JPWO2007108077A1 - 基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法 - Google Patents

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Abstract

直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における下り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局(1000)は、移動局との下り通信開始前に、移動局が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を復調部(1014)により下り信号から抽出し、下りサブキャリア情報共有部(1019)に格納される。この空きサブキャリアの情報は、隣接する基地局へ通知し、隣接する基地局同士で共有される。移動局との下り通信を開始する際、下りサブキャリア設定部(1015)は、下りサブキャリア情報共有部(1019)に共有されている空きサブキャリアを下り通信用として設定する。

Description

本発明は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)通信する場合に、基地局で行う下り上りの通信に使用するサブキャリアを割り当てる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法に関するものである。
従来、OFDMA通信におけるサブキャリアの割り当ては、隣接する基地局がそれぞれ異なる周波数を用い基地局(セル)間での周波数干渉を避ける構成となっている。各基地局のサブキャリアの割り当てに関する技術としては、加入者(移動局)側でサブキャリアのチャネルと干渉を検出し、基地局側に提供して基地局側でのサブキャリアの割り当てに利用する構成(例えば、下記特許文献1、2参照。)や、順方向チャネルの割り当てにおいて、基地局と移動局間でやりとりする制御情報とデータとをセルのパターンに基づきそれぞれ個別に伝送制御する構成(例えば、下記特許文献3参照。)がある。
図8は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。図8に示すように3つのセル構成の場合、予め各セル(セル1,2,3)にそれぞれ固有の周波数帯域を割り当て、割り当てた周波数帯域の範囲内で各ユーザにサブキャリアの割り当てを行っていた。
また、図9−1は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。2つの基地局(BS:Base Station)BS1,BS2と、3つの移動局(MS:Mobile Station)MS1,MS2,MS3を示し、移動局MS側で上り(UL:Up Link)キャリアセンスする場合の例を示している。
基地局BS1のセル201内には、移動局MS1,MS3が存在し、基地局BS2のセル202内に移動局MS2が存在している。移動局MS1が周波数f1を使用し、移動局MS2が周波数f2を使用し、その電界強度ごとの到達距離が図中円に示す状態であるとする。このとき、移動局MS3のキャリアセンスのスレッショールド値=−100dBmとし、移動局MS3は、移動局MS1,MS2のキャリアセンス時の電界強度のスレッショールド値以下の位置に存在している。この状態では、この移動局MS3がキャリアセンスしたとき、移動局MS1の周波数f1および移動局MS2の周波数f2のいずれも検出できないので、この移動局M3は、周波数f1,f2のどちらでも割り当てが可能であると判断する。
特表2005−502218号公報 特表2004−529524号公報 特開2005−80286号公報
しかしながら、図8に示す構成によると、ある特定のセルにトラッフィックの偏りがあった場合、他のセルに割り当てたサブキャリアを振り替えて割り当てることができないという問題があった。図8に示す従来の構成では、ある基地局と他の基地局とは、それぞれ周波数帯域を別々にして周波数干渉を避ける構成であるため、ある周波数帯域において一つのセルが占有する割合を変更(増大)させることができなかった。図8の状態では、リユース・ファクター(Reuse factor)=3であり、Reuse factor=1の実現が困難であった。このリユース・ファクターを1に近づけることができれば(Reuse factor=1)、セルに対して柔軟かつダイナミックに周波数の割り当てが可能となる。
図9−2は、図9−1のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。図9−1の状態の後、移動局MSからの上り通信時(UL)には、送信側である移動局MS3がキャリアセンスした結果、周波数f1,f2のいずれも空いていると判断して周波数f1あるいはf2を送信に使用することになる。移動局MS3が周波数f1を使用した場合は、移動局MS1が使用している周波数f1と同じ領域F1部分で干渉が生じ、移動局MS3が周波数f2を使用した場合には、移動局MS2が使用している周波数f2と領域F2部分で干渉が生じる。さらに、時間と共に移動局MS3が移動したり、アンテナの向きによって、これら干渉の領域F1,F2が基地局BS1にも位置すると基地局BS1では移動局MSからの受信に影響を与え(例えばエラーレートが悪化し)、通信品質が劣化する問題も生じる。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ、リユース・ファクターを1に近づけることができる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における下り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、移動局装置との下り通信開始前に、当該移動局装置が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、前記移動局装置との下り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該下り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、移動局装置との上り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、前記移動局装置との上り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該上り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる移動局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置との間で通信を行う移動局装置であって、前記基地局装置との下り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたサブキャリアの情報を前記基地局装置への上り通信の信号に挿入して通知する通知手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかるサブキャリア割り当て方法は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)におけるサブキャリア割り当て方法であって、基地局装置と移動局装置との間の通信開始前に、当該基地局装置あるいは移動局装置のうち信号の受信側の局装置がキャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記空きサブキャリアの情報を前記基地局装置を含み隣接する基地局装置同士で共有する情報共有工程と、基地局装置と移動局装置との間で通信を開始する際に、前記情報共有工程により共有された空きサブキャリアを当該通信に割り当てる割り当て工程と、を含むことを特徴とする。
上記構成によれば、通信の受信側でキャリアセンスを行い、このキャリアセンス結果、空きサブキャリアの情報を基地局装置に通知する。基地局装置は、隣接する基地局装置との間で、空きサブキャリアの情報を共有する。そして、隣接する各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する。
本発明によれば、通信の受信側キャリアセンスを行った結果の空きサブキャリアの情報を基地局装置間で共有し、各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する構成であるため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ受信の通信品質を向上できるという効果を奏する。また、サブキャリアをダイナミックに割り当てることができるため、リユース・ファクターを1に近づけることができるという効果を奏する。
図1は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。 図2−1は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図2−2は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図3−1は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。 図3−2は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。 図4−1は、上りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。 図4−2は、上りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図5−1は、上りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。 図5−2は、上りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図6−1は、下りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。 図6−2は、下りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図7−1は、下りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。 図7−2は、下りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図8は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。 図9−1は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。 図9−2は、図9−1のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。
符号の説明
201,202,203 セル
1000 基地局
1001 FEC
1002 情報挿入部(情報insert部)
1003 変調部
1004 IFFT
1005 フィルタ部(FIL)
1006 DAC
1007 RF送信部(RFTX)
1008 アンテナ
1009 Switch
1010 RF受信部(RFRX)
1011 ADC
1012 フィルタ部(FIL)
1013 FFT
1014 復調部
1015 下りサブキャリア設定部
1016 DEFEC
1017 上りキャリアセンス部
1018 上りサブキャリア設定部
1019 下りサブキャリア情報共有部
1020 上りサブキャリア情報共有部
2100 移動局
2101 送信部(TX)
2102 フィードバック部
2103 下りキャリアセンス部
2104 受信部(RX)
2105 Switch
2106 アンテナ
BS(BS1〜BS3) 基地局
MS(MS1〜MS4) 移動局
(発明の概要)
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明は、基地局で行う下り上り(DL/UL)に使用するサブキャリアの割り当てに関する。以下の説明において、下り(DL)とは、基地局から移動局へのデータ伝送を示し、上り(UL)とは、移動局から基地局へのデータ伝送を示している。
上り(UL)は、基地局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。基地局はこのキャリアセンスの結果の情報を隣接セル等の複数の基地局に通知し、各基地局はこの通知された情報を共有し、干渉が起こらないように、各移動局に上りサブキャリアを設定する。各移動局は、上りサブキャリアの設定に基づいて上りサブキャリアを使用する。
一方、下り(DL)では、移動局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。移動局は、キャリアセンスの結果の情報を基地局に周期的にフィードバック(Feedback)の形で送る。基地局は、収集した各移動局からのキャリアセンスの結果の情報を、隣接セル等の複数の基地局で共有し、干渉が起こらないように、各移動局に下りサブキャリアとして使用する周波数帯域を設定する。上記構成において、移動局は、キャリアセンスによりスレッショールド以下となったサブキャリアによって空きサブキャリアを判断し、この空きサブキャリア情報を基地局に通知する構成としてもよい。
このように、この発明では、下り/上りのいずれも、1.キャリアセンスを実行し、2.このキャリアセンスをデータ伝送の受信側が実行し、3.キャリアセンスの結果を隣接する基地局で共有し、4.基地局がキャリアセンスの結果に基づいて、下り/上りサブキャリアの周波数帯域をダイナミックに変更して設定する、構成である。このように、ダイナミックにサブキャリアを設定することにより、Reuse factor=1に近づけることができるようになる。なお、下り/上りは、それぞれ独立してサブキャリアを割り当てるため、上記処理についても一方と他方の処理は関係なく独立して実行できる。
(実施の形態)
図1は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。図1には、隣接する基地局#1と基地局#mでキャリアセンスした上りのサブキャリア(周波数)を示す。基地局#1では、周波数f1,f3,f4,f5,f6,f8,f10,f11のサブキャリアがスレッショールド以下であり、基地局#mでは、周波数f2,f3,f4,f5,f7,f8,f9,f11のサブキャリアがスレッショールド以下である。
そして、これら隣接する基地局#1,#mでは両者間でキャリアセンスした結果の情報を通知し、共有する。また、図示しないがこれら基地局#1,#mに隣接する他の基地局#nがあるとする。この基地局#nにおいても基地局#1,#mによるキャリアセンスした結果の情報を共有する。
そして、基地局#nでは、基地局#1,#mの両方でスレッショールド以下となったサブキャリア(空きサブキャリア)の中から使用するサブキャリアを割り当てる。図1の場合では、周波数f3,f4,f5,f8,f11が両方の基地局#1,#mに対する空きサブキャリアとなっている。基地局#nは、上り(UL)は、これら空きサブキャリアf3,f4,f5,f8,f11の中から、上りバンド幅リクエスト、User数、データの種別ごとに付随したプライオリティ等を示すQoS(Quality of Service)、伝搬環境等の一つあるいは複数の組み合わせに基づきサブキャリアを割り当てる。下り(DL)は、各移動局でキャリアセンスした情報を最寄りの基地局(例えば#1)に通知し、全ての移動局からの情報(上記空きサブキャリアf3,f4,f5,f8,f11)を基地局#1,#m,#n間で共有し、下り送信データ量、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づきスレッショールド以下のサブキャリアを割り当てる。
(下りサブキャリアの割り当て処理の具体例について)
次に、下り/上りサブキャリアの割り当ての具体的処理内容について説明する。下り(DL)は、移動局MSにてキャリアセンスした結果を基地局BSが受け取り、指定された基地局BS間で情報(キャリアセンス結果)を共有し、その中から空きサブキャリアを求め、下りデータ量、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき、各移動局MSに対する下りサブキャリアを設定する。
図2−1は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。下り(DL)では、基地局BSは、移動局MSに対して下りキャリアセンススレッショールド値を設定する(ステップS201)。この設定は、基地局BSから移動局MSに対する設定通知を用いて行う。そして、各移動局MSにて下りキャリアセンスを行い(ステップS202)、基地局BSは、各移動局MSからキャリアセンスした結果をフィードバックで受け取る(ステップS203)。そして、全ての移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を受け取ったか(前MS終了か)を判断し(ステップS204)、まだ受け取っていない移動局MSのキャリアセンス結果があれば(ステップS204:No)、ステップS202に戻る。全ての移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を受け取ると(ステップS204:Yes)、以下の処理に移行する。
この基地局BSでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局BS間で情報の共有に関する設定(共有BSの設定)をしておく(ステップS205)。ステップS205で設定された複数の基地局BS同士が、移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を共有することになる。この後、このステップS205で設定された複数の基地局BSがそれぞれ使用するサブキャリア(周波数)の収集が終了したか判断する(ステップS206)。使用しているサブキャリアは基地局BSごとに異なるため、各基地局BSから使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局BSからの収集を行う(ステップS206:Noのループ)。
各基地局から使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わると(ステップS206:Yes)、次に、この基地局(自基地局)BSが他基地局BSと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア(空きサブキャリア)を検出する(ステップS207)。そして、下り送信データ量、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報入力を受け、これらの一つあるいは組み合わせに基づき、自基地局BS配下の全ての移動局MSそれぞれに対するサブキャリア(周波数)を決定する(ステップS208)。そして、ステップS208の決定に基づいて下りサブキャリアの設定を行う(ステップS209)。ステップS209における処理は、OFDMにおける周波数の設定であり、例えば、ステップS208によるUser数に応じて自基地局BSが使用する下りサブキャリアの周波数帯域が変更され、User数が多ければ下りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図8に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター=1に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。
この後、全ての移動局MSに対する下りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了したか判断し(ステップS210)、終了していなければ(ステップS210:No)、ステップS209に戻り、残っている移動局MSに対する下りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局MSに対する下りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了すると(ステップS210:Yes)、以上の下りサブキャリア割り当てに関する処理の終了(システム終了)か判断し(ステップS211)、処理の継続時には(ステップS211:No)、ステップS201以降の処理を再実行するが、終了であれば(ステップS211:Yes)、以上の処理を終了させる。
(上りサブキャリアの割り当て処理の具体例について)
上り(UL)は、基地局BSにてキャリアセンスした結果の情報を、指定された基地局BS間で共有し、その中から空きサブキャリアを求め、上りバンド幅リクエスト、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき各移動局MSに対するサブキャリアを設定し、設定情報を下りに重畳して各移動局MSに通知する。移動局MSはその情報に従って、上りサブキャリアで送信する。
図2−2は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。上り(UL)では、基地局BSに予め、上りキャリアセンススレッショールド値を設定しておく(ステップS221)。そして、基地局BSにて上りキャリアセンスを行う(ステップS222)。
この基地局BSでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局BS間で情報の共有に関する設定(共有BSの設定)をしておく(ステップS223)。ステップS223で設定された複数の基地局BS同士が、キャリアセンス結果を共有することになる。この後、このステップS223で設定された複数の基地局BSがそれぞれ使用するサブキャリア(周波数)の収集が終了したか判断する(ステップS224)。使用しているサブキャリアは基地局ごとに異なるため、各基地局BSから使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局BSからの収集を行う(ステップS224:Noのループ)。
各基地局から使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わると(ステップS224:Yes)、次に、この基地局(自基地局)BSが他基地局BSと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア(空きサブキャリア)を検出する(ステップS225)。そして、上りバンド幅リクエスト、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報入力を受け、一つあるいは組み合わせに基づき、自基地局BS配下の全ての移動局MSそれぞれに対するサブキャリア(周波数)を決定する(ステップS226)。
そして、ステップS226の決定に基づいて基地局BS配下の移動局MSへそれぞれサブキャリアの割り当て通知を行う(ステップS227)。割り当て通知を受けた移動局MSにて、それぞれ割り当てられたサブキャリアを設定する(ステップS228)。例えば、ステップS226によるUser数に応じて上りサブキャリアの周波数帯域が変更され、User数が多ければ上りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図8に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター=1に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。なお、移動局MSは、ステップS228により割り当てられたサブキャリア(周波数)を用いた送信を行うことになる。
そして、全ての移動局MSに対する上りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了したか判断し(ステップS229)、終了していなければ(ステップS229:No)、ステップS227に戻り、残っている移動局MSに対する上りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局MSに対する上りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了すると(ステップS229:Yes)、以上の上りサブキャリア割り当てに関する処理の終了(システム終了)か判断し(ステップS230)、処理の継続時には(ステップS230:No)、ステップS221以降の処理を再実行するが、終了であれば(ステップS230:Yes)、以上の処理を終了させる。
(基地局の構成)
図3−1は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。基地局BS(1000)は、入力されるユーザデータ(USERDATA)を送信部1100を介して下り信号として送信し、上りの受信信号は受信部1200を介してユーザデータ(USERDATA)として出力する。図3−1には、自基地局#1と他基地局#mを記載した。
送信部1100は、入力されるユーザデータの誤り訂正を行うFEC1001と、送信データに情報を挿入する情報挿入部(情報insert部)1002と、送信データを変調する変調部1003と、変調後の送信データを逆フーリエ変換するIFFT1004と、送信データをフィルタリングするフィルタ部(FIL)1005と、送信データをD/A変換するDAC1006と、デジタル化された送信データをRF帯域の送信信号に変換するRF送信部(RFTX)1007とを備える。RF送信部1007の出力は、時分割同時送受(TDD:Time Division Duplex)用のSwitch1009を介してアンテナ1008から移動局MSに対する下り信号として送信される。
アンテナ1008が受信した移動局MSからの上り信号は、Switch1009を介して受信部1200に入力される。受信部1200は、RF帯域の上り信号を受信信号に変換するRF受信部(RFRX)1010と、デジタル化された送信データをA/D変換するADC1011と、フィルタ部(FIL)1012と、受信データをフーリエ変換するFFT1013と、受信データを復調する復調部1014と、受信データを復号し、ユーザデータ(USERDATA)として出力するDEFEC1016とを備える。
以上の構成は、情報insert部1002を除いて基本的な基地局BSの構成である。この発明では、上記構成に加えて、上りについては、上りキャリアセンス部1017と、上りサブキャリア設定部1018と、上りサブキャリア情報共有部1020とを備える。下りについては、下りサブキャリア設定部1015と、下りサブキャリア情報共有部1019とを備える。下りサブキャリア情報共有部1019および上りサブキャリア情報共有部1020は、メモリ等の記憶手段を用いて構成することができる。また、上りサブキャリア設定部1018および下りサブキャリア設定部1015は、CPU等の制御手段によって構成でき、図2−1および図2−2に示したサブキャリアの割り当てに関する処理を実行する。
上りキャリアセンス部1017は、予め入力される上りのスレッショールド値の設定に基づいて、復調部1014の復調後の受信データに対し上りキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果を上りサブキャリア情報共有部1020に格納する。
上りサブキャリア情報共有部1020には、上りキャリアセンス部1017によりスレッショールド値以下である上りのサブキャリアの情報と、上述した共有BS設定の情報と、他基地局から通知された上りのキャリアセンス結果の情報とが格納される。図示のように、上りサブキャリア情報共有部1020に格納された情報は、各基地局#1〜#mとの間で共有される情報となる。
上りサブキャリア設定部1018には、上述した上りバンド幅リクエスト、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報と、上りサブキャリア情報共有部1020が共有(格納)している情報(上りのキャリアセンス結果と共有BSの情報)が入力され、これらの情報に基づいて、上りサブキャリアを設定する。設定した上りサブキャリアの設定の情報(上り設定通知)は、情報insert部1002を介して送信データ(下り信号)に挿入され、移動局MSに送信される。
情報insert部1002には、さらに、下りスレッショールド値の設定が入力され、送信データに挿入して、移動局MSに送信される。
下りサブキャリア情報共有部1019には、移動局MSからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果が格納される。具体的には、下りのキャリアセンスの結果(空きサブキャリアの情報)は、受信部1200の復調部1014により上り信号から抽出される。この復調部1014は、移動局MSからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果の情報を下りサブキャリア情報共有部1019に出力するものであり、下りのキャリアセンスの結果を取得する取得手段の機能を有する。
この下りサブキャリア情報共有部1019は、さらに、他基地局から通知された下りのキャリアセンス結果と、上述した共有BS設定の情報が格納される。図示のように、下りサブキャリア情報共有部1019に格納された情報は、各基地局#1〜#mとの間で共有される情報となる。
下りサブキャリア設定部1015には、上述した下り送信データ量、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報と、下りサブキャリア情報共有部1019が共有(格納)している情報(下りのキャリアセンス結果と共有BSの情報)が入力され、これらの情報に基づいて、下りサブキャリアを設定する。設定した下りサブキャリアの設定の情報は、変調部1003を介して送信データに挿入され、移動局MSに送信される。
図3−2は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。この図3−2には、自移動局#1と他移動局#nを記載した。
基地局(BS)1000からの下り信号は、アンテナ2106からSwitch2105を介して受信部(RX)2104に入力され、ユーザデータ(USERDATA)として出力する。下りスレッショールド値抽出部2107は、基地局BSからの下り信号に含まれる下りスレッショールド値を抽出して、下りキャリアセンス部2103に出力する。下りキャリアセンス部2103は、サブキャリアのキャリアセンスを行い、このキャリアセンス時の電界強度を下りスレッショールド値と比較し、比較結果をキャリアセンス結果としてフィードバック部2102に出力する。
フィードバック部2102は、下りキャリアセンス部2103によるキャリアセンスの結果、スレッショールド値以下のサブキャリアを空きサブキャリアとして検出し、この空きサブキャリアの情報を送信部(TX)2101を介して基地局(BS)1000に通知する。送信部(TX)2101は、基地局(BS)1000への上り信号にサブキャリアの情報を挿入して通知する通知手段の機能を有する。
この移動局(MS)2100に入力されるユーザデータ(USERDATA)は、送信部(TX)2101からSwitch2105を介してアンテナ2106から上り信号として基地局(BS)1000に送信される。
(上りサブキャリア設定例1)
次に、以上説明した構成により、サブキャリア割り当ての各設定例を説明する。図4−1は、上りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。図4−1では、キャリアセンス範囲を第1隣接セルまでの構成としている。
自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第一セル202に属する、ある一つの基地局を基地局BS2とする。基地局BS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS1の周波数f1のサブキャリアを検出する。また、基地局BS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS2の周波数f2のサブキャリアを検出する。
図4−2は、上りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図4−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2と異なる周波数f3のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。移動局MS3は、周波数f3のサブキャリアを使用して自基地局BS1との間の通信を行う。その結果、基地局BS1での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。
(上りサブキャリア設定例2)
図5−1は、上りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。図5−1では、キャリアセンス範囲を第2隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第1セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とし、隣接第2セル203に属するある一つの基地局を基地局BS3とする。
基地局BS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS1の周波数f1のサブキャリアを検出する。また、基地局BS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS2の周波数f2のサブキャリアを検出する。さらに、基地局BS3がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS4の周波数f3のサブキャリアを検出する。
図5−2は、上りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図5−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2,BS3のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2,f3のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3と異なる周波数f4のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、基地局BS1での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。
(下りサブキャリア設定例1)
図6−1は、下りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。図6−1では、キャリアセンス範囲を第1隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第1セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とする。そして、基地局BS1内の移動局MS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS1の周波数f1のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS1へフィードバックする。また、基地局BS2内の移動局MS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS2の周波数f2のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果を基地局BS2へフィードバックする。
図6−2は、下りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図6−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2内の移動局MSのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2と異なる周波数f3のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、各移動局MSでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できる。
(下りサブキャリア設定例2)
図7−1は、下りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。図7−1では、キャリアセンス範囲を第2隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とし、この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第一セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とし、隣接第2セル203に属するある一つの基地局を基地局BS3とする。
そして、基地局BS1内の移動局MS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS1の周波数f1のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS1へフィードバックする。また、基地局BS2内の移動局MS2でスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS2の周波数f2のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS2へフィードバックする。基地局BS3内の移動局MS4でスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS3の周波数f3のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS3へフィードバックする。
図7−2は、下りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図7−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、基地局BS2内と基地局BS3内の移動局MSのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2,f3のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3と異なる周波数f4のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、各移動局MSでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できるようになる。
上述した実施の形態において説明したサブキャリアの設定例では、便宜上、横方向のセルを用いて説明したが、各セルは縦横方向に配置されており、このような配置においても上述したサブキャリアの割り当てを行うことにより、周波数干渉を防止して通信品質を向上できるものである。
また、キャリアセンスのスレッショールド値は、固定ではなく任意に変更可能である。特に、上記構成によれば、移動局MS側に設定されるキャリアセンスのスレッショールド値は、基地局BSから設定することができるため、複数台の移動局MSに対して容易にスレッショールド値を設定できるようになる。このスレッショールド値は、上述したように、キャリアセンスする範囲(隣接セルの範囲)、セル内における通信状態、移動局MSの台数等、に応じて変更することができる。
さらに、空きサブキャリアの検出により、所定の周波数帯域において各セルに割り当てるサブキャリアの周波数範囲を変更できるため、セル内のユーザ数やデータ量等に応じて、上記周波数を干渉を防止した上でリユース・ファクターを1に近づけることができるようになる。
なお、本実施の形態で説明したサブキャリア割り当て方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
以上のように、本発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法は、OFDMA通信におけるサブキャリアの割り当てに有用であり、特に、隣接するセルに対する移動が頻繁な移動局装置と基地局装置との通信品質を安定に行う通信システムの各装置に適している。
本発明は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)通信する場合に、基地局で行う下り上りの通信に使用するサブキャリアを割り当てる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法に関するものである。
従来、OFDMA通信におけるサブキャリアの割り当ては、隣接する基地局がそれぞれ異なる周波数を用い基地局(セル)間での周波数干渉を避ける構成となっている。各基地局のサブキャリアの割り当てに関する技術としては、加入者(移動局)側でサブキャリアのチャネルと干渉を検出し、基地局側に提供して基地局側でのサブキャリアの割り当てに利用する構成(例えば、下記特許文献1、2参照。)や、順方向チャネルの割り当てにおいて、基地局と移動局間でやりとりする制御情報とデータとをセルのパターンに基づきそれぞれ個別に伝送制御する構成(例えば、下記特許文献3参照。)がある。
図8は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。図8に示すように3つのセル構成の場合、予め各セル(セル1,2,3)にそれぞれ固有の周波数帯域を割り当て、割り当てた周波数帯域の範囲内で各ユーザにサブキャリアの割り当てを行っていた。
また、図9−1は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。2つの基地局(BS:Base Station)BS1,BS2と、3つの移動局(MS:Mobile Station)MS1,MS2,MS3を示し、移動局MS側で上り(UL:Up Link)キャリアセンスする場合の例を示している。
基地局BS1のセル201内には、移動局MS1,MS3が存在し、基地局BS2のセル202内に移動局MS2が存在している。移動局MS1が周波数f1を使用し、移動局MS2が周波数f2を使用し、その電界強度ごとの到達距離が図中円に示す状態であるとする。このとき、移動局MS3のキャリアセンスのスレッショールド値=−100dBmとし、移動局MS3は、移動局MS1,MS2のキャリアセンス時の電界強度のスレッショールド値以下の位置に存在している。この状態では、この移動局MS3がキャリアセンスしたとき、移動局MS1の周波数f1および移動局MS2の周波数f2のいずれも検出できないので、この移動局M3は、周波数f1,f2のどちらでも割り当てが可能であると判断する。
特表2005−502218号公報 特表2004−529524号公報 特開2005−80286号公報
しかしながら、図8に示す構成によると、ある特定のセルにトラッフィックの偏りがあった場合、他のセルに割り当てたサブキャリアを振り替えて割り当てることができないという問題があった。図8に示す従来の構成では、ある基地局と他の基地局とは、それぞれ周波数帯域を別々にして周波数干渉を避ける構成であるため、ある周波数帯域において一つのセルが占有する割合を変更(増大)させることができなかった。図8の状態では、リユース・ファクター(Reuse factor)=3であり、Reuse facto
r=1の実現が困難であった。このリユース・ファクターを1に近づけることができれば(Reuse factor=1)、セルに対して柔軟かつダイナミックに周波数の割り当てが可能となる。
図9−2は、図9−1のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。図9−1の状態の後、移動局MSからの上り通信時(UL)には、送信側である移動局MS3がキャリアセンスした結果、周波数f1,f2のいずれも空いていると判断して周波数f1あるいはf2を送信に使用することになる。移動局MS3が周波数f1を使用した場合は、移動局MS1が使用している周波数f1と同じ領域F1部分で干渉が生じ、移動局MS3が周波数f2を使用した場合には、移動局MS2が使用している周波数f2と領域F2部分で干渉が生じる。さらに、時間と共に移動局MS3が移動したり、アンテナの向きによって、これら干渉の領域F1,F2が基地局BS1にも位置すると基地局BS1では移動局MSからの受信に影響を与え(例えばエラーレートが悪化し)、通信品質が劣化する問題も生じる。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ、リユース・ファクターを1に近づけることができる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における下り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、移動局装置との下り通信開始前に、当該移動局装置が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、前記移動局装置との下り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該下り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる基地局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、移動局装置との上り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、前記移動局装置との上り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該上り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる移動局装置は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置との間で通信を行う移動局装置であって、前記基地局装置との下り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたサブキャリアの情報を前記基地局装置への上り通信の信号に挿入して通知する通知手段と、を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかるサブキャリア割り当て方法は、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)におけるサブキャリア割り当て方法であって、基地局装置と移動局装置との間の通信開始前に、当該基地局装置あるいは移動局装置のうち信号の受信側の局装置がキャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出工程と、前記検出工程により検出された前記空きサブキャリアの情報を前記基地局装置を含み隣接する基地局装置同士で共有する情報共有工程と、基地局装置と移動局装置との間で通信を開始する際に、前記情報
共有工程により共有された空きサブキャリアを当該通信に割り当てる割り当て工程と、を含むことを特徴とする。
上記構成によれば、通信の受信側でキャリアセンスを行い、このキャリアセンス結果、空きサブキャリアの情報を基地局装置に通知する。基地局装置は、隣接する基地局装置との間で、空きサブキャリアの情報を共有する。そして、隣接する各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する。
本発明によれば、通信の受信側キャリアセンスを行った結果の空きサブキャリアの情報を基地局装置間で共有し、各基地局装置は、通信に使用するサブキャリアを空きサブキャリアの中から設定する構成であるため、通信の受信側における周波数干渉を防ぐことができ受信の通信品質を向上できるという効果を奏する。また、サブキャリアをダイナミックに割り当てることができるため、リユース・ファクターを1に近づけることができるという効果を奏する。
(発明の概要)
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明は、基地局で行う下り上り(DL/UL)に使用するサブキャリアの割り当てに関する。以下の説明において、下り(DL)とは、基地局から移動局へのデータ伝送を示し、上り(UL)とは、移動局から基地局へのデータ伝送を示している。
上り(UL)は、基地局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。基地局はこのキャリアセンスの結果の情報を隣接セル等の複数の基地局に通知し、各基地局はこの通知された情報を共有し、干渉が起こらないように、各移動局に上りサブキャリアを設定する。各移動局は、上りサブキャリアの設定に基づいて上りサブキャリアを使用する。
一方、下り(DL)では、移動局でキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、スレッショールド以下のサブキャリアを検出する。移動局は、キャリアセンスの結果の情報を基地局に周期的にフィードバック(Feedback)の形で送る。基地局は、収集した各移動局からのキャリアセンスの結果の情報を、隣接セル等の複数の基地局で共有し、干渉が起こらないように、各移動局に下りサブキャリアとして使用する周波数帯域を設定する。上記構成において、移動局は、キャリアセンスによりスレッショールド以下となったサブキャリアによって空きサブキャリアを判断し、この空きサブキャリア情報を基地局に通知する構成としてもよい。
このように、この発明では、下り/上りのいずれも、1.キャリアセンスを実行し、2.このキャリアセンスをデータ伝送の受信側が実行し、3.キャリアセンスの結果を隣接する基地局で共有し、4.基地局がキャリアセンスの結果に基づいて、下り/上りサブキャリアの周波数帯域をダイナミックに変更して設定する、構成である。このように、ダイナミックにサブキャリアを設定することにより、Reuse factor=1に近づけることができるようになる。なお、下り/上りは、それぞれ独立してサブキャリアを割り当てるため、上記処理についても一方と他方の処理は関係なく独立して実行できる。
(実施の形態)
図1は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。図1には、隣接する基地局#1と基地局#mでキャリアセンスした上りのサブキャリア(周波数)を示
す。基地局#1では、周波数f1,f3,f4,f5,f6,f8,f10,f11のサブキャリアがスレッショールド以下であり、基地局#mでは、周波数f2,f3,f4,f5,f7,f8,f9,f11のサブキャリアがスレッショールド以下である。
そして、これら隣接する基地局#1,#mでは両者間でキャリアセンスした結果の情報を通知し、共有する。また、図示しないがこれら基地局#1,#mに隣接する他の基地局#nがあるとする。この基地局#nにおいても基地局#1,#mによるキャリアセンスした結果の情報を共有する。
そして、基地局#nでは、基地局#1,#mの両方でスレッショールド以下となったサブキャリア(空きサブキャリア)の中から使用するサブキャリアを割り当てる。図1の場合では、周波数f3,f4,f5,f8,f11が両方の基地局#1,#mに対する空きサブキャリアとなっている。基地局#nは、上り(UL)は、これら空きサブキャリアf3,f4,f5,f8,f11の中から、上りバンド幅リクエスト、User数、データの種別ごとに付随したプライオリティ等を示すQoS(Quality of Service)、伝搬環境等の一つあるいは複数の組み合わせに基づきサブキャリアを割り当てる。下り(DL)は、各移動局でキャリアセンスした情報を最寄りの基地局(例えば#1)に通知し、全ての移動局からの情報(上記空きサブキャリアf3,f4,f5,f8,f11)を基地局#1,#m,#n間で共有し、下り送信データ量、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づきスレッショールド以下のサブキャリアを割り当てる。
(下りサブキャリアの割り当て処理の具体例について)
次に、下り/上りサブキャリアの割り当ての具体的処理内容について説明する。下り(DL)は、移動局MSにてキャリアセンスした結果を基地局BSが受け取り、指定された基地局BS間で情報(キャリアセンス結果)を共有し、その中から空きサブキャリアを求め、下りデータ量、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき、各移動局MSに対する下りサブキャリアを設定する。
図2−1は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。下り(DL)では、基地局BSは、移動局MSに対して下りキャリアセンススレッショールド値を設定する(ステップS201)。この設定は、基地局BSから移動局MSに対する設定通知を用いて行う。そして、各移動局MSにて下りキャリアセンスを行い(ステップS202)、基地局BSは、各移動局MSからキャリアセンスした結果をフィードバックで受け取る(ステップS203)。そして、全ての移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を受け取ったか(前MS終了か)を判断し(ステップS204)、まだ受け取っていない移動局MSのキャリアセンス結果があれば(ステップS204:No)、ステップS202に戻る。全ての移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を受け取ると(ステップS204:Yes)、以下の処理に移行する。
この基地局BSでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局BS間で情報の共有に関する設定(共有BSの設定)をしておく(ステップS205)。ステップS205で設定された複数の基地局BS同士が、移動局MSからフィードバックされた情報(キャリアセンス結果)を共有することになる。この後、このステップS205で設定された複数の基地局BSがそれぞれ使用するサブキャリア(周波数)の収集が終了したか判断する(ステップS206)。使用しているサブキャリアは基地局BSごとに異なるため、各基地局BSから使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局BSからの収集を行う(ステップS206:Noのループ)。
各基地局から使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わると(ステップS206:Yes)、次に、この基地局(自基地局)BSが他基地局BSと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア(空きサブキャリア)を検出する(ステップS207)。そして、下り送信データ量、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報入力を受け、これらの一つあるいは組み合わせに基づき、自基地局BS配下の全ての移動局MSそれぞれに対するサブキャリア(周波数)を決定する(ステップS208)。そして、ステップS208の決定に基づいて下りサブキャリアの設定を行う(ステップS209)。ステップS209における処理は、OFDMにおける周波数の設定であり、例えば、ステップS208によるUser数に応じて自基地局BSが使用する下りサブキャリアの周波数帯域が変更され、User数が多ければ下りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図8に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター=1に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。
この後、全ての移動局MSに対する下りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了したか判断し(ステップS210)、終了していなければ(ステップS210:No)、ステップS209に戻り、残っている移動局MSに対する下りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局MSに対する下りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了すると(ステップS210:Yes)、以上の下りサブキャリア割り当てに関する処理の終了(システム終了)か判断し(ステップS211)、処理の継続時には(ステップS211:No)、ステップS201以降の処理を再実行するが、終了であれば(ステップS211:Yes)、以上の処理を終了させる。
(上りサブキャリアの割り当て処理の具体例について)
上り(UL)は、基地局BSにてキャリアセンスした結果の情報を、指定された基地局BS間で共有し、その中から空きサブキャリアを求め、上りバンド幅リクエスト、User数、QoS、伝搬環境等の一つあるいは組み合わせに基づき各移動局MSに対するサブキャリアを設定し、設定情報を下りに重畳して各移動局MSに通知する。移動局MSはその情報に従って、上りサブキャリアで送信する。
図2−2は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。上り(UL)では、基地局BSに予め、上りキャリアセンススレッショールド値を設定しておく(ステップS221)。そして、基地局BSにて上りキャリアセンスを行う(ステップS222)。
この基地局BSでは、予め自基地局とセルが隣接する複数の基地局BS間で情報の共有に関する設定(共有BSの設定)をしておく(ステップS223)。ステップS223で設定された複数の基地局BS同士が、キャリアセンス結果を共有することになる。この後、このステップS223で設定された複数の基地局BSがそれぞれ使用するサブキャリア(周波数)の収集が終了したか判断する(ステップS224)。使用しているサブキャリアは基地局ごとに異なるため、各基地局BSから使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わるまでは、全ての基地局BSからの収集を行う(ステップS224:Noのループ)。
各基地局から使用しているサブキャリア(周波数)の情報の収集が終わると(ステップS224:Yes)、次に、この基地局(自基地局)BSが他基地局BSと共有しているキャリアセンス結果の情報に基づき、使用していないサブキャリア(空きサブキャリア)を検出する(ステップS225)。そして、上りバンド幅リクエスト、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報入力を受け、一つあるいは組み合わせに基づき、
自基地局BS配下の全ての移動局MSそれぞれに対するサブキャリア(周波数)を決定する(ステップS226)。
そして、ステップS226の決定に基づいて基地局BS配下の移動局MSへそれぞれサブキャリアの割り当て通知を行う(ステップS227)。割り当て通知を受けた移動局MSにて、それぞれ割り当てられたサブキャリアを設定する(ステップS228)。例えば、ステップS226によるUser数に応じて上りサブキャリアの周波数帯域が変更され、User数が多ければ上りサブキャリアの周波数帯域が広がる。つまり、図8に示したある一つのセルが使用する周波数範囲を拡大でき、リユース・ファクター=1に近づけることができるようになる。また、データの送信に多くのサブキャリアを使用すればそれだけ多くのデータを送信できるようになる。なお、移動局MSは、ステップS228により割り当てられたサブキャリア(周波数)を用いた送信を行うことになる。
そして、全ての移動局MSに対する上りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了したか判断し(ステップS229)、終了していなければ(ステップS229:No)、ステップS227に戻り、残っている移動局MSに対する上りサブキャリアの割り当てを行う。全ての移動局MSに対する上りサブキャリア(周波数)の割り当てが終了すると(ステップS229:Yes)、以上の上りサブキャリア割り当てに関する処理の終了(システム終了)か判断し(ステップS230)、処理の継続時には(ステップS230:No)、ステップS221以降の処理を再実行するが、終了であれば(ステップS230:Yes)、以上の処理を終了させる。
(基地局の構成)
図3−1は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。基地局BS(1000)は、入力されるユーザデータ(USERDATA)を送信部1100を介して下り信号として送信し、上りの受信信号は受信部1200を介してユーザデータ(USERDATA)として出力する。図3−1には、自基地局#1と他基地局#mを記載した。
送信部1100は、入力されるユーザデータの誤り訂正を行うFEC1001と、送信データに情報を挿入する情報挿入部(情報insert部)1002と、送信データを変調する変調部1003と、変調後の送信データを逆フーリエ変換するIFFT1004と、送信データをフィルタリングするフィルタ部(FIL)1005と、送信データをD/A変換するDAC1006と、デジタル化された送信データをRF帯域の送信信号に変換するRF送信部(RFTX)1007とを備える。RF送信部1007の出力は、時分割同時送受(TDD:Time Division Duplex)用のSwitch1009を介してアンテナ1008から移動局MSに対する下り信号として送信される。
アンテナ1008が受信した移動局MSからの上り信号は、Switch1009を介して受信部1200に入力される。受信部1200は、RF帯域の上り信号を受信信号に変換するRF受信部(RFRX)1010と、デジタル化された送信データをA/D変換するADC1011と、フィルタ部(FIL)1012と、受信データをフーリエ変換するFFT1013と、受信データを復調する復調部1014と、受信データを復号し、ユーザデータ(USERDATA)として出力するDEFEC1016とを備える。
以上の構成は、情報insert部1002を除いて基本的な基地局BSの構成である。この発明では、上記構成に加えて、上りについては、上りキャリアセンス部1017と、上りサブキャリア設定部1018と、上りサブキャリア情報共有部1020とを備える。下りについては、下りサブキャリア設定部1015と、下りサブキャリア情報共有部1019とを備える。下りサブキャリア情報共有部1019および上りサブキャリア情報共有部1020は、メモリ等の記憶手段を用いて構成することができる。また、上りサブキ
ャリア設定部1018および下りサブキャリア設定部1015は、CPU等の制御手段によって構成でき、図2−1および図2−2に示したサブキャリアの割り当てに関する処理を実行する。
上りキャリアセンス部1017は、予め入力される上りのスレッショールド値の設定に基づいて、復調部1014の復調後の受信データに対し上りキャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果を上りサブキャリア情報共有部1020に格納する。
上りサブキャリア情報共有部1020には、上りキャリアセンス部1017によりスレッショールド値以下である上りのサブキャリアの情報と、上述した共有BS設定の情報と、他基地局から通知された上りのキャリアセンス結果の情報とが格納される。図示のように、上りサブキャリア情報共有部1020に格納された情報は、各基地局#1〜#mとの間で共有される情報となる。
上りサブキャリア設定部1018には、上述した上りバンド幅リクエスト、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報と、上りサブキャリア情報共有部1020が共有(格納)している情報(上りのキャリアセンス結果と共有BSの情報)が入力され、これらの情報に基づいて、上りサブキャリアを設定する。設定した上りサブキャリアの設定の情報(上り設定通知)は、情報insert部1002を介して送信データ(下り信号)に挿入され、移動局MSに送信される。
情報insert部1002には、さらに、下りスレッショールド値の設定が入力され、送信データに挿入して、移動局MSに送信される。
下りサブキャリア情報共有部1019には、移動局MSからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果が格納される。具体的には、下りのキャリアセンスの結果(空きサブキャリアの情報)は、受信部1200の復調部1014により上り信号から抽出される。この復調部1014は、移動局MSからフィードバックされた下りのキャリアセンスの結果の情報を下りサブキャリア情報共有部1019に出力するものであり、下りのキャリアセンスの結果を取得する取得手段の機能を有する。
この下りサブキャリア情報共有部1019は、さらに、他基地局から通知された下りのキャリアセンス結果と、上述した共有BS設定の情報が格納される。図示のように、下りサブキャリア情報共有部1019に格納された情報は、各基地局#1〜#mとの間で共有される情報となる。
下りサブキャリア設定部1015には、上述した下り送信データ量、(移動局MSの)User数、QoS、伝搬環境等の情報と、下りサブキャリア情報共有部1019が共有(格納)している情報(下りのキャリアセンス結果と共有BSの情報)が入力され、これらの情報に基づいて、下りサブキャリアを設定する。設定した下りサブキャリアの設定の情報は、変調部1003を介して送信データに挿入され、移動局MSに送信される。
図3−2は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。この図3−2には、自移動局#1と他移動局#nを記載した。
基地局(BS)1000からの下り信号は、アンテナ2106からSwitch2105を介して受信部(RX)2104に入力され、ユーザデータ(USERDATA)として出力する。下りスレッショールド値抽出部2107は、基地局BSからの下り信号に含まれる下りスレッショールド値を抽出して、下りキャリアセンス部2103に出力する。下りキャリアセンス部2103は、サブキャリアのキャリアセンスを行い、このキャリア
センス時の電界強度を下りスレッショールド値と比較し、比較結果をキャリアセンス結果としてフィードバック部2102に出力する。
フィードバック部2102は、下りキャリアセンス部2103によるキャリアセンスの結果、スレッショールド値以下のサブキャリアを空きサブキャリアとして検出し、この空きサブキャリアの情報を送信部(TX)2101を介して基地局(BS)1000に通知する。送信部(TX)2101は、基地局(BS)1000への上り信号にサブキャリアの情報を挿入して通知する通知手段の機能を有する。
この移動局(MS)2100に入力されるユーザデータ(USERDATA)は、送信部(TX)2101からSwitch2105を介してアンテナ2106から上り信号として基地局(BS)1000に送信される。
(上りサブキャリア設定例1)
次に、以上説明した構成により、サブキャリア割り当ての各設定例を説明する。図4−1は、上りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。図4−1では、キャリアセンス範囲を第1隣接セルまでの構成としている。
自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第一セル202に属する、ある一つの基地局を基地局BS2とする。基地局BS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS1の周波数f1のサブキャリアを検出する。また、基地局BS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS2の周波数f2のサブキャリアを検出する。
図4−2は、上りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図4−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2と異なる周波数f3のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。移動局MS3は、周波数f3のサブキャリアを使用して自基地局BS1との間の通信を行う。その結果、基地局BS1での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。
(上りサブキャリア設定例2)
図5−1は、上りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。図5−1では、キャリアセンス範囲を第2隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第1セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とし、隣接第2セル203に属するある一つの基地局を基地局BS3とする。
基地局BS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS1の周波数f1のサブキャリアを検出する。また、基地局BS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS2の周波数f2のサブキャリアを検出する。さらに、基地局BS3がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、移動局MS4の周波数f3のサブキャリアを検出する。
図5−2は、上りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図5−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2,BS3のキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2,f3のサブキャリアは
使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3と異なる周波数f4のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、基地局BS1での周波数干渉を低減でき、上り受信の通信品質を向上できるようになる。
(下りサブキャリア設定例1)
図6−1は、下りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。図6−1では、キャリアセンス範囲を第1隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とする。この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第1セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とする。そして、基地局BS1内の移動局MS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS1の周波数f1のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS1へフィードバックする。また、基地局BS2内の移動局MS2がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS2の周波数f2のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果を基地局BS2へフィードバックする。
図6−2は、下りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図6−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、他基地局BS2内の移動局MSのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2と異なる周波数f3のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、各移動局MSでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できる。
(下りサブキャリア設定例2)
図7−1は、下りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。図7−1では、キャリアセンス範囲を第2隣接セルまでの構成としている。自基地局を基地局BS1とし、この基地局BS1のセル201に隣接する隣接第一セル202に属するある一つの基地局を基地局BS2とし、隣接第2セル203に属するある一つの基地局を基地局BS3とする。
そして、基地局BS1内の移動局MS1がスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS1の周波数f1のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS1へフィードバックする。また、基地局BS2内の移動局MS2でスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS2の周波数f2のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS2へフィードバックする。基地局BS3内の移動局MS4でスレッショールド値=−100dBmでキャリアセンスすると、基地局BS3の周波数f3のサブキャリアを検出し、キャリアセンス結果をこの基地局BS3へフィードバックする。
図7−2は、下りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。図7−1に示したキャリアセンスにより、自基地局BS1は、基地局BS2内と基地局BS3内の移動局MSのキャリアセンス結果も情報共有する。これにより、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3のサブキャリアが使用されており、この周波数f1,f2,f3のサブキャリアは使用できないと判断する。そして、自基地局BS1は、周波数f1,f2,f3と異なる周波数f4のサブキャリアを新規の移動局MS3へ割り当てる。その結果、各移動局MSでの周波数干渉を低減でき、下り受信の通信品質を向上できるようになる。
上述した実施の形態において説明したサブキャリアの設定例では、便宜上、横方向のセルを用いて説明したが、各セルは縦横方向に配置されており、このような配置においても
上述したサブキャリアの割り当てを行うことにより、周波数干渉を防止して通信品質を向上できるものである。
また、キャリアセンスのスレッショールド値は、固定ではなく任意に変更可能である。特に、上記構成によれば、移動局MS側に設定されるキャリアセンスのスレッショールド値は、基地局BSから設定することができるため、複数台の移動局MSに対して容易にスレッショールド値を設定できるようになる。このスレッショールド値は、上述したように、キャリアセンスする範囲(隣接セルの範囲)、セル内における通信状態、移動局MSの台数等、に応じて変更することができる。
さらに、空きサブキャリアの検出により、所定の周波数帯域において各セルに割り当てるサブキャリアの周波数範囲を変更できるため、セル内のユーザ数やデータ量等に応じて、上記周波数を干渉を防止した上でリユース・ファクターを1に近づけることができるようになる。
なお、本実施の形態で説明したサブキャリア割り当て方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
以上のように、本発明にかかる基地局装置、移動局装置およびサブキャリア割り当て方法は、OFDMA通信におけるサブキャリアの割り当てに有用であり、特に、隣接するセルに対する移動が頻繁な移動局装置と基地局装置との通信品質を安定に行う通信システムの各装置に適している。
図1は、本発明のサブキャリア割り当て方法の概要を示す説明図である。 図2−1は、下りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図2−2は、上りサブキャリアの割り当ての処理内容を示すフローチャートである。 図3−1は、この発明の基地局装置の構成を示すブロック図である。 図3−2は、この発明の移動局装置の構成を示すブロック図である。 図4−1は、上りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。 図4−2は、上りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図5−1は、上りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。 図5−2は、上りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図6−1は、下りサブキャリア設定例1のキャリアセンス状態を示す図である。 図6−2は、下りサブキャリア設定例1のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図7−1は、下りサブキャリア設定例2のキャリアセンス状態を示す図である。 図7−2は、下りサブキャリア設定例2のサブキャリア割り当て状態を示す図である。 図8は、従来技術によるサブキャリアの割り当て状態を示す図である。 図9−1は、従来技術によるキャリアセンスを説明する図である。 図9−2は、図9−1のキャリアセンス後に生じる周波数干渉を示す図である。
符号の説明
201,202,203 セル
1000 基地局
1001 FEC
1002 情報挿入部(情報insert部)
1003 変調部
1004 IFFT
1005 フィルタ部(FIL)
1006 DAC
1007 RF送信部(RFTX)
1008 アンテナ
1009 Switch
1010 RF受信部(RFRX)
1011 ADC
1012 フィルタ部(FIL)
1013 FFT
1014 復調部
1015 下りサブキャリア設定部
1016 DEFEC
1017 上りキャリアセンス部
1018 上りサブキャリア設定部
1019 下りサブキャリア情報共有部
1020 上りサブキャリア情報共有部
2100 移動局
2101 送信部(TX)
2102 フィードバック部
2103 下りキャリアセンス部
2104 受信部(RX)
2105 Switch
2106 アンテナ
BS(BS1〜BS3) 基地局
MS(MS1〜MS4) 移動局

Claims (13)

  1. 直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における下り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、
    移動局装置との下り通信開始前に、当該移動局装置が行ったキャリアセンスの結果、通知される空きサブキャリアの情報を取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、
    前記移動局装置との下り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該下り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、
    を備えたことを特徴とする基地局装置。
  2. 前記情報共有手段は、前記空きサブキャリアの情報を隣接する一つあるいは複数のセルの基地局装置との間で共有することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
  3. 前記サブキャリア設定手段は、前記下り通信に使用する前記空きサブキャリアを、送信データ量、前記移動局装置のユーザ数、QoS、伝搬環境のうち一つあるいは組み合わせに基づいて設定することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
  4. 前記取得手段は、前記移動局装置との上り通信の信号から前記空きサブキャリアの情報を抽出することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
  5. 前記移動局装置が前記キャリアセンスにより空きサブキャリアを検出する際に用いる所定のスレッショールド値を設定する設定手段と、
    前記設定手段により設定された前記スレッショールド値の情報を前記移動局装置に設定するために、前記スレッショールド値の情報を前記下り通信の信号に挿入させる情報挿入手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の基地局装置。
  6. 直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置であって、
    移動局装置との上り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された前記空きサブキャリアの情報を隣接する基地局装置に通知し、当該隣接する基地局装置同士で共有する情報共有手段と、
    前記移動局装置との上り通信を開始する際に、前記情報共有手段に共有されている空きサブキャリアを当該上り通信用として設定するサブキャリア設定手段と、
    を備えたことを特徴とする基地局装置。
  7. 前記情報共有手段は、前記空きサブキャリアの情報を隣接する一つあるいは複数のセルの基地局装置との間で共有することを特徴とする請求項6に記載の基地局装置。
  8. 前記検出手段は、前記キャリアセンスを隣接する一つあるいは複数のセル範囲に対して行うことを特徴とする請求項6に記載の基地局装置。
  9. 前記サブキャリア設定手段は、前記上り通信に使用する前記空きサブキャリアを、上りバンド幅リクエスト、前記移動局装置のユーザ数、QoS、伝搬環境のうち一つあるいは組み合わせに基づいて設定することを特徴とする請求項6に記載の基地局装置。
  10. 直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)における上り通信のサブキャリア割り当てを行う基地局装置との間で通信を行う移動局装置であって、
    前記基地局装置との下り通信開始前に、キャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出されたサブキャリアの情報を前記基地局装置への上り通信の信号に挿入して通知する通知手段と、
    を備えたことを特徴とする移動局装置。
  11. 前記基地局装置からの下り通信の信号に挿入されているスレッショールド値の情報を抽出する抽出手段を備え、
    前記検出手段は、前記キャリアセンスを行う際に、前記抽出手段により抽出された前記スレッショールド値の情報を用いて前記空きサブキャリアを検出することを特徴とする請求項10に記載の移動局装置。
  12. 直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)におけるサブキャリア割り当て方法であって、
    基地局装置と移動局装置との間の通信開始前に、当該基地局装置あるいは移動局装置のうち信号の受信側の局装置がキャリアセンスを行い、空きサブキャリアを検出する検出工程と、
    前記検出工程により検出された前記空きサブキャリアの情報を前記基地局装置を含み隣接する基地局装置同士で共有する情報共有工程と、
    基地局装置と移動局装置との間で通信を開始する際に、前記情報共有工程により共有された空きサブキャリアを当該通信に割り当てる割り当て工程と、
    を含むことを特徴とするサブキャリア割り当て方法。
  13. 前記割り当て工程は、前記空きサブキャリアを、送信データ量、前記移動局装置のユーザ数、QoS、伝搬環境のうち一つあるいは組み合わせに基づいて割り当てることを特徴とする請求項12に記載のサブキャリア割り当て方法。
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