JP6416231B2 - 無線通信を行うデバイスにリソースを割り当てる方法及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、基地局が無線通信を行うデバイスにリソースを割り当てる方法及び基地局に関する。

基地局又は端末は、信号を送受信するリソースを周波数で分ける周波数分割二重（Frequency Division Duplex；ＦＤＤ）方式及び時間で分ける時分割二重（Time Division Duplex；ＴＤＤ）方式の半二重無線（Half Duplex Radio；ＨＤＲ）方式を用いて通信を行う。

しかしながら、この半二重無線（ＨＤＲ）通信方式では、端末及び／又は基地局は、同一の周波数／時間リソース内で受信及び送信を同時に行うことができない。このため、リソースを効率的に用いるための全二重無線（Full Duplex Radio；ＦＤＲ）通信方式の導入が提案されている。ＦＤＲ通信方式は、基地局及び／又は端末が同一の周波数／時間リソース領域で互いに異なる信号の送信及び受信を同時に行うことをいう。

一方、ＦＤＲ方式の通信環境では、基地局及び／又は端末が同一のリソース領域で送信及び受信を同時に行うので、自体の送信した信号が自体の受信アンテナから受信される自己干渉（self interference）が発生し、このような自己干渉を解決するための様々な方法が提案されている。

本発明は、上述したような一般的な技術の問題点を解決するために案出されたものである。本発明の目的は、ＦＤＲ方式を用いた通信環境において基地局が端末にリソースを割り当てる方式を改善する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、ＦＤＲ通信において発生する干渉の除去（interference cancellation）とともに効率的なリソース分配を具現することである。

本発明の更に他の目的は、特定の周波数帯域でＦＤＲ方式を用いる通信環境を作ることによって干渉除去を簡単に且つ効率的に具現することである。

本発明で遂げようとする技術的目的は、以上で言及した事項に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によって考慮されてもよい。

上記の技術的課題を解決するために、無線通信システムにおいてデバイスにリソースを割り当てる方法が開示される。また、これを行う基地局も開示される。

本発明の実施例によれば、次のような効果を期待することができる。

第一に、ＦＤＲ方式の通信環境で通信リソースを効率的に活用するとともに干渉を除去することができる。

第二に、端末側の干渉除去過程を省略し、基地局側の干渉除去過程を簡素化することによって、干渉除去システムの具現のための負担を軽減することができる。

本発明の実施例から得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の本発明の実施例に関する記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明確に導出されて理解されるであろう。すなわち、本発明を実施することによる意図していなかった効果も、本発明の実施例から当該技術の分野における通常の知識を有する者には導出可能である。

本発明の一実施例に係る全二重無線通信方式を説明する図である。 本発明の一実施例と関連して、マルチセル環境でＦＤＲ通信が行われることから発生する干渉を説明する図である。 本発明の一実施例に係る干渉除去を説明する図である。 本発明の一実施例に係るリソース割り当て方法を説明するフローチャートである。 ＦＤＲ周波数帯域を設定する本発明の一実施例を説明する図である。 ２つの端末に周波数帯域を割り当てる本発明の一実施例を説明する図である。 本発明の一実施例と関連して、２つの端末に周波数帯域を割り当てることによる干渉発生を説明する図である。 ３つの端末に周波数帯域を割り当てる本発明の一実施例を説明する図である。 本発明の一実施例と関連して、３つの端末に周波数帯域を割り当てることによる干渉発生を説明する図である。 基地局が端末間の相関関係を測定する実施例を説明する図である。 本発明の一実施例に係る端末及び基地局の構成を示すブロック図である。

以下に添付する図面は、本発明に関する理解を助けるためのものであり、詳細な説明と共に本発明に関する実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴が特定の図面に限定されるわけではなく、各図に開示する特徴は互いに組み合わせられて新しい実施例として構成されてもよい。各図における参照番号（reference numerals）は、構造的構成要素（structural elements）を意味する。

上記の技術的課題を解決するためのリソース割り当て方法は、複数の端末と全二重無線（Full Duplex Radio；ＦＤＲ）通信を行うためのＦＤＲ周波数帯域を決定するステップと、複数の端末の中から、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末及び第２端末を選択するステップと、ＦＤＲ周波数帯域の一部である第１領域を、第１端末に対する下りリンク周波数リソース及び第２端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、ＦＤＲ周波数帯域の一部である第２領域を、第１端末に対する上りリンク周波数リソース及び第２端末に対する下りリンク周波数リソースとして割り当てるステップと、を有する。

リソース割り当て方法は、第１領域で第１端末との下りリンク通信を行うと同時に第２端末との上りリンク通信を行い、第２領域で第１端末との上りリンク通信を行うと同時に第２端末との下りリンク通信を行うステップをさらに有することができる。

リソース割り当て方法は、複数の端末から上りリンクパイロット信号を受信するステップと、上りリンクパイロット信号を用いて相関関係を測定するステップと、をさらに有することができる。

相関関係は、基地局のカバレッジ内で複数の端末間の距離を示し、距離が遠いほど相関関係が低いことを特徴とする。

ＦＤＲ周波数帯域は、アンテナ干渉除去技法を用いた自己干渉の除去が閾値以上の程度で行われる周波数帯域であってもよい。

選択するステップは、第１端末及び第２端末に加えて、相互間の相関関係が閾値未満である第３端末を選択することを有し、割り当てるステップは、第１領域を、第１端末に対する下りリンク周波数リソース及び第２端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、第２領域を、第２端末に対する下りリンク周波数リソース及び第３端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、ＦＤＲ周波数帯域の一部である第３領域を、第３端末に対する下りリンク周波数リソース及び第１端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当てることを有することができる。

上記の技術的課題を解決するための基地局は、送信部と、受信部と、送信部及び受信部に接続されて端末へのリソース割り当てを支援するプロセッサと、を備え、プロセッサは、複数の端末と全二重無線（Full Duplex Radio；ＦＤＲ）通信を行うためのＦＤＲ周波数帯域を決定し、複数の端末の中から、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末及び第２端末を選択し、ＦＤＲ周波数帯域の一部である第１領域を、第１端末に対する下りリンク周波数リソース及び第２端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、ＦＤＲ周波数帯域の一部である第２領域を、第１端末に対する上りリンク周波数リソース及び第２端末に対する下りリンク周波数リソースとして割り当てることができる。

以上で説明した実施態様は、本発明の好適な実施形態の一部に過ぎず、本願発明の技術的特徴を反映した様々な実施形態が、当該技術の分野における通常の知識を有する者によって、以下で詳述する本発明の詳細な説明及び図面に基づいて導出されて理解されるであろう。

本発明で使われる用語は、本発明における機能を考慮するとともに、可能な限り現在広く使われる一般的な用語を選択したが、これは、当該分野に従事する技術者の意図、判例、又は新しい技術の出現などによって変更されてもよい。また、特定の場合には、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、該当する発明の説明の部分において詳しくその意味を記載するものとする。したがって、本発明で使われる用語は、単純な用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本発明の全般にわたる内容とに基づいて定義されなければならない。

以下の実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態に結合し（組み合わせ）たものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明する動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取って代わって（置き換えて）もよい。

図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせ得る手順又は段階などは記述を省略し、当業者のレベルで理解可能な程度の手順又は段階も記述しないものとする。

明細書の全体を通じて、ある部分がある構成要素を“含む（又は、備える）”としたとき、これは、特別に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するという意味ではなく、他の構成要素をさらに含み得るということを意味する。また、明細書に記載された“…部”，“… 器”，“モジュール”などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの結合によって具現することができる。また、“一つ（ａ又はａｎ）”、“一（one）”、“前記（the）”及び類似の関連語は、本発明を記述する文脈において（特に、後述の請求項の文脈において）、本明細書で特別に指示されたり又は文脈によって明らかに反駁されない限り、単数及び複数の両方の意味で使われるものとする。

本明細書において、本発明の実施例は、基地局と移動局との間におけるデータ送受信関係を中心に説明されている。ここで、基地局は、移動局と直接通信を行うネットワークの終端ノード（terminal node）としての意味がある。本文書で基地局によって行われると説明された特定の動作は、場合によっては、基地局の上位ノード（upper node）によって行われてもよい。

すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（network nodes）で構成されるネットワークにおいて移動局との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外のネットワークノードによって行われる。ここで、‘基地局’は、固定局（fixed station）、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ（ｅＮＢ）、高度（発展した）基地局（Advanced Base Station；ＡＢＳ）、又はアクセスポイント（access point）などの用語に言い換えてもよい。

また、‘移動局（Mobile Station；ＭＳ）’は、ＵＥ（User Equipment）、ＳＳ（Subscriber Station）、ＭＳＳ（Mobile Subscriber Station）、移動端末（Mobile Terminal）、高度（発展した）移動端末（移動局）（Advanced Mobile Station；ＡＭＳ）、又は端末（Terminal）などの用語に言い換えてもよい。

また、送信端は、データサービス又は音声サービスを提供する固定及び／又は移動ノードを意味し、受信端は、データサービス又は音声サービスを受信する固定及び／又は移動ノードを意味する。このため、上りリンクでは移動局を送信端とし、基地局を受信端とすることができる。同様に、下りリンクでは移動局を受信端とし、基地局を送信端とすることができる。

本発明の実施例は、無線接続システムであるＩＥＥＥ ８０２．ｘｘシステム、３ＧＰＰシステム、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム及び３ＧＰＰ２システムのうち少なくとも一つに関して開示された標準文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は、上記の文書を参照して説明することができる。

また、本文書で開示している全ての用語は、上記の標準文書によって説明することができる。特に、本発明の実施例は、ＩＥＥＥ ８０２．１６システムの標準文書であるＰ８０２．１６ｅ−２００４、Ｐ８０２．１６ｅ−２００５、Ｐ８０２．１６．１、Ｐ８０２．１６ｐ及びＰ８０２．１６．１ｂ標準文書のうち少なくとも一つによって裏付けることができる。

以下、本発明に係る好適な実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面と共に以下で開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのものであり、本発明を実施し得る唯一の実施形態を表すためのものではない。

また、本発明の実施例で使われる特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、これらの特定の用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更されてもよい。

１． ＦＤＲ通信
図１は、本発明の一実施例に係る全二重無線通信方式を説明する図である。ＦＤＲ通信方式において、基地局及び／又は端末は、同一の周波数／時間リソースを用いて上りリンク／下りリンクで通信を行う。これによって、基地局及び／又は端末は、互いに異なる信号を送信すると同時に受信する。

図１には、ＦＤＲ無線通信を行う端末（ＵＥ）１（１０）及び端末２（２０）を示す。図１を参照すると、端末１（１０）は、送信部１２から端末２（２０）の受信部２４に信号３０を送信しながら、端末２（２０）の送信部２２からの信号３０を受信部（１４）で受信する。端末１（１０）から端末２（２０）に送信される信号及び端末２（２０）から端末１（１０）に送信される信号３０を所望（選好）信号（desired signal）と呼ぶ。これは、図１において点線で示されている。

一方、端末１（１０）は、上りリンク／下りリンクで同一の周波数／時間リソースを利用し、端末１（１０）の送信部１２と受信部１４とが物理的に近くに位置するので、端末１（１０）の送信部１２から送信した信号（４０）が端末１（１０）の受信部１４に直接入力されることがある。端末１（１０）の送信部１２からの端末１（１０）の受信部１４で受信される信号（４０）及び端末２（２０）の送信部２２からの端末２（２０）の受信部２４で受信される信号（４０）を干渉信号（interference signal）と呼ぶ、これは、図１において実線で示されている。

言い換えると、ＦＤＲ通信システムでは、自体の送信信号が自体の受信アンテナに直接流入する自己干渉（self interference）が発生しうる。このような自己干渉信号は、送信部と受信部との間の近い距離により、相対的に強い強度で受信される。このため、ＦＤＲ通信システムでは、自己干渉除去（self interference cancellation）過程が必須となっている。

一方、説明の便宜のために、端末１（１０）及び端末２（２０）を取り上げたが、以下の内容は、端末と基地局との間の通信及び基地局と基地局との間の通信に適用されてもよい。

２． ＦＤＲ通信における干渉除去
図２は、本発明の一実施例と関連して、マルチセル環境でＦＤＲ通信が行われることから発生する干渉を説明する図である。まず、マルチセル環境とは、ピコセル（pico cell）、フェムトセル（femto cell）などの様々な形態のマイクロセル（micro cell）がマクロセル（macro cell）と連動する形態を意味する。マルチセル環境は、マクロセルベースの均質ネットワーク（同種網）（homogeneous network）において、低電力／近距離通信のためのマイクロセルが混在している階層的（hierarchical）セル構造又は異種（heterogeneous）セル構造を意味できる。

一方、マルチセル環境でＦＤＲ通信方式の導入から予想される干渉としては、図１で説明した自己干渉５０、隣接した端末間で発生するユーザ間干渉（multi-user interference）６０、上りリンク／下りリンクリソースを共有する基地局間で発生する基地局間干渉（inter-BS interference）７０などを挙げることができる。図２に、自己干渉５０、ユーザ間干渉６０、基地局間干渉７０をそれぞれ示す。

まず、自己干渉５０について説明すると、端末及び基地局の送信端及び受信端は、同一の時間／周波数リソースを用いて無線信号を送信及び受信する。前述した通り、端末又は基地局の送信端と受信端とは近接して位置するので、自体の送信した信号が自体の受信端に流入する自己干渉５０が発生しうる。

次に、ユーザ間干渉６０は、互いに影響を与えうる距離に位置している２つ以上の端末が同一の時間／周波数リソースを用いて通信することから発生しうる。一例として、図２では２つの端末間のユーザ間干渉６０が示されている。

最後に、図２には、上述したユーザ間干渉と同様な、２つ以上の基地局間で発生する基地局間干渉７０が示されている。

ＦＤＲ通信環境では、上述した干渉の除去が必須であり、特に、受信側の期待した受信信号の強度よりも大きい強度で発生する自己干渉の除去が重要である。すなわち、自己干渉は、受信側が他の端末又は基地局から受信する信号に比べて約６０乃至９０ｄＢも大きい強度で発生し、以下で説明するアンテナ干渉除去（antenna cancellation）、アナログ干渉除去（analog cancellation）、デジタル干渉除去（digital cancellation）などによって除去することができる。

図３は、本発明の一実施例に係る干渉除去を説明する図である。

まず、デジタル干渉除去８６は、ベースバンド（基底帯域）（base band）において処理した信号がＤＡＣ（Digital to Analog Converter）８４でアナログ変換される前に、又は、受信された信号がＡＤＣ（Analog to Digital Converter）８４でデジタル変換された後に、適用される。デジタル干渉除去８６過程では、ビームフォーミング（beamforming）技法などを適用して干渉を除去することができ、約２０乃至２５ｄＢ範囲の干渉除去が可能である。

次に、アナログ干渉除去８２は、デジタル信号を送信するためにアナログ変換した後、又は、受信された信号をデジタル変換する前、のＲＦ信号に対して適用される。アナログ干渉除去８２は、自己干渉信号に関する測定過程で生成された干渉除去信号を受信端の信号に加えることによって、送信端から直接受信された干渉信号を打ち消すことができる。アナログ干渉除去８２では、約４５ｄＢの干渉除去が可能である。

最後に、アンテナ干渉除去８０は、２つ以上の送信アンテナから送信される信号の位相を調節して干渉を除去する。図示のように、２つの送信アンテナの受信アンテナとの距離が“λ／２”だけの差を持つように具現される場合、２つの送信アンテナからの受信アンテナで受信された信号の位相には１８０度の差が出る。このため、受信アンテナは、０になる２つの信号を合算することによって（by adding the two signals, which become 0）干渉信号を除去することができる。

一般に、アンテナ干渉除去８０の技法は、複雑度が低くて最も具現しやすい特長を有する。しかしながら、アンテナ干渉除去８０の技法が有する最大干渉除去性能は一般に約２０乃至３０ｄＢであるのに対し、ＦＤＲシステムに関しては約７０ｄＢの自己干渉除去性能が必要である。このため、自己干渉除去は、一般に、上述した３つの技法の組合せで達成することができる。どころで、アンテナ干渉除去８０の技法の性能を最大に（極大化）できる特定の通信環境がある。

システム帯域幅が小さく、中心周波数が高周波になるほど、アンテナ干渉除去８０の性能が急に増大する。このため、高周波狭帯域をＦＤＲ通信領域に割り当てる場合、アンテナ干渉除去８０の技法だけでも十分な自己干渉除去性能を保障することができ、その結果、ＦＤＲの性能を保障でき、具現の複雑さを軽減することができる。一般に、高周波送信帯域は、広い周波数帯域を用いて送信する広帯域通信を指向する。したがって、このような高周波送信帯域の一部領域をＦＤＲ通信のための帯域として設定する場合、アンテナ干渉除去８０による自己干渉除去に有利な環境が作られ、十分な自己干渉除去性能を導出することができる。

３． リソース割り当て方法
以下、図４乃至図９では、本発明の実施例に係るリソース割り当て方法を説明する。図４では、基地局が干渉除去のために端末にリソースを割り当てる方法について説明する。

段階Ｓ４１０で、基地局はＦＤＲ周波数帯域を決定する。基地局は、使用可能な周波数帯域の一部又は全部をＦＤＲ周波数帯域として選択することができ、上述したように、高周波狭帯域の周波数帯域をＦＤＲ周波数帯域として設定することもできる。例えば、基地局は、システム帯域の全周波数帯域のうち（of the entire frequency band of the system band）、アンテナ干渉除去だけでもシステムが要求する程度以上の自己干渉除去が可能な一部の周波数帯域において、ＦＤＲ周波数帯域を決定することができる。

一実施例によれば、基地局は、ＦＤＲ周波数帯域を複数の端末に割り当てるために複数のサブ（sub）帯域（サブバンド）又は領域に分割することができる。すなわち、ＦＤＲ周波数帯域は２つ以上のサブ帯域／領域を含むことができ、それぞれのサブ帯域／領域を異なる端末の上りリンク及び下りリンクのための周波数リソースとして割り当てることができる。具体的な実施例については図６乃至図９で説明する。

段階Ｓ４２０で、基地局は、基地局に接続して通信を行う端末間の相関関係に基づいて、複数の端末から２つ以上の端末を選択する。基地局は、端末間の干渉であるユーザ間干渉の発生を排除するために端末間の相関関係を考慮することができる。

例えば、基地局は、端末から上りリンクパイロット信号を受信し、受信した信号を用いて端末間の相関関係を測定することができる。次に、基地局は、端末間の測定された相関関係値をあらかじめ定められた閾値（threshold value）と比較することによって端末間の物理的な距離を推定することができる。すなわち、閾値未満の相関関係を有する端末は相互間の物理的距離が閾値以上であることを意味し、端末間の距離が遠いほど相互間で及ぼす影響が少ないため、相関関係が低く測定される。

基地局は、閾値未満の相関関係を有する端末を選択することができる。すなわち、基地局は、同一の周波数帯域で通信しても、端末相互間に影響を及ぼしたり干渉を発生させないような距離だけ離れた２つ以上の端末を選択することができる。一方、基地局が端末から受信するパイロット信号を用いて端末間の相関関係を測定する具体的な実施例については、図１０で説明する。

段階Ｓ４３０で、基地局は、段階Ｓ４２０で選択した２つ以上の端末のそれぞれに上りリンク／下りリンク周波数リソースを割り当てる。基地局は、段階Ｓ４１０で設定したＦＤＲ周波数帯域を、それぞれの端末が用いる周波数リソースとして割り当てることができ、例えば、ＦＤＲ周波数帯域のサブ領域を、複数の端末に対する上りリンク／下りリンク周波数リソースとして割り当てることができる。

本発明の一実施例によれば、基地局は、端末に周波数リソースを割り当てる際に、特定の端末に対して自己干渉が発生しないように周波数リソースを割り当てることができる。例えば、基地局は、周波数帯域中の異なったサブ領域を特定の端末に対して上りリンク周波数リソースと下りリンク周波数リソースとしてそれぞれ割り当てることができる。これによって、端末は、基地局と通信する際、半二重無線（ＨＤＲ）通信を行うように動作するので、自己干渉が発生しない。すなわち、端末の基地局との通信において自己干渉に対する負担を軽減することができる。

これと同時に、基地局は、選択された端末間で上りリンク周波数リソースと下りリンク周波数リソースとが交互になるように（alternately）割り当てることができる。端末に「周波数リソースを交互に割り当てる」ということは、周波数帯域中の一つのサブ領域に、第１端末に対する上りリンクリソース領域及び第２端末に対する下りリンクリソース領域を割り当てることを意味する。ＦＤＲ周波数帯域を分割して端末間で交互に割り当てることによって、基地局で行われるアンテナ干渉除去の効率を向上させることができる。

段階Ｓ４４０で、基地局は、端末とＦＤＲ通信を行う。すなわち、基地局は、２つ以上の端末に割り当てられた周波数リソースを用いて、これらの端末とＦＤＲ通信を行うことができる。例えば、基地局は、第１サブ領域で第１端末との上りリンク通信及び第２端末との下りリンク通信を行い、第２サブ領域で第１端末との下りリンク通信及び第２端末との上りリンク通信を行うことができる。

ＦＤＲ通信システムにおいて上述の方法によって端末にリソースを割り当てる場合、基地局にとっては、高周波狭帯域をＦＤＲ周波数帯域に設定することによって、アンテナ干渉除去の性能を改善することができる。これによって、基地局は、ＦＤＲ通信による自己干渉除去の効率を向上させることができる。また、端末にとっては、上りリンク周波数リソースと下りリンク周波数リソースとが分離されるため、端末の自己干渉が発生しない。また、相関関係によって選択されるため、相互間に及ぶ影響を無視可能な端末同士が周波数リソースを共有し、端末間干渉も発生しない。

上述の方法によって、基地局は、自己干渉の発生する通信環境を基地局に限定されるようにすることができる。すなわち、端末は、基地局に対してＨＤＲ通信を行うことによって干渉除去のための負担を割らすことができる。さらに、基地局は、アンテナ干渉除去によって自己干渉を十分に除去しながら端末とＦＤＲ通信を行う。以下、基地局が端末に周波数帯域を割り当てる具体的実施例について説明する。

図５は、基地局がＦＤＲ周波数帯域を設定する本発明の一実施例を示す図である。基地局は、全システム周波数帯域のうち一部をＦＤＲ周波数帯域５００として決定し、残りの帯域はＨＤＲ周波数帯域５０５として決定する。前述したように、ＦＤＲ周波数帯域５００は、２つ以上のサブ帯域又はサブ領域で構成することができる。

図６は、２つの端末に周波数帯域を割り当てる本発明の一実施例を説明する図である。図６において、基地局は、使用可能な周波数帯域の一部をＦＤＲ周波数帯域６３０として決定する。基地局は、ＦＤＲ周波数帯域６３０以外の帯域６４０をＨＤＲ周波数帯域として用いることができる。

基地局は、複数の端末からパイロット信号を受信し、受信したパイロット信号を用いて端末間の相関関係を測定することができる。基地局は、測定した相関関係が閾値未満である第１端末（ＵＥ ＃１）及び第２端末（ＵＥ ＃２）を選択する。

続いて、基地局は、ＦＤＲ周波数帯域６３０を分割して第１端末及び第２端末に周波数リソースを割り当てることができる。図６に示すように、基地局は、ＦＤＲ周波数帯域６３０の一部領域である領域６１０を、第１端末の下りリンク周波数リソース及び第２端末の上りリンク周波数リソースとして割り当て、領域６２０を、第１端末の上りリンク周波数リソース及び第２端末の下りリンク周波数リソースとして割り当てることができる。

これによって、基地局は、領域６１０及び領域６２０で第１端末及び第２端末とＦＤＲ通信を行うことができる。すなわち、基地局は、領域６１０で第１端末との下りリンク通信を行うと同時に第２端末との上りリンク通信を行い、領域６２０で第１端末との上りリンク通信を行うと同時に第２端末との下りリンク通信を行うことができる。

一方、第１端末及び第２端末のそれぞれには、ＨＤＲ通信環境のように互い分離された上りリンク周波数リソースと下りリンク周波数リソースとが割り当てられる。このため、第１端末及び第２端末は、それぞれ、基地局と自己干渉無しで通信を行うことができる。基地局は、高周波狭帯域の周波数帯域をＦＤＲ周波数帯域６３０として設定することによって、アンテナ干渉除去だけで自己干渉を除去することができる。

これによって、基地局は、第１端末及び第２端末に対して上りリンク／下りリンク周波数リソースを分離して割り当てても、自己干渉を十分に除去してＦＤＲ通信を行うことができる。一方、端末は、上述したように、ＨＤＲ通信方式によって基地局と通信を行うので、自己干渉が発生しない。第１端末と第２端末とは閾値未満の相関関係を有し、これは、両端末間の物理的距離が十分に遠いということを意味する。したがって、両端末間で互いに及ぼす影響は無視してもよいほど少なく、基地局及び両端末はユーザ間干渉を無視して通信することができる。

図７は、本発明の一実施例と関連して、２つの端末に周波数帯域を割り当てることによる干渉発生を説明する図である。

図６で説明したとおり、基地局７００は、相関関係が閾値未満である第１端末７１０及び第２端末７２０を選択する。これによって、第１端末７１０と第２端末７２０との間のユーザ間干渉７３０は、距離によって打ち消され、無視してもよい。

次に、基地局７００は、第１端末７１０及び第２端末７２０に無線リソースを割り当てることができる。例えば、基地局７００は、ＦＤＲ周波数帯域７４０の一部領域（第１領域）を、第１端末７１０の下りリンク周波数リソースとして割り当てると同時に第２端末７２０の上りリンク周波数リソースとして割り当てる。また、基地局は、他の一部領域（第２領域）を、第１端末７１０の上りリンク周波数リソースとして割り当てると同時に第２端末７２０の下りリンク周波数リソースとして割り当てることができる。

基地局７００は、第１端末７１０及び第２端末７２０に対してＦＤＲ周波数帯域７４０を上りリンクと下りリンクとに分離して割り当てるので、第１端末７１０及び第２端末７２０では自己干渉７１５，７２５が発生しない。一方、基地局７００は、アンテナ干渉除去の効率が閾値以上である高周波狭帯域をＦＤＲ周波数帯域として割り当てることによって、基地局７００における自己干渉７０５をアンテナ干渉除去によって十分に除去することができる。

また、基地局７００は、端末の移動などによって、選択されていた端末間の相関関係に変化が発生する場合、カバレッジ（coverage）以内に位置し、相関関係が閾値未満であることを満たす新しい端末を選択して周波数リソースを再び割り当てることができる。すなわち、基地局７００は、柔軟なリソース割り当てによって動的な（dynamic）リンク再設定が可能である。

図８は、３つの端末に周波数帯域を割り当てる本発明の一実施例を説明する図である。基地局は、使用可能な周波数帯域の一部をＦＤＲ周波数帯域８４０として決定し、残りの周波数帯域をＨＤＲ周波数帯域８５０として決定することができる。

次に、基地局は、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末、第２端末、第３端末を選択し、これらの端末にＦＤＲ周波数帯域８４０を割り当てる。すなわち、基地局は、周波数帯域のうち、領域８１０（第１領域）を第１端末の下りリンク周波数リソース及び第２端末の上りリンク周波数リソースとして、領域８２０（第２領域）を第２端末の下りリンク周波数リソース及び第３端末の上りリンク周波数リソースとして、領域８３０（第３領域）を第３端末の下りリンク周波数リソース及び第１端末の上りリンク周波数リソースとして、それぞれ割り当てることができる。

基地局は、領域８１０，８２０及び８３０で第１端末、第２端末、第３端末とＦＤＲ通信を行う。すなわち、基地局は、領域８１０で第１端末との下りリンク通信を行うと同時に第２端末との上りリンク通信を行い、領域８２０で第２端末との下りリンク通信を行うと同時に第３端末との上りリンク通信を行い、領域８３０で第３端末との下りリンク通信を行うと同時に第１端末との上りリンク通信を行うことができる。

上述したとおり、基地局では、アンテナ干渉除去によってＦＤＲ通信による自己干渉を除去し、それぞれの端末は、基地局に対するＨＤＲ通信を行うので、自己干渉が問題とならない。

図９は、本発明の一実施例と関連して、３つの端末に周波数帯域を割り当てることによる干渉発生を説明する図である。図８で説明したように、基地局９００は、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末９１０、第２端末９２０、第３端末９３０を選択する。

これによって、３つの端末９１０，９２０，９３０は、それぞれに割り当てられた、同一のＦＤＲ周波数帯域９７０の一部を使用するが、互いに干渉は発生しない。すなわち、第１端末９１０と第２端末９２０との間のユーザ間干渉９４０、第２端末９２０と第３端末９３０との間のユーザ間干渉９５０、第３端末９３０と第１端末９１０との間のユーザ間干渉９６０は、距離によって打ち消され、無視してもよい。

また、基地局９００は、３つの端末のそれぞれにおいて自己干渉９１５，９２５，９３５が発生しないように、各端末に上りリンク／下りリンク周波数帯域を割り当てることができ、基地局９００の自己干渉９０５は、アンテナ干渉除去によって除去することができる。

図１０は、基地局が端末間の相関関係を測定する実施例を示す図である。図４乃至図９で説明したとおり、基地局は、端末から受信するパイロット信号を用いて端末間の相関関係を測定することができる。

まず、基地局は、次の数式１によって基地局と端末との間のチャネルに対する共分散行列（covariance matrix）を得ることができる。

数式１において、Ｅは、統計的期待値（statistical expectation）を表し、Ｈは、パイロット信号から測定される基地局と端末との間のチャネルを表す。Ｈ^Hは、Ｈの共役転置（conjugate transpose）行列、すなわち、エルミート（Hermitian）行列を表す。

一方、基地局は、複数の端末から受信するパイロット信号から測定されるチャネルに関する情報を、次の数式２のように管理することができる。

数式２において、Ｈ₁は一番目の端末と基地局との間の無線チャネルを、Ｈ₂は二番目の端末と基地局との間の無線チャネルを表す。基地局は、数式２によって複数の端末とのチャネルに関する情報を収集しスタックして（積み重ねて）（stack）管理することができる。

次に、基地局が数式１及び数式２を用いて、２つの端末に対する相関関係を測定する実施例を説明する。基地局は、第１端末と第２端末との間の相関関係を測定するために、数式１及び数式２から導出される次の数式３を用いることができる。

数式３は、２つの端末に対する共分散行列を意味する。図１０に示す構造の行列は、送信アンテナ及び受信アンテナが４個である２つの端末に対して基地局が測定した共分散行列を意味することができる。

基地局は、得られた全端末に対する共分散行列で

領域の値に基づいて第１端末と第２端末との間の相関関係を測定することができる。基地局は、

領域の値の平均を計算することによって、第１端末と第２端末との間の相関関係を計算することができる。

また、基地局は、端末の特定のアンテナ対（pair）のみを選択して相関関係値を測定することもできる。例えば、基地局が第１端末の第１アンテナと第２端末の第１アンテナとの間のチャネルから相関関係を測定する場合、両端末間の相関関係を次の数式４のように測定することができる。

以上の数式から共分散行列によって端末間の相関関係が閾値以上と測定された場合、基地局は、両端末間の距離が近いと推定し、相互間に及ぶ影響が大きいと判断することができる。逆に、相関関係が閾値未満である場合には、基地局は、両端末がユーザ間干渉を無視してもよいほどに遠く離れていると判断することができる。

４．装置構成
図１１は、本発明の一実施例に係る端末及び基地局の構成を示すブロック図である。

図１１において、端末（ＵＥ）１００及び基地局（ＢＳ）２００は、それぞれ、無線周波数（ＲＦ）ユニット１１０，２１０、プロセッサ１２０，２２０、及びメモリ１３０，２３０を備えることができる。図９では、端末１００と基地局２００との間の１：１通信環境を示しているが、複数の端末と基地局２００とによる通信環境が構築されてもよい。

各ＲＦユニット１１０，２１０は、それぞれ、送信部１１２，２１２及び受信部１１４，２１４を備えることができる。端末１００の送信部１１２及び受信部１１４は、基地局２００及び他の端末と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ１２０は、送信部１１２及び受信部１１４と機能的に接続されて、送信部１１２及び受信部１１４が他の機器と信号を送受信する処理（過程）（process）を制御するように構成することができる。また、プロセッサ１２０は、送信する信号に対する各種処理を行った後に信号を送信部１１２に送信し、受信部１１４で受信した信号の処理も行うことができる。

必要な場合、プロセッサ１２０は、交換されたメッセージに含まれた情報をメモリ１３０に記憶させることができる。このような構造により、端末１００は、以上で説明した本発明の様々な実施の形態の方法を実行することができる。

基地局２００の送信部２１２及び受信部２１４は、他の基地局及び端末と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ２２０は、送信部２１２及び受信部２１４と機能的に接続されて、送信部２１２及び受信部２１４が他の機器と信号を送受信する処理を制御するように構成することができる。また、プロセッサ２２０は、送信する信号に対する各種処理を行った後に信号を送信部２１２に送信し、受信部２１４で受信した信号の処理も行うことができる。必要な場合、プロセッサ２２０は、交換されたメッセージに含まれた情報をメモリ２３０に記憶させることができる。このような構造により、基地局２００は、前述した様々な実施の形態の方法を実行することができる。

端末１００及び基地局２００のプロセッサ１２０，２２０は、それぞれ、端末１００及び基地局２００における動作を指示（例えば、制御、調整、管理など）する。それぞれのプロセッサ１２０，２２０は、プログラムコード及びデータを記憶するメモリ１３０，２３０と接続することができる。メモリ１３０，２３０は、プロセッサ１２０，２２０に接続されて、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び一般ファイル（general files）を格納する。

本発明のプロセッサ１２０，２２０は、コントローラ（controller）、マイクロコントローラ（microcontroller）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、マイクロコンピュータ（microcomputer）などと呼ぶこともできる。一方、プロセッサ１２０，２２０は、ハードウェア（hardware）、ファームウェア（firmware）、ソフトウェア、又はそれらの結合によって具現することができる。ハードウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明を実行するように構成されたＡＳＩＣｓ（application specific integrated circuits）、ＤＳＰｓ（digital signal processors）、ＤＳＰＤｓ（digital signal processing devices）、ＰＬＤｓ（programmable logic devices）、又はＦＰＧＡｓ（field programmable gate arrays）などをプロセッサ１２０，２２０に具備することができる。

一方、上述した方法は、コンピュータで実行可能なプログラムとして作成することができ、コンピュータ読み取り可能媒体を用いて上記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータによって具現することができる。また、上述した方法で用いられたデータの構造は、コンピュータ読み取り可能媒体に様々な手段を用いて書き込むことができる。本発明の様々な方法を実行するための実行可能なコンピュータコードを記憶する記憶デバイスを説明するために利用可能なプログラム格納デバイスは、搬送波（carrier waves）や信号などのように一時的な対象を含むものとして理解してはならない。上記コンピュータ読み取り可能媒体は、（半導体または）磁気（マグネチック）記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピーディスク（登録商標）、ハードディスクなど）、光学読み取り媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）などの記録媒体を含む。

本願発明の実施例に係る技術の分野における通常の知識を有する者にとっては、上記の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態の具現も可能であるということが理解できる。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明ではなく特許請求の範囲に表され、これと同等な範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

発明を実施するための形態において様々な実施例が開示されている。

Claims (10)

1. 基地局が全二重無線（ＦＤＲ）通信環境で端末にリソースを割り当てる方法であって、
   複数の端末とＦＤＲ通信を行うためのＦＤＲ周波数帯域を決定するステップと、
   前記複数の端末の中から、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末及び第２端末を選択するステップと、
   前記ＦＤＲ周波数帯域の一部である第１領域を、前記第１端末に対する下りリンク周波数リソース及び前記第２端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、前記ＦＤＲ周波数帯域の一部である第２領域を、前記第１端末に対する上りリンク周波数リソース及び前記第２端末に対する下りリンク周波数リソースとして割り当てるステップと、を有する、リソース割り当て方法。
2. 前記第１領域で前記第１端末との下りリンク通信を行うと同時に前記第２端末との上りリンク通信を行い、前記第２領域で前記第１端末との上りリンク通信を行うと同時に前記第２端末との下りリンク通信を行うステップをさらに有する、請求項１に記載のリソース割り当て方法。
3. 前記複数の端末から上りリンクパイロット信号を受信するステップと、
   前記上りリンクパイロット信号を用いて前記相関関係を測定するステップと、をさらに有する、請求項１に記載のリソース割り当て方法。
4. 前記相関関係は、前記基地局のカバレッジ内で前記複数の端末間の距離を示し、前記距離が遠いほど前記相関関係が低い、請求項３に記載のリソース割り当て方法。
5. 前記ＦＤＲ周波数帯域は、アンテナ干渉除去技法を用いた自己干渉の除去が閾値以上の程度で行われる周波数帯域である、請求項１に記載のリソース割り当て方法。
6. 全二重無線（ＦＤＲ）通信環境で端末にリソースを割り当てる基地局であって、
   送信部と、
   受信部と、
   前記送信部及び前記受信部と接続されて前記端末へのリソース割り当てを支援するプロセッサと、を備え、
   前記プロセッサは、
   複数の端末とＦＤＲ通信を行うためのＦＤＲ周波数帯域を決定し、
   前記複数の端末の中から、相互間の相関関係が閾値未満である第１端末及び第２端末を選択し、
   前記ＦＤＲ周波数帯域の一部である第１領域を、前記第１端末に対する下りリンク周波数リソース及び前記第２端末に対する上りリンク周波数リソースとして割り当て、前記ＦＤＲ周波数帯域の一部である第２領域を、前記第１端末に対する上りリンク周波数リソース及び前記第２端末に対する下りリンク周波数リソースとして割り当てる、基地局。
7. 前記プロセッサは、前記第１領域で前記第１端末との下りリンク通信を行うと同時に前記第２端末との上りリンク通信を行い、前記第２領域で前記第１端末との上りリンク通信を行うと同時に前記第２端末との下りリンク通信を行う、請求項６に記載の基地局。
8. 前記プロセッサは、前記複数の端末から上りリンクパイロット信号を受信し、前記上りリンクパイロット信号を用いて前記相関関係を測定する、請求項６に記載の基地局。
9. 前記相関関係は、前記基地局のカバレッジ内で前記複数の端末間の距離を示し、前記距離が遠いほど前記相関関係が低い、請求項８に記載の基地局。
10. 前記ＦＤＲ周波数帯域は、アンテナ干渉除去技法を用いた自己干渉の除去が閾値以上の程度で行われる周波数帯域である、請求項６に記載の基地局。

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