JP5161979B2 - 無線通信システム用の基地局 - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信システム用の基地局に関し、更に詳しくは、各基地局が自律分散制御によって無線端末にチャネル割当てを行う移動無線通信システムに適用される無線基地局に関する。
一般に、ディジタル移動体通信システムでは、隣接する複数の基地局が形成するセル間で無線チャネル信号が干渉しないように、各基地局が、自局セル内の無線端末(移動端末)に対して、隣接基地局とは異なるチャネルを選択的に割当てる。
例えば、固定的チャネル割当て方式では、隣接する複数の基地局が同一チャネルを使用しないように、基地局制御局が、基地局毎に使用可能なチャネルを予め指定している。固定的チャネル割当て方式は、隣接セル間でのチャネル干渉を最小限に抑圧できる反面、各基地局で利用できるチャネル数が制限されるため、無線通信システム全体としての周波数利用効率が悪くなる。
そこで、ディジタル移動体通信システムでは、各基地局が、隣接基地局における無線チャネルの使用状況を自律的に判断し、自局で使用できると判断したチャネル群から無線端末の割当てチャネルを選択する動的チャネル割当方式が注目されている。動的チャネル割当方式によれば、各基地局が、無線通信システムで定義された全チャネルの中から、自局で使用可能なチャネル群を選択できるため、周波数利用効率のよい無線通信システムを構築できる。
動的チャネル割当方式の無線通信システムでは、各基地局が、無線端末との通信に使用される全チャネルについて、例えば、キャリアセンスによって干渉波レベルを測定し、干渉波レベル、例えば、CIR(希望波対干渉波電力比)が所定閾値よりも小さいチャネルを空きチャネルと判定して、無線端末への割当てチャネルを選択している。
例えば、特開平8−33033号公報(特許文献1)は、移動端末と通信するための複数の無線送受信機を備えた基地局が、各無線チャネルに割当て優先度を設定しておき、チャネル設定処理において、割当て優先度順に無線チャネル干渉を測定して空きチャネルを検出し、待機状態にある各無線送受信機に空きチャネルを設定する無線チャネル割当制御方法を提案している。特許文献1では、発着呼によって無線チャネルの割当て要求が発生したとき、基地局が、待機状態にある送受信機を選択し、この送受信機に設定されている無線チャネルを端末に通知している。また、待機状態にある送受信機に割当てたチャネルについて、基地局が周期的に干渉測定を実行し、設定チャネルが使用不可と判定された場合は、別の空きチャネルを送受信機に設定している。
周波数利用効率を向上させるチャネル割当て技術の一つとして、リユースパーティショニング(Reuse Partitioning)がある。リユースパーティショニングでは、例えば、セルを基地局に近いセル中心領域と、基地局から離れたセル境界領域とに分割しておき、隣接基地局からの電波が届きにくいセル中心領域に位置した無線端末に対しては、他の基地局と共通のチャネルを割当て、セル境界領域に位置した無線端末に対しては、基地局毎に異なったチャネルを割当てる。リユースパーティショニングを適用すると、セル中心領域における周波数の利用効率を改善できるため、周波数リソースを増やすことなく、基地局当たりの収容端末数を増加することが可能となる。
例えば、信学技報、RCS91−32、1991年(非特許文献1)には、“マイクロセル移動通信システムにおける自律分散ダイナミックチャネル割当て方式(ARP)”と題して、リユースパーティショニングを自律分散制御によって実現する技術が提案されている。
また、特開2002―44720号公報(特許文献2)には、無線路における伝搬遅延時間を利用してセル内の無線端末の位置を特定するようにしたリユースパーティショニング方式の基地局が提案されている。
また、特開2002―44720号公報(特許文献2)には、無線路における伝搬遅延時間を利用してセル内の無線端末の位置を特定するようにしたリユースパーティショニング方式の基地局が提案されている。
特許文献1の無線チャネル割当制御方法は、待機状態にある送受信機に設定された無線チャネルが、端末へのチャネル割当て時点でも空き状態にあることが、前提となっている。従って、この無線チャネル割当制御方法は、例えば、PHSシステムのように、端末が同一の割当てチャネルを持続的に使用する回線交換方式の無線通信システムに適しており、割当てチャネルが頻繁に変わるパケット交換方式の無線通信システムでは、有効に機能しない可能性がある。
パケット交換方式の無線通信システムでは、パケット毎にチャネル割当てが発生するため、チャネルの使用状態が頻繁に変化する。従って、干渉測定時に空きチャネルと判断されたチャネルが、その直後に他の基地局で使用されたため、端末へのチャネル割当て時点では、既に割当不可チャネルになっている可能性が高くなる。また、各基地局が、周期的な干渉測定によって、自律的に空きチャネルを検出しておき、一群の空きチャネルの中から、端末への割当てチャネルを選択する動的チャネル割当方式の無線通信システムでは、各基地局は、空きチャネルが他の基地局で使用中の状態となったことを瞬時に知ることができない。
例えば、隣接する2つの基地局BS1とBS2が、それぞれ自律的に検出した空きチャネル群を管理し、基地局BS1が、基地局BS2よりも一瞬早く、空きチャネルCHnを自セル内の端末に割当てたと仮定する。チャネルCHnが、基地局BS2の空きチャネル群にも含まれていた場合、チャネルCHnが既に使用中チャネルとなったことを知らない基地局SB2が、自セル内の別の端末にチャネルCHnを割当てた結果、セル間でチャネル干渉が発生する可能性がある。
リユースパーティショニング方式の無線通信システムの場合でも、各基地局がパケット毎に自律分散的にチャネル割当てを実行しようとすると、上記と同様の問題が発生する。
本発明の目的は、パケット交換方式の無線通信システムで動的チャネル割当てを可能にする基地局を提供することにある。
本発明の他の目的は、特に、リユースパーティショニングの動的チャネル割当てに適したパケット交換無線通信システム用の基地局を提供することにある。
本発明の他の目的は、特に、リユースパーティショニングの動的チャネル割当てに適したパケット交換無線通信システム用の基地局を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、セル領域内に位置した複数の端末に個別の無線チャネルを割当て、各端末と割当チャネルでパケット通信する無線通信システム用の基地局が、チャネル割当要求を発生する制御部と、上記制御部からのチャネルの割当要求に応答して、チャネル状態テーブル上で割当可能状態となっているチャネル群から、上記端末用の割当チャネルを選択する動的チャネル割当部を備え、上記動的チャネル割当部が、割当済みとなっている複数のチャネルの中から干渉チャネルを検出し、該干渉チャネルを割当不可チャネルに変更すべきか否かをランダムに判定して、上記チャネル状態テーブルの状態情報を周期的に変更することを特徴とする。
更に詳述すると、本発明の無線通信システム用の基地局は、送受信されるパケット毎に、端末で使用すべきチャネルの割当要求を発生する制御部と、上記チャネル割当要求に応答して、上記無線通信システムで使用可能な複数の無線チャネルの中から、上記端末用の割当チャネルを選択する動的チャネル割当部とを備え、
上記動的チャネル割当部が、上記無線通信システムで使用可能な無線チャネルのチャネル番号と対応する複数のエントリからなり、各エントリが、チャネル割当可否を示す状態情報を含むチャネル状態テーブルと、上記チャネル状態テーブル上で割当可能状態となっているチャネル群から、端末への割当チャネルを選択する割当チャネル決定部と、上記割当チャネル決定部で割当済みとなっている複数のチャネルの中から、干渉値と閾値との比較によって干渉チャネルを検出し、該干渉チャネルについて割当不可チャネルに変更すべきか否かをランダムに判定する削除チャネル判定部と、上記削除チャネル判定部が割当不可チャネルと判定した干渉チャネルについて、上記チャネル状態テーブルの状態情報を変更する割当不可チャネル更新部とを含むことを特徴とする。
上記動的チャネル割当部が、上記無線通信システムで使用可能な無線チャネルのチャネル番号と対応する複数のエントリからなり、各エントリが、チャネル割当可否を示す状態情報を含むチャネル状態テーブルと、上記チャネル状態テーブル上で割当可能状態となっているチャネル群から、端末への割当チャネルを選択する割当チャネル決定部と、上記割当チャネル決定部で割当済みとなっている複数のチャネルの中から、干渉値と閾値との比較によって干渉チャネルを検出し、該干渉チャネルについて割当不可チャネルに変更すべきか否かをランダムに判定する削除チャネル判定部と、上記削除チャネル判定部が割当不可チャネルと判定した干渉チャネルについて、上記チャネル状態テーブルの状態情報を変更する割当不可チャネル更新部とを含むことを特徴とする。
削除チャネル判定部は、例えば、干渉チャネル毎に発生させた乱数値に基づいて、上記干渉チャネルを割当不可チャネルに変更すべきか否かを判定する。本発明の1実施例では、上記動的チャネル割当部が、上記チャネル状態テーブル上で割当不可状態となっているチャネルの個数が目標値よりも少ない場合に、割当可能状態となっているチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択し、選択されたチャネルの状態情報を変更するための手段を含む。
セル領域が、基地局からの距離に応じて分割された複数のサブセル領域からなる場合、上記制御部が、前記セル領域内に存在する各端末の識別子と対応づけて、該端末が位置するサブセル領域を示すグループ識別子を記憶した端末位置テーブルを備え、端末識別子とグループ識別子を含むチャネル割当要求を発生する。
この場合、チャネル状態テーブルは、上記複数のサブセル領域と対応する複数のサブテーブルからなり、各サブテーブルが、各サブセル領域内での無線チャネルの割当可否を示す状態情報を記憶する複数のエントリからなり、上記割当チャネル決定部が、上記チャネル割当要求が示すグループ識別子で特定されたサブテーブルを参照して、上記チャネル割当要求が示す端末識別子をもつ端末への割当チャネルを選択する。
この場合、チャネル状態テーブルは、上記複数のサブセル領域と対応する複数のサブテーブルからなり、各サブテーブルが、各サブセル領域内での無線チャネルの割当可否を示す状態情報を記憶する複数のエントリからなり、上記割当チャネル決定部が、上記チャネル割当要求が示すグループ識別子で特定されたサブテーブルを参照して、上記チャネル割当要求が示す端末識別子をもつ端末への割当チャネルを選択する。
本発明の1実施例では、上記動的チャネル割当部が、割当済みチャネルで測定された干渉値を記憶する干渉状態テーブルと、グループ識別子と対応付けて閾値を記憶する閾値テーブルとを備え、上記削除チャネル判定部が、上記閾値テーブルからグループ識別子順に読み出した閾値と、上記干渉状態テーブルが示す割当済みチャネルの干渉値に基づいて、上記サブセル領域毎に、割当不可チャネルに変更すべき干渉チャネルを判定し、上記割当不可チャネル更新部が、上記削除チャネル判定部による判定結果に従って、上記チャネル状態テーブルの状態情報をサブテーブル毎に変更する。
本発明の1実施例では、上記閾値テーブルには、サブセル領域と基地局との距離が遠くなるに従がって閾値が小さくなるように、グループ番号によって異なった閾値が記憶される。また、上記削除チャネル判定部が、特定のサブセル領域で割当不可チャネルと判定されたチャネルについては、上記特定サブセル領域よりも外側の各サブセル領域で、前記干渉値と閾値とを比較することなく、割当不可チャネルと判定する。
本発明の他の特徴は、上記動的チャネル割当部が、上記チャネル状態テーブル上で割当可能状態となっているチャネル数をカウントし、カウント値が目標値よりも少ない場合に、上記チャネル状態テーブル上で割当不可状態となっているチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択する割当可能チャネル選択部と、上記割当可能チャネル選択部で選択されたチャネルについて、上記チャネル状態テーブルの状態情報を割当可能状態に変更する割当可能チャネル更新部とを備えたことにある。
セル領域が複数のサブセル領域に分割され、上記チャネル状態テーブルが、グループ識別子で特定される複数のサブテーブルからなる場合、上記割当可能チャネル選択部は、上記サブテーブル毎に、割当可能状態となっているチャネル数をカウントし、カウント値が目標値よりも少ない場合に、該サブテーブル上で割当不可状態となっているチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択する。
本発明の1実施例では、上記割当可能チャネル選択部が、特定のサブセル領域で割当可能状態になっているチャネルについては、それよりも内側の各サブセル領域でも割当可能チャネルとして選択する。
本発明の更に他の特徴は、上記動的チャネル割当部が、上記チャネル状態テーブルの状態情報の初期値を決定するチャネル状態変更部を有し、上記チャネル状態変更部が、上記チャネル状態テーブルの複数のエントリから所定個数のエントリをランダムに選択し、選択されたエントリの状態情報を割当可能状態に設定するようにしたことにある。
本発明の基地局では、割当済みチャネルが干渉チャネルとなった場合に、動的チャネル割当部が、干渉チャネルを割当不可チャネルに変更すべきか否かをランダムに判定するようになっている。また、割当可能チャネルの個数が目標値より少なくなったとき、動的チャネル割当部が、割当不可チャネル群の中からランダムに選択したチャネルを割当可能チャネルに変更している。
従って、本発明によれば、チャネル状態テーブルに記憶される割当可能チャネル群の構成が、基地局毎に異なったものとなるため、チャネル状態テーブルに基づいて選択した割当チャネルがセル間で干渉する可能性を低減できる。また、本発明の基地局では、既に割当済みのチャネルについて、干渉チャネルか否かの判定が実行されるため、全チャネルの空き状態を判定する方式に比較して、干渉測定とチャネル状態テーブルの更新所要時間を短縮できる。
以下、本発明の幾つかの実施例について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の無線基地局および動的チャネル割当て方法が適用される無線通信システムの概略的な構成図を示す。
図1は、本発明の無線基地局および動的チャネル割当て方法が適用される無線通信システムの概略的な構成図を示す。
無線通信システムは、複数の無線基地局(BS)10(10A、10B、・・・10N)と、これらの無線基地局10が接続される基地局制御装置(BSC)30とからなる。基地局制御装置30は、L3スイッチ(またはルータ)31とゲートウェイ(GW)32を介して、外部の通信ネットワーク、例えば、インターネットNWに接続されている。但し、L3スイッチ31の機能は、基地局制御装置30と一体化されてもよい。各基地局10は、無線通信圏内となるセル1(1A、1B、・・・1M)内に位置した複数の移動無線端末(MS)20(20−1、20−2、・・・)と無線チャネルで通信する。
図2は、各無線基地局(以下、単に基地局と言う)10が、リユースパーティショニングでチャネル割当てを行う場合のセル領域と空きチャネルの関係を示す。
リユースパーティショニングでは、各基地局10によって形成されるセル1が、基地局からの距離によって複数のサブセル領域(1A−1、1A−2、・・・1A−n)、(1B−1、1B−2、・・・1B−n)、(1C−1、1C−2、・・・1C−n)に分割され、セル内の複数の無線端末(以下、単に端末と言う)20が、現在位置となるサブセル領域と対応付けて、複数のグループに分けて管理される。
リユースパーティショニングでは、各基地局10によって形成されるセル1が、基地局からの距離によって複数のサブセル領域(1A−1、1A−2、・・・1A−n)、(1B−1、1B−2、・・・1B−n)、(1C−1、1C−2、・・・1C−n)に分割され、セル内の複数の無線端末(以下、単に端末と言う)20が、現在位置となるサブセル領域と対応付けて、複数のグループに分けて管理される。
リユースパーティショニング方式の無線通信システムでは、各基地局10は、サブセル領域毎にチャネル状態を管理する。サブテーブル2B−1は、基地局10Bのセル中心領域1B−1のチャネル状態、サブテーブル2B−nは、基地局10Bのセル境界領域のチャネル状態、サブテーブル2A−nは、基地局10Aのセル境界領域のチャネル状態を示しており、サブテーブル内の数字はチャネル番号、Xマークを付したチャネル番号は割当不可チャネル、その他のチャネル番号は割当可能チャネルを意味している。
初期状態では、各サブセル領域において、全チャネルが割当可能となっており、基地局が、複数の端末に対してチャネル割当てを繰り返すうちに、隣接セルで使用中のチャネルと干渉する割当不可チャネル数が増加し、割当可能チャネル(空きチャネル)群を形成するチャネル番号の分布が変化する。但し、セル中心領域では、隣接セルからの干渉電波が弱くなるため、サブテーブル2B−1、2B−nが示すように、セル境界領域よりも割当可能チャネル数は多くなる。
従来の動的チャネル割当てでは、各基地局が、無線通信システムで使用できる全チャネルについて干渉状態を周期的に測定し、干渉値が所定閾値を越えるチャネルを割当不可チャネルと判定し、干渉の少ない割当可能チャネル群の中から、端末に割当てるべきチャネルを選択するようにしている。
各基地局が、端末に対してパケット単位で頻繁にチャネル割当を行った場合、干渉測定時に割当可能と判断したチャネルが、その後の他の基地局での使用によって、短時間のうちに割当不可チャネルとなってしまう。従って、各基地局10が、周期的に干渉測定を行い、割当可能と判断したチャネルをチャネル状態テーブルに記憶したとしても、実際にチャネル割当を実行する時点では、チャネル状態テーブルの内容が、各チャネルの最新の状態とは異なったものとなっているため、適切でないチャネルが端末に割当てられることになる。
各基地局が、端末に対してパケット単位で頻繁にチャネル割当を行った場合、干渉測定時に割当可能と判断したチャネルが、その後の他の基地局での使用によって、短時間のうちに割当不可チャネルとなってしまう。従って、各基地局10が、周期的に干渉測定を行い、割当可能と判断したチャネルをチャネル状態テーブルに記憶したとしても、実際にチャネル割当を実行する時点では、チャネル状態テーブルの内容が、各チャネルの最新の状態とは異なったものとなっているため、適切でないチャネルが端末に割当てられることになる。
本発明の特徴は、隣接する2つの基地局、例えば、10Aと10Bが実行した干渉測定によって、チャネルCHjが干渉チャネルと判定された場合であっても、基地局10A、10Bが、チャネルCHjをランダムに取り扱うことによって、結果的に、基地局10A、10Bで内容的に異なったチャネル状態テーブルが形成され、互いに異なった候補チャネル(割当可能チャネル)群から端末への割当チャネルが選択されるようにしたことにある。
図3は、基地局(BS)10の基本的な面的配置を示す。
複数の基地局を正六角形の中心と各頂点に位置するように等間隔に配置した場合、均一半径の六角セルが規則的に配列されたセル配置となる。基地局の配列が不規則になると、半径と形状が不均一のセル配置となる。本発明は、セル配列が不規則な無線通信システムにも適用できる。
複数の基地局を正六角形の中心と各頂点に位置するように等間隔に配置した場合、均一半径の六角セルが規則的に配列されたセル配置となる。基地局の配列が不規則になると、半径と形状が不均一のセル配置となる。本発明は、セル配列が不規則な無線通信システムにも適用できる。
図4は、本発明において、基地局10と端末20との間の無線区間に適用される無線チャネル構成の1例を示す。
以下の実施例では、無線区間に、複信方式としてTDD(Time Division Duplex)アクセス方式としてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を適用した無線通信システムについて説明する。但し、本発明は、基地局と端末が、TDMA(Time Division Multiple Access)やFDMA(Frequency Division Multiple Access)など、OFDMA以外の無線チャネルで通信する無線通信システムにも適用できる。
以下の実施例では、無線区間に、複信方式としてTDD(Time Division Duplex)アクセス方式としてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を適用した無線通信システムについて説明する。但し、本発明は、基地局と端末が、TDMA(Time Division Multiple Access)やFDMA(Frequency Division Multiple Access)など、OFDMA以外の無線チャネルで通信する無線通信システムにも適用できる。
OFDMAでは、システム帯域幅が、サブキャリア周波数(f0〜fn−1)対応の複数のサブチャネルに分割され、各サブチャネル上に、時間軸方向に複数のタイムスロットが形成される。時間軸方向には、所定周期でフレーム期間が定義され、各フレーム期間は、基地局10から端末20に向かう下りデータの通信期間(Downlink)と、端末20から基地局10に向かう上りデータの通信期間(Uplink)とからなる。
OFDMAでは、各サブチャネル上の1タイムスロット期間が1チャネルとなり、基地局10から端末20に割当てられる通信チャネルの最小単位となる。図示した例では、Downlinkが、チャネル番号1〜PをもつP個のチャネルからなり、Uplinkが、チャネル番号1〜pをもつp個のチャネルからなっている。以下に説明する実施例では、図4に示したチャネルはユーザパケットの送受信に使用されるものとし、制御パケットは、これらのチャネルとは別の制御チャネルで送受信されるものとする。
本発明の基地局10は、後述するチャネル状態テーブルでDownlinkとUplinkの各チャネルの状態を管理し、チャネル状態テーブルを参照して、自セル内の複数の端末に動的なチャンネル割当てを行う。
図5は、基地局10の1実施例を示すブロック構成図である。
基地局10は、制御部100と、端末20との間で無線電波を送受信するアンテナ101と、アンテナ101に接続された送受信切替え用のスイッチ102と、基地局制御装置30との接続回線に接続される回線インタフェース103と、回線インタフェース103に接続された上位レイヤ処理部104と、スイッチ102に接続された送信RF(Radio Frequency)部106および受信RF部107と、上位レイヤ処理部104と送信RF部106との間に接続された下りベースバンド処理部105と、上位レイヤ処理部104と受信RF部107との間に接続された上りベースバンド処理部108と、受信RF部107に接続された干渉測定部109および受信電力測定部110と、動的チャネル割当部120を含む。
基地局10は、制御部100と、端末20との間で無線電波を送受信するアンテナ101と、アンテナ101に接続された送受信切替え用のスイッチ102と、基地局制御装置30との接続回線に接続される回線インタフェース103と、回線インタフェース103に接続された上位レイヤ処理部104と、スイッチ102に接続された送信RF(Radio Frequency)部106および受信RF部107と、上位レイヤ処理部104と送信RF部106との間に接続された下りベースバンド処理部105と、上位レイヤ処理部104と受信RF部107との間に接続された上りベースバンド処理部108と、受信RF部107に接続された干渉測定部109および受信電力測定部110と、動的チャネル割当部120を含む。
尚、制御部100と動的チャネル割当部120の実体は、プロセッサ11が実行するプログラムモジュールであり、これらのプログラムモジュールはメモリ12に格納されている。ここでは、発明の理解を容易にするために、制御部100と動的チャネル割当部120が、他の構成要件と接続関係をもつ機能ブロックとして図示されている。動的チャネル割当部120は、後述するように、データメモリ13に形成された各種のテーブルを参照して、端末へのチャネル割当てを実行する。
制御部100は、受信電力測定部110の測定結果と、各端末から報告された送信電力情報に基づいて、各端末が位置するサブセル領域を周期的に判定し、端末識別子(ID)と現在位置との関係を示す端末位置テーブル190を更新する。端末位置テーブル190には、各端末の現在位置が、各サブセル領域に割当てられたグループ識別子に変換して記憶される。
動的チャネル割当部120は、後述するように、干渉測定部109で測定されたチャネル別の干渉値、または端末から通知された干渉値に基づいて、図8で詳述するチャネル状態テーブル130を周期的に更新しており、制御部100から、端末IDとグループ識別子を指定したチャネル割当要求を受信すると、チャネル状態サブテーブル130を参照して、端末への割当チャネルを動的に決定する。割当チャネルは、端末IDと共に下りベースバンド処理部に通知される。
以下の実施例では、チャネル状態テーブル130は、Uplink用のチャネル状態テーブルとDownlink用のチャネル状態テーブルからなる。また、各チャネル状態テーブルは、グループ識別子と対応付けられた複数のサブテーブルからなる。動的チャネル割当部120は、制御部100からチャネル割当要求を受信したとき、制御部100が指定したグループ識別子と対応するチャネル状態サブテーブルを参照して、端末に割当るべきチャネルを選択する。
無線フレーム期間が、図4で説明したように、UplinkとDownlinkに時分割されているため、制御部100は、Uplink期間には受信RF部107、Downlink期間には送信RF部106がアンテナ101に接続されるように、スイッチ102を周期的に切替える。
受信RF部107は、Uplinkの各チャネルでの受信信号をベースバンド信号に変換して、上りベースバンド処理部108に出力する。上りベースバンド処理部108は、受信RF部107から受信した上りベースバンド信号から、各チャネルの受信パケット(ユーザパケット)を抽出して、上位レイヤ処理部104に出力する。制御チャネルで受信した制御パケットは、制御部100に転送される。上位レイヤ処理部104は、上り方向の各ユーザパケットに対して、上りベースバンド処理部108よりも上位レイヤのプロトコル処理を実行した後、各ユーザパケットを回線インタフェース104に出力する。制御部100は、端末から上りパケット送信用のチャネル割当要求を示す制御パケットを受信すると、端末位置テーブルを参照して要求元端末のグループ識別子を特定し、動的チャネル割当部120に、端末IDとグループ識別子を指定して、上りチャネルの割当を要求する。
上位レイヤ処理部104は、回線インタフェース104から下り方向のユーザパケットを受信すると、受信パケットに上位レイヤの所定のプロトコル処理を実行し、受信パケットの宛先端末の識別子(ID)を制御部100に通知した後、受信パケットを下りベースバンド処理部105に出力する。制御部100は、上位レイヤ処理部104から下りパケットの宛先端末ID(アドレス)を通知されたとき、端末位置テーブルを参照して宛先端末のグループ識別子を特定し、動的チャネル割当部120に、端末IDとグループ識別子を指定して下りチャネルの割当を要求する。
動的チャネル割当部120は、制御部100から上り(Uplink)チャネルまたは下り(Downlink)チャネルの割当要求を受信すると、制御部100が指定したグループ識別子と対応するチャネル状態サブテーブルを参照して、割当チャネルを決定する。割当チャネルは、端末IDと共に下りブースバンド処理部105に通知される。
下りベースバンド処理部105は、動的チャネル割当部120から端末IDと割当チャネルを受信すると、これらの情報項目を含む制御パケットを生成する。下りベースバンド処理部105で生成された制御パケットは、下り制御チャネルの送信期間に、送信RF部106に出力される。一方、上位レイヤ処理部104から下りベースバンド処理部105に入力された下りユーザパケットは、下りベースバンド処理部105で一時的にバッファリングした後、動的チャネル割当部120が指定したdownlinkの割当チャネルのタイミングで、送信RF部106に出力される。
図6は、端末20の1実施例を示すブロック構成図である。
端末20は、プロセッサ200と、内部バス210を介してプロセッサ200に接続された通信制御部201、メモリ211および入出力(I/O)装置212と、基地局10との間で無線電波を送受信するアンテナ21と、アンテナ21に接続された送受信切替え用のスイッチ202と、上位レイヤ処理部204と、スイッチ202に接続された送信RF(Radio Frequency)部206および受信RF部207と、上位レイヤ処理部204と送信RF部206との間に接続された上りベースバンド処理部205と、上位レイヤ処理部204と受信RF部107との間に接続された下りベースバンド処理部208と、受信RF部207に接続された干渉測定部209と、上位レイヤ処理部204に接続されたCODEC部214と、CODEC部214に接続された音声入出力部213とからなる。メモリ211には、プロセッサ200が実行する各種のアプリケーションプログラムと制御ルーチンが格納されている。
端末20は、プロセッサ200と、内部バス210を介してプロセッサ200に接続された通信制御部201、メモリ211および入出力(I/O)装置212と、基地局10との間で無線電波を送受信するアンテナ21と、アンテナ21に接続された送受信切替え用のスイッチ202と、上位レイヤ処理部204と、スイッチ202に接続された送信RF(Radio Frequency)部206および受信RF部207と、上位レイヤ処理部204と送信RF部206との間に接続された上りベースバンド処理部205と、上位レイヤ処理部204と受信RF部107との間に接続された下りベースバンド処理部208と、受信RF部207に接続された干渉測定部209と、上位レイヤ処理部204に接続されたCODEC部214と、CODEC部214に接続された音声入出力部213とからなる。メモリ211には、プロセッサ200が実行する各種のアプリケーションプログラムと制御ルーチンが格納されている。
通信制御部201は、Uplink期間には送信RF部206、Downlink期間には受信RF部207がアンテナ21に接続されるように、スイッチ202を周期的に切替える。また、通信制御部201は、下り制御チャネルの受信期間と、基地局10から割当られた下りチャネル期間に、受信RF部207、下りベースバンド処理部208を稼動し、上り制御チャネルの送信期間と、基地局10から割当てられた上りチャネル期間に、上りベースバンド処理部205、送信RF部206からの信号送信を可能にする。
受信RF部207は、下り制御チャネルと下り割当チャネルで受信した信号をベースバンド信号に変換して、下りベースバンド処理部208に出力する。下りベースバンド処理部208は、受信RF部207から受信したベースバンド信号から、自局宛のユーザパケットと制御パケットを抽出して、ユーザパケットは上位レイヤ処理部204、制御パケットは制御部201に出力する。
上位レイヤ処理部204は、受信パケットに上位レイヤの所定のプロトコル処理を実行し、受信パケットが音声パケットの場合は、受信パケットから抽出した音声データをCODEC214に出力する。音声パケット以外のユーザパケットと、アプリケーションレイヤの制御パケットは、内部バス210を介して、プロセッサ200に出力される。また、上位レイヤ処理部204は、CODEC214から出力された送信音声パケットと、プロセッサ200から出力された送信パケットに上位レイヤの所定のプロトコル処理を実行し、送信パケットを上りベースバンド処理部205に出力する。
通信制御部201は、下りベースバンド処理部208から入力される制御パケットに応じた通信制御動作を実行する。通信制御部201は、基地局10から指定された割当チャネルに従って、上述した受信RF部207と下りベースバンド処理部208における下り信号の受信と、上りベースバンド処理部205と送信RF部206における上りチャネルでの送信を制御する。また、通信制御部201は、干渉測定部209で測定されたDownlink割当チャネルの干渉値を示す制御パケットと、Uplink割当チャネルにおけるパケットの送信電力を示す制御パケットを生成し、これらの制御パケットを上りベースバンド処理部205に入力し、上り制御チャネルで基地局10に送信する。
図7は、図5に示した動的チャネル割当部120の1実施例を示すブロック構成図である。
動的チャネル割当部120は、プログラムモジュールとして、削除チャネル判定部121と、割当不可チャネル更新部122と、割当可能チャネル選択部124と、割当可能チャネル更新部125と、割当チャネル決定部126を含み、これらのプログラムモジュールが参照するテーブルとして、目標値テーブル123と、割当チャネルテーブル127と、干渉状態テーブル128と、閾値テーブル129と、チャネル状態テーブル130と、チャネルリスト140、145を含む。更新単位変更部150、更新単位テーブル160、チャネル状態変更部170は、本発明の他の実施例を構成する要素であり、本発明の基本実施例に必須の要素ではない。
動的チャネル割当部120は、プログラムモジュールとして、削除チャネル判定部121と、割当不可チャネル更新部122と、割当可能チャネル選択部124と、割当可能チャネル更新部125と、割当チャネル決定部126を含み、これらのプログラムモジュールが参照するテーブルとして、目標値テーブル123と、割当チャネルテーブル127と、干渉状態テーブル128と、閾値テーブル129と、チャネル状態テーブル130と、チャネルリスト140、145を含む。更新単位変更部150、更新単位テーブル160、チャネル状態変更部170は、本発明の他の実施例を構成する要素であり、本発明の基本実施例に必須の要素ではない。
割当チャネル決定部126は、制御部100から、グループ番号と端末IDを示すチャネル割当要求を受信した時、現時点で割当済みのチャネル(通信中チャネル)を示す割当チャネルテーブル127と、チャネル状態テーブル130を参照して、端末の割当チャネルを決定し、割当チャネルと端末IDを下りベースバンド処理部105に通知すると共に、割当チャネルテーブル127を更新する。
本発明の特徴は、周期的に起動される削除チャネル判定部121と割当可能チャネル選択部124によって、チャネル状態テーブル130に記憶される割当可能チャネルをランダムに分散させ、各基地局が、隣接する他の基地局とは異なった割当可能チャネル群から、端末への割当チャネルを選択できるようにしたことにある。
削除チャネル判定部121は、割当チャネルテーブル127と、干渉状態テーブル128と、閾値テーブル129を参照して、UplinkとDownlinkの複数のチャネルのうち、割当不可とすべきチャネルを判定して、チャネルリスト140に記憶する。チャネルリスト140の内容は、割当不可チャネル更新部122によって、チャネル状態テーブル130に反映される。
割当可能チャネル選択部124は、目標値テーブル123と、割当チャネルテーブル127と、チャネル状態テーブル130を参照し、チャネル状態テーブル130で割当不可状態になっているチャネル群のなかから、割当可能チャネルに変更すべきチャネルを選択して、チャネルリスト145に記憶する。チャネルリスト145の内容は、割当可能チャネル更新部125によって、チャネル状態テーブル130に反映される。
図8は、チャネル状態テーブル130の1実施例を示す。
本実施例では、基地局10が、同一端末に対して、DownlinkとUplinkで別々のチャネルを割当てるものとし、チャネル状態テーブル130が、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dと、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uとからなっている。各チャネル状態テーブルは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄131と、チャネル番号欄132と、端末が位置するサブセル領域を示すグループ番号134別に分割された複数の割当可能フラグ欄133を含む。従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dは、グループ番号134と対応した複数のサブテーブル130D−1〜130−Nからなり、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uは、グループ番号134と対応した複数のサブテーブル130U−1〜130U−Nからなっている。
本実施例では、基地局10が、同一端末に対して、DownlinkとUplinkで別々のチャネルを割当てるものとし、チャネル状態テーブル130が、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dと、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uとからなっている。各チャネル状態テーブルは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄131と、チャネル番号欄132と、端末が位置するサブセル領域を示すグループ番号134別に分割された複数の割当可能フラグ欄133を含む。従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dは、グループ番号134と対応した複数のサブテーブル130D−1〜130−Nからなり、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uは、グループ番号134と対応した複数のサブテーブル130U−1〜130U−Nからなっている。
本実施例では、チャネル状態テーブル130(130D、130U)の割当可能フラグ133は、初期状態において、全てのチャネル番号が割当可能チャネルであることを示す「1」に設定される。本発明によれば、基地局10が、端末へのチャネル割当てを繰り返すうちに、割当可能フラグが「0」を示すテーブルエントリが、チャネル状態テーブル130内でランダムに分散し、隣接する複数の基地局が、互いに異なった組み合わせで割当可能チャネル番号群を示すチャネル状態テーブル130を備えることになる。
図9は、割当チャネル決定部126によって更新される割当チャネルテーブル127の1実施例を示す。
本実施例では、割当チャネルテーブル127も、Downlink用の割当チャネルテーブル127Dと、Uplink用の割当チャネルテーブル127Uとからなっている。各割当チャネルテーブルは、チャネル番号1271と割当フラグ1272との対応関係を示す複数のエントリからなり、割当フラグ1272は、チャネル番号1271をもつチャネルが、自セル内の端末に割当済み(「1」)か否(「0」)かを示す。
本実施例では、割当チャネルテーブル127も、Downlink用の割当チャネルテーブル127Dと、Uplink用の割当チャネルテーブル127Uとからなっている。各割当チャネルテーブルは、チャネル番号1271と割当フラグ1272との対応関係を示す複数のエントリからなり、割当フラグ1272は、チャネル番号1271をもつチャネルが、自セル内の端末に割当済み(「1」)か否(「0」)かを示す。
図10は、削除チャネル判定部121によって更新される干渉状態テーブル128の1実施例を示す。
干渉状態テーブル128は、通信中チャネル番号1281と干渉値1282との対応関係を示す複数のエントリからなる。通信中チャネル番号1281は、割当チャネルテーブル127D、127Uにおいて、割当フラグ1272が「1」のチャネル番号に相当している。
干渉状態テーブル128は、通信中チャネル番号1281と干渉値1282との対応関係を示す複数のエントリからなる。通信中チャネル番号1281は、割当チャネルテーブル127D、127Uにおいて、割当フラグ1272が「1」のチャネル番号に相当している。
削除チャネル判定部121は、Uplinkの割当不可チャネル(削除チャネル)を判定する際に、干渉状態テーブル128に、通信中チャネル番号1281として、割当チャネルテーブル127Uが示す割当済チャネルの番号を記憶し、通信中チャネル番号1281で特定される各Uplinkチャネルについて、干渉測定部109で干渉値を測定し、測定結果を干渉値1282として、干渉状態テーブル128に記憶する。干渉値1282としては、例えば、干渉波の受信電力、CIR(Carrier to Interference Ratio)、CINR(Carrier to Interference plus Noise Ration)などの値が記憶される。Downlinkの削除チャネルを判定する場合、削除チャネル判定部121は、干渉状態テーブル128に、通信中チャネル番号1281として、割当チャネルテーブル127Dが示す割当済チャネルの番号を記憶し、干渉値1282として、端末側から報告された干渉値を記憶する。
図11は、削除チャネル判定部121が参照する閾値テーブル129の1実施例を示す。
閾値テーブル129は、グループ番号1291と閾値1292との対応関係を示す複数のエントリからなる。ここで、閾値1292は、グループ番号1291で特定されたサブセル領域で干渉チャネルを判定するとき、干渉値と比較される閾値を示している。干渉値が閾値を超えた場合、干渉チャネルと判定される。但し、本発明では、全ての干渉チャネルが割当不可チャネルに変更される訳ではない。閾値1292は、サブセル領域が基地局から離れる(グループ番号が大きくなる)に従がって、小さい値となっている。
閾値テーブル129は、グループ番号1291と閾値1292との対応関係を示す複数のエントリからなる。ここで、閾値1292は、グループ番号1291で特定されたサブセル領域で干渉チャネルを判定するとき、干渉値と比較される閾値を示している。干渉値が閾値を超えた場合、干渉チャネルと判定される。但し、本発明では、全ての干渉チャネルが割当不可チャネルに変更される訳ではない。閾値1292は、サブセル領域が基地局から離れる(グループ番号が大きくなる)に従がって、小さい値となっている。
図12は、割当可能チャネル選択部124が参照する目標値テーブル123の1実施例を示す。
目標値テーブル123は、グループ番号1231と割当可能チャネル目標値1232との対応関係を示す複数のエントリからなる。割当可能チャネル選択部124は、チャネル状態テーブル130が示す割当可能チャネルの個数が目標値1232よりも少ない場合、割当可能チャネルの個数が目標値となるように、割当不可チャネル番号群の中からランダムにチャネル番号を選択して、割当可能フラグ133を「1」に変更する。
目標値テーブル123は、グループ番号1231と割当可能チャネル目標値1232との対応関係を示す複数のエントリからなる。割当可能チャネル選択部124は、チャネル状態テーブル130が示す割当可能チャネルの個数が目標値1232よりも少ない場合、割当可能チャネルの個数が目標値となるように、割当不可チャネル番号群の中からランダムにチャネル番号を選択して、割当可能フラグ133を「1」に変更する。
図13は、基地局10の制御部100が利用する端末位置テーブル190の1実施例を示す。
端末位置テーブル190は、端末ID1901とグループ識別子1902との関係を示す複数のエントリからなる。制御部100は、例えば、受信電力測定部110で測定された各端末10からの受信電力の値と、端末10から制御パケットによって報告された送信電力の値に基づいて、基地局と端末との間の距離を計算し、各端末の現在位置となるサブセル領域を推定して、グループ識別子1902の値を特定する。基地局10と各端末20がGPS(Global Positioning System)を備えていた場合、各端末に現在位置を報告させ、制御部100が、各端末の現在位置と基地局10の位置から、グループ識別子1902の値を特定するようにしてもよい。
端末位置テーブル190は、端末ID1901とグループ識別子1902との関係を示す複数のエントリからなる。制御部100は、例えば、受信電力測定部110で測定された各端末10からの受信電力の値と、端末10から制御パケットによって報告された送信電力の値に基づいて、基地局と端末との間の距離を計算し、各端末の現在位置となるサブセル領域を推定して、グループ識別子1902の値を特定する。基地局10と各端末20がGPS(Global Positioning System)を備えていた場合、各端末に現在位置を報告させ、制御部100が、各端末の現在位置と基地局10の位置から、グループ識別子1902の値を特定するようにしてもよい。
図14は、削除チャネル判定部121によって更新されるチャネルリスト140の1実施例を示す。
チャネルリストは、Downlink用のチャネルリスト140Dと、Uplink用のチャネルリスト140Uとからなる。各チャネルリストは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄141と、通信中チャネル番号欄142と、グループ番号144別に分割された複数の判定結果欄143を含む。従って、Downlink用のチャネルリスト140Dは、グループ番号144と対応した複数のサブリスト140D−1〜140−Nからなり、Uplink用のチャネルリスト140Uは、グループ番号144と対応した複数のサブリスト140U−1〜140U−Nからなっている。
チャネルリストは、Downlink用のチャネルリスト140Dと、Uplink用のチャネルリスト140Uとからなる。各チャネルリストは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄141と、通信中チャネル番号欄142と、グループ番号144別に分割された複数の判定結果欄143を含む。従って、Downlink用のチャネルリスト140Dは、グループ番号144と対応した複数のサブリスト140D−1〜140−Nからなり、Uplink用のチャネルリスト140Uは、グループ番号144と対応した複数のサブリスト140U−1〜140U−Nからなっている。
チャネルリスト140Dの通信中チャネル番号欄142には、割当チャネルテーブル127Dにおいて、割当フラグが「1」となっているエントリのチャネル番号が記憶される。同様に、チャネルリスト140Uの通信中チャネル番号欄142には、割当チャネルテーブル127Uにおいて、割当フラグが「1」となっているエントリのチャネル番号が記憶される。
削除チャネル判定部121は、後述するように、チャネルリスト140が示す通信中チャネルについて、干渉値をサブセル領域毎に設定された閾値と比較する。干渉値が閾値を超えたチャネルは、乱数を利用してランダムに割当不可チャネルに変更される。割当不可チャネルとなった通信中チャネルは、判定結果欄143に「1」が設定される。
図15は、削除チャネル判定部(プログラムモジュール)121の第1実施例を示すフローチャートである。削除チャネル判定部121は、制御部100によって、周期的に起動される。
本実施例では、削除チャネル判定部121が、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dで割当不可チャネルに変更すべきチャネル(削除チャネル)の判定と、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uにおける削除チャネルの判定を連続的に行なう場合について説明するが、Downlinkの削除チャネルの判定処理と、Uplinkの削除チャネルの判定処理を分離しておき、削除チャネル判定部121が、制御部100から指定されたリンクの削除チャネル判定を実行するようにしてもよい。
図15のフローチャートにおいて、パラメータdは、チャネルリスト140におけるテーブル区分141、パラメータiは、チャネルリスト140および干渉状態テーブル128のエントリ番号、パラメータgは、チャネルリスト140のグループ番号144を示す。
削除チャネル判定部121が起動されると、プロセッサ11は、先ず、パラメータdに初期値0を設定し、パラメータβに、削除チャネルをランダムに決定するための確率値を設定する(ステップ2101)。ここで、パラメータβの値は、0<β<1となっている。
プロセッサ11は、干渉状態テーブル128と、第dチャネルリスト(d=0のときは、チャネルリスト140D)の全グループの判定結果143をクリアし(2102)、上記チャネルリストの通信中チャネル番号142に、第d割当チャネルテーブル(d=0のときは、割当チャネルテーブル127D)で割当フラグ1272が「1」となっているチャネル番号を記憶し、第dチャネルリストに記憶された通信中チャネル番号の個数をパラメータKに設定する(2103)。この後、プロセッサ11は、第dチャネルリストの通信中チャネル番号欄142が示す各チャネルについて、干渉値を測定し、通信中チャネル番号と干渉値を干渉状態テーブル128に記憶する(2104)。
プロセッサ11は、パラメータgに初期値0を設定(2105)した後、gの値をインクリメントし(2106)、パラメータgとグループ番号の最大値Nとを比較する(2107)。g>Nでなければ、プロセッサ11は、干渉状態テーブル128のエントリ番号を特定するパラメータiに初期値0を設定(2108)した後、iの値をインクリメントして(2109)、iとKを比較する(2110)。i>Kでなければ、プロセッサは、干渉状態テーブル128の第iエントリが示す干渉値1282と、閾値テーブル129の第gエントリが示す閾値TH(g)を比較し(2120)、干渉値がTH(g)以下の場合は、ステップ2109以降の処理を繰り返す。
ステップ2120で、干渉値がTH(g)を超えていた場合、すなわち、チャネルリストの第iエントリの通信中チャネルが干渉チャネルとなっていた場合、プロセッサ11は、乱数発生器で乱数xを発生し(2121)、この乱数xを確率パラメータβと比較する(2122)。xの値がβ以上の場合は、プロセッサ11は、ステップ2109以降の処理を繰り返す。x<βの場合は、プロセッサ11は、第iエントリが示すチャネルを割当不可チャネル(削除チャネル)と判定し、第dチャネルリストの第gグループの第iエントリCd,g(i)の判定結果欄143に「1」を設定(2123)した後、ステップ2109以降の処理を繰り返す。
ステップ2109〜2123を繰り返すことによって、Downlink用のチャネルリスト140Dに通信中チャネル142として登録された全チャネルについて、第gグループの閾値TH(g)を適用した干渉判定が行なわれる。また、干渉値が閾値TH(g)を超えたチャネルのうち、乱数xを適用してランダムに選択されたチャネルが、チャネルリストでグループ番号gをもつサブリスト140D−gに、削除チャネルとして記憶される。
ステップ2110でパラメータiの値がKを超えたとき、プロセッサ11は、ステップ2106でグループ番号gの値をインクリメントし、新たな閾値TH(g)を適用して、上述した判定処理を繰り返す。また、ステップ2107で、パラメータgの値がグループ番号の最大値Nを超えたとき、チャネルリスト140のテーブル区分141を示すパラメータdの値がインクリメントされる(2130)。
プロセッサ11は、d>1でなければ(2131)、ステップ2102に戻り、次の割当チャネルテーブル(d=1のときは、割当チャネルテーブル127U)が示す通信中のチャネル番号について、上述した処理を繰り返す。本実施例では、d=1のとき、Uplink用のチャネルリスト140Uに、Uplink用の割当チャネルテーブル127Uが示す通信中のチャネル番号が登録され、干渉値が閾値TH(g)を超え、且つランダムに選択されたチャネルが、チャネルリスト140Uに削除チャネルとして記憶される。プロセッサ11は、d>1となったとき、削除チャネル判定部121の処理を終了する。
削除チャネル判定部121による削除チャネルの判定処理が終了すると、制御部100は、割当不可チャネル更新部(プログラムモジュール)122を起動する。
削除チャネル判定部121による削除チャネルの判定処理が終了すると、制御部100は、割当不可チャネル更新部(プログラムモジュール)122を起動する。
図16は、割当不可チャネル更新部122の1実施例を示すフローチャートである。
割当不可チャネル更新部122が起動されると、プロセッサ11は、パラメータdに初期値0を設定し(2201)、第dチャネルリスト140Dに登録されている通信中チャネル番号142の個数をカウントして、パラメータKに設定する(2102)。この後、プロセッサ11は、パラメータgに初期値0を設定し(2203)、gの値をインクリメントして(2204)、gとグループ番号の最大値Nを比較する(2205)。
割当不可チャネル更新部122が起動されると、プロセッサ11は、パラメータdに初期値0を設定し(2201)、第dチャネルリスト140Dに登録されている通信中チャネル番号142の個数をカウントして、パラメータKに設定する(2102)。この後、プロセッサ11は、パラメータgに初期値0を設定し(2203)、gの値をインクリメントして(2204)、gとグループ番号の最大値Nを比較する(2205)。
g>Nでなければ、プロセッサ11は、チャネルリスト140のエントリ番号を特定するためのパラメータiに初期値0を設定(2206)した後、iの値をインクリメントして(2207)、iとKを比較する(2208)。i>Kでなければ、プロセッサは、第dチャネルリストの第gグループの第iエントリCd,g(i)の判定結果欄143をチェックし(2209)、エントリCd,g(i)の判定結果が「1」でなければ、ステップ2207以降の処理を繰り返す。エントリCd,g(i)の判定結果が「1」の場合、プロセッサ11は、エントリCd,g(i)が示す通信中チャネル番号143の値をパラメータjに設定し(2210)、第dチャネル状態テーブル130Dの第gグループの第jエントリEd,g(j)の割当可能フラグ133を「0」に変更して(2211)、ステップ2207以降の処理を繰り返す。
ステップ2208でパラメータiの値がKを超えたとき、プロセッサ11は、ステップ2106でグループ番号gの値をインクリメントして、上述したステップ2205〜2211の処理を繰り返す。ステップ2205で、パラメータgの値が最大値Nを超えたとき、プロセッサ11は、チャネルリスト140のテーブル区分141を示すパラメータdの値をインクリメントし(2212)、d>1でなければ(2213)、ステップ2202に戻って、次のチャネルリスト140Uが示す通信中のチャネル番号について、上述した処理を繰り返す。プロセッサ11は、d>1となったとき、割当不可チャネル更新部122の処理を終了する。
本実施例では、d=0のとき、Downlink用のチャネルリスト140Dに従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dが更新され、d=1のとき、Uplink用のチャネルリスト140Uに従って、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uが更新される。
上述した実施例では、削除チャネル判定部121の動作が終了したとき、制御部100が、割当不可チャネル更新部122を起動しているが、割当不可チャネル更新部122は、全ての判定処理を終了した削除チャネル判定部121によって起動されるようにしてもよい。また、割当不可チャネル更新部122の機能を削除チャネル判定部121に統合してもよい。この場合、例えば、Downlink用の削除チャネルの判定処理が終了したとき、Downlink用のチャネルリスト140Dに従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dを更新し、Uplink用の削除チャネルの判定処理が終了したとき、Uplink用のチャネルリスト140Uに従って、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uを更新するようにしてもよい。
次に、割当可能チャネル選択部124と、割当可能チャネル更新部125の実施例について、図17〜図19を参照して説明する。
前述した割当不可チャネル更新部122によって、割当可能チャネルの一部が割当不可チャネルに変更されると、チャネル状態テーブル130上では、割当可能チャネルの個数が一時的に減少する。割当可能チャネル選択部(プログラムモジュール)124は、チャネル状態テーブル130上に、目標値テーブル123で目標値1232として指定された個数以上の割当可能チャネルを確保するために実行される。
前述した割当不可チャネル更新部122によって、割当可能チャネルの一部が割当不可チャネルに変更されると、チャネル状態テーブル130上では、割当可能チャネルの個数が一時的に減少する。割当可能チャネル選択部(プログラムモジュール)124は、チャネル状態テーブル130上に、目標値テーブル123で目標値1232として指定された個数以上の割当可能チャネルを確保するために実行される。
図17は、割当可能チャネル選択部124によって更新され、割当可能チャネル更新部125によって参照されるチャネルリスト145の1例を示す。
チャネルリスト145は、Downlink用のチャネルリスト145Dと、Uplink用のチャネルリスト145Uとからなる。各チャネルリストは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄146と、グループ番号148別に分割された複数の割当可能チャネル番号欄147とを含む。従って、Downlink用のチャネルリスト145Dは、グループ番号148と対応した複数のサブリスト145D−1〜145−Nからなり、Uplink用のチャネルリスト145Uは、グループ番号148と対応した複数のサブリスト145U−1〜145U−Nからなる。本実施例では、各サブリストの末尾に、増加チャネル数149が記憶される。
チャネルリスト145は、Downlink用のチャネルリスト145Dと、Uplink用のチャネルリスト145Uとからなる。各チャネルリストは、Downlink用かUplink用かを示すテーブル区分欄146と、グループ番号148別に分割された複数の割当可能チャネル番号欄147とを含む。従って、Downlink用のチャネルリスト145Dは、グループ番号148と対応した複数のサブリスト145D−1〜145−Nからなり、Uplink用のチャネルリスト145Uは、グループ番号148と対応した複数のサブリスト145U−1〜145U−Nからなる。本実施例では、各サブリストの末尾に、増加チャネル数149が記憶される。
増加チャネル数149は、チャネル状態テーブル130に割当可能チャネルとして追加すべきチャネルの個数を示している。割当可能チャネル番号欄147には、割当可能フラグ133を「0」から「1」に変更すべきチャネル番号が記憶される。
図18は、第1実施例に適用される割当可能チャネル選択部124のフローチャートを示す。割当可能チャネル選択部124は、割当不可チャネル更新部122によるチャネル状態テーブルの更新処理が終了した後で、制御部100によって起動される。
割当可能チャネル選択部124が起動されると、プロセッサ11は、テーブル区分を示すパラメータdに初期値0を設定し(2401)、第dチャネルリスト145Dの各サブリストの内容をクリア(2402)した後、グループ番号を特定するためのパラメータgに初期値0を設定する(2403)。この後、プロセッサ11は、パラメータgの値をインクリメントし、パラメータiに初期値「1」を設定し(2404)、パラメータgとグループ番号の最大値Nとを比較する(2405)。
g>Nでなければ、プロセッサ11は、目標値を示すパラメータYに、目標値テーブル123の第gエントリが示す目標値Y(g)を設定し(2406)、第dチャネル状態テーブル130Dの第gグループで、割当可能フラグが「1」となっているエントリ(割当可能チャネル)の個数Xをカウントして(2407)、増加チャネル数M=Y−Xを算出する(2408)。プロセッサ11は、Mの値を第dチャネルリストの第gグループの増加チャネル数M(g)として記憶(2409)した後、Mの値が0を超えているか否かを判定し(2410)、M>0でなければ、ステップ2404に戻って、パラメータgの値をインクリメントし、パラメータiを初期値「1」にして、次のグループ番号で上述した処理を繰り返す。
ステップ2410でM>0の場合、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130Dの第gグループで、割当可能フラグが「0」となっているエントリ(割当不可チャネル)群のなかから、ランダムに1つのエントリ(チャネル番号j)を選択し(2411)、第dチャネルリストの第gグループの第iエントリCd,g(i)に、チャネル番号jを記憶する(2412)。この後、プロセッサ11は、パラメータMの値をデクリメントし、パラメータiの値をインクリメントして(2413)、ステップ2410以降の処理を繰り返す。
パラメータMの値が0以下になったとき、プロセッサ11は、ステップ2404に戻って、パラメータgの値をインクリメントし、パラメータiを初期値「1」にして、次のグループ番号で上述した処理を繰り返す。ステップ2405で、パラメータgの値が、グループ番号の最大値Nを超えたとき、テーブル区分を示すパラメータdの値がインクリメントされる(2414)。
プロセッサ11は、d>1でなければ(2415)、ステップ2402に戻って、次のチャネルリスト145Uをクリアし、次のチャネル状態テーブル130Uについて、上述した処理を繰り返す。d>1となったとき、割当可能チャネル選択部124の処理は終了する。
割当可能チャネル選択部124によるチャネル選択処理が終了すると、制御部100は、割当可能チャネル更新部(プログラムモジュール)125を起動する。
割当可能チャネル選択部124によるチャネル選択処理が終了すると、制御部100は、割当可能チャネル更新部(プログラムモジュール)125を起動する。
図19は、割当可能チャネル更新部(プログラムモジュール)125のフローチャートを示す。
割当可能チャネル更新部125が起動されると、プロセッサ11は、パラメータdに初期値0を設定し(2501)、パラメータgに初期値0を設定し(2502)、gの値をインクリメントして(2503)、gとグループ番号の最大値Nを比較する(2503)。
割当可能チャネル更新部125が起動されると、プロセッサ11は、パラメータdに初期値0を設定し(2501)、パラメータgに初期値0を設定し(2502)、gの値をインクリメントして(2503)、gとグループ番号の最大値Nを比較する(2503)。
g>Nでなければ、プロセッサ11は、第dチャネルリスト145Dの第gグループのサブリスト145D−gに記憶してある増加チャネル数M(g)の値をパラメータKに設定し(2505)、サブリスト145D−g内のエントリを特定するためのパラメータiに初期値0を設定する(2506)。この後、プロセッサ11は、iの値をインクリメントして(2507)、iとKを比較する(2258)。i>Kでなければ、プロセッサは、第dチャネルリストの第gグループの第iエントリCd,g(i)に記憶されているチャネル番号の値をパラメータjに設定し(2509)、第dチャネルテーブル130Dの第gグループの第jエントリEd,g(j)の割当可能フラグ133を「1」に変更して(2510)、上述したステップ2507以降の処理を繰り返す。
ステップ2508でパラメータiの値がKを超えたとき、プロセッサ11は、ステップ2503でグループ番号gの値をインクリメントして、上述したステップ2504〜2510の処理を繰り返す。ステップ2504で、パラメータgの値が最大値Nを超えたとき、プロセッサ11は、チャネルリスト145のテーブル区分146を示すパラメータdの値をインクリメントし(2511)、d>1でなければ(2512)、ステップ2502に戻る。これによって、次のチャネルリスト145Uを使用して、上述した処理が繰り返される。プロセッサ11は、d>1となったとき、割当可能チャネル更新部125の処理を終了する。
本実施例では、d=0のとき、Downlink用のチャネルリスト145Dに従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dが更新され、d=1のとき、Uplink用のチャネルリスト145Uに従って、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uが更新される。
上述した実施例では、割当可能チャネル選択部124の動作が終了したとき、制御部100が、割当可能チャネル更新部125を起動しているが、割当可能チャネル更新部125は、全ての判定処理を終了した割当可能チャネル選択部124によって起動されるようにしてもよい。また、割当可能チャネル更新部125の機能を割当可能チャネル選択部124に統合してもよい。この場合、例えば、Downlink用の割当可能チャネルの判定処理が終了したとき、Downlink用のチャネルリスト145Dに従って、Downlink用のチャネル状態テーブル130Dを更新し、Uplink用の割当可能チャネルの判定処理が終了したとき、Uplink用のチャネルリスト145Uに従って、Uplink用のチャネル状態テーブル130Uを更新するようにしてもよい。
図20の(A)、(B)は、それぞれ基地局10A、10Bが備えるチャネル状態テーブル130Uの一部である第gサブテーブル130U−gの変化を示している。
図示した例では、エントリE1,g(4)とE1,g(10)が示すように、第4チャネルと第10チャネルが、基地局10Aと10Bの双方で、割当可能チャネルとなっている。従って、これらのチャネルが、基地局10A、10Bの双方で端末に割当てられた場合、チャネル間干渉が発生する。従来の技術では、干渉チャネルに対する扱いが、各基地局が同一となっているため、基地局10Aで割当不可と判断した干渉チャネルは、基地局10Bでも割当不可チャネルと判断される。
図示した例では、エントリE1,g(4)とE1,g(10)が示すように、第4チャネルと第10チャネルが、基地局10Aと10Bの双方で、割当可能チャネルとなっている。従って、これらのチャネルが、基地局10A、10Bの双方で端末に割当てられた場合、チャネル間干渉が発生する。従来の技術では、干渉チャネルに対する扱いが、各基地局が同一となっているため、基地局10Aで割当不可と判断した干渉チャネルは、基地局10Bでも割当不可チャネルと判断される。
これに対して、本発明では、上記第4チャネルと第10チャネルが通信中チャネルとなったとき、削除チャネル判定部121が、干渉チャネルをランダムに割当不可チャネルに変更するようになっているため、サブテーブル130U−g’のエントリE1,g(4)、E1,g(10)が示すように、基地局10Aと10Bでは、干渉チャネルに対する扱いが異なったものとなる。また、割当可能チャネル選択部124の機能によって、割当不可チャネル群の一部がランダムに割当可能チャネルに変更されるため、例えば、エントリE1,g(1)、E1,g(8)が示すように、基地局10Aと10Bで異なったチャネルが割当可能チャネルとなる。従って、本発明によれば、上述した削除チャネル判定部121と割当可能チャネル選択部124を周期的に起動することによって、隣接する複数の基地局が、互いに異なった割当可能チャネル群を示すチャネル状態テーブルにもとづいて、動的チャネル割当てを実行することが可能となる。
図21は、割当チャネル決定部(プログラムモジュール)126の1実施例を示すフローチャートである。割当チャネル決定部126は、制御部100からのチャネル割当要求に応答して起動される。本実施例では、チャネル割当要求は、端末IDと、グループ番号と、割当リンクの識別情報を含む。
割当チャネル決定部126が起動されると、プロセッサ11は、チャネル割当要求が示すグループ番号をパラメータgに設定(2601)した後、チャネル割当すべきリンクを判定する(2062)。割当リンクがUplinkの場合は、プロセッサ11は、テーブル区分パラメータdを1に設定し(2603)、割当リンクがDownlinkの場合は、パラメータdを0に設定する(2604)。
プロセッサ11は、チャネル番号を示すパラメータiの値を初期値0に設定(2605)した後、パラメータiをインクリメントし(2606)、iがチャネル番号の最大値(Pまたはp)を超えたか否かを判定する(2607)。パラメータiが最大値以下であれば、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル(130Dまたは130U)の第gグループの第iエントリEd,g(i)の割当可能フラグ133をチェックし(2608)、割当可能フラグが1の場合は、第d割当チャネルテーブル(127Dまたは127U)の第iエントリE(i)の割当フラグ1272をチェックする(2609)。
エントリE(i)の割当フラグが0の場合、すなわち、第iチャネルが割当可能チャネル、且つ、空きチャネルのとき、プロセッサ11は、上記エントリE(i)の割当フラグを1に変更し(2610)、割当チャネルCH(d)にチャネル番号iを設定して(2611)、CH(d)と端末IDを下りベースバンド処理部105に出力して(2612)、チャネル割当を終了する。
ステップ2608で、割当可能フラグが0(第iチャネルが割当不可チャネル)、またはステップ12609で、割当フラグが1(第iチャネルが通信中チャネル)の場合、ステップ2606以降の処理が繰り返され、パラメータiの値がチャネル番号の最大値Pを超えたとき、プロセッサ11は、制御部100に割当不可を通知して(2613)、チャネル割当を終了する。
上記実施例では、割当チャネル決定部126が、チャネル状態テーブル130が示す割当可能チャネル群のうち、割当チャネルテーブル127で空き状態にあることが確認されたチャネルを割当チャネルとして選択したが、ここで選択されたチャネルについて干渉値を測定し、干渉が許容値を超えていた場合は、別のチャネルを選択するようにしてもよい。
上述した第1実施例によれば、各基地局が、互いに異なったチャネル番号の組み合わせで、チャネル状態テーブルに割当可能チャネル群を記憶できるため、端末割当チャネルが干渉する可能性を低減できる。また、削除チャネル判定部121が、通信中チャネルに限定して、グループ番号毎の干渉判定を繰り返すようになっているため、無線通信システムの全チャネルについて干渉判定を繰り返す場合に比較して、干渉判定の所要時間を短縮できる。
図30は、本発明を適用した無線通信システムにおけるUplinkのユーザ(端末)あたりの周波数利用効率[bps/Hz/user]の累積分布を示す。縦軸C.D.Fは、累積分布を表している。
ここでは、基地局は、20m間隔の六角セル配置となっており、各セルは、セル半径の70%を境として第1、第2のサブセル領域に分割され(グループ数N=2)、全チャネル数Pを40、1基地局あたりユーザ(端末)数を16、各端末への割当チャネル数を1とし、全端末の使用チャネルが、4フレーム間隔で変更された場合を想定している。また、各端末は、基地局での受信電力が−50dBmとなるように理想的に送信電力制御されているものとする。本発明によれば、セル間のチャネル干渉を抑圧できるため、従来方式と比較して、周波数利用効率が改善されることがわかる。
図2に示したリユースパーティショニング方式の無線通信システムでは、基地局に近いサブセル領域で干渉チャネルと判定されたチャネルは、セル境界に近いサブセル領域でも干渉チャネルとなる。本発明の第2実施例では、リユースパーティショニングの上記特性に着目して、グループ番号mのサブセル領域で削除チャネルを判定するとき、これより内側のサブセル領域(グループ番号m−1)における判定結果を参照する。
第2実施例では、例えば、チャネルiが、グループ番号m−1のサブセル領域で割当不可チャネルとなっていた場合、グループ番号mのサブセル領域では、干渉判定することなく、チャネルiを割当不可チャネルと判断する。逆に、グループ番号mのサブセル領域で割当可能と判定されたチャネルは、グループ番号m−1のサブセル領域でも割当可能チャネルにする。
図22は、削除チャネル決定部121の第2実施例を示すフローチャートである。図15で説明した第1実施例と同一のステップは、図15と同一符号を付してあるため、説明を省略する。
第2実施例では、ステップ2110で、干渉状態テーブル128のエントリ番号を特定するパラメータiを通信中チャネル数Kと比較し、i>Kでなければ、グループ番号gをチェックする(2111)。グループ番号gが1、すなわち、基地局に最も近いサブセル領域で削除チャネルを判定しているときは、プロセッサ11は、第1実施例と同様、干渉値判定(2120)と、乱数判定(2122)によって、割当不可チャネル(削除チャネル)に変更すべき干渉チャネルを選択する。
第2実施例では、ステップ2110で、干渉状態テーブル128のエントリ番号を特定するパラメータiを通信中チャネル数Kと比較し、i>Kでなければ、グループ番号gをチェックする(2111)。グループ番号gが1、すなわち、基地局に最も近いサブセル領域で削除チャネルを判定しているときは、プロセッサ11は、第1実施例と同様、干渉値判定(2120)と、乱数判定(2122)によって、割当不可チャネル(削除チャネル)に変更すべき干渉チャネルを選択する。
ステップ2111で、g=1でなかった場合、プロセッサ11は、第dチャネルリストのグループ番号「g−1」の第iエントリCd,g-1(i)の判定結果をチェックし(2112)、第iエントリCd,g-1(i)の判定結果が「1」となっていた場合は、第dチャネルリストのエントリCd,g(i)の判定結果を「1」に設定して(2113)、ステップ2109に戻る。第iエントリCd,g-1(i)の判定結果が「0」となっていた場合、プロセッサ11は、第1実施例と同様、干渉値判定(2120)と、乱数判定(2122)によって、割当不可チャネルに変更すべき干渉チャネルを選択する。
動的チャネル割当部120に、第2実施例の削除チャネル決定部121が適用された場合でも、図16に示した割当不可チャネル更新部122によって、チャネル状態テーブル130を更新することができる。
図23は、割当可能チャネル選択部124の第2実施例のフローチャートを示す。 図18で説明した第1実施例と同一のステップは、図18と同一符号を付してあるため、説明を省略する。
第2実施例では、第1実施例とは逆に、グループ番号gの大きいサブセル領域から順に割当可能チャネルの選択処理を実行し、何れかのサブセル領域で割当可能と判定されたチャネルは、それよりも内側の全てのサブセル領域で、割当可能チャネルと判定する。
第2実施例では、第1実施例とは逆に、グループ番号gの大きいサブセル領域から順に割当可能チャネルの選択処理を実行し、何れかのサブセル領域で割当可能と判定されたチャネルは、それよりも内側の全てのサブセル領域で、割当可能チャネルと判定する。
図23の割当可能チャネル選択部124において、プロセッサ11は、パラメータdで特定される第dチャネルリストをクリア(2402)した後、グループ番号を示すパラメータgをグループ番号の最大値Nに設定し(2403A)、チャネル状態テーブル130におけるチャネル番号を示すパラメータjを0、チャネルリスト140におけるエントリを特定するパラメータiの値を1に設定して(2404A)、パラメータgの値をチェックする(2405A)。パラメータgが0でなければ、ステップ2406〜2409を実行して、第gグループで増加すべき割当可能チャネルの個数Mを算出し、これを第gグループのチャネルリストに記憶する。
この後、プロセッサ11は、パラメータgがグループ番号の最大値Nか否かを判定する(2420)。g=N、すなわち、プロセッサ11が、セルの最も外側のサブセル領域でチャネル選択を実行している場合は、第1実施例と同様、ステップ2410〜2413を繰り返すことによって、割当不可チャネル群のなかからランダムにM個の割当可能チャネルを選択する。第gグループで割当可能チャネルの選択が終了すると、プロセッサ11は、パラメータgの値をデクリメント(2427)した後、ステップ2404Aでパラメータj、iの値を初期化し、ステップ2405A以降の処理を繰り返す。
ステップ2420で、g=Nでなかった場合は、プロセッサ11は、パラメータiの値をインクリメントし(2421)、iの値がチャネル番号の最大値Pを超えたか否かを判定する(2422)。i>Pでなければ、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130において、現在処理対象となっているサブセル領域の1つ外側のサブセルを示すグループ番号「g+1」の第jエントリEd,g+1(j)の割当可能フラグと、現在処理対象としているグループ番号gの第jエントリEd,g(j)の割当可能フラグをチェックする(2423)。
エントリEd,g+1(j)の割当可能フラグが「0」、またはエントリEd,g(j)の割当可能フラグが「1」の場合は、ステップ2421に戻る。エントリEd,g+1(j)の割当可能フラグが「1」で、エントリEd,g(j)の割当可能フラグが「0」の場合、プロセッサ11は、第dチャネルリストの第gグループの第iエントリCd,g(i)にチャネル番号jを記憶し(2424)、パラメータMの値をデクリメントし、パラメータiの値をインクリメントして(2425)、Mの値をチェックする(2426)。
M>0の場合、プロセッサ11は、ステップ2421に戻って、上述した処理を繰り返し、M=0になったとき、ステップ2427に進む。M=0になる前に、インクリメントされたパラメータjが最大値Pを超えた場合(2422)、プロセッサ11は、割当可能チャネルの追加個数がMになるまで、ステップ2410〜2413を繰り返す。
動的チャネル割当部120に、第2実施例の割当可能チャネル選択部124が適用された場合でも、図19に示した割当可能チャネル更新部125によって、チャネル状態テーブル130を更新することができる。
動的チャネル割当部120に、第2実施例の割当可能チャネル選択部124が適用された場合でも、図19に示した割当可能チャネル更新部125によって、チャネル状態テーブル130を更新することができる。
尚、図23では、外側サブセル領域の割当可能チャネルを内側サブセル領域に複写するシーケンスにおいて、割当可能チャネルが目標値に達した時点(2426)で、グループ番号をインクリメントし(2417)、次のサブセル領域での判定処理に遷移させているが、判定ステップ2426を省略して、外側サブセル領域の全ての割当可能チャネルを内側サブセル領域に複写するようにしてもよい。
図24は、本発明の第3実施例として、図16に示した割当不可チャネル更新部122に追加されるプログラムモジュール部分のフローチャートを示す。
ここに示したプログラムモジュール部分は、チャネル状態テーブル130上で、チャネルリスト140に記憶されたチャネル番号を割当不可チャネルに変更したとき、チャネル状態テーブル130上で割当不可チャネルが目標個数に足りない場合に、不足した個数のチャネルを割当可能チャネル群のなかからランダムに選択し、割当不可チャネルに変更するためのものである。
ここに示したプログラムモジュール部分は、チャネル状態テーブル130上で、チャネルリスト140に記憶されたチャネル番号を割当不可チャネルに変更したとき、チャネル状態テーブル130上で割当不可チャネルが目標個数に足りない場合に、不足した個数のチャネルを割当可能チャネル群のなかからランダムに選択し、割当不可チャネルに変更するためのものである。
図16の割当不可チャネル更新部122では、ステップ2207〜2211で、チャネルリスト140に記憶された第gグループのK個のチャネルについて、チャネル状態リスト130で割当不可チャネルへの変更が終了したとき、ステップ2204でパラメータgの値をインクリメントすることによって、次のグループ番号のチャネルリストに従って、チャネル状態リスト130で割当不可チャネルへの変更が繰り返されるようになっている。
図24のフローチャートは、チャネル状態リスト130で割当不可チャネルへの変更が終了したとき、ステップ2204に進む前に実行される。
本実施例では、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130の第gグループの割当不可チャネルの個数Xをカウントし(2220)、Xを予め指定されている目標値Zと比較する(2221)。XがZ以上の場合は、図16のステップ2204が実行される。XがZより小さい場合、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130の第gグループで、割当可能フラグ133が「1」のエントリ群のなかから、ランダムにエントリEd,g(j)を選択し(2222)、エントリEd,g(j)の判定結果133を「0」に変更し(2223)、Xの値をインクリメントして(2224)、ステップ2221を実行する。
本実施例では、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130の第gグループの割当不可チャネルの個数Xをカウントし(2220)、Xを予め指定されている目標値Zと比較する(2221)。XがZ以上の場合は、図16のステップ2204が実行される。XがZより小さい場合、プロセッサ11は、第dチャネル状態テーブル130の第gグループで、割当可能フラグ133が「1」のエントリ群のなかから、ランダムにエントリEd,g(j)を選択し(2222)、エントリEd,g(j)の判定結果133を「0」に変更し(2223)、Xの値をインクリメントして(2224)、ステップ2221を実行する。
本実施例によれば、チャネル状態テーブル130上で、最低Z個のチャネルが割当不可チャネルとなり、割当可能チャネル分布のランダム性が増すため、隣接セル間で端末への割当チャネルの干渉可能性を更に低減できる。
尚、図24では、簡単化のために全てのグループに共通の目標値Zを使用しているが、目標値Zは、図12に示した割当可能チャネルの目標値Yと同じように、グループ番号によって異なった値を使用してもよい。
尚、図24では、簡単化のために全てのグループに共通の目標値Zを使用しているが、目標値Zは、図12に示した割当可能チャネルの目標値Yと同じように、グループ番号によって異なった値を使用してもよい。
次に、本発明に第4実施例として、図7に示した更新単位変更部150の機能について説明する。
第4実施例では、例えば、図25に示すチャネル状態テーブル130Bのように、複数のチャネル番号132をグルーピングし、グルーピングされた複数のチャネルを更新単位135として、割当可能フラグ133を設定する。図25では、2チャネルずつグルーピングして、更新単位番号135を付与してある。このチャネル状態テーブル130Bを利用すれば、削除チャネル判定部122と割当可能チャネル選択部124で、更新単位となる複数チャネルに同一の判定結果を与えれば済むため、チャネルの判定処理が容易になり、チャネル状態テーブルの更新所要時間を短縮できる。
第4実施例では、例えば、図25に示すチャネル状態テーブル130Bのように、複数のチャネル番号132をグルーピングし、グルーピングされた複数のチャネルを更新単位135として、割当可能フラグ133を設定する。図25では、2チャネルずつグルーピングして、更新単位番号135を付与してある。このチャネル状態テーブル130Bを利用すれば、削除チャネル判定部122と割当可能チャネル選択部124で、更新単位となる複数チャネルに同一の判定結果を与えれば済むため、チャネルの判定処理が容易になり、チャネル状態テーブルの更新所要時間を短縮できる。
更新単位変更部150は、例えば、図26に示す更新単位テーブル160を参照して、更新単位となるチャネル数を平均干渉値に応じて最適化する。図示した例では、更新単位テーブル160は、平均干渉値161と対応付けて、更新単位チャネル数162と、結合規則163を記憶している。
平均干渉値161は、干渉測定部109で測定された干渉値の全チャネルの平均値であり、更新単位チャネル数162は、平均干渉値161が小さくなるに従って多くなる。図示した例では、平均干渉値がXdを超えた場合は、更新単位チャネル数が最小値「1」となり、平均干渉値がX0以下の場合は、更新単位チャネル数が最大値Pとなっている。実用上、更新単位チャネル数が最大値Pになることはない。
結合規則163は、更新単位チャネル数162が示す複数チャネルの組み合わせ規則を示す。最も単純な結合規則163は、図25に示すように、チャネル番号順に、更新単位チャネル数162が示すm個のチャネルをグルーピングするものである。但し、チャネル番号が不連続となる複数のチャネルをグルーピングして、更新単位にしてもよい。
本実施例では、図10に示した干渉状態テーブル128に代えて、例えば、図27に示す更新単位別の干渉状態テーブル128Bが使用される。
干渉状態テーブル128Bには、更新単位番号1280と対応づけて、チャネル番号1281と、平均干渉値1283が記憶される。削除チャネル判定部121は、干渉状態テーブル128Bで更新単位となっている複数のチャネルで干渉値を測定し、それらの平均値を平均干渉値1283として記憶しておき、平均干渉値1283を閾値と比較することによって、チャネル番号1281が示す各チャネルが割当可能チャネルか否かを判定する。
干渉状態テーブル128Bには、更新単位番号1280と対応づけて、チャネル番号1281と、平均干渉値1283が記憶される。削除チャネル判定部121は、干渉状態テーブル128Bで更新単位となっている複数のチャネルで干渉値を測定し、それらの平均値を平均干渉値1283として記憶しておき、平均干渉値1283を閾値と比較することによって、チャネル番号1281が示す各チャネルが割当可能チャネルか否かを判定する。
図28は、更新単位変更部150の1実施例を示すフローチャートである。
更新単位変更部150は、削除チャネル判定部121の実行に先立って、制御部100により起動される。更新単位変更部150が起動されると、プロセッサ11は、チャネル状態テーブルに登録される全チャネルの平均干渉値を算出し(1501)、更新単位テーブル160を参照して、上記平均干渉値と対応する更新単位チャネル数162と、結合規則163を特定する(1502)。次に、プロセッサ11は、結合規則163に従って、複数のチャネル番号をグルーピングし、図25、図27で説明したチャネル状態テーブル130と、干渉状態テーブル128Bを生成して(1503)、削除チャネル判定部121を起動する(1504)。
更新単位変更部150は、削除チャネル判定部121の実行に先立って、制御部100により起動される。更新単位変更部150が起動されると、プロセッサ11は、チャネル状態テーブルに登録される全チャネルの平均干渉値を算出し(1501)、更新単位テーブル160を参照して、上記平均干渉値と対応する更新単位チャネル数162と、結合規則163を特定する(1502)。次に、プロセッサ11は、結合規則163に従って、複数のチャネル番号をグルーピングし、図25、図27で説明したチャネル状態テーブル130と、干渉状態テーブル128Bを生成して(1503)、削除チャネル判定部121を起動する(1504)。
第1実施例の削除チャネル判定部121では、図15のフローチャートのステップ2104で、干渉状態テーブル128に、割当チャネルテーブル127が示す通信中のチャネルで測定した干渉値を記憶しておき、ステップ2120で、通信中の各チャネルについて、干渉値が閾値TH(g)を超えているか否かを判定した。
第4実施例では、削除チャネル判定部121は、干渉状態テーブル128の代わりに干渉状態テーブル128Bを使用し、ステップ2104で、更新単位別の複数チャネルの平均干渉値を干渉状態テーブル128Bに記憶しておき、ステップ2120では、割当チャネルテーブル127が示す通信中の各チャネルについて、干渉状態テーブル128Bが示す平均干渉値が閾値TH(g)を超えているか否かを判定すればよい。
第4実施例では、削除チャネル判定部121は、干渉状態テーブル128の代わりに干渉状態テーブル128Bを使用し、ステップ2104で、更新単位別の複数チャネルの平均干渉値を干渉状態テーブル128Bに記憶しておき、ステップ2120では、割当チャネルテーブル127が示す通信中の各チャネルについて、干渉状態テーブル128Bが示す平均干渉値が閾値TH(g)を超えているか否かを判定すればよい。
平均干渉値が閾値TH(g)を超えた場合、乱数xと確立値βとの関係によって、割当不可チャネル(削除チャネル)がランダムに決定され、ステップ2123で、判定結果がチャネルリスト140に記憶される。本実施例では、更新単位となる複数チャネルのうち、何れかのチャネルで削除チャネル判定が終わっていれば、同じ更新単位に含まれる他のチャネルについては、削除チャネル判定を省略できる。従って、判定対象チャネルを特定するためのパラメータiの値を更新したとき、チャネルリスト140を参照して、第iチャネルと同じ更新単位で既に削除チャネル判定が実行済みか否かをチェックし、実行済みの場合は、前と同じ判定結果をiチャネルに適用することによって、第ステップ2120〜2123を省略するようにしてもよい。この場合、削除チャネル判定部121の起動時に、例えば、図14に示したチャネルリスト142に、通信中チャネル番号142と対応付けて、チャネル状態テーブル130Bまたは干渉状態テーブル128Bが示す更新単位番号を記憶しておくとよい。
次に、本発明に第5実施例として、図7に示したチャネル状態変更部170の機能について説明する。
本発明では、上述したように、削除チャネル判定部121が、乱数xと確率値βに従って、干渉チャネルをランダムに割当不可チャネルに変更し、割当可能チャネル選択部124が、割当不可チャネル群の一部をランダムに割当可能チャネルに変更するようになっているため、削除チャネル判定部121と割当可能チャネル選択部124を周期的に起動することによって、チャネル状態テーブル130が示す割当可能チャネル群を基地局毎に異なったチャネル組み合わせにすることができる。
本発明では、上述したように、削除チャネル判定部121が、乱数xと確率値βに従って、干渉チャネルをランダムに割当不可チャネルに変更し、割当可能チャネル選択部124が、割当不可チャネル群の一部をランダムに割当可能チャネルに変更するようになっているため、削除チャネル判定部121と割当可能チャネル選択部124を周期的に起動することによって、チャネル状態テーブル130が示す割当可能チャネル群を基地局毎に異なったチャネル組み合わせにすることができる。
しかしながら、上述した第1実施例〜第4実施例では、チャネル状態テーブル130の割当可能フラグ133が、初期状態では、全チャネルで割当可能チャネルを示す状態となっている。そのため、割当チャネル決定部126が、隣接する複数の基地局10で、同一アルゴリズムでチャネル割当を行う限り、初期状態では、隣接セルの間でチャネル干渉が発生する確率が高くなっている。
図7に示したチャネル状態変更部170は、基地局10が初期状態にあるとき、制御部100によって起動され、チャネル状態テーブル130が示す割当可能フラグ133の状態をランダムに「1」状態に設定する機能を備える。
図29は、チャネル状態変更部170の1実施例を示すフローチャートである。
チャネル状態変更部170でが起動されると、プロセッサ11は、先ず、チャネル状態テーブル130のグループ別サブテーブルの全ての割当可能フラグ133をクリア(「0」状態)する(1701)。この後、プロセッサ11は、割当可能チャネル選択部124を起動し(1702)、割当可能チャネル選択部124の動作が終了すると、割当可能チャネル更新部125を起動する(1703)。割当可能チャネル更新部125の動作が終了すると、制御部100に初期化終了を通知して(1704)、チャネル状態変更部170の動作を終了する。
チャネル状態変更部170でが起動されると、プロセッサ11は、先ず、チャネル状態テーブル130のグループ別サブテーブルの全ての割当可能フラグ133をクリア(「0」状態)する(1701)。この後、プロセッサ11は、割当可能チャネル選択部124を起動し(1702)、割当可能チャネル選択部124の動作が終了すると、割当可能チャネル更新部125を起動する(1703)。割当可能チャネル更新部125の動作が終了すると、制御部100に初期化終了を通知して(1704)、チャネル状態変更部170の動作を終了する。
チャネル状態テーブル130の割当可能フラグ133が全て「0」状態にあるとき、グループ別の全てのサブテーブルで、割当可能チャネルのカウント数Xが0個となる。従って、図18のフローチャートから明らかなように、割当可能チャネル選択部124を実行すると、チャネル状態テーブル130のグループ別の各サブテーブルから、予め目標値テーブル123で指定されたY(g)個の割当可能チャネルをランダムに選択することができる。割当可能チャネル選択部124で選択された割当可能チャネルのチャネル番号は、チャネルリスト145に記憶されるため、割当可能チャネル更新部125を実行することによって、チャネル状態テーブル130に割当可能チャネルを示すフラグ133をランダムに記憶することができる。
ステップ1702で、図23に示した第2実施例の割当可能チャネル選択部124を起動すれば、外側サブセル領域で割当可能なチャネル番号を内側サブセル領域でも割当可能なチャネルにできる。また、目標値テーブル123に、基地局に近いサブセル領域(グループ番号)ほど値が大きくなるように、目標個数Y(g)を設定しておくことによって、サブセル領域によって異なったチャネル組み合わせの割当可能チャネル群を生成できる。
上述した削除チャネル判定部121において、閾値TH(g)を低くすると、チャネル干渉に敏感になるため、割当可能チャネルから割当不可チャネルへの変更が頻繁に発生し、チャネル状態テーブル上で、割当可能チャネル群の構成変更が活発に行われる。逆に、閾値TH(g)を大きくすると、割当不可チャネルへの変更が抑制されるため、割当可能チャネル群の構成が安定する。従って、閾値テーブル129において、セル境界のサブセル領域(グループ番号=N)では、閾値TH(g)を低くし、セル中心(基地局)に近づく(グループ番号が小さくなる)に従って、閾値TH(g)を高くしておくことによって、リユースパーティショニングを効果的に行なうことが可能となる。
本発明では、割当不可チャネルと割当可能チャネルがランダムに選択されているため、チャネル状態テーブルに記憶される割当可能チャネルの目標個数を少なくしておくと、隣接する複数の基地局が、互いに異なった割当可能チャネル群の中から端末への割当チャネルを選択できる可能性が高くなり、チャネル間干渉を回避できる。逆に、割当可能チャネルの目標個数を多くすると、端末への割当チャネル数が増えるため、基地局が、多くの端末と通信できる。従って、目標値テーブル123において、干渉の可能性が高いセル境界のサブセル領域では、割当可能チャネルの目標値を小さくしておき、セル中心に近づくに従って、割当可能チャネルの目標値を大きくしておくことによって、リユースパーティショニングを効果的に行うことができる。
以上の実施例では、削除チャネル判定部121と割当不可チャネル更新部122、割当可能チャネル選択部124と割当可能チャネル更新部125が、制御部100からの指示に従って周期的に起動されるものとして説明した。制御部100は、図4に示したフレーム期間を単位として、例えば、奇数フレームでは、削除チャネル判定部121と割当不可チャネル更新部122を起動し、偶数フレームでは、割当可能チャネル選択部124と割当可能チャネル更新部125を起動すればよい。また、削除チャネル判定部121と割当不可チャネル更新部122、割当可能チャネル選択部124と割当可能チャネル更新部125を複数フレームおきに起動するようにしてもよい。
本発明は、移動無線通信システムに利用できる。
10:基地局、20:端末、100:制御部、120:動的チャネル割当部、121:削除チャネル判定部、122:割当不可チャネル更新部、123:目標値テーブル、124:割当チャネル選択部、125:割当チャネル更新部、126:割当チャネル決定部、127:割当チャネルテーブル、128:干渉状態テーブル、129:閾値テーブル、130:チャネル状態テーブル、140,145:チャネルリスト、150:更新単位変更部、160:更新単位テーブル、170:チャネル状態変更部。
Claims (16)
- セル領域内に位置した複数の端末に個別の無線チャネルを割当て、割当チャネルで各端末とパケット通信する無線通信システム用の基地局であって、
送受信されるパケット毎に、端末で使用すべきチャネルの割当要求を発生する制御部と、
上記チャネル割当要求に応答して、上記無線通信システムで使用可能な複数の無線チャネルの中から、上記端末用の割当チャネルを選択する動的チャネル割当部とを備え、
上記動的チャネル割当部が、
上記無線通信システムで使用可能な無線チャネルのチャネル番号と対応する複数のエントリからなり、各エントリが、チャネル割当可否を示す状態情報を含むチャネル状態テーブルと、
上記チャネル状態テーブル上で割当可能状態となっているチャネル群から、端末への割当チャネルを選択する割当チャネル決定部と、
上記割当チャネル決定部で割当済みとなっている複数のチャネルの中から、干渉値と閾値との比較によって干渉チャネルを検出し、該干渉チャネルについて割当不可チャネルに変更すべきか否かをランダムに判定する削除チャネル判定部と、
上記削除チャネル判定部で割当不可チャネルと判定した干渉チャネルについて、上記チャネル状態テーブルの状態情報を変更する割当不可チャネル更新部を含むことを特徴とする基地局。 - 請求項1に記載の基地局において、
前記削除チャネル判定部が、干渉チャネル毎に発生させた乱数値に基づいて、前記干渉チャネルを割当不可チャネルに変更すべきか否かを判定することを特徴とする基地局。 - 請求項1に記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、前記チャネル状態テーブル上で割当不可状態となっているチャネルの個数が目標値よりも少ない場合に、割当可能状態となっているチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択し、選択されたチャネルを割当不可状態に変更するための手段を含むことを特徴とする基地局。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、前記チャネル状態テーブルの状態情報の初期値を決定するチャネル状態変更部を有し、上記チャネル状態変更部が、上記チャネル状態テーブルの複数のエントリから所定個数のエントリをランダムに選択し、選択されたエントリの状態情報を割当可能状態に設定することを特徴とする基地局。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の基地局において、
前記セル領域が、基地局からの距離に応じて分割された複数のサブセル領域からなり、
前記制御部が、前記セル領域内に存在する各端末の識別子と対応づけて、該端末が位置するサブセル領域を示すグループ識別子を記憶した端末位置テーブルを有し、
前記チャネル割当要求が、端末識別子とグループ識別子を含み、
前記チャネル状態テーブルが、上記複数のサブセル領域と対応する複数のサブテーブルからなり、各サブテーブルが、各サブセル領域内での前記無線チャネルの割当可否を示す状態情報を示す複数のエントリからなり
前記割当チャネル決定部が、前記チャネル割当要求が示すグループ識別子で特定されたサブテーブルを参照して、上記チャネル割当要求が示す端末識別子をもつ端末への割当チャネルを選択することを特徴とする基地局。 - 請求項5に記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、
前記割当済みチャネルを示す割当チャネルテーブルを備え、
前記割当チャネル決定部が、上記割当チャネルテーブルと、前記チャネル割当要求が示すグループ識別子で特定されたサブテーブルを参照して、前記端末への割当チャネルを選択することを特徴とする基地局。 - 請求項5に記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、
前記割当済みチャネルで測定された干渉値を記憶する干渉状態テーブルと、
前記各グループ識別子と対応付けて閾値を記憶する閾値テーブルとを備え、
前記削除チャネル判定部が、上記閾値テーブルからグループ識別子順に読み出した閾値と、上記干渉状態テーブルが示す割当済みのチャネルの干渉値に基づいて、前記サブセル領域毎に、前記割当不可チャネルに変更すべき干渉チャネルを判定し、
前記割当不可チャネル更新部が、上記削除チャネル判定部による判定結果に従って、前記チャネル状態テーブルの状態情報をサブテーブル毎に変更することを特徴とする基地局。 - 請求項7に記載の基地局において、
前記閾値テーブルが、サブセル領域と基地局との距離が遠くなるに従って閾値が小さくなるように、前記グループ番号毎に異なった閾値を記憶していることを特徴とする基地局。 - 請求項8に記載の基地局において、
前記削除チャネル判定部が、特定のサブセル領域で割当不可チャネルと判定されたチャネルについては、上記特定サブセル領域よりも外側の各サブセル領域で、前記干渉値と閾値とを比較することなく、割当不可チャネルと判定することを特徴とする基地局。 - 請求項5〜請求項9の何れかに記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、前記チャネル状態テーブルの状態情報の初期値を決定するチャネル状態変更部を有し、上記チャネル状態変更部が、上記チャネル状態テーブルの各サブテーブルから所定個数のエントリをランダムに選択し、選択されたエントリの状態情報を割当可能状態に設定することを特徴とする基地局。 - 請求項5〜請求項9の何れかに記載の基地局において、
前記チャネル状態テーブルが、更新単位となる所定個数のチャネル番号をグルーピングして、更新単位毎に割当可否を示す状態情報を記憶しており、
前記削除チャネル判定部が、更新単位となる複数のチャネルに同一の判定結果を与えることを特徴とする基地局。 - 請求項1〜請求項11の何れかに記載の基地局において、
前記削除チャネル判定部が、前記制御部によって、所定周期で起動されることを特徴とする基地局。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載の基地局において、
前記動的チャネル割当部が、
前記チャネル状態テーブル上で割当可能状態にあるチャネル数をカウントし、カウント値が目標値よりも少ない場合に、上記チャネル状態テーブル上で割当不可状態にあるチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択する割当可能チャネル選択部と、
上記割当可能チャネル選択部で選択されたチャネルについて、上記チャネル状態テーブルの状態情報を割当可能状態に変更する割当可能チャネル更新部を含むことを特徴とする基地局。 - 請求項5〜請求項11の何れかに記載の基地局において、
前記サブテーブル毎に、割当可能状態にあるチャネル数をカウントし、カウント値が目標値よりも少ない場合に、該サブテーブル上で割当不可状態にあるチャネル群から、上記目標値に不足する個数のチャネルをランダムに選択する割当可能チャネル選択部と、
上記サブテーブル毎に、上記割当可能チャネル選択部で選択されたチャネルについて、状態情報を割当可能状態に変更する割当可能チャネル更新部を含むことを特徴とする基地局。 - 請求項14に記載の基地局において、
前記割当可能チャネル選択部が、特定のサブセル領域で割当可能状態になっているチャネルについては、上記特定サブセル領域よりも内側の各サブセル領域でも割当可能チャネルとして選択することを特徴とする基地局。 - 請求項13〜請求項15の何れかに記載の基地局において、
前記割当可能チャネル選択部が、前記制御部によって所定の周期で起動されることを特徴とする基地局。
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