JP6877373B2 - リソース割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波を照射すべき対象範囲を分割するセル毎に通信リソースを割り当てるリソース割当方法に関する。

無線通信では、通信リソースをより有効に利用するために、通信を可能とする対象範囲をセルに分割し、セル毎に通信リソースを割り当てることが行われている。セルへの分割により、同じ内容の通信リソースは繰り返し利用することができることから、通信リソースの利用効率を向上させることができる。

対象範囲をセルに分割した場合、周波数帯域等の通信リソースの割り当ては、セル毎に行い、セル間の干渉を抑制するようにしている。例えば無線通信で行われる衛星通信では、反射鏡を４枚または３枚用いて地上の対象範囲である全サービスエリアをカバーし、通信リソースである周波数帯域を、３周波数帯域、４周波数帯域、７周波数帯域などの周波数帯域の繰り返しにより各セルに割り当て、セル間での干渉を抑制している（例えば非特許文献１参照）。

"Parametric Design and Analysis of Multiple-Beam Reflector Antennas for Satellite Communications", IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 45, No.4, August 2003

例えば衛星通信では、Ｋａ帯（２０／３０ＧＨｚ帯）等の、より高い周波数帯域を用いるようになっている。周波数帯域が高くなるほど、降雨等の環境変化に伴う伝搬損失は大きくなる。そのため、電磁波が弱くなるセルの境界付近では、環境変化により通信不能となり易い。このことから、セルへの通信リソースの割り当ては、環境変化に伴う通信不能に対しても、より容易に対応できることが重要である。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、その目的は、環境変化に対応するための通信リソースのセルへの割り当てを、より容易に行うことが可能なリソース割当方法を提供することにある。

本発明に係るリソース割当方法は、電磁波を照射すべき対象範囲を分割するセル毎に通信リソースを割り当てるために通信システムにおいて実行されるリソース割当方法であることを前提とし、セル毎に、時間領域で通信可能範囲を制限するための時間リソースを通信リソースとして割り当て、隣接する複数のセルをカバーする範囲を一つの拡大セルとして複数のセルを置き換えて電磁波を照射する場合に、複数のセルにそれぞれ割り当てられた時間リソース、及び該時間リソースと共に通信リソースとして割り当てられた時間リソースとは異なる他のリソースに基づいて、該一つの拡大セルに割り当てるべき時間リソース、及び他のリソースを決定して、複数のセルにそれぞれ割り当てられている通信リソースを一つの拡大セルが使用する通信リソースとして割り当てる。

本発明によれば、環境変化に対応するための通信リソースのセルへの割り当てをより容易に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの通常時の割り当ての例を説明する図である。 周波数リソースの例を説明する図である。 時間リソースの例を説明する図である。 制御単位期間の配置例を説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 図６は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第１の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例の変形例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第２の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第２の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第３の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第３の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第４の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第４の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合の第１の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第２の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第３の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合の第２の例で形成された２つの拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するクラスタ内に拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 隣接するクラスタ内に拡大セルを形成する場合の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。 各セルへの通信リソースの通常時の他の割り当て例を説明する図である。

以下、本発明に係るリソース割当方法の各実施の形態を、図を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの通常時の割り当ての例を説明する図である。

本実施の形態１では、衛星通信で衛星に照射させる全サービスエリアを対象範囲とし、その全サービスエリアをセルに分割して、セル毎に通信リソースを割り当てることを前提とする。それにより、本実施の形態１は、衛星通信用の通信システムに適用されることを前提とする。つまり、通信リソースの割り当て、及びその割り当ての変更は通信システムにより行われる。より具体的には通信システムの構築に用いられるコンピュータが通信リソースの割り当てを決定し、決定した割り当てに従って通信システム内での制御が行われる。衛星に搭載されたアンテナ装置は、その制御に従って動作する。

図１では、計１６個のセルをそれぞれ丸で示し、１１−１〜１４−４の符号を付している。図１に１６のセルのみを示したのは、この１６のセルが周波数リソースを割り当てるうえでの単位となるからである。以降、特定のセルを指す場合にのみ、そのセルに付した符号を併せて表記する。

本実施の形態１では、各セルをセルグループ１０に分け、セルグループ１０単位で通信リソースの繰り返しを行っている。そのセルグループ１０は、以降「クラスタ」と表記する。図１に示す例では、クラスタ１０は１６のセルで構成されている。以降、セルと同様に、特定のクラスタを指す場合にのみ、そのクラスタに付した符号を併せて表記する。

クラスタ１０は、４つのサブクラスタ１０−１〜１０−４で構成されている。各サブクラスタ１０−１〜１０−４は、隣接する４つのセルで構成されている。以降、セルと同様に、特定のサブクラスタを指す場合にのみ、そのサブクラスタに付した符号を併せて表記する。サブクラスタは以降「セルグループ」と表記する。

図１では、サブクラスタとそのサブクラスタに属するセルとの対応関係を明確にするために、サブクラスタ別にセルの符号を異ならせている。具体的には、セルグループ１０−１では、そのセルグループ１０−１に属するセルには符号として１１−１〜１１−４を付している。同様に、セルグループ１０−２では、そのセルグループ１０−２に属するセルには符号として１２−１〜１２−４、セルグループ１０−３では、そのセルグループ１０−３に属するセルには符号として１３−１〜１３−４、セルグループ１０−４では、そのセルグループ１０−４に属するセルには符号として１４−１〜１４−４をそれぞれ付している。

本実施の形態１では、通信リソースとして、周波数領域のリソース、及び時間領域のリソースを各セルに割り当てるようにしている。図１中に表記の「Ｆ１」〜「Ｆ４」はそれぞれ異なる内容の周波数リソースを表している。同様に図１中に表記の「Ｔ１」〜「Ｔ４」もそれぞれ異なる内容の時間リソースを表している。丸内に表記の「Ｆ１」〜「Ｆ４」、及び「Ｔ１」〜「Ｔ４」は、その丸が示すセルに割り当てられた周波数リソース、及び時間リソースを表している。例えばセル１１−１に表記の「Ｆ１，Ｔ１」は、そのセル１１−１に周波数リソースＦ１、及び時間リソースＴ１が割り当てられていることを表している。以降、周波数領域のリソースは「周波数リソース」、時間領域のリソースは「時間リソース」とそれぞれ表記する。

図２は、周波数リソースの例を説明する図である。ここで図２を参照し、周波数リソースの例について具体的に説明する。

受信側では、異なる周波数帯域の信号成分を分離することができる。周波数帯域が同じであっても、偏波が異なれば信号成分を分離することができる。このことから、本実施の形態１では、周波数リソースは、図２に示すように、周波数帯域と偏波の組み合わせとしている。周波数リソースＦ１は、右旋偏波で比較的に低い周波数帯域である。周波数リソースＦ２は、右旋偏波で周波数リソースＦ１の周波数の高い側に隣接する形の周波数帯域である。周波数リソースＦ３は、左旋偏波で比較的に低い周波数帯域である。周波数リソースＦ４は、左旋偏波で周波数リソースＦ３の周波数の高い側に隣接する形の周波数帯域である。以降、セル及びセルグループと同様に、特定の周波数リソースを指す場合にのみその周波数リソースに対応するシンボルを併せて表記する。

図３は、時間リソースの例を説明する図である。次に図３を参照し、本実施の形態１で採用の時間リソースについて具体的に説明する。

各セルに割り当てる時間リソースは、時間領域での通信可能範囲を制限するためのリソースである。本実施の形態１では、図３に示すように、時間領域で通信可能範囲を制限するための単位となる制御期間である制御単位期間Ｐを設け、その制御単位期間Ｐ内を４分割し、分割した各期間（＝Ｐ／４）を時間リソースＴ１〜Ｔ４としている。時間リソースＴ１〜Ｔ４の制御単位期間Ｐ内での配置は、先頭から、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４、となっている。以降、時間リソースＴ１〜Ｔ４は「時分割スロットＴ１〜Ｔ４」とも表記する。周波数リソースと同様に、特定の時分割スロットを指す場合にのみ、その時分割スロットに対応するシンボルを併せて表記する。

図４は、制御単位期間の配置例を説明する図である。図４中に表記の「Ｐ（ｎ）」は、任意の制御単位期間を示し、「Ｐ（ｎ＋１）」は、その制御単位期間Ｐ（ｎ）に続く制御単位期間Ｐを示している。本実施の形態１では、図４に示すように、時間領域を予め定めた時間で分割し、分割した時間をそれぞれ制御単位期間Ｐとしている。それにより、制御単位期間Ｐは連続する形となっている。各周波数リソースＦ１〜Ｆ４に設定される時分割スロットＴ１〜Ｔ４は同期させている。

上記のように、各時分割スロットＴ１〜Ｔ４は、制御単位期間Ｐを４分割して得られる期間である。そのため、各時分割スロットＴ１〜Ｔ４は、時間領域で排他的な関係となっている。つまり、各時分割スロットＴ１〜Ｔ４は、時間領域で別の時分割スロットと重なる部分のない期間となっている。

このような時分割スロットを時間リソースとして割り当てる場合、電磁波であるアンテナビームの各セルへの照射は、そのセルに割り当てられた時分割スロットの期間のみ行えば良い。そのため、隣接する２つのセルに割り当てる周波数リソースを同じとしても、異なる時分割スロットを割り当てることにより、その２つのセル間での干渉は回避できるか、或いは大幅に抑制できる。具体的には、例えば或るセルに周波数リソースＦ２を割り当てた場合、その隣接セルに同じ周波数リソースＦ２を割り当てたとしても、時分割スロットを異ならせることにより、その２つのセル間での干渉は回避できるか、或いは大きく抑制できる。

このようなことから、時分割スロットを時間リソースとして割り当て可能とすることにより、隣接するセル間での干渉は、回避できるか、或いは大幅に抑制でき、その時間リソース以外の通信リソースを割り当てるうえでの自由度は向上する。その自由度の向上により、周波数リソースとして割り当て可能な周波数帯域の選択肢は増え、その周波数帯域の設定上の自由度も向上する。

図１では、各セルへの通常時に割り当てられる通信リソースの例を示している。その通常時とは、各セルで通信が良好に行える状況下のことである。各セルには、周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの何れか、及び時分割スロットＴ１〜Ｔ４のうちの何れかがそれぞれ通信リソースとして割り当てられている。本実施の形態１では、図１に示すように、通常時にはセルグループ毎に同じ周波数リソースを割り当てるようにしている。具体的には、セルグループ１０−１には周波数リソースＦ１を割り当て、同様にセルグループ１０−２には周波数リソースＦ２、セルグループ１０−３には周波数リソースＦ３、セルグループ１０−４には周波数リソースＦ４をそれぞれ割り当てている。そのようにして、隣接するセルグループ間では互いに異なる周波数リソースを割り当てている。

時分割スロットは、隣接するセルグループ間で隣接するセルで同じとしている。それにより、例えばセル１１−２とセル１２−１には同じ時分割スロットＴ２が割り当てられている。また、セル１１−４とセル１３−２には同じ時分割スロットＴ４が割り当てられている。この結果、セルグループ内の各セルには、互いに異なる時分割スロットが割り当てられている。

上記のように、クラスタ１０は、通信リソースの繰り返しの単位である。このことから、クラスタ１０以外のクラスタでも、通常時には図１に示すような通信リソースの割り当てが行われる。このような通信リソースの割り当てにより、クラスタ間、セルグループ間、及びセル間の何れも干渉を抑制することができる。

電磁波（アンテナビーム）はセルの境界に近づくほど弱くなるのが普通である。このため、環境変化により通信不能となるのは、多くの場合、セルの境界付近である。ここでの通信不能とは、通信が行えない状態だけでなく、通信が良好に行えない状態を含む意味で用いている。

電磁波強度が低くなることによる通信不能状態は、その電磁波強度をより高くすることで解消することができる。このことから、本実施の形態１では、通信不能状態を挟む形で隣接する複数のセル、或いは通信不能状態が存在するエリアが含まれる複数のセルを一つのセルとして電磁波を照射するビームフォーミングを行うようにしている。ここでは、その一つのセルは、以降「拡大セル」と表記する。

通信不能状態となるエリアは、例えば気象衛星が撮影した画像から推定することができる。また、そのエリアは、地上での観測結果からも推定することができる。このことから、拡大セルの形成は、通信不能状態となるエリアが発生、或いはそのエリアの発生が予想される場合に行われる。形成した拡大セルの廃棄、つまりその拡大セルにカバーさせた複数のセルの再形成は、通信不能状態が解消されたことの確認等により行えば良い。これらは、通信システムの制御により、アンテナ装置を動作させることにより実現される。

隣接する複数のセルとは、エリアが連続して連なる複数のセルのことである。このことから、図１に示す例では、セル１１−１、及びセル１１−２の隣接する２個のセルだけでなく、例えばセル１１−１、セル１１−２、及びセル１１−３の３個のセルも隣接する複数のセルに相当する。同様に、セル１１−２、セル１２−１、セル１２−２、セル１２−３及びセル１２−４の５個のセルも隣接する複数のセルに相当する。

アンテナビームとする電磁波の形成は、反射鏡を備えたアンテナ装置を用いて行うことができる。そのアンテナ装置は、反射鏡を用いずにアンテナ素子である一次放射器から電磁波をセルに直接、照射するタイプであっても良い。何れのタイプであっても、拡大セルに照射するアンテナビームの形成は、その拡大セルに含まれる複数のセルに対応付けられた複数の一次放射器に同じ周波数リソースの電磁波を放射させることで実現される。

拡大セルとする隣接する複数のセルは、同一セルグループ内に存在する場合、隣接するセルグループ内に存在する場合、及び隣接するクラスタ内に存在する場合の３つに大別することができる。以降、場合分けして、形成される拡大セル、その拡大セルに割り当てる通信リソースについて具体的に説明する。

図５は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図６は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第１の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。

この図５に示す第１の例は、セルグループ１０−１のセル１１−３とセル１１−４をカバーする拡大セル１１−５を形成する例であり、セル１１−３、及び１１−４を示す丸は破線で描いている。この拡大セル１１−５は、例えばセル１１−２〜１１−４がカバーするエリア内で降雨が発生するか、或いはその降雨が予想される場合に形成される。ここでの降雨は、降雪を含む意味で用いている。

セルグループ１０−１の各セル１１−１〜１１−４には、周波数リソースＦ１が割り当てられている。セル１１−３及び１１−４には、それぞれ、時分割スロットＴ３及びＴ４が割り当てられている。このことから、拡大セル１１−５には、図６に示すように、周波数リソースＦ１、時分割スロットＴ３及びＴ４が割り当てられる。図６では、割り当てられた時分割スロットＴ３及びＴ４を示す枠を網掛けして表している。これは、他の図でも同様である。

拡大セル１１−５に照射するアンテナビームの形成に用いられる一次放射器は、時分割スロットＴ３、及びＴ４の期間、周波数リソースＦ１の電磁波を放射させる。それにより、セル１１−３とセル１１−４が重なる領域では、電磁波の強度が特に大きく高くなる。この結果、その重なる領域、及びその付近が通信不能状態であっても、拡大セル１１−５としてアンテナビームを照射することにより、その通信不能状態を解消することができる。

上記のように、隣接するセルグループ間では互いに異なる周波数リソースを割り当てている。そのため、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合、その拡大セルに置き換えられるセルに割り当てられていた周波数リソース、及び時分割スロットを使用することができる。従って、拡大セルの形成に伴い通信容量が低下するのは回避できる。拡大セルに置き換えない他のセルは、通信リソースを変更する必要はない。これらのことから、通信容量の低下の回避、及びハンドオーバによるシステム負荷の抑制を行いつつ、拡大セルの形成に伴う通信リソースの割り当て変更を容易に行うことができる。このような利点により、本実施の形態１では、通常時、セルグループを構成する各セルに同じ周波数リソースを割り当てている。

図７は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例の変形例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。

この変形例でも、セル１１−３及びセル１１−４をカバーする拡大セル１１−５を形成する。しかし、この拡大セル１１−５は、セル１１−４のみと置き換えるものとして使用する。このことから、図７では、セル１１−４を示す丸のみ破線で表している。

セル１１−４のみと置き換える拡大セル１１−５には、そのセル１１−４に割り当てられていた周波数リソースＦ１と時分割スロットＴ４を割り当てている。セル１１−３の通信リソースは変更しない。しかし、セル１１−３、及び１１−４の照射にそれぞれ用いる一次放射器は、上記第１の例と同様に、時分割スロットＴ３、及びＴ４の期間、周波数リソースＦ１の電磁波を放射させる。

このような用途の拡大セル１１−５を形成する場合、セル１１−３、及び１１−４共に、通信リソースはそのまま使用する形となる。このため、上記第１の例とは異なり、ハンドオーバによるシステム負荷の増大を回避することができる。また、上記第１の例と同様に、セル１１−３、及び１１−４全体で通信不能状態となっている部分は無くすことができる。このような拡大セル１１−５の形成、及び通信リソースの割り当ては、セル１１−３に要求される通信容量よりセル１１−４に要求される通信容量のほうが大きい場合に特に有効である。

図８は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第２の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図９は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第２の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。この図８に示す第２の例は、セルグループ１０−１のセル１１−２〜１１−４をカバーする拡大セル１１−６を形成する例である。この拡大セル１１−６は、例えばセル１１−２〜１１−４がカバーするエリア内で降雨が発生するか、或いはその降雨が予想される場合に形成される。

セルグループ１０−１の各セル１１−２〜１１−４には、それぞれ時分割スロットＴ２〜Ｔ４が割り当てられている。このことから、拡大セル１１−６には、図８及び図９に示すように、周波数リソースＦ１、及び時分割スロットＴ２〜Ｔ４が割り当てられる。

図１０は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第３の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図１１は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第３の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。この図１０に示す第３の例は、セルグループ１０−１のセル１１−１、２及び４をカバーする拡大セル１１−７を形成する例である。この拡大セル１１−７は、例えばセル１１−１及び２の境界付近、並びにセル１１−２及び４の境界付近の通信不良状態が予想される場合に形成される。

セルグループ１０−１の各セル１１−１、２及び４には、それぞれ時分割スロットＴ１、Ｔ２及びＴ４が割り当てられている。このことから、拡大セル１１−７には、図１０及び図１１に示すように、周波数リソースＦ１、及び時分割スロットＴ１、Ｔ２及びＴ４が割り当てられる。

図１２は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第４の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図１３は、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合の第４の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。この図１２に示す第４の例は、セルグループ１０−１の全セル１１−１〜１１−４をカバーする拡大セル１１−８を形成する例である。この拡大セル１１−８は、例えば全セル１１−１〜１１−４がカバーするエリアの中央付近が少なくとも通信不良状態となると予想される場合に形成される。

セルグループ１０−１の各セル１１−１〜１１−４には、それぞれ時分割スロットＴ１〜Ｔ４が割り当てられている。このことから、拡大セル１１−８には、図１２及び図１３に示すように、周波数リソースＦ１、及び時分割スロットＴ１〜Ｔ４が割り当てられる。

このように、同一セルグループ内で拡大セルを形成する場合、その拡大セルには、その拡大セルにカバーさせるセルの通信リソースを割り当てることができる。拡大セルに置き換えないセルは、割り当てた通信リソースをそのまま使用させることができる。これらのことから、通信リソースの割り当ての変更は最小限に抑えられ、その変更は容易となる。従って、ハンドオーバによるシステム負荷も最小限に抑えられる。また、拡大セルの形成に伴う通信容量の低下も回避することができる。

次に、隣接するセルグループ内に拡大セルを形成する場合について具体的に説明する。図１４は、隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第１の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図１５は、隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合の第１の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。

この図１４に示す第１の例は、全てのセルグループ１０−１〜１０−４の一部をカバーする拡大セル１４１を形成する例である。その拡大セル１４１は、セル１１−４、１２−３、１３−２及び１４−１をカバーする。この拡大セル１４１の形成は、例えばセル１１−４、１２−３、１３−２及び１４−１によってカバーされるエリアの中央付近が少なくとも通信不能状態となると予想される場合に行われる。

各セルグループ１０−１〜１０−４には、それぞれ周波数リソースＦ１〜Ｆ４が割り当てられている。セル１１−４、１２−３、１３−２及び１４−１には、同じ時分割スロットＴ４が割り当てられている。拡大セル１４１と隣接する何れのセルにも時分割スロットＴ４は割り当てられていない。このことから、拡大セル１４１には時分割スロットＴ４が割り当てられる。周波数リソースは、周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの１つ以上を割り当てることができる。図１５は、拡大セル１４１に周波数リソースＦ１〜Ｆ４を全て割り当て、制御単位期間Ｐ毎に、用いる周波数リソースを変更しつつ、時分割スロットＴ４での通信を行う例を示している。具体的には、制御単位期間Ｐ（ｎ）では周波数リソースＦ１を用い、次の制御単位期間Ｐ（ｎ＋１）では周波数リソースＦ２を用いていることを示している。図示しない制御単位期間Ｐ（ｎ＋２）では、例えば周波数リソースＦ３が用いられる。

図１６は、隣接するセルグループ内で拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第２の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。この図１６に示す第２の例は、全てのセルグループ１０−１〜１０−４の一部、より具体的にはセル１１−３、１１−４、１２−３、１２−４、１３−１、１３−２、１４−１及び１４−２をカバーする拡大セル１６１を形成する例である。その拡大セル１６１は、例えばそれらのセル１１−３、１１−４、１２−３、１２−４、１３−１、１３−２、１４−１及び１４−２によってカバーされるエリア全体に降雨の発生が予想される場合に形成される。

各セルグループ１０−１〜１０−４には、上記のように、それぞれ周波数リソースＦ１〜Ｆ４が割り当てられている。セル１１−４、１２−３、１３−２及び１４−１には、同じ時分割スロットＴ４が割り当てられている。セル１１−３、１２−４、１３−１、及び１４−２には、同じ時分割スロットＴ３が割り当てられている。しかし、この時分割スロットＴ３は、クラスタ１０に隣接するクラスタを構成するセルのなかでセル１１−３、１２−４、１３−１、及び１４−２のうちの１つ以上と隣接するセルにも割り当てられている。これら隣接するセルには、周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの何れかが割り当てられている。これらのことから、拡大セル１６１には、時分割スロットＴ４を割り当てる。この時分割スロットＴ４を割り当てることにより、拡大セル１６１には、周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの１つ以上を割り当てることができる。全ての周波数リソースＦ１〜Ｆ４を割り当てる場合、例えば図１５に示すように、制御単位期間Ｐ毎に、用いる周波数リソースを変更しつつ、時分割スロットＴ４での通信を行わせれば良い。

図１７は、隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの第３の例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図１８は、隣接するセルグループで拡大セルを形成する場合の第２の例で形成された２つの拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。

この図１７に示す第３の例では、セル１１−２及び１２−１をカバーする拡大セル１７１と、セル１３−２、１３−４、１４−１及び１４−３をカバーする拡大セル１７２とを形成する。拡大セル１７１は、例えばセル１１−２及び１２−１によってカバーされるエリアの中央付近が通信不能状態となるか、或いはそのエリア内での降雨の発生が予想される場合に形成される。拡大セル１７２も同様に、例えばセル１３−２、１３−４、１４−１及び１４−３によってカバーされるエリアの中央付近が通信不能状態となるか、或いはそのエリア内での降雨が予想される場合に形成される。

セル１１−２及び１２−１には、同じ時分割スロットＴ２が割り当てられている。このことから、拡大セル１７１には、時分割スロットＴ２が割り当てられる。時分割スロットＴ２の割り当てにより、拡大セル１７１には、周波数リソースＦ１及びＦ２を割り当てることができる。図１７に示す例では、周波数リソースＦ１及びＦ２を拡大セル１７１に割り当てている。

一方、セル１３−２、１３−４、１４−１及び１４−３には、時分割スロットＴ２或いはＴ４が割り当てられている。このことから、拡大セル１７２には、時分割スロットＴ２及びＴ４のうちの１つ以上を割り当てることができる。セル１３−２、１３−４、１４−１及び１４−３には、周波数リソースＦ３或いはＦ４が割り当てられている。拡大セル１７２には、周波数リソースＦ３及びＦ４の何れも割り当てることができる。図１７に示す例では、時分割スロットＴ２及びＴ４、周波数リソースＦ３及びＦ４を拡大セル１７２に割り当てている。

複数の周波数リソースを拡大セル１７１及び１７２にそれぞれ割り当てた場合、図１８に示すように、制御単位期間Ｐ毎に、用いる周波数リソースを変更しつつ、割り当てた時分割スロットで通信を行わせることができる。１つの周波数リソースを割り当て、割り当てた時分割スロットで通信を行わせても良い。その場合、拡大セル１７２では、各制御単位期間Ｐ内で時分割スロットＴ２及びＴ４を用いるようにしても良い。

このように、隣接するセルグループ内に拡大セルを形成する場合、その拡大セルが他のクラスタと隣接するか否かにより、割り当てる通信リソースが異なる。その拡大セルが他のクラスタと隣接しない場合、その拡大セルにカバーさせる各セルに割り当てている通信リソースは割り当て可能である。この割り当て可能な通信リソースを割り当てた場合、拡大セルにカバーされないセルの通信リソースの割り当ての変更は必要なく、通信リソースの割り当ての変更は最小限に抑えることができる。従って、拡大セルの形成に伴う通信リソースの割り当ては容易に行うことができ、ハンドオーバによるシステム負荷も最小限に抑えられる。また、拡大セルの形成に伴う通信容量の低下も回避することができる。

これに対し、拡大セルが他のクラスタと隣接する場合、この他のクラスタで隣接するセルに割り当てられている通信リソースを考慮し、拡大セルへの通信リソースの割り当てが行われる。それにより、拡大セルにカバーさせる各セルに割り当てられている周波数リソース、及び時分割スロットのなかで割り当て可能とする周波数リソース、及び時分割スロットを制限し、既存のセルとの間で発生する干渉を回避、或いは抑制する。割り当て可能とする周波数リソース、及び時分割スロットは、干渉を回避、或いは抑制可能な時分割スロット、或いは周波数リソースを選択し、残りのリソースをその選択結果に応じて決定する。それにより、図１６に示す第２の例では、拡大セル１６１に割り当てる時分割スロットとして時分割スロットＴ４を選択し、その時分割スロットＴ４の選択により、周波数リソースＦ１〜Ｆ４を割り当て対象として決定している。

このような通信リソースの拡大セルへの割り当てにより、他のクラスタを構成するセルを含め、拡大セルにカバーされないセルの通信リソースの割り当ての変更は必要なくなり、通信リソースの割り当ての変更は最小限に抑えることができる。従って、拡大セルが他のクラスタと隣接する場合であっても、拡大セルの形成に伴う通信リソースの割り当ては容易であり、ハンドオーバによるシステム負荷も大きく抑制できる。

最後に、隣接するクラスタ内に拡大セルを形成する場合について具体的に説明する。図１９は、隣接するクラスタ内に拡大セルを形成する場合に、実際に形成する拡大セルの例、及びその拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。図２０は、隣接するクラスタ内に拡大セルを形成する場合の例で形成された拡大セルに割り当てる通信リソースを説明する図である。

この図１９に示す例では、クラスタ１０と、そのクラスタ１０のセルグループ１０−３及び１０−４と隣接するクラスタ１９０とでカバーされるエリア内に拡大セル１９５が形成されている。この拡大セル１９５の形成は、例えばセル１３−４、１４−３、１９１−２、及び１９２−１によってカバーされるエリアの中央付近が通信不能状態となるか、或いはそのエリア内での降雨が予想された場合に行われる。

そのクラスタ１０とクラスタ１９０内で隣接しているのはセル１９１−１、１９１−２、１９２−１、及び１９２−２である。拡大セル１９５は、クラスタ１０内のセル１３−４、１４−３と、クラスタ１９０内のセル１９１−２、１９２−１をカバーする。

上記のように、クラスタは通信リソースを繰り返す単位である。そのため、同一セルグループを構成するセル１９１−１、及び１９１−２には同じ周波数リソースＦ１が割り当てられている。セル１９１−１には時分割スロットＴ１、セル１９１−２には時分割スロットＴ２がそれぞれ割り当てられている。一方、同一セルグループを構成するセル１９２−１、及び１９２−２には同じ周波数リソースＦ２が割り当てられている。セル１９２−１には時分割スロットＴ２、セル１９２−２には時分割スロットＴ１がそれぞれ割り当てられている。

セル１３−４、１４−３、１９１−２、及び１９２−１に割り当てられていた時分割スロットＴ２は、拡大セル１９５と隣接する何れのセルにも割り当てられていない。このことから、拡大セル１９５には時分割スロットＴ２が割り当てられる。この時分割スロットＴ２の割り当てにより、拡大セル１９５には、周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの１つ以上を割り当てることができる。図２０は、拡大セル１９５に周波数リソースＦ１〜Ｆ４を割り当て、制御単位期間Ｐ毎に、用いる周波数リソースを変更しつつ、時分割スロットＴ２での通信を行う例を示している。

このような通信リソースの拡大セル１９５への割り当てにより、拡大セルに置き換えないセルに対する通信リソースの割り当ての変更は不要となる。このため、通信リソースの割り当ての変更は最小限に抑えられ、その変更は容易となる。従って、ハンドオーバによるシステム負荷も最小限に抑えられる。また、拡大セルの形成に伴う通信容量の低下も回避することができる。

このように、拡大セルの形成に伴う通信リソースの割り当ては、基本的に拡大セルに通信リソースを割り当てる局所的なものとなる。これは、図１に示すような通信リソースの通常時の設定により実現される。

図２１は、各セルへの通信リソースの通常時の他の割り当て例を説明する図である。この図２１に示す例は、各セルグループ１０−１〜１０−４を構成する各セルに対し、それぞれ周波数リソースＦ１〜Ｆ４のうちの何れか、及び時分割スロットＴ１〜Ｔ４のうちの何れかを割り当てるようにした場合の例である。それにより、各セルグループ１０−１には、周波数リソースＦ１〜Ｆ４の全て、及び時分割スロットＴ１〜Ｔ４の全てが割り当てられている。

図２１に示す例において、セル１１−４、及び１２−３をカバーする拡大セル２１１を形成する場合、セル１１−４、または１２−３に割り当てていた周波数リソースＦ４と時分割スロットＴ４の組み合わせ、または周波数リソースＦ３と時分割スロットＴ３の組み合わせを拡大セル２１１に通信リソースとして割り当てることが考えられる。しかし、何れの組み合わせも、拡大セル２１１に隣接するセル１２−４、またはセル１１−３と通信リソースが重複するため、拡大セル２１１に単に割り当てることはできない。つまり、何れかの組み合わせを拡大セル２１１に割り当てるのであれば、１つ以上のセルで通信リソースの割り当て変更が必要となる。図２１では、拡大セル２１１は破線で表している。

この場合、例えば、拡大セル２１１に周波数リソースＦ３、時分割スロットＴ４を割り当てることで、隣接するセル群との通信リソースの重複が回避可能である。あるいは、拡大セル２１１に周波数リソースＦ４、時分割スロットＴ３を割り当てることで、隣接するセル群との通信リソースの重複が回避可能である。つまり、拡大セル２１１に割り当てる通信リソースは、セル１１−４、及び１２−３に割り当てていた周波数リソース、時分割スロットの少なくとも一方を変更する必要があり、ハンドオーバ等によるシステム負荷の増大を招くことになる。

これに対し、図１に示すような各セルへの通信リソースの割り当てでは、上記のように、拡大セル２１１でカバーするセルと同じ周波数リソース、かつ同じ時分割スロットを拡大セルに割り当てることが可能である。このため、拡大セル２１１に置き換えることに伴い、ハンドオーバ等によるシステム負荷の増大を抑えることが可能である。また、拡大セル２１１に置き換えることに伴う通信容量の低下は回避できるか、或いは抑制できる。これらのことから、クラスタをセルグループに分け、周波数リソース、及び時分割スロットのうちの一方をセルグループ単位で同じとし、他方をセルグループ間で隣接するセルで同じとする図１に示すような通信リソースの割り当ては、極めて有効なものである。

図２１に示すような例であっても、セルに割り当てる通信リソースとして時分割スロットを加えている。この時分割スロットを加えることにより、割り当て可能な通信リソースの内容数は増大する。このため、通信リソースに時分割スロットが含まれない場合と比較して、拡大セルを含むセル間での干渉を抑制する通信リソースの割り当てはより容易に行うことができる。

なお、本実施の形態１では、上記のように、衛星通信システムに適用される。しかし、適用可能な通信システムは、衛星通信システムのみに限定されない。本実施の形態１は、通信状況によりセルを変更する必要のある通信システムに幅広く適用することができる。このことから、通信システムは、例えば地上の移動体通信システムであっても良い。

また、本実施の形態１では、通信リソースとして、時分割スロットと周波数リソースを各セルに割り当てるようにしているが、時分割スロットと組み合わせる異なる種類のリソースは周波数リソースに限定されない。つまり、周波数リソースとは異なる種類のリソースを時分割スロットに組み合わせても良く、その異なる種類のリソースを更に組み合わせるようにしても良い。通信方式によっては、拡散符号も通信リソースの一つである。

クラスタを構成するセルの数は特に限定されるものではない。その数は、例えば割り当て可能な通信リソースの数、例えば時分割スロットと周波数リソースの組み合わせの数に応じて決定すれば良いものである。

１０、１９０ クラスタ、１０−１〜１０−４ セルグループ、１１−１〜１１−４、１２−１〜１２−４、１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４、１９１−１、１９１−２、１９２−１、１９２−２ セル、１１−５〜１１−８、１４１、１６１、１７１、１７２、１９５、２１１ 拡大セル。

Claims (4)

1. 電磁波を照射すべき対象範囲を分割するセル毎に通信リソースを割り当てるために通信システムにおいて実行されるリソース割当方法であって、
   前記セル毎に、時間領域で通信可能範囲を制限するための時間リソースを前記通信リソースとして割り当て、
   隣接する複数のセルをカバーする範囲を一つの拡大セルとして前記複数のセルを置き換えて前記電磁波を照射する場合に、前記複数のセルにそれぞれ割り当てられた前記時間リソース、及び該時間リソースと共に前記通信リソースとして割り当てられた前記時間リソースとは異なる他のリソースに基づいて、該一つの拡大セルに割り当てるべき前記時間リソース、及び前記他のリソースを決定して、前記複数のセルにそれぞれ割り当てられている通信リソースを前記一つの拡大セルが使用する通信リソースとして割り当てる、
   リソース割当方法。
2. 前記セルは、隣接するセル群で構成されるセルグループに分け、該セルグループを構成するセル群に対し、前記時間リソース、及び前記他のリソースのうちの一方を同じ内容で割り当てると共に、前記時間リソース、及び前記他のリソースのうちの他方を互いに異なる内容で割り当てる、
   請求項１に記載のリソース割当方法。
3. 隣接するセルグループ間で隣接するセルに対し、前記他方を同じ内容で割り当てる、
   請求項２に記載のリソース割当方法。
4. 前記一方は前記時間リソースである、
   請求項２または３に記載のリソース割当方法。

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