JP4786376B2 - 無線通信システム、制御局装置、及び無線通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、制御局装置、及び無線通信制御方法に関する。

従来より、無線接続サービスにおいて広域をカバーする広域セル方式の無線通信システムが知られている。広域セル方式の無線通信システムでは、少数の基地局で広域の通信エリアを実現できる反面、局所的な電波の不感地帯が散在する可能性がある、又、１基地局当たりで収容するユーザ数が多く、基地局の処理能力がボトルネックとなる可能性がある、などの問題がある。これらの問題に対処するためには基地局数を増加させる必要があるが、広域セル方式の基地局装置は高コストである点、又、基地局の新規設置時において干渉増大の抑制のための綿密な置局設計が必要とされる点、などから柔軟な対応が困難である。

そのような状況下において、広域セルに比べてセルサイズが極小であるピコセルを用いた無線通信システムが検討されている。ピコセル方式の無線通信システムでは、基地局装置が広域セル方式に比べて安価であるので、基地局装置の増加にも比較的対応がしやすい。また、ピコセル方式によれば、適切に基地局の配置を行えば、周波数利用効率の向上が望めるという利点もある。但し、広域セル方式と同様に、干渉増大の抑制のための綿密な置局設計を行わなければ、周波数チャネルが基地局間で互いに干渉し、所望の伝送性能が得られない事態が発生し得る。しかし、ピコセル方式の基地局は簡易に設置することができることから、基地局の設置自由度が大きいことがピコセル方式の利点でもあるので、綿密な置局設計を行って設置者の意向に反して指定の場所に基地局を設置するよう強制することは本望ではない。このため、できるだけ任意の場所に基地局を設置できるように置局設計は簡易化し、その分、置局後の基地局間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減する方が好ましい。

従来のチャネル割当て方法として、例えば特許文献１記載の方法では、制御局が、無線基地局間で共通制御チャネルを用いて信号を送受信した場合の電波の受信レベルに基づき、移動局からの発呼要求毎に、電波干渉が発生しないチャネルを割り当てている。
特開２０００−３１６１８３号公報

しかし、上述した従来のチャネル割当て方法では、基地局の設置及び廃止の度に各無線基地局同士の受信レベルの測定が必要になるが、上述したピコセル方式の無線通信システムのように基地局が任意に設置及び廃止される場合には、その測定による無線リソースの浪費が無視できなくなる恐れがある。このために無線基地局が任意に設置及び廃止されることが許容できなくなると、ピコセル方式の大きな利点が損なわれてしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線基地局が任意に設置及び廃止されることを許容しつつ、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減することのできる無線通信システム、制御局装置、及び無線通信制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおいて、前記移動局は、通信可能な前記無線基地局及び前記無線基地局の組合せごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）のリストを作成するリスト作成手段と、前記リストを通信回線を介して前記制御局に送信する送信手段と、を有し、前記制御局は、前記移動局毎の前記リストを通信回線を介して受信する受信手段と、前記移動局毎の前記リストに基づき、各無線基地局のセル間の干渉の可能性の有無を推定する推定手段と、その推定結果に基づき、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記推定手段は、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記周波数チャネル割当て制御手段は、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記干渉状況は、前記制御局において前記無線基地局の組合せごとに前記移動局からのＣＩＲの報告を集計して算出された前記無線基地局の組合せごとのＣＩＲの最低値であり、前記周波数チャネル割当て制御手段は、該最低値がより高い値となる２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記干渉状況は、前記移動局からの前記リストによる２つの無線基地局の報告数であり、前記周波数チャネル割当て制御手段は、より少ない移動局の前記リスト中に記載された２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記制御局において前記無線基地局の組合せごとに前記移動局から報告されたＣＩＲの逆数を加算し、その総和がより小さい２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記周波数チャネル割当て制御手段は、各無線基地局のセル間の干渉状況の過去の履歴を用いた平均化処理の結果から、より干渉の程度が小さい２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムにおいては、前記推定手段は、各無線基地局のセル間において干渉が発生する可能性の有無を表す無線基地局グラフを作成することを特徴とする。

本発明に係る制御局装置は、移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局装置において、前記移動局毎の通信可能な前記無線基地局及び前記無線基地局の組合せごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）のリストを通信回線を介して受信する受信手段と、前記移動局毎の前記リストに基づき、各無線基地局のセル間の干渉の可能性の有無を推定する推定手段と、その推定結果に基づき、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る移動局装置は、移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおける移動局装置において、通信可能な前記無線基地局及び前記無線基地局の組合せごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）のリストを作成するリスト作成手段と、前記リストを通信回線を介して前記制御局に送信する送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御方法は、移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおける無線通信制御方法であって、前記移動局が、通信可能な前記無線基地局及び前記無線基地局の組合せごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）のリストを作成する過程と、前記移動局が、前記リストを通信回線を介して前記制御局に送信する過程と、前記制御局が、前記移動局毎の前記リストを通信回線を介して受信する過程と、前記制御局が、前記移動局毎の前記リストに基づき、各無線基地局のセル間の干渉の可能性の有無を推定する過程と、前記制御局が、その推定結果に基づき、周波数チャネル割当てを行う過程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、移動局が作成する通信可能な無線基地局及び該無線基地局の組合せごとのＣＩＲのリストに基づき、各無線基地局のセル間のエリアの重複関係を推定するので、その推定結果から、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減するための周波数チャネル割当てを行うことができる。このため、無線リソースの浪費の心配は解消されるので、無線基地局が任意に設置及び廃止されることを許容しつつ、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減することが可能になる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１において、集中制御局１は、各無線基地局２に通信回線を介して接続されている。各無線基地局２は、それぞれの無線接続サービスエリアであるセル１００を形成している。移動局３は、在圏しているセル１００の無線基地局２と無線接続することができる。

図１の例では３つのセル１００は互いに重複して配置されている。このため、各無線基地局２のセル間で周波数チャネルの干渉が生じる可能性があり、干渉対策を講じることが望ましい。そこで、本実施形態では、集中制御局１が周波数チャネルの割当を調整し、各無線基地局２のセル間で生じ得る周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減することを図る。

以下、本実施形態に係る周波数チャネル割当て方法について詳細に説明する。

ピコセル方式の無線通信システムのように基地局が任意に設置及び廃止される場合には、全ての基地局間の位置関係を正確に把握することができないので、セル同士が重複して配置されていたとしても、その重複しているセル間の位置関係を基地局間の位置関係から知ることは難しい。そのため、本実施形態では、移動局３がアクセス可能な無線基地局２をアクセス可能局リストとしてリスト化し、集中制御局１はそのアクセス可能局リストを取得して参照することにより、各無線基地局２のセル間のエリアの重複関係を推定し、同一周波数チャネルを用いた場合に周波数チャネル干渉が発生し得るか判定する。

図２は、図１に示す集中制御局１の構成を示すブロック図である。
図２において、集中制御局１は、制御開始通知部１１と干渉報告受信部１２と周波数チャネル割当て制御部１３と使用周波数チャネル通知部１４とを有する。

集中制御局１において制御開始通知部１１は、自集中制御局１の配下の無線基地局２に対して周波数チャネル割当て動作の開始を通知する。この通知によって、無線基地局２は接続中の移動局３に対してアクセス可能局リストを要求する。この要求によって、移動局３は、現時点で通信可能である無線基地局２を記載したアクセス可能局リストを作成し、接続中の無線基地局２に送信する。無線基地局２は、移動局３からのアクセス可能局リストを集中制御局１に送信する。

図３には、アクセス可能局リストの例が示されている。図３に示される無線通信システムの例（図３には集中制御局１は図示していない）では、４つの無線基地局２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが存在し、それぞれ対応するセル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄが形成されている。それらセル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは重複して配置されている。具体的には、セル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは互いに重複して配置されている。また、セル１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは互いに重複して配置されている。セル１００Ａと１００Ｄは重複していない。また、図３の例では、３台の移動局３ａ、３ｂ、３ｃが存在している。移動局３ａはセル１００Ａと１００Ｂの重複エリアに在圏している。移動局３ｂはセル１００Ａと１００Ｂと１００Ｃの重複エリアに在圏している。移動局３ｃはセル１００Ｃと１００Ｄの重複エリアに在圏している。

図３においては、移動局３ａは無線基地局２Ａと２Ｂとに通信可能であるので、無線基地局２Ａと２Ｂを記載したアクセス可能局リスト２００ａを作成する。移動局３ｂは無線基地局２Ａと２Ｂと２Ｃとに通信可能であるので、無線基地局２Ａと２Ｂと２Ｃを記載したアクセス可能局リスト２００ｂを作成する。移動局３ｃは無線基地局２Ｃと２Ｄとに通信可能であるので、無線基地局２Ｃと２Ｄを記載したアクセス可能局リスト２００ｃを作成する。各アクセス可能局リスト２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、それぞれの移動局が接続中の無線基地局を介して集中制御局１に送られる。

集中制御局１において干渉報告受信部１２は、アクセス可能局リストを受信する。干渉報告受信部１２は、アクセス可能局リストに基づき、各無線基地局２のセル間において干渉が発生する可能性の有無を表す無線基地局グラフを作成する。図４には、図３に例示される３つのアクセス可能局リスト２００ａ、２００ｂ、２００ｃに基づいて作成された無線基地局グラフ３００が示されている。無線基地局グラフ３００において、ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ無線基地局２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを表す。ノード間を接続する枝は、接続している２つのノードに対応する各無線基地局２のセル間で干渉が発生し得ることを表し、当該２つの無線基地局２によるセルの重複エリアに対応している。

干渉報告受信部１２は、同一アクセス可能局リスト中に記載された各無線基地局２のセル間には干渉が発生し得るものとして、当該ノード間を枝で接続する。これにより、図４の無線基地局グラフ３００では、アクセス可能局リスト２００ａ中に記載された無線基地局２Ａと２Ｂ間、アクセス可能局リスト２００ｂ中に記載された無線基地局２Ａと２Ｂと２Ｃの各間、アクセス可能局リスト２００ｃ中に記載された無線基地局２Ｃと２Ｄ間のそれぞれ対応するノード間が枝で接続される。

干渉報告受信部１２が作成した無線基地局グラフにおいては、枝の両端の各ノードに対応する各無線基地局２のセル間で干渉発生の可能性ありが示されると共に、その干渉によって通信に悪影響の及ぶ移動局３が存在することが示されている。従って、その干渉を回避もしくは軽減するためには、無線基地局グラフ中の枝で接続された２つのノードに対応する各無線基地局２に対しては異なる周波数チャネルを割り当てればよい。

集中制御局１において周波数チャネル割当て制御部１３は、干渉報告受信部１２が作成した無線基地局グラフに基づき、無線基地局グラフ中の枝の両端の各ノードに対応する無線基地局２に対しては異なる周波数チャネルを割り当てるように、周波数チャネルの割当てを行う。図４の無線基地局グラフ３００の例では、枝の両端の２つのノードの組として、ノードＡとＢ、ノードＡとＣ、ノードＢとＣ、ノードＣとＤの４つの組がある。これら４つの組の全てにおいて、組中の２つのノードに対応する各無線基地局２に対しては異なる周波数チャネルを割り当てるようにする。

使用周波数チャネル通知部１４は、その割当て結果の各無線基地局２の使用周波数チャネルの情報を各無線基地局２に通知する。

次に、上記した集中制御局１の周波数チャネル割当て制御部１３が行う周波数チャネルの割当てに係る動作を詳細に説明する。

初めに、図５を参照して、周波数チャネルの割当てに係る全体動作を説明する。
図５は、本実施形態に係る周波数チャネル割当て処理の手順を示すフローチャートである。図５において、ステップＳ１では、集中制御局１は、各移動局３が作成したアクセス可能局リストを収集する。ステップＳ２では、干渉報告受信部１２がその収集したアクセス可能局リストに基づき、無線基地局グラフを作成する。

ステップＳ３〜Ｓ５では、周波数チャネル割当て制御部１３が、無線基地局グラフに基づき、無線基地局２に対する周波数チャネルの割当てを行う。ここで、上記したように、無線基地局グラフ中の枝の両端の各ノードに対応するそれぞれの無線基地局２に対しては異なる周波数チャネルを割り当てるように、周波数チャネルの割当てを行う。本実施形態では、この問題をグラフ理論における彩色問題として扱う。つまり、無線基地局グラフ中の枝の両端の各ノードを異なる色で彩色する問題として扱う。彩色に使用可能な色の数は、利用可能な周波数チャネルの数である。

彩色問題に対しては様々な彩色定理が知られているが、その最も汎用的な彩色定理としては、Ｒ個の色でもって任意のグラフを彩色するためには、各ノードに接続されている枝の数の中で最大の枝数が「Ｒ−１」以下であればよいことが知られている。しかしながら、ピコセル方式のアーキテクチャにおいて生成され得る無線基地局グラフに関しては、その彩色定理の条件を常に満たすことは難しく、そのため彩色できない場合が起こり得る。そこで、本実施形態においては、無線基地局グラフの彩色が完成しない場合には、無線基地局グラフ中のノード間を接続する枝を切断することによって、彩色可能なグラフに変換し、彩色の完成を図る。

そのための処理として、ステップＳ３では、利用可能な周波数チャネルの数（Ｒ個）で無線基地局グラフの彩色の完成が可能か否かを判断する。ここでは、上記した彩色定理の条件（各ノードに接続されている枝の数の中で最大の枝数が「Ｒ−１」以下であること）を判定条件とする。この結果、彩色の完成が可能ならば、ステップＳ５で彩色を行う。一方、現状の無線基地局グラフでは彩色が完成しないと判断したならば、ステップＳ４で、無線基地局グラフの近似処理を行い、ステップＳ５に進む。

次に、上記したステップＳ４の無線基地局グラフの近似処理について説明する。

本実施形態に係る無線基地局グラフの近似処理では、無線基地局グラフ中のノード間を接続する枝を切断することによって、彩色可能なグラフに変換するが、枝を切断するということは、もともと枝で接続されていた２つのノードに対応する各無線基地局２のセル間で、干渉が発生し得るところを干渉なしとみなすことに等しい。これにより、その切断された枝の両端の２つのノードに対応する各無線基地局２のセル間は、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外され、必ずしも異なる周波数チャネルが割り当てられなくなる。そのため切断する枝の選択には、ノード間（無線基地局２のセル間）の干渉状況を加味することが好ましい。以下、具体的な実施例を挙げて説明する。

実施例１では、集中制御局１において無線基地局２の組合せごとに移動局３から報告されたＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を集計して算出された「無線基地局２の組合せごとのＣＩＲの最低値」に基づいて、切断する枝の選択を行う。
移動局３は、通信可能な全ての無線基地局２を一つずつ所望局にして、それぞれのＣＩＲを測定する。なお、そのＣＩＲ測定において、ＣＩＲの測定対象となる無線基地局２間が同一の周波数チャネルを使用していない場合には、それぞれの無線基地局２からの受信信号強度（Received Signal Strength Indicator：ＲＳＳＩ）を測定し、該ＲＳＳＩ測定値を同一の周波数チャネルの値として想定のＣＩＲを算出する。本実施形態では、この想定のＣＩＲも含めてＣＩＲとする。

移動局３は、そのＣＩＲ測定結果の中で最大値が得られたときの所望局の無線基地局２をその測定値のＣＩＲとともに集中制御局１に報告する。この報告は、アクセス可能局リストの報告時に一緒に行う。図６には、そのＣＩＲの報告例が示されている。図６の例では、移動局３（ＳＳｍ）は、無線基地局２（ＢＳ１）や無線基地局２（ＢＳｉ）と通信可能であるが、そのうち無線基地局２（ＢＳｉ）を所望局としたときのＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）が最大値として測定されている。この結果、移動局３（ＳＳｍ）は、無線基地局２（ＢＳｉ）に関するＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）を集中制御局１に報告する。同様に、移動局３（ＳＳｎ）は、無線基地局２（ＢＳ１）や無線基地局２（ＢＳｊ）と通信可能であるが、そのうち無線基地局２（ＢＳｊ）を所望局としたときのＣＩＲ（ＳＳｎ，ＢＳｊ）が最大値として測定されたので、無線基地局２（ＢＳｊ）に関するＣＩＲ（ＳＳｎ，ＢＳｊ）を集中制御局１に報告する。

集中制御局１において周波数チャネル割当て制御部１３は、各移動局３から報告されたＣＩＲに基づき、各無線基地局２のスコアを決定し記録する。具体的には、同一無線基地局２に関するＣＩＲの中で最低値を当該無線基地局２のスコアに決定する。各無線基地局２のスコアは、無線基地局グラフ中の対応するノードのスコアとして記録する。図７には、そのスコアの例が示されている。図７の例では、無線基地局２（ＢＳｉ）に関し、移動局３（ＳＳａ）や移動局３（ＳＳｍ）からＣＩＲが報告されているが、そのうち移動局３（ＳＳｍ）から報告されたＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）が最小値である。この結果から、ＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）を無線基地局２（ＢＳｉ）のスコアとする。同様に、無線基地局２（ＢＳｊ）に関し、移動局３（ＳＳｂ）や移動局３（ＳＳｎ）からＣＩＲが報告されているが、そのうち移動局３（ＳＳｎ）から報告されたＣＩＲ（ＳＳｎ，ＢＳｊ）が最小値であるので、ＣＩＲ（ＳＳｎ，ＢＳｊ）を無線基地局２（ＢＳｊ）のスコアとする。各無線基地局２のスコアは、それぞれ対応するノードのスコアとして記録される。

次いで、周波数チャネル割当て制御部１３は、無線基地局グラフ中の枝毎に、両端の２つのノードのスコアを加算し、その加算値を当該枝のスコアとして記録する。ここで、スコアの高い枝に対応する干渉エリアの方が、他のスコアの低い枝に対応する干渉エリアよりも、高いＣＩＲを提供可能である。このことから、スコアの高い枝に対応する干渉エリアの方が、他のスコアの低い枝に対応する干渉エリアよりも、干渉の影響が少ないと考えられるので、スコアのより高い枝を切断対象とする。

周波数チャネル割当て制御部１３は、利用可能な周波数チャネルの数（Ｒ個）で無線基地局グラフの彩色の完成が可能になるまで、スコアの高い枝から順番に切断する（図５のステップＳ３、Ｓ４の手順に対応）。

本実施例１においては、無線基地局グラフの枝ｅ＿ｉｊのスコアＳ（ｅ＿ｉｊ）は、（１）式で表される。
Ｓ（ｅ＿ｉｊ）＝ＣＩＲｍｉｎ（ＢＳｉ）＋ＣＩＲｍｉｎ（ＢＳｊ）
＝ＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）＋ＣＩＲ（ＳＳｎ，ＢＳｊ）
＝ＣＩＲｍａｘ（ＳＳｍ）＋ＣＩＲｍａｘ（ＳＳｎ）
・・・（１）
但し、ｅ＿ｉｊは無線基地局２（ＢＳｉ）と無線基地局２（ＢＳｊ）に対応するノード間を接続する枝である。ＣＩＲｍｉｎ（ＢＳｉ）は、各移動局３から報告された無線基地局２（ＢＳｉ）に関するＣＩＲの中の最小値であり、移動局３（ＳＳｍ）から報告されたＣＩＲ（ＳＳｍ，ＢＳｉ）であり、移動局３（ＳＳｍ）で測定されたＣＩＲの最大値ＣＩＲｍａｘ（ＳＳｍ）である。

なお、移動局３において無線基地局２毎のＲＳＳＩが測定可能な場合は、上述の方法に限らず、例えば、以下の手順に従って枝のスコアを算出するようにしてもよい。
先ず、各移動局３は、各無線基地局２毎のＲＳＳＩに基づいて無線基地局２の組合せ毎のＣＩＲを算出し、集中制御局１に報告する。集中制御局１は、その報告されたＣＩＲを無線基地局２の組合せ毎に集計し、その内の最低値を該当する枝のスコアとする。次いで、周波数チャネル割当て制御部１３は、利用可能な周波数チャネルの数（Ｒ個）で無線基地局グラフの彩色の完成が可能になるまで、スコアの高い枝から順番に切断する（図５のステップＳ３、Ｓ４の手順に対応）。

実施例２では、枝毎の干渉報告数に基づいて、切断する枝の選択を行う。
干渉報告数は、枝毎の情報であって、各移動局３から報告されたアクセス可能局リストに基づき、干渉発生の可能性ありと判断された回数である。同一アクセス可能局リスト中に記載された２つの無線基地局２のセル間は干渉発生の可能性ありとして、その２つの無線基地局２に対応するノード間は枝で接続されるが、異なる移動局３から報告された複数のアクセス可能局リスト中に、それぞれ同じ２つの無線基地局２が記載されていた場合には、そのアクセス可能局リストの数が当該２つの無線基地局２に対応するノード間の枝に対する干渉報告数である。つまり、ある２つの無線基地局２の組がｎ個のアクセス可能局リスト中に記載されていた場合は、当該２つの無線基地局２に対応するノード間の枝の干渉報告数はｎとなる。例えば、ある２つの無線基地局２の組が３つのアクセス可能局リスト中にのみ記載されていた場合は、当該枝の干渉報告数は３である。

図８には、３つの無線基地局２（ＢＳ１）、（ＢＳ２）、（ＢＳ３）とそのセル１００−１、１００−２、１００−３、並びに１４台の移動局３の配置例が示されている。この例では、セル１００−１、１００−２、１００−３は、全てが互いに重複している。その図８の例において、使用可能な周波数チャネル数が２である場合を考える。この場合、全ての無線基地局２（ＢＳ１）、（ＢＳ２）、（ＢＳ３）のセル間で干渉が発生し得るが、２つの周波数チャネルでは全ての干渉を回避することはできない。このため、図８の例の無線基地局グラフ中のいずれかの枝を切断することが必要になる。

図９には、図８の例の無線基地局グラフ３１０が示されている。図９に示されるように、図８の例では全ての無線基地局２（ＢＳ１）、（ＢＳ２）、（ＢＳ３）のセル間で干渉が発生し得るので、各無線基地局２（ＢＳ１）、（ＢＳ２）、（ＢＳ３）に対応するノード１、２、３の各間全てが枝で接続されている。そして、各枝の干渉報告数が記録されている。図８の例では、セル１００−１と１００−２の重複エリアには５台の移動局３があり、セル１００−１と１００−３の重複エリアには４台の移動局３があり、セル１００−２と１００−３の重複エリアには３台の移動局３がある。この結果、無線基地局２（ＢＳ１）と（ＢＳ２）の組は５台の移動局３の各アクセス可能局リスト中に記載されるので、ノード１と２間の枝の干渉報告数は５として算出される。また、無線基地局２（ＢＳ１）と（ＢＳ３）の組は４台の移動局３の各アクセス可能局リスト中に記載されるので、ノード１と３間の枝の干渉報告数は４として算出される。また、無線基地局２（ＢＳ２）と（ＢＳ３）の組は３台の移動局３の各アクセス可能局リスト中に記載されるので、ノード２と３間の枝の干渉報告数は３として算出される。

上記した干渉報告数によれば、干渉報告数が少ない方が干渉の影響を与えている移動局３の数が少ない枝（干渉エリア）であるので、干渉報告数がより少ない枝を切断対象とする。図９に例示したの無線基地局グラフ３１０では、ノード２と３間の枝が最も干渉報告数が少ないので切断対象となる。

周波数チャネル割当て制御部１３は、上記した枝毎の干渉報告数を算出し、利用可能な周波数チャネルの数（Ｒ個）で無線基地局グラフの彩色の完成が可能になるまで、干渉報告数の少ない枝から順番に切断する（図５のステップＳ３、Ｓ４の手順に対応）。

実施例３では、上記実施例１と２を組み合わせる。つまり、図６に例示される移動局３毎のＣＩＲの報告値と、図９に例示される枝毎の干渉報告数とを組み合わせて評価し、その評価結果に基づき、切断対象の枝を決定する。具体的な評価方法の例を説明する。移動局３からは、通信可能な全ての無線基地局２の中で、最高のＣＩＲが得られた所望局の無線基地局２に関するＣＩＲが報告される。周波数チャネル割当て制御部１３は、その報告されたＣＩＲの逆数の総和を無線基地局２の組合せ毎に合計し、その合計値を対応する枝のスコアとして記録する。

なお、移動局３において無線基地局２毎のＲＳＳＩが測定可能な場合は、上述の方法に限らず、例えば、以下の手順に従って枝のスコアを算出するようにしてもよい。
先ず、移動局３は、各無線基地局２毎のＲＳＳＩに基づいて無線基地局２の組合せ毎のＣＩＲを算出し、集中制御局１に報告する。集中制御局は、その報告されたＣＩＲの逆数を無線基地局２の組合せ毎に合計し、その総和を該当する枝のスコアとして記録する。

ここで、そのスコアの高い枝（干渉エリア）ほど多数の移動局３に対して干渉による悪影響を与えていると考えられる。これにより、周波数チャネル割当て制御部１３は、スコアが低い枝から順番に切断対象にする。

なお、本実施例３では、ＣＩＲの逆数を加算することにより、例えば干渉報告数が多い場合には多数の値が加算され、その結果、加算値も大きくなることが予想されるので、ＣＩＲと干渉報告数の双方を加味することと等価となる。また、逆に多数のＣＩＲの逆数を加算しても加算値が小さい場合には、ＣＩＲが良好な移動局が多いということであるので、本実施例３では枝の切断を行う。

実施例４では、各無線基地局のセル間の干渉状況の履歴に基づいて、切断する枝の選択を行う。
各無線基地局２が使用する周波数チャネルを頻繁に変更することは、通信の断絶などの通信品質の劣化要因になり得る。そのため、使用周波数チャネルの変更頻度はできるだけ少ないほうが好ましいが、移動局の数や配置の時間的な変動によってはセル間の干渉状況は大きく変動する可能性がある。そこで、本実施例４では、干渉状況の履歴から統計的手法により、より多くの移動局３に対して影響を与える可能性の高い枝（干渉エリア）を把握し、その結果から切断対象の枝を決定する。なお、ここでは、干渉状況を表すパラメータとして、上記した枝毎の干渉報告数を利用するが、他のパラメータ（ＣＩＲ等）であってもよい。

周波数チャネル割当て制御部１３は、各枝の干渉報告数を無線基地局グラフ中の全枝の干渉報告数の総数で正規化し、正規化後の干渉報告数を各枝のスコアとして記録する。このスコアの高い枝に対応する干渉エリアは相対的により多数の移動局３に影響を与えていることになる。

周波数チャネル割当て制御部１３は、各枝のスコアの履歴を保存し、その履歴から、統計的手法を用いて各枝（干渉エリア）の干渉の影響の大きさを表す評価値を算出する。その評価値としては、例えば、枝毎にあるスコアの履歴を時間領域で平均し、その平均値を算出する。或いは、（２）式で表される評価値Ｓ_ｔを利用してもよい。
Ｓ_ｔ＝（α×Ｓ_ｔ−１＋ｎ_ｔ）／（１＋α） ・・・（２）
但し、Ｓ_ｔは時刻ｔにおける評価値、ｎ_ｔは時刻ｔにおける枝のスコア、αは忘却係数である。

上記評価値の高い枝に対応する干渉エリアは、統計的に、より多数の移動局３に影響を与える可能性が高いと考えられる。このことから、周波数チャネル割当て制御部１３は、評価値が低い枝から順番に切断対象にする。これにより、より多数の移動局３に影響を与える可能性が高い干渉エリアに対応する枝は残されるので、当該枝の両端の各ノードは改めて彩色される可能性が減り、結果的に各無線基地局２に対する使用周波数チャネルの変更回数の軽減が可能となる。

次に、本実施形態に係る集中制御局１が各無線基地局２に対する周波数チャネル割当てを行う周期について説明する。
周波数チャネル割当てを行う周期としては、例えば、以下に示されるものが挙げられる。
（１）定期的に実施する。
（２）イベント駆動的に実施する。
（３）定期的に実施するとともに、その周期内でも干渉状況の変化を検知した時点でイベント駆動的に実施する。
イベント駆動的に実施する場合には、移動局３及び無線基地局２から集中制御局１に通信トラヒックが一時的に集中することを軽減することができる。

また、上記イベントとしては、例えば、アクセス可能局リストやＣＩＲの変化を監視し、ある程度の変化があった時点で周波数チャネルの再割当ての要求を行う。なお、周波数チャネルの再割当ての要否は、無線基地局２が判断してもよく、或いは集中制御局１が判断してもよい。

上述したように本実施形態によれば、移動局が作成するアクセス可能局リストに基づき、各無線基地局のセル間において干渉が発生する可能性の有無を推定するので、その推定結果から、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減するための周波数チャネル割当てを行うことができる。このため、無線リソースの浪費の心配は解消されるので、無線基地局が任意に設置及び廃止されることを許容しつつ、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を回避もしくは軽減することが可能になる。

また、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、干渉発生の可能性ありと推定したセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外し、周波数チャネル割当てを行うので、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉をその干渉状況に即して軽減することができる。

また、各無線基地局のセル間の干渉関係の推定結果として、各無線基地局のセル間において干渉が発生する可能性の有無を表す無線基地局グラフを作成するので、例えば彩色定理を利用することにより周波数チャネル割当て処理が簡単になる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、ピコセル方式など、各種セル方式の無線通信システムに適用可能である。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す集中制御局１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るアクセス可能局リストの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線基地局グラフの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る周波数チャネル割当て処理の手順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周波数チャネル割当て処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る周波数チャネル割当て処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る周波数チャネル割当て処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る周波数チャネル割当て処理を説明するための図である。

符号の説明

１…集中制御局、２…無線基地局、３…移動局、１１…制御開始通知部、１２…干渉報告受信部、１３…周波数チャネル割当て制御部、１４…使用周波数チャネル通知部、１００…セル、３００…無線基地局グラフ

Claims (9)

1. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおいて、
   前記移動局は、
   通信可能な前記無線基地局のリストを作成するリスト作成手段と、
   前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を測定する測定手段と、
   前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して前記制御局に送信する送信手段と、を有し、
   前記制御局は、
   前記移動局毎の前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、を有し、
   前記干渉状況は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの最低値を無線基地局の組合せごとに加算した値であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記加算値がより高い値となる２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおいて、
   前記移動局は、
   通信可能な前記無線基地局のリストを作成するリスト作成手段と、
   前記リストを通信回線を介して前記制御局に送信する送信手段と、を有し、
   前記制御局は、
   前記移動局毎の前記リストを通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、を有し、
   前記干渉状況は、前記移動局からの前記リストによる２つの無線基地局の報告数であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、より少ない移動局の前記リスト中に記載された２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおいて、
   前記移動局は、
   通信可能な前記無線基地局のリストを作成するリスト作成手段と、
   前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を測定する測定手段と、
   前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して前記制御局に送信する送信手段と、を有し、
   前記制御局は、
   前記移動局毎の前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、を有し、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの逆数を無線基地局の組合せごとに加算した総和がより小さい２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局装置において、
   前記移動局毎の通信可能な前記無線基地局のリスト及び前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、
   を備え、
   前記干渉状況は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの最低値を無線基地局の組合せごとに加算した値であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記加算値がより高い値となる２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする制御局装置。
5. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局装置において、
   前記移動局毎の通信可能な前記無線基地局のリストを通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、
   を備え、
   前記干渉状況は、前記移動局からの前記リストによる２つの無線基地局の報告数であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、より少ない移動局の前記リスト中に記載された２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする制御局装置。
6. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局装置において、
   前記移動局毎の通信可能な前記無線基地局のリスト及び前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を通信回線を介して受信する受信手段と、
   前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する推定手段と、
   その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う周波数チャネル割当て制御手段と、
   を備え、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの逆数を無線基地局の組合せごとに加算した総和がより小さい２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする制御局装置。
7. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおける無線通信制御方法であって、
   前記移動局が、通信可能な前記無線基地局のリストを作成する過程と、
   前記移動局が、前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を測定する過程と、
   前記移動局が、前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して前記制御局に送信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して受信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する過程と、
   前記制御局が、その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う過程と、
   を含み、
   前記干渉状況は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの最低値を無線基地局の組合せごとに加算した値であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記加算値がより高い値となる２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信制御方法。
8. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおける無線通信制御方法であって、
   前記移動局が、通信可能な前記無線基地局のリストを作成する過程と、
   前記移動局が、前記リストを通信回線を介して前記制御局に送信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストを通信回線を介して受信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する過程と、
   前記制御局が、その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う過程と、
   を含み、
   前記干渉状況は、前記移動局からの前記リストによる２つの無線基地局の報告数であり、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、より少ない移動局の前記リスト中に記載された２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信制御方法。
9. 移動局に対する無線接続サービスエリアであるセルを各々形成する複数の無線基地局にそれぞれ周波数チャネルを割り当てる制御局を備えた無線通信システムにおける無線通信制御方法であって、
   前記移動局が、通信可能な前記無線基地局のリストを作成する過程と、
   前記移動局が、前記無線基地局ごとのＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を測定する過程と、
   前記移動局が、前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して前記制御局に送信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストおよび前記ＣＩＲを通信回線を介して受信する過程と、
   前記制御局が、前記移動局毎の前記リストに基づき、同一の前記リスト中に記載された各無線基地局のセル間には重複するエリアがあり、同一周波数チャネルを用いた場合には当該セル間で干渉が生じると推定する過程と、
   前記制御局が、その推定結果に基づき、利用可能な周波数チャネルの数では、各無線基地局のセル間で生じる周波数チャネルの干渉を完全に回避することができないときは、前記推定結果から干渉が発生し得るセル間を、その干渉状況に応じて、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外することにより、周波数チャネル割当てを行う過程と、
   を含み、
   前記周波数チャネル割当て制御手段は、前記無線基地局ごとのＣＩＲの逆数を無線基地局の組合せごとに加算した総和がより小さい２つの無線基地局のセル間を、同一周波数チャネルを割り当てないように制御する対象から除外する、
   ことを特徴とする無線通信制御方法。

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