JPWO2014007156A1 - 無線通信システム、周波数チャネル共用方法、ネットワークコントローラ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
IEEE802.22システムではTV帯周波数への干渉を回避するために、上述したデータベースであるDatabase機能の他にGeolocation機能、Spectrum Sensing機能、Spectrum Manager機能、Self−Coexistence機能のような機能を有している。
BS(基地局)は電源が投入される(101)と、既に使用されている周波数チャネルなど、隣接セル情報を取得する(102)。Etiquette Modeに従って使用するチャネルの取得を試み(103、104)、使用できるチャネルがあった場合にはそのチャネルを使用してNormal Modeで通信を行う(105)。使用可能なチャネルがなかった場合には、Self−Coexistence Modeに入り、隣接セルで使用しているチャネルを共用して利用することになる。Self−Coexistence Modeでは、隣接セルと周波数を共用した場合に、生じる干渉が基地局間だけであるか、隣接BSに属するCPE(端末)にも干渉を与えてしまうのか、により場合分けを行う(107)。
次に、ODFCとDUSAの説明を行う。
一方でDUSAでは、通信時間が重ならないように制御するのではなく、周波数チャネルを共用する複数の基地局間でダウンストリーム(DS)とアップストリーム(US)のスプリット位置を共通化することによって互いに干渉を与えないようする。
また、前述した非特許文献1では、DS/USのスプリット位置を同期する際に、DS比率の一番大きいスプリット位置に周波数チャネルを共有する全てのセルが同期する。この方式では周波数を共有するセル数が増えれば増えるほど周波数利用効率が落ちてしまう可能性がある。
また、IEEE802.22システムではCBP(Coexistence Beacon Protocol)によってビーコンを送受信することでSpectrum Etiquette、ODFCおよびDUSAを実現しているが、この方法ではBSの制御情報を受けたCPEがビーコンを送信し、そのビーコンを受信したBSやCPEが更にビーコンを送信するという連鎖的な制御を行っているため、周波数チャネルを共有するセルが多くなればなるほど制御情報の伝達、つまりは共用すべき共通スプリット位置の伝達に時間がかかり、スプリット位置のずれによる干渉を長時間に渡って与えてしまう可能性がある。本課題を第2の課題とする。
無線通信システムであって、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
ネットワークコントローラ(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記BSは、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を送信し、
前記NCは、前記基地局情報を受信して、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSは、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BSに所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記BSは、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを前記NCに送信し、
前記NCは、前記BSから前記チャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSは、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行う
無線通信システムが提供される。
無線通信システムにおける周波数チャネル共用方法であって、
前記無線通信システムは、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
ネットワークコントローラ(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記BSは、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を送信し、
前記NCは、前記基地局情報を受信して、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSは、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BSに所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記BSは、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを前記NCに送信し、
前記NCは、前記BSから前記チャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSは、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行う
周波数チャネル共用方法が提供される。
無線通信システムにおけるネットワークコントローラ装置であって、
前記無線通信システムは、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
前記ネットワークコントローラ装置(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記NCは、前記BSから、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を受信し、
前記NCは、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSが、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BS所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記NCは、前記BSから、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSに、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行わせる
ネットワークコントローラ装置が提供される。
以下、本実施例の代表的な実施例を図面に従い説明する。第1の実施例では、ある基地局において当該基地局に属さない端末からの干渉がない場合において、最適な共通スプリット位置を計算し第1の共用方法で周波数チャネルを共用する例を示す。第2の実施例では、ある基地局において当該基地局に属さない端末からの干渉がない場合において、第1の共用方法と第2の共用方法の推定チャネル利用効率を比較し、チャネル利用効率の高い共用方法でチャネル共用を行う例を示す。
上述の第1の課題および第2の課題を解決するために、本実施例においては、時間的、空間的に空いている周波数であるホワイトスペースを活用して無線通信を行い、下りサブフレームと上りサブフレームが時間軸上で交互に配置されるフレームを有する無線通信システムであって、
前記無線通信システムは、
使用する周波数チャネルを決定することができる基地局および前記基地局から指定された周波数チャネルを使用して無線通信を行う複数の端末により構成される複数のセル、
前記基地局に対して周波数情報を提供するデータベース、
複数の前記基地局から該基地局固有の制御情報を受け取り、複数の前記受け取った基地局固有の制御情報から最適な制御情報を決定し、前記決定した最適な制御情報を前記複数の基地局に送信するネットワークコントローラ
を備えることを特徴とすることができる。
前記基地局は、前記基地局と前記基地局に隣接する基地局が互いに干渉を与え合う場所に位置し、かつ、前記基地局が当該基地局の隣接に位置する基地局と通信を行う端末からの干渉を受けていない場合において、前記基地局は隣接する全ての基地局で利用される周波数チャネル以外の周波数チャネルを単独で利用することができない場合にネットワークコントローラに周波数チャネル共用開始トリガを送信する手段を有し、
前記ネットワークコントローラは、前記トリガを契機として、前記収集した情報から前記複数の基地局間で同期して利用される共通スプリット位置を計算する手段を有し、
前記計算した最適なスプリット位置を使用し周波数チャネルを共用する第1の共用方法で周波数チャネルの共用を開始することを特徴とすることができる。
[第1の実施例]
1.システム
図7に、第1の実施例のホワイトスペースを活用したWRANネットワーク構成図の一例を示す。尚、本実施例では前述のIEEE802.22システムを想定し説明を行うが、ホワイトスペースを活用した無線通信システムであって、下りサブフレームと上りサブフレームが時間軸上で交互に配置されるフレームを有するような、時分割複信方式の無線通信システムであれば適用可能である。
本WRANシステムは、複数の基地局BS(BS1(701)、BS2(702))とそれらの基地局に収容される一つ以上の端末CPE(703〜708)、ホワイトスペースデータベース(WSDB)(713)、ネットワークコントローラ(NC)(714)およびIPネットワーク(715)を備える。WSDB(713)およびNC(714)はそれぞれ1つずつでも良いし、複数の物が地域単位で置かれている構成でも良いものとする。本システムは、WSDB(713)から当該基地局で利用可能な周波数チャネル情報を取得することで、既存システムであるテレビ放送局(711)とテレビ受信機(712)間の放送に干渉を与えないようにBSとCPE間の通信を行うことを前提とし、NC(714)がWRANに属するセルの周波数チャネル使用状況などを収集して集中制御することで、隣接セル間であっても干渉が生じないような周波数チャネル共用が可能なことを特長としている。
2−1.通常モード
つぎに、本システムの動作シーケンスを説明する。前述したように、本システムは隣接セル間においても干渉が生じないように周波数チャネル共用制御を行うことが特長であるが、初めに隣接セル間でチャネル共用をしない、通常モードの場合の動作シーケンスを説明する。
図9に、通常モードの動作シーケンスを示す。尚、本シーケンスでは、BS1(701)が起動済みでBS2(702)が新たに起動し、BS1(701)と異なる周波数チャネルでデータ通信を行うまでの説明を行う。BS2(702)の電源が投入(901)されると、最初にBS2(702)は周辺情報を取得する(902)。
図12に、802.22システムのチャネルセット情報テーブルの説明図を示す。チャネルセット(1201)には、使用しているチャネル(operating channel)、使用しているチャネルが使えなくなった場合に使うバックアップチャネル(backup channel)、候補チャネル(candidate channel)の各セット(チャネル番号)が納められる。候補チャネルまでは隣接セルとチャネル共用せずに通常モードでの利用が可能なチャネルである。当該セル優先セット(local priority set)1〜3には、当該セルのバックアップチャネルや候補チャネルの数が少ない場合には隣接セルと共用しなければ利用できないチャネルも含まれるようになり、WSDB(713)から得られた使用可能周波数チャネルが全て隣接セルで利用されてしまっている場合には必ずチャネルを共用することになる。各BSのチャネルセットは周辺情報取得(902)で得られた情報を元に作成される。具体的には、BS2(702)は、DB情報取得要求(1001)によって得られる地域毎の利用可能チャネルの中から、周辺BS/CPE情報(1003、1004、1005)によって得られる各BSで使用中のチャネルやバックアップチャネルを考慮して、当該BSで使用可能なチャネルセット、バックアップチャネルセットおよび候補チャネルセットを作成する。BSのチャネルセット作成方法、当該セル優先セットに含まれるチャネルの選択方法の詳細は非特許文献1を参照されたい。尚、チャネルセットや優先セットのチャネル数は複数でも良い。
BS2(702)は、チャネル取得に失敗した場合には、隣接セルとチャネル共用を行う、チャネル共用モードでのデータサービスを行うことになるが、どのようなチャネル共用方法を用いるかは干渉判定(903)で決定される。干渉判定では、図2に示したように、隣接する他BS(203)に所属するCPE(205、206)がBS(204)に干渉を与える位置にいるかどうかの判定を行う。
干渉を受ける位置にCPEがいると判定された場合には(1305)、BS2(702)は、周波数チャネルの共有は共有するチャネルのフレームを時分割で分け合う第2のチャネル共有方法でチャネル共有を行う。例えば802.22システムではODFC(On Demand Frame Contention)が行われる。
一方で、干渉を受ける位置にCPEがいない場合は第1のチャネル共用方法でチャネルの共用を行う。例えば802.22システムではDUSA(DS/US Split Adjustment)が行われる。
共通スプリット位置の選択方法が決定されると、NC(714)は、共通スプリット位置計算処理(1507)にて、選択されたスプリット位置選択方法を用いて共通スプリット位置を計算する。共通スプリット位置計算(1507)では、NC(714)の有するチャネル共用情報を用いて、チャネルを共用する複数の基地局で共通で使用する共通スプリット位置を計算する。
NC(714)は決定された共通スプリット位置情報を選択結果通知(1508、1509)にて当該BS(701、702)に送信し、各BSは共通スプリット位置にてチャネル共用して、データサービスを開始する(1510、1511)。ポリシが4の場合には、ポリシ番号0からポリシ番号3の中で最も推定周波数チャネル利用効率の高くなるポリシ番号で選択されたスプリット位置が用いられる。推定チャネル利用効率の計算方法は後述のNCのスプリット位置計算フローチャート(図26)で詳細に説明する。
周波数チャネル共用を行っているBSもしくはCPEは、常に送信データを一時的に保管する送信バッファの送信待ち状態を監視し、異常が感知された場合にはDUSA選択方法を変更して共通スプリット位置を計算し直し、改善を図る。
ここで、第1の実施例のBSおよびNCの装置構成例および各装置の有する本実施例に関するフローチャートを示す。
3−1.BS
図22に、BSの構成例を示す。ハードウェアとしては、WRANの無線方式に準拠したアンテナ(2203)と送受信部(2202)、自装置の位置を測定するためのGPSアンテナ(2208)、GPSによって基地局間の同期を行う同期部(2207)、装置全体を制御するCPU(2204)、メモリ(2205)、IPネットワークに接続するための優先回線インタフェースNIC(Network Interface Card)(2206)およびソフトウェアやデータベースを保管する記憶装置を備える。ソフトウェアとしては、WRANの基地局の動作のために必要な送受信制御部(2210)、複数基地局間でチャネル共有をするために必要なチャネル共用制御部(2211)、DUSA開始トリガ送信部(2212)、送信データのバッファ状態を監視する送信データバッファ監視部(2213)を有する。データベースとしては、チャネルセット保持部(2214)、BS情報保持部(2215)を有する。
図25に、本実施例に関するNC(714)の構成例を示す。ハードウェアとしては装置全体を制御するCPU(2502)、メモリ(2503)、IPネットワークに接続するための優先回線インタフェースNIC(Network Interface Card)(2504)およびソフトウェアやデータベースを保管する記憶装置(2505)を備える。ソフトウェアとしては、DUSAスプリット位置を決定するDUSAスプリット位置計算部(2506)およびDUSA選択方法を変更するために必要なポリシ変更部(2507)を有する。データベースとしては、チャネル共用情報保持部(2508)、ポリシ情報保持部(2509)を有する。チャネル共用情報保持部(2508)は、図17に示すようなチャネル共用情報テーブルを有し、ポリシ情報保持部(2214)は、図21に示すようなDUSA選択方法決定テーブルを有する。
ここで、ポリシ番号が4、つまりポリシ番号が0から3の中で最もチャネル利用効率の高いスプリット位置を選択する場合の、DUSAチャネル利用効率の計算方法の例を述べる。以下の式1に示すように、1フレーム当りに送れるUS長(DUSA_US_DURATION)は、フレーム長(FRAME_DURATION)からポリシ毎(ポリシ番号0から3)に選択方法で計算されるスプリット位置(DUSA_DS_DURATION)を引いて計算される。そして、以下の式2、式3に示すように、DUSA推定チャネル利用効率は、DUSAにて周波数チャネルを共用する基地局の中で要求スプリット位置が最小となる基地局のスプリット位置(MAX_US_DURATION)を、1フレーム当りに送れるUS長(DUSA_US_DURATION)で割ることによって得られる値(通常モードであれば本来1フレームで送ることができたUSの送信にかかるフレーム数(DUSA_MAX_FRAME_NUM))の逆数として与えられる。
= (FRAME_DURATION − DUSA_DS_DURATION)
式1
DUSA_MAX_FRAME_NUM
= MAX_US_DURATION / DUSA_US_DURATION
式2
DUSA推定チャネル利用効率=1 / DUSA_MAX_FRAME_NUM
式3
一方で待機中にBSからバッファアラームを受信(2605、2007)するとNCは予め定められたポリシを変更(2607、2008)して、変更されたポリシに対応するDUSA選択方法を決定(2607、1504)し、決定された選択方法で共通スプリット位置を計算する(2603、1507)。ポリシ番号の変更はランダムに行われても、ポリシ番号の降順、昇順、運用者によって定められた順番のどれで選択されても良いものとする。当該チャネルを共用する全てのBSに対して、決定した共通スプリット位置を選択結果通知にて送信(2604、1508、1509)し、NCは再び待機状態に戻る。
第1の実施例によれば、複数のセルのスプリット位置から最適な共通のスプリット位置を決定できるため、最大の下りサブフレームにスプリット位置を合わせる方法と比べて効率良く周波数チャネルを使用することが可能となる。
更に、第1の実施例によれば、周波数チャネルを共用する複数のセルのスプリット情報をネットワークコントローラで集中的に収集し制御できるため、ビーコンにより隣接セル間で順次情報を受け渡し制御していく方法に比べて短時間でのスプリット位置の収束および同期が可能となるため、スプリット位置のずれによる与干渉を低減することできる。
C.第2の実施の形態
本実施例における第2の実施例について説明する。
第1の実施例では、CPEからの干渉を受けない場合には共通スプリット位置を使用して周波数チャネルを共用する第1の共用方法を用いていたが、第2の実施例では、第1の共用方法と、共有するチャネルのフレームを時分割で分け合う第2のチャネル共有方法のチャネル利用効率の推定値を計算し、チャネル利用効率の高いチャネル共用方法を用いてチャネル共用を行うことが特徴である。以下、第2の実施例に関して詳細に説明する。
第1の実施例と同様なので説明は省略する。
1.2.動作
2−1.通常モード
第1の実施例と同様なので説明は省略する。
2−2.チャネル共用モード(CPE干渉有):ODFC
第1の実施例と同様なので説明は省略する。
2−3.チャネル共用モード(CPE干渉無):DUSA
図27は、チャネル共用方法の選択を行う場合のタイムシーケンスを示す。CPE干渉無状態(1505)までは第1の実施例のチャネル共用シーケンスである図15と同じである。第2の実施例では、BS2(702)はNC(714)に対してチャネル共用方法選択開始トリガ(2706)を送信する。このトリガに用いられるフレーム構成は図16に示されたものがそのまま使用でき、記載内容も第1の実施例のDUSA開始トリガと同様である。但し第2の実施例では、図16のフレームにおいてトリガor通知の識別情報をトリガとして受信した場合、NCはこのトリガをチャネル共用方法選択開始トリガとして認識する。NCはこのチャネル共用方法選択開始トリガ(2706)を受信し、チャネル共用方法を選択する(2707)。チャネル共用方法選択(2707)では、DUSAとODFCのチャネル利用効率を比較して、チャネル利用効率の高い共用方法を選択する。チャネル共用方法選択の詳細は後述のNCのチャネル共用方法選択フローチャート(図31)で詳細に説明をする。チャネル共用方法選択(2707)でDUSAが選択された場合(2708)、NCはチャネルを共用するBSで共通に利用される共通スプリット位置を決定する。決定方法は図15の共通スプリット位置計算(1507)と同じ方法であり、これ以降の動作も図15に記載の動作と同じであるため、説明は省略する。また、チャネル共用方法選択(2707)でODFCが選択された場合には、スプリット位置計算(1507)は行わずに送信元のBS2(702)に対してODFCが選ばれたことを告げる選択結果通知(1508)を送信する。それ以降の動作は図13の1306以降と同じであるため、説明は省略する。
また、第2の実施例でも第1の実施例同様に送信バッファの状態を監視するが、この動作シーケンスは図20で示された第1の実施例と同じである。
3−1.BS
次に第2の実施例の装置構成例および各装置の有する本実施例に関するフローチャートを示す。図28に、BSの構成図、図29にBSのフローチャートを示す。第1の実施例と異なるのはDUSA開始トリガ送信部(2212)の代わりにチャネル共用方法選択開始トリガ送信部(2801)が置かれている点とチャネル共用制御部(2802)の処理内容が異なる点である。チャネル共用方法選択開始トリガ送信部(2801)の送信するメッセージのフレーム構成とタイミングは第1の実施例と同じである。第1の実施例ではこのトリガ信号を受信するとDUSAの共通スプリット位置を計算するのに対して、第2の実施例ではDUSAとODFCの中から周波数チャネル利用効率の高い共用方法を選択するのが異なる点である。
図30に、第2の実施例のNCの構成図を示す。第2の実施例では、第1の実施例のNC構成例のDUSAスプリット位置計算部(2506)の代わりにチャネル共用方法選択部(3001)が置かれている。
ここで、チャネル利用効率の計算および比較方法の一例について述べる。以下の式4、式5に示すように、ODFCの場合、スーパーチャネルに含まれるフレーム数(ALL_FRAME_NUM_PER_SF) (802.22システムの場合16)をチャネル共有するBS数(BS_NUM)で割った数である、1局に割り当てられるフレーム数(ODFC_FRAME_NUM_PER_BS)を求め、さらに、その逆数をODFC推定チャネル利用効率(A)とする。
= ALL_FRAME_NUM_PER_SF / BS_NUM
式4
ODFC推定チャネル利用効率=1/ODFC_FRAME_NUM_PER_BS
式5
式6のように、ODFC推定チャネル利用効率(A)とDUSA推定チャネル利用効率(B)を比較して、大きい方のチャネル共用方法を選択することで、より周波数チャネル利用効率の高い通信が可能となると考えられる。
then ODFC else DUSA
式6
尚、第1の実施例および第2の実施例では802.22システムを意図した例を示しているが、DUSAではなく第2の共用方法に該当する方法であればどのような方法でも、ODFCではなく第2の共用方法に該当する方法であればどのような方法でも良いこととする。
第2の実施例によれば、上述のような第1の実施例の効果に加え、スプリット位置の同期により干渉を回避する第1の共用方法と、共用する複数のセル間でフレームを分け合って干渉を回避する第2の共用方法を比較して周波数利用効率の高いほうを利用することができるため、第1の共用方法だけの場合よりも更に周波数チャネル利用効率の改善が期待できる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
また、上述では、主にIEEE802.22等の規格に関して説明したが、これに限らず、本発明は、適宜の規格に適用することができる。
102・・・802.22システムのBSネットワーク情報取得
103・・・802.22システムのチャネル取得
104・・・802.22システムのチャネル取得分岐
105・・・802.22システムの通常モードデータサービス
106・・・802.22システムの外部からのチャネル共用要求
107・・・802.22システムの干渉元判定分岐
108・・・802.22システムのODFC
109・・・802.22システムのODFCチャネル共用モードデータサービス
110・・・802.22システムの内部からの追加/削減要求
201・・・BS間干渉のみの場合の模式図
202・・・CPEにも干渉を与える場合の模式図
203・・・基地局1(BS1)
204・・・基地局2(BS2)
205・・・端末(CPE)
206・・・BS1の干渉を与える範囲
207・・・BS2の干渉を与える範囲
301・・・通常モードのフレーム割当
302・・・共用モードのフレーム割当
401・・・隣接BSがCPEのUSに干渉を与える状態の模式図
402・・・隣接BSがCPEのUSに干渉を与えない状態の模式図
501・・・隣接BSがCPEのUSに干渉を与える状態のフレーム状態
502・・・隣接BSがCPEのUSに干渉を与えない状態のフレーム状態
601・・・第1の課題のBS1のフレーム状態
602・・・第1の課題のBS2のフレーム状態
603・・・第1の課題のBS3のフレーム状態
701・・・基地局1(BS1)
702・・・基地局2(BS2)
703・・・BS1に属する端末1(CPE11)
704・・・BS1に属する端末2(CPE12)
705・・・BS2に属する端末1(CPE21)
706・・・BS2に属する端末2(CPE22)
707・・・BS1の通信可能範囲(セル範囲)
708・・・BS2の通信可能範囲(セル範囲)
711・・・デジタルテレビ放送局
712・・・デジタルテレビ受信機
713・・・ホワイトスースデータベース(WSDB)
714・・・ネットワークコントローラ(NC)
715・・・IPネットワーク
801・・・BS−CPE間フレームのスーパーフレーム
802・・・BS−CPE間フレームのフレーム
803・・・BS−CPE間フレームの下りサブフレーム
804・・・BS−CPE間フレームの上りサブフレーム
806・・・BS−CPE間フレームの遷移ギャップ
807・・・上りサブフレームと下りアブフレームのスプリット位置
901・・・BSによる基地局電源ON
902・・・BSよる周辺情報取得
903・・・BSによるチャネル取得
904・・・BSによるチャネル取得成功状態
905・・・BSによる通常モードデータサービス
1001・・・BS2からWSDBへのDB情報取得要求
1002・・・WSDBからBS2へのDB情報取得通知
1003・・・BS1からの周辺BS/CPE情報
1004・・・CPE11からの周辺BS/CPE情報
1005・・・CPE21からBS2へのCPE情報
1006・・・BS2におけるチャネルセット更新
1007・・・BS2におけるBS情報更新
1101・・・BS情報テーブル
1201・・・チャネルセット情報テーブル
1303・・・BS2におけるチャネル取得失敗状態
1304・・・BS2における干渉判定
1305・・・BS2におけるCPE干渉有状態
1306・・・BS2におけるODFC処理
1307・・・BS1におけるODFC処理
1309・・・BS2におけるODFCチャネル共用データサービス
1310・・・BS1におけるODFCチャネル共用データサービス
1401・・・BS2からBS3へのFC要求
1402・・・BS3におけるフレームコンテンション
1403・・・BS3からのFCリクエスト
1405・・・BS2からのFC通知報知
1406・・・BS3からのFC開放報知
1503・・・NCにおけるDUSA選択方法決定
1505・・・BS2におけるCPE干渉無状態
1506・・・BS2からNCへのDUSA開始トリガ
1507・・・NCにおける共通スプリット位置計算
1508・・・NCからBS2への選択結果通知
1509・・・NCからBS1への選択結果通知
1510・・・BS1におけるDUSA結果反映処理
1511・・・BS2におけるDUSA結果反映処理
1512・・・BS1におけるDUSAチャネル共用データサービス
1513・・・BS2におけるDUSAチャネル共用データサービス
1601・・・BS−NC間フレームの送信元IP情報
1602・・・BS−NC間フレームの送信先IP情報
1603・・・BS−NC間フレームのBS−ID情報
1604・・・BS−NC間フレームのトリガor通知識別子
1605・・・BS−NC間フレームの使用チャネル情報
1607・・・BS−NC間フレームのCPE干渉有無識別子
1608・・・BS−NC間フレームのスプリット情報
1609・・・BS−NC間フレームの現在のスプリット位置情報
1610・・・BS−NC間フレームの要求スプリット位置情報
1611・・・BS−NC間フレームのDUSAで決定されたスプリット位置情報
1700・・・チャネル共用情報テーブル
1701・・・チャネル共用情報テーブルのBS名
1702・・・チャネル共用情報テーブルのBS−ID
1703・・・チャネル共用情報テーブルの使用する周波数チャネル番号
1704・・・チャネル共用情報テーブルのCPE干渉有無情報
1705・・・チャネル共用情報テーブルの現在スプリット位置情報
1706・・・チャネル共用情報テーブルの要求スプリット位置情報
1707・・・チャネル共用情報テーブルの共用状態情報
1708・・・チャネル共用情報テーブルの選択方法(ポリシ番号)情報
1709・・・チャネル共用情報テーブルのDUSAで決定したスプリット位置情報
1801・・・BS2からNCへのBS情報通知
1802・・・BS1からNCへのBS情報通知
1803・・・NCにおけるチャネル共用情報更新
1901・・・CPE11からBS1へのフレーム追加/削減要求
1903・・・BS3からBS1へのチャネル共用要求
2003・・・BS1におけるバッファ状態監視
2004・・・BS2におけるバッファ監視状態
2005・・・CPE11におけるバッファ監視状態
2006・・・BS2におけるバッファ状態異常(閾値超え)状態
2007・・・BS2からNCへのバッファアラーム
2008・・・NCにおける使用ポリシ変更
2101・・・DUSA選択方法決定テーブル
2201・・・BS
2202・・・BSのWRAN送受信部
2203・・・BSのWRAN送受信アンテナ
2204・・・BSのCPU
2205・・・BSのメモリ
2206・・・BSのNIC
2207・・・BSの同期部(GPS)
2208・・・BSのGPSアンテナ
2209・・・BSの制御部
2210・・・BSの送受信制御部
2211・・・BSのチャネル共用制御部
2212・・・BSのDUSA開始トリガ送信部
2213・・・BSの送信データバッファ監視部
2214・・・BSのBS情報保持部
2215・・・BSのチャネルセット保持部
2300・・・802.22からの変更点
2301・・・チャネル共用フローのBS起動プロセス
2302・・・チャネル共用フローのチャネル取得
2303・・・チャネル共用フローのチャネル取得成否分岐
2304・・・チャネル共用フローの通常モードデータサービス
2305・・・チャネル共用フローのCPE干渉有無分岐
2306・・・チャネル共用フローのODFC
2307・・・チャネル共用フローのODFC共用モードデータサービス
2308・・・チャネル共用フローのDUSA開始トリガ送信
2309・・・チャネル共用フローの選択結果通知受信
2310・・・チャネル共用フローのDUSA共用モードデータサービス
2311・・・内部からのフレーム追加/削減要求
2312・・・外部からの周波数チャネル共用要求
2401・・・DUSA選択方法更新フローチャートのチャネル共用開始受信
2402・・・DUSA選択方法更新フローチャートの送信バッファ監視状態
2403・・・DUSA選択方法更新フローチャートのキュー長による分岐
2404・・・DUSA選択方法更新フローチャートのバッファアラーム送信
2405・・・DUSA選択方法更新フローチャートのチャネル共用終了
2406・・・DUSA選択方法更新フローチャートのバッファ監視終了
2501・・・NC
2502・・・NCのCPU
2503・・・NCのメモリ
2504・・・NCのNIC
2505・・・NCの制御部
2506・・・NCのDUSAスプリット位置計算部
2507・・・NCのポリシ変更部
2508・・・NCのチャネル共用情報保持部
2509・・・NCのポリシ情報保持部
2601・・・スプリット位置計算フローチャートのNCの待機状態
2602・・・スプリット位置計算フローチャートのDUSA開始トリガ受信
2603・・・スプリット位置計算フローチャートの共通スプリット位置計算
2604・・・スプリット位置計算フローチャートの選択結果通知送信
2605・・・スプリット位置計算フローチャートのバッファアラーム受信
2606・・・スプリット位置計算フローチャートのポリシ変更
2607・・・スプリット位置計算フローチャートのDUSA選択方法決定
2706・・・BS2からNCへのチャネル共用方法選択開始トリガ
2707・・・NCにおけるチャネル共用方法選択
2708・・・NCにおけるODFC選択状態
2801・・・第2の実施例のBSのチャネル共用選択開始トリガ送信部
2802・・・第2の実施例のBSのチャネル共用制御部
2900・・・第2の実施例のチャネル共用フローチャートの802.22からの変更点
2901・・・第2の実施例のチャネル共用フローチャートのチャネル共用方法選択開始トリガ送信
2902・・・第2の実施例のチャネル共用フローチャートの選択結果通知受信
2903・・・第2の実施例のチャネル共用フローチャートの選択方法分岐
3001・・・第2の実施例のNCのチャネル共用方法選択部
3101・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのNCの待機状態
3102・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのチャネル共用選択開始トリガ受信
3103・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのODFCチャネル利用効率推定
3108・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのDUSAチャネル利用効率推定
3109・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのチャネル利用効率分岐
3110・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのODFC選択
3111・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートのDUSA選択
3112・・・第2の実施例のチャネル共用方法選択フローチャートの選択結果通知送信
Claims (16)
- 無線通信システムであって、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
ネットワークコントローラ(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記BSは、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を送信し、
前記NCは、前記基地局情報を受信して、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSは、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BSに所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記BSは、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを前記NCに送信し、
前記NCは、前記BSから前記チャネル共用開始トリガを受信し、 前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSは、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行う
無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記BSは、前記使用可能チャネルを取得する処理において、隣接セルと共用しないチャネルが選択されたことによりチャネル取得に成功した場合には、通常モードでデータサービスを行うことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記BSは、通常モード、第1共用モード、及び、共有する複数のフレームを各基地局で分け合い通信時間が重ならないように利用する第2共用モードのいずれかのモードを選択してデータサービスを行うためのものであって、
前記BSは、前記無線端末からの干渉がある場合には、第2共用モードにてデータサービスを行うことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCは、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置、共用状態が含まれるBS情報通知を、各前記BSから受信し、
前記処理部は、前記BS情報通知に基づき前記チャネル共用情報テーブルを更新する
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記BSは、
使用しているチャネルセット、使用しているチャネルが使えなくなった場合に使うバックアップチャネルセット、候補チャネルセット、隣接セルと共用しなければ利用できないチャネルも含むセル優先チャネルセットのうちいずれか複数を含むチャネルセット情報テーブル
を備え、
前記BSは、前記チャネルセット情報テーブルを参照し、複数のチャネルセットから、ランダム又は予め定められた順序で使用するチャネルを選択し、隣接セルと共用しないチャネルが選択された場合にはチャネル取得成功、隣接セルと共用するチャネルが選択された場合にはチャネル取得失敗と判定することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記処理部が、前記チャネル共用情報テーブルを参照して、前記チャネル共用開始トリガで定められる前記使用チャネルを用いる、ひとつ又は複数のBS識別情報のひとつ又は複数のBSについての現在スプリット位置及び/又は要求スプリット位置に基づき、前記使用チャネルを用いるセル間の平均値となるスプリット位置による共通スプリット位置選択方法、下りサブフレーム最大となるスプリット位置による共通スプリット位置選択方法、上りサブフレーム最大となるスプリット位置による共通スプリット位置選択方法、予め定められた既定のスプリット位置による共通スプリット位置選択方法の内、予め設定されたいずれかひとつ又は複数の共通スプリット位置選択方法に従い、ひとつ又は複数の共通スプリット位置候補を計算することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項6に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCの前記処理部は、
前記第1推定チャネル利用効率を、第1共用モードにて周波数チャネルを共用する基地局の中で要求スプリット位置が最小となる基地局のスプリット位置を、フレーム長からポリシ毎に計算されるスプリット位置を引いて計算される、1フレーム当りに送れるアップストリーム長又は上りサブフレーム長で割ることによって得られる値の逆数として計算し、
計算された複数の前記第1推定チャネル利用効率のうち最大となる共通スプリット位置選択方法による共通スプリット位置候補を前記共通スプリット位置情報として決定する
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項6に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCは、前記BSからバッファアラームを受信すると、前記NCの前記処理部は、予め定められたポリシを変更して、変更されたポリシに対応する前記共通スプリット位置選択方法を決定し、決定された前記共通スプリット位置選択方法で共通スプリット位置を計算することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記BSは、通常モード、第1共用モード、及び、共有する複数のフレームを各基地局で分け合い通信時間が重ならないように利用する第2共用モードのいずれかのモードを選択してデータサービスを行うためのものであって、
前記NCは、前記チャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部は、第1共用モードの第1推定チャネル利用効率と第2共用モードの第2推定チャネル利用効率を比較して、高い方の共用モードを選択するチャネル共用方法選択処理を実行し、
前記チャネル共用方法選択処理で第1共用モードが選択された場合は、前記NCの前記処理部はチャネルを共用する前記BSで共通に利用される共通スプリット位置を決定し、前記BSに対して、前記共通スプリット位置情報を含む選択結果通知を送信し、
一方、前記チャネル共用方法選択で第2共用モードが選択された場合、前記NCの前記処理部は、共通スプリット位置の計算及び前記共通スプリット位置情報の送信は行わずに、前記BSに対して第2共用モードが選ばれたことを告げる選択結果通知を送信し、
前記BSは、前記NCから選択結果通知を受け取り、受け取った選択結果通知に従ういずれかの共用モードでデータサービスを実行する
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項9に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCの前記処理部は、第2共用モードでデータサービスを行った場合の共用するひとつ又は複数のBS間で各フレームを均等に分配することを想定して第2推定チャネル利用効率を計算し、
前記処理部は、第1共用モードにおける共通スプリット位置を計算し、第1共用モードでチャネル共有を行った場合の第1推定チャネル利用効率を計算し、
前記処理部は、第2推定チャネル利用効率と第1推定チャネル利用効率を比較して、大きい方の共用モードを選択する
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項9に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCの前記処理部は、スーパーチャネルに含まれるフレーム数をチャネル共有するBS数で割った数である、1局に割り当てられるフレーム数の逆数を第2推定チャネル利用効率として計算することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記BSは、前記BSと前記BSに隣接するBSが互いに干渉を与え合う距離に位置し、かつ、前記BSは隣接する全てのBSで利用される周波数チャネル以外の周波数チャネルを単独で利用することができず、かつ、前記BSが当該BSの隣接に位置するBSと通信を行う無線端末からの干渉を受けていない場合に、前記チャネル共用開始トリガを前記NCに送信することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記NCの前記処理部は、
前記決定された共通スプリット位置と、周波数チャネルを共用する複数のBSが要求するスプリット位置の中から上りサブフレーム最大となるBSのスプリット位置から、本来一フレームで送られるべき上りサブフレームの送信にかかる第1の推定フレーム数を計算し、
前記第1の推定フレーム数と、共用する周波数チャネルの全フレーム数を周波数チャネルを共用する複数のBS数で割った第2の推定フレーム数を比較し、
前記第1の推定フレーム数が小さい場合は前記共通スプリット位置を用いて、前記第2のフレーム数が小さい場合には前記複数のBSが時間分割で周波数チャネルを共用する
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
周波数チャネルの共用を行っているBS、及び/又は、前記BSに属する無線端末は、前記BS及び/又は前記無線端末の送信データのバッファ量を監視し、
前記BSは、前記基地局のバッファ量が閾値を超えた場合にバッファアラームを前記NCに送信し、及び/又は、前記無線端末は、前記無線端末のバッファ量が閾値を超えた場合に前記BSを介してバッファアラームをネットワークコントローラに送信し、
前記NCは、前記バッファアラームを契機として、前記スプリット位置候補から共通スプリット位置を選択し直す
ことを特徴とする無線通信システム。
- 無線通信システムにおける周波数チャネル共用方法であって、
前記無線通信システムは、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
ネットワークコントローラ(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記BSは、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を送信し、
前記NCは、前記基地局情報を受信して、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSは、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BSに所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記BSは、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを前記NCに送信し、
前記NCは、前記BSから前記チャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSは、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行う
周波数チャネル共用方法。
- 無線通信システムにおけるネットワークコントローラ装置であって、
前記無線通信システムは、
隣接セル間でチャネル共用をしない通常モード、又は、周波数チャネルを共用する各フレームにおける下りサブフレームと上りサブフレームとのスプリット位置を共通化して時間軸上で交互に配置することによって互いに干渉を与えないようする第1共用モードでデータサービスを行うためのひとつ又は複数の基地局(BS)と、
前記ネットワークコントローラ装置(NC)と
を備え、
前記NCは、
前記NCの管轄下にあるひとつ又は複数のBSについて、BS識別情報、使用チャネル、現在のスプリットの位置、要求するスプリット位置、共通スプリット位置を含むチャネル共用情報が記憶されるチャネル共用情報テーブルと、
フレームの共通スプリット位置を決定するための処理部と
を有し、
前記NCは、前記BSから、BS識別情報、使用チャネル、現在スプリット位置、要求スプリット位置を含む基地局情報を受信し、
前記NCは、前記基地局情報を前記チャネル共用情報テーブルに記憶し、
前記BSが、使用可能チャネルを取得する際、隣接セルと共用するチャネルが選択されたことによりチャネル取得失敗と判定した場合には、隣接する他BSに所属する無線端末が自BSに干渉を与える位置にいるかどうかの干渉判定を行い、前記無線端末からの干渉がない場合には、前記NCは、前記BSから、BS識別情報、使用チャネルを含むチャネル共用開始トリガを受信し、
前記処理部が、第1推定チャネル利用効率が最大となる共通スプリット位置候補を共通スプリット位置情報として決定し、前記BSに前記共通スプリット位置情報を送り、
前記BSに、前記NCで決定された前記共通スプリット位置情報を受けて、共通スプリット位置情報に従いスプリット位置の調整を行い、第1共用モードによるチャネル共用を用いてデータサービスを行わせる
ネットワークコントローラ装置。
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