JP6189311B2 - 共用基地局のリソース割り当て方法 - Google Patents

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Description

本発明は、通信装置、管理装置、リソース割当方法及びリソース決定方法に関する。
近年、セルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像データ及び動画像データ等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。LTE-Advanced（Long Term Evolution Advanced）では、大容量データの伝送を実現するために、広帯域の無線帯域、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）伝送技術、干渉制御技術を利用して高伝送レートを実現する技術に関する検討が盛んに行われている。
LTE-Advancedでは、下り最大１Gbpsの高速通信を目標とし、高スループットかつ周波数利用効率の優れた通信システムが求められている。LTE-Advancedでは、セルラネットワークの高スループット化及び周波数利用効率の向上が推進されている。
周波数利用効率を向上させるため、マクロセルと呼ばれるセル半径の大きい基地局（マクロ基地局と呼ばれることもある）のカバーエリア内に、ピコセルと呼ばれるセル半径の小さい基地局（ピコ基地局と呼ばれることもある）を設置することが検討されている（例えば、図１Ａ参照）。ただし、ピコセルの設置により周波数利用効率は向上するものの、マクロセルとピコセルとが同一周波数帯の場合には、ピコセルがマクロセルから受ける干渉が課題となる。ピコセルが受ける干渉を制限するため、マクロセルの送信を制限するサブフレームであるABS（Almost Blank Subframe）を設定することが検討されている。マクロセルにおいてABSに設定されたサブフレームは、ピコセルではprotected subframeと呼ばれ、マクロセルにおいてABSが設定されていないサブフレームは、ピコセルではnon protected subframeと呼ばれる（図１Ｂ参照）。protected subframeではピコセルの回線品質が向上する。
一方、設備コストの削減のために複数のオペレータでネットワークを共用するネットワークシェアリングが注目されている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。ネットワークシェアリングでは、オペレータ間で基地局（eNB）等の設備の共用、又は、周波数帯域を共有する。ネットワークシェアリングにより、周波数帯域等の有限の資源を効率的に活用可能であると期待されている。
特開２００６−１７４４４７号公報
Multi-Operator Mobile Relaying: Effect of Shared Spectrum Allocation, Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) September 2012
上述したように、ピコセルの設置により、ピコセルのエリアでのスループットを改善できるものの、複数のオペレータが個別にピコセルを設置することは、設置スペース上のデメリットに加え、設備コストが増加し、効率的ではない。特に、鉄道又は地下街等の設置スペースに限りのあるエリアでは、ピコセルの設置台数の削減が求められる。そこで、ピコセルに対してネットワークシェアリング技術を適用することにより、複数のオペレータがピコセルを共有することが考えられる。しかしながら、複数のオペレータがピコセルを共用する場合におけるオペレータ間でのピコセルの使用（ピコセルでのリソース割当等）について調整が必要となるものの、当該調整方法について十分な検討が行われていない。
本発明の目的は、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる通信装置、管理装置、リソース割当方法及びリソース決定方法を提供することである。
本発明の一態様に係る通信装置は、自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算する計算部と、前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信する送受信部と、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記自オペレータに属する端末の信号及び前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる割当部と、を具備する構成を採る。
本発明の一態様に係る管理装置は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数における利得が最大となる第２のリソース量又は前記利得が最大となる第２の端末数を、複数のオペレータからそれぞれ受信する受信部と、前記複数のオペレータの各々から受信した、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を決定する決定部と、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値を、前記複数のオペレータに送信する送信部と、を具備する構成を採る。
本発明の一態様に係るリソース割当方法は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算し、前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信し、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記自オペレータに属する端末の信号及び前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる。
本発明の一態様に係るリソース決定方法は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数における利得が最大となる第２のリソース量又は前記利得が最大となる第２の端末数を、複数のオペレータからそれぞれ受信し、前記複数のオペレータの各々から受信した、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を決定し、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値を、前記複数のオペレータに送信する。
本発明によれば、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
ネットワークシェアリング及びABSの設定例を示す図 本発明の実施の形態１に係る基地局の主要構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るマネージャの主要構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る基地局（マクロセル）の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る基地局（ピコセル）の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るマネージャの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る各オペレータの利得関数の一例を示す図 本発明の実施の形態１に係るシグナリングの一例を示す図 本発明の実施の形態１に係る基地局（マクロセル）のその他の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るシグナリングのその他の例を示す図 本発明の実施の形態１に係るシステムのバリエーションを示す図 本発明の他の実施の形態に係る各オペレータの利得関数のバリエーションを示す図
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
［実施の形態１］
［システムの概要］
本実施の形態に係るシステムは、通信装置及び管理装置を有し、例えば、通信装置は基地局（またはeNBと呼ばれることもある）１００であり、管理装置はマネージャ３００である。また、本実施の形態に係るシステムには、複数のオペレータが存在し、各オペレータは基地局１００及び基地局２００を有する。例えば、基地局１００はマクロセルであり、基地局２００はピコセルである。マクロセル及びピコセルは、各オペレータにそれぞれ設定された周波数帯域において運用される。
また、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルが、当該複数のオペレータ間で共用（ネットワークシェアリング）される。具体的には、或るオペレータに属するピコセルのリソースを、他のオペレータに属する端末にも割当可能とする。
また、各オペレータの基地局１００（マクロセル）はマネージャ３００と接続される。マネージャ３００は、オペレータ間におけるピコセルの使用（共用）を調整する。具体的には、マネージャ３００は、各オペレータに属するピコセルにおいて他のオペレータに属する端末に割り当てるリソース量を決定する。
図２は、本実施の形態に係る基地局１００の主要構成を示すブロック図である。
基地局１００において、利得計算部１０１は、自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量を変数とする関数（利得関数）を用いて、自オペレータの関数における利得が最大となる第２のリソース量を計算する。送受信部１０２は、上記第２のリソース量をマネージャ３００へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された、複数の第２のリソース量のうちの最小値を、マネージャ３００から受け取る。割当部１０３は、複数の第２のリソース量のうちの最小値に基づいて、自オペレータに属する端末の信号及び他のオペレータに属する端末の信号にリソースを割り当てる。
図３は、本実施の形態に係るマネージャ３００の主要構成を示すブロック図である。
マネージャ３００において、送受信部３０１は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量を変数とする関数（利得関数）における利得が最大となる第２のリソース量を、複数のオペレータからそれぞれ受信する。決定部３０２は、複数のオペレータの各々から受信した、複数の第２のリソース量のうちの最小値を決定する。送受信部３０１は、複数の第２のリソース量のうちの最小値を、複数のオペレータに送信する。
なお、上記利得関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する複数のオペレータの各々の利得を表す、複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値のみを有する。また、上記利得関数において、他のオペレータが有するリソース量のうち自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と上記第１のリソース量との間では比例関係を満たす。
［基地局１００の構成］
図４は、本実施の形態に係る基地局１００（マクロセル）の構成を示すブロック図である。
図４において、利得計算部１０１には、端末数（マクロセルに接続される端末数、ピコセルに接続される端末数）、リソース利用効率及び帯域幅などのパラメータが入力される。また、利得計算部１０１は、オペレータ毎の利得を表す利得関数を予め保持している。ここで、利得関数は、ピコセルを共用するオペレータ間で共通であり、オペレータ毎の上記パラメータによってそれぞれ定義される。また、各オペレータの利得関数は、ただ１つの極値（つまり極大値）を有する関数である。本実施の形態では、利得関数は、各オペレータにおいて、自オペレータ（オペレータｉとする）が有するリソース量のうちの他のオペレータ（オペレータｊとする）に属する端末に割り当てられるリソース量qijを変数の１つとして、オペレータｉの利得（例えばスループット）を返す。なお、リソース量qijは、0≦qij≦Ri（Ri：オペレータｉが有するリソース量（例えば周波数帯域幅））の範囲の値である。利得計算部１０１は、受け取った端末数、リソース利用効率及び帯域幅を用いて、利得関数における利得が最大となるリソース量（以下、qij *と表す）を計算する。利得計算部１０１は、リソース量qij *を送受信部１０２に出力する。
送受信部１０２は、基地局１００とマネージャ３００との間、及び、基地局１００と基地局２００（ピコセル）との間のシグナリングの送受信処理を行う。具体的には、送受信部１０２は、利得計算部１０１から受け取ったリソース量qij *（申告値）を含むシグナリングをマネージャ３００へ送信する。また、送受信部１０２は、マネージャ３００において決定されたリソース量q*（報告値。又は、リソース共用情報と呼ぶこともある。詳細は後述する）を含むシグナリングを受け取る。また、送受信部１０２は、受け取ったリソース量q*を、自オペレータに属する基地局２００（ピコセル）へ送信するとともに、割当部１０３へ出力する。ここで、送受信部１０２とマネージャ３００との間、および、送受信部１０２と基地局２００との間のシグナリングのやり取りは、例えば、X2インタフェース又はS1インタフェースなどの有線を介して行われてもよく、無線を介して行われてもよい。
割当部１０３は、送受信部１０２から受け取ったリソース量q*に基づいて、自オペレータの端末（UEと呼ぶこともある）向けの送信データ信号に対してリソースを割り当てる。例えば、割当部１０３は、自オペレータの端末に割り当てるリソース量が平均して（Ri-q*）となるように、各端末向けの送信データ信号にリソースを割り当てる。なお、基地局１００は、ピコセルのprotected subframeにおけるリソース（以下、protectedリソースと呼ぶこともある）を、他のオペレータに属する端末に対して割り当てるリソースとし、protectedリソースでは自オペレータに属する端末に対してリソースを割り当てない。割当部１０３は、各リソースに割り当てられた送信データ信号を無線送信部１０４に出力する。
無線送信部１０４は、割当部１０３から受け取る送信データ信号に対してアップコンバート等の無線送信処理を施し、アンテナを介して各端末へ送信データ信号を送信する。
［基地局２００の構成］
図５は、本実施の形態に係る基地局２００（ピコセル）の構成を示すブロック図である。基地局２００は、自局と同一オペレータに属する基地局１００のカバーエリア内に配置され、同一周波数帯域において運用される（例えば、図１Ａ参照）。
図５において、受信部２０１は、例えば、X2インタフェース又はS1インタフェースを介して、基地局１００（マクロセル）からリソース量q*（他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量）を受け取り、割当部２０２へ出力する。なお、受信部２０１は、マネージャ３００との間に直接インタフェースが有る場合には、基地局１００を介さずに、マネージャ３００からリソース量q*を直接受け取ってもよい。
割当部２０２は、受信部２０１から受け取ったリソース量q*に基づいて、自オペレータの端末向けの送信データ信号に対してリソースを割り当てるとともに、他のオペレータに属する端末向けの送信データ信号に対してリソースを割り当てる。例えば、割当部２０２は、自オペレータの端末に割り当てるリソース量が平均して（Ri-q*）となるように、かつ、他のオペレータに属する端末に割り当てるリソース量がq*となるように、各端末向けの送信データ信号にリソースを割り当てる。割当部２０２は、各リソースに割り当てられた送信データ信号を無線送信部２０３に出力する。
無線送信部２０３は、割当部２０２から受け取る送信データ信号に対してアップコンバート等の無線送信処理を施し、アンテナを介して各端末へ送信データ信号を送信する。
［マネージャ３００の構成］
図６は、本実施の形態に係るマネージャ３００の構成を示すブロック図である。マネージャ３００は、例えば、X2インタフェース又はS1インタフェースを介して、複数のオペレータ（図６ではオペレータｉ，ｊ）の基地局１００とそれぞれ接続されている。
例えば、マネージャ３００の機能は、MME（Mobility Management Entity）に備えられてもよい。MMEは、パケットの接続の設定・解放、及び、ハンドオーバの制御等を行う論理ノードである。
図６において、送受信部３０１は、各オペレータの基地局１００との間のシグナリングの送受信処理を行う。具体的には、送受信部３０１は、各オペレータｉ，ｊの基地局１００の利得計算部１０１で計算されたリソース量（申告値。qij *及びqji *）を含むシグナリングを、各オペレータからそれぞれ受け取る。また、送受信部３０１は、後述する決定部３０２において決定されたリソース量q*（報告値。リソース共用情報）を含むシグナリングを、各オペレータｉ，ｊの基地局１００へ送信する。
決定部３０２は、送受信部３０１から受け取った、複数のオペレータのリソース量（qij *及びqji *）のうちの最小値を、各オペレータのピコセルにおいて他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量q*として決定する。つまり、ここでは、各オペレータのピコセルにおいて他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量（q*）は、オペレータ間で同一である。決定部３０２は、決定したリソース量q*を送受信部３０１へ出力する。
［基地局１００、基地局２００及びマネージャ３００の動作］
以上の構成を有する基地局１００、基地局２００及びマネージャ３００の動作について説明する。
なお、以下では、一例として、オペレータ１及びオペレータ２の２つのオペレータが、各々に属するピコセルを共用する場合について説明する。
オペレータ間でピコセルを共用する際に、各オペレータにおいて他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てることによって自オペレータの利得が低下しないことを考慮に入れたピコセルのリソース割当方法について検討する。
ここで、次式（１）に示すように、オペレータｉ（式（１）ではｉ＝１）に属する端末のスループットの積ｆｉを、オペレータｉの利得を表す利得関数として定義する。
Figure 0006189311
式（１）において、Niは、オペレータｉのマクロセルに接続する端末数を示し、Miiは、オペレータｉに属する端末のうち、オペレータｉのピコセルに接続する端末数を示し、Mjiは、オペレータｉに属する端末のうち、オペレータｊのピコセルに接続する端末数を示し、Riはオペレータｉが保持するリソース量（例えば帯域幅）を示し、rmacroはマクロセルの平均リソース利用効率を示し、rprotectedは、ピコセルのprotectedリソースの平均リソース利用効率を示し、rn_protectedは、ピコセルのnon protected subframeにおけるリソース（以下、non protectedリソースと呼ぶこともある）の平均リソース利用効率を示し、piは、オペレータｉにおいて、オペレータｉに属する端末に割り当てられるリソースのうち、Protectedリソースの比率を示し、qijは、オペレータｉにおいて、オペレータｊに属する端末に割り当てられるリソース量（ただし、qijは全てprotectedリソース）を示し、qjiは、オペレータｊにおいて、オペレータｉに属する端末に割り当てられるリソース量（ただし、qjiは全てprotectedリソース）を示す。なお、ｉ，ｊは任意の整数であり、式（１）ではｉ＝１、ｊ＝２としてオペレータ１の利得関数を表す。ｉ＝２、ｊ＝１とすればオペレータ２の利得関数を表すことができる（ここでは省略する）。
ここで、各オペレータは、各々の利得関数（オペレータｉの場合、式（１）に示す利得関数）を最大化する「戦略（strategy）」をとることを考える。この場合、この問題設定は、２つのオペレータがリソース割当を個別に行うことから、オペレータをプレイヤとするゲーム理論における非協力戦略型２人ゲームと仮定できる。しかしながら、当該ゲームの解は、ナッシュ均衡点（q12，q21）=（0,0）となる。ナッシュ均衡点とは、非協力戦略型ゲームにおいて、どのプレイヤ（ここではオペレータ）も自分の戦略を変更することによってより高い利得を得ることができない戦略の組み合わせである。（q12，q21）=（0,0）は、各オペレータにおいて、自オペレータのピコセルのリソースを、他のオペレータに属する端末に対して割り当てないことを意味する。これは、他のオペレータがどのような戦略（0≦qij≦Ri）をとったとしても、自オペレータのピコセルのリソースを他のオペレータに使用させないことが、自オペレータの利得関数を最大化させるからである。しかし、このように、（q12，q21）=（0,0）とする戦略は、自オペレータに接続される、他のオペレータに属する端末の利得（スループット）を０とするので、他のオペレータの利得を低くする戦略となってしまう。
これに対して、本実施の形態では、ピコセルのリソースをオペレータ間で融通し合うシステムを設計する。このシステムでは、「個人合理性」と「耐戦略性」とを要求条件とする。
「個人合理性」を満たすことにより、任意のオペレータが当該システムに参加することで利得が低くなることはない。つまり、個人合理性を満たすことにより、オペレータがシステムに参加しても不利益が生じないようにできる。
「耐戦略性」を満たすことにより、任意のオペレータは所望する解を申告すればよく、虚偽申告のような戦略的行動をとる動機が無くなる。つまり、耐戦略性を満たすことにより、虚偽申告に対する対策が不要となり、システム設計が容易になる。
そこで、本実施の形態では、オペレータ間でのピコセルの共用に対して、メカニズムデザインの交換経済モデルを適用できるように利得関数を設計する。ここで、交換モデルでは、個人合理性と耐戦略性とを満たす唯一の交換ルールが「固定比例交換ルール」であることが証明されている。そこで、本実施の形態では、互いのオペレータにおいて共用されるリソースの割当に対して固定比例交換ルールを適用すべく、各オペレータは、同一リソース量（q12＝q21）を他のオペレータに属する端末の割当に確保する。つまり、自オペレータが有するリソース量のうちの他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量と、他のオペレータが有するリソース量のうちの自オペレータに属する端末に割り当てられるリソース量との比率（オペレータ間の交換レート）は１対１（同一）である。
各オペレータにおいて他のオペレータに属する端末の割当に確保されるリソース量が同一（q12＝q21）であるとした場合、オペレータ１の利得関数ｆ１、及び、オペレータ２の利得関数ｆ２は、式（２）、式（３）でそれぞれ定義される。
Figure 0006189311
Figure 0006189311
式（２）、式（３）において、g１(p１)及びg2(p2)のそれぞれは、q12及びq21に関係しない部分をまとめて表した関数である。式（２）及び式（３）に示す利得関数は、q12＝q21とすることにより、オペレータ１及びオペレータ２ではただ１つの極大値を有する関数となる。以下、式（２）に示すオペレータ１の利得関数を最大化する解をq12 *と表し、式（３）に示すオペレータ２の利得関数を最大化する解をq21 *と表す。
つまり、各オペレータの基地局１００の利得計算部１０１は、各々のオペレータの利得関数が最大となる、他のオペレータに属する端末向けのリソース量（オペレータｉではqij *。0≦qij *≦Ri）を、各オペレータの各々において計算する。具体的には、オペレータ１，２の基地局１００の利得計算部１０１は、式（４）及び式（５）に基づいて、式（２）及び式（３）に示す利得関数を最大化するq12 *及びq21 *をそれぞれ求める。
Figure 0006189311
Figure 0006189311
なお、各オペレータの利得関数は、システム開始前に予め定義されていてもよく、システム開始後にマネージャ３００から各オペレータの基地局１００へ通知されてもよい。各オペレータにおいて算出されたqij *は、申告値として、マネージャ３００へ送信される。
マネージャ３００は、各オペレータの基地局１００からそれぞれ受け取ったqij *（ここでは、q12 *及びq21 *）のうちの最小値を、ピコセル共用の際に各オペレータにおいて共通である、他のオペレータに属する端末の割当に確保するリソース量q*として決定する。つまり、マネージャ３００は、各オペレータにおいて同一リソース量（q12＝q21=q*）が他のオペレータに属する端末の割当に確保されるように、ピコセルで共用されるリソース量を調整する。マネージャ３００は、決定したリソース量q*を報告値（リソース共用情報）として、各オペレータの基地局１００へ通知する。
各オペレータの基地局１００（割当部１０３）は、マネージャ３００から受け取ったq*に基づいて、自オペレータに属する端末に対してリソースを割り当てる。また、各オペレータの基地局２００（割当部２０２）は、基地局１００を介して受け取ったq*に基づいて、自オペレータに属する端末に対してリソースを割り当てるとともに、他のオペレータに属する端末に対してリソースを割り当てる。
ここで、マネージャ３００が各オペレータから受け取ったqij *のうち最小値をリソース量q*として決定する理由は、各オペレータの利得関数がqij *においてただ１つの極大値を有するからである。qij *のうち最小値をリソース量q*とすることにより、個人合理性と耐戦略性とを満たすことができる。
以下、具体的に説明する。図７Ａはオペレータ１の利得関数f1を表し、図７Ｂはオペレータ２の利得関数f2を表す。図７では、リソース量qijと利得fi(qij)との関係を表している。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、各利得関数は、q12 *およびq21 *においてただ１つの極大値を有する。また、図７Ａ及び図７Ｂでは、q12 *＞q21 *とする。つまり、マネージャ３００は、リソース量q*として、オペレータ２で求められたq21 *を選択する。
＜個人合理性について＞
本実施の形態に係るシステムにオペレータｉが不参加の場合、利得関数により得られる利得（スループット）はqij=0における利得である。これに対して、q12 *およびq21 *のうち最小値をリソース量q*（ここではq21 *）とすることにより、システム不参加の場合（qij=0）と比較して、各オペレータの利得は低くならない。
具体的には、q*=q21 *の場合、図７Ｂにおいて、オペレータ２では最大の利得（f2(q21 *)）が得られる。一方、図７Ａにおいて、q21 *は、０＜q12＜q12 *の範囲に存在する。また、図７Ａにおける０＜q12＜q12 *の範囲では、傾きが正値である。よって、利得f1(q21 *)は、q21 *が何れの値であっても少なくともq12=0の場合の利得（f1(0)）より大きい。このため、オペレータ１（図７Ａ）では最大の利得は得られないものの、システム不参加の場合（qij=0）と比較して高い利得を得ることができる。
以上より、本システムによれば、qij *のうち最小値をリソース量q*とすることにより、個人合理性を満たす。つまり、qij *のうち最小値をリソース量q*とすることにより、任意のオペレータがシステムに参加することで利得を低くすることはない。一方、仮に、q12 *およびq21 *のうち最大値又は平均値をリソース量q*とした場合には、qij=0と比較して利得が低くなる可能性があるので個人合理性は満たさない。
＜耐戦略性について＞
オペレータｉがqij *（利得関数の極大値に対応する値）よりも高い値をマネージャ３００に申告（つまり、虚偽申告）して、マネージャ３００においてその値をリソース量q*として決定された場合、オペレータｉの利得は、qij *の場合の利得よりも低くなる。同様に、オペレータｉがqij *よりも低い値をマネージャ３００に申告（つまり、虚偽申告）して、マネージャ３００においてその値をリソース量q*として決定された場合、オペレータｉの利得は、qij *の場合の利得よりも低くなる。
すなわち、各オペレータのqij *のうち最小値をリソース量q*とするため、他のオペレータのqij *の値によっては自オペレータの利得が最大ではなくなる可能性があるものの、各オペレータｉはqij *（つまり、真の申告値）をマネージャ３００に申告することが最適（最も良い戦略）である。すなわち、各オペレータは、他のオペレータの申告値によって戦略を変更する必要が無い。
以上より、本システムのように、qij *のうち最小値をリソース量q*とすることにより、任意のオペレータは虚偽申告のような戦略的行動をとる動機が無くなり、耐戦略性を満たす。
これに対して、q12 *およびq21 *の平均値をリソース量q*とする場合、各オペレータは、マネージャ３００が真の申告値を知らないことを利用して、虚偽申告によって上記平均値が自身の利得関数の極大値に対応する値となるように（つまり、高い利得を得るように）調整することが可能となる。よって、この場合、戦略的行動をとる動機が存在し、耐戦略性を満たさない。
［シグナリング］
図８は、本実施の形態における各オペレータ（図８ではオペレータ１，２）の基地局１００とマネージャ３００との間のシグナリングのやり取りを示す図である。図８では、オペレータ１の基地局１００が他のオペレータ（オペレータ２）との間でピコセルを共用することを要求する場合について示す。
(step1)
オペレータ１の基地局１００は、オペレータ２とピコセル（基地局２００）を共用するか否かを判断する。または、オペレータ１の基地局１００は、マネージャ３００に対して既に通知している要求（ピコセルの共用の要求）を更新するか否かを判断する。
(step2)
step1においてオペレータ１の基地局１００がオペレータ２とピコセルを共用すると判断した場合、または、マネージャ３００に対して既に通知している要求を更新すると判断した場合、オペレータ１の基地局１００は、マネージャ３００に対して、ピコセルの共用を要求するシグナリング（Pico Request）を送信する。この際、オペレータ１の基地局１００は、オペレータ１の利得関数を用いて求めたリソース量q12 *をシグナリングに含める（Pico Request with q12 *）。
(step3)
マネージャ３００は、一方のオペレータ（図８ではオペレータ１）の基地局１００からピコセルの共用を要求するシグナリング（Pico Request）を受けとると、他方のオペレータ（図８ではオペレータ２）の基地局１００に対して、利得関数において利得が最大となるリソース量（q21 *）を送信することを要求するシグナリング（Pico Request）を送信する。
(step4)
他方のオペレータ２の基地局１００は、step3においてマネージャ３００からピコセル共用を要求するシグナリングを受け取ると、利得関数を用いてリソース量q21 *を求め、求めたリソース量q21 *を含むシグナリング（Pico Request with q21 *）をマネージャ３００に送信する。
(step5)
マネージャ３００は、step2及びstep4において双方のオペレータからシグナリングを受け取ると、各オペレータのピコセルにおいて他のオペレータに属する端末に割り当てるリソース量q*を上述した方法に基づいて決定する。つまり、マネージャ３００は、２つのオペレータの各々から受け取った２つのリソース量q12 *、q21 *のうちの最小値を、リソース量q*をとして決定する。
(step6)
マネージャ３００は、step5において決定したリソース量q*（リソース共用情報）を含むピコセルの共用開始/更新のシグナリング（Pico Response with q*）を双方のオペレータの基地局１００に送信する。
なお、step3において、マネージャ３００は、他方のオペレータ２の基地局１００に対してリソース量q21 *を送信するように通知する場合について説明した。しかし、マネージャ３００が他方のオペレータ２のリソース量q21 *を保持している場合には、step2の処理が完了後、step5に遷移すればよい。
このようにして、本実施の形態では、各オペレータの基地局１００は、自装置が属する自オペレータ（オペレータｉ）が有するリソース量（Ri）のうち他のオペレータ（オペレータｊ）に属する端末に割り当てられるリソース量（qij）を変数とする利得関数（fi）を用いて、自オペレータの利得関数における利得が最大となるリソース量（qij *）を計算する。そして、基地局１００は、複数のオペレータの各々において計算された、複数のリソース量（qij *）のうちの最小値（q*）に基づいて、自オペレータに属する端末の信号及び他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる。
こうすることで、本実施の形態によれば、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
さらに、本実施の形態では、利得関数は、各ピコセルを共用する複数のオペレータの各々の利得を表す、複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値（１つの極大値）のみを有する。また、利得関数において、他のオペレータが有するリソース量のうち自オペレータに属する端末に割り当てられるリソース量と、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量との間では比例関係（つまり、固定比例交換ルール。本実施の形態では１対１）を満たす。
こうすることで、本実施の形態によれば、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、各オペレータでは、他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てつつ、自オペレータの利得（スループット）を増加させることができる。オペレータがマネージャに開示する情報はオペレータの利得関数における利得が最大となるリソース量（qij *)のみであり、他の詳細な情報、例えばオペレータに接続している端末数またはProtectedリソース量を通知する必要がない。よって、各オペレータは利得が最大となるリソース量（qij *)について虚偽申告をすることは可能であるが、虚偽申告により利得が向上することがなく、各オペレータでの虚偽申告の動機が無くなるのでシステム設計が容易になる。つまり、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、個人合理性および耐戦略性を満たしつつ、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
なお、本実施の形態では、オペレータ間で共用されるピコセルのリソース量の調整を、リソースの割合に基づいて行ってもよい。リソースの割合に基づく場合のオペレータ１の利得関数は式（６）で表される。式（６）において、qr12は、オペレータ１のリソース量（R1）における、他のオペレータ２に属する端末に割り当てるリソースの割合を示す。
Figure 0006189311
［バリエーション１］
本実施の形態では、各オペレータに属する通信装置（基地局１００）以外のマネージャ３００を別途備える場合について説明した。しかし、上述したマネージャ３００を備えずに、何れかのオペレータに属する通信装置がマネージャ３００と同様の機能を備えてもよい。例えば、オペレータｉのマクロセルがマネージャ３００と同様の役割を兼ねる場合について説明する。図９は、オペレータｉの基地局１００ａ（マクロセル）の構成を示すブロック図である。
基地局１００ａの決定部３０２ａは、利得計算部１０１からリソース量qij *を受け取るとともに、例えばX2インタフェース又はS1インタフェースを介して、他のオペレータｊの基地局１００（マクロセル）からリソース量qji *を受け取る。そして、決定部３０２ａは、qij *及びqji *のうちの最小値を、リソース量q*として決定する。決定部３０２ａは、決定したリソース量q*を、オペレータｊの基地局１００及びオペレータｉの基地局２００に送信するとともに、割当部１０３に出力する。なお、決定部３０２ａと、利得計算部１０１及び割当部１０３とは、基地局１００ａ内のインタフェースにより接続され、各パラメータが通知される。
図１０は、バリエーション１におけるオペレータ間のシグナリングのやり取りを示す図である。図１０では、オペレータ１の基地局１００と、オペレータ２の基地局１００ａ（マネージャ）との間でピコセルを共用することを要求する場合について示す。
(step1)
オペレータ１の基地局１００は、他のオペレータ（オペレータ２）とピコセルを共用するか否かを判断する。または、オペレータ１の基地局１００は、マネージャ機能を有するオペレータ２の基地局１００ａに対して既に通知している要求（ピコセルの共用の要求）を更新するか否かを判断する。
(step2)
step1においてオペレータ１の基地局１００がオペレータ２とピコセルを共用すると判断した場合、または、オペレータ２の基地局１００ａに対して既に通知している要求を更新すると判断した場合、オペレータ１の基地局１００は、オペレータ２の基地局１００ａに対して、ピコセルの共用を要求するシグナリング（Pico Request）を送信する。この際、オペレータ１の基地局１００は、オペレータ１の利得関数を用いて求めたリソース量q12 *をシグナリングに含める（Pico Request with q12 *）。
(step3)
オペレータ２の基地局１００ａは、step2においてオペレータ１の基地局１００からのシグナリングを受け取ると、自局で求めたリソース量q21 *及びstep2で受け取ったシグナリングに含まれるリソース量q12 *を用いて、リソース量q*を上述した方法に基づいて決定する。
(step4)
オペレータ２の基地局１００ａは、step3において決定したリソース量q*（リソース共用情報）を含むピコセルの共用開始/更新のシグナリング（Pico Response with q*）をオペレータ１の基地局１００に送信する。
このようにして、マネージャ３００を備えずに、マネージャ３００と同様の機能をオペレータの何れかに備える場合でも、上記実施の形態と同様、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができ、周波数利用効率を向上させることができる。
［バリエーション２］
本実施の形態では、マクロセルとピコセルとが同一周波数帯域で運用される場合（例えば、図１Ａ参照）について説明した。しかし、マクロセルとピコセルとが異なる周波数帯域において動作する場合（例えば、図１１参照）でも上記実施の形態と同様の方法を適用することができる。
マクロセルとピコセルとの間で周波数帯域が異なる場合、マクロセルからピコセルへの干渉は発生しない。よって、図１Ｂ、又は、式（２）、式（３）に示すようなprotectedリソース及びnon protectedリソースを考慮する必要がない。
よって、バリエーション２の場合、オペレータ１の利得関数ｆ１、及び、オペレータ２の利得関数ｆ２は、式（７）、式（８）でそれぞれ定義される。なお、ここでも、各オペレータでは、同一リソース量（q12＝q21）が他のオペレータに属する端末の割当に確保されるものとする。
Figure 0006189311
Figure 0006189311
式（７）及び式（８）において、rpicoは、ピコセルにおける平均リソース利用効率を示す。
式（７）及び式（８）に示す利得関数も、式（２）及び式（３）と同様、0≦qij≦Riの範囲においてただ１つの極大値を有する関数である。よって、式（７）及び式（８）を用いて、上述した方法と同一の動作を適用することができる。つまり、各オペレータ（基地局１００）は、式（７）及び式（８）に示す利得関数の極大値に対応するqij *をマネージャ３００へ申告する。次いで、マネージャ３００は、各オペレータのqij *のうち最小値をリソース量q*として決定する。そして、各オペレータは、リソース量q*のリソースを他のオペレータに属する端末に割り当てればよい。
［実施の形態２］
実施の形態１では、各オペレータで他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量を調整する場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、各オペレータに属するピコセルを共用する他のオペレータに属する端末数（各オペレータでの他のオペレータに属する端末の受入数（受入端末数））を調整する場合について説明する。
なお、本実施の形態に係る基地局及びマネージャは、実施の形態１に係る基地局１００、基地局２００及びマネージャ３００と基本構成が共通するので、図２〜図６を援用して説明する。
すなわち、本実施の形態に係る基地局１００の主要構成（図２）において、利得計算部１０１は、自装置が属する自オペレータに属する端末のうち他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数を変数とする関数（利得関数）を用いて、自オペレータの利得関数における利得が最大となる第２の端末数を計算する。送受信部１０２は、上記第２の端末数をマネージャ３００へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された複数の第２の端末数のうちの最小値を、マネージャ３００から受信する。割当部１０３は、上記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、自オペレータに属する端末の信号及び他のオペレータに属する端末の信号にリソースを割り当てる。
また、本実施の形態に係るマネージャ３００の主要構成（図３）において、送受信部３０１は、自オペレータに属する端末のうち他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数を変数とする関数（利得関数）における利得が最大となる第２の端末数を、複数のオペレータからそれぞれ受信する。決定部３０２は、複数のオペレータの各々から受信した、複数の第２の端末数のうちの最小値を決定する。送受信部３０２は、上記複数の第２の端末数のうちの最小値を複数のオペレータに送信する。
なお、上記利得関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する複数のオペレータの各々の利得を表す、複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値のみを有する。また、上記利得関数において、自オペレータに属するピコセルに接続される他のオペレータに属する第３の端末数と上記第１の端末数との間では比例関係を満たす。
また、以下では、一例として、オペレータ１及びオペレータ２の２つのオペレータがピコセルを共用する場合について説明する。
本実施の形態では、各オペレータでは、受入端末数が同一（M12＝M21）に設定される。つまり、自オペレータに属するピコセルに接続される他のオペレータに属する端末数と、他のオペレータに属するピコセルに接続される自オペレータに属する端末数との比率（オペレータ間の交換レート）は１対１（同数）である。
本実施の形態に係る、オペレータ１の利得関数ｆ１及びオペレータ２の利得関数ｆ２について説明する。
式（９）及び式（１０）は、マクロセル（基地局１００）からピコセル（基地局２００）への干渉が生じる場合（例えば、図１Ａ参照）における各オペレータの利得関数を表す。
Figure 0006189311
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また、式（１１）及び式（１２）は、マクロセル（基地局１００）からピコセル（基地局２００）への干渉が生じない場合（例えば、図１１参照）における各オペレータの利得関数を表す。
Figure 0006189311
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式（９）〜式（１２）において、Li=Ni+Mjiであり、オペレータｉに属する端末数を示す。なお、Niはオペレータｉに属する端末のうち、オペレータｉのマクロセルに接続される端末数を示し、Mjiはオペレータｉに属する端末のうち、オペレータｊのピコセルに接続される端末数を示す。また、qij=Mji*Kである。Kは定数であり、端末が他のオペレータに接続された場合に当該端末に割り当てられるリソース量を示す。つまり、Kは、利得関数の計算において、他のオペレータに属するピコセルに接続される端末あたりに保障されるリソース量を示す。例えば、実際の運用時には、トラフィック状況に応じて１端末あたりK以上のリソースを割り当ててもよい。
このように、本実施の形態に係る利得関数は、複数のオペレータの各々に属する端末のうち他のオペレータに属するピコセルに接続される端末数（受入端末数）Mjiを変数の１つとする。また、利得関数において、他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量qijは、MjiとKとの積Mji*Kで定義される。これより、M21＝M12とすることは、式（９）〜式（１２）に示すように、q12＝q21とすることと等価である。また、本実施の形態に係る利得関数は、実施の形態１と同様、ピコセルを共用するオペレータ間で共通であり、オペレータ毎のパラメータ（端末数、周波数利用効率、帯域幅など）によってそれぞれ定義される。
また、本実施の形態では、他のオペレータに受け入れてもらえなかった端末は、自オペレータのマクロセルに接続する端末となるように、利得関数が設計されている。具体的には、式（９）〜式（１２）の右辺の第１項の分母において、Li（オペレータｉに属する端末数）からMji（オペレータｉに属する端末のうちオペレータｊのピコセルに実際に接続された端末数）を差し引いた数（Li-Mji）は、他のオペレータに受け入れてもらえなかった端末を含む、オペレータｉのマクロセルに接続される端末数を表している。このようにすると、オペレータ間で交渉が決裂した際に、他のオペレータに接続されるもののリソースが割り当てられない端末が存在することを回避できる。なお、端末数Mjiを把握する方法の詳細については後述する。
また、式（９）〜式（１２）に示す利得関数は、M12＝M21とすることにより、オペレータ１及びオペレータ２ではただ１つの極大値を有する関数となる。以下、オペレータ１の式（９）及び式（１１）に示す利得関数を最大化する解をM21 *と表し、オペレータ２の式（１０）及び式（１２）に示す利得関数を最大化する解をM12 *と表す。
つまり、本実施の形態に係る基地局１００の利得計算部１０１は、各々のオペレータの利得関数が最大となる、他のオペレータに属するピコセルに接続される自オペレータに属する端末数（オペレータｉではMji *）を、各オペレータの各々において計算する。具体的には、マクロセル（基地局１００）からピコセル（基地局２００）への干渉が生じる場合（例えば、図１Ａ参照）、オペレータ１，２の基地局１００の利得計算部１０１は、式（１３）及び式（１４）に基づいて、利得関数を最大化するM21 *及びM12 *をそれぞれ求める。
Figure 0006189311
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また、マクロセル（基地局１００）からピコセル（基地局２００）への干渉が生じない場合（例えば、図１１参照）、オペレータ１，２の基地局１００の利得計算部１０１は、式（１５）及び式（１６）に基づいて、利得関数が最大となるM21 *及びM12 *をそれぞれ求める。
Figure 0006189311
Figure 0006189311
マネージャ３００は、各オペレータの基地局１００からそれぞれ受け取ったMji *（ここでは、M21 *及びM12 *）のうち最小値を、オペレータ間のピコセル共用の際に各オペレータにおいて共通である、各オペレータに属するピコセルに接続される他のオペレータに属する端末数（端末受入数）M*として決定する。つまり、マネージャ３００は、各オペレータにおいて同一の受入端末数（M21＝M12=M*）が確保されるように、端末数（すなわち、リソース量）を調整する。マネージャ３００は、決定した端末数M*を報告値（リソース共用情報）として、各オペレータの基地局１００へ通知する。
各オペレータの基地局１００（割当部１０３）は、マネージャ３００から受け取ったM*に基づいて、自オペレータに属する端末に対してリソースを割り当てる。また、各オペレータの基地局２００（割当部２０２）は、基地局１００を介して受け取ったM*に基づいて、自オペレータに属する端末に対してリソースを割り当てるとともに、他のオペレータに属する端末に対してリソースを割り当てる。
つまり、本実施の形態では、実施の形態１におけるq（リソース量）をM（端末数）に置き換えることで実施の形態１と同様の動作を実現できる。
［他のオペレータに接続される端末数の把握方法］
次に、自オペレータに属する端末のうち、他のオペレータに接続される端末数Mjiを把握する方法について説明する。以下の説明では、一例として、オペレータ２に属するピコセルに接続されるオペレータ１の端末数M21について説明する。
＜前提＞
前提として、オペレータ１の端末がオペレータ２に属するピコセルに接続するには、オペレータ１の基地局（つまり、端末が属するオペレータの基地局）からハンドオーバする必要があるものとする。つまり、端末は、オペレータ２に属するピコセルには直接接続できない。
＜端末数のカウント＞
オペレータ２に接続されるオペレータ１に属する端末に関して、以下の端末数がそれぞれカウントされる。
M21_A：オペレータ１のからオペレータ２に属するピコセルへハンドオーバした端末数
M21_B：オペレータ２に属するピコセルからハンドオーバして戻ってきた端末数
M21_C：オペレータ２に属するピコセルからコネクションをリリースした端末数（idle状態の端末数）
なお、オペレータ２に属するピコセルからコネクションがリリースされたことを知る方法として、例えば、以下の２つの方法（option1,2）が考えられる。
(option1)
１つは、オペレータ２に属するピコセル（基地局２００）がオペレータ１のマクロセル（基地局１００）に通知する方法である。
(option2)
もう１つは、オペレータ１のマクロセル（基地局１００）がオペレータ２に属するピコセル（基地局２００）へハンドオーバさせた端末を、オペレータ１の基地局１００からMMEへ予め通知し、端末がidle状態になると、MMEからオペレータ１の基地局１００へidle状態の端末を通知する方法である。MMEは、端末がidle状態で接続される際にMMEに送信するTracking Area Updateによって、idle状態の端末を把握する。
これにより、オペレータ２に実際に接続されているオペレータ１の端末数M21=M21_A-(M21_B+M21_C)により求まる。
［各オペレータが、他のオペレータが共用されるピコセルを有しているか否かを把握する方法］
各オペレータの基地局１００は、マネージャ３００に対して、自オペレータにおいて共用されるピコセルの一覧を示す共用ピコリストを通知する。共用ピコリストは、例えば、ピコセルの共用を要求するシグナリングとともに送信されてもよい。マネージャ３００は、各オペレータから通知される共用ピコリストを、各オペレータの基地局１００へ通知する。この共用ピコリストは、例えば、ピコセルの共用の開始/更新を示すシグナリングとともに送信されてもよい。こうすることで、各オペレータは、他のオペレータにおいて共用されるピコセルの存在を特定することができる。
このようにして、本実施の形態では、各オペレータの基地局１００は、自装置が属する自オペレータ（オペレータｉ）に属する端末のうち他のオペレータ（オペレータｊ）に属するピコセルに接続される端末数（Mji）を変数とする利得関数（fi）を用いて、自オペレータの利得関数における利得が最大となる端末数（Mji *）を計算する。そして、基地局１００は、複数のオペレータの各々において計算された、複数の端末数（Mji *）のうちの最小値（M*）に基づいて、自オペレータに属する端末の信号及び他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる。
こうすることで、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
さらに、本実施の形態では、利得関数は、各ピコセルを共用する複数のオペレータの各々の利得を表す、複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値（１つの極大値）のみを有する。また、利得関数において、自オペレータに属するピコセルに接続される他のオペレータに属する端末数と、他のオペレータに属するピコセルに接続される自オペレータに属する端末数との間で比例関係（つまり、固定比例交換ルール。本実施の形態では１対１）を満たす。
こうすることで、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、各オペレータでは、他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てつつ、自オペレータの利得（スループット）を増加させることができる。また、各オペレータでの虚偽申告の動機が無くなるのでシステム設計が容易になる。つまり、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、個人合理性および耐戦略性を満たしつつ、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
［他の実施の形態］
なお、上記実施の形態では、利得関数が１つの極値（つまり、１つの極大値）のみを有する場合について説明した。しかし、利得関数が有する極値は１つに限らず、他のオペレータにリソースを割当てないqij＝０から利得関数が最大値となるqij *までの間で、qij＝０の利得を下回らない利得関数であれば、個人合理性をみたすことができる。したがって、少なくとも２つの極値を有してもよい。例えば、図１２は、極値を２つ有する利得関数の一例を示す。図１２Ａはオペレータ１の利得関数f1を表し、図１２Ｂはオペレータ２の利得関数f2を表す。図１２では、一例として、実施の形態１（図７）と同様、リソース量qijと利得fi(qij)との関係を表している。
各オペレータの基地局１００は、利得関数が２つの極値を有する場合でも、上記実施の形態と同様、自オペレータの利得関数における利得が最大となるリソース量を計算する。つまり、図１２Ａでは、オペレータ１の基地局１００は、２つの極値のうち大きい方（つまり極大値）に対応するリソース量q12 *を求める。同様に、図１２Ｂでは、オペレータ２の基地局１００は、２つの極値のうち大きい方（つまり極大値）に対応するリソース量q21 *を求める。そして、各オペレータの基地局１００は、求めたリソース量qij *をマネージャ３００に送信する。マネージャ３００は、上記実施の形態と同様、各オペレータから受信した複数のリソース量qij *のうちの最小値（リソース量q*）を決定する。例えば、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、q12 *＜q21 *とすると、マネージャ３００は、リソース量q*として、オペレータ１で求められたq12 *を選択する。そして、各オペレータの基地局１００は、マネージャ３００から通知されたリソース量q*に基づいて、自オペレータに属する端末の信号及び他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる。
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、各オペレータの基地局１００がマネージャ３００に通知するリソース量qij *に対応する利得（スループットなど）、図７Ａ及び図７Ｂと同様、システムにオペレータｉが不参加の場合（qij=0）の利得よりも高い。よって、この場合でも、各オペレータでは、上記実施の形態と同様、他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てつつ、自オペレータの利得（スループット）を増加させることができる。すなわち、利得関数が少なくとも２つの極値を有する場合でも、上記実施の形態と同様、ピコセルにネットワークシェアリング技術を適用した場合において、個人合理性を満たしつつ、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができる。
また、上記実施の形態では、ピコセルの共用に関する情報のやり取りにX2インタフェース又はS1インタフェースを用いる場合を一例として説明したが、X2インタフェース及びS1インタフェースに限らず、新たなインタフェースを設けてもよい。
また、上記実施の形態では、利得関数において、ピコセルの共用に関するパラメータ（リソース量又は端末数）のオペレータ間の比率（交換レート）が１対１である場合（つまり、（qij=qji）又は（Mij=Mji）である場合）について説明した。しかし、利得関数において、ピコセルの共用に関するオペレータ間の交換レートは１対１に限らない。例えば、オペレータｉとオペレータｊとの間において、（qij=3qji）としてもよく（交換レート：１対３）、（Mij=2Mji）としてもよい（交換レート：１対２）。例えば、周波数帯域幅又は平均端末数等がオペレータ間で異なる場合に、周波数帯域幅又は平均端末数等の差に応じて交換レート（オペレータ間でのqij又はMijの比率）を事前に調整すればよい。すなわち、利得関数において、他のオペレータが有するリソース量のうちの自オペレータに属する端末に割り当てられるリソース量と自オペレータが有するリソース量のうちの他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量との間、又は、自オペレータに属するピコセルに接続される他のオペレータに属する端末数と他のオペレータに属するピコセルに接続される自オペレータに属する端末数との間、では比例関係（つまり、固定比例交換ルール）を満たせばよい。また、各オペレータでは、上記利得関数において利得が最大となるqji *又はMji *に基づいて決定されるq*又はM*を用いて、利得関数における交換レートと同一レートに従って、各端末向けの信号に対してリソースを割り当てればよい。例えば、交換レートが１対３のオペレータ間では、一方のオペレータは、q*又はM*に基づいてリソース割当を行い、他方のオペレータは、3q*又は3M*に基づいてリソース割当を行えばよい。
また、上記実施の形態では、マクロセルのサービスエリア（カバーエリア）とピコセルのサービスエリアとが重複している場合について説明した。しかし、マクロセル間又はピコセル間においてサービスエリアが重複している場合にも、上記実施の形態と同様の方法を適用することができる。
また、本実施の形態では、マクロセルである基地局１００（図４）に利得計算部１０１を設けて、基地局１００がマネージャ３００（図６）との間でピコセルの共用に関するやり取りを行う場合について説明した。しかし、これに限らず、ピコセルである基地局２００（図５）に利得計算部１０１を設けて、基地局２００がマネージャ３００との間でピコセルの共用に関するやり取りを行ってもよい。この場合、基地局２００（ピコセル）は、マネージャ３００から通知される報告値（リソース量又は端末数）を基地局１００（マクロセル）へ通知すればよい。または、マクロセル（基地局１００）、ピコセル（基地局２００）以外のオペレータ内の装置（図示せず）に利得計算部１０１を設けて、当該装置がマネージャ３００との間でピコセルの共用に関するやり取りを行ってもよい。
また、利得関数において用いられる周波数利用効率（リソース利用効率）は、基地局と端末との間の周波数利用効率の平均値を用いてもよい。または、周波数利用効率は、RSRP（Reference Signal Reception Power）、SNR（Signal to Noise Ratio）、SIR（Signal to Interference Ratio）、SINR（Signal to Interference and Noise Ratio）、CIR（Carrier to Interference Ratio）、CNR（Carrier to Noise Ratio）、CINR（Carrier to Interference and Noise Ratio）、RSSI（Received Signal Strength Indicator）、RSRP（Reference Signal Reception Power）、RSRQ（Rererence Signal Received Quality）、 MCS（Modulation and Coding Scheme）レベル、受信電力、干渉電力、誤り率、伝送レート等の他のパラメータから推定される値を用いてもよい。
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および／または設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
以上、本開示の通信装置は、自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算する計算部と、前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信する送受信部と、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記自オペレータに属する端末の信号及び前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる割当部と、を具備する構成を採る。
また、本開示の通信装置において、前記関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、少なくとも２つの極値を有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす。
また、本開示の通信装置において、前記関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値のみを有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす。
また、本開示の通信装置では、前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数、とは同一である。
また、本開示の通信装置では、前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量との比率、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数との比率は、前記複数のオペレータの各々における平均端末数又は周波数帯域幅に応じて定まる。
また、本開示の通信装置では、前記第１のリソース量は、前記他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量の最小値を示す定数と前記第１の端末数との積で定義される。
また、本開示の管理装置は、自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数における利得が最大となる第２のリソース量又は前記利得が最大となる第２の端末数を、複数のオペレータからそれぞれ受信する受信部と、前記複数のオペレータの各々から受信した、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を決定する決定部と、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値を、前記複数のオペレータに送信する送信部と、を具備する構成を採る。
また、本開示の管理装置において、前記関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、少なくとも２つの極値を有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす。
また、本開示の管理装置において、前記関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値のみを有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす。
また、本開示の管理装置では、前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数、とは同一である。
また、本開示の管理装置では、前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量との比率、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数との比率は、前記複数のオペレータの各々における平均端末数又は周波数帯域幅に応じて定まる。
また、本開示の管理装置では、前記第１のリソース量は、前記他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量の最小値を示す定数と前記第１の端末数との積で定義される。
また、本開示のリソース割当方法は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算し、前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信し、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記自オペレータに属する端末の信号及び前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当てる。
また、本開示のリソース決定方法は、自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数における利得が最大となる第２のリソース量又は前記利得が最大となる第２の端末数を、複数のオペレータからそれぞれ受信し、前記複数のオペレータの各々から受信した、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を決定し、前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値を、前記複数のオペレータに送信する。
２０１２年１０月５日出願の特願２０１２−２２３１１７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明は、ピコセルに対してネットワークシェアリングを適用した場合でも、複数のオペレータ間でピコセルの使用を適切に調整することができるものとして有用である。
１００，１００ａ，２００ 基地局
３００ マネージャ
１０１ 利得計算部
１０２，３０１ 送受信部
１０３，２０２ 割当部
１０４，２０３ 無線送信部
２０１ 受信部
３０２，３０２ａ 決定部

Claims (7)

  1. 複数のマクロセル基地局装置及び管理装置からなるシステムにおけるマクロセル基地局装置であって、
    自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算する計算部と、
    前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、
    前記複数のマクロセル基地局装置がそれぞれ属する複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信する送受信部と、
    前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当て、前記自装置が属する自オペレータが有するリソース量から前記複数の第２のリソース量のうちの最小値を減算した値、又は、前記自オペレータに属する端末数から前記複数の第２の端末数のうちの最小値を減算した値に基づいて、前記自オペレータに属する端末にリソースを割り当てる割当部と、
    を具備するマクロセル基地局装置。
  2. 前記関数は、複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、少なくとも２つの極値を有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす、
    請求項１記載のマクロセル基地局装置。
  3. 前記関数は、前記複数のオペレータの各々によってカバーされる各マクロセルの領域に属する各ピコセルを共用する前記複数のオペレータの各々の利得を表す、前記複数のオペレータ間で共通の関数であって、かつ、１つの極値のみを有し、前記関数において、前記他のオペレータが有するリソース量のうち前記自オペレータに属する端末に割り当てられる第３のリソース量と前記第１のリソース量との間、又は、前記自オペレータに属するピコセルに接続される前記他のオペレータに属する第３の端末数と前記第１の端末数との間、では比例関係を満たす、
    請求項１記載のマクロセル基地局装置。
  4. 前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数、とは同一である、
    請求項２記載のマクロセル基地局装置。
  5. 前記関数において、前記第１のリソース量と前記第３のリソース量との比率、又は、前記第１の端末数と前記第３の端末数との比率は、前記複数のオペレータの各々における平均端末数又は周波数帯域幅に応じて定まる、
    請求項２記載のマクロセル基地局装置。
  6. 前記第１のリソース量は、前記他のオペレータに属する端末に割り当てられるリソース量の最小値を示す定数と前記第１の端末数との積で定義される、
    請求項１記載のマクロセル基地局装置。
  7. 複数のマクロセル基地局装置及び管理装置からなるシステムにおけるマクロセル基地局装置によるリソース割当方法であって、
    自装置が属する自オペレータが有するリソース量のうち他のオペレータに属する端末に割り当てられる第１のリソース量、又は、前記自オペレータに属する端末のうち前記他のオペレータに属するピコセルに接続される第１の端末数、を変数とする関数を用いて、前記自オペレータの前記関数における利得が最大となる第２のリソース量、又は、前記自オペレータの前記関数における前記利得が最大となる第２の端末数を計算し、
    前記第２のリソース量又は前記第２の端末数を管理装置へ送信し、
    前記複数のマクロセル基地局装置がそれぞれ属する複数のオペレータの各々において計算された、複数の前記第２のリソース量のうちの最小値又は複数の前記第２の端末数のうちの最小値を、前記管理装置から受信し、
    前記複数の第２のリソース量のうちの最小値又は前記複数の第２の端末数のうちの最小値に基づいて、前記他のオペレータに属する端末にリソースを割り当て、前記自装置が属する自オペレータが有するリソース量から前記複数の第２のリソース量のうちの最小値を減算した値、又は、前記自オペレータに属する端末数から前記複数の第２の端末数のうちの最小値を減算した値に基づいて、前記自オペレータに属する端末にリソースを割り当てる、
    リソース割当方法。
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