JP5284316B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成される無線通信システムにおいて、各基地局が分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用する１次隣接基地局および２次隣接基地局により形成される「多重パターン」を選択し、当該多重パターンに属する１次隣接基地局および２次隣接基地局が送信停止要求や送信電力低減要求を相互に通知し合う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

IEEE802.16で規格化されているIEEE802.16e-2005の通信方式（いわゆる Mobile ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access)）では、高速なデータサービスに加えて、ＶｏＩＰやストリーミング配信など、様々なアプリケーションに幅広く対応できるように設計されている。

さらに、 Mobile ＷｉＭＡＸでは、周波数利用効率を向上させるために、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse) と呼ばれる柔軟性の高い周波数再利用の仕組みが利用できるように設計されている。図１０は、ＦＦＲを用いた一般的なフレーム構成の一例であり、フレームは周波数再利用係数（以下、ＦＲＦ）が異なる２つのゾーン（セルエッジゾーン、セル中心ゾーン）に分割される。基地局（以下、ＢＳ）は、各端末（以下、ＳＳ）に対するデータ割当領域として、当該ＢＳの近傍のＳＳに対しては、隣接ＢＳと同じ周波数を使用するＦＲＦ＝１のゾーン（以下、セル中心ゾーン）の中で割り当てる。ＢＳ近傍に位置するＳＳは受信電力が大きく干渉波の影響が小さいため、ＢＳはこのＳＳに対して、隣接するＢＳと同じ時間かつ同じ周波数を用いた通信が可能となる。一方、セルエッジに位置するＳＳに対しては、隣接ＢＳと異なる周波数を使用するＦＲＦ＝３のゾーン（以下、セルエッジゾーン）の中に割り当てる (非特許文献１）。ＢＳのセルエッジに位置するＳＳは、受信電力が小さく干渉波の影響が大きいため、ＢＳは隣接するＢＳと異なる時間または異なる周波数で送信するなどの干渉回避が行われる。 Mobile ＷｉＭＡＸにおけるＦＦＲでは、セルエッジゾーンとセル中心ゾーンは一般的に時分割されるため、ＢＳは各ＳＳのデータを割り当てるゾーンを適切に判断する必要がある。

本明細書では、隣接する複数のＢＳが同じ時間で同じ周波数を用いて異なるＳＳと通信することを、多重またはリソース多重と呼ぶ。

非特許文献２では、単一の信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）または搬送波対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）の閾値によって、各ＳＳの割り当てるゾーンを決定する方法が示されている。ＢＳとＳＳとのＳＩＮＲまたはＣＩＮＲが閾値以上であれば、ＳＳはＢＳ近傍に位置すると判別し、セル中心ゾーンに割り当てる。一方、閾値以下であれば、ＳＳはセルエッジに位置すると判別し、 セルエッジゾーンに割り当てる。

このようなＦＦＲでは、全てのＢＳが一律に多重するか否かとなるところ、非特許文献３では、図１１のようなフレームを構成し、隣接する複数のＢＳのうち一部のＢＳが多重する組み合わせを時分割的に導入し、そのスケジューリング方法により、システム容量が改善されることが明らかにされている。このフレーム構成は、隣接する３つのＢＳのうち、いずれのＢＳも多重しないセルエッジゾーン（多重数１）と、２つのＢＳが多重する多重ゾーン（多重数２）と、３つ全てのＢＳが多重する多重ゾーン（多重数３）とに分割されている。この方式では、集中制御局となるＢＳが必要であり、当該ＢＳは各ＢＳと各ＳＳとの間の伝搬路情報の全ての組合せを収集し、それらの伝搬路情報に基づいて、各ＳＳが通信するＢＳとゾーン（多重数) を決定する。例えば図１２に示す構成例では、ＢＳ１から信号を受信するＳＳ１に対して、ＢＳ２からの干渉波の影響は大きいが、ＢＳ３からの干渉波の影響が小さいため、セルエッジゾーン（多重数１）に割り当てるよりも、ＢＳ１とＢＳ３の多重ゾーン（多重数２）に選択することで、システム容量の改善が図られる。

非特許文献３に示されている無線通信システムとスケジューリング方法では、例えば３つのＢＳのみで構成されるような小規模な無線通信システムの場合にシステム容量の改善効果が期待できる。しかし、集中制御的にスケジューリングする方法であるため、ＢＳ数やＳＳ数が増大するごとに、スケジューリングの計算の複雑性が増す。また、このスケジューリング方法では、各ＢＳと各ＳＳとの伝搬路情報の全ての組合せを収集する必要があるが、セルラーなどの大規模システムにおいてはそれらの伝搬路情報の全てを収集することは困難である。

そこで、非特許文献４では、各ＢＳは隣接ＢＳとのみ協調することによって当該ＢＳと同じ時間で同じ周波数帯域を使用する適切な隣接ＢＳの組合せ（多重パターン）を決定する分散制御型のアプローチをとることで、非特許文献３におけるスケジューリング方法の課題を解決している。非特許文献４では、セルエッジゾーンおよびセル中心ゾーンの区別は存在しない。各ＢＳは、一定の優先帯域（周波数帯）を有し、その優先帯域において多重パターンを決定すると共に、干渉となる隣接ＢＳ（多重パターンに含まれないＢＳ) に対して優先帯域の一部の送信停止を要求する。また、隣接ＢＳから非優先帯域の一部の送信停止が要求される。

ここで、図１３に示すように各ＢＳの優先帯域は、隣接ＢＳの優先帯域とは異なって設定される、すなわち各ＢＳの優先帯域は隣接ＢＳの非優先帯域となるため、各ＢＳが分散制御的に決定する多重パターンが不整合を生じることはない。具体的なスケジューリング処理は図１４に示すように、優先帯域でのスケジューリング（S1301 〜S1306 ）と非優先帯域のスケジューリング（S1307 〜S1310 ）の２段階に分かれる。各ＢＳは、まず優先帯域に対して、データバッファ部に蓄積されたデータを割り当てる。ここで、当該ＢＳとデータの宛先となるＳＳx とのＳＮＲおよび隣接ＢＳと当該ＳＳx とのＳＮＲを把握し、これらのＳＮＲに基づいて、送信時に多重できるか否かを判断する。送信時に多重できる場合には、多重パターンも併せて決定する。

一方、優先帯域の全てに対する割当が終了するか、バッファに蓄積されたデータの全てに対する割当が終了した場合には、隣接ＢＳに対して、送信停止を要求するための通知を行う（S1306 ）。帯域を割り当てられていないデータがバッファにある場合には、他のＢＳにより送信停止を要求されていない非優先帯域で割り当てを行う。

割当が完了した後、ＢＳは、優先帯域については各ＳＳに対して定めた多重パターンで通信する。このとき所望の多重パターンを実現するために、上記の通知により隣接ＢＳに所定の領域における多重または送信停止を命令している。一方、非優先帯域については、隣接基地局から送信停止を命令されていない非優先帯域において各ＳＳと通信することとなる。

庄納崇 他、「ＷｉＭＡＸ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、 pp.107-108 藤井啓正 他、「Fractional Frequency Reuseを用いるＯＦＤＭＡセルラシステムの特性解析 通信容量およびアウテージレート」、無線通信システム研究会、 RCS2007-161、2007年 大野陽平 他、「集中制御型ＦＦＲにおけるリソース制御を適用したシステム容量善効果」、2009年電子情報通信学会総合大会、B-5-140 、2009年 大野陽平 他、「分散制御による周波数リユース可変方法の提案」、2009年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-5-116 、2009年

非特許文献４に記載の技術によって、セルラーなどの大規模システムにおける多重パターンの制御が可能となるが、多重パターンを制御できるＢＳ範囲は１次隣接ＢＳまでであり、２次隣接ＢＳとは協調することができない。すなわち、非特許文献４に記載の技術では、図１２のように各ＢＳの優先帯域は当該ＢＳの隣接ＢＳの優先帯域とは異なって設定されているが、当該ＢＳの２次隣接ＢＳの優先帯域とは同一である場合があり、その優先帯域において当該ＢＳが決定するリユースパターンと２次隣接ＢＳとが決定する多重パターンが一致しないことがあると考えられる。

したがって、各基地局がその２次隣接ＢＳからの干渉を回避できず、それ故にスループットが向上しないことがあると考えられる。

本発明は、各基地局が分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用する１次隣接基地局および２次隣接基地局により形成される多重パターンを選択し、大規模な無線通信システムでもシステム容量を改善することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間で１つの他の基地局を挟む位置関係にあるそれぞれの基地局を互いに２次隣接基地局として、各基地局が１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（１次隣接優先帯域）が設定される無線通信システムにおいて、各基地局の１次隣接優先帯域は１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、各基地局の１次隣接優先帯域の一部に各基地局が２次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（２次隣接優先帯域）が設定され、各基地局の２次隣接優先帯域は２次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接基地局および２次隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局を特定する第１の手段と、２次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局に対して、２次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２の手段と、第２の手段の後に、１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接基地局に対して、１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３の手段と、第３の手段の後に、非優先帯域（１次隣接基地局および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４の手段とを備える。

第２の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間がｎ−１次隣接するそれぞれの基地局を互いにｎ次隣接基地局として（ｎは２以上の整数）、各基地局がｎ−１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（ｎ−１次隣接優先帯域）が設定される無線通信システムにおいて、各基地局のｎ−１次隣接優先帯域は、ｎ−１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、各基地局のｎ−１次隣接優先帯域の一部に各基地局がｎ次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（ｎ次隣接優先帯域）が設定され、各基地局のｎ次隣接優先帯域はｎ次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接からｎ次隣接までの基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局を特定する第１の手段と、ｎ次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局に対して、ｎ次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２の手段と、第２の手段の後に、ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接からｎ−１次隣接までの基地局に対して、ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３の手段と、第３の手段の後に、非優先帯域（１次隣接からｎ次隣接までの基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４の手段とを備える。

第３の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間で１つの他の基地局を挟む位置関係にあるそれぞれの基地局を互いに２次隣接基地局として、各基地局が１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（１次隣接優先帯域）が設定される無線通信方法において、各基地局の１次隣接優先帯域は１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、各基地局の１次隣接優先帯域の一部に各基地局が２次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（２次隣接優先帯域）が設定され、各基地局の２次隣接優先帯域は２次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接基地局および２次隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局を把握する第１のステップと、２次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局に対して、２次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２のステップと、第２のステップの後に、１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接基地局に対して、１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３のステップと、第３のステップの後に、非優先帯域（１次隣接基地局および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４のステップとを有する。

第４の発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間がｎ−１次隣接するそれぞれの基地局を互いにｎ次隣接基地局として（ｎは２以上の整数）、各基地局がｎ−１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（ｎ−１次隣接優先帯域）が設定される無線通信方法において、各基地局のｎ−１次隣接優先帯域は、ｎ−１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、各基地局のｎ−１次隣接優先帯域の一部に各基地局がｎ次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（ｎ次隣接優先帯域）が設定され、各基地局のｎ次隣接優先帯域はｎ次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、基地局は、配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接からｎ次隣接までの基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局を特定する第１のステップと、ｎ次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局に対して、ｎ次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２のステップと、第２のステップの後に、ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、配下の端末局との通信時に、当該基地局から干渉となる１次隣接からｎ−１次隣接までの基地局に対して、ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３のステップと、第３のステップの後に、非優先帯域（１次隣接からｎ次隣接までの基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４のステップとを有する。

本発明は、複数の基地局と複数の端末局によって構成される無線通信システムにおいて、各基地局が分散制御的に当該基地局と同じ時間で同じ周波数帯域を使用する１次隣接基地局および２次隣接基地局（多重パターン) を選択し、当該多重パターンに基づいて１次隣接基地局および２次隣接基地局と送信停止要求や送信電力低減要求を相互に通知する。すなわち、各基地局の優先帯域をさらに分割し、同じ帯域を優先帯域とする２次隣接基地局との間でも優先帯域を設け、２次隣接基地局からの干渉を考慮して多重送信が可能になる。また、２次隣接基地局について干渉を許容できないものは、分割した後の優先帯域での送信を禁止し、隣接基地局について干渉を許容できないものについては、分割する前の優先帯域での送信を禁止し、それ以外の基地局には多重送信することを許容する。これにより、２次隣接基地局まで考慮した多重送信が可能となり、スループットの向上、システム容量を向上することが可能となる。

また、２次隣接、３次隣接と拡張することにより、さらに遠くの基地局の干渉までを考慮した緻密な設計が可能となる。

本発明の無線通信システムの実施例構成を示す図である。 ＢＳ連携情報部１２およびスケジューラ１３の構成例を示す図である。 実施例１におけるフレーム構成例および周波数配置例を示す図である。 実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例（その１）を示すフローチャートである。 実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例（その２）を示すフローチャートである。 多重パターン（１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳ）の決定手段S104の一例を示すフローチャートである。 他のＢＳへの要求生成手順S107の一例を示すフローチャートである。 多重パターン（１次隣接ＢＳ）の決定手順S110の一例を示すフローチャートである。 実施例２における他のＢＳへの送信電力低減要求生成手順の一例を示すフローチャートである。 ＦＦＲを用いた一般的なフレーム構成例を示す図である。 複数のＢＳと連携したＦＦＲによるフレーム構成例を示す図である。 基地局と端末局の構成例を示す図である。 非特許文献４における優先帯域の割当例を示す図である。 非特許文献４におけるスケジューリング処理手順を示すフローチャートである。

図１は、本発明の無線通信システムの実施例構成を示す。
図１において、実施例１の無線通信システムは、バックボーンネットワーク１に接続される複数（ｍ個）のＢＳ１０(1) 〜１０(m) と、複数（ｎ個) のＳＳ２０(1) 〜２０(n) から構成される。以下、実施例１のＢＳ構成とスケジューリング方法について説明する。

ＢＳ１０(1) 〜１０(m) のデータバッファ部１１には、バックボーンネットワーク１からデータが入力する。データバッファ部１１では、入力された時間順にデータが保存されている。なお、データの送信先となるＳＳのＱｏＳクラスなどに応じて、保存されているデータの順番を入れ換える構成としてもよい。ＢＳ連携情報部１２では、バックボーンネットワーク１を介して他のＢＳからの要求が入力する。また、ＢＳ連携情報部１２は、他のＢＳへの要求を作成してバックボーンネットワーク１へ出力する。スケジューラ１３は、受信部１８から入力する伝搬路情報やＢＳ連携情報部１２に保存されている情報を基に、スケジュール情報を構築する。そして、そのスケジュール情報に従ってデータバッファ部１１に保存されているデータを先頭から取り出し、送信データ生成部１４へ出力する。送信データ生成部１４は、スケジューラ１３から入力するデータと、スケジュール情報から構成される当該データに対するスケジューリング情報（優先帯域／非優先帯域等）を用いてフレームを生成する。送信部１５は、送信データ生成部１４で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信の切り替えが制御されるＴＤＤスイッチ１６を介してアンテナ１７からＢＳ配下のＳＳに送信する。

また、ＢＳ１０(1) 〜１０(m) のアンテナ１７で受信する無線信号は、ＴＤＤスイッチ１６を介して受信部１８に入力する。受信部１８は、無線信号を周波数変換および復調し、復調した受信データをデータバッファ部１１に出力し、さらにバックボーンネットワーク１に出力する。

ＳＳ２０(1) 〜２０(n) は、アンテナを介してそれぞれ対応するＢＳ１０(1) 〜１０(m) が送信するスケジュール情報を取得し、それに従ってデータの送受信を行う。

（ＢＳ連携情報部１２とスケジューラ１３の構成例とそのスケジューリング処理）
図２は、ＢＳ連携情報部１２およびスケジューラ１３の構成例を示す。
図２において、ＢＳ連携情報部１２は、優先帯域情報記憶部１２１、他のＢＳへの要求生成部１２２、他のＢＳからの要求記憶部１２３から構成される。スケジューラ１３は、受信部１３から入力する伝搬路情報を記憶する伝搬路情報記憶部１３２、スケジュール情報構築部１３１から構成される。

スケジュール情報構築部１３１は、伝搬路情報記憶部１３２、優先帯域情報記憶部１２１、他のＢＳからの要求記憶部１２３の情報を参照して、図３に示すフレーム構成例および周波数配置例に従ってスケジュール情報を構築する。図３に示すフレーム構成例では、優先帯域（本発明においては１次隣接優先帯域という) と非優先帯域から構成され、さらに１次隣接優先帯域の一部に２次隣接優先帯域を有する。図３に示すように、各ＢＳの１次隣接優先帯域は１次隣接ＢＳのそれと異なって設定されており、２次隣接優先帯域は２次隣接ＢＳ（当該ＢＳと同一の１次隣接優先帯域を使用するＢＳに限る) のそれと異なって設定される。これらの優先帯域の情報は、ＢＳ設置時に設定されても良いし、バックボーンネットワーク１からの情報により動的に設定されても良い。

伝搬路情報記憶部１３２には、当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲおよびＳＩＮＲと、１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳと前記ＳＳとのＳＮＲが保存されている。当該ＢＳとその配下のＳＳとのＳＮＲは、ＳＳは当該ＢＳからの信号を受信することでＳＮＲを把握し、その値が当該ＢＳへフィードバックされることによって伝搬路情報記憶部１３２に保存される。１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳと前記ＳＳとのＳＮＲは、ＳＳがその１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳから干渉波を受信することでＳＮＲを把握し、その値と干渉波を送信するＢＳの情報が当該ＢＳへフィードバックされることによって伝搬路情報記憶部１３２に保存される。また、全てのＢＳが多重したときの当該ＢＳと前記ＳＳとのＳＩＮＲについても、ＳＳによって当該ＢＳからの制御信号を受信することで併せて把握され、その値が当該ＢＳにフィードバックされる。なお、上記のＳＮＲ等を把握する手段はこの限りではない。例えば、各ＢＳは前記ＳＳが送信する信号を受信することによって、各ＢＳと前記ＳＳとのＳＮＲおよびＳＩＮＲを把握し、それを１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳと相互に通知する事によっても可能である。

図４は、実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例（その１）を示す。図５は、実施例１におけるスケジューリング処理手順の一例（その２）を示す。
スケジュール情報構築部１３１におけるスケジューリング処理は、図４に示す２次隣接優先帯域でのスケジューリング（S101〜S107）および１次隣接優先帯域でのスケジューリング（S108〜S113）、図５に示す非優先帯域でのスケジューリング（S114〜S117）に分類され、この順で処理が実行される。

（２次隣接優先帯域でのスケジューリング)
図４において、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S101)、取り出したデータの宛先をＳＳx として把握する(S102)。続いて、伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＢＳとＳＳx とのＳＮＲおよび全てのＢＳが多重したときのＳＩＮＲ、その１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳとＳＳx とのＳＮＲを把握する(S103)。続いて、これらのＳＮＲ等に基づき、ＢＳとＳＳx との通信時において多重する１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳ（多重パターン) を決定する(S104)。

多重パターン（１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳ）の決定手段S104の一例を図６に示す。伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＳＳ毎に、当該ＢＳ（ＢＳx)とのＳＮＲ（ＳＮＲx)および全てのＢＳが多重したときの当該ＢＳ（ＢＳx)とＳＳとのＳＩＮＲ（ＳＩＮＲx)、ＳＳに対して干渉となる１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳ（ＢＳy(i)) とＳＳとのＳＮＲ（ＳＮＲy(i)) を把握する(S201)。これらのＳＮＲx ，ＳＩＮＲx ，ＳＮＲy(i)から、当該ＢＳが１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳと多重したときのＳＩＮＲを、多重するＢＳの組合せ(group) 毎に

と計算し、それにより伝送レートrate(group) を推定する(S202)。上式でnotgroupとは多重するＢＳの組合せに含まれないＢＳの組合せを示し、notgroupに含まれるＢＳは１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳに限られる。ここで、伝送レートrate(group) は、多重するＢＳの組合せ(group) 毎にＳＩＮＲ(group) を計算し、テーブル等により管理されているＳＩＮＲ(group) と伝送レートの対応表から一意に伝送レートが決定される。

次に、α(group) ・rate(group) を計算し、その値が最も大きいgroup を選択する(S203)。ここで、α(group) は、任意に設定することができるが、一例として、そのgroup における多重数、つまりgroup に含まれるＢＳ数に１を加算したものとすることができる。group を選択した後、当該ＢＳは、選択されたgroup に含まれていないＢＳ(notgroup に含まれるＢＳであり、１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳに限られる) に対して、当該ＳＳとの通信時において、ＢＳx の２次隣接優先帯域の全てまたは一部の使用を停止させるための通知をするために、これらのＢＳを当該ＳＳと関連付けて記憶する(S204)。このように、２次隣接優先帯域を当該ＢＳが独占的に利用するのではなく、他のＢＳの利用を容認しつつ、システム全体の容量が最大化するように、group を定めることによって、チャネル利用効率が向上する。

次に、図４において、ＳＳx のデータを２次隣接優先帯域に割り当て、２次隣接優先帯域の全てにデータが割り当てられるか、データバッファにデータがなくなるまで上記のステップS101からS105を繰り返す(S106)。

次に、当該ＳＳの情報と送信停止すべきＢＳについての情報を関連付けて、他のＢＳへの要求生成部１２２へ通知し、当該送信停止すべきＢＳに対して特定の時間や周波数で送信停止の要求を生成する(S107)。

他のＢＳへの要求生成部１２２における要求生成手順S107の一例を図７に示す。他のＢＳへの要求生成部１２２は、スケジュール情報構築部１３１から優先帯域に割り当てたＳＳの情報を取得し(S301)、前記ＳＳを割り当てた時間と周波数（以下スロット) を把握する(S302)。次に、前記スロットにおいて送信を停止させるＢＳを把握する(S303)。このＢＳは図５の多重パターン選択におけるステップS204において送信を停止させるＢＳである。次に、前記ＢＳに対して前記スロットで送信を停止する要求を生成する(S304)。この要求はバックボーンネットワーク１を介して前記ＢＳへ通知される。

（１次隣接優先帯域でのスケジューリング)
１次隣接優先帯域は、同一周波数を使用する２次隣接ＢＳの２次隣接優先帯域である。したがって、当該ＢＳは、２次隣接ＢＳとの多重化を前提としてスケジューリングを行うこととなる。

図４において、スケジュール情報構築部１３１は、２次隣接優先帯域に割り当てたＳＳの情報を他のＢＳへの要求生成部１２２に通知した後、他のＢＳからの要求記憶部１２３を参照する。他のＢＳからの要求記憶部１２３には、他のＢＳから送信停止を要求されたスロットが記憶されており、スケジュール情報構築部１３１は１次隣接優先帯域において送信停止を要求されている領域を把握する(S108)。次に、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S109)、ＢＳとＳＳx との通信時において多重する１次隣接ＢＳ (多重パターン) を決定する(S110)。ステップS104の多重パターンの選択では、２次隣接ＢＳまでの組合せを考慮していたのに対し、ステップS110では１次隣接ＢＳまでの組合せを考慮する点が異なる。各ＢＳの１次隣接優先帯域は、その２次隣接ＢＳの１次隣接優先帯域と同一である場合があるが、その１次隣接ＢＳの１次隣接優先帯域とは異なって設定されるからである。したがって、各ＢＳが、一次隣接優先帯域において多重パターンを分散制御しても、その多重パターンが１次隣接ＢＳの決定するそれと不整合を生じることはないからである。

多重パターン（一次隣接ＢＳ）の決定手順S110の一例を図８に示す。伝搬路情報記憶部１３２を参照し、ＳＳ毎に、当該ＢＳ（ＢＳx)とＳＳとのＳＮＲ（ＳＮＲx)、全てのＢＳが多重したときに当該ＢＳ（ＢＳx)とＳＳとのＳＩＮＲ（ＳＩＮＲx)、ＳＳに対して干渉となる１次隣接ＢＳ（ＢＳy(i)) とＳＳとのＳＮＲ（ＳＮＲy(i)) を把握する(S401)。これらのＳＮＲx ，ＳＩＮＲx ，ＳＮＲy(i)から、当該ＢＳが１次隣接ＢＳと多重したときのＳＩＮＲを、多重するＢＳの組合せ(group) 毎に

と計算し、それにより伝送レートrate(group) を推定する(S402)。上式でnotgroupとは多重するＢＳの組合せに含まれないＢＳの組合せを示し、notgroupに含まれるＢＳは１次隣接ＢＳに限られる。

次に、α(group) ・rate(group) を計算し、その値が最も大きいgroup を選択する(S403)。ここで、α(group) は、任意に設定することができるが、一例として、そのgroup における多重数、つまりgroup に含まれるＢＳ数に１を加算したものとすることができる。group を選択した後、当該ＢＳは、選択されたgroup に含まれていないＢＳ(notgroup に含まれるＢＳであり、１次隣接ＢＳに限られる) に対して、ＢＳx と当該ＳＳとの通信時において、ＢＳx の１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および送信停止を要求されている領域を除く) の全てまたは一部の使用を停止させるための通知をするために、これらのＢＳを当該ＳＳと関連付けて記憶する(S404)。

次に、図４において、ＳＳx のデータを１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および送信停止を要求されている領域を除く) に割り当て(S111)、１次隣接優先帯域の全てにデータが割り当てられるか、データバッファにデータがなくなるまで上記のS109からS111を繰り返す(S112)。

次に、ＳＳの情報を他のＢＳへの要求生成部１１３へ通知し、他のＢＳへ特定の時間や周波数で送信停止の要求を生成する(S113)。

他のＢＳへの要求生成部１２２における要求生成手順S113は、図７に示す要求生成手順S107と同様である。要求はバックボーンネットワーク１を介して前記ＢＳへ通知される。

（非優先帯域でのスケジューリング)
図５において、スケジュール情報構築部１３１は、１次隣接優先帯域に割り当てたＳＳの情報を他のＢＳへの要求生成部１２２に通知した後、他のＢＳからの要求記憶部１２３を参照する。他のＢＳからの要求記憶部１２３には、他のＢＳから送信停止を要求されたスロットが記憶されており、スケジュール情報構築部１３１は非優先帯域において送信停止を要求されている領域を把握する(S114)。次に、スケジュール情報構築部１３１は、データバッファ部１１からデータを取り出し(S115)、そのデータを非優先帯域（送信停止を要求されていない領域に限る）に割り当てる(S116)。非優先帯域の全てにデータが割り当てられるか、データバッファにデータがなくなるまで上記のステップS115からS116を繰り返す(S117)。

このように、１次隣接優先帯域の一部において２次隣接優先帯域を設定し、各ＢＳにおける２次隣接優先帯域は同一の１次隣接優先帯域を有する２次隣接ＢＳのそれと異なって設定することにより、各ＢＳが２次隣接優先帯域において２次隣接ＢＳとの多重パターンを分散制御的に決定しても、多重パターンの不整合が発生することはない。さらに、２次隣接優先帯域のスケジュール、１次隣接優先帯域でのスケジュール、非優先帯域でのスケジュールと順に実行することにより、各ＢＳは１次隣接ＢＳとの干渉に加えて、２次隣接ＢＳとの干渉をも回避しつつ、無線リソースを有効活用することが可能である。各ＢＳは、２次隣接優先帯域でのスケジューリングにおいては、１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳからの干渉を回避する多重パターンを選択でき、２次隣接優先帯域でのスケジューリングで送信停止を受けていない１次隣接優先帯域では非特許文献４の技術と同様に１次隣接ＢＳとの多重パターンの制御が可能となるからである。

実施例２では、他のＢＳへの要求生成部１２２は、送信停止の要求に代わって、送信電力の低減を要求しても良い。この実施例２における他のＢＳへの送信電力電源要求生成手順の一例を図９に示す。

スケジュール情報構築部１３１から優先帯域に割り当てたＳＳの情報を取得し(S501)、前記ＳＳを割り当てた時間と周波数（以下スロット) を把握する(S502)。次に、前記スロットにおいて送信を停止させるＢＳを把握する(S503)。このＢＳは、図６の多重パターン選択におけるステップS204で送信を停止させるＢＳ、または図８の多重パターン選択におけるステップS404で送信を停止させるＢＳである。次に、前記ＢＳの前記スロットにおける送信電力を設定する(S504)。この送信電力は、前記ＢＳが前記送信電力で送信したとしても、図６のステップS201-S204(S104) または図８のステップS401-S404(S110) で選択した多重グループにおける伝送レート(rate(group)) を満たすように設定される。次に、前記ＢＳがステップS504で設定した送信電力で通信するように、前記ＢＳに対して前記スロットにおいて送信電力を低減する要求を生成する(S505)。

上記の実施例１，２では、２次隣接ＢＳまでと協調する方法であるが、これをｎ次隣接ＢＳまでと協調する方法に拡張することが可能である。この場合、フレームにおいてｎ−１次隣接優先帯域の一部がｎ次隣接優先帯域に設定される。各ＢＳのｎ次隣接優先帯域は、ｎ次隣接ＢＳのそれと異なって設定される。

スケジューリング処理は、ｎ次隣接優先帯域のスケジューリングから１次隣接優先帯域のスケジューリングまで順番に実行し、続いて非優先帯域のスケジューリングが実行される。ｎ次隣接優先帯域とｎ−１次隣接優先帯域のスケジューリングは、図４のスケジューリング処理おける「１次隣接ＢＳおよび２次隣接ＢＳ」を「１次隣接からｎ次隣接までのＢＳ」と、「１次隣接ＢＳ」を「１次隣接からｎ−１次隣接までのＢＳ」と、「２次隣接優先帯域」を「ｎ次隣接優先帯域」と、「１次隣接優先帯域」 を「ｎ−１次隣接優先帯域」と読み替えて適用することが可能である。

また、上記の実施例１，２は、 Mobile ＷｉＭＡＸの仕様に基づいたものであるが、必ずしも Mobile ＷｉＭＡＸに限定するものではなく、他の無線通信方式についても適用可能である。

１ バックボーンネットワーク
１０ ＢＳ
１１ データバッファ部
１２ ＢＳ連携情報部
１２１ 優先帯域情報記憶部
１２２ 他のＢＳへの要求生成部
１２３ 他のＢＳからの要求記憶部
１３ スケジューラ
１３１ スケジュール情報構築部
１３２ 伝搬路情報記憶部
１４ 送信データ生成部
１５ 送信部
１６ ＴＤＤスイッチ
１７ アンテナ
１８ 受信部
２０ ＳＳ

Claims (4)

1. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間で１つの他の基地局を挟む位置関係にあるそれぞれの基地局を互いに２次隣接基地局として、各基地局が１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「１次隣接優先帯域」という）が設定される無線通信システムにおいて、
   前記各基地局の１次隣接優先帯域は１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記各基地局の１次隣接優先帯域の一部に各基地局が２次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「２次隣接優先帯域」という）が設定され、
   前記各基地局の２次隣接優先帯域は２次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接基地局および２次隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局を特定する第１の手段と、
   前記２次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局に対して、前記２次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２の手段と、
   前記第２の手段の後に、前記１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接基地局に対して、前記１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３の手段と、
   前記第３の手段の後に、非優先帯域（１次隣接基地局および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４の手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間がｎ−１次隣接するそれぞれの基地局を互いにｎ次隣接基地局として（ｎは２以上の整数）、各基地局がｎ−１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「ｎ−１次隣接優先帯域」という）が設定される無線通信システムにおいて、
   前記各基地局のｎ−１次隣接優先帯域は、ｎ−１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記各基地局のｎ−１次隣接優先帯域の一部に各基地局がｎ次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「ｎ次隣接優先帯域」という）が設定され、
   前記各基地局のｎ次隣接優先帯域はｎ次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接からｎ次隣接までの基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局を特定する第１の手段と、
   前記ｎ次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局に対して、前記ｎ次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２の手段と、
   前記第２の手段の後に、前記ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接からｎ−１次隣接までの基地局に対して、前記ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３の手段と、
   前記第３の手段の後に、非優先帯域（１次隣接からｎ次隣接までの基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４の手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
3. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間で１つの他の基地局を挟む位置関係にあるそれぞれの基地局を互いに２次隣接基地局として、各基地局が１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「１次隣接優先帯域」という）が設定される無線通信方法において、
   前記各基地局の１次隣接優先帯域は１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記各基地局の１次隣接優先帯域の一部に各基地局が２次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「２次隣接優先帯域」という）が設定され、
   前記各基地局の２次隣接優先帯域は２次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接基地局および２次隣接基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局を把握する第１のステップと、
   前記２次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接基地局および２次隣接基地局に対して、前記２次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２のステップと、
   前記第２のステップの後に、前記１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接基地局に対して、前記１次隣接優先帯域（２次隣接優先帯域および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３のステップと、
   前記第３のステップの後に、非優先帯域（１次隣接基地局および２次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４のステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。
4. 複数の基地局と複数の端末局によって構成され、基地局間が隣接するそれぞれの基地局を互いに１次隣接基地局とし、基地局間がｎ−１次隣接するそれぞれの基地局を互いにｎ次隣接基地局として（ｎは２以上の整数）、各基地局がｎ−１次隣接基地局間で自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「ｎ−１次隣接優先帯域」という）が設定される無線通信方法において、
   前記各基地局のｎ−１次隣接優先帯域は、ｎ−１次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記各基地局のｎ−１次隣接優先帯域の一部に各基地局がｎ次隣接基地局間でも自らが優先的に使用できる周波数帯域（以下、「ｎ次隣接優先帯域」という）が設定され、
   前記各基地局のｎ次隣接優先帯域はｎ次隣接基地局間で互いに異なる設定であり、
   前記基地局は、
   配下の端末局との通信時に、当該基地局の１次隣接からｎ次隣接までの基地局が当該基地局の通信と同じ時間で同じ周波数帯域を用いたときに、当該基地局の通信に対して干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局を特定する第１のステップと、
   前記ｎ次隣接優先帯域において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接からｎ次隣接までの基地局に対して、前記ｎ次隣接優先帯域の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第２のステップと、
   前記第２のステップの後に、前記ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定し、前記配下の端末局との通信時に、当該基地局から前記干渉となる１次隣接からｎ−１次隣接までの基地局に対して、前記ｎ−１次隣接優先帯域（ｎ次隣接優先帯域およびｎ次隣接基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) の全部または一部の送信停止または送信電力の低減を要求する第３のステップと、
   前記第３のステップの後に、非優先帯域（１次隣接からｎ次隣接までの基地局から送信停止または送信停止を要求されている領域を除く) において当該基地局と通信する配下の端末局を決定する第４のステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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