JP5638880B2 - 無線通信システムにおけるチャネル割当方法およびそのシステム - Google Patents

無線通信システムにおけるチャネル割当方法およびそのシステム Download PDF

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Description

本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に、無線通信システムにおけるチャネル割当方法、およびチャネル割当システムに関する。
ＬＴＥシステムについて、複数のセル間でチャネル割当を行うとき、干渉コーディネーションを考慮する必要がある。既存の静的なセル間干渉コーディネーション方式は、主に部分的周波数再利用（ＦＦＲ：Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）とソフト周波数再利用（ＳＦＲ：Ｓｏｆｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）の２種類がある。この２種類の方式の主な考え方はいずれも、セル中央において、１である再利用因子で周波数帯域全体を再利用し、セル端において、１より大きい再利用因子で周波数帯域全体を再利用することである。
図１に示すセル分布を例として、図２（ａ）に示すように、部分的周波数再利用方式では、周波数帯域全体を２つの部分に分け、各セルの中央ユーザは周波数帯域１を使用し、端ユーザは周波数帯域２を使用する。ここで、図１の陰影部分は中央ユーザの所在領域であり、他の部分は端ユーザの所在領域である。さらに、セル間干渉を避けるために、ＦＦＲ方式では、周波数帯域２を直交するサブ周波数帯域に分けて、地理位置で隣接する複数のセルの使用に供する。例えば、各セルは対応の斜線部分のみを使用して当該セルの端周波数帯域とする。図２（ｂ）に示すように、ソフト周波数再利用方式では、各セルは周波数帯域全体を使用することができるが、セル端において周波数帯域全体の一部しか使用できず、かつ、隣接セルの端ユーザが使用する周波数帯域は互いに直交し、このような周波数帯域の割当を基に、中央ユーザと端ユーザとのサービス電力比βを調節することによって、システムのさらに優れた性能を実現させる。
この２種類の静的なコーディネーション方式は、システムの周波数再利用因子を向上させることによって、セル間干渉を低減する目的を達することができるが、スペクトル効率を低下させ、ＯＦＤＭシステムの周波数ダイバーシティを十分に利用することができない。
また、３ＧＰＰ ＲＡＮ ＷＧ１ Ｒ１−０９０３１４，２００９には、高速のセル選択のコーディネーションスケジューリング方式が提案されている。当該方式において、ユーザは高速のセル選択によって主な干渉を避けて、協調セルにおけるすべてのユーザは統合的にスケジューリングされることになる。ここからわかるように、このような方式の計算複雑度とシグナリングオーバーヘッドの両方とも高い。
そのため、セル間干渉を低減すると共に、さらに優れた性能を持つ新しいチャネル割当方法およびそのシステムが必要となる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線通信システムにおけるチャネル割当方法を提供することを主な目的とする。中央ユーザに対して各セル内に独立スケジューリングを行うが、端ユーザに対してマルチセル統合スケジューリングを行うことによって、各ユーザはいずれも周波数帯域全体から自身に最も有利なチャネルを動的に選択するチャンスがあり、システム全体はさらに大きな周波数ダイバーシティとユーザダイバーシティを得ることができる。前記チャネルは、時間、周波数、またはチャネルコードを用いて実現することができる。
また、本発明は、無線通信システムにおける他のチャネル割当方法を提供することを他の目的とする。毎回の伝送周期を多くとも４つのタイムスロットに分けることで、中央ユーザと端ユーザはそれぞれ異なるタイムスロットでスケジューリングを行い、スケジューリング時に各ユーザが周波数帯域全体を使用することができる。これによって、さらに大きな周波数ダイバーシティを得る。
上記の目的を達成するために、本発明は下記の具体的な解決手段によって実現されるものである。
複数のセルを含む無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、各セルのサービング基地局は、その管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分け、１つ以上のセルを管轄するための中央制御ユニットを設け、各セルのサービング基地局は本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、前記中央制御ユニットは、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行う、ことを含む。
前記各セルのサービング基地局は、その管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けることは、前記サービング基地局は、その管轄するユーザ端末から報告された長区間変動値情報を受信し、前記長区間変動値情報に基づいて当該ユーザ端末のユーザタイプを決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きい場合、当該ユーザ端末が中央ユーザであると決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きくない場合、当該ユーザ端末が端ユーザであると決定する、ことを含む。
前記各セルのサービング基地局は、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行うことは、前記サービング基地局は、当該セル内の１つまたは複数の中央ユーザの第１ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第１ユーザスケジューリング順序に従って中央ユーザとチャネルとの対応関係を配列するステップＡ１と、前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数が中央ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、中央ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除するステップＡ２と、中央ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１中央ユーザに割り当ててから、当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除して、当該セル内の他のユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定するステップＡ３と、を含む。
前記ステップＡ１は、当該セルに対してユーザ−チャネル第１リストを設定し、すべてのチャネルにおける当該セル内のすべての中央ユーザの利得または公平性パラメータを決定し、前記利得または公平性パラメータの降順に相応のユーザ−チャネルペアを配列して、当該配列順序に従って前記ユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストに記録することを含み、ステップＡ２における前記当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１中央ユーザに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストから削除することを含み、ステップＡ３における前記当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１チャネルに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストから削除することを含む。
前記各セルのサービング基地局は、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行うことは、ステップＡ３の後に、前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザをさらに決定し、当該第１中央ユーザの信号対雑音干渉電力比（ＳＩＮＲ）を取得し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲと所定の閾値とを比較し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い場合、本セル内の中央ユーザに対するチャネル割当を終了し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲが前記所定の閾値より低くない場合、ステップＡ２に戻る、ことをさらに含む。
当該方法において、中央ユーザのチャネル割当が終了した後に、前記サービング基地局は使用可能なチャネルにおける本セル内の端ユーザの状況を、当該セルを管轄する中央制御ユニットに送信する、ことをさらに含む。
前記中央制御ユニットは、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行うことは、当該中央制御ユニットは、その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザのＳＩＮＲを受信して、前記ＳＩＮＲに基づいてその管轄するセル内の１つまたは複数の端ユーザの第２ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第２ユーザスケジューリング順序に従って端ユーザとチャネルとの対応関係を配列するステップＢ１と、前記第２ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１端ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１端ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１端ユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、端ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除するステップＢ２と、端ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１端ユーザに割り当て、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定して、当該第１端ユーザの所在セル内の他のユーザも、前記第１チャネルを使用できないように設定してから、第１チャネルと第１端ユーザとの対応関係、および、第１チャネルと、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザとの対応関係を、前記第２ユーザスケジューリング順序から削除するステップＢ３と、を含む。
前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザは、第１チャネルにおいて第１端ユーザに対する干渉が最大となるセル内の端ユーザと、第１チャネルにおいて第１端ユーザの所在セルから受ける干渉が最大となる端ユーザと、を含む。
前記ステップＢ１は、前記中央制御ユニットは、ユーザ−チャネル第２リストを設定し、すべての使用可能なチャネルにおける、その管轄するすべてのセル内の端ユーザの利得または公平性パラメータを決定し、前記利得または公平性パラメータの降順に相応のユーザ−チャネルペアを配列して、当該配列順序に従って前記ユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第２リストに記録する、ことを含み、ステップＢ２における前記当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１端ユーザに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第２リストから削除することを含む。
当該方法において、前記中央制御ユニットは、その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザの最大干渉セル番号を受信し、最大干渉テーブルを生成する、ことをさらに含み、前記ステップＢ３において、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定することは、前記最大干渉テーブルに基づいて、前記第１チャネルにおける前記第１端ユーザの最大干渉セルを決定し、当該最大干渉セル内のすべての端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定し、前記最大干渉テーブルに基づいて、前記第１チャネルにおいて前記第１端ユーザの所在セルによる干渉が最大となる端ユーザを決定し、前記干渉が最大となる端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定する、ことを含む。
前記中央制御ユニットは、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行うことは、ステップＢ３の後に、前記ユーザ−チャネル第２リストが空であるかどうかを判断し、前記ユーザ−チャネル第２リストが空である場合、端ユーザに対する統合チャネル割当を終了し、前記ユーザ−チャネル第２リストが空でない場合、ステップＢ２に戻る、ことをさらに含む。
当該方法において、端ユーザの統合チャネル割当が終了した後に、前記中央制御ユニットは端ユーザのチャネル割当状況を対応セルのサービング基地局に送信する、ことをさらに含む。
当該方法において、各セルのサービング基地局は、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行った後に、使用可能なチャネルにおける当該セル内の端ユーザの状況を、当該セルを管轄する中央制御ユニットに送信し、前記中央制御ユニットは使用可能なチャネルにおける前記端ユーザの状況に基づいて、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行い、または、前記中央制御ユニットはその管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行った後に、端ユーザのチャネル割当状況を対応セルのサービング基地局に送信し、各セルのサービング基地局は前記端ユーザのチャネル割当状況に基づいて、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行う、ことをさらに含む。
当該方法において、前記無線通信システムに含まれる複数のセルを１つまたは複数のチャネル割当グループに区分し、各中央制御ユニットは１つのチャネル割当グループ内のすべてのセルを管轄する、ことをさらに含む。
当該方法において、前記１つまたは複数のチャネル割当グループは、予め設定されたグループ間スケジューリング順序に従って端ユーザの統合チャネル割当を行い、チャネル割当が終了した後に、配列順序における先のチャネル割当グループは、その端ユーザのチャネル割当状況を他のチャネル割当グループに送信する、ことをさらに含む。
当該方法において、中央ユーザのチャネル割当および端ユーザの統合チャネル割当の後に、各サービング基地局は自局のセルの残りチャネルを決定し、それを当該セルの中央ユーザに割り当てる、ことをさらに含む。
前記各サービング基地局は、自局のセルの残りチャネルを決定することは、前記サービング基地局が、本セル内のユーザにより使用されていない使用可能なチャネルを検索し、または、前記サービング基地局が、本セル内の使用チャネル数が端ユーザの最小チャネル数より小さい端ユーザを検索し、当該端ユーザに割り当てられたすべてのチャネルを残りチャネルとして解放する、ことを含む。
無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、各セルのサービング基地局は、その管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けて、対応の動作モードを設定し、無線通信システムにおける複数のセルの位置関係に基づいて、各チャネルにおける各セルの動作モードを設定し、各セルのサービング基地局は、割り当てられたチャネルにおいて、設定された動作モードに基づいてユーザ端末に通信を提供する、ことを含む。
前記無線通信システムにおける複数のセルの位置関係に基づいて、各チャネルにおける各セルの動作モードを設定することは、各セルの各サービス周期を多くとも４つのタイムスロットに分け、そのうち１つのタイムスロットにおける当該セルの動作モードを端モードに設定し、他のタイムスロットにおける当該セルの動作モードを中央モードに設定し、ここで、前記中央モードにおいて、基地局は低送信電力を用いて中央ユーザにサービスを提供し、前記端モードにおいて、基地局は高送信電力を用いて端ユーザにサービスを提供し、同じタイムスロットにおいて、１つのセルを端モードに設定し、そのすべての隣接セルを中央モードに設定する、ことを含む。
前記無線通信システムにおける複数のセルの位置関係に基づいて、各チャネルにおける各セルの動作モードを設定することは、各セルを３つのセクタに分け、同じセルの同じタイムスロットにおいて、１つのみのセクタは端モードにあり、他のセクタは中央モードにあり、ここで、前記中央モードにおいて、基地局は低送信電力を用いて中央ユーザにサービスを提供し、前記端モードにおいて、基地局は高送信電力を用いて端ユーザにサービスを提供する、ことを含む。
チャネル割当システムであって、それぞれが１つのセル内の１つまたは複数のユーザ端末を管轄する１つまたは複数のサービング基地局と、それぞれが１つまたは複数のセルを管轄する１つまたは複数の中央制御ユニットと、を含み、前記サービング基地局は、さらに、その管轄するセル内のユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けて、その管轄するセル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、前記中央制御ユニットは、さらに、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行う。
前記ユーザ端末は、自局の長区間変動値情報を、当該ユーザ端末を管轄するサービング基地局にフィードバックし、前記サービング基地局は、長区間変動値情報に基づいて当該ユーザ端末のユーザタイプを決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きい場合、当該ユーザ端末が中央ユーザであると決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きくない場合、当該ユーザ端末が端ユーザであると決定する。
前記サービング基地局は、当該セル内の１つまたは複数の中央ユーザの第１ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第１ユーザスケジューリング順序に従って中央ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数が中央ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、中央ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除し、中央ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１中央ユーザに割り当ててから、当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除して、当該セル内の他のユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定する。
前記中央制御ユニットは、その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザのＳＩＮＲを受信して、前記ＳＩＮＲに基づいて、その管轄するセル内の１つまたは複数の端ユーザの第２ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第２ユーザスケジューリング順序に従って端ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、前記第２ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１端ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１端ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１端ユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、端ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除し、端ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１端ユーザに割り当て、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定して、当該第１端ユーザの所在セル内の他のユーザも、前記第１チャネルを使用できないように設定してから、第１チャネルと第１端ユーザとの対応関係、および、第１チャネルと、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザとの対応関係を、前記第２ユーザスケジューリング順序から削除する。
前記中央制御ユニットは、その管轄する１つまたは複数のセルのうち１つのサービング基地局に設けられ、または、前記中央制御ユニットは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）である。
上記の解決手段からわかるように、本発明に係るユーザに基づく動的統合チャネル割当方法では、マルチセルＯＦＤＭＡシステムにおいて下り伝送を行うとき、すべての協調セル内の端ユーザに対して、前記端ユーザの瞬時チャネル状態に基づいて動的統合チャネル割当を行う。さらに、チャネル割当テーブルを用いてチャネルとユーザとの間の割当結果および主な干渉フォーマットを表し、ユーザ−チャネルリストを用いて次回のスケジューリングのユーザおよび当該ユーザに割り当てるべきチャネルを決定する。さらに、本発明では、マルチセル統合チャネル割当の計算複雑度を低減するためのセルのグループ分け方法が提案されている。当該方法では、各セルの空間分布に基づいて、これらのセルを異なるチャネル割当グループに分けてから、グループごとにチャネル割当を行う。各チャネル割当グループのグループ間のスケジューリング順序は、セルの実際の状態によって動的に調整することができ、例えば、セルの負荷状況に基づいてグループ間のスケジューリング順序を決定する。
また、本発明では、「セルブリージング」という新しい静的なセル干渉コーディネーション方式を採用して、ネットワーク全体の各下り伝送周期を若干のタイムスロットに分け、各タイムスロットにおいて各セルの動作モード（中央モードまたは端モード）を合理的に割り当てることで、複数のセル間の干渉コーディネーションを実現する。このようなセルブリージングのチャネル割当方法によれば、すべてのユーザは周波数帯域全体を使用することができ、最大の周波数ダイバーシティを得ることができる。さらに、本発明では、マルチセルネットワークにおいて、各セルに対して動作モードを割り当てる基本原則が提供され、これらの原則によってマルチセルネットワークの動作モードを設定することで、セル間干渉を低減する。
従来技術のセルラーネットワークにおけるセル分布を示す図である。 従来技術における部分的周波数再利用方式のチャネル割当を示す図である。 従来技術におけるソフト周波数再利用方式のチャネル割当を示す図である。 本発明の第１実施例に係る動的統合チャネル割当方法のフローチャートである。 本発明の第１実施例に係る中央ユーザに対して独立スケジューリングを行う方法のフローチャートである。 本発明の第１実施例に係るすべての端ユーザに対してマルチセル統合スケジューリングを行う方法のフローチャートである。 本発明の第１実施例に係るセルのグループ分けを示す図である。 本発明の第１実施例に係るチャネル割当システムの構成図である。 本発明の第２実施例に係る３タイムスロットのマルチセルの動作モード割当を示す図である。 本発明の第２実施例に係る３タイムスロットのセクタ化されたセルの動作モード割当を示す図である。 本発明の第２実施例に係る複数の任意形状のセルの動作モード割当を示す図である。 本発明の第１実施例に係るβ＝０．４のときの動的統合チャネル割当方式のスループットシミュレーションを示す図である。 本発明の第１実施例に係るβ＝０．５のときの動的統合チャネル割当方式のスループットシミュレーションを示す図である。 本発明の第１実施例に係るβ＝０．６のときの動的統合チャネル割当方式のスループットシミュレーションを示す図である。 本発明の第２実施例に係るβ＝０．４の時のセルブリージング方式のスループットシミュレーションを示す図である。 本発明の第２実施例に係るβ＝０．５の時のセルブリージング方式のスループットシミュレーションを示す図である。 本発明の第２実施例に係るβ＝０．６の時のセルブリージング方式のスループットシミュレーションを示す図である。
本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る無線通信システムにおけるマルチセルチャネル割当方法は、動的統合チャネル割当方式またはセルブリージング方式を採用し、セル間干渉コーディネーションを実現すると共に、さらに大きな周波数ダイバーシティを得る。
第１実施例：動的統合チャネル割当方式
当該方式の全体のチャネル割当過程では、チャネル割当テーブル、ユーザ−チャネルリスト、および最大干渉テーブルの３種類のテーブルが使用されることを指摘すべきである。
ここで、チャネル割当テーブルは、スケジューリング過程におけるチャネルとユーザの割当状況を表し、各項目の可能な値が０、１または−１である。０である場合、当該チャネルはあるユーザにより使用できること（使用可能なチャネル）を表し、１である場合、当該チャネルは既に相応のユーザにより使用されたことを表し、−１である場合、当該チャネルは相応のユーザにより使用できないことを表す。
ユーザ−チャネルリストにおける各項目はユーザ−チャネルペアであり、これらの項目がチャネルにおけるユーザの利得または公平性パラメータ等の降順に配列され、スケジューリング過程における割当順序を決定するためのものである。例えば、表１は具体的なユーザ−チャネルリストであり、利得の降順にソートした６つの項目が記録される。表１からわかるように、チャネル１におけるユーザ３の利得が最大となり、スケジューリングにおいて先に割り当てられることになる。
具体的に実現する際に、ユーザ−チャネルリストをさらに第１リストと第２リストとに分け、ここで、ユーザ−チャネル第１リストは中央ユーザのスケジューリング順序を決定するためのものであり、ユーザ−チャネル第２リストは端ユーザのスケジューリング順序を決定するためのものである。
最大干渉テーブルは、各ユーザの最大干渉セルを記録することにより、スケジューリング過程においてセル間干渉を避ける。
図３は本発明の１つの実施例に係る動的統合チャネル割当方法のフローチャートであり、以下のステップを含む。
ステップ３０１で、各ユーザ端末は、自局の長区間変動値（ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｆａｄｉｎｇ）情報を取得して、サービング基地局にフィードバックし、サービング基地局は当該ユーザ端末のユーザタイプを決定する。具体的に、当該ユーザタイプは、中央ユーザと端ユーザとの２種類を含む。各セルについて、そのサービング基地局は、当該セル内のすべてのユーザ端末を、そのユーザタイプ（中央ユーザまたは端ユーザ）によって、２つのグループに分ける。
さらに、ステップ３０１で、ユーザ端末は、例えば、すべてのチャネルにおける当該ユーザ端末の信号対雑音干渉電力比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）や、すべてのチャネルにおける干渉が最大となる基地局に対応するセル番号などの他の情報も、サービング基地局にフィードバックする。
ステップ３０２で、各セル内で中央ユーザに対してチャネル割当を行う。当該ステップは、各セルのサービング基地局によって実行される。具体的な実現は図４を参照する。
ステップ３０３で、複数のセル間で端ユーザに対して統合チャネル割当を行う。当該ステップの具体的な実現は図５を参照する。
ステップ３０４で、上記の割当が行われた後の残りチャネルを決定し、前記残りチャネルを各セルの中央ユーザに再割り当てる。当該ステップにおける再割り当て過程は、ステップ３０２を参照することができる。
具体的に、ステップ３０４における残りチャネルを決定する処理は、チャネル割当テーブルにおいて、ユーザにより使用できるチャネル（例えば、ステップ３０２と３０３の割当が行われた後、依然として０と表記されるチャネル、使用可能なチャネルとも呼ばれる）を検索することを含む。または、割り当てられたチャネル数が所定数より小さい端ユーザを検索し、当該端ユーザに対して割り当てたすべてのチャネルを残りチャネルとして解放する。例えば、使用チャネル数が端ユーザの最小チャネル数ｎｍｉｎ，ｅより小さい端ユーザを検索し、これらの端ユーザに対して、１と設定されたチャネル割当テーブルにおけるすべての項目を０に変更する。ここからわかるように、これらの端ユーザに割り当てられたチャネル数が少なすぎて、これらの端ユーザに対して通信を提供しても、その通信品質が保証できないため、これらの端ユーザを無視して、ネットワークリソースを解放して、システムにおける他のユーザに使用することができる。
説明すべきところとして、具体的に実現する際に、ステップ３０４は必要不可欠なものではない。
以上の４つのステップによれば、各ユーザはいずれも、ネットワークリソース全体（例えば、周波数帯域、サービス周期、チャネルコードなど）から最有利なチャネルを動的に選択するチャンスがあることで、システムは、比較的大きな周波数ダイバーシティ利得とユーザダイバーシティ利得を得る。そして、当該チャネル割当結果により、セル間干渉を避けることができると共に、各ユーザとセルのスループットを保証することができる。
また、図３に示す方法を具体的に実現する際に、ステップ３０２で中央ユーザに対してチャネル割当を行う時と、ステップ３０３で端ユーザに対して統合チャネル割当を行う時に、比例公平（ＰＦ）アルゴリズムのようなユーザ公平アルゴリズムを導入することができる。つまり、中央ユーザまたは端ユーザのユーザスケジューリング順序を決定する際に、各チャネルにおける各中央ユーザまたは端ユーザの公平性パラメータ（例えば比例公平因子）によってソートして、ユーザ−チャネルリストを得る。
なお、図３に示す方法は、先にステップ３０２を実行してから、ステップ３０３を実行することで、「中央ユーザ優先」アルゴリズムと呼ばれる。もちろん、具体的に実現する際に、ステップ３０２とステップ３０３の実行順序を交換してもよい。先にステップ３０３を実行してから、ステップ３０２を実行する方法は、「端ユーザ優先」アルゴリズムと呼ばれる。「端ユーザ優先」アルゴリズムによって、セル内のすべてのチャネルが中央ユーザにより使用される状況を避けることができる。実際の応用では、「中央ユーザ優先」と「端ユーザ優先」の２種類のアルゴリズムは、ネットワーク全体の実際の負荷（例えば、中央ユーザと端ユーザとの比例）によって動的に調整することができる。例えば、ネットワークにおいて端ユーザが主導的地位を占めるとき、中央ユーザの性能を保証するように、「中央ユーザ優先」アルゴリズムを使用することができる。
図４は、あるセル内で中央ユーザに対して独立スケジューリングを行う方法のフローを示す。前記独立スケジューリングとは、あるセルの中央ユーザのチャネル割当と他のセルの中央ユーザのチャネル割当とが独立に行われ、双方が互いに影響しないことを指す。当該方法は具体的に以下のステップを含む。
ステップ４０１で、各チャネルにおける当該セル内のすべての中央ユーザの利得を取得し、利得の降順にユーザ−チャネル第１リストを配列し、各項目は１つのユーザ−チャネルペアである。
中央ユーザのチャネル割当を行うとき、各セルは、すべてのチャネルと当該セル内のすべての中央ユーザとの対応関係を記録する自分のユーザ−チャネル第１リストを有する。
ステップ４０２で、ユーザ−チャネル第１リストにおいて最初に配列される項目（即ち第１項目）に対応するユーザ（ユーザｊと仮定）の使用チャネル数ｍを検出する。
ステップ４０３で、使用チャネル数ｍと中央ユーザの最大チャネル数ｎｍａｘ，ｃとを比較し、使用チャネル数ｍがまだｎｍａｘ，ｃに達していない場合、ステップ４０４に進み、使用チャネル数ｍがｎｍａｘ，ｃに達する場合、当該ユーザ−チャネル第１リストにおけるユーザｊに関するすべての項目を削除して、ステップ４０２に戻る。ここで、第１項目に対応するユーザｊが即ち最大利得に対応するユーザである。
ステップ４０４で、ユーザ−チャネル第１リストにおける第１項目に対応するチャネル（チャネルｉと仮定）を対応のユーザ（即ちユーザｊ）に割り当てる。
ステップ４０５で、ユーザ−チャネル第１リストを更新し、そのうちチャネルｉに関するすべての項目を全部削除する。
ステップ４０６で、チャネル割当テーブルを更新し、そのうちチャネルｉとユーザｊに対応する項目を１に設定し、チャネルｉにおけるユーザｊの所在セルの他のユーザの項目を−１に設定する。
ステップ４０７で、当該セルの中央ユーザのチャネル状態が端ユーザのチャネル状態より悪くなるまで、ステップ４０２からステップ４０６を繰り返して実行し、プロセスを終了する。
具体的に、サービング基地局は、ユーザ−チャネル第１リストにおいて現在で最初に配列される項目に対応するユーザのＳＩＮＲが所定閾値より低いかどうかを判断し、所定閾値より低い場合、中央ユーザのチャネル状態が端ユーザより悪くなると判定する。
指摘すべきところとして、システムにおける各セルはいずれも、図４に示す方法に基づいて中央ユーザのチャネル割当を行うことができる。また、ステップ４０１でユーザ−チャネルペアを昇順に配列するようにしてもよく、そうすると、ステップ４０２でユーザ−チャネル第１リストにおいて最後に配列される項目を検出することになる。つまり、ユーザ−チャネル第１リストにおける項目が如何にソートされるかにもかかわらず、毎回検出されるのは現在で利得が最大となるユーザ−チャネルペアである。
図５は、すべての端ユーザに対してマルチセル統合スケジューリングを行う方法のフローを示し、具体的に以下のステップを含む。
ステップ５０１で、使用可能なチャネルにおけるすべてのセル内の各端ユーザの利得を取得し、それを降順に配列してユーザ−チャネル第２リストとする。
ステップ５０２〜５０３で、ユーザ−チャネル第２リストにおいて第１項目に対応するユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数ｎｍａｘ，ｅに達するかどうかを検出し、端ユーザの最大チャネル数ｎｍａｘ，ｅに達する場合、ユーザ−チャネル第２リストにおいて当該ユーザを含むすべての項目を削除し、ステップ５０２に戻り、端ユーザの最大チャネル数ｎｍａｘ，ｅに達していない場合、ステップ５０４に進む。
ステップ５０４で、ユーザ−チャネル第２リストにおいて第１項目に対応するチャネルを対応のユーザに割り当てる。例えば、チャネルｉをセル１内の端ユーザｊに割り当てると仮定する。
ステップ５０５で、チャネル割当テーブルとユーザ−チャネル第２リストを更新する。ここで、ステップ５０５は具体的にステップ５０５１〜５０５３を含む。
５０５１で、チャネル割当テーブルにおいてチャネルｉとセル１の端ユーザｊに対応する項目を１に設定し、チャネルｉにおける当該セル１内の他のすべてのユーザ（中央ユーザと他の端ユーザとを含む）の対応項目を−１に設定する。同時に、ユーザ−チャネル第２リストにおける項目（端ユーザｊ、チャネルｉ）を削除する。
５０５２で、最大干渉テーブルに基づいて、チャネルｉにおいて端ユーザｊに対する干渉が最大となるセル２を決定し、チャネル割当テーブルにおいてチャネルｉにおける当該セル２内のすべての端ユーザの項目を−１に設定することにより、セル２内の端ユーザはチャネルｉを使用してセル１の端ユーザｊに対して強い干渉をもたらすことを防ぐ。同時に、ユーザ−チャネル第２リストにおいて、チャネルｉにおけるセル２内のすべての端ユーザに対応する項目を削除する。
説明すべきところとして、１つのセルのあるチャネルが当該セルの端ユーザに割り当てられる場合、当該チャネルにおける当該セルの最大干渉セルは以下の３種類の動作モードがあり、即ち、当該チャネルにおいて沈黙を守るモード、当該チャネルをその中央ユーザに割り当てて使用するモード、および当該セルと一緒に当該端ユーザに統合伝送を行うモードである。さらに、以上の最大干渉セルの動作モードの選択は、動的にしてもよい。例えば、比較的に高いユーザスループットが必要であるとき、中央ユーザにより当該チャネルを使用する伝送モードを採用することができるが、セル端ユーザが比較的に低いビット誤り率を必要とするとき、統合伝送モードを採用することができる。
５０５３で、最大干渉テーブルに基づいて、チャネルｉにおいてユーザｊの所在セル１から受ける干渉が最大となる端ユーザを決定し、これらの端ユーザを、チャネルｉを使用できないように設定し、即ち、チャネル割当テーブルにおけるその対応項目を−１に設定して、ユーザ−チャネル第２リストを同期に更新する。
ステップ５０５の実現過程において、５０５１の処理対象は端ユーザｊの所在セルの他のすべてのユーザであり、５０５２の処理対象は端ユーザｊに対する干渉が最大となる他のセル内の端ユーザであり、５０５３の処理対象は端ユーザｊの所在セルから受ける干渉が最大となる他のセル内の端ユーザである。この３つのサブステップが互いに影響しないため、その実行順序を限定する必要がない。例えば、５０５２〜５０５３〜５０５１の順序に従って、ステップ５０５における更新を実行するようにしてよい。
ステップ５０６で、ユーザ−チャネル第２リストが空になるまで、ステップ５０２〜５０５を繰り返して実行し、プロセスを終了する。
以下、具体的な実例を挙げて、図３〜図５に係るチャネル割当方法を詳しく説明する。システムにおいて割当可能なチャネルが４つあり、かつチャネル割当を必要とする協調セルは、セルＡと、セルＢと、セルＣとを含むと仮定する。ここで、ユーザ１〜３はセルＡに位置し、ユーザ１とユーザ２が中央ユーザであり、ユーザ３が端ユーザである。ユーザ４〜６はセルＢに位置し、ユーザ４とユーザ５が中央ユーザであり、ユーザ６が端ユーザである。ユーザ７〜９はセルＣに位置し、ユーザ７とユーザ８が中央ユーザであり、ユーザ９が端ユーザである。これらの端ユーザの最大干渉テーブルは、表２に示す通りである。ここで、他のセルは上記の協調セル以外のセルを表し、例えば、チャネル２において端ユーザ３に対して強い干渉を生じるのが他のセルである。
１、ステップ４０６を参照して、各セルのユーザ−チャネル第１リストに基づいて中央ユーザのチャネル割当を行い、得られたチャネル割当テーブルは以下の通りである。
例えば、セルＡにおいて、ユーザ１はチャネル２を使用し、ユーザ２はチャネル３を使用する。ここまで、中央ユーザのチャネル割当を終了する。
２、表１に示すテーブルをユーザ−チャネル第２リストとすると、第１項目のユーザ−チャネルペアは（ユーザ３、チャネル１）であり、ステップ５０５を参照してチャネル割当テーブルとユーザ−チャネル第２リストを修正・更新する。具体的に、５０５１を参照すると、チャネル割当テーブルにおいて、チャネル１におけるユーザ３の項目を１に設定し、チャネル１におけるセルＡ内の他のすべてのユーザ（即ちユーザ１、ユーザ２）の項目を−１に設定して、ユーザ−チャネル第２リストにおける項目（ユーザ３、チャネル１）を削除する。
５０５２を参照すると、表２に示す最大干渉テーブルによれば、チャネル１におけるユーザ３の最大干渉がセルＣからの干渉であるため、セルＣ内の端ユーザ（例えばユーザ９）はチャネル１を使用できない。従って、チャネル割当テーブルにおいて、チャネル１におけるユーザ９の項目も−１に設定して、ユーザ−チャネル第２リストにおける項目（ユーザ９、チャネル１）を削除する。
５０５３を参照すると、ユーザ３はセルＡに位置し、表２に示す最大干渉テーブルによれば、セルＡは端ユーザ６と端ユーザ９のいずれに対しても最大干渉を生じないため、チャネル割当テーブルとユーザ−チャネル第２リストをさらに更新する必要がない。
上記の過程を経て、更新後のチャネル割当テーブルは、表４に示す通りであり、そのハイライト表示部分が今回の更新項目である。更新後のユーザ−チャネル第２リストは、表５に示す通りであり、そのハイライト表示部分が今回の削除項目である。
３、このとき、ユーザ−チャネル第２リストにおける第１項目は（ユーザ６、チャネル４）である。ユーザ−チャネル第２リストがまだ空にならないため、ステップ５０５をもう一度参照しながらチャネル割当テーブルとユーザ−チャネル第２リストを修正・更新して、更新後の表６と表７を得る。ここで、５０５３を参照すると、チャネル４におけるユーザ３の最大干渉がユーザ６の所在セルＢからの干渉であるため、ユーザ３はチャネル４を使用できない。従って、チャネル割当テーブルにおいて、チャネル４におけるユーザ３の項目も−１に設定する。
４、このとき、ユーザ−チャネル第２リストにおける第１項目は（ユーザ９、チャネル３）である。ステップ５０５をもう一度参照しながらチャネル割当テーブルとユーザ−チャネル第２リストを修正・更新して、更新後の表８と表９を得る。
５、このとき、ユーザ−チャネル第２リストにおける第１項目は（ユーザ６、チャネル２）である。ステップ５０５をもう一度参照しながらチャネル割当テーブルを修正・更新して、更新後の表１０を得る。
ここまで、ユーザ−チャネル第２リストが空になり、端ユーザの統合チャネル割当を終了する。
さらに、以上に説明したユーザに基づく動的統合チャネル割当方法を実際のシステムに応用するために、本発明は、セルのグループ分け方法を提出することで、具体的な実現時の計算複雑度とシグナリングオーバーヘッドを低減する。
図６に示すように、１９個のセルからなるネットワークを例とする。すべてのセルを３つのチャネル割当グループに分けることができる。ここで、グループ１とグループ３は両方とも９個のセルからなり、３つの協調セルごとを１クラスタとして、同じグループ内の各クラスタ同士が隣接しない。例えば、グループ１内のクラスタ１、クラスタ２、クラスタ３は地理位置で隣接しない。各チャネル割当グループ間の距離が比較的に遠いことを考慮すると、各チャネル割当グループ間の干渉を無視することができるため、異なるチャネル割当グループに位置するセル間はシグナリングやりとりを行う必要がなく、またはわずかなシグナリングやりとりのみが必要である。上記の方法に基づいてセルのグループ分けを行った後に、チャネル割当グループのスケジューリング順序を決定して、グループごとに動的統合チャネル割当を行う。説明すべきところとして、各グループ内のチャネル割当は、図３〜図５に示す方法を参照することができる。
「グループ１〜グループ３〜グループ２」のスケジューリング順序を例として、グループ１は、図３に示す４つのステップを利用してチャネルの動的割当を行った後に、その端ユーザの割当結果を他のグループ（即ち、グループ３とグループ２）に通知する。グループ１の割当結果に基づいて、グループ３は、まずチャネル割当テーブルの初期化設定を行ってから、グループ内のチャネル割当を行う。その後、グループ１とグループ３の割当結果に基づいて、グループ２は自グループ内のチャネル割当を行う。
セルのグループ分けによる各チャネル割当グループのセル性能への影響を避けるために、異なるスケジューリング時刻に異なるグループ間スケジューリング順序を用いることができる。これにより、各グループ間の公平性を保証する。例えば、次回のスケジューリング時に、上記のスケジューリング順序を「グループ３〜グループ２〜グループ１」のように変更し、次々回のスケジューリング時の順序を「グループ２〜グループ１〜グループ３」のように変更する。
説明すべきところとして、各チャネル割当グループのスケジューリング順序は、ネットワークで予め設定されるものであってもよく、ネットワークにおける各グループ内のセルの実際の負荷によって動的に調整するようにしてもよい。例えば、あるセルの負荷が比較的に重い場合、またはその端ユーザの数が多すぎる場合、当該セルの属するチャネル割当グループを優先的にスケジューリングすることができる。
本発明に係る方法に対応して、図７は本発明の第１実施例に係るチャネル割当システムの構成図を提供する。当該チャネル割当システムは、それぞれが１つのセル内の１つまたは複数のユーザ端末を管轄する１つまたは複数のサービング基地局と、それぞれが１つまたは複数のセルを管轄する１つまたは複数の中央制御ユニットと、を含む。
ここで、各サービス基地局は、さらに、その管轄するセル内のユーザ端末を中央ユーザと周辺ユーザとに分けて、その管轄するセル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行う。
各中央制御ユニットは、さらに、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行う。
さらに、前記ユーザ端末は、自局の長区間変動値情報を、当該ユーザ端末を管轄するサービング基地局にフィードバックし、前記サービス基地局は、長区間変動値情報に基づいて当該ユーザ端末のユーザタイプを決定し、当該ユーザ端末からサービス基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きい場合、当該ユーザ端末が中央ユーザであると決定し、当該ユーザ端末からサービス基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きくない場合、当該ユーザ端末が端ユーザであると決定する。
さらに、前記サービング基地局は、当該セル内の１つまたは複数の中央ユーザの第１ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第１ユーザスケジューリング順序に従って中央ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数が中央ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、中央ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除し、中央ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１中央ユーザに割り当ててから、当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除して、当該セル内の他のユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定する。
さらに、前記中央制御ユニットは、その管轄する各セルのサービス基地局から報告されたすべての端ユーザのＳＩＮＲを受信して、前記ＳＩＮＲに基づいて、その管轄するセル内の１つまたは複数の端ユーザの第２ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第２ユーザスケジューリング順序に従って端ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、前記第２ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１端ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１端ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１端ユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、端ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除し、端ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１端ユーザに割り当て、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定し、当該第１端ユーザの所在セル内の他のユーザも、前記第１チャネルを使用できないように設定してから、第１チャネルと第１端ユーザとの対応関係、および、第１チャネルと、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザとの対応関係を、前記第２ユーザスケジューリング順序から削除する。
ここで、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザは、第１チャネルにおいて第１端ユーザに対する干渉が最大となるセル内の端ユーザと、第１チャネルにおいて第１端ユーザの所在セルから受ける干渉が最大となる端ユーザと、を含む。
ここからわかるように、上記の処理において、中央制御ユニットは、すべての隣接セルの端ユーザを、第１チャネルを使用できないように設定するのではなく、チャネル割当テーブルにおいて、第１チャネルにおける最大干渉関係を持つ端ユーザのみ−１に設定するのである。
説明すべきところとして、前記中央制御ユニットは、その管轄する１つまたは複数のセルのうち１つのサービング基地局に設けられ、または、前記中央制御ユニットは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）である。
第２実施例：セルブリージング方式
本実施例のセルブリージング方式において、中央モード（ＣＭ：ｃｅｌｌ−ｃｅｎｔｒｅ ｍｏｄｅ）と端モード（ＥＭ：ｃｅｌｌ−ｅｄｇｅ ｍｏｄｅ）の２種類の異なる動作モードが定義される。ここで、中央モードとは、基地局は比較的に低い送信電力を用いて中央ユーザにサービスを提供することを指す。端モードとは、基地局は比較的に高い送信電力を用いて端ユーザにサービスを提供することを指す。六角形セルラーセルの構成特徴を考慮して、すべてのセルの各サービス周期を３つのタイムスロットに分け、各タイムスロットにおける各セルの動作モードを合理的に割り当てることによって、セル間の強い干渉を避けることができる。各セルは中央モードで動作し、または端モードで動作する。そして、異なるセルはその相互の位置関係に応じて、動作モードの設定についても一定の制限条件を満たすべきである。例えば、隣接セルは同時に端モードで動作することができない。
具体的に実現する際に、複数のセルの動作モード割当の基本原則は以下のものを含む。
１、異なるタイムスロットにおける同じセルの動作モード割当：各サービス周期では、各セルは、２つのタイムスロットに中央モードで動作し、１つのタイムスロットに端モードで動作する。
２、同じタイムスロットにおける異なるセルの動作モード割当：あるタイムスロットにおいてあるセルが端モードで動作すると、そのすべての隣接セルは当該タイムスロットにおいて中央モードで動作しなければならない。言い換えれば、あるセルのすべての隣接セルがいずれも中央モードで動作する場合にのみ、当該セルは端モードで動作することができる。
以上の割当の基本原則に基づいて、１９個のセルからなるセルラーネットワークに対して、１つの実行可能な動作モード割当方式は、図８に示す通りである。このような３つのタイムスロットの割当方式によれば、各セルは、１つのサービス周期内において、自局の中央ユーザおよび端ユーザともに有効なサービスを得られることを保証することができ、かつ、システム全体には、隣接セルの端ユーザの相互影響による強い干渉がない。
セクタ化されたセルラーネットワークにとっても、上記の割当の基本原則は実行可能である。各セルを３つのセクタに分ける場合を例として、動作モードの割当方式は図９に示す通りである。同じセルは、同じタイムスロットにおいて、１つのみのセクタが端モードにある。
形状が不規則であるセルの動作モード割当について、従来技術のグラフ理論の「四色定理」を参照することができる。図１０に示すように、同じ色を持つセルが地理位置で隣接しないように、複数の任意形状のセルに着色すると、「四色定理」に基づいて、当該要求を満たすには多くとも４つの色を使用する。この４つの色は図１０にそれぞれ符号１〜４で表示する。それに応じて、各色は１つのタイムスロットの端モードに対応する。つまり、多くとも４つのタイムスロットを使用して、セルラーネットワーク内のすべての端ユーザと中央ユーザに対するサービスを完成することができる。
さらに、動的電力管理メカニズムをセルブリージング方式に追加してもよい。端モードで動作する基地局は全電力で送信し、中央モードで動作する基地局はセル内の実際の負荷に基づいて動的に送信電力を決定するようにしてもよい。セル内の負荷が比較的に重い場合、中央ユーザのサービス品質を保証するように、中央モードでの基地局の送信電力を適当に増加してもよい。セルの負荷が比較的に軽い場合、中央ユーザによる隣接セルへの干渉を低減するように、中央モードでの基地局の送信電力を減少してもよい。各セルの電力制御について、基地局間のエアインターフェースの負荷を減少するように、各セル内の負荷によって互いに独立に行ってもよいし、隣接セルが同時に中央モードでの送信電力を過量に増大することで、セル間干渉が大きすぎるようになる、ということを避けるように、情報のやりとりを少し行ってもよい。
ここからわかるように、本発明に係るチャネル割当方法において、ユーザに基づく動的統合チャネル割当方式では、ユーザ−チャネルリストを用いてユーザスケジューリング順序を決定することで、周波数ダイバーシティとユーザダイバーシティを得て、システムの総スループットを向上させることができ、チャネル割当テーブルを用いて端ユーザに対して統合チャネル割当を行うことで、セル間の強い干渉を避ける。さらに、ネットワークにおける複数のセルに対してグループ分けを行って、グループ間のスケジューリング順序を決定し、システム性能を影響しないと共に、干渉コーディネーションの複雑度を大幅に低減させる。
セルブリージング方式では、ネットワークにおける各セルの各タイムスロットにおける動作モードを合理的に設定することによって、セル間の干渉コーディネーションの目的を達成して、比較的に高い周波数ダイバーシティを得る。さらに、各セルの動作モードが決定された後に、各種のシングルセルのチャネル割当方法を用いてセル内のチャネル割当を行うことで、システム性能の最適化を実現することができる。
以下、表１１に示すシステムシミュレーションパラメータを採用して、動的統合チャネル割当方式とセルブリージング方式のそれぞれに対して性能シミュレーションを行う。
動的統合チャネル割当方式について、そのシミュレーション結果は表１２および図１０、１１、１２示す。他の方式のシミュレーション結果との比較からわかるように、ユーザに基づく動的統合チャネル割当方式は、さらに高いセル平均スループットを得ることができる。そして、中央ユーザと端ユーザとの電力比βの向上に従って、最低の５％のユーザの性能は従来のＦＦＲとＳＦＲ方式より次第に優れている。
セルブリージング方式について、そのシミュレーション結果は表１３および図１３、１４、１５、１６に示す。他の方式のシミュレーション結果との比較からわかるように、システムのセクタ平均スループットをほぼ影響しない前提で、セルブリージング方式は端ユーザの性能をはるかに向上させることができる。同時に、当該セルブリージング方式は基地局間でユーザのチャネル状態情報を交換する必要がないため、基地局間のエアインターフェースの負荷を効果的に低減させる。
説明すべきところとして、表１２と表１３のβは、基地局が中央ユーザと端ユーザに対して使用した送信電力の比を表す。
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (20)

  1. 複数のセルを含む無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、
    各セルのサービング基地局は、その管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分け、
    １つ以上のセルを管轄するための中央制御ユニットを設け、
    各セルのサービング基地局は、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、
    前記中央制御ユニットは、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行う、ことを含み、
    前記各セルのサービング基地局が本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行うことは、
    当該セル内の１つまたは複数の中央ユーザの第１ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第１ユーザスケジューリング順序に従って中央ユーザとチャネルとの対応関係を配列するステップＡ１と、
    前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数が中央ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、中央ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除するステップＡ２と、
    中央ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１中央ユーザに割り当ててから、当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除して、当該セル内の他のユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定するステップＡ３と、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記各セルのサービング基地局がその管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けることは、
    その管轄するユーザ端末から報告された長区間変動値情報を受信し、前記長区間変動値情報に基づいて当該ユーザ端末のユーザタイプを決定し、
    当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きい場合、当該ユーザ端末が中央ユーザであると決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きくない場合、当該ユーザ端末が端ユーザであると決定する、
    ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ステップＡ１は、当該セルに対してユーザ−チャネル第１リストを設定し、すべてのチャネルにおける当該セル内のすべての中央ユーザの利得または公平性パラメータを決定し、前記利得または公平性パラメータの降順に相応のユーザ−チャネルペアを配列して、当該配列順序に従って前記ユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストに記録することを含み、
    ステップＡ２における前記当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１中央ユーザに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストから削除することを含み、
    ステップＡ３における前記当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１チャネルに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第１リストから削除することを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記各セルのサービング基地局が本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行うことは、ステップＡ３の後に、前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザをさらに決定し、当該第１中央ユーザの信号対雑音干渉電力比（ＳＩＮＲ）を取得し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲと所定の閾値とを比較し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲが前記所定の閾値より低い場合、本セル内の中央ユーザに対するチャネル割当を終了し、当該第１中央ユーザのＳＩＮＲが前記所定の閾値より低くない場合、ステップＡ２に戻る、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の方法。
  5. 中央ユーザのチャネル割当が終了した後に、前記サービング基地局は使用可能なチャネルにおける本セル内の端ユーザの状況を、当該セルを管轄する中央制御ユニットに送信する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 複数のセルを含む無線通信システムにおけるチャネル割当方法であって、
    各セルのサービング基地局は、その管轄するユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分け、
    １つ以上のセルを管轄するための中央制御ユニットを設け、
    各セルのサービング基地局は、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、
    前記中央制御ユニットは、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行う、ことを含み、
    前記中央制御ユニットがその管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行うことは、
    その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザのＳＩＮＲを受信して、前記ＳＩＮＲに基づいてその管轄するセル内の１つまたは複数の端ユーザの第２ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第２ユーザスケジューリング順序に従って端ユーザとチャネルとの対応関係を配列するステップＢ１と、
    前記第２ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１端ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１端ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１端ユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、端ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除するステップＢ２と、
    端ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１端ユーザに割り当て、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定して、当該第１端ユーザの所在セル内の他のユーザも、前記第１チャネルを使用できないように設定してから、第１チャネルと第１端ユーザとの対応関係、および、第１チャネルと、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザとの対応関係を、前記第２ユーザスケジューリング順序から削除するステップＢ３と、
    を含むことを特徴とする方法。
  7. 前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザは、第１チャネルにおいて第１端ユーザに対する干渉が最大となるセル内の端ユーザと、第１チャネルにおいて第１端ユーザの所在セルから受ける干渉が最大となる端ユーザと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記ステップＢ１は、ユーザ−チャネル第２リストを設定し、すべての使用可能なチャネルにおける、その管轄するすべてのセル内の端ユーザの利得または公平性パラメータを決定し、前記利得または公平性パラメータの降順に相応のユーザ−チャネルペアを配列して、当該配列順序に従って前記ユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第２リストに記録する、ことを含み、
    ステップＢ２における前記当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除することは、前記第１端ユーザに対応するすべてのユーザ−チャネルペアを前記ユーザ−チャネル第２リストから削除することを含む、
    ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 前記中央制御ユニットは、その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザの最大干渉セル番号を受信し、最大干渉テーブルを生成する、ことをさらに含み、
    前記ステップＢ３において、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定することは、
    前記最大干渉テーブルに基づいて、前記第１チャネルにおける前記第１端ユーザの最大干渉セルを決定し、当該最大干渉セル内のすべての端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定し、
    前記最大干渉テーブルに基づいて、前記第１チャネルにおいて前記第１端ユーザの所在セルによる干渉が最大となる端ユーザを決定し、前記干渉が最大となる端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定する、
    ことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  10. 前記中央制御ユニットがその管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行うことは、ステップＢ３の後に、前記ユーザ−チャネル第２リストが空であるかどうかを判断し、前記ユーザ−チャネル第２リストが空である場合、端ユーザに対する統合チャネル割当を終了し、前記ユーザ−チャネル第２リストが空でない場合、ステップＢ２に戻る、ことをさらに含むことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 端ユーザの統合チャネル割当が終了した後に、前記中央制御ユニットは端ユーザのチャネル割当状況を対応セルのサービング基地局に送信する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
  12. 各セルのサービング基地局は本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行った後に、使用可能なチャネルにおける当該セル内の端ユーザの状況を、当該セルを管轄する中央制御ユニットに送信し、前記中央制御ユニットは使用可能なチャネルにおける前記端ユーザの状況に基づいて、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行い、
    または、前記中央制御ユニットはその管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行った後に、端ユーザのチャネル割当状況を対応セルのサービング基地局に送信し、各セルのサービング基地局は前記端ユーザのチャネル割当状況に基づいて、本セル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行う、
    ことをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項６に記載の方法。
  13. 前記無線通信システムに含まれる複数のセルを１つまたは複数のチャネル割当グループに区分し、各中央制御ユニットは１つのチャネル割当グループ内のすべてのセルを管轄する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項６に記載の方法。
  14. 前記１つまたは複数のチャネル割当グループは、予め設定されたグループ間スケジューリング順序に従って端ユーザの統合チャネル割当を行い、チャネル割当が終了した後に、配列順序における先のチャネル割当グループは、その端ユーザのチャネル割当状況を他のチャネル割当グループに送信する、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 中央ユーザのチャネル割当および端ユーザの統合チャネル割当の後に、各サービング基地局は自局のセルの残りチャネルを決定し、それを当該セルの中央ユーザに割り当てる、ことをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項６に記載の方法。
  16. 前記各サービング基地局が自局のセルの残りチャネルを決定することは、
    本セル内のユーザにより使用されていない使用可能なチャネルを検索し、または、
    本セル内の使用チャネル数が端ユーザの最小チャネル数より小さい端ユーザを検索し、当該端ユーザに割り当てられたすべてのチャネルを残りチャネルとして解放する、
    ことを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. チャネル割当システムであって、
    それぞれが１つのセル内の１つまたは複数のユーザ端末を管轄する１つまたは複数のサービング基地局と、
    それぞれが１つまたは複数のセルを管轄する１つまたは複数の中央制御ユニットと、を含み、
    前記サービング基地局は、さらに、その管轄するセル内のユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けて、その管轄するセル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、
    前記中央制御ユニットは、さらに、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行い、
    前記サービング基地局は、
    当該セル内の１つまたは複数の中央ユーザの第１ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第１ユーザスケジューリング順序に従って中央ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、
    前記第１ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１中央ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１中央ユーザの使用チャネル数が中央ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、中央ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１中央ユーザを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除し、
    中央ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１中央ユーザに割り当ててから、当該第１チャネルを前記第１ユーザスケジューリング順序から削除して、当該セル内の他のユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定する、
    ことを特徴とするシステム。
  18. 前記ユーザ端末は、自局の長区間変動値情報を、当該ユーザ端末を管轄するサービング基地局にフィードバックし、
    前記サービング基地局は、長区間変動値情報に基づいて当該ユーザ端末のユーザタイプを決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きい場合、当該ユーザ端末が中央ユーザであると決定し、当該ユーザ端末からサービング基地局への長区間変動値と、当該ユーザ端末から最大干渉基地局への長区間変動値との差が所定の閾値より大きくない場合、当該ユーザ端末が端ユーザであると決定する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
  19. チャネル割当システムであって、
    それぞれが１つのセル内の１つまたは複数のユーザ端末を管轄する１つまたは複数のサービング基地局と、
    それぞれが１つまたは複数のセルを管轄する１つまたは複数の中央制御ユニットと、を含み、
    前記サービング基地局は、さらに、その管轄するセル内のユーザ端末を中央ユーザと端ユーザとに分けて、その管轄するセル内の中央ユーザに対してチャネル割当を行い、
    前記中央制御ユニットは、さらに、その管轄するセル内のすべての端ユーザに対して統合チャネル割当を行い、
    前記中央制御ユニットは、
    その管轄する各セルのサービング基地局から報告されたすべての端ユーザのＳＩＮＲを受信して、前記ＳＩＮＲに基づいて、その管轄するセル内の１つまたは複数の端ユーザの第２ユーザスケジューリング順序を決定し、前記第２ユーザスケジューリング順序に従って端ユーザとチャネルとの対応関係を配列し、
    前記第２ユーザスケジューリング順序において現在で最初に配列される対応関係における第１端ユーザと第１チャネルを決定し、前記第１端ユーザの使用チャネル数を取得し、前記第１端ユーザの使用チャネル数が端ユーザの最大チャネル数を超えるかどうかを判断し、端ユーザの最大チャネル数を超える場合、当該第１端ユーザを前記第２ユーザスケジューリング順序から削除し、
    端ユーザの最大チャネル数を超えない場合、前記第１チャネルを前記第１端ユーザに割り当て、第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザを、前記第１チャネルを使用できないように設定して、当該第１端ユーザの所在セル内の他のユーザも、前記第１チャネルを使用できないように設定してから、第１チャネルと第１端ユーザとの対応関係、および、第１チャネルと、前記第１端ユーザと最大干渉関係を持つ他の端ユーザとの対応関係を、前記第２ユーザスケジューリング順序から削除する、
    ことを特徴とするシステム。
  20. 前記中央制御ユニットは、その管轄する１つまたは複数のセルのうち１つのサービング基地局に設けられ、または、
    前記中央制御ユニットは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）である、
    ことを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載のシステム。
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