザデータ（ＵＳＥＲＤＡＴＡ）として出力する。下りスレッショールド値抽出部２１０７は、基地局ＢＳからの下り信号に含まれる下りスレッショールド値を抽出して、下りキャリアセンス部２１０３に出力する。下りキャリアセンス部２１０３は、サブキャリアのキャリアセンスを行い、このキャリア
センス時の電界強度を下りスレッショールド値と比較し、比較結果をキャリアセンス結果としてフィードバック部２１０２に出力する。

フィードバック部２１０２は、下りキャリアセンス部２１０３によるキャリアセンスの結果、スレッショールド値以下のサブキャリアを空きサブキャリアとして検出し、この空きサブキャリアの情報を送信部（ＴＸ）２１０１を介して基地局（ＢＳ）１０００に通知する。送信部（ＴＸ）２１０１は、基地局（ＢＳ）１０００への上り信号にサブキャリアの情報を挿入して通知する通知手段の機能を有する。

この移動局（ＭＳ）２１００に入力されるユーザデータ（ＵＳＥＲＤＡＴＡ）は、送信部（ＴＸ）２１０１からＳｗｉｔｃｈ２１０５を介してアンテナ２１０６から上り信号として基地局（ＢＳ）１０００に送信される。

（上りサブキャリア設定例１）
次に、以上説明した構成により、サブキャリア割り当ての各設定例を説明する。図４−１は、上りサブキャリア設定例１のキャリアセンス状態を示す図である。図４−１では、キャリアセンス範囲を第１隣接セルまでの構成としている。

自基地局を基地局ＢＳ１とする。この基地局ＢＳ１のセル２０１に隣接する隣接第一セル２０２に属する、ある一つの基地局を基地局ＢＳ２とする。基地局ＢＳ１がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、移動局ＭＳ１の周波数ｆ１のサブキャリアを検出する。また、基地局ＢＳ２がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、移動局ＭＳ２の周波数ｆ２のサブキャリアを検出する。

図４−２は、上りサブキャリア設定例１のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図４−１に示したキャリアセンスにより、自基地局ＢＳ１は、他基地局ＢＳ２のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２のサブキャリアが使用されており、この周波数ｆ１，ｆ２のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２と異なる周波数ｆ３のサブキャリアを新規の移動局ＭＳ３へ割り当てる。移動局ＭＳ３は、周波数ｆ３のサブキャリアを使用して自基地局ＢＳ１との間の通信を行う。その結果、基地局ＢＳ１での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。

（上りサブキャリア設定例２）
図５−１は、上りサブキャリア設定例２のキャリアセンス状態を示す図である。図５−１では、キャリアセンス範囲を第２隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局ＢＳ１とする。この基地局ＢＳ１のセル２０１に隣接する隣接第１セル２０２に属するある一つの基地局を基地局ＢＳ２とし、隣接第２セル２０３に属するある一つの基地局を基地局ＢＳ３とする。

基地局ＢＳ１がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、移動局ＭＳ１の周波数ｆ１のサブキャリアを検出する。また、基地局ＢＳ２がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、移動局ＭＳ２の周波数ｆ２のサブキャリアを検出する。さらに、基地局ＢＳ３がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、移動局ＭＳ４の周波数ｆ３のサブキャリアを検出する。

図５−２は、上りサブキャリア設定例２のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図５−１に示したキャリアセンスにより、自基地局ＢＳ１は、他基地局ＢＳ２，ＢＳ３のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のサブキャリアが使用されており、この周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のサブキャリアは
使用できないと判断する。そして、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３と異なる周波数ｆ４のサブキャリアを新規の移動局ＭＳ３へ割り当てる。その結果、基地局ＢＳ１での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。

（下りサブキャリア設定例１）
図６−１は、下りサブキャリア設定例１のキャリアセンス状態を示す図である。図６−１では、キャリアセンス範囲を第１隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局ＢＳ１とする。この基地局ＢＳ１のセル２０１に隣接する隣接第１セル２０２に属するある一つの基地局を基地局ＢＳ２とする。そして、基地局ＢＳ１内の移動局ＭＳ１がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、基地局ＢＳ１の周波数ｆ１のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局ＢＳ１へフィードバックする。また、基地局ＢＳ２内の移動局ＭＳ２がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、基地局ＢＳ２の周波数ｆ２のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果を基地局ＢＳ２へフィードバックする。

図６−２は、下りサブキャリア設定例１のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図６−１に示したキャリアセンスにより、自基地局ＢＳ１は、他基地局ＢＳ２内の移動局ＭＳのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２のサブキャリアが使用されており、この周波数ｆ１，ｆ２のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２と異なる周波数ｆ３のサブキャリアを新規の移動局ＭＳ３へ割り当てる。その結果、各移動局ＭＳでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できる。

（下りサブキャリア設定例２）
図７−１は、下りサブキャリア設定例２のキャリアセンス状態を示す図である。図７−１では、キャリアセンス範囲を第２隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局ＢＳ１とし、この基地局ＢＳ１のセル２０１に隣接する隣接第一セル２０２に属するある一つの基地局を基地局ＢＳ２とし、隣接第２セル２０３に属するある一つの基地局を基地局ＢＳ３とする。

そして、基地局ＢＳ１内の移動局ＭＳ１がスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、基地局ＢＳ１の周波数ｆ１のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局ＢＳ１へフィードバックする。また、基地局ＢＳ２内の移動局ＭＳ２でスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、基地局ＢＳ２の周波数ｆ２のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局ＢＳ２へフィードバックする。基地局ＢＳ３内の移動局ＭＳ４でスレッショールド値＝−１００ｄＢｍでキャリアセンスすると、基地局ＢＳ３の周波数ｆ３のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局ＢＳ３へフィードバックする。

図７−２は、下りサブキャリア設定例２のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図７−１に示したキャリアセンスにより、自基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ２内と基地局ＢＳ３内の移動局ＭＳのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のサブキャリアが使用されており、この周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局ＢＳ１は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３と異なる周波数ｆ４のサブキャリアを新規の移動局ＭＳ３へ割り当てる。その結果、各移動局ＭＳでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できるようになる。

上述した実施の形態において説明したサブキャリアの設定例では、便宜上、横方向のセルを用いて説明したが、各セルは縦横方向に配置されており、このような配置においても
上述したサブキャリアの割り当てを行うことにより、周波数干渉を防止して通信品質を向上できるものである。

また、キャリアセンスのスレッショールド値は、固定ではなく任意に変更可能である。特に、上記構成によれば、移動局ＭＳ側に設定されるキャリアセンスのスレッショールド値は、基地局ＢＳから設定することができるため、複数台の移動局ＭＳに対して容易にスレッショールド値を設定できるようになる。このスレッショールド値は、上述したように、キャリアセンスする範囲（隣接セルの範囲）、セル内における通信状態、移動局ＭＳの台数等、に応じて変更することができる。

さらに、空きサブキャリアの検出により、所定の周波数帯域において各セルに割り当てるサブキャリアの周波数範囲を変更できるため、セル内のユーザ数やデータ量等に応じて、上記周波数を干渉を防止した上でリユース・ファクターを１に近づけることができるようになる。

なお、本実施の形態で説明したサブキャリア割り当て方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

以上のように、本発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法は、ＯＦＤＭＡ通信におけるサブキャリアの割り当てに有用であり、特に、隣接するセルに対する移動が頻繁な移動局装置と基地局装置との通信品質を安定に行う通信システムの各装置に適している。

図１は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。 図２−１は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図２−２は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図３−１は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。 図３−２は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。 図４−１は、上りサブキャリア設定例１のキャリアセンス状態を示す図である。 図４−２は、上りサブキャリア設定例１のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図５−１は、上りサブキャリア設定例２のキャリアセンス状態を示す図である。 図５−２は、上りサブキャリア設定例２のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図６−１は、下りサブキャリア設定例１のキャリアセンス状態を示す図である。 図６−２は、下りサブキャリア設定例１のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図７−１は、下りサブキャリア設定例２のキャリアセンス状態を示す図である。 図７−２は、下りサブキャリア設定例２のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図８は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。 図９−１は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。 図９−２は、図９−１のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。

符号の説明

２０１，２０２，２０３ セル
１０００ 基地局
１００１ ＦＥＣ
１００２ 情報挿入部（情報ｉｎｓｅｒｔ部）
１００３ 変調部
１００４ ＩＦＦＴ
１００５ フィルタ部（ＦＩＬ）
１００６ ＤＡＣ
１００７ ＲＦ送信部（ＲＦＴＸ）
１００８ アンテナ
１００９ Ｓｗｉｔｃｈ
１０１０ ＲＦ受信部（ＲＦＲＸ）
１０１１ ＡＤＣ
１０１２ フィルタ部（ＦＩＬ）
１０１３ ＦＦＴ
１０１４ 復調部
１０１５ 下りサブキャリア設定部
１０１６ ＤＥＦＥＣ
１０１７ 上りキャリアセンス部
１０１８ 上りサブキャリア設定部
１０１９ 下りサブキャリア情報共有部
１０２０ 上りサブキャリア情報共有部
２１００ 移動局
２１０１ 送信部（ＴＸ）
２１０２ フィードバック部
２１０３ 下りキャリアセンス部
２１０４ 受信部（ＲＸ）
２１０５ Ｓｗｉｔｃｈ
２１０６ アンテナ
ＢＳ（ＢＳ１〜ＢＳ３） 基地局
ＭＳ（ＭＳ１〜ＭＳ４） 移動局

Claims (8)

1. 直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）におけるサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、
   移動局装置との下り通信開始前に、当該移動局装置が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する第１の情報共有手段と、
   前記移動局装置との下り通信を開始する際に、前記第１の情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該下り通信用として設定する第１のサブキャリア設定手段と、
   前記移動局装置が前記キャリアセンスにより空きサブキャリアを検出する際に用いる所定のスレッショールド値の情報を、前記下り通信の信号に挿入させる情報挿入手段と、
   を備えたことを特徴とする基地局装置。
2. 前記第１の情報共有手段は、前記空きサブキャリアの情報を隣接する一つあるいは複数のセルの基地局装置との間で共有することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記第１のサブキャリア設定手段は、前記下り通信に使用する前記空きサブキャリアを、送信データ量、前記移動局装置のユーザ数、ＱｏＳ、伝搬環境のうち一つあるいは組み合わせに基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
4. 前記取得手段は、前記移動局装置との上り通信の信号から前記空きサブキャリアの情報を抽出することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
5. 移動局装置との上り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する第２の情報共有手段と、
   前記移動局装置との上り通信を開始する際に、前記第２の情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該上り通信用として設定する第２のサブキャリア設定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
6. 直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置との間で通信を行う移動局装置であって、
   前記基地局装置との下り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出されたサブキャリアの情報を前記基地局装置への上り通信の信号に挿入して通知する通知手段と、
   前記基地局装置からの下り通信の信号に挿入されているスレッショールド値の情報を抽出する抽出手段と、
   を備え、
   前記検出手段は、前記キャリアセンスを行う際に、前記抽出手段により抽出された前記スレッショールド値の情報を用いて前記空きサブキャリアを検出することを特徴とする移動局装置。
7. 直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）におけるサブキャリア割り当て方法であって、
   基地局装置と移動局装置との間の通信開始前に、当該基地局装置あるいは移動局装置のうち信号の受信側の局装置がキャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出工程と、
   前記検出工程により検出された前記空きサブキャリアの情報を前記基地局装置を含み隣接する基地局装置同士で共有する情報共有工程と、
   基地局装置と移動局装置との間で通信を開始する際に、前記情報共有工程により共有された空きサブキャリアを当該通信に割り当てる割り当て工程と、
   前記移動局装置が前記キャリアセンスにより空きサブキャリアを検出する際に用いる所定のスレッショールド値の情報を、前記下り通信の信号に挿入させる情報挿入工程と、
   を含むことを特徴とするサブキャリア割り当て方法。
8. 前記割り当て工程は、前記空きサブキャリアを、送信データ量、前記移動局装置のユーザ数、ＱｏＳ、伝搬環境のうち一つあるいは組み合わせに基づいて割り当てることを特徴とする請求項７に記載のサブキャリア割り当て方法。

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