JP5332588B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明はスペクトル割り当てに関し、特にワイヤレス通信システムにおいて利用するスペクトル割り当て方法に関する。一般的に、ワイヤレス通信システムは通信スペクトルの割り当てられた部分を用いて（同時に）通信することができる通信装置を含む。通信スペクトルは装置間で実効的に共有される。本発明はスペクトル割り当て方法と、かかる方法の一部または全部を実効できるシステム及び通信装置とに及ぶ。

無線通信システムを具体例として挙げると、通信装置は同じ伝送媒体（一般的には周囲の大気）を共有する無線伝送を用いて（互いに、及び／または他の通信装置と）通信するのが一般的である。かかる無線伝送は通常はアロケーションまたは割り当てされた周波数帯域を占有するように構成されているが、それにも係わらず、かかる伝送により無線周波数スペクトルは共有される。

同じ周波数割り当て（すなわち共有通信スペクトルの同じ部分）を占めるラジオ送信は互いに干渉する。干渉レベルは、それぞれの送信のパワーレベルや送信機の相対的な位置などの多数の要因により決まる。実際、多数の要因が干渉に影響する。

例えば、基地局（ＢＳ）を含むモバイルテレコミュニケーションシステムを考えると、これらの要因には、ＢＳにおけるアンテナの方位、ＢＳが用いる送信方式（例えば、ＦＤＤまたはＴＤＤ）、ＢＳのセルにおけるセクター化の性質、利用するパワー制御方式、利用するハンドオーバー方式、各時点においてＢＳが処理するトラフィックの性質、各時点で各ＢＳに割り当てられているアクティブな加入者（例えば、移動局すなわちＭＳ）の数が含まれる。ＢＳで利用されるスマートアンテナ方式も干渉に影響する。干渉に対する送信パワーのインパクトを考えると、ＢＳに複数の離れたスペクトルサブチャンクまたはサブバンドを割り当て、サブチャンクごとに異なる送信パワーレベルを用いてもよい。これらの異なるパワーレベルが干渉に影響する。他の重要な要因は、隣接する２つのサブバンド間の干渉漏えい（interference leakage）である。テレコミュニケーションシステムでは、かかる漏えいを低減するガードバンドの導入が現実的な解決策ではあるが、それでもＢＳに割り当てられたサブバンドの構成は干渉に影響する。干渉に関してその他の重要な要因は、例えば、周囲の大気の状態や信号伝搬に対する障害物の存否である。干渉の影響として、「干渉の無い」システムと比較して、信号の劣化やシステム全体の性能の低下がある。それゆえ、ワイヤレス通信システムにおいてリソースアロケーションまたは割り当てを管理することが望ましい。

一般的には、モバイル通信システムは、無線通信システムの一種であり、システム構成を効率的かつスケーラブルとするために階層的な装置ネットワークとして実現される。図１は、本発明を実施できるシステムの種類を理解するのに有用なモバイル通信システムまたはモバイル通信ネットワーク１の例を示す概略図である。ネットワーク１は複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）２に分かれる。各ＲＡＮ２は、一般的にはＩＰネットワーク８を介して、上位コアネットワーク（ＣＮ）６からＲＡＮ２にアクセスするためのゲートウェイ（ＧＷ）４を含む。一般的に、各ＲＡＮ２はＧＷ４に接続された１つ以上の基地局（ＢＳ）１０を含む。各ＢＳ１０は、そのカバレッジの地理的エリア内にある１つ以上のユーザ装置（ＵＥ）に無線信号を送信し、またはそのＵＥから無線信号を受信する。ＵＥはユーザ端末（ＵＴ）と呼んでも、端末装置（ＴＥ）と呼んでも、移動局（ＭＳ）と呼んでも良い。

ＣＮ６、ＧＷ４、ＢＳ１０の間の通信は有線の通信リンク（例えば、光ファイバリンク）でも、ワイヤレス通信リンク（例えば、無線またはマイクロ波リンク）でもよい。ＢＳ１０とＵＥ１２との間の通信は一般的にはワイヤレスリンクであり、無線送信を用いるのが一般的である。

ＣＮ６は例えばＩＰネットワーク８に分散していてもよい。ＩＰネットワーク８は例えばインターネットを含む。図１には２つのＲＡＮ２のみを示したが、ネットワーク１に含まれるＲＡＮ２の数はいくつでもよい。同様に、各ＲＡＮに含まれるＧＷ４、ＢＳ１０、ＵＥ１２の数はいくつでもよい。ＵＥ１２は移動可能であって、１つのＢＳ１０のセルから他のＢＳ１０のセルに移動でき、１つのＲＡＮ２から他のＲＡＮ２に移動することもできる。ＢＳ１０はあるＲＡＮ２の専用であっても、一時的または永続的に複数のＲＡＮ２で共有されてもよい。１つのＢＳ１０は例えば同時に２つのＲＡＮ２にサービス（serve）してもよい。図１のＲＡＮ２は同じコンポーネント装置からできているが、互いに異なるコンポーネント装置からできていてもよい。一般的に、ＲＡＮ２ごとにそれを運営するモバイルネットワークオペレータは異なってもよい。ＲＡＮ２ごと、及びＢＳ１０ごとにカバレッジの地理的エリアは異なってもよく、カバレッジのエリアは一部または全部がオーバーラップしてもよい。例えば、１つのＲＡＮ２を他のＲＡＮ２と実効的に同じ場所に配置してもよい。

近年におけるＵＥ利用の普及と、近い将来に流通するＵＥ数の増加により、かかるネットワークにおける無線周波数スペクトルの共有が問題であり、この点、無線システムの要求は変化している。一部のシステムやモバイルオペレータはスペクトル資源をもっと欲しがっているが、既存の無線スペクトル資源のほとんどは十分に利用されていないかほとんどのいつも使用されていない。無線インフラストラクチャの設計では、よりよく利用するように既存のスペクトルを共有することを試み、それによりワイヤレス接続の需要が高まる中にあってスペクトルを十分利用していない問題を解決することが望ましい。

本発明の第１の態様によるスペクトル割り当て方法は、ワイヤレス通信システムにおいて利用するスペクトル割り当て方法であって、前記システムは少なくとも一グループの通信装置を含み、各通信装置は通信用に予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーであり、前記方法は、動的に、前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階を含む。

実施形態によると、スペクトル割り当ては、動的、かつ通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置のグループのリーダーによる制御の下で行われる。かかる再割り当ては現代のシステム要求に合致し、現実的なスペクトル再割り当ての単純なフレームワークを提供する。

動的という用語は、少なくとも、本方法が、システムの動作中に人がシステムを再設定することなしに実行できることを意味する。本方法は適切な時間間隔で自動的に行うことができる。より好ましくは、本方法は、所定または一定の間隔ではなく必要に応じて行われる。いずれの場合にも、再割り当て制御の通常の時間スケールは短期でもよく、例えば数秒ごとでもよい。しかし、長期でもよく、例えば数分ごとであっても、この評価の時間間隔が問題のシステムに適しているならよい。

「予め割り当てられた」との用語は、スペクトルが予め割り当てられた通信システムがそのスペクトル帯域内で動作するライセンスを受けている場合を含む。

「スペクトル」という用語は、通信に利用できる電磁放射のラジオ周波数またはその他の周波数範囲を意味する。例えば、ワイヤレス通信システムは、電磁波スペクトルの無線周波数の範囲内で動作するラジオアクセスネットワーク（ＲＡＮ）である。追加的または代替的に、無線通信システムは、例えばマイクロ波の周波数範囲内で動作してもよい。

「ワイヤレス通信システム」との用語はワイヤレス（wireless）アクセスネットワークに関し、例えば、基地局などのネットワーク要素をすべて含む無線（radio）アクセスネットワークに関する。ワイヤレス通信システムは、ＲＦＩＤタグリーダーに関係していても、場合によって他の装置（例えば、制御回路）を含み、ネットワークを形成するかかるリーダーのグループに関係していてもよい。

再割り当ての制御は任意の適切な制御ステップを含み、かかる再割り当ての可否を決定する段階を少なくとも含むことが好ましい。

リーダーはグループの永続的リーダーであり、所定の物であると有利である。あるいは、リーダーは一時的なリーダーであり、前記方法は前記一時的なリーダーになる前記グループの一通信装置を選択する段階を含む。

かかる場合、前記方法は、グループのリーダーを時に応じて変更する段階をさらに含み得る。

適切なプロセスを提供するため、再割り当てを一連の再割り当てで構成し、各再割り当てをグループのリーダーとグループの他の通信装置との間で行ってもよい。

グループのすべての通信装置がスペクトル割り当てに参加してもよい。一部のみが参加する場合、どの通信装置が再割り当てに参加を希望しているか決定する段階を含み得る。かかる決定は、ワークロード及び／または装置が被る干渉等の多くの要因に基づくものであってもよい。

どの通信装置が参加するかに関する決定は、グループのリーダーその他において行われる。方法の制御を簡単にするため、決定はリーダーで行うと有利である。

一連の再割り当ては所定の順序、例えば再割り当ての履歴に基づき制御され得る（例えば、同じ通信装置が一連の再割り当てで頻繁に最後になってしまうことを回避する）。言うまでもなく、再割り当てが一続き（in a series）のものであり、各再割り当てがグループのリーダーと他の通信装置との間で行われるとき、その一続きの後の方の通信装置は再割り当ての可能性の点において自由度が減ってしまい不利である。さらに、リーダーは再割り当てから最大限の利益を得ることが多い。よって、所定のリーダーがない場合、リーダーシップを回して１つの通信装置が他の装置より有利にならないようにすることができる。

好ましい実施形態では、再割り当ての結果として予想される干渉を示す少なくとも１つの指標に応じて前記再割り当てを制御することができる。

好ましい実施形態では、再割り当てを第１の通信装置と第２の通信装置間で行い、一方をリーダーとし、制御をそのリーダーにおいて排他的に行ってもよい。あるいは、問題のシステムにとって適切であれば、第１と第２の装置間で集合的に制御を行ってもよい。

いずれの場合にも、制御は第１と第２の通信装置間のネゴシエーションに基づき行うことができる。

再割り当ての結果として予想される干渉（及び任意的に必要に応じて現在の干渉）を示す様々な指標を用いることができる。例えば、前記指標は第１と第２の通信装置の一方または両方が被ると予想される干渉に基づく。他の指標は生じさせる干渉を反映するものであってもよい。どの指標を選択するかは、再割り当て方法の究極的な目標、例えば目標が装置の一方の利益の最大化にあるのか、両方の装置で最もよい状態にあるのかによって決まる。

好ましい実施形態では、本方法は、各再割り当てについて、前記少なくとも１つの指標に応じて受け入れるスペクトル構成を選択する段階をさらに含み得る。

好ましい実施形態では、本発明は選択するために複数の構成候補を特定する段階と、前記複数の構成候補から受け入れる構成を選択する段階をさらに含む。この複数の候補を特定することにより、多数の構成候補からの選択プロセスを単純化することができる。例えば、構成候補はシステムにとって実現可能なものや適切と思われるものに限定してもよい。

構成候補は、第１の構成候補を特定し、前記第１の構成候補に繰り返しプロセスを実行することによりさらに別の構成候補を特定することにより、複数の構成候補を特定することにより見つけることができる。

選択にあたり、最初に見つけた最良の構成候補を選択してもよいし、すべての構成候補を検討して全体として最良の構成を選択してもよい。

構成候補の選択は、第１の通信装置及び／または第２の通信装置で行ってもよく、スペクトルの割り当てられる側でも割り当てる側で行ってもよい。

選択は、割り当てられる側における帯域幅の予想される変化に基づき行っても、割り当てられる側が被ると予想される干渉、または割り当てられる側が生じさせる干渉に基づいて行ってもよい。この好ましい実施形態の現実的な実現では、被る、または生じさせると予想される干渉は割り当てる側のものである。

さらに、選択は追加的または代替的に、割り当てる側の帯域幅の実質的変化、及び／または割り当てる側が被る、または生じさせる干渉に基づくものであってもよい。また、これらの手段の実施は、実際的には割り当てられる側に関するものであってもよい。

有利にも、再割り当ては最初予測的割り当てであり、こうした再割り当てを検討して承認すべきか否か決定する段階を含んでいてもよい。例えば、予測的な各再割り当てに対して、受け入れるスペクトル構成を選択し、それを受け入れるか否か決定する段階を含んでもよい。これは、前記少なくとも１つの指標に応じて決定し、選択した構成が所定の要求を満たすか判断するものであってもよい。

この決定はスペクトルの割り当てられる側で行い、またはその再割り当てのスペクトルを割り当てる側で行ってもよい。この承認するかどうかの決定は、構成候補選択用と同じ決定要因に基づいてもよいが、構成候補の選択をする装置と異なる装置の替わりにこの承認決定を行う場合、レーティングのしかたは異なってもよい。

上記の通り、スペクトル割り当ては適切な時に、一定または所定の時に、または必要に応じて行うことができる。好ましい実施形態では、スペクトル割り当ては、例えば通信装置の１つからのスペクトル要求や、スペクトルのオファーであるトリガーに応答して行う。場合によっては、トリガーはデータのオーバーロードや過剰な干渉レベルであってもよい。

前記の干渉指標は、第１と第２の通信装置間で測定または推定を行うことにより、またはその他の適切な手段により求めることができる。指標は設定フェーズで求めても、運営フェーズで求めてもよい。スペクトル構成候補を検討する場合、本方法は、各スペクトル構成候補に関して指標を求める段階を含み得る。この場合、１つの干渉指標を測定により求め、その他の指標を最初の測定に基づく推定により求めることもできる。

システムは１つまたは複数のグループを含む。好ましい実施形態では、前記システムは少なくとも２つのグループを含み、前記方法は所定の順序で一度の１つのグループの制御を行う段階を含む。

どの実施形態における再割り当ても、グループのリーダーと、そのグループの一部ではない他の通信装置との間の外部再割り当てを含み得る。あるいは、割り当ては外部のものでも、リーダーとそのグループ内の通信装置との間のものであってもよい。

システムが少なくとも２つのグループを含み、２つの外部再割り当てがある場合、本方法は、リーダーごとにそれぞれの順序で制御を行う段階を含み得る。シーケンスで用いる順序は、上記の理由により、例えば、前の少なくとも１つのシーケンスの履歴に基づいて決定してもよい。

実施形態によるスペクトル割り当て方法は、かかる外部再割り当ての要求を認識し、かかるシーケンスを開始する段階を含み得る。ここで、外部再割り当ての１つがグループのリーダーにおいて適切であるかチェックして、その再割り当てを承認すべきか否か決定してもよい。かかる決定は、適切な要因に基づき行うことができる。例えば、グループの他の各通信装置からの外部再割り当てに関する測定など、グループの通信装置における再割り当ての予想される効果を考慮することが好ましい。

本発明の第２の態様によるワイヤレス通信システムは、少なくとも一グループの通信装置であって、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーである通信装置と、動的に、前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する、前記グループのリーダー内に配置された制御手段とを含む。

本発明の第３の態様による通信装置は、ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーとして利用される通信装置であって、前記ワイヤレス通信システムは、前記通信装置とともに前記グループを形成する複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記通信装置は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する制御手段を含む。

本発明の第４の態様によるスペクトル割り当て方法は、ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーである一通信装置で利用するスペクトル割り当て方法であって、前記システムは、前記グループリーダーとともに前記グループを形成する少なくとも複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記方法は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階を含む。

第２と第３の態様で規定された制御手段は制御回路として構成することができる。かかる回路にはプロセッサ、メモリ、バスラインが含まれ得る。

第２と第３の態様のシステムと装置は、それぞれ、第１の態様の方法の特徴と同等の特徴を含み得る。第４の態様の方法は、ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーに関係があれば、第１の態様の方法のどの特徴を含んでもよい。

第５の態様によるコンピュータプログラムは、コンピュータで実行されたとき、そのコンピュータに上記の態様の方法のいずれかを実行させるものである。

さらに別の態様によるコンピュータプログラムは、コンピュータにロードされたとき、そのコンピュータを上記の態様のシステムまたは装置にするものである。

さらに別の態様では、上記の態様のコンピュータプログラムをキャリア媒体に担ったものである。

ここで、例として、添付した図面を参照する。

モバイル通信システムやモバイル通信ネットワークの一例を示す概略図である。 スペクトル共有のコンセプトの理解に有用な単純化したネットワークアーキテクチャを示す概略図である。 スペクトル共有のシナリオを示す概略図である。 ＲＡＮカバレッジの地理的エリア、すなわちセルを示す概略図である。 長期スペクトル割り当てを示す概略図である。 ３つのワイドエリア展開（deployment）すなわちセル（ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３）と、１つのメトロポリタンエリア展開すなわちセル（ＭＡ）の地理的配置を示す図である。 ＢＳ間のスペクトルアロケーションを示す概略図である。 ＵＥ間のスペクトルアロケーションを示す概略図である。 階層的相関関係についてスペクトル割り当ての４つの段階をまとめた図である。 本発明を化体する通信システムと、代替的帯域幅割り当て図を示す概略図である。 本発明を化体した方法を示すフローチャートである。 本発明を組み込むワイヤレス通信システムを示す概略図である。 図１１Ａとは構成が異なる、本発明を化体したワイヤレス通信システムを示す概略図である。 主システムと副システムの間で通信スペクトルのネゴシエーションを行うシナリオを示す概略図である。 本発明（方法１）を化体した方法を示す概略図である。 本発明（方法２）を化体した方法を示す概略図である。 本発明（方法３）を化体した方法を示す概略図である。 本発明（方法４）を化体した方法を示す概略図である。 方法１ないし４のアプローチを全体的に理解するのに有用な概略図である。 スペクトル制御システム全体において、本発明の実施形態に対する主なインパクトを示す概略図である。 ＢＳｉのスペクトル構成の一決定方法を示す概略図である。 本発明（方法Ａ）を化体した方法を示す概略図である。 実施形態によるスペクトル選択方法を示すフロー図である。 実施形態による代替的なスペクトル選択方法を示すフロー図である。 実施形態による別のスペクトル選択方法を示すフロー図である。 実施形態によるさらに別のスペクトル選択方法を示すフロー図である。 スペクトル推定動作方法を示すフロー図である。 本発明を化体した方法Ｂを示す概略図である。 本発明を化体した方法Ｃを示す概略図である。 方法Ｃでの使用に適したスペクトル選択動作を示すフロー図である。 方法Ｃでの使用に適した代替的スペクトル選択動作を示すフロー図である。 方法Ｃでの使用に適した別のスペクトル選択動作を示すフロー図である。 方法Ｃでの使用に適したさらに別のスペクトル選択動作を示すフロー図である。 方法Ｃに適したスペクトル推定動作の一例を示す図である。 干渉測定（方法Ｄ）の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定の他の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定のさらに他の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定のさらに他の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定のさらに他の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定のさらに他の設定プロトコルにおける通信を示す概略図である。 干渉測定を求めるアプローチを実施するワイヤレス通信する地理的レイアウトを示す概略図である。 干渉測定を求めるアプローチを実施するワイヤレス通信する地理的レイアウトを示す概略図である。 図４０のシナリオにおける次のステップを示す図である。 干渉測定を求めるアプローチを実施するワイヤレス通信する地理的レイアウトを示す概略図である。 干渉測定を求めるアプローチを実施するワイヤレス通信する地理的レイアウトを示す概略図である。 図４３のシナリオにおける次のステップを示す図である。 ＢＳ間の通信と異なるＢＳにおける動作をまとめた概略図である。 本発明の実施形態により利用できるアカウンティングプロセスを示す概略図である。 ＢＳが通信する少ない方法を理解するのに有用な概略図である。 ＢＳが通信する少ない方法を理解するのに有用な概略図である。 再割り当て前のシミュレーション結果を示す概略図である。 図４９Ａの例の再割り当て後のシミュレーション結果を示す概略図である。 再割り当て前のシミュレーション結果を示す概略図である。 図５０Ａの例の再割り当て後のシミュレーション結果を示す概略図である。 再割り当て前のシミュレーション結果を示す概略図である。 図５１Ａの例の再割り当て後のシミュレーション結果を示す概略図である。 ＲＡＮ１のＢＳ１、ＲＡＮ２のＢＳ２、ＲＡＮ３のＢＳ３が短期スペクトルネゴシエーションに係わるシナリオを示す概略図である。 スペクトル割り当ての相反利益を示す概略図である。 スペクトル割り当ての相反利益を示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションのトリガーを示す概略図である。 スペクトルネゴシエーションにおけるＢＳ間のシグナリングを示す概略図である。 図６０のシグナリングの後に、ＢＳ間の別のシグナリングを示す概略図である。 図６０と図６１に示したシグナリング後のステップを示す図である。 図６０と図６１に示したシグナリング後のステップを示す図である。 図６０と図６１に示したシグナリング後のステップを示す図である。 異なるシグナリングのシナリオを示す概略図である。 それに続くステップを示す図である。 異なるシグナリングの動作を示す概略図である。 その後のシグナリングを示す図である。 その後のシグナリングを示す図である。 その後のシグナリングを示す図である。 その後のシグナリングを示す図である。 再割り当て前のシミュレーション結果を示す概略図である。 図７２Ａの例の再割り当て後のシミュレーション結果を示す概略図である。 再割り当て前のシミュレーション結果を示す概略図である。 図５０Ａの例の再割り当て後のシミュレーション結果を示す概略図である。

ワイヤレスモバイルネットワークのスペクトルをよりよく利用するために、スペクトルを共有し、システム装置が共存し、２つ以上のＲＡＮの間でスペクトル交換が可能なシステムを考えた。

図２は、スペクトル共有のコンセプトの理解に有用な単純化したネットワークアーキテクチャを示す概略図である。図２のネットワークは、図１の概略図とある程度比較できる。基本的なアイデアは、独立したＲＡＮ（Radio Access Networks）が、必要としない時に、互いのスペクトルを利用できるようにすることである。ＲＡＮ間のネゴシエーションは、そのＲＡＮのゲートウェイ間の通信により行うことができる。

図２に２つのＲＡＮ、ＲＡＮ１とＲＡＮ２を示した。それぞれＧＷとＢＳを有している。２つのＧＷの間で直接的または間接的に通信が可能である。ＧＷは両方とも中央データベースにアクセスできる。中央データベースは例えば管理機能を有していても良い。図２に示したように、スペクトル共有はゲートウェイレベル及び／または基地局レベルで想定している。周波数帯域の共有を司る規則に応じたスペクトル共有のアプローチを想定している。かかるアプローチの１つを水平共有と呼ぶ。いわゆる水平共有は同じステータス（status）のシステムまたは通信装置間で行われる。すなわち、他のシステムに対して優先されるシステムが無い場合である。かかる水平共有は協調があってもなくても行える。協調にはシグナリング機能や少なくとも他のシステムの検知機能を要し、所定の規則（set of rules）や「スペクトルエチケット」に基づく協調を含む。

スペクトル共有へのもう１つのアプローチを「垂直共有」と呼ぶ。いわゆる垂直共有は、明らかに確立された優先順位があるシステムまたは通信装置間で実行される。例えば、スペクトルにアクセスする点で優遇される主システムと、主システムに対して害となる干渉を起こさないことを条件にスペクトルを利用できるだけの副システムがある。スペクトル共有をできるシステムは、レガシー（スペクトルを共有できない）システムと比較して主システムまたは副システムのいずれかであろう。そのため、垂直共有には２タイプある。第１のタイプ（図２の「垂直共有１」）は主システムとしてスペクトル共有可能システムを有する。第２のタイプ（図２の「垂直共有２」）は主システムとしてレガシーシステムを有する。

図２には、ゲートウェイレベルでスペクトルレジスタ（spectrum register）を記憶できることも示した。このように、システム間（例えばＲＡＮまたはＢＳ間）のスペクトル共有の記録をとることができる。ユーザ端末（ＵＴ）を用いてスペクトル測定をしてスペクトル共有プロセスを支援してもよい。

図２は、長期スペクトル割り当て（長期割り当て）と短期スペクトル割り当て（短期割り当て）の両方を実行できることを示す。これらの異なる機能は次のように理解することができる。スペクトル共有はＲＡＮ間で利用可能なスペクトルリソースの一部を定期的に再割り当てるときに用いる。固定したスペクトル割り当てと対照的に、スペクトル共有によりネットワーク間でのスペクトルリソースのバランスを動的にとることができる。結果として、システムのスペクトル的なスケーラビリティが改善し、ネットワークが利用できるスペクトルリソースを要求の変化に応じて調節することができる。かかる要求は、例えばネットワークオペレータのカスタマーベースやマーケットシェアに関する金銭的または商業的な要求であってもよい。かかる要求は、例えばそれぞれのネットワークにおける付加に関する運営上の要求であってもよい。言うまでもなく、スペクトル共有により通信ネットワークの運営の焦点を絞り、結果としてスペクトルリソースに対する全体的な需要を限定するものであってもよい。また、スペクトルリソースをそれぞれのネットワークの付加の総計の変化に応じて再割り当て、それにより複数のネットワークにわたるスペクトルの全体的な使用を増やしてもよい。

スペクトル共有機能により、通信システムにおけるスペクトルへのアクセスが安定的、予測可能、かつ信頼性が高いものとなり、一方、システムの異なるネットワーク間でのスペクトルの要求の変化に迅速に反応できることが望ましい。スペクトル共有を、（大きな地理的エリアにゆっくり変化する安定的なスペクトル割り当てを提供する）長期的スペクトル割り当てと、（大規模ソリューションに短期的変化を提供する）短期的スペクトル割り当てとに分割することにより、必要な安定性と予測可能性を妥当な複雑性で達成することができる。

上記に基づき、スペクトルのネゴシエーションと管理について４つのステージを提案した。第１のステージは「スペクトル共存と共有」と呼ぶ。この第１のステージでは、スペクトルの共存と共有のシナリオの下、複数のＲＡＮ（例えば、異なるオペレータに属するものでもよい）は、既存の専用スペクトル帯域を越えてＲＡＮの１つに利用可能とすべき共有スペクトルの量を決定する。典型的なシナリオを図３に示す。３つのオペレータ（オペレータ１、２、３）はそれぞれ自分のＲＡＮ（それぞれＲＡＮ１、２、３）を有している。各ＲＡＮは、ガードバンドにより隣接する帯域と隔てられている自分専用のスペクトル帯域を有する。また、共有スペクトル帯域もあり、どのＲＡＮも自分の専用スペクトル帯域に加えて利用することができる。

スペクトルの正確な最終的な境界に関する決定は場所に依存し、例えば、エリアの性質（例えば、都市部または郊外エリア）やそのエリアの座標に応じて決まる。空間的セパレーション及び周波数セパレーションの間のトレードオフ（trade-off）も割り当てられるスペクトルの正確な最終的な境界に影響がある。

この場所依存性は図４を参照すれば分かるであろう。図４には、３つの地理的なカバレッジエリアすなわちセルを示した。３つのオペレータの３つのＲＡＮは各セルにあるが、３つのＲＡＮに対する専用スペクトルアロケーションと共有スペクトルアロケーション間にはセルごとに違いがある。すなわち、（一部スペクトル共有または再割り当てが行われると仮定して）利用可能なスペクトルの最初の境界はセルごとに異なる。

第２のステージは長期（ＬＴ）スペクトル割り当てと呼ばれる。ステージ１においてスペクトル境界に関する決定をした後、定期的または準定期的に、例えば１−２分おきに、（例えば異なるオペレータに属する）異なるＲＡＮのＧＷ間でネゴシエーションが行われる。かかるネゴシエーションにより、利用可能なスペクトルを再配置（再アロケーションまたは再割り当て）して、異なるＲＡＮ、例えば主ＲＡＮと副ＲＡＮの間のスペクトル利用を理想的に最大化する。このように、１つのモバイルオペレータは、利用していないスペクトルを下取りに出して自分の不使用スペクトルからの収益を最大化し、他のオペレータから不使用スペクトルを取得してサービス品質（ＱｏＳ；Quality of Service）を高めることができる。もちろん言うまでもなく、かかるスペクトル共有は金銭的要因の影響を受ける必要はなく、技術的要因の影響のみを受けてもよい。例えば、複数のＲＡＮにわたるスペクトル利用を最大化したということでもよい。

例として、図５は第２のステージの一部として、スペクトルをいかに移転／再割り当て／再アロケーションするかを示している。図５では、この第２のステージを第１のラン（run）と第２のランにより２回行う。第１のランの前、ＲＡＮ１−３はほぼ等しい専用帯域幅を有し、ＲＡＮ１とＲＡＮ２は付加的な共有帯域幅を共有し、ＲＡＮ２のシェアの方が大きいことが分かる。第１のランの後、ＲＡＮ２は、ＲＡＮ３からスペクトルを取得して、専用スペクトルアロケーションの大きさが増加していることが分かる。また、第１のランの後、ＲＡＮ３と２は付加的共有帯域幅を共有する（ＲＡＮ１は付加的共有帯域幅は占有していない）。第２のランの後、ＲＡＮ３はＲＡＮ２からスペクトルを取得することにより専用スペクトルアロケーションのサイズを大きくする。また、第２のランの後、ＲＡＮ３と２は付加的な共有帯域幅を共有するが、ＲＡＮ３のシェアの方が（ＲＡＮ２より）大きい。したがって、図５から分かるように、専用スペクトル割り当てと追加的スペクトル割り当てはランごとに変化してもよい。

第３のステージは短期（ＳＴ）スペクトル割り当てと呼ばれる。ステージ２でスペクトル割り当て境界に関する決定を行った後、短期的に定期的または準定期的にＢＳ間で局所的にネゴシエーションを行う。言うまでもなく、ステージ３における短期的割り当ての目的は、迅速にスペクトル割り当てを行うことにより全体的な柔軟性を向上することにより、ステージ２のスケジューリングされた長期的割り当てを増やすことである。かかる短期割り当てはセルの空間的な細かさ（granularity）で行え、以下に明らかにするように様々な方法でトリガー（trigger）できる。

第３のステージの可能性のあるシナリオを図６に示した。図６の左側の図は、３つのワイドエリア展開（deployment）すなわちセル（ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３）と、１つのメトロポリタンエリア展開すなわちセル（ＭＡ）の地理的配置を示す。図６の右側の図は、この第３のステージの２つのラン（runs）の効果を示す。第１のランの前、ＭＡはＷＡ１にアロケーションまたは予め割り当てされたスペクトル部分の間の比較的小さなスペクトル部分を占める。第１と第２のランにより、ＭＡはネゴシエーションしてＷＡ１から次第にスペクトルを取得する。

第４のステージはチャネルアロケーション／無線リソースパーティショニングと呼ぶ。物理レイヤーとネットワークレイヤーの両方において、許容可能な性能レベル（例えばビットエラーレートＢＥＲ）を達成するため、無線の仕様を変更する。ネットワークレベルでは、チャネル割り当て／無線リソースパーティショニングを適用することにより（すなわち、チャネル周波数を適切に選択することにより）、干渉を最小化できる。

第３のステージで（すなわち短期的に）決定をした後、適切なサブチャネルを各セルまたは基地局に超短期的にアロケーションする決定をすることができる。これを、ＢＳ間のアロケーションの場合を図７Ａに示し、（より小さな他のサブチャネル構成の一部として）１つのＢＳがサービスしているＵＥ間のアロケーションの場合を図７Ｂに示した。

図８は、階層的相関関係について上記の４つのステージをまとめた図である。４つのステージのすべてを行う必要はなく、これらのステージを組み合わせて並行してまたは順次行うことができる。

図９は、本発明を化体した通信システム２０と、本発明の目的及び利益を理解するのに有用な帯域幅割り当て図とを示す概略図である。

通信システム２０はワイヤレス通信システムであり、少なくとも一群の通信装置２２を含む。本実施形態では、通信システム２０は通信装置Ａ、Ｂ、Ｃとラベル付けされた一グループの通信装置２２と、通信装置Ｄとラベル付けされた別の通信装置とを含む。以下に明らかにするように、本発明の実施形態は一グループの通信装置に焦点を絞り、特にそのグループのメンバー間の干渉、及びそのグループの一メンバーと別の通信装置（通信装置Ｄ）との間の干渉に焦点を絞っている。

そのグループの通信装置２２の１つ、例えば通信装置Ａは、グループのリーダーであると考える。グループのリーダーはそのグループの永続的なリーダーであってもよいし、一時的なリーダーであってもよい。すなわち、そのグループのリーダーに指定された通信装置２２は時に応じて変更されてもよい。実際、グループ辞退が一時的に形成されるものであってもよい。リーダーは、システム２０に本発明を化体するスペクトル再割り当てを実行させる制御手段を有する。図１０を参照してかかる方法を検討する。単純化のため、かかる制御手段は図９には明示的には示していない。通信装置２２は、例えばモバイル通信ネットワーク等の無線アクセスネットワークの基地局（ＢＳ）である。

通信装置２２は、例えば無線送信を用いて、（互いに、または図９には図示しない他の通信装置と）ワイヤレスで通信可能である。かかる通信のために、各通信装置Ａ−Ｄは利用可能な通信周波数スペクトルの一部を予め割り当てられている。図９の下側の図には、（ａ）として、２つの帯域幅構成の図にかかる事前割り当てを示した。

時に応じて、システムの通信装置２２はいろいろな理由によりスペクトルのアロケーションが最適状態ではなく、それゆえスペクトル割り当てによりアロケーションを変更したいことがある。例えば、かかる装置２２の１つの通信負荷（送信するデータ量）がある時点で比較的高く、その負荷をサポートするために付加的な（extra）帯域幅すなわちスペクトルを必要としているとする。その状況では、できればその通信装置２２が他の通信装置２２から付加的なスペクトルを取得することが利益にかなう。逆に、通信装置２２の１つの負荷がある時点で比較的低く、その時点で不使用または十分使用されていないスペクトル部分があるとする。同様に、その通信装置２２は他の通信装置２２に十分使用されていなく余分なスペクトルを使用させることが利益にかなう。これによりシステム２０内のスペクトル利用が全体的に改善される。

通信装置２２が異なるオペレータ（オーナー）により運営されている場合、スペクトルの再割り当てによりこれらのオペレータはスペクトルを売る（trade in）ことができる。図９のシステム２０では、一グループの通信装置２２（通信装置A-C）は例えば同じRANに属し、よって同じオペレータに属し、通信装置Dは別のRANに属し、よって別のオペレータに属していてもよい。そのシナリオでは、そのグループメンバー間のスペクトルの再割り当ては、トレードという意味ではそのグループのオペレータの利益とはならない。そのオペレータがそのグループの各通信装置２２に割り当てられたスペクトルを「所有」しているからである。しかし、そのグループの通信装置２２と通信装置Dとの間のスペクトル再割り当ては、そのグループのオペレータと通信装置Dのオペレータの両方にとってトレードという点で利益になる。

図９に示した２セットの帯域幅割り当て図（ａ）ないし（ｅ）は、システム２０で生じ得るスペクトルの再割り当ての例である。左側の帯域幅割り当て図のセットは、グループのメンバー間に生じ得るスペクトルの再割り当てを表し、この場合は通信装置Ａと通信装置Ｂの間の場合を表す。右側の帯域幅割り当て図のセットは、グループの一メンバー（この場合通信装置Ａ）と（グループのメンバーではない）通信装置Ｄとの間に生じ得る再割り当てを表す。

図９の両方の帯域幅割り当て図のセットを参照して、相異なるスペクトルレイアウトは、問題の２つの通信装置２２間で、図示したように順番に（すなわち（ａ）から（ｅ）に）、または任意の順序で生じ得るスペクトルの再割り当ての例として挙げたものである。図（ｂ）と（ｃ）から分かるように、問題となっているいずれかの通信装置２２が他方の通信装置に割り当てられていた周波数スペクトルにスペクトル割り当てを拡大することができる。図（ｄ）から分かるように、通信装置２２へのスペクトルのアロケーションすなわち割り当ては、１つの連続したアロケーションである必要はない。通信装置２２の１つに、他の通信装置２２に割り当てられていた大きなスペクトル部分内に含まれるスペクトル部分を再割り当てしてもよい。実際、２つの通信装置のスペクトルアロケーションは、図（ｄ）に示したものより複雑であってもよく、例えば、多数の異なる分離した（分散した）部分を有し、各部分がそれ自体のパワーレベルと変調方式を有していてもよい。図（ｅ）から分かるように、ある時点に問題の通信装置２２にアロケーションまたは割り当てされたスペクトルのすべてが、（同じ方法で、または何か他の方法で）他の時点に同じ通信装置２２にアロケーションされている必要はない。例えば、ある時点において、どの通信装置２２もスペクトルのある部分を欲しがらないとき、どの通信装置２２にもその部分を割り当てない方が効率的である。利点の一つは他の周波数における干渉が低くなることであり、利点のもう一つは他の通信装置（例えば、図９に図示しない通信装置）がそのスペクトル部分を利用でき、問題の通信装置のオペレータの収益が増加することである。このように、スペクトル利用の改善は、問題の再割り当てを実行する通信装置２２の間でのみ達成されるのではなく、それらの通信装置より大きい通信システム（例えば、通信システム２０全体や通信システム２０より大きい通信システム）において達成される。最終的に、単純化のため図９には図示していないが、その装置のスペクトルアロケーションを他の装置のスペクトルアロケーションと周波数及び／または時間においてオーバーラップさせることも可能である。

上記の説明から分かるように、本発明の実施形態は、通信装置２２のグループのリーダーをスペクトル再割り当ての制御に巻き込むことに焦点を絞っている。特に、本発明の実施形態はかかるリーダーにそのグループのメンバーを巻き込んだ再割り当てを制御させる。図９において、通信装置Ａは（一時的または永続的に）グループのリーダーであるものとし、それゆえ通信装置Ａは帯域幅割り当て図（bandwidth-assignment diagrams）の両方のセットに示した再割り当てに係わっているように示した。図９では、制御しているリーダー（通信装置Ａ）は、再割り当てそのものに実際に係わっている（そのスペクトル割り当てが変更される）ものとして示したが、もちろん自分のグループに影響がある再割り当て（re-assignments）を制御して、自分のスペクトルを再割り当てしなくてもよい。例えば、リーダー（通信装置Ａ）は通信装置Ｂと通信装置Ｃの間の再割り当て、または通信装置Ｂと通信装置Ｄの間の再割り当てを制御する。これにより有利にもそのグループ（すなわちクラスター）に係わるすべての再割り当てについてある程度の中央制御（及び共通の利益）を維持することができる。

図１０は、本発明を化体した方法３０を示すフロー図である。方法３０はステップＳ２を含み、システム２０で実行できる。

システム２０をシステム例として、方法３０はシステム２０が使用中に、すなわち動的に実行される。方法３０を多数の方法で開始することができることは明らかであるが、ここでの目的のために、本方法を、開始後ステップＳ２を実行し、次いで本方法を終了するものと仮定する。もちろん、図１０に破線で示したように、例えば定期的に、またはトリガーに基づき、方法３０を２回以上実行することも有利である。２回以上方法３０を実行することにより、複数または一連の再割り当てを制御することができる。かかる一連の再割り当ては同じ通信装置２２に係わるものであっても、違う通信装置２２のセットに係わるものであってもよい。このように、システム２０は、システム全体やかかるシステムの一部の変化する状態や要求を効果的に「追跡（track）」することができる。

ステップＳ２では、グループリーダーにおいて、少なくとも一つのグループメンバーに係わるスペクトル再割り当てを制御する。

本発明をよりよく理解するため、図１１Ａと図１１Ｂを参照して好ましい実施形態を検討する。図１１Ａと図１１Ｂは、本発明を化体するワイヤレス通信システム４０を２つの方法で整理して示した概略図である。通信システム４０は６つの基地局４２（ＢＳ１−ＢＳ６）を含む。

図１１Ａでは、ＢＳ４２は２つの異なるクラスター（クラスター１とクラスター２）に分かれている。ＢＳ１、ＢＳ３、及びＢＳ４はクラスター１の一部であり、ＢＳ２、ＢＳ４、ＢＳ５、及びＢＳ６はクラスター２の一部である。ＢＳ４はクラスター１の一部であるとともにクラスター２の一部でもある。図１に戻り、同じクラスターのＢＳ４２は同じＲＡＮに含まれるが、言うまでもなく、ＢＳ４２のクラスターへの分け方とＢＳ４２のＲＡＮへの分け方は異なっていてもよい。

図１１Ｂでは、ＢＳ４２は単一のクラスターに分けられる（organised）。ＢＳ１ーＢＳ６はすべて同じクラスターにあるが、もちろんこれらのＢＳ４２が複数の異なるＲＡＮの一部であってもよい。通信システム４０のＢＳ４２は図１の通信ネットワーク１等のモバイル通信システムの構成要素であるものとする。すなわち、ＢＳ１−ＢＳ６と同様に、通信システム４０は複数のＧＷ、複数のＢＳ、及び複数のＵＥを含んでもよい。通信システムはＩＰネットワークとＣＮをさらに含む。

ＢＳ１−ＢＳ６は、例えば、アロケーションまたは割り当てされた周波数スペクトルを用いて、ＵＥとの間で、無線信号を送受信することができる。本実施形態はＢＳ対ＢＳの高速スペクトル割り当て及びネゴシエーションメカニズムに関する。物理レイヤーにおいて、パワー制御を利用して干渉を低減でき、このようにシステムの無線送受信器（例えば、ＢＳやＵＥ）の信号対干渉比（ＳＩＲ；Signal-To-Interference Ratio）を満たすことができるものと仮定する。

図１１Ａと図１１Ｂから分かるように、複数のＢＳ４２を主ＢＳであるとして示し、残りのＢＳを副ＢＳであるとして示した。上記の通り、主部分と副部分とを有するシステムにおけるスペクトル再割り当ての制御は重要である。

図１１Ａと図１１Ｂにおいて、主ＢＳは主システムを形成し、副ＢＳは副システムを形成するものとする。一般的に、主システム（例えば、モバイルオペレータが所有するＲＡＮ）はその無線スペクトルリソースを完全に制御でき、望めば、スペクトル共有をネゴシエーションして副システムにスペクトルへのアクセスをさせてもよい。

図１２は、主システムと副システムの間で通信スペクトルのネゴシエーションを行うシナリオを示す概略図である。図１２では、一方のＲＡＮは主システムでありＢＳ１−ＢＳ５とＧＷ１を含み、もう一方のＲＡＮは副システムでありＢＳ６−ＢＳ１０とＧＷ２を含む。図１２に示したように、長期スペクトル割り当てはＧＷ同士のネゴシエーションにより行われる。

ＲＡＮはＧＷを通じて長期スペクトルネゴシエーションに係わるが、無線スペクトルのアロケーションまたは共有に関する短期ネゴシエーションは、主システムのＢＳと副システムのＢＳの間で行われてもよい。ＢＳの送信パワーと相対的位置関係により、２つのＢＳの間で排他的にスペクトルへのアクセスを制御する個別的（isolated）かつ排他的なネゴシエーションを行うこと（及び／または利用するアンテナの方向を考慮すること）は常に可能とは限らない。スペクトル割り当てに関する決定が他のＢＳに影響を与え、他のスペクトル割り当てに関する他のＢＳの決定に影響を与えるからである。同様に、どのスペクトルネゴシエーションにも２以上の当事者がいることが多い。図１１Ａと図１１Ｂから分かるように、本発明の実施形態は、主ＢＳと副ＢＳを含むＢＳのクラスター（グループ）に基づくスペクトルネゴシエーション及びスペクトルの再割り当てに焦点を絞っている。ＢＳの各クラスターは互いのインパクトが最も高いＢＳを含む。

一方、（例えば、図１２に示したようにＧＷ間の）スペクトル再割り当てに関する集中ネゴシエーションが可能であるが、シグナリングオーバーヘッドとＢＳから収集する情報の複雑性に関する欠点がある。一方、関与するＢＳ自体の間で分散的にネゴシエーションをすると、シグナリングオーバーヘッドは低下するが、ＢＳ間の決定はスペクトルのユーザに対するその決定のインパクトを知らずに局所的に行われるので、かかる決定の結果、利益衝突が生じる。本発明の実施形態は、主ＢＳと副ＢＳのクラスター（すなわちグループ）に対して、準集中的なクラスターサイズのスペクトルネゴシエーションとスペクトルの再割り当てを提供し、スペクトル再割り当てへの集中的及び分散的アプローチの両方を利用（し、一方で個々のアプローチの欠点の回避を試みる）ことにより、これらの問題を解決することを目的とする。

（例えば、図５と図１２に示した）長期スペクトル割り当ては、複数のネットワークの複数のＲＡＮを巻き込む非局所的プロセス（すなわち、集中的プロセス）であり、短期スペクトル割り当ては一般的には複数のＢＳを直接巻き込む、より局所的なプロセスである。したがって、長期と短期の割り当ての潜在的な利益は異なり、互いにほとんど依存しない。長期スペクトル割り当ては従来の無線ネットワークにおける低速無線リソース管理（slow ＲＲＭ; slow Radio Resource Management）に類似していると考えられるが、短期スペクトル割り当ては、例えばＨＳＤＰＡシステムが行う、高速パケットスケジューリングと高速ＲＲＭに類似していると考えられる。同様に、低速ＲＲＭと高速ＲＲＭプロセスは互いに補完的であり、長期及び短期のスペクトル割り当てプロセスも互いに補完的であると考えられる。長期スペクトル割り当ては、例えば、１−２分ごと、かつ「ＲＡＮネットワークに広がる」ホワイトスペクトルスペース（white spectrum space）を利用するものであり、一方、短期スペクトル割り当ては秒単位の「局所化」した（例えば、ＢＳごとの）スペクトルを利用するものである。

システム４０のＢＳ間のスペクトルの再割り当てする複数の方法を検討する。かかる方法により本発明を実施できる。これらの方法は、図１１Ａと図１１Ｂに示したクラスター構成を仮定して、システムのＢＳ間の効率的な短期ネゴシエーションを含む。以下に明らかになるように、各ネゴシエーションは一連のコンポーネント・ネゴシエーション（component negotiations）を含む。各コンポーネント・ネゴシエーションは、局所的に２つのＢＳのみに関係すると仮定する。また、全体的なネゴシエーション（及びコンポーネント・ネゴシエーション）は一度に１回だけ行うことが予め合意されているものと仮定する。コンポーネント・ネゴシエーションは、排他的であり一対一のネゴシエーションであるものとし、全体的ネゴシエーション（すなわち、コンポーネント・ネゴシエーションのセット、すなわち簡単にネゴシエーションのセット）はＢＳ４２のクラスター構造を考慮する。

システム４０のＢＳ４２は、スペクトルの再割り当ての制御機能を実行するために、互いに通信できるものと仮定する。この通信は、ワイヤレス通信（例えば、空中線通信（OTA））及び／または（例えば有線IPリンクを介した）ワイヤード（wired）通信を含む。図１には図示していないが、かかる制御通信は（例えば、マイクロ波リンク等の専用ＯＴＡチャネルを介して）ＢＳ間で直接行われる。代替的、または追加的に、かかる制御通信は、図１に示したリンクを同様のリンクに沿って、ＧＷ、ＩＰネットワーク、さらにＣＮを介してルーティングされる。しかし、本実施形態の目的では、これらの通信はＢＳ自体から始まり、制御されるものと仮定する。

後の説明のために、システム４０はＮ個のトランスミッタ・レシーバ・ノード（すなわち、ＢＳ４２）を含むと仮定する。これらのＢＳは、ＢＳ１−ＢＳ６を含み、固定した位置に配置され、縦横Ｌ×Ｌの正方形の地理的領域に一様に分布している。 ＢＳは、可能性のある各スペクトル割り当てについて、他のＢＳ（及び／または一般的にはそのＢＳのセル）に生じる干渉を測定／予測／推定する機能を有し、かかる各スペクトル割り当てについて、他のＢＳから受ける干渉を決定／測定／推定（または干渉に関する関連情報を取得）する機能も有すると仮定する。

上記の方法を例示するため、システム４０のＢＳ間でスペクトル共有すなわちスペクトル交換を行う４つの方法（方法１−４）を、本発明の実施方法に関する例として説明する。これらの方法はシステムのＢＳ間の短期スペクトル割り当てに関するものであるが、これらの方法はもちろん任意の時間スケールで使用することができる。各方法１−４において、各クラスターのＢＳはそのクラスターのリーダーであるとする。システム４０のＢＳ間の主／副関係との一貫性を保つため、１つの主ＢＳが各クラスターのリーダーとして機能し、各クラスターはそのリーダーである主ＢＳと、副システムまたはＲＡＮの複数のＢＳとを含むと仮定する。したがって、本実施例では、ＢＳ１またはＢＳ２のいずれか、または両方がそれぞれのクラスターのリーダーであると考える。図１１Ｂの場合、クラスターは１つしかなく、以下の説明ではＢＳ１がクラスターのリーダーであると考えるが、言うまでもなく、ＢＳ２がそのクラスターのリーダーであってもよい。実際、ＢＳ１は時間によってはそのクラスターのリーダーであり、ＢＳ２は残りの時間にリーダーであると考えてもよい。すなわち、クラスターのリーダーはそのクラスターの一時的なリーダーに過ぎない。もちろん、システム４０の主／副関係はなくてもよく、ＢＳ４２は同等のステータスを有していてもよい。その場合、リーダーは他の基準に基づき選択されてもよく、例えば１つずつ順番にリーダーにしてもよい。

図１３は、本発明を化体した方法１を表す概略図である。図１３は、システム４０が図１１Ａに示したように構成されているとの仮定の下、システム４０のＢＳ間の通信とそのＢＳが行う動作を示す。すなわち、方法１の場合、２つのクラスターがあると仮定する。方法１はステップ１ー７を含み、これらのステップが方法１の一部であることを示す「Ｍ１」を前に付した。

方法１、わがまま（selfish）アプローチ
図１３を見れば明らかなように、方法１は基本的に一連のネゴシエーションを含み、これらを繰り返すこともできる。すなわち、ステップＭ１−１からＭ１−７は何回でも繰り返すことができ、各繰り返しはスペクトル再割り当てネゴシエーションの１サイクルまたは１シリーズを表している。以下の説明はかかるサイクルまたはシリーズの１つを表す。

方法１のステップは概して区別可能な２つのセクションに分かれている。ステップＭ１−１とＭ１−２はかかる最初のセクションを構成し、現在の一連のネゴシエーションにおいてシステム４０のどのＢＳ４２がスペクトル再割り当てネゴシエーションを行うか決定する。単純化するため、システム４０のすべてのＢＳがかかるネゴシエーションを実行すべきと決定したと仮定するが、すべてのＢＳが各一連のネゴシエーションに参加する必要はない。ステップＭ１−３ないしＭ１−７は方法１の第２のセクションを表し、一連のネゴシエーションを形成する個々のネゴシエーションを表している。

より詳細には、ステップＭ１−１において、システム４０のＢＳはスペクトル再割り当てネゴシエーションに参加したいかどうか決定する。ネゴシエーションに参加したいＢＳは、それぞれのクラスターリーダーに要求を送信する。この場合、図１１Ａに示したように、２つのクラスターがあり、ＢＳ１は第１のクラスターのクラスターリーダーであり、ＢＳ２は第２のクラスターのクラスターリーダーであるとする。ステップＭ１−２において、クラスターリーダーＢＳ１とＢＳ２は、スペクトル再割り当てネゴシエーションに参加要求をしたどのＢＳにネゴシエーションに参加させるか決定する。説明を簡単にするため、すべてのＢＳ（ＢＳ３−ＢＳ６）がネゴシエーションへの参加を希望しているだけでなく、すべてのＢＳがネゴシエーションに参加を許可されるとも仮定する。しかし、参加したいＢＳの一部がネゴシエーションへの参加を許可されないと決定してもよい。ＢＳがネゴシエーションに参加したいかどうか、またはネゴシエーションへの参加を許可されるかどうか決定する理由は以下に詳しく説明する。

ステップＭ１−１とＭ１−２に続いて、希望（interested）する各ＢＳ（すなわちＢＳ３−ＢＳ６）のネゴシエーションを、ステップＭ１−３ないしＭ１−７により所定の順序で行う。言うまでもなく、ネゴシエーションを行う順序はシステムの要求により決まり、図１３に示した順序はこれらのネゴシエーションを順序付ける好ましい方法である。方法１では、ネゴシエーションはクラスターごとに行われ、この場合、（ＢＳ１がクラスターリーダーの）クラスター１のネゴシエーションが最初に行われ、（ＢＳ２がクラスターリーダーの）クラスター２のネゴシエーションが次に行われる。クラスターに２つ以上の希望する（interested）ＢＳがある場合（今の例がこの場合である）、希望するＢＳがネゴシエーションを行う順序はシステムの要求により決まり、図１３に示した順序は単なる好ましいネゴシエーション順序付け方法の１つである。例えば各ＢＳに識別番号を割り振り、その識別番号順にネゴシエーションを行う。

図１３にも示したように、言うまでもなく、各ネゴシエーションは２つの主要ステージを含む。第１のステージには「A」を付し（例えば、方法ステップＭ１−３Ａ）、第２のステージには「Ｂ」を付した（例えば、方法ステップＭ１−３Ｂ）。第１のステージでは、関与している参加希望ＢＳ（interested BS concerned）（例えば、ステップＭ１−３のＢＳ３）は、提案されたスペクトルの再割り当ての結果として採用したいスペクトル構成（すなわち、スペクトルのアロケーション、及び任意的にパワーレベルやＭＣＳ（modulation and coding schemes）等）を決定する。その参加希望ＢＳは、次にクラスターリーダーに所望のスペクトル構成を通知する。第２のステージでは、関与しているクラスターリーダー（方法ステップＭ１−３ではＢＳ１）は、参加希望ＢＳが所望する提案されたスペクトル再割り当てを許容するかどうか決定し、その参加希望ＢＳに提案された再割り当てが承認されたかどうか通知する。クラスターリーダーは、例えば、干渉の測定値／推定値（干渉指標）に応じて、提案された再割り当てを承認するかどうか決定する。

それゆえ、方法１では、ステップＭ１−３でＢＳ３がＢＳ１とネゴシエーションし、Ｍ１−４でＢＳ４がＢＳ１とネゴシエーションし、ステップＭ１−５でＢＳ５がＢＳ２とネゴシエーションし、ステップＭ１−６でＢＳ６がＢＳ２とネゴシエーションし、ステップＭ１−７でＢＳ４がＢＳ２とネゴシエーションする。方法１では、ＢＳ４はクラスター１とクラスター２の両方に含まれるので、２回ネゴシエーションする。

いわゆる「参加希望している（interested）」及び「関与している（engaged）」ＢＳ（ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５及びＢＳ６）において行われる動作をより詳しく見ると、これらのＢＳは、提案された再割り当ての結果として被る見込みの干渉に基づき、所望のスペクトル構成を決定することが分かる。具体的に、これらの参加希望ＢＳは、提案された再割り当ての結果として他のＢＳに生じると予想される干渉は考慮していない。したがって、参加希望ＢＳは事実上自分にとって最善のものを考えるだけなので、方法１は「わがまま（selfish）」法と呼ぶ。参加希望ＢＳは事実上自分にとって最善のものを考えるが、各クラスターの再割り当てはクラスターのクラスターリーダーにより制御されるので、再割り当ての全体的な制御も一部行われる。ある意味、クラスターリーダーは、何らかの理由により許容できないと思われる再割り当てを承認しないことにより、自分のクラスターの再割り当てに影響することができる。しかし、「わがまま」法であるから、方法１のクラスターリーダーは、予見される再割り当てを承認するかしないか決定する時に、自分の干渉のみを考慮する。

図１３の各ステップに示した方法ステップは、方法１の一連のネゴシエーションという性質を理解してもらうことを主目的としている。図１４ないし図１６は、以下に説明し、方法２ないし方法４を表しているが、これらの方法の一連のネゴシエーションという性質を理解してもらうことを主目的としている。特に、方法１ないし方法４の各ステップで行われる方法の詳細な例は図１３ないし図１６には示していないが、後で詳細に説明する。

図１４は、本発明を化体した方法２を表す概略図である。図１４は、システム４０が図１１Ｂに示したように構成されているとの仮定の下、システム４０のＢＳ間の通信とそのＢＳが行う動作を示す。すなわち、方法２の場合、１つのクラスターがあると仮定する。

方法２、わがままアプローチ
方法２は、方法１と同様にステップ１ないし７を含み、ステップが方法２のステップであることを示す「Ｍ２」を頭に付した。図１４を図１３と比較すると、方法２の概略構成は方法１に非常に似ているので、方法２の以下の説明では、主に方法２と方法１の間の相違点にフォーカスする。

方法２と方法１の主な相違点は、方法２が、図１１Ａ（すなわち、クラスターが２つである）ではなく図１１Ｂ（すなわち、クラスターが１つである）に示した構成のシステム４０に関するものであることである。方法１のように、方法２では、すべての参加希望ＢＳは今の一連のネゴシエーションに参加希望（interested）であり、これらのネゴシエーションに関与を許されていると考える。クラスターは１つだけなので、ＢＳ１がそのクラスターのクラスターリーダーであると仮定する。したがって、ＢＳ１は、参加希望ＢＳがネゴシエーションへの関与を許されるかどうか決定するＢＳである。また、ＢＳ１は、各ステップＭ２−３ないしＭ２−７で行われる予想再割り当てサブセクション（prospective re-assignment subsection）を許すかどうか検討するＢＳである。

方法１と同様に方法２は「わがまま」法である。すなわち、参加希望（interested）ＢＳ（ＢＳ２−ＢＳ６）とクラスターリーダー（ＢＳ１）は両方とも、スペクトルネゴシエーションに関与するとき、自分に最善のもののみを考える。また、図１４に示したネゴシエーションが参加希望ＢＳ間で行われる順序は、単に可能な順序の１つであって、どの様な順序で行ってもよいことは言うまでもない。

図１５は、本発明を化体した方法３を表す概略図である。図１５は、システム４０が図１１Ａに示したように構成されているとの仮定の下、システム４０のＢＳ間の通信とそのＢＳが行う動作を示す。すなわち、方法３の場合、２つのクラスターがあると仮定する。

方法３、思いやりアプローチ
方法３はステップ１ー７を含み、これらのステップが方法３のステップであることを示す「Ｍ３」を前に付した。図１５を図１３と比較すると、方法３は方法１によく似ている。方法３の以下の説明では、方法１と方法３の間の相違点に集中する。

方法１と方法３の両方で、システム４０は図１１Ａに示したように構成され、２つのクラスターを有する。主要な動作及び動作の順序は方法１及び方法３とで同じである。方法３と方法１の主要な相違点は、方法３が「思いやりのある（considerate）」方法であり、方法１が「わがままな（selfish）」方法だという点である。特に、方法３では、参加希望ＢＳ（ＢＳ３−ＢＳ６）は、提案された再割り当ての結果として自分が被ると予想される干渉のみではなく、提案された再割り当ての結果として他のＢＳに生じると予想される干渉についても考慮する。同様に、クラスターリーダー（ＢＳ１とＢＳ２）は、自分に影響する干渉だけでなく、他の主ＢＳに影響する干渉も考える。

図１６は、本発明を化体した方法４を表す概略図である。図１４は、システム４０が図１１Ｂに示したように構成されているとの仮定の下、システム４０のＢＳ間の通信とそのＢＳが行う動作を示す。すなわち、方法４の場合、１つのクラスターのみがあると仮定する。

方法４、思いやりアプローチ
方法４はステップ１ー７を含み、これらのステップが方法４のステップであることを示す「Ｍ４」を前に付した。図１６を図１４と比較すると、方法２と方法４は互いによく似ている。それゆえ、以下の説明では方法２と方法４の間の相違点に主に集中する。

方法２と方法４の両方で、システム４０は図１１Ｂに示したように構成され、１つのクラスターのみを有する。それゆえ、方法２と方法４における概略構成とネゴシエーションの順序は同じである。方法４と方法２の主要な相違点は、方法４が「思いやりのある（considerate）」方法であり、方法２が「わがままな（selfish）」方法だという点である。それゆえ、方法４では（方法３と同様に）、参加希望ＢＳは、提案された再割り当ての結果として自分が被ると予想される干渉のみではなく、提案された再割り当ての結果として他のＢＳに生じると予想される干渉についても考慮する。同様に、クラスターリーダー（ＢＳ１）は自分に影響する干渉だけでなく、主システムの他のＢＳに影響する干渉も考慮する。各ＢＳは自分のクラスターメンバーと自分自身に対して責任を有するものと仮定する。ここで、ＢＳ２はＢＳ１がリーダーである主ＢＳである。ＢＳ１について、ＢＳ２が自分のニーズは自分で処理し、支援は必要ないと仮定する。
方法１ないし方法４の場合によっては、ＢＳのクラスターは場所的に他のクラスターとオーバーラップしない。

図１７は、方法１ないし４のアプローチを全体的に理解するのに有用な概略図である。図１７はとくに方法２と４に関係し、クラスターは１つである。しかし、言うまでもなく、図１７を、クラスターが２つである方法１と３を表すものとすることは可能である。 基本的には、図１７は、方法２と４で行われる双方向ネゴシエーションのラウンドロビン構成を例示している。参加希望及び関与する各副ＢＳ（ＢＳ２ーＢＳ６）は自分の順番のときにクラスターリーダー（ＢＳ１）とネゴシエーションする。一連のネゴシエーションが完全に終わると、次の一連のネゴシエーションを行い、以下同様に続く。ネゴシエーションの順序と関与するＢＳはシリーズ（series）ごとに変更してもよい。ＢＳ２は副ＢＳとして示したが、前出の図に示したように主ＢＳとしてもよい。例えば、状況は図１１Ｂと同様であり、ＢＳ２はＢＳ１がリーダーである主ＢＳであるとしてもよい。

図１８は、例えば図３ないし図８を参照して説明したスペクトル制御システムにおいて本発明の実施形態が有する主なインパクトを理解するための概略図である。特に、本発明の実施形態は、「ＲＡＮ間ハンドオーバー／ロードバランシング」と「短期スペクトル割り当て」の動作に主なインパクトを有する。

方法１ないし４の様々なステップの一部として実行される方法の詳細な例を検討するために、複数の仮定をおく。ＢＳ間の通信は空中線（Over The Air）またはＩＰリンクのいずれかにより行われると仮定する。各ＢＳは送受信無線ノードであると考える。システム４０は無線ネットワークであり、Ｎ個の送受信ノード（ＢＳ）を有するものとする。前述の通り、これらのＢＳは、縦横Ｌ×Ｌの正方形領域に一様に分布して固定されていると仮定する。

また、ＢＳは、以下に導入する複数のスペクトル構成のそれぞれにおいて、他のＢＳが被る干渉を測定／推測／ルックアップ（look-up）する機能を有するものと仮定する。また、これらのＢＳは、スペクトル構成の各々において他のセル（他のＢＳ）から受ける干渉を測定／推測／ルックアップする機能を有するものと仮定する。

各基地局は、任意の時点に割り当てた、可能性のある複数のスペクトル構成（各スペクトル構成は周波数帯域幅のアロケーションと、任意的に、それに加えて利用するパワーレベル／ＭＣＳを定める）を有するものと仮定する。１つの構成から他の構成に変更することにより、他のＢＳとの間で割り当てたスペクトルを表す、ＢＳに割り当てられたスペクトル量は変化する。かかる構成は集合として定義できる：

ここで、ｃ_ｎｉはＢＳｉ（すなわち送受信器ｉ）の可能性のあるｎ番目のスペクトル構成であり、Ｍ_ｉはＢＳｉの潜在的及び可能性のあるかかるスペクトル構成の総数である。以下の説明では、変数ｍやｐを変数ｎの代わりに用いるが、それぞれの場合において、変数の値は可能性のある構成のどれを参照しているかを示す。

図１９は、可能性のあるＢＳｉのスペクトル構成の決定する方法を理解するのに有用な概略図である。言うまでもなく、図１９に示したプロセスは、可能性のある複数のかかる構成を決定する簡単かつ効率的な一方法であるが、もちろん可能性のある複数の構成を他の方法で決定することもできる。特に、図１９のプロセスはＢＳｉに割り当てられる可能なスペクトル構成のすべてを生成するものではなく、妥当な複雑性を有し妥当な広がりを有する妥当な数の相異なる構成を決定するものである。もちろん、図１９は、例えば、離れたサブチャンクにおける複雑なスペクトル割り当てを含むような、ＢＳが適合するすべての可能なスペクトル構成を生成するようにすることもできる。

図１９において、第１の構成ｃ_１ｉは割り当ての最小スペクトルチャンク（minimum spectrum chunk）であるものとし、第２の構成及びそれ以降の構成は前の構成（possibility）に１つまたは２つのサブチャンクを追加することにより反復的に生成されるものとする。このように、可能性のあるｎ個の構成を生成する。ここでｎ＝Ｍである。かかるチャンク及びサブチャンクはそれぞれ複数の所定のサブチャネルまたはチャネルにより構成されている。

また、Ｂｉは割り当てる各スペクトル構成の全帯域幅であり、

ここで関数ＢＷ（）はアロケーションされたかかる各スペクトル構成の帯域幅を表す。

スペクトル構成に関係してＢＳｉによりＢＳｊ（ＢＳｊはＢＳｉ以外のＢＳ）に生じると予想される干渉は次式で表せる：

ここで、ｃｎｉはＢＳｉの、可能性のあるｎ番目のスペクトル構成であり、ここで、ｃｐｊはＢＳｊの、可能性のあるｐ番目のスペクトル構成であり、ｐｉはＢＳｉ（すなわち、送受信器ｉ）に関連する送信パワーであり、ηｉｊはＢＳｉとＢＳｊ間のワイヤレス通信リンクに関連する全体的送信ゲインである。基本的に、２つのスペクトル構成間のオーバーラップ（overlap (or interspersal)）が大きければ大きいほど、予想される干渉も大きくなる。

同様に、あるスペクトル構成に関係するＢＳｊに関連してＢＳｉに生じると予想される干渉は次式で表せる：

あるスペクトル構成に関して他の基地局すべてからＢＳｉ（すなわち、例えばセルｉ）が受けると予想される全体的な干渉γｉは、次式で決定できる：

あるスペクトル構成に関して他の基地局にＢＳｉにより生じると予想される全体的な干渉βｉは、次式で決定できる：

各基地局における受信ＳＩＲを公平に比較するため、各ＢＳｉにおける受信信号パワーはＳｉであると仮定する。すると：

及び、

ＢＳｉによるスペクトルネゴシエーションの開始時に（例えば、スペクトルの予見的再割り当ての前に）処理される総トラフィックロードは：

ここで、ｄｋｉはｉ番目の基地局のｋ番目のバッファに現在あるデータ量である。

後での説明のために、各ＢＳには３つの閾値が割り当てられている。第１の閾値Ｒｉは他のセル（ＢＳ）からＢＳｉが受けた許容できる最大干渉量を示す。第２の閾値Ｉｉは他のセル（ＢＳ）にＢＳｉが及ぼす最大干渉量を示す。第３の閾値Ｄｉは、ＢＳｉのバッファで送信を待っている最大データ量を示す。

上記を念頭において、上記の方法１ないし４のステップ１ないし７に関する複数の詳細な方法をここで検討する。

最初に、方法１−４のステップ１（例えば、方法１のステップＭ１−１）に関して、短期スペクトル割り当てに関与するか否かに関する参加希望（interested）ＢＳにおける意思決定に対して、以下のオプション例を想定する。

オプション１：関与する参加希望ＢＳがＢＳｉであり、他のＢＳから受ける干渉を知ることができるものとする。このシナリオでは、ＢＳｉはスペクトルネゴシエーションへの参加を希望（interested in taking part）しており、以下の条件が成立するとき、クラスターリーダーＢＳに要求を送信する：

オプション２：再び、関与する参加希望ＢＳがＢＳｉであり、他のＢＳから受ける干渉と、他のＢＳに及ぼす全干渉とを知ることができるものとする。このシナリオでは、ＢＳｉはスペクトルネゴシエーションへの参加を希望（interested in taking part）しており、以下の条件が成立するとき、クラスターリーダーＢＳに要求を送信する：

第２に、方法１−４のステップ２（例えば、方法１のステップＭ１−２）に関して、一連のネゴシエーションに参加を許されるＢＳを適格とし決定する、クラスターのリーダーについて、次のオプション例を想定する。

オプション１：クラスターリーダーＢＳは要求しているすべてのＢＳの要求を受諾する。

オプション２：クラスターリーダーＢＳは、すべての要求を検討するが、前の一連のネゴシエーションに参加しなかったＢＳのみに、今の一連のネゴシエーションに参加させる。

第３に、方法１−４のステップ３−７のパートＡ（例えば、方法１のステップＭ１−３Ａ）に関して、予想される再割り当ての結果として受け入れられる所望のスペクトル構成を選択するネゴシエーションに関与する参加希望ＢＳについて、次のオプション例を想定する。

オプション１：参加希望の（すなわちリーダーではない）各ＢＳは、順番に、提案された再割り当ての結果として他のＢＳから受けると予想される干渉を知ることができる。したがって、各ＢＳは利用可能なスペクトル構成Ｃｉ＝［ｃ１ｉ ｃ２ｉ ．．． ｃＭｉｉ］（ｉ＝１．．．Ｎ）の範囲を検討し、帯域幅が最も広く、γｉのレベルが最も低いスペクトル割り当てｃgi∈Ｃiを選択する。これはいわゆる「わがまま」アプローチとなり、方法１と２に最も適切である。

オプション２：参加希望の（すなわちリーダーではない）各ＢＳは、順番に、提案された再割り当ての結果として他のＢＳから受けると予想される干渉と、他のＢＳに及ぼすと予想される全干渉とを知ることができる。したがって、各ＢＳは利用可能なスペクトル構成Ｃｉ＝［ｃ１ｉ ｃ２ｉ ．．． ｃＭｉｉ］（ｉ＝１．．．Ｎ）の範囲を検討し、帯域幅が最も広く、γｉ及びβｉのレベルが最も低いスペクトル割り当てｃgi∈Ｃiを選択する。これはいわゆる「思いやり」アプローチとなり、方法３と４に最も適切である。

第４に、方法１−４のステップ３−７のパートＢ（例えば、方法１のステップＭ１−３Ｂ）に関して、ネゴシエーションにおいて示唆されたスペクトル構成を承認または拒絶する決定をする、クラスターＢＳについて、次のオプション例を想定している。

オプション１：クラスターリーダーＢＳｊは、示唆された再割り当ての結果として被ると予想される干渉を知る機能を有する。予想される干渉が閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。これはいわゆる「わがまま」アプローチとなり、方法１と２に最も適切である。

オプション２：クラスターリーダーＢＳｊは、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳ（すなわち、他の参加希望のＢＳ）にネゴシエーションしているＢＳが及ぼすと予想される干渉を知る機能を有する。予想される干渉が閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。これはいわゆる「思いやり」アプローチとなり、方法３と４に最も適切である。

オプション３：クラスターリーダーＢＳｊは、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳ（すなわち、他の参加希望のＢＳ）からネゴシエーションしているＢＳが被ると予想される干渉を知る機能を有する。予想される干渉が閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。これはいわゆる「わがまま」アプローチとなり、方法１と２に最も適切である。

オプション４：クラスターリーダーＢＳｊは、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳ（すなわち、他の参加希望のＢＳ）からネゴシエーションしているＢＳが被ると予想される干渉、及び他の副ＢＳにネゴシエーションしているＢＳが及ぼすと予想される干渉を知る機能を有する。予想される干渉（すなわち、２種類の干渉の組み合わせ）が閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。これはいわゆる「思いやり」アプローチとなり、方法３と４に最も適切である。

オプション５：クラスターリーダーＢＳｊは、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳ（すなわち、他の参加希望のＢＳ）からネゴシエーションしているＢＳが被ると予想される干渉、及び他の副ＢＳにネゴシエーションしているＢＳが及ぼすと予想される干渉、及びネゴシエーションをしているＢＳからクラスターリーダー自体が被ると予想される干渉を知る機能を有する。予想される干渉（すなわち、これらの種類の干渉の組み合わせ）が閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。これはいわゆる「思いやり」アプローチとなり、方法３と４に最も適切である。

オプション６：クラスターリーダーＢＳｊは、ネゴシエーションしている副ＢＳが処理するトラフィックロードと、示唆された再割り当ての結果としてネゴシエーションしているＢＳから被ると予想される干渉を知る機能を有する。トラフィックロードが限界閾値より高いとき、クラスターリーダーは干渉が閾値より大きくても、示唆された再割り当てを受諾／承認する。

オプション７：クラスターリーダーＢＳｊは、ネゴシエーションしている副ＢＳが処理するトラフィックロードを知る機能を有し、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳにネゴシエーションしている副ＢＳが及ぼすと予想される干渉を知る機能を有する。干渉が干渉閾値よりも低ければ、クラスターリーダーは示唆された再割り当てを受諾／承認する。トラフィックロードがトラフィック閾値より高いとき、クラスターリーダーは干渉が干渉閾値（または干渉に係わるその他の閾値）より大きくても、示唆された再割り当てを受諾／承認する。

オプション８：クラスターリーダーＢＳｊは、ネゴシエーションしている副ＢＳが処理するトラフィックロードを知る機能を有し、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳからネゴシエーションしている副ＢＳが被ると予想される干渉を知る機能を有する。トラフィックロードが限界閾値より高いとき、クラスターリーダーは干渉が閾値より大きくても、示唆された再割り当てを受諾／承認する。

オプション９：クラスターリーダーＢＳｊは、ネゴシエーションしている副ＢＳが処理するトラフィックロードを知る機能を有し、示唆された再割り当ての結果として、システム（またはクラスター）の他の副ＢＳからネゴシエーションしている副ＢＳが被ると予想される干渉と、示唆された再割り当ての結果として他のＢＳにネゴシエーションしている副ＢＳが及ぼすと予想される干渉とを知る機能を有する。トラフィックロードが限界閾値より高いとき、クラスターリーダーはこの干渉（上記の２種類の干渉の組み合わせ）が閾値より大きくても、示唆された再割り当てを受諾／承認する。

オプション１０：クラスターリーダーＢＳｊは、ネゴシエーションしている副ＢＳが処理するトラフィックロードを知る機能を有する。また、クラスターリーダーは、示唆された再割り当ての結果として、システム（すなわちクラスター）中の他の副ＢＳからネゴシエーションしている副ＢＳが被ると予想される干渉と、他のＢＳにネゴシエーションしている副ＢＳが及ぼすと予想される干渉と、ネゴシエーションしている副ＢＳからクラスターリーダーが被ると予想される干渉とを知る機能を有する。トラフィックロードが限界閾値より高いとき、クラスターリーダーはこの干渉（上記の種類の干渉の組み合わせ）が閾値より大きくても、示唆された再割り当てを受諾／承認する。

もちろん、上記の「オプション」は互いに代替的に用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。用いる「オプション」の組み合わせは時に応じて、例えばシステム要求の変化やトリガーに応じて変更してもよい。

第５に、方法１−４のステップ３−７のそれぞれに係わる２つのＢＳ間のネゴシエーションを行う方法を検討する。簡単のため、かかるネゴシエーションをこれらの方法のステップ３−７の１つのパートＡとＢ（例えば、方法１のステップＭ１−３ＡとＭ１−３Ｂ）をネゴシエーション例として、単独のものとして検討する。方法１−４のアナロジーで、さらに別のネゴシエーション方法をネゴシエーションに適用してもよい。

方法１−４では、各ネゴシエーションでは２つのＢＳは、クラスターリーダーＢＳ（例えば、ＢＳ１）と参加希望かつ関与している（interested and engaged）ＢＳ（例えば、ＢＳ３）である。さらに説明するため、システム４０におけるＢＳのナンバリングは破棄し、問題となる２つのＢＳを一般的にＢＳ１とＢＳ２とする。

２つのＢＳ（ＢＳ１とＢＳ２）の間のネゴシエーション（スペクトル共有またはスペクトル交換の実行）の方法（方法Ａ−Ｄ）を、本発明をいかに実施するかのさらなる例として、ここで説明する。これらの方法は２つの基地局間の短期スペクトル割り当てに関係するが、もちろんいかなる時間スケールでも利用することができる。上記の通り、方法Ａ−Ｄに関して説明するネゴシエーションは、方法１−４のネゴシエーションのどれで置き換えてもよい。

方法Ａ−Ｄの各々において、潜在的に、ＢＳ１はＢＳ２にスペクトルを割り当てるものと仮定し、ＢＳ２はかかるスペクトルの割り当てを受けるものと仮定する。さらに、方法Ａ−Ｄの各々において、提案された再割り当てを承認するか否かを決定するＢＳはＢＳ１である。したがって、方法Ａ−Ｄについて、ＢＳ１はクラスターリーダーであり、ＢＳ２は対応する参加希望（interested and engaged）ＢＳであるものとする。もちろん、ＢＳ１が潜在的に割り当てをされるものであり、割り当てをするものでないとして、方法Ａ−Ｄと同等の方法を実施することもできる。しかし、かかる等価な方法の説明は、重複を避けるためにしない。

図２０は、本発明の一実施形態の一部である方法Ａを示す概略図である。図２０は、ＢＳ１とＢＳ２の間の通信と、方法Ａの動作中にＢＳが行う動作を示している。

方法１、わがままアプローチ
方法Ａでは、ＢＳ１はＢＳ２に、再割り当てできるスペクトル部分を有することを通知する。例えば、ＢＳ１は、その時十分なトラフィックロード（traffic load）を有していないかも知れない、または再割り当てを提案した時に、その時に割り当てられている全スペクトルの保持を正当化するのに十分なトラフィックロードを予想していないかも知れない。事実上、ＢＳ１は余分なスペクトルを一時的に有している、または有することを予想している。

これに応じて、ＢＳ２は、スペクトル選択動作を行い、受け入れたい（adopt）スペクトル構成を特定する。かかる動作の例は、図２１ないし図２４を参照して後ほど説明する。スペクトル選択動作の結果として、ＢＳ２はＢＳ１に所望のスペクトル構成の示唆を通知する。

次に、ＢＳ１はスペクトル評価動作を行い、示唆されたスペクトル構成を評価して、再割り当てを承認するか否か決定する。かかる動作は図２５を参照して後ほど説明する。スペクトル評価動作の後、ＢＳ１はＢＳ２に示唆されたスペクトル構成を承認したか否か通知する。

ＢＳ１が示唆された再割り当てを承認した場合、再割り当てが行われ、ＢＳ１とＢＳ２はその再割り当てを考慮してそれぞれのスペクトルを受け入れる（adopt）。すなわち、ＢＳ２は所望のスペクトル構成を受け入れ、ＢＳ１はＢＳ２が受け入れた構成に対応する新しい構成を受け入れる。かかる再割り当ては、ＢＳ１とＢＳ２のネゴシエーションが行われる所定時間に行われてもよい。あるいは、ＢＳ１とＢＳ２は定期的または準定期的に再割り当てを行うように構成されていてもよい。この場合、承認された再割り当ては次の再割り当て時に有効となってもよい。かかる再割り当ては、所定期間の間有効であっても、２つのＢＳ間でネゴシエーションにより決めた期間有効であってもよい。外部装置がかかる再割り当てのタイミングや、かかる再割り当てが有効な期間を制御してもよい。トリガーにより再割り当てのタイミングを制御してもよい。ＢＳ１が示唆された再割り当てを承認しない場合、その再割り当ては行われず、ＢＳ１とＢＳ２はそれぞれ既存のスペクトルを受け入れる。

図２１は、方法５０のフロー図であり、上記のスペクトル選択動作の一例である。方法５０は、ＢＳ２が受けると予想される干渉を考慮して所望の値ｍを選択するステップＳ５１を含む。図１９を参照して説明したように、ｍの各値は異なるスペクトル構成を表し、ｍの値を選択するということは所望のスペクトル構成を選択することと同じである（再割り当て後に受け入れられるスペクトル構成となる）。このｍの値は再割り当てが望まれるスペクトル構成と呼ぶ。構成によりＢＳ２が受けると予想される干渉量は異なることがあり得る。それゆえ、図２０に示したように、ＢＳ２は、受けると予想されるかかる干渉を考慮して、ＢＳ１に示唆する所望のスペクトル構成を選択することができる。

ＢＳ２が所望のスペクトル部分を選択する一方法は、ｍの値の全範囲（すなわち、１からＭまで）を評価して、例えば受けると予想される干渉が最も小さいｍの値を選択することである。これは、ｍの「最良」値を選択する方法である。あるいは、ＢＳ２は、ｍの値を順番に評価し、例えば受けると予想される干渉値が閾値より小さい最初のｍの値を選択してもよい。これは、ｍの「最初の許容可能」値を選択する方法である。言うまでもなく、所望のｍの値は他の多くの方法で選択できる。例えば、それまでに選択された値の履歴を考慮してもよい。

図２２は方法６０のフロー図であり、スペクトル選択動作の他の一例である。方法６０はｍの「最良」値を選択する一方法であり、ステップＳ６１ないしＳ６５を含む。本方法は、受けると予想される干渉を考慮するのと同時に、異なる構成に関連する帯域幅も考慮する。図２２から分かるように、本方法は、ステップＳ６１でｍ＝１と設定し、ステップS６３とＳ６４に基づきｍの各値について、ステップＳ６２においてＢm,２（帯域幅）とγ２,m（受けると予想される干渉）の値を評価して保存する。次に、保存された値に基づき、ステップＳ６５においてｍの好ましい値を選択する。このように、受けると予想される干渉が最低になるような、または帯域幅が最高となるような、または他の何らかの要求を最もよく満たすような、ｍのいわゆる「最良」値を選択することができる。

単純なシステムでは、ＢＳ２は、現在アロケーションされているより帯域幅が大きく、干渉値が高い構成を評価してもよい（帯域幅が大きいほど干渉値は高い）。しかし、以下に詳細に説明するように、干渉には多くのパラメータが影響（impact）する。

より現実的な場合には、特にＢＳが周波数領域において十分に分離されていない場合には、ＢＳにアロケーションされる帯域幅が増加すると、受ける干渉は減少する。

実際の場合には、帯域幅が大きくなっても干渉は必ずしも大きくはならない。なかんずくシステムやシステムの制御及び要求によるが、多くのパラメータが干渉に影響する。関係のあるパラメータとしては、ＢＳのアンテナ方向、ＢＳの送信方式（例えばＦＤＤまたはＴＤＤ）、セル内のセクター化の性質、提案されているパワー制御方式、セルにおけるハンドオーバー方式、各時点でＢＳにより処理されるトラフィックの性質、各時点で各ＢＳに割り当てられたアクティブな加入者の数がある。ＢＳで用いられるスマートアンテナ方式にも依存する。

おそらく、この他に考慮すべき最も重要なパラメータは送信パワーである（例えば、ＢＳ２はスペクトルサブチャンクをそれぞれ異なるパワーで送信している）。他の重要なパラメータは、異なるＢＳにアロケーションされた隣接する２つのサブバンド間の干渉漏えい（interference leakage）である。電気通信システムでは、１つの実際的なソリューションは、リーケージを防止するガードバンド（guard band）を導入することであるが、これは全面的に有効であるというわけではない。１つのＢＳの現在のスペクトル構成が他のＢＳの２つのサブチャンク（sub-chunks）の間に挟まれている場合、別の構成では、潜在的な干渉が低く、より大きなスペクトル量をアロケーションしてもよい。これは勿論ありうる。特に、２つのＢＳ間の全体的なセパレーション距離が前よりも大きい新しい構成の場合に、パワープロファイル、アンテナ方向、セクター化、スマートアンテナソリューションの結果がすべて、干渉を低くするようなものである場合である。

しかし、上記のパラメータにもよるが、特にスマートアンテナソリューションを用いた場合、サンドイッチ構成が他の構成より好ましいような反対の潜在的シナリオも想定することができることに留意するに越したことはない。

図２３は方法７０のフロー図であり、スペクトル選択動作のさらに他の一例である。方法７０はステップＳ７１−Ｓ８０を含む。

方法７０は、提案されたスペクトル再割り当てによりＢＳ２の現在の状態を改善するために、その状態を考慮する。ステップＳ７１において、受けている干渉、帯域幅、及びスペクトル構成の現在の値を評価する。ステップＳ７２において、これらの評価された値を「最良の」値として記憶し、他の値をこの「最良の」値に対して比較して、状態を改善できそうかチェックする。また、ステップＳ７２において、変数ｍをｍ＝１に初期設定する。

ステップＳ７３において、ｍの現在値について、すなわちｍがその値になるスペクトル構成について、受けると予想される干渉と帯域幅を評価する。ステップＳ７４において、ステップＳ７３で評価した帯域幅を対応する「最良の」値と比較する。評価した帯域幅が対応する「最良の」値より大きくなければ、ステップＳ７７に進む。評価した帯域幅が対応する「最良の」値より大きければ、ステップＳ７５に進み、ステップＳ７３で評価した予想干渉を対応する「最良の」値と比較する。評価した帯域幅が対応する「最良の」値より小さくなければ、ステップＳ７７に進む。しかし、評価した帯域幅が対応する「最良の」値より小さければ、ステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６において、ステップＳ７３で評価した値がステップＳ７２で記憶した「最良の」値よりよいとする。それゆえ、ステップＳ７３で評価した値を新しい「最良の」値として設定する。そしてステップＳ７７に進む。

ステップＳ７７において、変数ｍの現在値が最大値Ｍであるか判断する。そうでないとき、ステップＳ７８でｍの値をインクリメントし、ステップＳ７３に戻る。このように、ｍの全値を検討する。

ステップＳ７７において、変数ｍの現在値が最大値Ｍであると判断すると、ステップＳ７９に進む。ステップＳ７９において、方法７０を実行した結果を受け入れるか決定をする。例えば、方法７０を実行している間に、再割り当てを全体的に破棄するか、どんなスペクトル変更が必要か「考え直す」必要があるように、通信状態が大きく変化することがある。例えば、ステップＳ７９を実行した時点で、ＢＳ２がもはや割り当てられる側ではなくなり、割り当てる側になることもある。ステップＳ７９において、方法７０の実行結果が受け入れられないと決定された場合、本方法から出る。出てから、方法７０を再度開始しても、他の方法を行ってもよい。

ステップＳ７９において、方法７０の実行結果を受け入れると決定したとき、ステップＳ８０に進み、現在記憶されている「最良の」値を受け入れる。すなわち、これらの値（対応するｍの値を含む）が、方法ＡにおいてＢＳ２からＢＳ１に送られる所望のスペクトルの示唆の基礎となる。もちろん言うまでもなく、ステップＳ７９は任意的である。すなわち、方法７０の結果を受け入れるか決定をせずに、ステップＳ８０がステップＳ７７に続いてもよい。

値の間の「＜」や「＞」を用いた比較やその後のフロー選択（choice of paths）を含むフロー図では、比較する値が等しいとき、本方法はデフォルトで一方または他方を選択し、完了エラーを回避することは当業者には明らかである。

図２４は方法８０のフロー図であり、スペクトル選択動作のさらに他の一例である。方法８０はステップＳ８１からＳ８９まであり、方法７０の代わりとなり得る。

ステップＳ８１において、受けている干渉、及ぼしている干渉、帯域幅、及びスペクトル構成の現在の値を評価して、「最良の」値として記憶する。ステップＳ８２において、変数ｍをｍ＝１に初期設定する。

ステップＳ８３において、ｍの現在値について、すなわちｍがその値になるスペクトル構成について、受けると予想される干渉、及ぼす干渉、帯域幅、及びスペクトル構成を評価する。ステップＳ８４において、ステップＳ８３で評価した帯域幅を対応する「最良の」値と比較する。評価した帯域幅が対応する「最良の」値より大きくなければ、ステップＳ８７に進む。評価した帯域幅が対応する「最良の」値より大きければ、ステップＳ８５に進み、ステップＳ８３で評価した、受けると予想される干渉を対応する「最良の」値と比較する。同様に、評価した、受けると予想される帯域幅が対応する「最良の」値より小さくなければ、ステップＳ８７に進む。しかし、評価した、受けると予想される帯域幅が対応する「最良の」値より小さければ、ステップＳ８６に進む。

ステップＳ８６において、ステップＳ８３で評価した値が「最良の」値よりよいものとする。それゆえ、ステップＳ８３で評価した値を新しい「最良の」値として設定する。そしてステップＳ８７に進む。

ステップＳ８７において、変数ｍの現在値が最大値Ｍであるか判断する。そうでないとき、ステップＳ８８でｍの値をインクリメントし、ステップＳ８３に戻る。

ステップＳ８７において、変数ｍの現在値が最大値Ｍであると判断すると、ステップＳ８９に進む。ステップＳ８９において、現在記憶している「最良の」値を受け入れる。すなわち、これらの値（対応するｍの値を含む）が、方法ＡにおいてＢＳ２からＢＳ１に送られる所望のスペクトルの示唆の基礎となる。

勿論、方法８０では及ぼすと予想される干渉値を評価するが、言うまでもなく、これは本質的なことではない。この値は方法８０の動作に何の効果も有さないからである。

上記の通り、（例を上で説明した）スペクトル選択動作の結果として、ＢＳ２はＢＳ１に受け入れるべき所望のスペクトル構成の示唆を通知する。次に、ＢＳ１はスペクトル評価動作を行い、示唆されたスペクトル構成を評価して、再割り当てを承認するか否か決定する。図２５は方法９０のフロー図であり、スペクトル評価動作の一例である。方法９０はステップＳ９１−Ｓ９５を含む。

方法９０は、提案されたスペクトルの再割り当てがその状態を改善するか否かＢＳ１が決定できるように、ＢＳ１の現在の状態を考慮する。ステップＳ９１において、他の値をこの「最良の」値に対して比較して、状態を改善できそうかチェックできるように、受ける干渉と及ぼす干渉の現在の値を「最良の」値として記憶する。記憶した値は現在値でも、最新の最良値でもよい。

ステップＳ９２において、ＢＳ２による再割り当てのためのスペクトルの示唆Ｃ２,m（ｍの値はＢＳ２により選択されると仮定する）を考慮し、示唆された再割り当ての下で、すなわち示唆されたｍの値のスペクトル構成について、ＢＳ１が受けると予想される干渉を評価する。ステップＳ９３では、ステップＳ９２において評価されるＢＳ１が受けると予想される干渉を、ステップＳ９１の対応する「最良の」値と比較する。評価した、受けると予想される帯域幅が対応する「最良の」値より小さければ、ステップＳ９４に進む。しかし、評価した、受けると予想される帯域幅が対応する「最良の」値より小さくなければ、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９４において、提案された再割り当てが承認され、ステップＳ９５において、示唆された再割り当てが拒絶される。

勿論、言うまでもなく、ＢＳ１により及ぼされる干渉をステップＳ９１において考慮するが、これは本質的ではない。及ぼされる干渉は方法９０の実行には影響しないからである。

図２６は、本発明の一実施形態の一部である方法Ｂを示す概略図である。図２６は、ＢＳ１とＢＳ２の間の通信と、方法Ｂの動作中にＢＳが行う動作を示している。

方法Ｂ、わがままアプローチ
方法Ｂでは、ＢＳ２がＢＳ１に、スペクトル要求の形式で、付加的なスペクトルを必要とすることを通知する。例えば、ＢＳ２は、その時点でトラフィックがオーバーロードしているかも知れない、または提案された再割り当ての時点でオーバーロードを予想しているかも知れない。事実上、ＢＳ２はスペクトルが一時的に不足している、または不足すると予想している。スペクトルの必要性は至急のものでも、ハイレベルのものでもよく、本発明の実施形態はスペクトルに対する要求の重要性のレベルを示すところまで拡張することができる。

ＢＳ１にかかる要求を通知して、ＢＳ２は、スペクトル選択動作を行い、受け入れたい（adopt）スペクトル構成を特定する。かかる動作の例は図２１ないし図２４を参照して説明したので、これ以上は説明しない。スペクトル選択動作の結果として、ＢＳ２はＢＳ１に所望のスペクトル構成の示唆を通知する。

次に、ＢＳ１はスペクトル評価動作を行い、示唆されたスペクトル構成を評価して、再割り当てを承認するか否か決定する。かかる動作は図２５を参照してすでに説明した。スペクトル評価動作の後、ＢＳ１はＢＳ２に示唆されたスペクトル構成を承認したか否か通知する。

ＢＳ１が示唆された再割り当てを承認した場合、再割り当てが行われ、ＢＳ１とＢＳ２はその再割り当てを考慮してそれぞれのスペクトルを受け入れる（adopt）。したがって、言うまでもなく、方法Ｂは方法Ａと基本的に同様であり、ＢＳ１からのスペクトルのオファーではなく、ＢＳ２からのスペクトルに対する要求で始まる点で異なる。

図２７は、本発明の一実施形態の一部である方法Ｃを示す概略図である。図２７は、ＢＳ１とＢＳ２の間の通信と、方法Ｃの動作中にＢＳが行う動作を示している。

方法Ｃ、思いやりアプローチ
方法Ｃは、ＢＳ１からＢＳ２への利用可能スペクトルのオファーに関係する点で方法Ａと非常に似ている。方法Ｃと方法Ａの主な相違点は、方法Ｃでは、受ける干渉だけでなく及ぼす干渉を考慮する点である。結果として、方法Ｃは「思いやり」アプローチとなり、一方方法Ａは「わがまま」アプローチとなる。事実上、言うまでもなく、方法ＣとＤは「わがまま」な方法ＡとＢのそれぞれ「おもいやり」バージョンである。したがって、方法ＡとＢは方法１と２に対して最も適切であり、方法ＣとＤは方法３と４に対して最も適切である。しかし、方法１−４において方法Ａ−Ｄの任意の組み合わせを用いて、「ハイブリッド」アプローチを作ってもよい。

方法Ｃでは、ＢＳ１はＢＳ２に、再割り当てできるスペクトル部分を有することを通知する。例えば、ＢＳ１は、その時十分なトラフィックロード（traffic load）を有していないかも知れない、または再割り当てを提案した時に、その時に割り当てられている全スペクトルの保持を正当化するのに十分なトラフィックロードを予想していないかも知れない。事実上、ＢＳ１は余分なスペクトルを一時的に有している、または有することを予想している。

これに応じて、ＢＳ２は、スペクトル選択動作を行い、受け入れたい（adopt）スペクトル構成を特定する。方法Ｃで使用するのに適したスペクトル選択動作は、図２１−２４のいわゆる「わがまま」なスペクトル選択動作の「思いやり」バージョンである。方法Ｃに適したスペクトル選択動作の例を図２８−３１に示す。スペクトル選択動作の結果として、ＢＳ２はＢＳ１に所望のスペクトル構成の示唆を通知する。

次に、ＢＳ１は好ましくはスペクトル評価動作を行い、示唆されたスペクトル構成を評価して、再割り当てを承認するか否か決定する。方法Ｃで使用するのに適したスペクトル評価動作は、図２５のいわゆる「わがまま」なスペクトル評価動作の「思いやり」バージョンである。方法Ｃに適したスペクトル評価動作の一例を図３２に示す。スペクトル評価動作の後、ＢＳ１はＢＳ２に示唆されたスペクトル構成を承認したか否か通知する。

ＢＳ１が示唆された再割り当てを承認した場合、再割り当てが行われ、ＢＳ１とＢＳ２はその再割り当てを考慮してそれぞれのスペクトルを受け入れる（adopt）。

図２７に示したように、ＢＳ１は、ＢＳ２が示唆したスペクトル構成を評価し、再割り当てを承認するか否か決定するスペクトル評価動作を行わなくてもよい。むしろ、ＢＳ１は、ＢＳ２の示唆を単にアクノレッジ（acknowledge）し、その後に再割り当てをおこなってもよい。すなわち、ＢＳ１はＢＳ２の示唆を自動的に受け入れてもよい。方法に「思いやり」があり、ＢＳ２が及ぼされる干渉を考慮したときは、このように自動的受け入れを方法Ｃ（及び方法Ｄ）で利用することも有用である。このように、スペクトル評価動作の実行を回避することもできる。もちろん、単にスペクトル評価動作の実行を回避するために、かかる自動的受け入れを方法ＡとＢで利用してもよい。

図２８ないし図３１は方法１００、１１０、１２０、及び１３０のフロー図であり、上記の通り、方法Ｃで使用するスペクトル選択動作の例である。方法１００，１１０，１２０及び１３０はそれぞれ方法５０，６０，７０及び８０に似ており、受ける干渉のみでなく及ぼす干渉も考慮する点で異なるだけである。従って、方法５０，６０，７０及び８０の詳細な説明が方法１００，１１０，１２０及び１３０にもアナロジー的に当てはまるので、方法１００，１１０，１２０及び１３０の詳細な説明は省略する。もちろん、方法５０，６０，７０及び８０を適用して受ける干渉ではなく及ぼす干渉を考慮することもできる。

同様に、図３２は、方法１４０のフロー図であり、上記の方法Ｃで使用するスペクトル評価動作の一例である。方法１４０は方法９０に似ていて、受ける干渉だけでなく及ぼす干渉を考慮する点でことなる。従って、方法９０の詳細な説明がアナロジー的に方法１４０にも当てはまるので、方法１４０の詳細な説明は省略する。もちろん、方法９０を受ける干渉ではなく及ぼす干渉を考慮するように適応させることもできる。

図３３は、本発明の一実施形態の一部である方法Ｄを示す概略図である。図３３は、ＢＳ１とＢＳ２の間の通信と、方法Ｄの動作中にＢＳが行う動作を示している。

方法Ｄ、思いやりアプローチ
方法Ｄは、ＢＳ２からＢＳ１への利用可能スペクトルの要求に関係する点で方法Ｂと似ている。方法Ｄと方法Ｂの主な相違点は、方法Ｄでは、受ける干渉だけでなく及ぼす干渉を考慮する点である。結果として、方法Ｄは「思いやり」アプローチとなり、一方方法Ｂは「わがまま」アプローチとなる。

方法Ｄでは、ＢＳ２がＢＳ１に、スペクトル要求の形式で、付加的なスペクトルを必要とすることを通知する。ＢＳ２は、その時点でトラフィックがオーバーロードしているかも知れない、または提案された再割り当ての時点でオーバーロードを予想しているかも知れない。事実上、ＢＳ２はスペクトルが一時的に不足している、または不足すると予想している。スペクトルの必要性は至急のものでも、ハイレベルのものでもよく、本発明の実施形態はスペクトルに対する要求の重要性のレベルを示すところまで拡張することができる。プロセスを他の方法でトリガーすることもできるので、この要求は本質的なものではなく、方法Ｂでも本質的なものではない。

かかる要求に対してＢＳ１はアクノレッジメントの形式で応答しても、（図３３に示したように）再割り当てに対するＢＳ２のアプリケーションの最初の受け入れまたは拒絶の形式で応答してもよい。これは、方法Ｃを参照して上で示唆したように、例えばスペクトル評価動作を行わないときに有用である。

ＢＳ１にかかる要求を通知して、ＢＳ２は、スペクトル選択動作を行い、受け入れたい（adopt）スペクトル構成を特定する。かかる動作の例は図２８ないし図３１を参照して説明したので、これ以上は説明しない。スペクトル選択動作の結果として、ＢＳ２はＢＳ１に所望のスペクトル構成の示唆を通知する。

次に、ＢＳ１は任意的にスペクトル評価動作を行い、示唆されたスペクトル構成を評価して、再割り当てを承認するか否か決定する。かかる動作は図３２を参照してすでに説明した。スペクトル評価動作の後、ＢＳ１はＢＳ２に示唆されたスペクトル構成を承認したか否か通知する。

ＢＳ１が示唆された再割り当てを承認した場合、再割り当てが行われ、ＢＳ１とＢＳ２はその再割り当てを考慮してそれぞれのスペクトルを受け入れる（adopt）。したがって、言うまでもなく、方法Ｄは方法Ｃと基本的に同様であり、ＢＳ１からのスペクトルのオファーではなく、ＢＳ２からのスペクトルに対する要求で始まる点で異なる。

図２１−２４及び図２８−３１はスペクトル選択動作を示し、図２５及び図３２はスペクトル評価動作を示す。かかるスペクトル選択動作とスペクトル評価動作を方法Ａ−Ｄで用いて、例えばハイブリッドの「思いやり／わがまま」方としてもよい。

図１に戻り、ＢＳ１とＢＳ２のどちらかがＧＷまたはＣＮまたは他のＢＳに、スペクトルネゴシエーションの結果を通知する。例えば、再割り当てが受け入れられたかどうか、及びどのスペクトルが割り当てられたかに関する情報を、ネットワークを介して通信し、別の場所で処理してもよい。例えば、再割り当ての集中記録をつけてもよい。

上記の方法Ａ−Ｄ（及び同様に方法１−４）では、言うまでもなく、「思いやり」アプローチに対する「わがまま」アプローチの利点は、他の基地局に及ぼされる干渉に関する情報が必要なく、シグナリングオーバーヘッドが小さくなり複雑性も低下することである。「思いやり」アプローチは「わがまま」アプローチよりも有利である。例えば、（異なるオペレータに属す）ＢＳ間の性能の公平性という点で、ネットワーク性能が全体的に改善することが多いからである。

干渉測定
方法Ａ−Ｄ（及び方法１−４）では、再割り当てのスペクトル構成を選択し、その再割り当てを承認するかどうか決定するために、干渉値（予想される干渉の指標である）を評価し、検討する。かかる値は方法を実行するたびに評価する必要はなく、例えば、予め評価されても予め記憶されていてもよい。例えば、方法Ａ−Ｄはかかる値を評価する替わりに、記憶されたルックアップテーブルの値にアクセスしてもよい。かかる値は関連するＢＳ内にローカルに記憶してもよいし、外部装置にリモートに記憶してもよい。

本発明は、本発明を化体する方法で使用する干渉値を取得するアプローチ、例えば上記の方法Ａ−Ｄにも及ぶ。本発明をよく理解するため、複数のかかるアプローチをここで説明する。これらのアプローチは方法Ａ−Ｄを念頭において説明するが、言うまでもなく、方法１−４でのより一般的な使用にあてはめてもよい。

以下に説明する第１から第５のアプローチは、１つのＢＳが他のＢＳに及ぼす干渉に関するものである。第６と第７のアプローチは、１つのＢＳがサービスするＵＥにより他のＢＳに及ぼす干渉に関する。どちらのタイプの干渉も重要であるから、別々に検討する。

第１のアプローチ
第１のアプローチとして、ＢＳのシステム（すなわち、式（１）を参照して上で説明したように、ＢＳ１とＢＳ２を含むＮ個のＢＳ）を動作させる前に、各ＢＳについて動作が孤立している（すなわち、他に干渉の原因はない）ものとして、複数の測定／評価を行う。これらの測定／評価は、いずれかのＢＳをスイッチオンし、あるスペクトル構成Ｃを用いて送信を開始させ、そのスペクトル構成Ｃにおける送信パワーを変化（ｄＰ）させた場合、システムの目標ＢＳに及ぼされる干渉にその結果予想される変化（ｄＩ）が分かるように行う。次に、各ＢＳは、各スペクトル構成Ｃ及び送信パワーＰについて、システムのその他の各ＢＳに及ぼされると予想される干渉が分かるように、パラメータのテーブルを作る。

第２のアプローチ
第１のアプローチと類似した第２のアプローチを想定する。各ＢＳは、スペクトル構成Ｃとデフォルトの送信パワーレベルＰを用いて、そのスペクトル構成ＣでデフォルトパワーＰを用いて送信をした時、他の目標基地局にどのくらいの干渉が生じるか決定できるように、干渉の初期測定を行わせる。他のＢＳにおけるベース（base interference）干渉の上昇を、そのＢＳに記憶する。各ＢＳは、そのＢＳと他の各ＢＳとの間の平均伝搬状態も知っている（上記の式においてηで表した）。次に、各ＢＳは、例えばパワーの変更（ｄＰ）と異なる割り当てＣについて、他の各ＢＳで予想される干渉の潜在的変化（ｄＩ）を評価する。従って、この第２のアプローチは、第１のアプローチで作られたのと同様だが、必要な他のパラメータを評価する初期測定を用いて、パラメータテーブルを作る。

第３のアプローチ
上記の第２のアプローチの実施方法に対応する第３のアプローチを想定している。ＢＳが一スペクトル構成（例えばＣ１）から他のスペクトル構成（例えばＣ２）に送信を変更するとき、無線チャネルのフェージング状態はほとんど変わらないと仮定する。これを念頭に、図３４と図３５は、第３のアプローチにおいてＢＳ１とＢＳ２が実行できる動作と通信を示している。

図３４では、ＢＳ１は、テストフェーズに入りスペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信をすることを、ＢＳ２に最初に通知する。図３４に点線の矢印で示したように、この最初の通知は本質的なものではない。ＢＳ１とＢＳ２は外部のトリガーや所定のテスト時刻に応じて、第３のアプローチを行ってもよい。

次に、ＢＳ１はスペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信を行い、（図３４には図示していないが）ＢＳ２はＢＳ１からのテスト送信の結果として干渉の増加を測定する。次に、ＢＳ２は、ほぼ干渉増加を表すインデックスをＢＳ１にシグナリングし、ＢＳ１はそれを記録する。

図３４に示したように、ＢＳ１は次に各スペクトル構成Ｃ２、Ｃ３、．．．Ｃｎを用いた送信の結果としてＢＳ２が被ると予想される干渉を評価する。次に、ＢＳ１は、そのテストフェーズを完了したこと、及びＢＳ２が自分のテストフェーズを行ってもよいことをＢＳ２にシグナリングする。

図３５は、図３４に示したのと同じ一連の動作及び通信を表すが、ＢＳ２がテストフェーズに入り送信し、ＢＳ１が干渉測定を行ってインデックスをＢＳ２にシグナリングして返す点で異なる。従って、重複する説明は省略する。それにもかかわらず、言うまでもなく、異なるスペクトル構成Ｃの場合に（及び、図３４と図３５には示していないが、以下に説明する第４のアプローチを参照して明らかになるように、異なるパワーレベルＰの場合に）予想される干渉レベルに関する情報を収集するために、複数のＢＳが順次テストフェーズに入ることができる。言うまでもなく、各テストフェーズでは、送信するＢＳは、測定をしている複数のＢＳから干渉インデックスを受信することができる。このように、各ＢＳはテストフェーズにおいて他の複数のＢＳに関する情報を収集することができ、図３４と図３５に示したのと同じ方法で評価することにより、他のＢＳの値一式（full set of values）を収集（complete）することができる。

第４のアプローチ
上記の第３のアプローチを改善する方法に相当する第４のアプローチを想定している。第３のアプローチでは、テスト送信はパワーＰ１とスペクトル構成Ｃ１とを用いて行うので、割り当てＣ２−Ｃｎの推定値はパワーＰ１を用いた送信に対応するものである。第４のアプローチは、スペクトル割り当てＣの変更だけでなく送信パワーＰの変更の問題を解決する。

再び、ＢＳが一スペクトル構成（例えばＣ１）から他のスペクトル構成（例えばＣ２）に送信を変更するとき、無線チャネルのフェージング状態はほとんど変わらないと仮定する。これを念頭に、図３６と図３７は、第４のアプローチにおいてＢＳ１とＢＳ２が実行できる動作と通信を示している。

図３６では、ＢＳ１は、テストフェーズに入りスペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信をすることを、ＢＳ２に通知する。再び、図３６に点線の矢印で示したように、この最初の通知は本質的なものではない。ＢＳ１とＢＳ２は外部のトリガーや所定のテスト時刻に応じて、第４のアプローチを行ってもよい。

次に、ＢＳ１は（第３のアプローチと同様に）スペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信を行い、（図３６には図示していないが）ＢＳ２はＢＳ１からのテスト送信の結果として干渉の増加を測定する。次に、ＢＳ２は、ほぼ干渉増加を表すインデックスをＢＳ１にシグナリングし、ＢＳ１はそれを記録する。第３のアプローチとは異なり、第４のアプローチでは、ＢＳ１はスペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ２でテスト送信を行い、ＢＳ２から別のインデックスを受信して記録する。これは、ＢＳ１がスペクトル構成Ｃ１を用いてＰ１−Ｐｎのパワーで送信する時にＢＳ２が被ると予想される干渉の記録を取得するまで続く。

次に、ＢＳ１は、各スペクトル割り当てＣ２，Ｃ３，．．．Ｃｎを用いて、各パワーレベルＰ２，Ｐ３，．．．Ｐｎと組み合わせたときに、送信の結果としてＢＳ２が被ると予想される干渉を評価する。次に、ＢＳ１は、そのテストフェーズを完了したこと、及びＢＳ２が自分のテストフェーズを行ってもよいことをＢＳ２にシグナリングする。

もちろん、ＣｎとＰｎはスペクトル割り当てＣの数とパワーレベルＰの数が同じであることを示唆しているが、必ずしもその必要はない。さらに、ＣとＰの可能なすべての組み合わせの推定を得ることが望ましいが、処理時間の点では複数の「ありそうな（likely）」組み合わせの推定のみを得る、または必要な時にだけ（すなわちその場で）推定を行うことの方が望ましいかも知れない。

図３７は、図３６に示したのと同じ一連の動作及び通信を表すが、ＢＳ２がテストフェーズに入り送信し、ＢＳ１が干渉測定を行ってインデックスをＢＳ２にシグナリングして返す点で異なる。従って、重複する説明は省略する。それにもかかわらず、言うまでもなく、異なるスペクトル構成Ｃの場合に予想される干渉レベルに関する情報を収集するために、複数のＢＳがこのように順次テストフェーズに入ることができる。言うまでもなく、各テストフェーズでは、送信するＢＳは、測定をしている複数のＢＳから干渉インデックスを受信することができる。このように、各ＢＳはテストフェーズにおいて他の複数のＢＳに関する情報を収集することができ、図３６と図３７に示したのと同じ方法で評価することにより、他のＢＳの値一式（full set of values）を収集（complete）することができる。

第５のアプローチ
想定している第５のアプローチは第３と第４のアプローチと類似しているが、ＢＳの送信が一スペクトル構成（例えばＣ１）から他のスペクトル構成（例えばＣ２）に変わると、及び／または一送信パワー（例えばＰ１）から他の送信パワー（例えばＰ２）に変わると、無線チャネルのフェージング状態が大きく変化するシナリオを考慮するものである。

それゆえ、第５のアプローチは、第３と第４のアプローチのような推定よりも、個々の測定とフィードバックに基づく。第５のアプローチでは、潜在的なスペクトル割り当てＣ及び／または送信パワーＰの場合に無線チャネルフェージングが同様ではないとき、潜在的な各チャネル（スペクトル）割り当てＣ（及び／または潜在的な各送信パワーＰ）について個々の測定を行う。これを念頭において、図３８と図３９は、第５のアプローチにおいてＢＳ１とＢＳ２が実行できる動作と通信を示している。

図３８では、ＢＳ１は、テストフェーズに入りスペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信をすることを、ＢＳ２に通知する。再び、図３８に点線の矢印で示したように、この最初の通知は本質的なものではない。ＢＳ１とＢＳ２は外部のトリガーや所定のテスト時刻に応じて、第５のアプローチを行ってもよい。

次に、ＢＳ１は（第３のアプローチと同様に）スペクトル構成Ｃ１を用いてパワーＰ１でテスト送信を行い、（図３８には図示していないが）ＢＳ２はＢＳ１からのテスト送信の結果として干渉の増加を測定する。次に、ＢＳ２は、ほぼ干渉増加を表すインデックスをＢＳ１にシグナリングし、ＢＳ１はそれを記録する。第３のアプローチとは異なり、第５のアプローチでは、ＢＳ１はスペクトル構成Ｃ２を用いてパワーＰ１でテスト送信を行い、ＢＳ２から別のインデックスを受信して記録する。これは、ＢＳ１がスペクトル構成Ｃ１−Ｃｎを用いてＰ１からのパワーで送信する時にＢＳ２が被ると予想される干渉の記録を取得するまで続く。したがって、ＢＳ１では推定は行わず、値を個々の測定により求める。

次に、ＢＳ１は、そのテストフェーズを完了したこと、及びＢＳ２が自分のテストフェーズを行ってもよいことをＢＳ２にシグナリングする。図３９は、図３８に示したのと同じ一連の動作及び通信を表すが、ＢＳ２がテストフェーズに入り送信し、ＢＳ１が干渉測定を行ってインデックスをＢＳ２にシグナリングして返す点で異なる。従って、重複する説明は省略する。

勿論、図３８と図３９は基本的には図３４と図３５（第３のアプローチ）の第５のアプローチバージョンに相当するが、異なるパワーレベルＰで異なるスペクトル割り当てＣを用いて測定を行うことにより、同様に図３６と図３７の第５のアプローチバージョンを実行することも可能である。

上記の通り、次に提案する第６と第７のアプローチは、一ＢＳがサービスするＵＥから他のＢＳに及ぼされる干渉を測定するものである。

第６のアプローチ
ＵＥを考慮した第６のアプローチを想定している。かかるアプローチは、（上記の第１のアプローチと同様に）ネットワーク（ＢＳとＵＥを含む）が完全に動作するようになる前に、すなわちネットワーク設定／構成／初期化プロセスの一部として行うと好適である。

第６のアプローチでは、システムを完全に動作する状態にする前に、動作が孤立していると仮定して、測定／推定を行う。目的は、一ＢＳがサービスし、スペクトル構成Ｃで送信を開始して送信パワーが変化（ｄＰ）した一グループのＵＥに対して、目標ＢＳにおける予想される干渉の変化（ｄＩ）がどうなるかを見いだすことである。第６のアプローチの結果として、（第１から第５のアプローチと同様に、）そのＢＳは、サービスしているＵＥがいずれかのスペクトル構成Ｃといずれかの送信パワーＰまたは変調・符号化方式Ｓで送信する結果として、目標ＢＳに及ぼされると予想される干渉を表すパラメータのテーブルをつくる。

複雑性を許容可能な範囲に留めて有用な結果を得るために、そのＢＳがサービスしている地理的エリア（すなわちセル）を、格子で複数のコンポーネント領域に分割し、異なる領域にある異なる数のＵＥを考える。例えば、格子領域またはセルごとに期待最大数のＵＥを含むものとする。

第６のアプローチを実行するために、複数段階のプロセスを想定する。図４０ないし図４２は、第６のアプローチを理解するために用いる３つのＢＳ、すなわちＢＳ１、ＢＳ２，ＢＳ３の地理的レイアウト例を示す概略図である。図４０ないし図４２において、ＢＳ１が担当ＢＳ（BS in charge）、すなわちセルにＵＥがいて、そのＢＳがサービスしているＵＥが他のＢＳに有する影響に関する情報を求めるＢＳであるものとする。図４０ないし図４２の「その他の」ＢＳはＢＳ２とＢＳ３である。図から分かるように、ＢＳ１のセルは格子により複数のコンポーネント格子領域に分割されている。

ネットワークが動き出してから完全に動作するまで、ＵＥ（１つだけから期待最大数のＵＥまで）がＢＳ１（担当ＢＳ）のセルの格子領域内にアロケーションされる。ＢＳ１は、格子領域内のＵＥが送信目的に最も割り当てられるであろう、最も確からしいまたは現実的な変更・符号化方式Ｓを知っている。ＢＳ１（この例での担当ＢＳ）は他のＢＳであるＢＳ２及びＢＳ３に、テスト送信を行うことを通知する。

ＢＳ１は可能性のあるスペクトル構成Ｃをサブバンドに分割し、現在の関心格子領域（current grid region of interest）のＵＥに、送信にどのスペクトル構成Ｃと変調・符号化方式Ｓを用いるか通知する。

図４０に示したように、ＢＳ１は次に関心格子領域のＵＥ（この場合、格子領域には４つのＵＥを示した）に、第１のサブバンドから始めてスペクトル構成Ｃをスイープ（sweep）するように要求する。他のＢＳ（この場合ＢＳ２とＢＳ３）は、図４１に示したように、各スイープにおける干渉増加を測定し、その結果をＢＳ１に報告する。次に、ＢＳ１は様々な干渉増加を記録する。

勿論、上記のプロセスは、ＵＥ、格子領域、スペクトル割り当てＣ、送信パワーＰ、及び変調・符号化方式Ｓに対して繰り返すこともできる。上記のプロセスは担当ＢＳであるＢＳについて繰り返すこともできる。さらに、第１から第５のアプローチはこの第６のアプローチで使用するように適合させることができる。複雑性のレベルは変わるが、ＵＥの移動性（mobility）を考慮することもでき、ＵＥが一格子領域から他の格子領域にそれぞれの速度で動く時に測定をしてもよい。一バリエーションでは、モバイルＵＥは同じ格子領域（すなわち格子セル）にアロケーションされた時送信するように構成されている。

ネットワークが動作状態になり、短期スペクトル割り当てを行う前に、かかる割り当てを検討しているＢＳは記録された情報にアクセスして、他のＢＳに生じる（及び／または生じると予想される）干渉を決定する。図４２は可能性のあるかかるシナリオの一例である。

図４２に示したように、４つのＵＥが格子領域２（すなわちＧ２）にあり、１つのＵＥが格子領域６（Ｇ６）内を動いており、もう２つのＵＥが格子領域１２（Ｇ１２）にアロケーションされている。ＢＳ１はスペクトル割り当てを検討するＢＳであり、送信パラメータと検討中のスペクトル構成を見て、すべての格子領域（Ｇ２、Ｇ６及びＧ１２）の記憶された測定の最もよい組み合わせを考え、現在のスペクトル構成及び／または再割り当て後の予見的スペクトル構成に基づき、ＢＳ２とＢＳ３への予想される干渉の最もよい推定を行う。例えば、ＢＳ１は、Ｇ２に関する測定結果を見て、Ｇ２に４つのＵＥのみがいる時の予想される干渉レベルを決定し、同様に、他の結果を見て、Ｇ６に動いているＵＥがあり、Ｇ１２に２つのＵＥがアロケーションされている時に予想される干渉レベルを決定する。次に、ＢＳ１は、この例では、３つの格子領域の結果を合計して、現在及び／または予想されるスペクトル構成Ｃの結果としてＢＳ２とＢＳ３に及ぼされる干渉の重ね合わせの推定を求める。

第７のアプローチ
ＵＥを考慮した、第６のアプローチに類似した第７のアプローチを想定している。かかるアプローチは、（ＢＳとＵＥを含む）ネットワークが完全な動作状態にあるときに実行するのに好適である。このアプローチは、ネットワークが完全な動作状態になる前に第６の測定方式を受け入れることが望ましい場合に有利である。

第７のアプローチは図４３と図４４を参照して理解することができる。再び、ＢＳ１、ＢＳ２及びＢＳ３を考え、ＢＳ１はそのセルにＵＥを有し、スペクトルの予想的再割り当てを検討するＢＳである。

短期割り当てを十分に考える前（理想的には直前）に、ＢＳ１は、潜在的スペクトル割り当てが付加的なスペクトル量を現在の割り当てられたスペクトル量に加えるものであるか（すなわち、ＢＳ１がスペクトルを得るのか失うのか）判断する。次に、ＢＳ１は、提案された短期スペクトル割り当てが完了すると、その追加的スペクトル中のどのサブチャネルがアロケーションされるか特定する。

次に、ＢＳ１は他のＢＳ（この場合、ＢＳ２とＢＳ３）に、そのＢＳ（ＢＳ２とＢＳ３）に測定及びリスニングモードに入らせるために、付加的スペクトル内でテスト送信をもうすぐ行うことを通知する。次に、ＢＳ１は、図４３に示したように、そのセル中のＵＥに、付加的なスペクトルの指定したサブチャネル内で、割り当てられた（または現在の）変調・符号化方式で、割り当てられたパワーで、テスト送信をするように命令する。ＢＳ１は、付加的スペクトル中でＵＥが送信した情報を復号する必要はない。

ＢＳ２とＢＳ３は、図４４に示したように、テスト送信について通知されているので、テスト送信の結果として干渉増加を測定し、測定結果をＢＳ１に通知する。このように、ＢＳ１は、ＢＳ２とＢＳ３への、予想されるスペクトル再割り当ての効果を事実上評価することができる。

もちろん、ＢＳ１は、予想される短期割り当てを行う前に、例えば予想される異なるスペクトル割り当てについて、第７のアプローチの実行を何度か試み（すなわち、他のスペクトル割り当てやスペクトルサブチャンクまたはサブチャネルのアロケーションの効果を理解し）、さらに別の関係する干渉値を記録してもよい。

図４５は、第７のアプローチにおけるＢＳ間の通信と異なるＢＳにおける動作をまとめた概略図である。留意する点として、この第７のアプローチの実行では（及び上記の第１ないし第６のアプローチでも同様に）シグナリングが必要であるが、短期スペクトル割り当ての時間が数百ミリ秒、または秒の範囲であれば、必要なシグナリングは無視できる。

言うまでもなく、本発明の実施形態を利用するために、上記の７つのアプローチの任意の組み合わせを方法Ａ−Ｄのどれと組み合わせてもよい。

アカウンティングプロセス
上述のように、本発明はスペクトル再割り当てのアカウントがなされる実施形態にも及ぶことを想定している。かかるアカウントは、例えば再割り当てのトレンドを特定することなどの純粋に技術的な理由で有用である。かかるトレンドは、不要なまたは一般的には必要がない値や測定や推定を必要が無い限りしないように、本発明の実施形態の様々な方法とアプローチを合理化するために有用である。これにより、処理時間の低減、パワー消費の低減、及び／または必要な記憶容量の低減という効果がある。さらに、このように、本発明に関係するシグナリングのオーバーヘッドを低減または最小化することができる。

かかるアカウンティングのさらに別の利益は、スペクトルネゴシエーション（スペクトル再割り当て）のスナップショット（グループ）のスペクトルの利用可能性または利用性を、経験する干渉に加えて、改善できることである。従来の再割り当てをこのように研究することにより、必ずしも被る干渉を増大せずにスペクトル利用を改善できる。

かかるアカウンティングのさらに別の使い道は、（異なるＢＳを運営している）オペレータにスペクトルを売買させ、スペクトルの再割り当てにより何らかの金銭的利益を得させることである。かかる売買は、かかるアカウンティングプロセスにより、例えばかかる売買を司る複数のパラメータを設定することにより自動化できる。

図４６は、本発明の実施形態により利用できるアカウンティングプロセスを示す概略図である。図から分かるように、（方法１−４におけるどのＢＳペアでもよい）仮想的なＢＳ１とＢＳ２は、一連のＮ回のネゴシエーション、すなわちお互いにＮ回のスペクトル再割り当てを行う。各ネゴシエーション後、またはＮ回のネゴシエーション後に再割り当てされたスペクトルは、記録され、スペクトルレジスタに報告される。スペクトルレジスタはＢＳに記憶されてもよいし、上位ネットワーク要素（higher network entity）等の外部装置内に記憶されてもよい。

各ＢＳは自分のスペクトルレジスタを有していてもよい。または、単一の共有レジスタがあってもよい。異なるオペレータがＢＳを運営する場合、各ＢＳが自分のスペクトルレジスタを有すると利益がある。レジスタに基づき、貸し借りされたスペクトルの総量を評価し、２つのオペレータ間のお金の動きを管理することができる。

上記の通り、ＢＳは異なる複数の方法で互いに通信できる。図４７と図４８は、かかる方法のうち少しを理解するために有用な概略図である。図４７（Ａ）において、ＢＳはそれぞれのＧＳ（異なるＲＡＮに属すると仮定する）を介して、そしていわゆるＩＰバックボーンであるＩＰネットワークを介して互いに通信できる。図４７（Ｂ）では、異なるＲＡＮに属するＢＳは共有装置を介して、例えば共有の中間ＢＳまたはその他の無線送受信器を介して、互いに通信できる。図４８（Ａ）では、ＢＳは空中線通信を用いて、例えばラジオリンクまたはマイクロ波リンクを用いて、互いに通信できる。図４８（Ｂ）では、ＢＳは有線リンクを用いて互いに通信できる。これはＢＳが互いに近いところにいるとき、例えば事実上同じ場所にあるとき、最も有用である。

性能評価、シミュレーション結果
本発明の実施形態の利点を理解するため、具体的には方法１−４に関係して、複数のシミュレーションを行い、その結果を図４９Ａないし図５１Ｂに示した。これらのシミュレーションでは、ＢＳは上記の方法３を利用するものと仮定した。

ＢＳは潜在的な一スペクトル割り当てから開始して、短期スペクトル割り当てを行うこと仮定し、またＢＳは他のＢＳに及ぼす干渉と他のＢＳから受ける干渉を知っていることを仮定した。このように、ネゴシエーションは方法３に従って「わがまま」ではなく、「思いやり」があるものと仮定した。また、方法３に従って１つのリーダーの主ＢＳがあると仮定し、他のＢＳはすべて副システムに属するものと仮定した。

異なる３つのシミュレーションを示した（図４９ないし図５１に対応）。それぞれ、スペクトル再割り当て前（図４９Ａ−５１Ａ）と再割り当て後（図４９Ｂ−５１Ｂ）のシミュレーション結果を示した。したがって、ＢＳのスペクトル構成は再割り当ての結果として変化している。これらの図に示した結果は、再割り当ての前後に経験したＳＩＲと、他のＢＳ（Ｉｎｔ２）に生じた干渉値と、ＢＳが使用する帯域幅ＢＷとを示すスナップショットである。単純化のため、利用できる帯域幅の全体を再割り当てを目的として８つのスペクトルユニットに分割する。各ＢＳはいつでもアロケーションされた帯域幅の一部または全部を使用できる。

ここで、図４９ないし図５１を参照するに、各スナップショットは、それぞれがスペクトルユニットに対応した一列のブロブ（blobs）により、各ＢＳが現在使用しているスペクトル（アロケーションされたスペクトルと同じかより少ない）をグラフィカルに示す。図にはリーダーＢＳと副ＢＳのみを示した。図４９ないし図５１の付番方法は、方法３の付番方法と必ずしも同じではないことを留意しておく。使用した帯域幅BWの値（０から８まで）と、経験したSIR及び生じた干渉Ｉｎｔ２の値も示した。

一ＢＳのエントリーを見ると、（そのＢＳのスペクトル割り当て全体における）ホワイトスペースは自分のＲＡＮとスペクトルアロケーションポリシーにより時間的に制御されていることに留意すべきである。これにより、特に境界のセルにおいて、利用可能スペクトルの独立した利用が可能になる。ラジオノードに送信レートと目標ＳＩＲ値を調整させるために、データパケットのアダプティブチャネルコーディングレートとラジオノードを考える。シミュレーションのために選んだビットエラーレート（ＢＥＲ）は１０−３であり、リードミュラーチャネルコードＲＭ（１，ｍ）を用いるものと仮定する。シミュレーションに使用した符号化レートとそれに対応するＳＩＲ目標値を下の表１に示す。

表１ リードミュラーコードＲＭ（１，ｍ）のコードレートと目標ＢＥＲに対する対応ＳＩＲ要求

個々のシミュレーションに戻り、図４９Ａから図４９Ｂまでの再割り当てにおいて、図から分かるように、ホワイトスペース（すなわち不使用スペクトル）は少なくとも２つのＢＳにより利用されている。そのＢＳのＢＷは図４９Ａから図４９Ｂで増加した。（ＢＳ１では２スペクトルユニットから４スペクトルユニットに改善し、ＢＳ２では３スペクトルユニットから４スペクトルユニットに改善した。）ネゴシエーションしているＢＳとリーダーＢＳのすべてでＳＩＲが向上した。図から分かるように、ＢＳが互いに及ぼす干渉（すなわちＩｎｔ２）もすべてのＢＳについて改善した。

図５０Ａから図５０Ｂの再割り当てにおいて、図から分かるように、ＢＳ１は、割り当ての結果ＳＩＲが低下した唯一のＢＳである。他の副ＢＳ（すなわちＢＳ１以外）とリーダーＢＳはすべて干渉プロファイルＩｎｔ２を向上させ、２つのＢＳは利用可能帯域幅ＢＷを改善した。同様の利点は図５１にも示されている。

一般的に、シミュレーションによりＢＳが他のＢＳに利用可能なホワイトスペースを積極的に利用できることを示された。これは、ＢＳが使用する帯域幅ＢＷが割り当ての結果として減少しない理由である。

表示したＳＩＲの結果は、表１を用いてスループットの結果にマッピングできる。

上記の実施形態では、リーダーＢＳのコンセプトと、複数のリーダーＢＳのコンセプトと、それらの順次的なタスク構成とを導入した。主システムと副システム間の準集中的なクラスター範囲のスペクトルネゴシエーションの提案した方法は完全に集中的でも完全に分散的でもない。提案した実施形態では、クラスターごとの単一のリーダーが、主基地局及び副基地局のクラスターに対して、「わがままな」または「思いやりのある」短期スペクトルネゴシエーションと割り当てとを実行または制御するメカニズムを導入した。

提案した実施形態により、主基地局と副基地局のクラスターに対する準集中的なクラスター範囲のスペクトルネゴシエーションと割り当てとを提供して、集中的アプローチと分散的アプローチの両方をある程度利用し、一方両者の欠点を回避することにより、非集中的及び分散的ソリューションの両方のクラスで問題を解決する。集中的ネゴシエーションでは、シグナリングオーバーヘッドが大きくなり、関与する分散した要素のすべてから情報を集めることの複雑性が大きくなる。一方、分散的ネゴシエーションでは、シグナリングオーバーヘッドは少なくなるが、他のスペクトルユーザに対するインパクトを知ることなく局所的に決定するので、利益衝突が起こる。

提案した方法により、短期的によりよいスペクトル構成に収斂する安全な方法になるシーケンシャルプロトコルを提供する。クラスターのリーダーにより決定がされ、上位レイヤーへのシグナリングは必要ないので、上位要素による制御に基づく完全に集中化された制御は回避される。これらの方法は副システムに対する主システムの優先順位を尊重するものである。モバイルワイヤレスネットワークにおいて、スペクトル利用と干渉レベルを同時に改善し、スペクトルに対する局所的な需要をＢＳにおけるトラフィックパターンに事実上リンクすることが可能である。ＱｏＳ、全体的なネットワークカバレッジ、スループットを改善し、潜在的なコールバックログ（call backlog）を低減することが可能である。提案した方法により、ピーク時に必要なとき、貸し手の無線リソースを利用可能とすることにより、貸し手の収益をさらに向上する。このように、無線リソースを無駄にせず、効果的な方法で利用できる。

上記の実施形態では、クラスターすなわちＢＳのグループに、特にかかるクラスターのＢＳ間のスペクトルの再割り当てに焦点をあてた。さらに、かかる実施形態では、主・副関係があり、特にＢＳのクラスターにはクラスターリーダーがいることを仮定した。しかし、本発明は、異なるクラスター間のスペクトルの再割り当て、すなわちクラスター間再割り当てにも及ぶ。さらに、本発明は、一クラスターのどのＢＳもそのクラスターの他のＢＳよりクラスターリーダーになりそうもないような、予め決められた主・副関係がないシステムにも及ぶ。

送信パワーとＢＳの相対的位置とにより、２つのＢＳ間で排他的にスペクトルにアクセスする孤立した排他的なスペクトルネゴシエーションを行うことは必ずしも常に可能ではない。スペクトルアロケーションに関する決定は他のＢＳの決定に影響するからである。時として、３つ以上の当事者がスペクトルネゴシエーションを希望（interested）することもある。

システムに全体として利益をもたらす方法での再割り当てを目的としたスペクトル構成の選択（例えば、可能な複数の構成からの所望のスペクトル構成の選択）は、スペクトル共有プロセスの当事者間に優先順位（主／副関係）がなく、集中的な意思決定が得られない場合には、非常に困難なタスクである。例えば、複数の無線装置（例えばＢＳ）を含むネットワークにおいて、１つのＢＳによる決定は他のＢＳまたは無線要素（radio entities）に影響する。顕著な例では、全体的な制御が何も無くてもチェーン効果が生じて、ネットワーク（セルラー環境）の一端にあるセルでの意思決定が、そのネットワークの他端にあるセルに影響を与えることもある。かかるシステムのＢＳ間の潜在的な利益衝突を、何らかの全体的な制御ないしに回避することは困難であり、複数のＢＳが同じスペクトルのチャンク（他のアロケーション）を占有しようとするシナリオが考えられる。これは、システムのＢＳが一般的にお互いを知らずに、衝突を回避するように機能する集中的な制御を知らないように動作するので、基本的に起こりうることである。一方、例えば上位レイヤー装置（higher-layer authority）として機能する集中的な制御手段を含めると、ネットワーク中の全体的な干渉レベルを制御する、余計かつ頻繁なオーバーヘッドシグナリングが生じる。

本発明は、スペクトルの共通プールに公平かつ効率的にアクセスできるようにする効率的なメカニズムを導入することにより、これらの欠点を克服する方法にも及ぶ。これは、特に優先順位がない、クラスター間の設定において考えるものである。

図５２は、無線アクセスネットワーク１（ＲＡＮ１）のＢＳ１、ＲＡＮ２のＢＳ２、及びＲＡＮ３のＢＳ３が短期スペクトルネゴシエーションに関与するシナリオを理解するのに有用である。交換するスペクトルチャンク（すなわち他のアロケーション）は共有された共通のスペクトルプールの一部であると仮定する。例えば図５を参照して説明した専用チャネルとは異なり、どのＲＡＮも共通プールを利用する点で有線されないと仮定する。

問題は、図５３Ａと図５３Ｂに示したように、他のＢＳにスペクトルを割り当てるどの短期的決定も、他のネットワーク要素（network entities）を考慮せずに行われた場合、ネットワーク全体の利益と相反する可能性があることである。例えば、ＲＡＮ１のＢＳ１により利用されていないスペクトルチャンク（例えば、図５３Ａ中、丸印をつけたチャンク）をＲＡＮ２のＢＳ５に割り当てたとき、図５３Ｂに示したように、ＲＡＮ１のＢＳ２，ＢＳ３，ＢＳ４に干渉を生じる。図５３Ａと図５３ＢのＲＡＮは互いに優先関係を有しておらず、ＢＳ１からＢＳ５への割り当てにかかわらず、ＲＡＮ１のＢＳ２−ＢＳ４は割り当てられた帯域幅内でＲＡＮ１とＲＡＮ２の間には潜在的な排他ゾーンがあるにもかかわらず、依然として送信をできる。それゆえ、ＲＡＮ２が主システムではなく、ＲＡＮ１に対して優先されない場合には、ＲＡＮ間、すなわちクラスター間の短期スペクトル割り当てを管理してかかる問題を解決することが望ましい。

スペクトル再割り当ての場合にクラスター間かつ優先関係のない場合を解決する、例えば、方法１−４または方法Ａ−Ｄのいずれかと組み合わせて、本発明の実施形態で使用する複数の方法をここで説明する。方法１−４における一連のネゴシエーションと同様に、各方法において１つまたは一連のネゴシエーションを行うと仮定する。各ネゴシエーションと短期スペクトル割り当ての際、１つのＢＳがリーダーとして機能し、自分のＲＡＮの関与する参加希望ＢＳとクラスターを形成することも仮定する。このように、図１１Ａと図１１Ｂに示したようなクラスターを一時的に形成できる。クラスターの形成は、問題のリーダーＢＳによる決定により最も影響を受けそうなＢＳをそのクラスターに含めるというコンセプトに基づく。例えば、図５３Ａと図５３Ｂでは、ＢＳ１のクラスターメンバーはＢＳ２，ＢＳ３及びＢＳ４である。各リーダーＢＳには、スペクトルを欲しがりネゴシエーションに関与する他のＲＡＮの特定のＢＳが割り当てられる。

かかるクラスター間、すなわちＲＡＮ間のネゴシエーションを開始またはトリガーするステージに関して、次の可能性がある：

第１の可能性：図５４を参照して、ＧＷが、長期ネゴシエーションと長期スペクトル割り当ての結果として、リーダーＢＳ（ＢＳ１）に、他のＲＡＮの他のＢＳとの潜在的なネゴシエーションを検討するように要求する信号を送信する。

第２の可能性：図５５を参照して、それに対してリーダーＢＳ（ＢＳ１）が大きなトラフィックを経験し、通信スペクトルの増加を望む、異なるＲＡＮのＢＳ（ＢＳ５）。その場合、ＢＳ５はＢＳ１に、短期スペクトルネゴシエーションと潜在的な割り当てを検討するように要求してもよい。

第３の可能性：図５６と図５７を参照して、一ＲＡＮのリーダーＢＳは２つ以上の他のＲＡＮのＢＳから、短期スペクトルネゴシエーションと割り当てを求める要求を受け取る。

第４の可能性：図５８と図５９を参照して、クラスター（ＲＡＮ）のリーダーＢＳが他のＲＡＮのＢＳに、スペクトルを利用可能であることをシグナリングし、それ自体が短期スペクトルネゴシエーションと割り当てをトリガーする。

かかるトリガーに応答するステージに関して、以下の可能性がある：

可能性１：この可能性では、図５４と図５５の例として示したように、ＲＡＮ１のリーダーＢＳは要求のある１つのＢＳに関与している。

ＢＳ１について、Ｎ個のクラスターメンバーが割り当てられているものと仮定する。さらに、指定されたスペクトルチャンクの候補について（図５３Ａで丸印をつけたチャンク）、各ＢＳ（ＢＳｉ、ｉ＝１，．．．Ｎ）が受ける干渉は次式で表される：

この可能性では、クラスターのリーダーＢＳ（ＢＳ１）は、すべてのＢＳメンバーに、その関心スペクトルチャンクにおける現在の干渉値を送信するように依頼する。これを図６０に示し、関心スペクトルチャンクには丸印を付けた。

次のステップでは、クラスターリーダーＢＳ（ＢＳ１）は、図６１（関心チャンクに丸印を付した）に示したように、他のＲＡＮすなわちクラスターの要求ＢＳ（ＢＳ５）に、関心スペクトルチャンクのパワーレベルＰを知らせるように依頼する。

次のステップでは、すべての関与ＢＳ（ＢＳ２−ＢＳ５）は、図６２に示したように、リーダーＢＳ（ＢＳ１）に要求された情報を提供する。

リーダーＢＳ（ＢＳ１）とのネゴシエーションに関与するＢＳｉ（この場合ＢＳ５）から、そのリーダーＢＳ（ＢＳ１）と同じクラスターのＢＳｊへの干渉は、次式であると仮定する：

ここで、ｐ_ｉはＢＳｉからの送信パワー、η_ｉｊは図６３に示したようにＢＳｉからＢＳｊへの送信ゲインである。

次に、リーダーＢＳ（ＢＳ１）は、次式のように、受信した情報に基づき、そのチャンクに関して生じる全干渉を決定する：

ここで、Ｎはクラスター内のリーダーを除くＢＳの数である。

リーダーＢＳが処理する全トラフィックロードは次式であると仮定する：

ここで、ｄ_ｋは現在ｋ番目のバッファにあるデータ量である。

リーダーＢＳ（ＢＳ１）には２つの閾値が割り振られている。第１の閾値Ａは、他のクラスターメンバーが許容できる、個別の各ＢＳからの最大干渉許容量を示す。第２の閾値Ｃは、リーダーＢＳにより処理されるトラフィックロードに対する閾値を示す。

リーダーＢＳは、次式が満たされるとき、要求されたスペクトルチャンクを与える：

ここでβ_ｉは関心チャンクにおける干渉レベルである。

勿論、同様の方法で、関心クラスターを越えてＢＳのインパクトを取得することは可能である。その場合、シグナリングの複雑性はこの可能性よりも高くなるだろう。

可能性２：別のシナリオでは、可能性１で導入されたシグナリングの一部を回避するために、リーダーＢＳが最初に自分が現在処理しているトラフィックロードを調査する。

次の関係が満たされる場合、すなわち

リーダーＢＳ（ＢＳ１）は、そのスペクトルチャンクをトレードに出してよいと決定し、ネゴシエーションしているＢＳ（ＢＳ５）にその関心スペクトルチャンクを一時的に割り当て、図６４に示したように（ＢＳ５に移転されるチャンクに丸印を付した）、一時的に送信するようにそのＢＳに依頼する。一方、リーダーＢＳは、そのチャンクにおける送信はすべて停止する。

リーダーＢＳ（ＢＳ１）は、次に、そのクラスターの他のＢＳ（ＢＳ２−ＢＳ４）に、図６５に示したように、関心チャンクにおいて受ける干渉の測定を準備するように依頼する。

クラスターメンバー（ＢＳ２−ＢＳ４）は、次に（理想的にはすぐに）、図６６に示すように、そのスペクトルチャンク内で受ける干渉レベルでよい、またはよくなければ、「ＯＫ」または「ｎｏｔＯＫ」を示す信号を送信する。

クラスターメンバーからの受信信号がすべて「ＯＫ」であれば、リーダーＢＳは現在のスペクトル割り当てが有効（すなわち受け入れ可能）であると判断する。１つの信号だけが「ｎｏｔＯＫ」である場合、リーダーＢＳは、現在のスペクトル割り当てが有効ではなく、下のスペクトル構成を再開するために、移転したスペクトルを取り戻す。勿論、リーダーＢＳは、所定数のクラスターメンバーが「ｎｏｔＯＫ」状態をシグナリングしても、例えば、より多くのクラスターメンバーが「ＯＫ」状態をシグナリングしている場合、現在のスペクトル割り当てを維持することは可能である。

可能性３：リーダーＢＳとネゴシエーションしている他の１つまたは２つ以上のＲＡＮの、２つ以上のネゴシエーションし関心を持っているＢＳがあるとき、リーダーＢＳはかかるネゴシエーションしているＢＳに対して可能性１または２で説明したシーケンスを実行し、自分のクラスターに最小レベルの干渉を生じる、ネゴシエーションしているＢＳにスペクトルチャンクを与えてもよい。

可能性４：この可能性は可能性３をさらに発展させたもの（further consideration）と考えられる。図６７に示したように、２つ以上のネゴシエーションが可能なとき、ネゴシエーションを行う順序を決定する集中的要素はない。この問題を解決する１つの可能性は以下の通りである。

各ＢＳには（製造段階、または運営の設定フェーズにおいて）ネゴシエーション識別番号が割り振られていると仮定する。ネゴシエーションは識別番号の順に行われる。番号は連続した番号であってもよい。図６８に示したように、ＲＡＮ２のリーダーＢＳのネゴシエーション識別番号は３である。

任意のＲＡＮの任意のリーダーＢＳは、自分でスペクトル要求を送信した際に、スペクトル要求を受信すると、順次ネゴシエーションフェーズが必要なことを関与するＢＳに警告するトリガーを自動的に送信する。これは、任意の２つのリーダーＢＳが同時にスペクトルネゴシエーションに入った時に行われる。例えば、図６９において、ＢＳ１（ＲＡＮ１のリーダーＢＳ）は、順次ネゴシエーションフェーズをトリガーしている。

そのトリガー信号を送信した後、ネゴシエーション識別番号が最も小さいリーダーＢＳが、例えば上記の可能性１−３のどれかにより、スペクトル割り当てとネゴシエーションプロセスを開始する。図６９において、このリーダーＢＳは識別番号が１のＢＳ１である。識別番号は、順次ネゴシエーションフェーズを開始する時に、（例えばそのフェーズを開始するＢＳが）一連の連続した識別番号として、関与するＢＳに割り当ててもよい。こうすれば、ＢＳは識別番号を比較しなくても実行順序を決定できる。
図７０に示したように、最初のリーダーＢＳ（ＢＳ１）がそのネゴシエーションを終了すると、次のリーダーＢＳ（この場合ＢＳ５）がネゴシエーションを行えるように（take its turn）、次のリーダーＢＳに知らせる信号を送信する。このプロセスはその次のリーダーに続く。

すべてのリーダーＢＳがネゴシエーションをする順番をそれぞれ完了すると、図７１に示したように、最後のリーダーＢＳ（この場合ＢＳ６）は、連続したスペクトル割り当て及びネゴシエーションが一巡したことを、他のリーダーＢＳに通知する信号を送信する。これは、リーダーＢＳが（例えば）可能性１−３によりネゴシエーション及び割り当てをする機会があり、連続した一巡のスペクトル割り当ての機会があることを意味している。ネゴシエーションと短期スペクトル割り当てプロセスにおける一定の公平性を維持するため、（識別番号で決まる）ネゴシエーションの順序は、時に応じて、またはシーケンスごとにローテーションしても変更してもよい。そのようにして、リーダーＢＳ１の識別番号は、現在１であるとすると、次のネゴシエーションのラウンドすなわちシーケンスでは（例えば）２となることがある。

性能評価、シミュレーション結果
本発明の実施形態の利点を理解するため、具体的には上記の可能性１−４に関係して、複数のシミュレーションを行い、その結果を図７２Ａないし図７３Ｂに示した。これらのシミュレーションでは、ＢＳは上記の可能性２を利用するものと仮定した。

図７２Ａと図７２Ｂでは、２つのＲＡＮ（すなわちＲＡＮ１とＲＡＮ２）を考える。主クラスター（ＲＡＮ１）では、３つのＢＳがあり、その１つがリーダーＢＳであると仮定する。ネゴシエーションに関与するＢＳはＲＡＮ２に属している。リーダーＢＳと、そのクラスターと、ＲＡＮ２のネゴシエーションに関与しているＢＳのみを示した。図７３Ａないし図７３Ｂにおいて、ＲＡＮ１のクラスターのＢＳの方が多い点を除き、同様のシナリオを検討する。

ＢＳは潜在的な一スペクトル割り当てから開始して、短期スペクトル割り当てを行うこと仮定し、またＢＳは他のＢＳに及ぼす干渉と他のＢＳから受ける干渉を知っていることを仮定した。

（図７２ないし図７３に対応する）異なる２つのシミュレーションを示した。それぞれ、スペクトル再割り当て前（図７２Ａと７３Ａ）と再割り当て後（図７２Ｂと７３Ｂ）のシミュレーション結果を示した。したがって、ＢＳのスペクトル構成は再割り当ての結果として変化している。これらの図に示した結果は、再割り当ての前後に経験したＳＩＲと、他のＢＳ（Ｉｎｔ２）に生じた干渉値と、ＢＳが使用する帯域幅ＢＷとを示すスナップショットである。単純化のため、利用できる帯域幅の全体を、再割り当てを目的として８つのスペクトルユニットに分割する。各ＢＳはいつでもアロケーションされた帯域幅の一部または全部を使用できる。

ここで、図７２及び図７３を参照するに、各スナップショットは、それぞれがスペクトルユニットに対応した一列のブロブ（blobs）により、各ＢＳが現在使用しているスペクトル（アロケーションされたスペクトルと同じかより少ない）をグラフィカルに示す。使用した帯域幅BWの値（０から８まで）と、経験したSIR及び生じた干渉Ｉｎｔ２の値も示した。

ラジオノードに送信レートと目標ＳＩＲ値を調整させるために、データパケットのアダプティブチャネルコーディングレートとラジオノードを考える。シミュレーションのために選んだビットエラーレート（ＢＥＲ）は１０−３であり、リードミュラーチャネルコードＲＭ（１，ｍ）を用いるものと仮定する。シミュレーションに用いたコーディングレートとそれに対応するＳＩＲ目標要求を表２（これは偶然、表１と同じであるが、参照しやすくするためにここに再掲する）に示した。

表２ リードミュラーコードＲＭ（１，ｍ）のコードレートと目標ＢＥＲに対する対応ＳＩＲ要求

図７２Ａと図７２Ｂでは、ＲＡＮ１のリーダーＢＳがＲＡＮ２のネゴシエーションに関与しているＢＳにスペクトルチャンクを解放したことが分かる。結果として、クラスターのリーダーでないＢＳの１つにおいてＳＩＲが低下したが、他においてＳＩＲは改善された。ＳＩＲが低下したクラスターメンバーにおいて生じる干渉は閾値より低いので、このスペクトル移転は進められた。

上記の通り、図７３Ａと図７３Ｂは、図７２Ａと図７２Ｂよりも多くのＢＳがＲＡＮ１のネゴシエーションに関与するクラスターに含まれた状況を示している。様々なＢＳへの影響は図中に示した値から知ることができる。

提案した実施形態により、関与する装置やシステム間に優先順序が無いにもかかわらず、スペクトルネゴシエーションを行う中心的要素（central entity）が無くてもよい。本発明の実施形態で概要を説明したプロセスと方法により、ＲＡＮ間に優先順序が無くても、上位レイヤー要素や決定権限の必要性を低下させることにより、ＲＡＮ間及びＲＡＮ内でクラスター全体にわたるネゴシエーションを実現することができる。複数のＲＡＮに関与する、順次ネゴシエーションを含むネゴシエーションプロトコルを考える。提案した「ネゴシエーション識別番号」（ネゴシエーション順序番号）は、分散した順次ネゴシエーションの実現に有用であり、この番号のローテーションまたは変更はある程度の公平性の維持に有用である。

提案した方法では、ＢＳ間のシグナリングにより干渉レベルを求め、リーダーＢＳが提案されたスペクトルの再割り当てについて決定できる必要情報を収集できるようにする。かかる情報には潜在的な干渉レベルとパワーレベルが含まれる。順次ネゴシエーションを制御するシグナリングも行う。

集中的ネゴシエーションにはシグナリングオーバーヘッドが大きくなるという問題があり、関与する分散要素の全てから情報を集めるのがより複雑になるという問題がある。分散的ネゴシエーションによりシグナリングオーバーヘッドは低下するが、スペクトル割り当ての決定により利益衝突が発生することがある。他のスペクトルユーザに与える影響を考慮せずに、局所的に決定が行われるからである。これは特に、関与する無線ネットワークや装置間に優先順序付けの機能（system）がないシステムにおいて問題となる。ここに開示した実施形態により、RAN間に優先順序がないときに、RAN間のネゴシエーションのために、順集中的なクラスター全体にわたるスペクトルネゴシエーション及び割り当てを提案することにより、両クラスの解決を図るものである。

ここで開示した提案は、永続的な集中的上位レイヤー権限が決定を下さなくても、複数のRAN間の優先順序の無いネゴシエーションにおける潜在的な利益衝突を低減することを目的としている。本提案は、クラスターのリーダー（ＢＳ）により決定がされ、上位レイヤーへのシグナリングは必要ないので、上位要素による制御に基づく完全に集中化された制御から一歩離れるものである。

複数のRANが関与している時にスペクトルネゴシエーションをするための、提案した順次ネゴシエーションのメカニズム、及び提案した「ネゴシエーション順序番号」の利用は、分散的順次ネゴシエーションを実現する役にたつ。これらは、効率的かつ公平な短期スペクトル割り当てのための複数のスペクトルネゴシエーションを実現する役に立つ。

本提案によりモバイルワイヤレスネットワークにおけるスペクトル利用及び干渉レベルが改善され、ＱｏＳ、ネットワーク全体のカバレッジ、及びスループットが改善され、コールブロッキング（call blocking）が低減できる。ピーク時に必要な時に、確実に無線リソースを利用できるようにして、スペクトルの貸し借りの当事者の収益を改善することもできる。

上記のどの態様においても、様々な特徴（features）をハードウェアで実現しても、プロセッサ上で動作するソフトウェアモジュールとして実現してもよい。一態様の特徴を他の態様の特徴に適用することもできる。

本発明は、ここに説明した方法を実行するコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品も含み、ここに説明した方法を実行するプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能媒体も含む。本発明を化体したコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体に格納してもよいし、例えば、インターネットのウェブサイトから供給されるダウンロード可能なデータ信号等の信号の形式であっても、その他のどんな形式であってもよい。

なお、詳述した上記の実施形態に関して以下の付記を記す。
（付記１） ワイヤレス通信システムにおいて利用するスペクトル割り当て方法であって、
前記システムは少なくとも一グループの通信装置を含み、各通信装置は通信用に予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーであり、
前記方法は、動的に、前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階を含む方法。
（付記２） 前記制御は前記再割り当ての可否を決定する段階を含む、付記１に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３） 前記リーダーは前記グループの永続的なリーダーである、付記１または２に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４） 前記リーダーは前記グループの一時的なリーダーであり、
前記方法は前記一時的なリーダーになる前記グループの一通信装置を選択する段階を含む、付記１または２に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記５） グループのリーダーである通信装置を時に応じて変更する段階を含む、付記４に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記６） 前記再割り当ては一連の再割り当てを含み、各再割り当ては前記グループのリーダーと他の通信装置との間で行う、付記１ないし５いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記７） 前記グループの通信装置のうち前記一連の再割り当てに参加したいものを決定する段階を含む、付記６に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記８） 関与する装置のワークロード及び／またはその装置が被る干渉に基づき前記決定を行う、付記７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記９） 前記グループのリーダーにおいて前記グループの通信装置が前記一連の再割り当てに参加するか決定する段階を含む、付記６ないし８いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１０） 所定の順序で前記一連の再割り当てを制御する段階を含む、付記６ないし９いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１１） 前記順序は通信装置が関与する再割り当ての履歴に基づく、付記１０に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１２） 再割り当ての結果として予想される干渉を示す少なくとも１つの指標に応じて前記再割り当てを制御する段階を含む、付記１ないし１１いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１３） 各再割り当ては第１の通信装置と第２の通信装置との間で行われ、前記第１または第２の通信装置の一方は前記グループのリーダーであり、
前記制御は前記グループのリーダーにおいて排他的に、または前記第１と第２の通信装置の間で集合的に行われる、付記６ないし１２いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１４） 前記制御は前記第１と第２の通信装置の間のネゴシエーションに基づき行われる、付記１３に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１５） 前記少なくとも１つの指標は前記再割り当ての結果として前記第１と第２の通信装置の一方または両方が被ると予想される干渉を示す、付記１３または１４に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１６） 前記少なくとも１つの指標は前記再割り当ての結果として前記第１と第２の通信装置の一方または両方が生じさせると予想される干渉を示す、付記１３ないし１５いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１７） 各再割り当てについて、前記少なくとも１つの指標に応じて受け入れるスペクトル構成を選択する段階をさらに含む、付記１３ないし１６いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１８） 選択するために複数の構成候補を特定する段階と、前記複数の構成候補から受け入れる構成を選択する段階をさらに含む、付記１７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記１９） 第１の構成候補を特定し、前記第１の構成候補に繰り返しプロセスを実行することによりさらに別の構成候補を特定することにより、複数の構成候補を特定する段階をさらに含む、付記１８に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２０） 一順序で前記構成候補の一部を検討することにより前記選択を行う段階と、所定の要求を満たす第１の候補部分を選択する段階とを含む、付記１８または１９に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２１） 前記構成候補のすべてを検討することにより前記選択を行う段階と、前記第１及び／または第２の通信装置に最も好ましい構成候補を選択する段階とを含む、付記１８または１９に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２２） 各再割り当てについて、その再割り当てにおけるスペクトルを割り当てられる側である前記第１または第２の通信装置において、またはその再割り当てにおけるスペクトルを割り当てる側である前記第１または第２の通信装置において、前記選択を行う段階を含む、付記１７ないし２１いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２３） 各再割り当てについて、前記選択を
前記再割り当ての結果として割り当てられる側において予想される帯域幅の変化、
前記再割り当ての結果として割り当てられる側が被ると予想される干渉、
前記再割り当ての結果として割り当てられる側が生じさせると予想される干渉、
のうち１つまたはそれ以上に基づき行う段階を有する、付記２２に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２４） 各再割り当てについて、前記選択を
前記再割り当ての結果として割り当てる側において予想される帯域幅の変化、
前記再割り当ての結果として割り当てる側が被ると予想される干渉、
前記再割り当ての結果として割り当てる側が生じさせると予想される干渉、
のうち１つまたはそれ以上に基づき行う段階を有する、付記２２または２３に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２５） 前記再割り当ては最初は予測的割り当てであり、
前記制御は前記予測的再割り当てを検討して、その予測的再割り当てを承認するか否か決定する段階を含む、付記１ないし２５いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２６） 各予測的再割り当てについて、
受け入れるスペクトル構成を選択する段階と、
選択した構成を承認するか否かを決定する段階とを含む、付記２５に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２７） 各再割り当てについて、前記少なくとも１つの指標に応じて選択した構成を承認するか否か決定する段階をさらに含む、付記１２を引用する付記２５に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２８） 選択した構成が所定の要求を満たすか判断することにより前記決定を行う段階を含む、付記２６または２７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記２９） 各再割り当てについて、その再割り当てにおけるスペクトルを割り当てられる側である前記第１または第２の通信装置において、またはその再割り当てにおけるスペクトルを割り当てる側である前記第１または第２の通信装置において、前記決定を行う段階を含む、付記２６ないし２８いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３０） 各再割り当てについて、前記決定を
前記再割り当ての結果として割り当てられる側において予想される帯域幅の変化、
前記再割り当ての結果として割り当てられる側が被ると予想される干渉、
前記再割り当ての結果として割り当てられる側が生じさせると予想される干渉、
のうち１つまたはそれ以上に基づき行う段階を有する、付記２９に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３１） 各再割り当てについて、前記決定を
前記再割り当ての結果として割り当てる側において予想される帯域幅の変化、
前記再割り当ての結果として割り当てる側が被ると予想される干渉、
前記再割り当ての結果として割り当てる側が生じさせると予想される干渉、
のうち１つまたはそれ以上に基づき行う段階を有する、付記２９または３０に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３２） トリガーに応じて前記少なくとも１つの再割り当てを行う、付記１ないし３１いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３３） 前記トリガーは前記第１または第２の通信装置からのスペクトル要求を含む、付記３２に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３４） 前記トリガーは前記第１または第２の通信装置からのスペクトルオファーを含む、付記３２または３３に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３５） 前記トリガーは前記第１または第２の通信装置により送信されるデータのオーバーロードを含む、付記３２ないし３４いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３６） 前記トリガーは前記通信装置の１つが被る過剰レベルの干渉を含む、付記３２ないし３５いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３７） 前記第１と第２の通信装置間で測定及び／または推定を行うことにより前記干渉指標を求める段階を含む、付記１２を引用する前記付記に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３８） 設定フェーズ中、前記再割り当てが制御される動作フェーズの前に前記干渉指標を求める段階を含む、付記３７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記３９） 前記再割り当てが制御される動作フェーズ中に前記干渉指標を求める段階を含む、付記３７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４０） 各スペクトル構成候補に関して前記干渉指標を求める段階を含む、付記１８を引用する付記３７ないし３９いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４１） 測定により前記スペクトル構成候補の１つについて前記干渉指標を求める段階と、測定した干渉指標に基づき推定することにより、他のスペクトル構成候補に関する干渉指標を求める段階とを含む、付記４０に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４２） 前記システムは少なくとも２つのグループを含み、前記方法は所定の順序で一度の１つのグループの制御を行う段階を含む、付記１ないし４１いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４３） 前記再割り当ては前記グループのリーダーとそのグループの一部ではない他の通信装置との間の外部再割り当てを行う段階を含む、付記１ないし４２いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４４） 前記システムは少なくとも２つのグループを含み、
少なくとも２つの外部割り当ては異なるグループのリーダーを関与させ、
前記方法は異なるリーダーに関する制御を順番に行う段階を含む、
付記４３に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４５） 少なくとも前のシーケンスの履歴に応じて前記シーケンスにおける再割り当ての順序を決定する段階を含む、付記４４に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４６） 外部再割り当ての要求は異なるグループのリーダーを関与させることを認識する段階と、前記認識に応じて前記シーケンスを開始する段階とを含む、付記４４または４５に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４７） 前記外部再割り当てについて、前記リーダーにおいて、前記グループの他の通信装置への再割り当ての予測される影響を考慮する段階と、予測される効果に応じて再割り当てを承認するか否か決定する段階とを含む、付記４４ないし４６いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４８） 前記グループの他の通信装置から外部再割り当てに関する測定を求めることにより予想される効果を評価する段階を含む、付記４７に記載のスペクトル割り当て方法。
（付記４９） 少なくとも一グループの通信装置であって、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーである通信装置と、
動的に、前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する、前記グループのリーダー内に配置された制御手段とを含む、ワイヤレス通信システム。
（付記５０） ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーとして利用される一通信装置であって、前記ワイヤレス通信システムは、前記一通信装置とともに前記グループを形成する複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、
前記一通信装置は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する制御手段を含む通信装置。
（付記５１） ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーである一通信装置で利用するスペクトル割り当て方法であって、
前記システムは、前記グループリーダーとともに前記グループを形成する少なくとも複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、
前記方法は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階を含む方法。

Claims (9)

1. ワイヤレス通信システムにおいて利用するスペクトル割り当て方法であって、
   前記システムは通信装置のグループを含み、各通信装置は通信用に予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーであり、
   前記方法は、動的に、
   前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階、
   異なるグループのリーダーに関して、前記制御を順番に行う段階、
   を含む方法。
2. 前記再割り当ては一連の再割り当てを含み、各再割り当ては前記グループのリーダーと他の通信装置との間で行う、請求項１に記載のスペクトル割り当て方法。
3. 再割り当ての結果として予想される干渉を示す少なくとも１つの指標に応じて前記再割り当てを制御する段階を含む、請求項１または２に記載のスペクトル割り当て方法。
4. 前記再割り当ては最初は予測的割り当てであり、
   前記制御は前記予測的再割り当てを検討して、その予測的再割り当てを承認するか否か決定する段階を含む、請求項１ないし３いずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
5. 前記システムは少なくとも２つのグループを含み、前記方法は所定の順序で一度に１つのグループの制御を行う段階を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
6. 前記再割り当ては前記グループのリーダーとそのグループの一部ではない他の通信装置との間の外部再割り当てを行う段階を含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のスペクトル割り当て方法。
7. 少なくとも一グループの通信装置であって、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、前記グループの一通信装置は前記グループのリーダーである通信装置と、
   動的に、前記グループのリーダーにおいて、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する、前記グループのリーダー内に配置された制御手段とを含み、
   前記制御は、異なるグループのリーダーに関して順番に行われる、ワイヤレス通信システム。
8. ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーとして利用される一通信装置であって、前記ワイヤレス通信システムは、前記一通信装置とともに前記グループを形成する複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、
   前記一通信装置は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する制御手段を含み、
   前記制御は、異なるグループのリーダーに関して順番に行われる、通信装置。
9. ワイヤレス通信システムにおけるグループリーダーである一通信装置で利用するスペクトル割り当て方法であって、
   前記システムは、前記グループリーダーとともに前記グループを形成する少なくとも複数の他の通信装置を含み、各通信装置は通信のために予め割り当てられた通信スペクトル部分を有し、
   前記方法は、動的に、任意的に前記システムの他の通信装置と共に、通信装置のスペクトル要求に応じて、通信装置間のスペクトル利用を改善するように、前記グループの少なくとも一通信装置が関与する前記システムの通信装置間のスペクトルの再割り当てを制御する段階、
   異なるグループのリーダーに関して、前記制御を順番に行う段階、
   を含む方法。

Images