JP5183539B2 - 基地局、制御局および周波数割り当て制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局と移動局で構成され、基地局が移動局に無線リソースを割り当てる無線通信システムにおける基地局、制御局および周波数割り当て制御方法に関する。

従来、複数の互いに直交するサブキャリアを用いて無線基地局と移動局の間で多元接続を実現するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）やまた送信時の構造をシンプルにしたＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）といった技術が知られている。これらの技術では、上りリンクであっても下りリンクであっても、基地局はスケジューリングを行い、自セル内の移動局に対してサブキャリアを割り当て、割り当てたサブキャリアを用いて基地局−移動局間の通信を行う。

ＯＦＤＭＡ等では、複数のセルが同一の周波数帯域を使用する場合、セル間で干渉（セル間干渉）が発生する。セル間干渉は、それぞれのセルでの通信品質を劣化させるため問題となる。特にセルエッジに位置する移動局ほどセル間干渉の影響が大きい。したがって、セル間干渉を回避する技術が必要である。

一方、フェムト基地局と呼ばれる小型基地局の技術検討が進められている。このような小型基地局は一般ユーザが自宅等に自由に設置することができる。小型基地局が普及すると基地局の数が増大することになり、ますますセル間干渉が問題になると考えられる。

このようなセル間干渉の問題に対し、たとえば、下記の特許文献１，非特許文献１では、干渉コーディネーション（interference coordination）と呼ばれる方法が提案されている。この方法ではセルエッジ以外では全セルで共通の周波数が用いられ、セルエッジではセル毎に異なる周波数を使用する。たとえば、セル数を２（セルＡ，セルＢ）とし、周波数帯域を、３つの周波数帯域ｆ１，ｆ２，ｆ３に分割するとする。ｆ３を両方のセルに共通する帯域とし、ｆ１，ｆ２を個々のセルでそれぞれ使用する帯域とする。このとき、ｆ３をｆ１，ｆ２より十分広くなるように分割しておく。そして、ｆ３を各セルのセルエッジ以外の部分で使用し、ｆ１，ｆ２をそれぞれセルＡ，セルＢのセルエッジのエリアに位置する移動局に割り当てるようにする。このようにすれば、セルＡ，セルＢのセルエッジにそれぞれ位置する移動局が使用する周波数は互いに異なることとなり、セルエッジに位置する移動局のセル間干渉による通信品質の劣化を防止することができる。

また、セル間干渉を回避する別の方法として、下記非特許文献２では、LOAD INFORMATIONメッセージと呼ばれるメッセージを基地局間でやり取りすることが提案されている。この方法では、基地局が干渉量の測定を行い、その測定結果についての情報をLOAD INFORMATIONメッセージとして基地局間でやり取りする。各基地局は受信したLOAD INFORMATIONメッセージに基づいてスケジューリングを行い、他セルに与える干渉量を小さくするようにする。

特開２００７−２４３４２５号公報

3GPP R1-060670，Siemens，"Interference Mitigation by Partial Frequency Reuse"，February ２００６ 3GPP，"3GPP TS 36.423 v8.3. Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E−UTRAN）；X2 application protocol （X2AP）（Release 8）"，２００８−０９

しかしながら、上記従来の干渉コーディネーションでは、セルエッジの移動局に割り当て可能な周波数帯域を狭く、セルエッジ以外の移動局に割当可能な周波数帯域を広く設定する。そのため、セル内の移動局がセルエッジに集中しているような場合には、スケジューリングの効率が非常に悪くなる、という問題がある。

また、干渉コーディネーションでは、各セルは、全セル共通の周波数とそのセルのセルエッジに割り当てられた周波数帯しか利用することができない。しかし、実際には、トラフィック量が少ない等の理由で相互に及ぼしあうセル間干渉の量が少ない場合もあり、このような場合には、全セルが全ての周波数帯域を使用しても問題はない。そのため、干渉コーディネーションでは、干渉量の少ない場合に周波数の利用効率が悪くなる、という問題がある。

また、干渉コーディネーションを行う場合には、基地局はスケジューリングの際に各移動局がセルエッジに位置するか否かを知っている必要がある。そのため、移動局の位置情報を正確に把握していなければならずそのための処理が必要となる、という問題がある。

さらに、上記非特許文献２に記載の方法では、他の基地局より通知されたLOAD INFORMATIONメッセージを用いて干渉量を少なくするようにスケジューリングする。しかし、具体的にどのようなスケジューリングを行うことにより干渉回避を実現するかが開示されていない、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セル間干渉を回避しつつ、周波数の利用効率を向上させ、効率的にスケジューリングを行うことができる基地局、制御局および周波数割り当て制御方法を得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に、本発明は、使用可能な周波数帯域を他の基地局と共有する基地局であって、自局に常に使用許可があるサブキャリアである第１のクラスのサブキャリアを、周波数帯域を共有しかつ隣接する他の基地局である干渉基地局の第１のクラスのサブキャリアと重複しないように、前記周波数帯域内のサブキャリアから選択し、また、前記周波数帯域において、第１のクラスのサブキャリア以外のサブキャリアから、確率的に自局に使用許可を与えるサブキャリアである第２のクラスのサブキャリアを選択する帯域分割手段と、前記干渉基地局から送信された信号に基づいて、自局の信号に対する干渉の影響度を示す干渉影響量を求めるモニタリング手段と、前記干渉影響量に基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアに割り当てを行う確率を示すパラメータを求めるパラメータ制御手段と、前記パラメータに基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアから、使用許可を与えるサブキャリアである使用サブキャリアを選択し、前記パラメータに基づいて、選択する使用サブキャリアを所定の周期で変更するサブキャリア選択手段と、前記第１のクラスのサブキャリアと前記使用サブキャリアとを用いて、自局が行う通信のスケジューリングを行うスケジューリング手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に基づいて、各セルが使用できるサブキャリア数を変更するようにしたので、セル間干渉を回避しつつ、周波数の利用効率を向上させ、効率的にスケジューリングを行うことができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる基地局の実施の形態１の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の移動局の機能構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図４は、セル間干渉が生じる周波数割り当ての例を示す図である。 図５は、セル間干渉が生じる周波数割り当ての例を示す図である。 図６は、セル間干渉を回避しつつ高速通信を実現する周波数割り当ての例を示す図である。 図７は、セル間干渉を回避しつつ高速通信を実現する周波数割り当ての例を示す図である。 図８は、帯域＃１を構成するサブキャリアを示す図である。 図９は、干渉影響量とＰuseの関係を示す関数の一例を示す図である。 図１０は、サブキャリアのグループ分けの一例を示す図である。 図１１は、クラスＢの周波数割り当てを制御する手順の一例を示すフローチャートである。 図１２は、クラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしが、Ｔuse毎に更新されていく一例を示す図である。 図１３−１は、全てのセルでＰuseが０の場合の使用許可あり／なしの判定結果の一例を示す図である。 図１３−２は、全てのセルでＰuseが１の場合の使用許可あり／なしの判定結果の一例を示す図である。 図１４−１は、通信品質に応じてＰuseを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。 図１４−２は、通信品質に応じてＰuseを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。 図１５は、δの変化の一例を示す図である。 図１６は、干渉影響量とδの関係を示す関数の一例を示す図である。 図１７−１は、サブキャリアをサイクリックに順序付けする方法の一例を示す図である。 図１７−２は、サブキャリアをサイクリックに順序付けする方法の一例を示す図である。 図１８は、実施の形態２のクラスＢのサブキャリアの割り当て制御手順の一例を示すフローチャートである。 図１９−１は、通信品質に応じてδを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。 図１９−２は、通信品質に応じてδを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。 図２０は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式のサブキャリア割り当て例を示す図である。 図２１は、実施の形態３のクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる基地局、制御局および周波数割り当て制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる基地局の実施の形態１の機能構成例を示す図である。また、図２は、本実施の形態の移動局の実施の形態１の機能構成例を示す図である。さらに図３は、本実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、基地局が構成する各セル内で、１つの基地局と複数の移動局との間で通信が行われるポイント−マルチポイント型無線アクセスシステムである。

本実施の形態の基地局１は、図１に示すように、移動局、他の基地局、または制御局へパケットを送信する送信部１０１と、移動局、他の基地局、または制御局からパケットを受信する受信部１０２と、パケットを送信するための所定の送信処理を行う送信パケット管理部１０３と、受信したパケットに所定の受信処理を行う受信パケット管理部１０４と、本通信システムの外部のネットワークであるネットワーク１０６とのインタフェースであるネットワークインタフェース部１０５と、モニタリングした情報、または他の基地局や制御局より受信した情報を元にパラメータ値の制御を行うパラメータ制御部１０９と、パラメータ制御部１０９が決定したパラメータ値に基づいて使用するチャネルを決定する使用チャネル制御部１０７と、使用チャネル制御部１０７が決定した使用チャネル情報に基づいてスケジューリングを行うスケジューリング手段の機能を有するとともに、各種の所定の処理を行うプロセッサ部１０８と、他の基地局からの信号をモニタリングするモニタリング部１１０と、を備えている。

本実施の形態の移動局２は、基地局１へパケットを送信する送信部２０１と、基地局１からパケットを受信する受信部２０２と、基地局１へパケットを送信するための所定の送信処理を行う送信パケット管理部２０３と、基地局１から受信したパケットに所定の受信処理を行う受信パケット管理部２０４と、基地局１から受信したスケジューリング情報を管理するスケジューリング情報管理部２０５と、各種処理を行うプロセッサ部２０６と、を備えている。

また、本実施の形態の通信システムは、図３に示すように、図１の基地局１の構成を有する基地局１−１から１−３と、図２の移動局２の構成を有する移動局２−１〜２−５と、基地局１−１から１−３の制御を行う制御局４と、で構成される。また、セル３−１，３−２，３−３は、基地局１−１，１−２，１−３がそれぞれ無線通信可能なエリアとして構成するセルである。また、図３の構成では、セル３−１内に移動局２−１，２−２が、セル３−２内に移動局２−３，２−４が、セル３−３内に、移動局２−５が存在し、移動局２−１〜２−５は、それぞれが所属するセルの基地局１−１，１−２，１−３と無線通信を行う。その際に使用するチャネルは、各基地局が決定する。なお、各セルはセクタ化されていてもよいし、されていなくてもよい。また、制御局４は各基地局と通信を行うが、その方法は無線通信であっても良いし、有線通信であってもよい。

なお、ここでは通信システムが制御局４を備える例について説明するが、制御局４を備えない構成としてもよい。この場合、後述の割り当て周波数の制御は、基地局１−１〜１−３が実施する。また、図３の基地局１−１〜１−３がフェムト基地局である場合は、周辺のマクロ基地局が制御局４の役割を担う構成としてもよい。

以下では、通信方式にＯＦＤＭＡを用いる場合について、本実施の形態の動作を説明する。なお、ＯＦＤＭＡを用いるのは、上りリンクの通信であっても、下りリンクの通信であってもよい。

近接する複数のセルに、同一の周波数が割り当てられている場合、セル間干渉が生じ、通信品質が劣化する。図４，図５は、セル間干渉が生じる周波数割り当ての例を示す図である。図４は、各セルに割り当てられている帯域が全て他セルと重複する場合の例、図５は各セルに割り当てられている帯域の一部が他セルと重複する場合の例である。図４，図５の周波数帯Ｃ１は、セル３−１の周波数割り当て状態を示しており、全体がシステムで使用可能な周波数帯であり、塗りつぶし（斜線でない）部分は各セルに共通して割り当てられた帯域を示しており、また、斜線部分は、そのセル（周波数帯Ｃ１の場合はセル３−１）に割り当てられかつ他のセルに割り当てられていない帯域（自セルのみに割り当てられている）を示しており、それ以外の空白の部分はそのセルに割り当てられていない帯域を示している。同様に、周波数帯Ｃ２，Ｃ２は、セル３−２，３−３に割り当てられた帯域を示している。

周波数（チャネル）割り当ての際には、移動局や基地局での受信品質に基づいて使用チャネルが決定されるため、セル間干渉はある程度までは回避可能と考えられる。しかし、受信品質に基づいて使用チャネルが決定していても、隣接セルからの干渉が原因で特性が劣化する場合も考えられ、特に他セルからの干渉量が大きい場合（または他セルでのトラフィック量が大きい場合）ほど、問題になる。そこで、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて各セルにて使用する帯域を制御すればよい。すなわち、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が大きい場合ほど、使用する帯域を制限し（使用するサブキャリア数を少なくする）、セル間で重複して使用する帯域を少なくすればよい。逆に、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が少ない場合にはセル間で帯域を重複して使用してもできるだけ広い帯域を用いた通信を行う（多数のサブキャリアを使用する）。このような割り当てを行うと、セル間干渉を回避しつつ高速通信を実現することができる。

図６，７は、セル間干渉を回避しつつ高速通信を実現する周波数割り当ての例を示す図である。図６，７では、斜線部分は、そのセルに割り当てられた帯域を示しており、塗りつぶし（斜線でない）部分は、自セルには割り当てられていないが他セルに割り当てられた帯域を示しており、それ以外の空白の部分はどのセルにも割り当てられていない帯域を示している。たとえば、図４の例を改善する場合、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が大きい場合には、図６のように、共通で使用していた帯域を３分割して、分割した周波数をそれぞれセルごとの割り当て周波数として用いる。また、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が小さい場合には、図７のように、図４で共通で使用していた周波数を分割せずに全セルが自身に割り当てられた周波数として使用する。

本実施の形態では、このように他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて、各セルにて使用可能な帯域幅すなわちサブキャリア数を動的に制御する。すなわち、本実施の形態では、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が大きい場合には、使用するサブキャリア数を少なくして干渉回避を行い、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が小さい場合には、使用するサブキャリア数を多くして高速な通信を行う。

以下、本実施の形態の具体的な割り当て周波数の制御方法について説明する。なお、ここでは、相互に干渉を及ぼし合うセル数が３の場合を例に説明するが、セル数はこれに限らず、いくつであっても、本実施の形態の割り当て周波数の制御方法は適用できる。

以下では、前述の図４，５で、各セルで共通的に使用していた帯域（塗りつぶし（斜線でない）部分）（以下帯域＃１という）に対しての制御方法を説明する。図８は、帯域＃１を構成するサブキャリアを示す図である。図８に示すように、周波数帯Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の帯域は、それぞれ９個のサブキャリアＳＣで構成されているとする。図８の斜線で塗りつぶした部分は、常にそのセルに使用許可があるサブキャリアを示し、ドットで塗りつぶした部分は、所定の確率で使用許可が得られるサブキャリアを示している。

このように、本実施の形態では、帯域＃１を、「常に使用許可がある帯域」（以下、クラスＡの帯域という）と「所定の確率で使用許可が得られる帯域」（以下、クラスＢの帯域という）に分割する。図８では、クラスＡのサブキャリア数とクラスＢのサブキャリア数が、セル間で等しくなる例を示しているが、これに限らず、クラスＡのサブキャリア数とクラスＢのサブキャリア数はセルごとに異なっていてもよい。ただし、あるセルにてクラスＡに属するサブキャリアが、他セルでクラスＡに属していてはならない。

したがって、相互に干渉を及ぼし合うセル数をＬとするとき、まず、帯域＃１内のサブキャリアをＬ個の組に分割し、その分割した組を各セルに重複しないよう割り当てる。そして、その割り当てたサブキャリアを各セルのクラスＡのサブキャリアとする。そして、帯域＃１のうち、自身に割り当てられたクラスＡのサブキャリア以外のサブキャリアがクラスＢとなる。

また、クラスＡとクラスＢ以外に、いかなる場合も使用許可がない帯域が存在してもよく、その場合は、その帯域をクラスＣの帯域と呼ぶこととする。また、クラスＡ，クラスＢ，クラスＣの各々の帯域に属するサブキャリアを、それぞれクラスＡのサブキャリア，クラスＢのサブキャリア，クラスＣのサブキャリアと呼ぶこととする。なお、このように使用可能な帯域をクラスＡ，クラスＢ，クラスＣに分割する処理は、各基地局が行ってもよいし、図３に示したように通信システム内に制御局４が存在する場合は、制御局４が分割を行い、その分割結果を基地局１−１〜１−３に通知するようにしてもよい。各基地局が行う場合には、たとえば、使用チャネル制御部１０７が行ってもよいし、プロセッサ部１０８が行ってもよいし、また、別にクラス分割部として別の機能部としてもよい。

本実施の形態では、上述のように帯域をクラスＡ，クラスＢ，クラスＣに分割するが、この際、クラスＢのサブキャリアは、他セルからの干渉量が小さい場合ほど、あるいは他セルでのトラフィック量が小さい場合ほど使用できる確率を高くする。そのような制御を実施するために、基地局１は、他セルからの干渉量、他セルでのトラフィック量のうち少なくともいずれか一方を知る必要がある。つぎに、その方法について説明する。

まず、基地局１が他セルからの干渉量を知る方法について説明する。基地局１は、図１に示すようにモニタリング部１１０を備えており、モニタリング部１１０は、他の基地局の送信信号をモニタリングする。そして、パラメータ制御部１０９が、モニタリングした他の基地局の送信信号に基づいて他の基地局が自セルに及ぼす干渉量を求める。

また、別の方法として、移動局が、他セルの基地局からの干渉量を測定し、その測定結果を自身が属するセルの基地局に通知し、基地局がセル内の移動局から通知された干渉量を集計して利用するようにしてもよい。

つぎに、基地局１が他セルでのトラフィック量を知る方法を説明する。基地局１は、自セルでのトラフィック量を定期的に他の基地局へ通知するとする。こうすることで、各基地局は他の基地局のトラフィック量を知ることができる。

また、図３に示したように通信システム内に制御局４が存在する場合は、前述のトラフィック量のやり取りを、制御局４を介して行ってもよい。すなわち、基地局１−１〜１−３が自セルでのトラフィック量を定期的に制御局４に送信し、制御局４が基地局１−１〜１−３に対し、各セルでのトラフィック量を通知するようにしてもよい。

以上のような方法で、各セルは他セルからの干渉量，他セルでのトラフィック量を知ることができる。つぎに、この他セルからの干渉量と他セルでのトラフィック量のどちらか一方、または両方を用いて、周波数割り当てを制御する方法を説明する。以下、他セルからの干渉量と他セルでのトラフィック量のどちらか一方、または両方を、干渉影響量とよぶこととする。

クラスＢの使用確率をＰuse（０≦Ｐuse≦１）とするとき、図１に示した基地局１のパラメータ制御部１０９は、このＰuseの値を他セルからの干渉量，他セルでのトラフィック量に基づいて時刻Ｔp間隔で更新していく。具体的な計算方法は、干渉影響量が大きいほどＰuseが小さくなるような求め方であれば、どのような求め方でもよい。図９は、干渉影響量とＰuseの関係を示す関数の一例を示す図である。たとえば、図９のような関数を用いて、干渉影響量に対応するＰuseを求めることができる。

また、Ｐuseを決定する際には、他セルからの干渉量と他セルでのトラフィック量のどちらか一方から決定してもよいし、両方を考慮して決定するようにとしてもよい。他セルからの干渉量のみからＰuseを決定する場合は、トラフィック量についての情報の基地局間でやりとり、または制御局４を介したやりとりが不要になる。また、他セルでのトラフィック量のみからＰuseを決定する場合は、他の基地局の送信信号のモニタリングによる干渉量の測定を行わなくてよい。

つぎに、基地局１の使用チャネル制御部１０７は、所定の時間Ｔuseの間隔で、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを、Ｐuseを用いて決定する。このように定期的にサブキャリアの使用許可あり／なしを更新することにより同じＰuseの場合でも、セル間で重複して用いるサブキャリアが定期的に変わることになる。ここで、クラスＢのサブキャリアの数をＮc個とするとき、Ｎc個のサブキャリアはＮgroup個のグループにグループ分けされているものとする。このグループをサブキャリアグループと呼ぶこととする。そして、使用チャネル制御部１０７は、サブキャリアグループごとに使用許可あり／なしを決定することとする。

ただし、Ｎc，Ｎgroupの値は、セルごとに異なってよく、グループ分けの方法もセルごとに異なっていてもよい。また、Ｎc＝Ｎgroupであってもよい。この場合は、サブキャリアはグループ分けを行わないこととなり、サブキャリアごとに使用許可あり／なしを決定することとなる。なお、システムによっては複数のサブキャリアをグループ化してサブチャネルとすることがあるが、このサブチャネルを上記のサブキャリアグループとして扱ってもよい。

図１０は、サブキャリアのグループ分けの一例を示す図である。図１０は、斜線の部分がクラスＡのサブキャリアを示しており、ドットの塗りつぶし部分がクラスＢのサブキャリアを示している。この例は、図８の周波数帯Ｃ１と同様の例であり、また、Ｎc＝６、Ｎgroup＝３であり、サブキャリアグループＧ０，サブキャリアグループＧ１，サブキャリアグループＧ２の３つのグループに分かれている。

使用チャネル制御部１０７は、サブキャリアグループごとに、そのグループに属するサブキャリアを確率Ｐuseで使用許可ありとし、確率（１−Ｐuse）で使用許可なしとなるよう、使用許可のあり／なしを決定する。その決定方法は任意であってよい。一例を挙げると、例えば０以上１未満の乱数を発生させ、その値がＰuse未満であれば使用許可ありとし、Ｐuse以上であれば使用許可なしとする方法が考えられる。使用許可ありとなった場合には、そのサブキャリアグループに属するサブキャリアは全て使用許可ありとし、使用許可なしとなった場合には、そのサブキャリアグループに属するサブキャリアは全て使用許可なしとする。

図１１は、クラスＢの周波数割り当てを制御する手順の一例を示すフローチャートである。図１１を用いて、クラスＢの周波数割り当ての制御手順を説明する。まず、パラメータ制御部１０９が、前回更新時からＴp以上経過しているか否かに基づいてＰuseを更新するか否かを判断する（ステップＳ１１）。前回更新時からＴp以上経過しており、Ｐuseを更新すると判断した場合（ステップＳ１１ Ｙｅｓ）は、上述の方法で干渉影響量に基づいてＰuseの値を決定し更新する（ステップＳ１２）。

つぎに、使用チャネル制御部１０７が、前回更新時からＴuse以上経過したか否かに基づいて、クラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしを更新するか否かを判断する（ステップＳ１３）。前回更新時からＴuse以上経過しており、更新する必要があると判断した場合（ステップＳ１３ Ｙｅｓ）には、サブキャリアグループ数をカウントする変数ｎの値を０に初期化する（ステップＳ１４）。そして、ｎ番目のサブキャリアグループについて、上述の方法で、使用許可あり／なしを決定する（ステップＳ１５）。そして、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳ１６）、ｎがＮgroupと等しいか否か（全てのサブキャリアグループについて終了したか）を判断し（ステップＳ１７）、ｎがＮgroupに等しくない場合（ステップＳ１７ Ｎｏ）には、ステップＳ１５に戻り以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１１で、前回更新時からＴp以上経過していないため、Ｐuseを更新しないと判断した場合（ステップＳ１１ Ｎｏ）は、ステップＳ１３にすすむ。また、ステップＳ１３で、前回更新時からＴuse以上経過しておらず、更新する必要がないと判断した場合（ステップＳ１３ Ｎｏ）には、ステップＳ１８にすすむ。

また、ステップＳ１７で、ｎがＮgroupに等しいと判断した場合（ステップＳ１７ Ｙｅｓ）には、プロセッサ部１０８が、使用許可のあるサブキャリアを用いて、スケジューリングを行い各移動局にサブキャリアを割り当て（ステップＳ１８）、処理を終了する。このとき、スケジューリングで用いる使用許可のあるサブキャリアとは、クラスＡの全サブキャリアと、クラスＢのサブキャリアのうちステップＳ１５で使用許可ありと決定したサブキャリアを意味する。

なお、ステップＳ１８で実施するスケジューリングでは、使用許可のあるサブキャリアを全て使用しなくてもよい。これらのサブキャリアを全ていずれかの移動局に割り当てることが通信効率の観点からは望ましいが、不要であれば、全ての使用許可のあるサブキャリアを使う必要はなく、いずれの移動局にも割り当てられない使用許可のあるサブキャリアが存在してもよい。

図１２は、図１０のようにグループ分けを行った場合の、クラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしが、Ｔuse毎に更新されていく一例を示す図である。クラスＢのサブキャリアのうち、濃色の塗りつぶし部分が使用許可ありのサブキャリアを示している。時刻Ｔ１では、サブキャリアグループＧ１のサブキャリアのみが使用許可ありとなっている。時刻（Ｔ１＋Ｔuse）では、全てのサブキャリアグループＧ０〜Ｇ２が使用許可なしとなり、さらに時刻（Ｔ１＋Ｔuse×２）では、サブキャリアグループＧ０とサブキャリアグループＧ２が使用許可ありとなっている。このように、Ｔuseごとにサブキャリアの使用許可あり／なしが変化していく。

図１３−１は、全てのセルでＰuseが０の場合の使用許可あり／なしの判定結果の一例を、図１３−２は、全てのセルでＰuseが１の場合の使用許可あり／なしの判定結果の一例を示す。図１３−１，１３−２では、斜線の部分はクラスＡのサブキャリアを示し、濃色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可ありのサブキャリアを示し、淡色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可なしのサブキャリアを示す。図１３−１，１３−２からわかるように、セル間干渉が非常に大きい場合は、Ｐuseが非常に小さな値（この場合は０）になるため、各セルで重複して用いるサブキャリアが存在しなくなる。また、セル間干渉が非常に小さい場合は、Ｐuseが非常に大きな値（この場合は１）になるため、各セルが全てのサブキャリアを使用し、高速通信を実現する。

なお、パラメータ制御部１０９でのＰuseの決定の方法は常に同じである必要はなく、状況に応じて変化させてもよい。たとえば、ＰＥＲ（Packet Error Rate），ＢＥＲ（Bit Error Rate）等の通信品質を測定し、この通信品質に応じて、干渉影響量からＰuseを決定する関数の形を変更するようにしてもよい。図１４−１，１４−２は、通信品質に応じてＰuseを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。通信品質が悪い場合は、図１４−１に示すように関数を図の左斜め下方向に変化させ、干渉影響量が同じ場合に、変化前よりＰuseの値が小さくなるようにする。逆に、通信品質が良い場合は、図１４−２のように関数を図の右斜め上方向に変化させ、干渉影響量が同じ場合に、変化前よりＰuseの値が大きくなるようにする。

なお、本実施の形態では、基地局１−１〜１−３のパラメータ制御部１０９がＰuseの値を決定し、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしの決定に用いることとした。この場合、Ｐuseは各基地局のパラメータ制御部１０９が独立に決定するため、基地局ごとにＰuseの値は異なっていてよい。Ｐuseの値を基地局間で常に等しくすることが望ましい場合は、たとえば、次のようにして同じ値を用いるようにすればよい。基地局１−１〜１−３は、Ｐuseを決定後、決定した値を制御局４に送信し、制御局４が基地局１−１〜１−３から送信されたＰuseに基づいて適切なＰuseを決定する。たとえば、Ｎ台（図３の例では基地局の数は３台であるが、以下の式は一般化してＮ台としている）の基地局が制御局４の制御下にいる場合、各々の基地局が決定したＰuseの値をＰuse（ｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）とする。各基地局からＰuse（ｋ）を受信した制御局４は、以下の式（１）に従って適切なＰuseを計算する。
Ｐuse＝ｆ_p（Ｐuse（０），Ｐuse（１），…，Ｐuse（Ｎ−１）） …（１）

ここで、ｆ_p（・）は、どのような演算であってもよいが、例としては、平均値を求める演算，最大値を求める演算，最小値を求める演算などが挙げられる。このように制御局４が適切なＰuseを計算し、その値を基地局１−１〜１−３に通知する。基地局１−１〜１−３は、その通知されたＰuseを用いてクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定を行う。

また、各基地局は、干渉影響量に基づいて適切なＰuseを計算後、これまで用いていたＰuse値をＰuse（old）とし、忘却係数α（０＜α＜１）を用いて、Ｐuse（new）を以下の式（２）に従って計算し、Ｐuseの代わりにＰuse（new）を用いて、前述のようなクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定を行ってもよい。
Ｐuse（new）＝（１−α）Ｐuse＋αＰuse（old） …（２）
上記の式（２）の計算は、各基地局が行ってもよいし、上述のように制御局４がＰuseを計算する場合は、制御局４が忘却係数を用いた計算を行うようにしてもよい。

また、各基地局は、干渉影響量に基づいて適切なＰuseを計算後、以下の式（３）に従って過去のＰuseとの移動平均Ｐuse（new）を計算し、Ｐuseの代わりにこのＰuse(new)を用いて、前述のようなクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの制御を行ってもよい。

ここで、Ｐuse［ｉ］はｉ個前のＰuseの値であり、Ｎ（ｐ）は何個のＰuseの移動平均を計算するのかを表す定数である。また、ａ［ｉ］は各Ｐuseの重みを表す変数であり、Ｎ（ｐ）個のａ［ｉ］（０≦ｉ≦Ｎ（ｐ）−１）のうちの少なくとも１つは０でないとする。この式（３）の計算は、各基地局が行ってもよいし、上述のように制御局４がＰuseを計算する場合は、制御局４が移動平均の計算を行うようにすればよい。また、以上述べた方法以外の他の方法で、過去のＰuseから適切なＰuseを計算するようにしてもよい。

以上の説明では、各セルで、全サブキャリアグループについてＰuseを等しくするとしているが、サブキャリアグループごとに、Ｐuseの値を異なるようにしてもよい。クラスＢのサブキャリアグループがＮgroup個ある場合、ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎgroup）のサブキャリアグループのＰuseをＰuse（ｊ）とする。パラメータ制御部１０９は、更新間隔Ｔpごとに、Ｎgroup個のＰuse（ｊ）の値を更新することになる。この場合、各々のＰuse（ｊ）に対し、図９で示したような関数を用意してＰuse（ｊ）を求める。

サブキャリアグループごとのＰuse（ｊ）の決め方としては、次のような方法も考えられる。ＯＦＤＭＡを用いる場合、下りリンクであれば、各移動局から基地局へサブキャリアごとのＣＱＩ（Channel Quality Indicator）が通知される。また、上りリンクであれば基地局が各移動局のサブキャリアごとのＣＱＩを測定する。ここで、クラスＢのサブキャリア数をＮcとし、このＣＱＩを用いて、基地局が、ｉ（１≦ｉ≦Ｎc）番目のクラスＢのサブキャリアの優先度Ｒ（ｉ）を関数ｆr（・）を用いて以下の式（４）に従って決定する。
Ｒ（ｉ）＝ｆr（ＣＱＩ（１），ＣＱＩ(２)，…，ＣＱＩ（Ｎm）） …（４）

ここで、Ｎmはセル内の移動局数を示し、ＣＱＩ（ｋ）はｋ番目の移動局のＣＱＩを表す。関数ｆr（・）としては、例として、平均値を求める関数，最大値を求める関数，最小値を求める関数などが考えられるが、他の演算であってもよい。このように各サブキャリアの優先度を決定し、その後、ｊ番目（１≦ｊ≦Ｎgroup）のサブキャリアグループの優先度Ｔ（ｊ）を関数ｆt（・）を用いて以下の式（５）に従って決定する。
Ｔ（ｊ）＝ｆt（ｊ番目のサブキャリアグループの全サブキャリアの優先度Ｒ）…（５）

関数ｆt（・）としては、例として、平均値を求める関数，最大値を求める関数，最小値を求める関数などが考えられるが、他の演算であってもよい。このようにして各サブキャリアグループの優先度を決定し、優先度の高いサブキャリアグループほどＰuse（ｊ）の値が大きくなるようにしてもよい。

なお、前述したようにＮc＝Ｎgroup、すなわちサブキャリアをグループ分けしない場合もあるが、この場合は関数ｆt（・）による演算は不要であり、各サブキャリアの優先度Ｒ（ｉ）を用いて、優先度の高いサブキャリアほど、Ｐuseの値が大きくなるようにすることとなる。

本実施の形態では、各セルでは、クラスＡのサブキャリアとクラスＢのサブキャリアが存在する（場合によっては、クラスＣのサブキャリアも存在する）が、他セルで、あるサブキャリアが使用される確率は、クラスＢのサブキャリアの方が高い。特に、全てのサブキャリアを必ずいずれかのセルのクラスＡのサブキャリアとする場合は、自セルのクラスＢのサブキャリアは、必ずいずれかのセルのクラスＡのサブキャリアである。

すなわち、セル間干渉により通信が失敗する確率は、クラスＢのサブキャリアを用いる場合の方が、クラスＡのサブキャリアを用いる場合よりも大きい。したがって、より品質のよい通信を行う方が望ましいと考えられる移動局やトラフィックには、クラスＡのサブキャリアを優先的に割り当てるのが良いと考えられる。

たとえば、より信頼性の高い通信を行う必要があるトラフィックや、遅延などのＱｏＳ（Quality of Service）要求がより厳しいトラフィックに優先的にクラスＡのサブキャリアを割り当てることが考えられる。たとえば、ＶｏＩＰの送受信を行う移動局と、メールデータの送受を行っている移動局が混在している場合、前者にクラスＡのサブキャリアを優先的に割り当てるとよい。

また、再送パケットを送信しようとしている端末にクラスＡのサブキャリアを優先的に割り当てるようにしてもよい。その際、再送回数の多いパケットを持つ移動局ほど、クラスＡのサブキャリアを割り当てる優先度を大きくする。または、そのパケットがリトライオーバするまでの残りの再送回数が小さい移動局ほど、クラスＡのサブキャリアを割り当てる優先度を大きくするようにしてもよい。

また、基地局が自身のセル内の移動局の位置を把握できる場合、セルエッジに位置する移動局ほどセル間干渉の影響を受けやすいので、そのようなセルエッジに位置する移動局ほどクラスＡのサブキャリアを割り当てる優先度を大きくしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に基づいて、各セルが使用できるサブキャリア数を変更するようにした。そのため、状況に応じて効率的に周波数リソースを利用することが可能であり、周波数の利用効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が大きい場合には、使用できるサブキャリア数が少なくなり、その結果セル間の干渉回避およびセルエッジでのスループット増大を実現することができる。また、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が小さい場合には、多くのサブキャリアを使用し、高速通信を実現することできる。

さらに、本実施の形態では、０＜Ｐuse＜１の場合には、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が同じ場合であっても、セル間で重複して用いるサブキャリアを定期的に変化させるため、セル間干渉による通信品質の劣化をより少なくすることができる。

実施の形態２．
つづいて、本発明にかかる実施の形態２の周波数割り当ての制御方法について説明する。本実施の形態の通信システムの構成、基地局および移動局の機能構成例は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて、各セルが使用可能な帯域幅、すなわちサブキャリア数を動的に制御することを目的とする。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に、図４のように各セルに割り当てられている帯域が全て他セルと重複する場合または図５のように各セルに割り当てられている帯域の一部が他セルと重複する場合に対して適用可能である。以下では、実施の形態１と同様に図４，図５で、塗りつぶし（斜線でない）部分で示した全セルで共通して用いる周波数帯域（帯域＃１）についての周波数割り当ての制御方法について述べる。

実施の形態１でも述べたように、図８は、図４，図５の帯域＃１の領域のサブキャリア構成を示している。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、この帯域＃１をクラスＡの帯域（常に使用許可がある帯域）とクラスＢの帯域（確率的に使用許可が得られる帯域）に分割する。また、場合によってはクラスＣの帯域（いかなる場合も使用許可がない帯域）が存在することもある。実施の形態１では、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを確率Ｐuseにより決定したが、本実施の形態ではより簡単に決定する方法を説明する。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、干渉影響量（他セルからの干渉量、および他セルでのトラフィック量のどちらか一方、または両方）を用いて、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを制御する。なお、干渉影響量を知る方法については、実施の形態１と同様である。

まず、ｉ番目のセルのクラスＢのサブキャリア数をＳ（ｉ）個とする。そして、そのうちの［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアを使用許可ありとする。ただし、０≦δ≦１であり、［ｘ］はｘを超えない最大の整数を表す。このとき、このδを干渉影響量に応じて変化させる。図１５は、δの変化の一例を示す図である。図中、斜線の部分はクラスＡのサブキャリアを示し、濃色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可ありのサブキャリアを示し、淡色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可なしのサブキャリアを示す。図１５では、上側ほど干渉影響量が大きい場合を示している。

図１５の上段（干渉影響量の大きい場合）の（１）の場合には、δ＝０であり、クラスＢの使用許可ありのサブキャリアは存在しない。中段（干渉影響量が中の場合）の（２）では、この場合は［Ｓ（ｉ）×δ］が２個となるようなδの値であり、クラスＢのサブキャリアのうち２つのサブキャリアがそれぞれのセルで使用許可ありとなっている。また、下段の（干渉影響量の小さい場合）の（３）の場合には、δ＝１であり、クラスＢの全てのサブキャリアが使用許可ありとなっている。

本実施の形態では、パラメータ制御部１０９が、干渉影響量に応じてδを変えることにより図１５のように、クラスＢのサブキャリアのうち使用許可ありのサブキャリア数を変更する。また、使用許可あり／なしの更新は、実施の形態１と同様に定期的に行うこととする。この更新周期をＴdとする。干渉影響量からδを求める具体的な計算方法は、特定しないが、干渉影響量が大きいほどδが小さくなるように求める。図１６は、干渉影響量とδの関係を示す関数の一例を示す図である。たとえば、図１６のような関数を用いて干渉影響量に応じてδを求める。

そして、基地局１の使用チャネル制御部１０７は、時刻Ｔuse間隔でクラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを決定する。この際、どの［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアを使用許可ありとするのかを決定する必要がある。使用許可ありとするサブキャリアの選択方法としては、例えば図１７−１のようにクラスＢのサブキャリアをサイクリックに順序付けする方法が考えられる。図１７−１では、クラスＡのサブキャリアを斜線で塗りつぶし、クラスＢのサブキャリアをドットで塗りつぶしている。クラスＢのサブキャリアの下に書かれた数字は、各セルにおけるクラスＢの各サブキャリアの順序付けを表している。すなわち、クラスＢのサブキャリアを使用許可ありとする際には、各セルにおいて、この数字の小さいものから順に使用許可ありとしていく。例えば、全てのセルにて［Ｓ（ｉ）×δ］＝２となった場合には、図１５の中段の（２）のように使用許可ありとなるクラスＢのサブキャリアが決定される。このように、各セルのクラスBのサブキャリアをサイクリックに順序付けすれば、あるセルにて使用しているサブキャリアが別のセルでも使用されている確率を小さくすることができる。また逆に、図１７−２のように順序付けしてもよい。

また、実施の形態１と同様に、クラスＢのサブキャリアの各々の優先度Ｒ（ｊ）を移動局のＣＱＩに基づいて決定し、使用チャネル制御部１０７がクラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを決定する際に、優先度の順に上位［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアを使用許可ありとするようにしてもよい。なお、使用許可ありとするサブキャリアの選択方法は、上記の例に限らず任意であってよい。また、選択方法は、セルごとに異なってもよい。

つぎに、図１８を用いて、本実施の形態のクラスＢのサブキャリアの割り当て制御方法について説明する。図１８は、本実施の形態のクラスＢのサブキャリアの割り当て制御手順の一例を示すフローチャートである。まず、パラメータ制御部１０９が、前回更新時からＴd以上経過しているか否かに基づいて、δを更新するか否かを判断する（ステップＳ２１）。前回更新時からＴd以上経過し、δを更新すると判断した場合（ステップＳ２１ Ｙｅｓ）は、上述のように干渉影響量に基づいてδを決定し、決定した値に更新する（ステップＳ２２）。

使用チャネル制御部１０７は、前回更新時からＴuse以上経過しているか否かに基づいて、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを更新するか否かを判断する（ステップＳ２３）。前回更新時からＴuse以上経過しており、各サブキャリアの使用許可あり／なしを更新する必要があると判断した場合（ステップＳ２３ Ｙｅｓ）は、前述のように［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアに使用許可を与えるよう、各サブキャリアの使用許可あり／なしを決定する（ステップＳ２４）。

その後、プロセッサ部１８は、実施の形態１のステップＳ１８と同様に、使用許可のあるサブキャリアを用いてスケジューリングを行い、各移動局にサブキャリアを割り当て（ステップＳ２５）、処理を終了する。このとき、実施の形態１と同様に、使用許可のあるサブキャリアを全て使用する必要はなく、いずれの移動局にも割り当てられない使用許可のあるサブキャリアが存在してもよい。

ステップＳ２１で、前回更新時からＴd以上経過しておらず、δを更新しないと判断した場合（ステップＳ２１ Ｎｏ）は、ステップＳ２３へ進む。また、ステップ２３で、前回更新時からＴuse以上経過しておらず、各サブキャリアの使用許可あり／なしを更新しないと判断した場合（ステップＳ２３ Ｎｏ）は、ステップＳ２５へ進む。

なお、δは各基地局のパラメータ制御部１０９が独立に決定するため、基地局ごとにδの値は異なっていてよい。また、パラメータ制御部１０９のδの決定方法は常に一定である必要はなく、状況に応じて変化させてもよい。たとえば、ＰＥＲ、ＢＥＲ等の通信品質を測定し、この通信品質に応じて、干渉影響量からδを決定する関数の形を変更するようにしてもよい。図１９−１，１９−２は、通信品質に応じてδを決定する関数を変化させる場合の関数の一例を示す図である。通信品質が悪い場合は、図１９−１に示すように関数を図の左斜め下方向に変化させ、干渉影響量が同じ場合に、変化前よりδの値が小さくなるようにする。逆に、通信品質が良い場合は、図１９−２のように関数を図の右斜め上方向に変化させ、干渉影響量が同じ場合に、変化前よりδの値が大きくなるようにする。

また、本実施の形態では、各基地局のパラメータ制御部１０９がδの値を決定し、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしの決定に用いることとした。この場合、δの値は各基地局が独立に決定するため、基地局ごとに異なる値となる。各基地局がδの値が常に等しくすることが望ましい場合は、たとえば、次のような方法で各基地局が同一のδを用いるようにする。基地局１−１〜１−３のパラメータ制御部１０９がδを決定後、その値を制御局４に送信し、制御局４が受信したδに基づいて適切なδを決定する。たとえば、Ｎ台の基地局が制御局４の制御下にいる場合、各々の基地局にて決定されたδの値をδ（ｋ）（ｋ＝０，１，…，Ｎ−１）とする。各基地局からδ（ｋ）を受信した制御局４は、以下の式（６）に従って、適切なδを計算する。
δ＝ｆd１（δ（０）,δ（１）,…，δ（Ｎ−１）） …（６）

ここで、ｆd１（・）は、どのような演算であってもよいが、例としては平均値を求める演算，最大値を求める演算，最小値を求める演算などが挙げられる。このように制御局４が適切なδを計算し、その値を基地局１−１〜１−３に通知する。基地局１−１〜１−３は、通知されたδを用いてクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定を行う。

また、実施の形態１のＰuseと同様に忘却係数αを用いてδ（new）を求めるようにしてもよい。これまで用いていたδ値をδ（old）とし、忘却係数α（０＜α＜１）とするとき、たとえば、以下の式（７）に従ってδ（new）を求める。
δ（new）＝（１−α）δ＋αδ（old） …（７）

そして、δの代わりにこのδ（new）を用いて、前述のようなクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの制御を行う。この忘却係数を用いた計算は各基地局が行ってもよいし、制御局４がδを計算する場合は、制御局４が上記の忘却係数を用いた計算を行うようにしてもよい。

また、以下の式（８）のように過去のδとの移動平均δ（new）を計算し、δの代わりにこのδ（new）を用いて、前述のようなクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定を行ってもよい。

ここで、δ［ｉ］はｉ個前のδの値であり、Ｎ（ｐ）は何個のδの移動平均を計算するのかを表す定数である。また、ａ［ｉ］は各δの重みを表す変数であり、Ｎ（ｐ）個のａ［ｉ］（０≦ｉ≦Ｎ（ｐ）−１）のうちの少なくとも１つは０でないとする。この式（８）の計算は、各基地局が行ってもよいし、上述のように制御局４がδを計算する場合は、制御局４が移動平均の計算を行うようにすればよい。また、以上述べた方法以外の他の方法で、過去のδから適切なδを計算するようにしてもよい。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、各セルにはクラスＡのサブキャリアとクラスＢのサブキャリアが存在する（場合によっては、クラスＣのサブキャリアも存在する）が、他セルで、あるサブキャリアが使用される確率は、クラスＢのサブキャリアの方がクラスＡのサブキャリアに比べて高い。特に、全てのサブキャリアがかならずいずれか１つのセルのクラスＡのサブキャリアとなる場合は、自セルのクラスＢのサブキャリアは、必ずいずれか１つのセルのクラスＡのサブキャリアとなっている。したがって、実施の形態１と同様に、より品質のよい通信を行う方が望ましいと考えられる移動局やトラフィックに、クラスＡのサブキャリアを優先的に割り当てることが望ましい。以上述べた以外の本実施の形態の動作は実施の形態１と同様である。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて使用できるサブキャリア数を変更する。この際、実施の形態１で用いたＰuseの替わりに、使用可能なサブキャリア数に対する使用許可を与えるサブキャリア数の比であるδを他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて求め、δに基づいて使用許可を与えるサブキャリア数を変更するようにした。そのため、実施の形態１より簡易な処理で、実施の形態１と同様に、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が大きい場合には、セル間の干渉回避、およびセルエッジでのスループット増大を実現し、また、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量が小さい場合には高速通信を実現することができる。

実施の形態３．
つづいて、本発明にかかる実施の形態３の周波数割り当ての制御方法について説明する。本実施の形態の通信システムの構成、基地局および移動局の機能構成例は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

実施の形態１および実施の形態２では、通信方式にＯＦＤＭＡを用いることとしたが、本実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いるとする。この方式は例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）基地局の上りリンクに使用される方式である。なお、本実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いるのは、上りリンクの通信であっても、下りリンクの通信であってもよい。

ＳＣ−ＦＤＭＡでも、セルに割り当てられた帯域は複数のサブキャリアにより構成される。本実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いる場合に、実施の形態１，２と同様に、他セルからの干渉量や他セルでのトラフィック量に応じて、各セルで使用可能な帯域幅、すなわちサブキャリア数を動的に制御する。

本実施の形態では、実施の形態１，２と同様に、図４のように各セルに割り当てられている帯域が全て他セルと重複する場合または図５のように各セルに割り当てられている帯域の一部が他セルと重複する場合に対して適用可能である。以下では、実施の形態１と同様に図４，図５で、塗りつぶし（斜線でない）部分で示した全セルで共通して用いる帯域＃１についての周波数割り当ての制御方法について述べる。

実施の形態１，２でも述べたように、本実施の形態では、帯域＃１をクラスＡの帯域（常に使用許可がある帯域）とクラスＢの帯域（確率的に使用許可が得られる帯域）に分割する。また、場合によってはクラスＣの帯域（いかなる場合も使用許可がない帯域）が存在することもある。本実施の形態では、実施の形態２と同様にδを用いて、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを決定する。

本実施の形態でも、実施の形態１，２と同様に、干渉影響量を用いて、クラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを制御する。なお、干渉影響量を知る方法については、実施の形態１，２と同様である。

本実施の形態では、実施の形態２と同様に、ｉ番目のセルのクラスＢのサブキャリア数をＳ（ｉ）個とし、そのうちの［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアを使用許可ありとする。そして、実施の形態２と同様にパラメータ制御部１０９が、δを時刻Ｔd間隔で更新する。

そして、使用チャネル制御部１０７は、時刻Ｔuse間隔でクラスＢの各サブキャリアの使用許可あり／なしを決定する。この際、どの［Ｓ（ｉ）×δ］個のサブキャリアを使用許可ありとするのかを決定する必要がある。ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＯＦＤＭＡとは異なり１台の移動局に対し複数のサブキャリアを割り当てる際、それらのサブキャリアは周波数軸上で隣接していなくてはならないという特徴がある。

図２０は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式のサブキャリア割り当て例を示す図である。図の各移動局の上には、使用可能な周波数帯を示しており、塗りつぶした部分がその移動局に割り当てるサブキャリアである。たとえば、図２０のように、移動局２−１に右図に示すように連続したサブキャリアを割り当てることは可能であるが、図２０の移動局２−２のように連続しないサブキャリアを割り当てることはできない。そのため、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いる場合に実施の形態２で述べた制御方法を適用する場合、各セルでクラスＡのサブキャリアと、クラスＢのサブキャリアのうち使用許可ありのサブキャリアとは、常に周波数軸上で隣接しているようにする。

たとえば、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いる場合に実施の形態２で述べた方法と全く同じ方法を用いて使用するサブキャリアを制御した場合、図１５の中段の（２）の割り当てでは、セル３−１，セル３−２に対する割り当て（周波数帯Ｃ１，Ｃ２）は特に問題はないが、セル３−３（周波数帯Ｃ３）では、スケジューリングにて使用するサブキャリアが離れてしまい効率が悪くなる。

図２１は、本実施の形態のクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしの決定の一例を示す図である。図中、斜線の部分はクラスＡのサブキャリアを示し、濃色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可ありのサブキャリアを示し、淡色のぬりつぶし部分は、クラスＢの使用許可なしのサブキャリアを示す。図２１では、上側ほど干渉影響量が大きい場合を示している。セル３−１（周波数帯Ｃ１）のように、クラスＡの全てのサブキャリアが、クラスＢの全てのサブキャリアよりも周波数が低い場合、クラスＢのサブキャリアのうち周波数の低いサブキャリアから順に使用許可ありとしていく。また、セル３−３（周波数帯Ｃ３）のように、クラスＡの全てのサブキャリアが、クラスＢの全てのサブキャリアよりも周波数が高い場合、クラスＢのサブキャリアのうち周波数の高いサブキャリアから順に使用許可ありとしていく。

また、セル３−２（周波数帯Ｃ２）のように、クラスＢのサブキャリアの中に、クラスＡのサブキャリアよりも周波数が高いもの（グループＧｈとする）と低いもの（グループＧｌとする）の両方が存在する場合は、グループＧｈに属するサブキャリアについては周波数の低いサブキャリアから順に使用許可ありとしていき、グループＧｌに属するサブキャリアについては周波数の高いサブキャリアから順に使用許可ありとしていく。すなわち、各グループではクラスＡのサブキャリアに周波数軸上で近い順に使用許可ありとしていく。

グループＧｈに属する使用許可ありのサブキャリアと、グループＧｌに属する使用許可ありのサブキャリアの割合は任意であってよい。また、このようなセルが複数存在する場合、グループＧｈに属する使用許可ありのサブキャリアと、グループＧｌに属する使用許可ありのサブキャリアの割合の決め方はセルごとに異なっていてよい。

また、グループＧｈとグループＧｌのどちらに属するサブキャリアを使用許可ありとするかの選択方法は、たとえば、以下のような方法がある。実施の形態１で述べたように、ＣＱＩから各サブキャリアの優先度Ｒ（ｊ）を決定する。そして、クラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしを決めていく過程で、次に使用許可ありとするサブキャリアの候補のうちグループＧｈに属する候補と、グループＧｌに属する候補と、の２つのサブキャリアの優先度Ｒ（ｊ）を比較し、Ｒ（ｊ）の大きい方を選択する。このような方法でグループＧｈに属するサブキャリアとグループＧｌに属するサブキャリアの優先度を１組ずつ比較しながら、使用許可ありとするサブキャリアを決めていく。

以上のような方法で、クラスＢの使用許可ありとするサブキャリアを決定していき、そして、使用許可ありのサブキャリアを用いて、プロセッサ部１０８が、実施の形態１，２と同様にスケジューリングを行い、移動局にサブキャリアを割り当てていく。このとき、実施の形態２と同様に、使用許可のあるサブキャリアを全て使用しなくもよい。

なお、図２１の例では、自セルで使用許可のあるサブキャリアが他セルでも使用許可ありである確率は、セル３−１、セル３−３に比べてセル３−２の方が大きい。このように、セルによって、自セルで使用許可のあるサブキャリアが他セルでも使用許可ありである確率がセルごとに異なる場合は不公平となる。そこで、この確率が大きいセルほど、クラスＡのサブキャリアの数を始めから大きくしておくようにしてもよい。

本実施の形態の動作を表すフローチャートは、上述のようにステップＳ２４の使用許可あり／なしのサブキャリアの決定方法が実施の形態２と異なるが、それ以外は実施の形態２と同様である。δの算出方法および更新方法についても実施の形態２と同様である。また、実施の形態２と同様に、各基地局がδを決定してもよいし、制御局４がδを決定してもよい。また、実施の形態で述べたようにδ（new）を求めてδ（new）をδの替わりに用いてクラスＢのサブキャリアの使用許可あり／なしを決定してもよい。

また、本実施の形態でも、実施の形態１，２と同様に、他セルで、あるサブキャリアが使用される確率は、クラスＢのサブキャリアの方がクラスＡのサブキャリアよりも高い。したがって、より品質のよい通信を行う方が望ましいと考えられる移動局やトラフィックに、クラスＡのサブキャリアを優先的に割り当てることが望ましい。

以上のように、本実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いる場合に、実施の形態１，２と同様の制御を行うようにした。この際、クラスＢのサブキャリアの使用許可のあり／なしを決定する際、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式に対応するためクラスＡに連続する周波数から順に使用許可ありとするようにした。その結果、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いる場合にも、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる基地局、制御局および周波数割り当て制御方法は、基地局が移動局に無線リソースを割り当てる無線通信システムに有用であり、特に、多数の基地局を備える無線通信システムに適している。

１，１−１〜１−３ 基地局
２，２−１〜２−５ 移動局
３−１〜３−３ セル
４ 制御局
１０１，２０１ 送信部
１０２，２０２ 受信部
１０３，２０３ 送信パケット管理部
１０４，２０４ 受信パケット管理部
１０５ ネットワークインタフェース部
１０６ ネットワーク
１０７ 使用チャネル制御部
１０８，２０６ プロセッサ部
１０９ パラメータ制御部
１１０ モニタリング部
２０５ スケジューリング情報管理部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 周波数帯

Claims (16)

1. 使用可能な周波数帯域を他の基地局と共有する基地局であって、
   自局に常に使用許可があるサブキャリアである第１のクラスのサブキャリアを、周波数帯域を共有しかつ隣接する他の基地局である干渉基地局の第１のクラスのサブキャリアと重複しないように、前記周波数帯域内のサブキャリアから選択し、また、前記周波数帯域において、第１のクラスのサブキャリア以外のサブキャリアから、確率的に自局に使用許可を与えるサブキャリアである第２のクラスのサブキャリアを選択する帯域分割手段と、
   前記干渉基地局から送信された信号に基づいて、自局の信号に対する干渉の影響度を示す干渉影響量を求めるモニタリング手段と、
   前記干渉影響量に基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアに割り当てを行う確率を示すパラメータを求めるパラメータ制御手段と、
   前記パラメータに基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアから、使用許可を与えるサブキャリアである使用サブキャリアを選択し、前記パラメータに基づいて、選択する使用サブキャリアを所定の周期で変更するサブキャリア選択手段と、
   前記第１のクラスのサブキャリアと前記使用サブキャリアとを用いて、自局が行う通信のスケジューリングを行うスケジューリング手段と、
   を備えることを特徴とする基地局。
2. 前記干渉影響量を前記干渉基地局から送信された信号の強度とすることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記干渉基地局からその局の通信トラフィック量を受信し、
   前記干渉影響量を前記通信トラフィック量とすることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 前記干渉基地局からその局の通信トラフィック量を受信し、
   前記干渉影響量を、前記干渉基地局から送信された信号の強度および前記通信トラフィック量とすることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
5. 前記パラメータを、第２のクラスのサブキャリアに使用許可を与える確率とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基地局。
6. 前記第２のクラスのサブキャリアをサブキャリアグループにグループ分けし、
   前記サブキャリア選択手段は、前記サブキャリアグループ単位で一括して前記使用サブキャリアとして選択する、または、一括して、使用許可を与えないサブキャリアである不使用サブキャリアとして選択する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の基地局。
7. 前記サブキャリア選択手段は、前記所定の周期単位で、サブキャリアグループごとに０以上かつ１未満の値をとる乱数を１つずつ生成し、前記乱数の値が前記確率未満となる場合にそのサブキャリアグループを使用サブキャリアとして選択することを特徴とする請求項６に記載の基地局。
8. 前記パラメータ制御手段は、自局と接続する移動局が算出したサブキャリアごとの受信品質である移動局受信品質に基づいて、前記サブキャリアグループごとの優先度を決定し、さらに、前記優先度に基づいて、サブキャリアグループごとに前記パラメータを求めることを特徴とする請求項６または７に記載の基地局。
9. 前記パラメータを、第２のクラスのサブキャリアのうちの使用許可を与えるサブキャリアの数を決定するための変数とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基地局。
10. 前記変数を、第２のクラスのサブキャリア数に対する使用許可を与えるサブキャリアの数とすることを特徴とする請求項９に記載の基地局。
11. 前記パラメータ制御手段は、自局と接続する移動局が算出したサブキャリアごとの受信品質である移動局受信品質に基づいて、前記サブキャリアごとの優先度を決定し、
    前記サブキャリア選択手段は、さらに前記優先度に基づいて前記使用サブキャリアを選択する、
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の基地局。
12. ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いて通信する場合に、
    前記サブキャリア選択手段は、第２のクラスのサブキャリアのうち、第１のクラスのサブキャリアに周波数軸上で近いサブキャリアを優先して使用サブキャリアとして選択することを特徴とする請求項９、１０または１１に記載の基地局。
13. 前記帯域分割手段は、さらに、前記周波数帯域のうち、常に使用を許可しない第３のクラスのサブキャリアを選択することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の基地局。
14. 基地局を制御する制御局であって、
    前記基地局に常に使用許可があるサブキャリアである第１のクラスのサブキャリアを、周波数帯域を共有しかつ隣接する基地局同士の第１のクラスのサブキャリアが重複しないように、前記基地局ごとに前記周波数帯域内のサブキャリアから選択し、また、前記周波数帯域において、第１のクラスのサブキャリア以外のサブキャリアから確率的に前記基地局に使用許可を与えるサブキャリアである第２のクラスのサブキャリアを選択し、前記選択した結果を前記基地局へ送信する帯域分割手段と、
    前記基地局から、第２のクラスのサブキャリアに使用許可を与える確率を示すパラメータを受信し、前記パラメータに基づいて、前記基地局が第２のクラスのサブキャリアから使用許可を与えるサブキャリアを選択するために使用する共通パラメータを算出し、前記共通パラメータを前記基地局へ送信する送信手段と、
    を備えることを特徴とする制御局。
15. 使用可能な周波数帯域を他の基地局と共有する基地局における周波数割り当て制御方法であって、
    自局に常に使用許可があるサブキャリアである第１のクラスのサブキャリアを、周波数帯域を共有しかつ隣接する他の基地局である干渉基地局の第１のクラスのサブキャリアと重複しないように、前記周波数帯域内のサブキャリアから選択し、また、前記周波数帯域において、第１のクラスのサブキャリア以外のサブキャリアから確率的に自局に使用許可を与えるサブキャリアである第２のクラスのサブキャリアを選択する帯域分割ステップと、
    前記干渉基地局から送信された信号に基づいて、自局の信号に対する干渉の影響度を示す干渉影響量を求めるモニタリングステップと、
    前記干渉影響量に基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアに割り当てを行う確率を示すパラメータを求めるパラメータ算出ステップと、
    前記パラメータに基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアから、使用許可を与えるサブキャリアである使用サブキャリアを選択し、前記パラメータに基づいて、選択する使用サブキャリアを所定の周期で変更するサブキャリア選択ステップと、
    前記第１のクラスのサブキャリアと前記使用サブキャリアとを用いて、通信のスケジューリングを行うスケジューリングステップと、
    を含むことを特徴とする周波数割り当て制御方法。
16. 基地局と、前記基地局を制御する制御局と、で構成される通信システムにおける周波数割り当て制御方法であって、
    前記制御局が、前記基地局に常に使用許可があるサブキャリアである第１のクラスのサブキャリアを、周波数帯域を共有しかつ隣接する基地局同士の第１のクラスのサブキャリアが重複しないように、前記基地局ごとに前記周波数帯域内のサブキャリアから選択し、また、前記周波数帯域において、第１のクラスのサブキャリア以外のサブキャリアから確率的に前記基地局に使用許可を与えるサブキャリアである第２のクラスのサブキャリアを選択し、前記選択した結果を前記基地局へ送信する帯域分割ステップと、
    前記基地局が、周波数帯域を共有しかつ隣接する他の基地局から送信された信号に基づいて、自局の信号に対する干渉の影響度を示す干渉影響量を求めるモニタリングステップと、
    前記基地局が、前記干渉影響量に基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアに割り当てを行う確率を示すパラメータを求めて、前記パラメータを前記制御局へ送信するパラメータ算出ステップと、
    前記制御局が、前記パラメータに基づいて、前記基地局が第２のクラスのサブキャリアから使用許可を与えるサブキャリアを選択するために使用する共通パラメータを算出し、前記共通パラメータを前記基地局へ送信する共通パラメータ算出ステップと、
    前記基地局が、前記共通パラメータに基づいて、前記第２のクラスのサブキャリアから、使用許可を与えるサブキャリアである使用サブキャリアを選択し、前記パラメータに基づいて、選択する使用サブキャリアを所定の周期で変更するサブキャリア選択ステップと、
    前記基地局が、前記第１のクラスのサブキャリアと前記使用サブキャリアとを用いて、通信のスケジューリングを行うスケジューリングステップと、
    を含むことを特徴とする周波数割り当て制御方法。

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