JP5571698B2 - 外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイスを含むマルチセルネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、マルチセルネットワークにおけるスケジューリング技術に係り、より詳しくは、無線リソースをスケジューリングする技術に関する。

近年、複数のセルを含むマルチセルネットワークについての関心が高まっている。マルチセルネットワークにおいては、セル間の干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）がネットワークの性能（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）に影響を与えるため、セル間の干渉の問題を解決するための様々な研究が行われてきた。

特に、このようなセル間の干渉は、複数のセルのそれぞれの外部セルに存在する外部端末において頻繁に発生するため、外部端末で発生するセル間の干渉を防止しつつ、無線リソースを効率的に用いることが重要となっている。例えば、外部セルそれぞれに互いに異なる無線リソースが割り当てられると、外部端末ではセル間の干渉がほとんど発生しない場合があるが、このような状態では、無線リソースを効率的に用いることが困難である。より具体的な例として、外部セル１、外部セル２、外部セル３それぞれに固定的に周波数リソースＦ１、Ｆ２、Ｆ３を割り当てた場合、外部セル１、外部セル２、外部セル３それぞれに存在する外部端末の数が小さい場合には、周波数リソースを無駄遣いすることになってしまう。

図１は、関連技術に係る外部セル及び内部セルに周波数リソースを割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示す図である。
図１に示すように、マルチセルネットワークは複数のセル１１０，１２０，１３０を含み、複数のセル１１０，１２０，１３０それぞれは複数の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を含む。ここで、複数のセル１１０，１２０，１３０それぞれは、複数の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からの距離に応じて内部セル（ｉｎｎｅｒ ｃｅｌｌ）及び外部セル（ｏｕｔｅｒ ｃｅｌｌ）に区別される。
マルチセルネットワークにおいて、外部セルに存在する外部端末では干渉が発生することがある。ここで、マルチセルネットワークで用いられる周波数リソースが制限された状況においては、外部端末で発生する干渉を最小化して周波数効率（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させることのできる様々な方法が存在している。

−ＷＩＭＡＸ標準で定義されたフラクショナルリユース（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｒｅｕｓｅ）方法
マルチセルネットワークが用いられる全体周波数リソースをＦ１、Ｆ２、Ｆ３であると仮定する。ここで、ＷＩＭＡＸ標準で定義されたフラクショナルリユース方法によると、各内部セルのために全体周波数リソース（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）が割り当てられ、セル間の干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減らす目的で、外部セルのために全体周波数リソースの一部分が割り当てられる。すなわち、セル１１０の外部セルにはＦ１が割り当てられ、セル１２０の外部セルにはＦ２が割り当てられ、セル１３０の外部セルにはＦ３が割り当てられる。

フラクショナルリユース方法によれば、各内部セルは全体周波数リソースを全て用いることがあるため、内部セルの周波数の再使用率は極大化し得る。
しかしながら、フラクショナルリユース方法では、外部セルで発生するトラフィックの量や外部セルによって要求されるサービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）について、外部セルに存在する外部端末の分布を考慮しないため、各外部セルに固定的に同一量の周波数リソースを割り当てる必要がある。このことは、外部セルに必要以上の周波数リソースが割り当てられることとなり、周波数リソースが無駄遣いされてしまうことになる。さらに、部分的な再使用方法では、外部セルによって実際に要求される周波数リソースよりも少ない周波数リソースが割り当てられることにより、外部端末にサービスが充分に提供されないという恐れもある。

また、フラクショナルリユース方法では、内部セルと外部セルは互いに共通の周波数リソースを用いてもよい。例えば、セル１１０の内部セルと外部セルがＦ１を共通して用いた場合、内部セルと外部セルは、Ｆ１を互いに異なる時間帯で使用しなければならず、セル全体の性能を減少させることになる。特に、外部セルのＦ１を用いる時間帯の長さが長くなるほど、外部端末が相対的に低い信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を有するため、セル全体の性能は大きく減少してしまう。
そのため、ＷＩＭＡＸ標準で定義されたフラクショナルリユース方法よりも効率的な周波数使用方法が求められている。

図２は、他の関連技術に係る外部セル及び内部セルに周波数リソースを割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示した図である。
−ＩＥＥＥ８０２．２０で定義されたフラクショナルリユース方法
図２に示すように、ＩＥＥＥ８０２．２０で定義されたフラクショナルリユース方法によると、複数のセル２１０，２２０，２３０の内部セルは、全て周波数リソースＦ１を用い、外部セルのそれぞれは周波数リソースＦ２、Ｆ３、Ｆ４を用いる。
ＩＥＥＥ８０２．２０で定義されたフラクショナルリユース方法によると、外部セルによって用いられる周波数リソースと内部セルによって用いられる周波数リソースが互いに異なるため、外部セルが周波数リソースを用いる時間帯の長さが増加してもセル全体の性能は大きく減少しない。その理由は、外部セルと内部セルは同一の時間帯で互いに異なる周波数リソースを用いることができるためである。

しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．２０で定義されたフラクショナルリユース方法においても、全ての外部セルそれぞれに固定的な周波数リソースを割り当てるため、外部セルに存在する外部端末の分布及び外部セルのトラフィックの量を考慮しない場合には、周波数リサイクル率を向上させることができないという問題がある。そればかりではなく、外部セルのために別途の固定的な周波数リソースが割り当てられるため、ネットワークの全体性能を最大に高めるためには、最適化された外部セルのための周波数リソースの量を決めなければならないという負担がある。
したがって、ネットワークの全体性能を極大化し、外部端末の間で発生する干渉を最小化しながらも、効率的に周波数リソースを管理することのできる方案というものが求められている。

本発明の第１の目的は、複数のセルに存在する外部端末のために独立的に外部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって、周波数リソースの使用効率を極大化しながらもセル間の干渉を効率的に防止することができるマルチセルネットワークのための通信デバイスを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、外部端末のチャネル情報、分布、移動性、外部端末によるトラフィックの量に応じて適切に外部セル周波数リソースをスケジューリング及び管理することによって、ネットワークの性能を極大化することができるマルチセルネットワークのための通信デバイスを提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、通信デバイスによって生成された外部セルのスケジューリング情報を参照して内部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって、内部端末及び外部端末のために最適化されたスケジューリングの結果を提供することができるマルチセルネットワークのための基地局を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、最適化されたスケジューリングの結果を用いることによって、サーブ基地局と高品質の通信をすることができるマルチセルネットワークのための端末を提供することにある。

本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための通信デバイスは、外部セル周波数リソースを複数のセルの外部セルに存在する外部端末のためにスケジューリングし、外部セルのスケジューリング情報を生成するスケジューラと、複数のセルに外部セルのスケジューリング情報を提供するスケジューリング情報提供部とを備える。
ここで、通信デバイスのスケジューラは、外部セル周波数リソースをスケジューリングすることができる固有権限を有し、複数のセルの基地局は、外部セル周波数リソースと区別される内部セル周波数リソースをスケジューリングすることのできる権限を有する。

特に、スケジューラは、外部セル周波数リソース内で外部端末に時間リソース、周波数リソース、又は空間リソースのうち少なくとも１つを割り当てることによって、外部セル周波数リソースをスケジューリングすることができる。のみならず、スケジューラは、外部端末の送信電力又は複数のセルに属する複数の基地局の外部端末に対する送信電力を制御するための外部セルのスケジューリング情報を生成することができ、外部端末が干渉整列方式を用いることができるように外部セル周波数リソースをスケジューリングすることができる。

また、外部端末の分布に関する情報又は外部端末によって発生するトラフィックに関する情報に基づいて、外部セルそれぞれに無線リソースを割り当てるために外部セル周波数リソースをスケジューリングすることができる。また、スケジューラは、外部端末のチャネル情報又は移動性情報に基づいて外部端末のために外部セル周波数リソースをスケジューリングすることができる。
ここで、外部セル周波数リソースの量または帯域は、外部端末の分布または外部端末によって発生するトラフィックの量に基づいて調整することができる。

また、本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための基地局は、基地局の外部セルに存在する外部端末のために、外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイスから、スケジューリングの結果と関連する外部セルのスケジューリング情報を受信するスケジューリング情報受信部と、外部セルのスケジューリング情報を参照して前記基地局の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングしてスケジューリング情報を生成するスケジューラとを備える。

本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための端末は、サーブ基地局からスケジューリング情報を受信するスケジューリング情報受信部と、スケジューリング情報に基づいて把握される端末のための無線リソースを用いて受信信号を処理し、送信信号を生成するプロセッサとを備える。
ここで、通信デバイスが外部セル周波数リソースを複数のセルの外部セルに存在する外部端末のためにスケジューリングして、外部セルのスケジューリング情報を生成する場合、スケジューリング情報は、サーブ基地局が外部セルのスケジューリング情報を参照してサーブ基地局の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって生成される。

本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための通信デバイスによれば、複数のセルに存在する外部端末のために独立的に外部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって、周波数リソースの使用効率を極大化しながらもセル間の干渉を効率的に防止することができる。
また、本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための通信デバイスは、外部端末のチャネル情報、分布、移動性、外部端末によるトラフィックの量に応じて適切に外部セル周波数リソースをスケジューリングおよび管理することによって、ネットワークの性能を極大化することができる。

また、本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための基地局は、通信デバイスによって生成された外部セルのスケジューリング情報を参照し、内部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって、内部端末及び外部端末全てのための最適化されたスケジューリングの結果を提供することができる。
また、本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークのための端末は、最適化されたスケジューリングの結果を用いることによって、サーブ基地局と高品質の通信をすることができる。

関連技術に係る外部セル及び内部セルに周波数リソースを割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示す図である。 他の関連技術に係る外部セル及び内部セルに周波数リソースを割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る外部セルのための外部セル周波数リソース及び内部セルのための内部セル周波数リソースを外部セル及び内部セルに割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る基地局に対する別途のノードに設けられ、基地局として設けられる通信デバイスの例を示す図である。 外部端末及び内部端末の分布とスケジューリングの結果の例を示す図である。 外部端末及び内部端末の分布とスケジューリングの結果の例を示す図である。 外部端末及び内部端末の分布とスケジューリングの結果の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る通信デバイスの動作方法を示した動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に係る基地局の動作方法を示した動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に係る端末の動作方法を示した動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に係る通信デバイス、基地局、および端末を示すブロック図である。

本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークは、外部セルのための周波数リソースを管理する通信デバイスを追加的に含むことによって、より効率的に周波数リソースを管理することができる。
すなわち、通信デバイスは、全ての外部セルに対して外部セルのための周波数リソースをスケジューリングすることによって、周波数リサイクル率を向上させ、外部端末の間で発生する干渉を最小化することができる。ここで、内部セルのための周波数リソースは通信デバイスではなく、複数のセルに含まれた複数の基地局それぞれによって管理される。また、通信デバイスは、複数のセル又は外部セルで発生するトラフィックに関する情報、外部端末の分布に関する情報、外部端末のチャネル情報などを外部セルのための周波数リソースをスケジューリングするために用いられてもよい。

このような通信デバイスを追加的に含む本発明の一実施形態に係るマルチセルネットワークにおいて、通信デバイスが外部セルのトラフィックまたは外部端末の分布を動的に反映して外部セルのための周波数リソースをスケジューリングする場合、外部セルのための周波数リソースに対するスケジューリングを最適化することができるため、周波数リソースの無駄遣いを最小化することができる。また、基地局とは独立した通信デバイスが外部セルのための周波数リソースを管理するため、送信電力制御または干渉制御方式を用いることによって、外部セルの周波数効率を向上させることができる。これについて図３〜図１１を参照して詳説する。

図３は、本発明の一実施形態に係る外部セルのための外部セル周波数リソース及び内部セルのための内部セル周波数リソースを外部セル及び内部セルに割り当てるマルチセルネットワークを概念的に示す図である。
図３に示すように、外部セルには周波数リソースＦ２が割り当てられ、内部セルには周波数リソースＦ１が割り当てられる。ここで、外部セルのための周波数リソースを「外部セル周波数リソース」といい、内部セルのための周波数リソースを「内部セル周波数リソース」のように定義する。

複数のセル３１０，３２０，３３０は、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の位置に基づいて分類することができ、複数のセル３１０，３２０，３３０それぞれの外部セルに属する外部端末は、端末の位置または端末において受信信号の強度に基づいて内部セルに属する内部端末と区別することができる。
本発明の一実施形態において、マルチセルネットワークが用いられる全体周波数リソースは、内部セル周波数リソースＦ１と外部セル周波数リソースＦ２に区別してもよい。ここで、外部セル周波数リソースＦ２は、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３によって管理されるのではなく、外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングすることのできる固有権限を有する別途の通信デバイスによって管理される。一方、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３は、内部セル周波数リソースＦ１をスケジューリングすることのできる固有権限を有する。

通信デバイスが外部セル周波数リソースをスケジューリングする方法には、直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）スケジューリング方法、非直交（ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）スケジューリング方法などがあり、通信デバイスは様々なスケジューリング方法のうちいずれか１つを適切に選択する。特に、通信デバイスは、外部端末の移動性情報又はチャネル情報などを考慮して最適のスケジューリング方法を探索してもよい。

通信デバイスが外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングすることのできる固有権限を有するということは、通信デバイスが基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の内部セル周波数リソースＦ１に対するスケジューリングの結果に対して独立的に外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングすることを意味する。また、外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングすることは、外部セル周波数リソースＦ２内で外部端末のための周波数リソース、時間リソース、空間リソースを割り当てることや、外部セル周波数リソースＦ２内で外部端末に干渉整列方式又は送信電力制御方式を適用することを意味する。
ここで、本発明の通信デバイスは様々な形態に実現されてもよく、例えば、通信デバイスは、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３から離隔した位置に設けられて基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の上位ノードに存在してもよく、いずれか１つの基地局に含まれるか、いずれか１つの基地局と隣接した位置に設けられてもよい。このような例については図４と関連して詳説する。

通信デバイスは、外部セルの外部端末のために与えられた外部セル周波数リソースＦ２を適切にスケジューリングすることによって、外部端末の間で発生する干渉を減らすことができる。例えば、通信デバイスは、外部セル周波数リソースＦ２内で時間リソース、周波数リソース、または空間リソースのうち少なくとも１つを外部端末に直交するように割り当てることによって、前記干渉を減らすことができる。

通信デバイスが外部セル周波数リソースＦ２内で、外部セルに周波数リソース、時間リソース、又は空間リソースを割り当てる方法は、様々であり得る。
例えば、通信デバイスは、セル３１０の外部セルには時間リソースＴ１と外部セル周波数リソースＦ２を、セル３２０の外部セルには時間リソースＴ２と外部セル周波数リソースＦ２を、セル３３０の外部セルには時間リソースＴ３と外部セル周波数リソースＦ２を割り当ててもよい。更なる例としては、外部セル周波数リソースＦ２がサブ周波数リソースＦ２１、Ｆ２２、Ｆ２３を含む場合、通信デバイスは、セル３１０の外部セルには時間リソースＴとサブ周波数リソースＦ２１を、セル３２０の外部セルには時間リソースＴとサブ周波数リソースＦ２２を、セル３３０の外部セルには時間リソースＴとサブ周波数リソースＦ２３を割り当ててもよい。通信デバイスのスケジューリングの結果に対する例は様々に存在する。

基地局は、外部セルに存在する外部端末の分布に関する情報、外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を通信デバイスに提供する。ここで、通信デバイスは、各基地局とは異なり、外部セルに存在する外部端末の分布に関する情報、外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を収集する。このような場合、通信デバイスは、外部セルに存在する外部端末の分布及び外部端末によって発生するトラフィックを、動的に（ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ）反映することによって、外部セル周波数リソースＦ２に対する最適なスケジューリングの結果を提供することができる。

例えば、セル３１０の外部セルに複数の外部端末が存在したり、多くのトラフィックが発生する場合、通信デバイスは、外部セル周波数リソースＦ２のうち多くの部分をセル３１０の外部セルに割り当てることや、セル３１０の外部セルが長い時間区間の間に外部セル周波数リソースＦ２を用いることを許容する。一方、セル３２０の外部セルで発生するトラフィックが小さい場合、通信デバイスは、外部セル周波数リソースＦ２のうち少ない部分だけをセル３２０の外部セルに割り当て、セル３２０の外部セルが短い時間帯の間のみ外部セル周波数リソースＦ２を用いるようにスケジューリングする。

また、通信デバイスは、外部端末のチャネル情報（信号チャネル又は干渉チャネルに関する情報）及び外部端末の移動性情報をさらに考慮して外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングしてもよい。ここで、チャネル情報及び移動性情報は、外部セル周波数リソース内において時間リソース、周波数リソース、及び空間リソースを外部セルに割り当てるために考慮されるだけではなく、外部セルに送信電力制御又は干渉整列方式を適用するか否かを決定するためにも考慮される。

また、通信デバイスは、外部セル周波数リソースＦ２の量又は帯域も調整する。例えば、通信デバイスは、外部セルによって要求される周波数リソースの量、帯域、サービス品質のレベル、外部端末の分布、外部端末によって発生するトラフィックの量などを総合的に考慮し、複数の基地局と調整することによって外部セル周波数リソースＦ２の量又は帯域を決定してもよい。
例えば、外部セルで発生するトラフィックの量が極めて少ない場合、外部セル周波数リソースＦ２の量は減少することがある。それだけではなく、一般的に高い周波数帯域において信号対雑音比は減少するため、外部セルで発生するトラフィックの量が極めて少ない場合、外部セル周波数リソースＦ２の帯域は高い周波数帯域に決定されてもよい。

通信デバイスの外部セル周波数リソースＦ２に対するスケジューリングの結果と関連する「外部セルのスケジューリング情報」は、基地局に提供される。ここで、基地局は、外部セルのスケジューリング情報を参照して外部端末と通信する。一方、基地局は、内部セル周波数リソースＦ１に対しては自主的にスケジューリングを行ない、そのスケジューリングの結果に応じて内部端末と通信する。結局、基地局は、通信デバイスの外部セル周波数リソースＦ２に対するスケジューリングの結果に応じて外部端末をサーブし、自身の内部セル周波数リソースＦ１に対するスケジューリングの結果に応じて内部端末をサーブする。

ここで、外部セルのスケジューリング情報は、外部セル周波数リソース内において各外部端末に割り当てられた周波数リソース、時間リソース、空間リソースに関する情報を含んでもよい。それだけではなく、外部セルのスケジューリング情報は、干渉整列方式又は送信電力制御方式が外部セルに適用されるかの有無に関する情報及び干渉整列方式又は送信電力制御方式を用いるために必要な様々なパラメータに関する情報を含んでもよい。

図４は、本発明の一実施形態において基地局に対する別途のノードに設けられ、基地局として設けられる通信デバイスの例を示す図である。
図４の４１０に示すように、本発明の一実施形態に係る通信デバイス４１４は、複数の基地局４１１，４１２，４１３の上位ノードに存在する。このような場合、基地局４１１，４１２，４１３は、外部端末の分布、外部端末によるトラフィック情報、外部端末のチャネル情報などを上位ノードの通信デバイス４１４に報告する。ここで、通信デバイス４１４は、様々な情報を参照して外部セル周波数リソースをスケジューリングし、スケジューリングの結果を基地局４１１，４１２，４１３に通知する。

また、図４の４２０を参照すれば、本発明の他の実施形態に係る通信デバイス４２４は、基地局４２１，４２２，４２３の上位ノードに存在せず、いずれか１つの基地局４２１に含まれたり、その基地局４２１と隣接した場所に設けられてもよい。ここで、他の基地局４２２，４２３は様々な情報を収集して基地局４２１に送信し、通信デバイス４２４は基地局４２１から全ての情報を収集する。

図５〜図７は、外部端末及び内部端末の分布とスケジューリングの結果の例を示す図である。
図５に示すように、全体の周波数帯域は、内部端末のための内部セル周波数リソースＦ１と外部端末のための外部セル周波数リソースＦ２とに区別される。基地局ＢＳ１の内部セルに内部端末Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、基地局ＢＳ２の内部セルに内部端末Ｊ、Ｋが存在すると仮定する。また、基地局ＢＳ１の外部セルには外部端末Ｄ、Ｅ、Ｆが、基地局ＢＳ２の外部セルには外部端末Ｇ、Ｉが、基地局ＢＳ３の外部セルには外部端末Ｈが存在する。また、外部端末Ｅ、Ｆ、Ｉの移動性は高く、外部端末Ｄ、Ｇ、Ｈの移動性は低いと仮定する。

図５に示すような、端末を含むマルチセルネットワークにおける通信デバイスのスケジューリングの結果の例を図６に示す。
すなわち、通信デバイスは、外部端末の分布、外部端末のチャネル情報、外部端末が要求するサービス品質のレベル、外部端末の移動性情報などを動的に考慮して外部セル周波数リソースＦ２をスケジューリングする。すなわち、通信デバイスは、外部端末Ｉに最も多い時間リソースを割り当ててもよく、外部端末Ｅに最も少ない時間リソースを割り当ててもよい。特に、通信デバイスは、外部端末の移動性を考慮してスケジューリングを行なうため、低い移動性を有する外部端末Ｄ、Ｇ、Ｈには送信電力制御方式または干渉整列方式を適用するものと決定してもよい。これに限定するものではないが、例えば、高い移動性を約１００Ｋｍ／ｈとし、低い移動性を約１０Ｋｍ／ｈとしてもよい。

通信デバイスの外部セル周波数リソースＦ２に対するスケジューリングの結果は外部セルのスケジューリング情報として、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３に提供される。ここで、外部セルのスケジューリング情報は、上述したように様々なスケジューリング情報を含む。
基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３それぞれは、外部セルのスケジューリング情報に基づいて自身のセルに属する外部端末に対するスケジューリング情報を認知する。すなわち、基地局ＢＳ１は外部端末Ｄ、Ｅ、Ｆに対するスケジューリング情報、基地局ＢＳ２は外部端末Ｉ、Ｇに対するスケジューリング情報を認知し、基地局ＢＳ３は外部端末Ｈに対するスケジューリング情報を認知する。

図７に示す７１０は、基地局ＢＳ１の最終的なスケジューリングの結果を示したものである。
基地局ＢＳ１の外部セルに含まれる外部端末はＥ、Ｆ、Ｄであり、基地局ＢＳ１は、外部セルのスケジューリング情報に基づいて外部端末Ｅ、Ｆ、Ｄに対するスケジューリング情報を抽出する。また、基地局ＢＳ１は、基地局ＢＳ１の内部セルに含まれた内部端末Ａ、Ｂ、Ｃに対して、内部セル周波数リソースＦ１をスケジューリングする。このように、基地局ＢＳ１は、内部セル周波数リソースＦ１内で内部端末Ａ、Ｂ、Ｃに互いに異なる時間リソースを割り当てていることが分かる。

また、基地局ＢＳ１は、外部端末Ｅ、Ｆ、Ｄに対する外部セルのスケジューリング情報と内部端末Ａ、Ｂ、Ｃに対する内部セルスケジューリング情報とを合わせて、サーブされる（ｓｅｒｖｅｄ）端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｄ全てに対するスケジューリング情報を生成する。また、このように生成されたスケジューリング情報は、サーブされる端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｄ全てに提供され、基地局ＢＳ１及びサーブされる端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｄのスケジューリング情報に応じて通信する。

図７の７２０を参照すると、基地局ＢＳ２は、内部端末Ｊ、Ｋに対して内部セル周波数リソースＦ１を基地局ＢＳ１と多少異なる方式によりスケジューリングする。すなわち、基地局ＢＳ２は、内部セル周波数リソースＦ１を２つのサブ周波数資源に分割し、１つのサブ周波数リソースを内部端末Ｊに、残り１つのサブ周波数リソースを内部端末Ｋに割り当ててもよい。
また、基地局ＢＳ２は、内部セル周波数リソースＦ１のスケジューリングの結果と外部端末Ｇ、Ｉに対するスケジューリングの結果とを合わせて、サーブされる端末Ｊ、Ｋ、Ｇ、Ｉに対するスケジューリング情報を生成し、スケジューリング情報がサーブされる端末Ｊ、Ｋ、Ｇ、Ｉに提供する。
基地局ＢＳ３の内部端末は存在しないが、内部端末が存在する場合、図７には示していないものの、基地局ＢＳ３も様々なスケジューリング方法のうち少なくとも１つを用いてスケジューリングを行なう。

図８は、本発明の一実施形態に係る通信デバイスの動作方法を示した動作フローチャートである。
図８に示すように、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは複数のセルを分類する（Ｓ８１０）。すなわち、通信デバイスは基地局の位置に基づいて複数のセルを分類する。
また、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、外部端末の分布に関する情報または外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を収集する（Ｓ８２０）。ここで、外部端末の分布に関する情報または外部端末によって発生するトラフィックに関する情報は各基地局によって通信デバイスに提供される。

次に、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、全体の周波数リソースのうち一部を外部セル周波数リソースに決定する（Ｓ８３０）。ここで、通信デバイスは、外部セル周波数リソースの量又は帯域を外部端末の分布又は外部端末によって発生するトラフィックに応じて適応的に調整することができ、外部セルそれぞれのための周波数リソースの量を決定する。
外部セル周波数リソースの帯域及び量が決定され、外部セル周波数リソース内で外部セルそれぞれのための周波数リソースが決定されると、各基地局は決定された周波数リソースをスケジューリングすることができる権限を通信デバイスに譲渡する。そのことにより、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、外部セル周波数リソースの全体をスケジューリングすることのできる固有権限を獲得する（Ｓ８４０）。

また、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、外部端末のチャネル情報又は移動性情報を収集する（Ｓ８５０）。ここで、外部端末のチャネル情報は、外部端末の信号チャネル及び干渉チャネルに関する情報を含んでもよい。
そして、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、外部端末のリソース要求情報を収集する（Ｓ８６０）。すなわち、各基地局は外部端末のリソース要求情報を収集し、収集したリソース要求情報を通信デバイスに提供する。

続いて、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、外部セル周波数リソースを外部セルの外部端末のためにスケジューリングする（Ｓ８７０）。ここで、通信デバイスは外部セル周波数リソース内で時間リソース、周波数リソース、又は空間リソースを外部端末へ適切に割り当て、外部端末に送信電力制御方式又は干渉整列方式を適用することを決定する。
特に、通信デバイスは、直交スケジューリング方法又は非直交スケジューリング方法のいずれかを外部端末のチャネル情報又は移動性情報に応じて選択してもよい。

最後に、本発明の一実施形態に係る通信デバイスは、スケジューリングの結果に対する外部セルのスケジューリング情報を基地局に送信する（Ｓ８８０）。
ここで、基地局は、外部セルのスケジューリング情報に応じて外部端末をサーブする。もちろん、基地局は、内部端末のために内部セル周波数リソースをスケジューリングし、内部セルリソースのスケジューリングの結果に応じて内部端末をサーブする。

図９は、本発明の一実施形態に係る基地局の動作方法を示した動作フローチャートである。
図９に示すように、本発明の一実施形態に係る基地局は、外部セルに存在する端末と基地局との間の距離に基づいて端末を外部端末および内部端末に区別する（Ｓ９１０）。その理由は、外部端末のための外部セル周波数リソースは別途の通信デバイスによってスケジューリングされ、内部端末のための内部セル周波数リソースは基地局によってスケジューリングされるためである。ここで、外部端末は、端末の位置または端末において受信信号の強度に基づいて選択される。

また、本発明の一実施形態に係る基地局は、通信デバイスが外部セルの様々な状態を動的に反映してスケジューリングできるよう、通信デバイスに外部端末の分布に関する情報又は外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を提供する（Ｓ９２０）。
さらに、本発明の一実施形態に係る基地局は、外部セル周波数リソースをスケジューリングすることのできる権限を通信デバイスに譲渡する（Ｓ９３０）。一方、基地局は、依然として内部セルのための内部セル周波数リソースをスケジューリングすることのできる権限を保有する。

次に、本発明の一実施形態に係る基地局は外部端末のチャネル情報又は移動性情報を通信デバイスに提供する（Ｓ９４０）。
そして、本発明の一実施形態に係る基地局は、外部端末の上りリンク通信又は下りリンク通信のためのリソース要求を通信デバイスに送信する（Ｓ９５０）。
ここで、基地局は、外部端末のチャネル情報及び移動性情報、外部端末の分布に関する情報、又は外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を総合的に考慮し、外部セル周波数リソースをスケジューリングして外部セルのスケジューリング情報を生成する。

続いて、本発明の一実施形態に係る基地局は、内部端末のために内部セル周波数リソースをスケジューリングし（Ｓ９６０）、外部セルのスケジューリング情報を受信する（Ｓ９７０）。
最後に、本発明の一実施形態に係る基地局は、外部セルのスケジューリング情報に内部セル周波数リソースに対するスケジューリングの結果を追加して、内部端末及び外部端末全てのためのスケジューリング情報を生成する（Ｓ９８０）。このスケジューリング情報は、内部端末及び外部端末に放送され、基地局と内部端末及び外部端末は、スケジューリング情報に応じて通信する。すなわち、基地局はスケジューリング情報に応じて内部端末及び外部端末それぞれに内部セル周波数リソース及び外部セル周波数リソース内で無線リソースを割り当て、割り当てられた無線リソースを用いて上りリンク通信または下りリンク通信を行なう。

図１０は、本発明の一実施形態に係る端末の動作方法を示した動作フローチャートである。
図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る端末が外部端末である場合、端末は、サーブ基地局と端末との間に形成された信号チャネル及びサーブ基地局と隣接した異なる基地局と端末との間に形成された干渉チャネルを推定し、信号チャネル及び干渉チャネルに関する情報をサーブ基地局に送信し（Ｓ１０１０）、続いて、自身の移動性情報をサーブ基地局に送信する（Ｓ１０２０）。
ここで、サーブ基地局は、端末のチャネル情報及び移動性情報を通信デバイスに送信し、通信デバイスは、端末のチャネル情報、移動性情報、端末を含む外部セルのトラフィックに関する情報、外部セルに存在する端末の分布に関する情報に基づいて、外部セル周波数リソースをスケジューリングする。また、サーブ基地局は内部セル周波数リソースをスケジューリングする。

次に、本発明の一実施形態に係る端末はサーブ基地局からスケジューリング情報を受信する（Ｓ１０３０）。
そして、本発明の一実施形態に係る端末は、スケジューリング情報に基づいて自身に割り当てられた無線リソースを認知し、認知された無線リソースを用いて信号処理を行なう（Ｓ１０４０）。ここで、端末は外部端末として、スケジューリング情報に基づいて外部セルのスケジューリング情報を把握することができ、内部端末として内部セルスケジューリング情報を把握することができる。

本発明の一実施形態に係る端末は、認知された無線リソースによって上りリンク通信を行うために送信信号を処理してもよく、下りリンク通信を行うために受信信号を処理してもよい。ここで、複数の基地局が干渉整列方式を用いる場合、端末は受信信号から整列した干渉を除去し、送信電力制御方式を用いて上りリンク通信を行なう。

本発明の実施形態に係る方法は、様々なコンピュータ手段によって行われることができるプログラム命令形態で実現され、コンピュータ読み出し可能媒体に記録されてもよい。前記記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせたものを含んでもよい。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が挙げられる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されてもよい。

図１１は、本発明の一実施形態に係る通信デバイス、基地局、および端末を示すブロック図である。
図１１に示すように、本発明の一実施形態に係る通信デバイス１１００は、セル分類部１１１０、情報収集部１１２０、スケジューラ１１３０、およびスケジューリング情報提供部１１４０を備える。

セル分類部１１１０は、ネットワークに含まれた複数の基地局の位置に基づいて複数のセルを分類する。ここで、複数のセルそれぞれは内部セル及び外部セルに区別される。
また、情報収集部１１２０は、外部端末のチャネル情報又は移動性情報、外部端末の分布に関する情報又は外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を収集する。このような情報は、外部セル周波数リソースをスケジューリングする過程であり、動的に反映してもよい。

また、スケジューラ１１３０は、外部セル周波数リソースを複数のセルの外部セルに存在する外部端末のためにスケジューリングして外部セルのスケジューリング情報をスケジューリングする。特に、スケジューラ１１３０は、外部セル周波数リソースをスケジューリングすることのできる固有権限を基地局から譲渡される。このような場合、スケジューラ１１３０は、内部セル周波数リソースに対して独立的に外部セル周波数リソースをスケジューリングする。ここで、外部セル周波数リソースの量または帯域は適応的に調整可能である。

スケジューラ１１３０は、様々なスケジューリング方法を用いてもよく、例えば、外部端末の間で発生する干渉が最小化されるように外部セル周波数リソースをスケジューリングする。特に、スケジューラ１１３０は、複数の基地局が干渉整列方式を用いることを許容する。
さらに、スケジューラ１１３０は、外部セル周波数リソース内において外部端末に時間リソース、周波数リソース又は空間リソースを適切に割り当てることによって、外部セル周波数リソースの使用効率を極大化することができる。
スケジューリング情報提供部１１４０は、複数のセルで外部セルのスケジューリング情報を提供する。外部セルのスケジューリング情報を複数のセルに提供することは、複数のセルに含まれた基地局、中継機、端末のように通信ノードのうち少なくとも１つに提供することを意味する。

本発明の一実施形態に係る基地局１２００は、情報提供部１２１０、外部端末選択部１２２０、スケジューリング情報受信部１２３０、スケジューラ１２４０、及びスケジューリング情報提供部１２５０を備える。
情報提供部１２１０は、基地局１２００の外部セルに存在する外部端末のために外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイス１１００からスケジューリングの結果と関連する外部セルのスケジューリング情報を受信する。

外部端末選択部１２２０は、基地局１１００の外部セルに存在する端末の位置または端末で受信信号の強度に基づいて端末のうち外部端末を選択する。
スケジューリング情報受信部１２３０は、基地局１１００の外部セルに存在する外部端末のために外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイス１１００からスケジューリングの結果と関連する外部セルのスケジューリング情報を受信する。

スケジューラ１２４０は、外部セルのスケジューリング情報を参照して基地局１２００の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングしてスケジューリング情報を生成する。
スケジューリング情報提供部１２５０は、外部端末および内部端末にスケジューリング情報を提供する。

本発明の一実施形態に係る端末１３００は、情報提供部１３１０、スケジューリング情報受信部１３２０、およびプロセッサ１３３０を備える。
情報提供部１３１０は、端末１３００が外部端末のいずれか１つである場合、端末１３００のチャネル情報または移動性情報を基地局１２００に提供する。
スケジューリング情報受信部１３２０は、基地局１２００からスケジューリング情報を受信する。端末１３００が外部端末のいずれか１つである場合、スケジューリング情報から外部セルのスケジューリング情報を把握することができ、内部端末のいずれか１つである場合、スケジューリング情報から内部セルスケジューリング情報を把握することができる。
また、プロセッサ１３３０は、スケジューリング情報に基づいて把握される端末１３００のための無線リソースを用いて受信信号を処理したり送信信号を生成する。

無線ネットワークで各セルは、セル内において端末から受信される信号の強度及び／又はセルの位置に基づいて内部セルと外部セルとに分割される。各セル内にある端末は、自身が位置しているセルの類型が何であるかに基づいて内部端末または外部端末に判断され得る。内部セルには第１周波数リソース（例えば、Ｆ１）が割り当てられてもよく、外部セルには第２周波数リソース（例えば、Ｆ２）が割り当てられてもよい。内部端末のためのリソース使用のスケジューリングと外部端末のためのリソース使用のスケジューリングは独立的に行われる。

上述のように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定するものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から様々な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

Claims (15)

1. 複数のセルを含むマルチセルネットワークのための基地局において、
   前記基地局の外部セルに存在する外部端末のために外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイスから前記スケジューリングの結果に関連する外部セルのスケジューリング情報を受信するスケジューリング情報受信部と、
   前記外部セルのスケジューリング情報を参照して前記基地局の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングしてスケジューリング情報を生成するスケジューラと、
   を備えることを特徴とするマルチセルネットワークのための基地局。
2. 前記通信デバイスに前記通信デバイスが前記外部セル周波数リソースをスケジューリングするために用いる前記外部端末のチャネル情報又は移動性情報を提供する情報提供部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
3. 前記通信デバイスに前記外部端末の分布に関する情報又は前記外部端末によって発生するトラフィックに関する情報を提供する情報提供部をさらに備え、
   前記外部端末のための無線リソースは、前記通信デバイスが前記外部端末の分布に関する情報または前記外部端末によって発生するトラフィックに関する情報に基づいて前記外部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
4. 前記基地局の外部セルに存在する端末の位置又は前記端末で受信信号の強度に基づいて前記端末のうち前記外部端末を選択する外部端末選択部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
5. 前記外部端末及び前記内部端末に前記スケジューリング情報を提供するスケジューリング情報提供部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
6. 前記外部セル周波数リソースをスケジューリングする固有権限は前記通信デバイスに付与され、前記基地局は前記内部セル周波数リソースをスケジューリングする固有権限を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
7. 前記基地局は、前記スケジューリング情報に応じて前記外部端末および前記内部端末をサーブするための無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
8. 前記通信デバイスは、前記複数のセルの外部セルに存在する外部端末のために前記外部セル周波数リソースをスケジューリングして前記外部セルのスケジューリング情報を生成することを特徴とする請求項１に記載のマルチセルネットワークのための基地局。
9. サーブ基地局からスケジューリング情報を受信するスケジューリング情報受信部と、
   前記スケジューリング情報に基づいて把握される端末のための無線リソースを用いて受信信号を処理し、送信信号を生成するプロセッサと、を備え、
   通信デバイスが外部セル周波数リソースを複数のセルの外部セルに存在する外部端末のためにスケジューリングして外部セルのスケジューリング情報を生成する場合、前記スケジューリング情報は、前記サーブ基地局が前記外部セルのスケジューリング情報を参照して前記サーブ基地局の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって生成されることを特徴とするマルチセルネットワークのための端末。
10. 前記端末が前記外部端末のうちいずれか１つである場合、前記端末のための無線リソースは、前記通信デバイスが前記外部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって割り当てられ、
    前記端末が前記内部端末のうちいずれか１つである場合、前記端末のための無線リソースは、前記サーブ基地局が前記内部セル周波数リソースをスケジューリングすることによって割り当てられることを特徴とする請求項９に記載のマルチセルネットワークのための端末。
11. 前記プロセッサは、前記スケジューリング情報に基づいて干渉整列方式を用いることを特徴とする請求項９に記載のマルチセルネットワークのための端末。
12. 前記プロセッサは、前記端末の送信パワーを制御することを特徴とする請求項９に記載のマルチセルネットワークのための端末。
13. 前記端末が前記外部端末のうちいずれか１つである場合、前記端末のチャネル情報又は移動性情報を前記サーブ基地局に提供する情報提供部をさらに備え、
    前記端末のチャネル情報又は移動性情報は、前記通信デバイスが前記外部セル周波数リソースをスケジューリングするために用いられることを特徴とする請求項９に記載のマルチセルネットワークのための端末。
14. 前記端末は、前記端末の位置または前記端末において受信信号の強度に基づいて前記外部端末または前記内部端末のうちいずれか１つに決定されることを特徴とする請求項９に記載のマルチセルネットワークのための端末。
15. 基地局の外部セルに存在する外部端末のために外部セル周波数リソースをスケジューリングする通信デバイスから前記スケジューリングの結果と関連する外部セルのスケジューリング情報を受信するステップと、
    前記外部セルのスケジューリング情報を参照して前記基地局の内部セルに存在する内部端末のための内部セル周波数リソースをスケジューリングしてスケジューリング情報を生成するステップと、
    を含むことを特徴とするマルチセルネットワークのための基地局の動作方法。

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