WO2010074248A1 - 無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法 - Google Patents

無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法 Download PDF

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WO2010074248A1
WO2010074248A1 PCT/JP2009/071643 JP2009071643W WO2010074248A1 WO 2010074248 A1 WO2010074248 A1 WO 2010074248A1 JP 2009071643 W JP2009071643 W JP 2009071643W WO 2010074248 A1 WO2010074248 A1 WO 2010074248A1
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threshold
channel
base station
radio base
communication
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慎士 中野
正光 錦戸
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京セラ株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system, a radio base station, and a threshold setting method for allocating at least one communication channel whose interference level is lower than a channel allocation threshold among a plurality of communication channels to a radio terminal.
  • the radio base station measures the interference level in a plurality of communication channels, and determines a low-interference communication channel whose measured interference level is lower than the channel allocation threshold as an empty channel.
  • a radio base station allocates a low interference communication channel to a radio terminal using carrier sense.
  • the channel assignment threshold used for carrier sense is generally set to the same value in each radio base station and each communication channel.
  • a broadband wireless communication system employing a multicarrier wireless communication scheme such as orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) has recently attracted attention (see, for example, Patent Document 1).
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • a plurality of communication channels called subchannels can be assigned to one wireless terminal.
  • the wireless base station and the wireless terminal can increase the communication capacity in the wireless communication.
  • a wireless base station assigns a channel to one wireless terminal using carrier sense. Many communication channels may be assigned to wireless terminals. In this case, the following problem occurs.
  • the second radio base station located around the first radio base station performs carrier sense.
  • the number of communication channels determined as empty channels decreases, and the number of communication channels that can be allocated to the second wireless terminal under its own station decreases. For this reason, the communication capacity and communication quality in the second radio base station are not guaranteed, and there is a problem that fairness between the first radio base station and the second radio base station is not ensured.
  • the present invention guarantees the communication capacity and communication quality in each radio base station when a plurality of communication channels can be assigned to radio terminals and channel assignment is performed using carrier sense. It is an object of the present invention to provide a radio communication system, a radio base station, and a threshold setting method that can ensure fairness of data.
  • the present invention has the following features.
  • the first feature of the present invention is that a first low-interference communication with a first wireless terminal (for example, the wireless terminal 2A) in which the interfered level of a plurality of communication channels within a predetermined frequency band is lower than a threshold value.
  • the first radio base station radio base station 1A
  • the second radio terminal the interfered level among the interfered levels in the plurality of communication channels within the predetermined frequency band is lower than the threshold value.
  • a wireless communication system (wireless communication system 10) comprising a second wireless base station (wireless base station 1B) to which a second low interference communication channel is assigned, and a channel assignment threshold for determining the first low interference communication channel
  • the first channel allocation threshold is different from the second channel allocation threshold that is a channel allocation threshold for determining the second low-interference communication channel.
  • a second feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the first threshold setting unit (threshold setting unit 122A) for setting the first channel allocation threshold and the second channel allocation threshold are set.
  • a second threshold value setting unit (threshold value setting unit 122B), wherein the first threshold value setting unit uses the first random number generated based on a value unique to the first radio base station, and uses the channel allocation threshold value. Is set for each communication channel, and the second threshold setting unit sets the channel allocation threshold for each communication channel using a second random number generated based on a value unique to the second radio base station. The gist is to set.
  • the first threshold setting unit sets the first channel allocation threshold for each communication channel, thereby defining a communication channel with a high allocation priority and a communication channel with a low allocation priority. Is done.
  • the second threshold setting unit sets the second channel allocation threshold for each communication channel, a communication channel with a high allocation priority and a communication channel with a low allocation priority are defined.
  • the first threshold setting unit uses a first random number generated for each communication channel based on a value unique to the first radio base station, and the second threshold setting unit is unique to the second radio base station. Since the second random number generated for each communication channel based on the value is used, different priorities are assigned to the first radio base station and the second radio base station.
  • a third feature of the present invention relates to the second feature of the present invention, wherein the first threshold value setting unit includes a difference between the first random number generated for each communication channel and the first channel allocation threshold value. Is multiplied by a predetermined coefficient (coefficient ⁇ ) for adjusting the result, and the result obtained by multiplying the multiplication result of the first random number and the predetermined coefficient and a reference value serving as a reference for the channel allocation threshold is obtained as the communication channel. And the second threshold value setting unit multiplies the second random number generated for each communication channel by the predetermined coefficient to obtain the second random number and the predetermined threshold value.
  • the gist of the present invention is to set a result of adding a multiplication result with a coefficient and the reference value as the second channel allocation threshold value corresponding to the communication channel.
  • a fourth feature of the present invention relates to the second or third feature of the present invention, wherein the first threshold value setting unit is provided in the first radio base station, and the second threshold value setting unit is The gist is that it is provided in two radio base stations.
  • a fifth feature of the present invention relates to the second or third feature of the present invention, and further comprises a server device (server 4) for managing the first radio base station and the second radio base station,
  • server 4 for managing the first radio base station and the second radio base station
  • the gist is that the first threshold value setting unit and the second threshold value setting unit are provided in the server device.
  • a sixth feature of the present invention is according to any one of the first to fifth features of the present invention, and is characterized in that the communication channel is configured according to an orthogonal frequency division multiple access scheme and a time division multiple access scheme. To do.
  • a seventh feature of the present invention relates to the sixth feature of the present invention, wherein the first threshold value setting unit is responsive to the orthogonal frequency division multiple access scheme in addition to a value unique to the first radio base station.
  • the first channel allocation threshold is set for each communication channel using the first random number generated for each communication channel based on a subchannel number and a time slot number corresponding to the time division multiple access method.
  • the second threshold value setting unit uses the second random number generated for each communication channel based on the subchannel number and the time slot number in addition to a value unique to the second radio base station.
  • the second channel allocation threshold is set for each communication channel.
  • the eighth feature of the present invention is that at least one interference level in a plurality of communication channels is measured, and at least one low interference communication channel whose measured interference level is lower than a channel allocation threshold is set to a wireless terminal (for example, wireless terminal 2A).
  • a threshold setting unit (threshold setting unit 122A) that sets the channel allocation threshold for each of the communication channels, and the threshold setting unit is connected to the radio base station. The gist is to set the channel allocation threshold for each communication channel using a random number generated for each communication channel based on a unique value.
  • the ninth feature of the present invention is that the first radio base station communicates with the first radio terminal the first low-interference communication in which the interfered level of a plurality of communication channels within a predetermined frequency band is lower than the channel allocation threshold. Allocating a channel, and second low-interference communication in which a second radio base station has a level of interference among a plurality of communication channels within the predetermined frequency band lower than the channel allocation threshold for a second radio terminal.
  • a threshold setting method for setting the channel allocation threshold, the channel allocation threshold being a channel allocation threshold for determining the first low interference communication channel, and the second low allocation The gist is that it is different from the second channel allocation threshold value, which is a channel allocation threshold value for determining the interference communication channel.
  • a plurality of communication channels can be allocated to radio terminals and channel allocation is performed using carrier sense, communication capacity and communication quality in each radio base station are guaranteed, and between radio base stations Wireless communication system, wireless base station, and threshold setting method can be provided.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless base station which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows a channel allocation state in case the channel allocation threshold value is set to the fixed value as a comparative example of embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the channel allocation state in the radio
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a radio communication system 10 according to the present embodiment.
  • the wireless communication system 10 has a configuration based on the next generation PHS (Personal Handyphone System).
  • the radio communication system 10 employs an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system and a time division multiple access (TDMA) system as multiplexing systems, and a time division duplex (TDD) system as duplex systems.
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • TDD time division duplex
  • the radio communication system 10 includes a radio base station 1A, a radio base station 1B, a radio terminal 2A, a radio terminal 2B, and a radio terminal 2C.
  • the wireless base station 1A assigns a communication channel to the wireless terminal 2A in response to an assignment request from the wireless terminal 2A located in its own cell (microcell) 3A, and wirelessly communicates with the wireless terminal 2A using the assigned communication channel. Execute communication. Similarly, the radio base station 1A allocates a communication channel to the radio terminal 2C, and executes radio communication with the radio terminal 2C using the assigned communication channel.
  • the radio base station 1B allocates a communication channel to the radio terminal 2B located in its own cell (microcell) 3B, and executes radio communication with the radio terminal 2B using the assigned communication channel.
  • the radio base station 1A can assign a plurality of communication channels to the radio terminal 2A and the radio terminal 2C, respectively, and dynamically change the assigned communication channel.
  • the radio base station 1B can allocate a plurality of communication channels to the radio terminal 2B and dynamically change the assigned communication channels.
  • the entire frequency band in the radio communication system 10 is frequency-divided into a subchannels according to the OFDMA scheme, and b times each of uplink and downlink in one frame period of the radio communication system 10 according to the TDMA scheme. Time is divided into slots.
  • a ⁇ b communication channels are configured in each uplink and downlink.
  • Each communication channel configured in this way is configured using one time slot and one subchannel, and is called a physical resource unit (PRU) in the next generation PHS.
  • PRU physical resource unit
  • the radio base station 1A and the radio base station 1B perform autonomous distributed channel assignment. That is, the radio base station 1A detects a radio signal transmitted / received by the radio base station 1B, determines a communication channel to which the radio base station 1B is assigned, and sets a communication channel to which the radio base station 1B has not been assigned to the radio terminal 2A. Alternatively, it is assigned to the wireless terminal 2C. Similarly, the radio base station 1B detects a radio signal transmitted / received by the radio base station 1A, determines a communication channel to which the radio base station 1A is assigned, and assigns a communication channel to which the radio base station 1A has not been assigned to the radio terminal. Assign to 2B. Such processing is called carrier sense as described above, and interference between the radio base station 1A and the radio base station 1B is autonomously avoided.
  • the radio base station 1A allocates to the radio terminal 2A a communication channel whose interference level from an interference source (for example, the radio base station 1B and the radio terminal 2B) is lower than the channel allocation threshold among the a ⁇ b communication channels. That is, in the present embodiment, the radio base station 1A measures the interfered level in a plurality of communication channels, and designates the first low-interference communication channel whose measured interfered level is lower than the first channel allocation threshold as the first radio terminal ( A first radio base station assigned to at least one radio terminal 2A or 2C) is configured.
  • the radio base station 1B wirelessly transmits a communication channel whose interference level from an interference source (for example, the radio base station 1A, the radio terminal 2A, and the radio terminal 2C) is lower than the channel allocation threshold among the a ⁇ b communication channels. Assign to terminal 2A.
  • the radio base station 1B measures the interfered level in a plurality of communication channels, and designates the second low-interference communication channel whose measured interfered level is lower than the second channel allocation threshold as the second radio terminal (wireless terminal).
  • 2B) constitutes a second radio base station to be assigned at least one.
  • the plurality of communication channels have a predetermined frequency band (see FIGS. 3 and 4).
  • the radio base station 1B allocates and allocates the communication channel to the radio terminal 2B. Voice communication or data communication is performed using the communication channel.
  • the radio base station 1B performs carrier sense even when other radio terminals communicate, but the carrier sense result in the communication channel to which the radio base station 1A is assigned exceeds the channel assignment threshold. For this reason, the radio base station 1B allocates communication channels specified by other subchannels and time slots that have a carrier sense result equal to or less than the channel allocation threshold.
  • the radio base station 1A occupies the frequency band and the communication time zone the radio base station 1B cannot communicate.
  • the radio base station 1B occupies the frequency band and the communication time zone the radio base station 1A cannot communicate.
  • the channel allocation threshold value is optimally set for each of the radio base station 1A and the radio base station 1B, thereby guaranteeing the lower limit of the communication capacity in each radio base station / radio terminal, and each radio base station / radio terminal.
  • FIG. 2A is a functional block diagram showing the configuration of the radio base station 1A.
  • the radio base station 1A includes an antenna unit 101A, a radio communication unit 110A, a control unit 120A, a wired communication unit 130A, and a storage unit 140A.
  • the wireless communication unit 110A transmits / receives a wireless signal to / from the wireless terminal 2A or the wireless terminal 2C via the antenna unit 101A.
  • the antenna unit 101A may be an adaptive array antenna configured using a plurality of antennas.
  • 120 A of control parts are comprised by CPU, for example, and control the various functions which 1 A of radio base stations comprise.
  • the storage unit 140A is configured by a memory, for example, and stores various information used for control and the like in the radio base station 1A.
  • the wired communication unit 130A functions as an interface with a wired communication network.
  • the radio communication unit 110A includes a radio signal transmission unit 111A, a radio signal reception unit 112A, a signal processing unit 113A, and an interference level measurement unit 114A.
  • the signal processing unit 113A encodes data to be transmitted to the wireless terminal 2A or the wireless terminal 2C, and modulates the encoded data.
  • the signal processing unit 113A performs serial / parallel conversion and inverse fast Fourier transform (IFFT) on the modulated data.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the OFDM signal generated in this way is input to the radio signal transmission unit 111A.
  • the radio signal transmission unit 111A includes a power amplifier, an up-converter, and the like, converts the input OFDM signal into a radio signal, and transmits the radio signal to the radio terminal 2A or the radio terminal 2C.
  • the radio signal reception unit 112A includes a low noise amplifier, a down converter, and the like, converts the radio signal received from the radio terminal 2A into an OFDM signal, and inputs the OFDM signal to the signal processing unit 113A.
  • the signal processing unit 113A performs demodulation and decoding after fast Fourier transform (FFT) and parallel / serial conversion of the OFDM signal.
  • FFT fast Fourier transform
  • the interference level measurement unit 114A measures the received power of the radio signal received from the interference source (for example, the radio base station 1B and the radio terminal 2B) as the interfered level. Specifically, the interference level measurement unit 114A measures the interfered level for each of the a ⁇ b communication channels.
  • the control unit 120A includes an information acquisition unit 121A, a threshold setting unit 122A, and a channel allocation unit 123A.
  • the information acquisition unit 121A acquires various types of information used for setting the first channel allocation threshold from the storage unit 140A.
  • the information acquisition unit 121A acquires a value unique to the radio base station 1A, a subchannel number that identifies a subchannel, and a time slot number that identifies a time slot.
  • a base station identifier BSID
  • a serial number of the radio base station 1A or the like can be used as the value unique to the radio base station 1A.
  • BSID base station identifier
  • the threshold setting unit 122A constitutes a first threshold setting unit that sets the first channel allocation threshold for each of the a ⁇ b communication channels based on the information acquired by the information acquisition unit 121A.
  • the threshold setting unit 122A generates a random number for each communication channel (hereinafter referred to as a first random number) based on the BSID, and sets a first channel allocation threshold for each communication channel.
  • the threshold setting unit 122A uses the BSID / subchannel number / slot number as an initial value of a random code (PN code), and obtains an individual first channel allocation threshold for each BSID / subchannel number / slot number. Details of the method for setting the first channel allocation threshold will be described later.
  • the first channel allocation threshold set by the threshold setting unit 122A is stored in the storage unit 140A. Note that the setting of the first channel allocation threshold is executed, for example, when the radio base station 1A is installed.
  • the channel allocation unit 123A has a function of allocating a communication channel to the radio terminal 2A or the radio terminal 2C, a function of managing information of an allocated communication channel (hereinafter, allocation information), and a function of releasing the allocated communication channel. .
  • the channel assignment unit 123A compares the interfered level measured for each communication channel by the interference level measurement unit 114A with the first channel assignment threshold, and the first low interference communication channel whose interference level is lower than the first channel assignment threshold. Is identified. At that time, the channel allocation unit 123A acquires the corresponding first channel allocation threshold value from the storage unit 140A for each communication channel, and uses the acquired first channel allocation threshold value for comparison with the interfered level. Then, the channel assignment unit 123A assigns the specified first low interference communication channel to the wireless terminal 2A or the wireless terminal 2C.
  • FIG. 2B is a functional block diagram showing the configuration of the radio base station 1B. Here, the description overlapping with that of the radio base station 1B is omitted.
  • the radio base station 1B includes an antenna unit 101B, a radio communication unit 110B, a control unit 120B, a wired communication unit 130B, and a storage unit 140B.
  • the radio communication unit 110B includes a radio signal transmission unit 111B, a radio signal reception unit 112B, a signal processing unit 113B, and an interference level measurement unit 114B.
  • the control unit 120B includes an information acquisition unit 121B, a threshold setting unit 122B, and a channel allocation unit 123B.
  • the interference level measurement unit 114B measures the received power of the radio signal received from the interference source (for example, the radio base station 1A, the radio terminal 2A, and the radio terminal 2C) as the interfered level. Specifically, the interference level measurement unit 114B measures the interfered level for each of the a ⁇ b communication channels.
  • the information acquisition unit 121B acquires a value specific to the radio base station 1B (here, BSID), a subchannel number that identifies a subchannel, and a time slot number that identifies a time slot. .
  • BSID a value specific to the radio base station 1B
  • subchannel number that identifies a subchannel
  • time slot number that identifies a time slot.
  • the threshold setting unit 122B configures a second threshold setting unit that sets the second channel allocation threshold for each of the a ⁇ b communication channels based on the information acquired by the information acquisition unit 121B.
  • the threshold setting unit 122B generates a random number (hereinafter referred to as a second random number) for each communication channel based on the BSID, and sets a second channel allocation threshold for each communication channel.
  • the second channel allocation threshold set by the threshold setting unit 122B is stored in the storage unit 140B. Note that the setting of the second channel assignment threshold is executed, for example, when the radio base station 1B is installed.
  • the channel assignment unit 123B has a function of assigning a communication channel to the wireless terminal 2B, a function of managing assignment information of the assigned communication channel, and a function of releasing the assigned communication channel.
  • the channel assignment unit 123B compares the interfered level measured for each communication channel by the interference level measurement unit 114B with the second channel assignment threshold, and identifies a low-interference communication channel whose interference level is lower than the second channel assignment threshold. To do.
  • the channel allocation unit 123B acquires the corresponding second channel allocation threshold value from the storage unit 140B for each communication channel, and uses the acquired second channel allocation threshold value for comparison with the interfered level. Then, the channel assignment unit 123B assigns the specified second low interference communication channel to the radio terminal 2B.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the channel assignment threshold and the interfered level when the channel assignment threshold is set to a constant value as a comparative example of the present embodiment.
  • the channel allocation threshold is set to ⁇ 80 dBm for all the communication channels that can be specified by the radio base station 1A and the communication channels that can be specified by the radio base station 1B. It is assumed that all communication channels are assigned to the terminal 2A and the wireless terminal 2C. That is, the radio base station 1A occupies a frequency band and a communication time band. In such a situation, since the interfered level exceeds the channel allocation threshold in all communication channels, the radio base station 1B cannot allocate a communication channel to the radio terminal 2B.
  • FIG. 4 is a diagram showing a channel allocation situation when channel allocation thresholds are set unevenly in the radio base station 1A and the radio base station 1B according to the present embodiment.
  • a communication channel that is not allocated is indicated by shading.
  • a different first channel assignment threshold is set for each communication channel and a different channel assignment threshold is set for each second communication channel within a range of minimum -120 dBm to maximum -45 dBm.
  • a communication channel having a high first channel assignment threshold and a communication channel having a high second channel assignment threshold are being assigned.
  • the first channel allocation threshold of the communication channel of the subchannel number 1 and the time slot number 1 is ⁇ 55 dBm, which is high, and is being allocated.
  • the second channel allocation threshold value of the communication channel of subchannel number 1 and time slot number 1 is ⁇ 105 dBm, which is low, and is not being allocated.
  • the first channel allocation threshold of the communication channels of the subchannel number 1 and the time slot number 2 is ⁇ 100 dBm, which is low, and is not being allocated.
  • the second channel allocation threshold of the communication channels of subchannel number 1 and time slot number 2 is -50 dBm, which is high, and is being allocated.
  • a communication channel is defined.
  • each wireless base station is assigned in order from the communication channel with the highest priority, and conversely, the communication channel with the lower priority is difficult to use. Therefore, the possibility that each radio base station occupies the frequency band and communication time zone can be reduced, and even when there is a bias in the number of radio terminals accommodated between radio base stations, communication channel allocation between radio base stations is Evenly close.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the detailed operation of the radio base station 1A, specifically, the details of the first channel allocation threshold setting method. The processing flow of FIG. 5 is also executed in the radio base station 1B.
  • a first channel allocation threshold is set for one communication channel that is a threshold setting target.
  • step S1 the information acquisition unit 121A acquires each information of the BSID lower x bits of the radio base station 1A, the subchannel number of the communication channel targeted for threshold setting, and the time slot number.
  • the threshold setting unit 122A sets the information acquired by the information acquisition unit 121A in step S1 as the initial value of the random code. Note that the threshold setting unit 122A incorporates an encoder (or an arithmetic algorithm) that generates a random code.
  • step S3 the threshold setting unit 122A extracts a random number (first random number) y bits from the encoder and converts it into a decimal (decimal number) display.
  • step S4 the threshold value setting unit 122A multiplies the first random number converted into the decimal display in step S3 by a coefficient ⁇ .
  • the coefficient ⁇ is used to adjust the difference between the first channel allocation thresholds assigned to the communication channels.
  • the coefficient ⁇ is determined empirically from simulation or the like. In the example of FIG. 4, the difference in the first channel allocation threshold is set to 5 dB by the coefficient ⁇ .
  • step S5 the threshold value setting unit 122A adds the multiplication result of the first random number and the coefficient ⁇ obtained in step S4 and the reference value serving as a reference for the first channel allocation threshold value.
  • step S6 the threshold setting unit 122A sets the addition result obtained in step S5 as the first channel allocation threshold of the communication channel targeted for threshold setting.
  • step S7 the threshold setting unit 122A determines whether or not the setting of the first channel allocation threshold has been completed for all communication channels. If there is a communication channel for which the first channel allocation threshold is not set, the process returns to step S1, and the threshold setting process for the next communication channel targeted for threshold setting is executed.
  • the threshold setting unit 122A sets the first channel allocation threshold for each communication channel, so that the communication channel with the higher allocation priority is allocated.
  • a communication channel with a low priority is defined.
  • the threshold setting unit 122B sets the second channel allocation threshold for each communication channel, thereby defining a communication channel with a high allocation priority and a communication channel with a low allocation priority.
  • the threshold setting unit 122A uses a first random number generated for each communication channel based on a value unique to the radio base station 1A, and the threshold setting unit 122B is based on a value unique to the radio base station 1B. Since the second random number generated for each communication channel is used, different priorities are assigned to the radio base station 1A and the radio base station 1B.
  • the threshold setting unit 122A multiplies the first random number generated for each communication channel by the coefficient ⁇ for adjusting the difference between the channel assignment thresholds, and multiplies the first random number and the coefficient ⁇ .
  • a result obtained by adding the result and a reference value serving as a reference for the channel assignment threshold is set as a channel assignment threshold corresponding to the first communication channel.
  • the coefficient ⁇ the difference between channel assignment thresholds can be adjusted, and the degree of prioritization can be determined. Further, by using the reference value, the channel allocation threshold can be set to a practically appropriate value.
  • the threshold setting unit 122A uses the first random number generated for each communication channel based on the value unique to the radio base station 1A, the subchannel number, and the time slot number, An allocation threshold is set for each communication channel.
  • the threshold setting unit 122B uses the second random number generated for each communication channel based on the value unique to the radio base station 1B, the subchannel number, and the time slot number to set the second channel allocation threshold to the communication channel. Set every time. By using the subchannel number and the time slot number for generation of random numbers, the channel allocation threshold value for each communication channel can be made different more reliably.
  • the threshold setting unit 122A is provided in the radio base station 1A and the threshold setting unit 122B is provided in the radio base station 1B.
  • the threshold setting unit 122A and the threshold setting unit 122B are included in other devices. It is also possible to provide it.
  • a threshold setting unit 122A and a threshold setting unit 122B may be provided in the server 4 (server device) as shown in FIG.
  • the server 4 is connected to the radio base station 1A and the radio base station 1B via a wired communication network, and manages the radio base station 1A and the radio base station 1B.
  • step S3 an example of setting the channel allocation threshold value by the processing flow of FIG. 5 has been described.
  • step S3 when a favorable result is obtained in step S3, the processes in steps S4 and S5 are omitted. Also good.
  • the channel assignment threshold value may be set by switching.
  • the wireless communication system 10 has a configuration based on the next generation PHS.
  • the wireless communication system 10 is not limited to the next generation PHS.
  • a CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance
  • the present invention is applicable.
  • the present invention may be applied to a wireless LAN (IEEE802.11) system or a conventional PHS.
  • the present invention can be similarly applied to a wireless communication system that employs LTE (Long Term Evolution), which is a standard established by 3GPP (Third Generation Partnership Project).
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • the wireless communication system, the wireless base station, and the threshold setting method according to the present invention can assign a plurality of communication channels to wireless terminals, and perform channel assignment using carrier sense.
  • the communication capacity and the communication quality in the base station are guaranteed, and the fairness between the radio base stations can be ensured, which is useful as a communication system.

Abstract

　本発明に係る無線通信システムは、キャリアセンスにおけるチャネル割当閾値を通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部１２２Ａと、チャネル割当閾値を通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部１２２Ｂとを備える。閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を用いて、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を用いて、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。

Description

無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法
本発明は、複数の通信チャネルの中から被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末に少なくとも１つ割り当てる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法に関する。
　従来、自律分散型のチャネル割り当てを行う無線基地局では、キャリアセンスと呼ばれる空きチャネル判定が行われている。具体的には、無線基地局は、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを空きチャネルと判定する。このような無線通信システムにおいて無線基地局は、キャリアセンスを利用して低干渉通信チャネルを無線端末に割り当てる。なお、キャリアセンスに用いられるチャネル割当閾値は、各無線基地局および各通信チャネルにおいて同一の値に設定されることが一般的である。
　また、有限な周波数資源を有効に活用するために、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）などのマルチキャリア無線通信方式を採用する広帯域無線通信システムが近年注目されている（例えば、特許文献１参照）。マルチキャリア無線通信方式では、サブチャネルと呼ばれる通信チャネルを１つの無線端末に複数割り当てることが可能である。無線基地局および無線端末は、無線通信に用いる通信チャネル数が多いほど、当該無線通信における通信容量を増加させることができる。
特開２００３－１６９０３６号公報
　上記ＯＦＤＭＡ方式を用いたマルチキャリア無線通信方式では、１つの無線端末が通信に用いる周波数帯域が広いため、１つの無線端末に対し、キャリアセンスを利用して無線基地局がチャネル割り当てを行う場合において、多くの通信チャネルが無線端末に割り当てられる可能性がある。この場合、次のような問題が生じる。
　具体的には、第１無線基地局が自局配下の第１無線端末に多くの通信チャネルを割り当てていると、第１無線基地局の周辺に位置する第２無線基地局においては、キャリアセンスにより空きチャネルと判定される通信チャネルの数が少なくなり、自局配下の第２無線端末に割り当て可能な通信チャネルが少なくなる。このため、第２無線基地局における通信容量や通信品質が保証されず、第１無線基地局と第２無線基地局との間の公平性が確保されない問題があった。
　そこで、本発明は、通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、第１無線端末（例えば無線端末２Ａ）に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルが閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てる第１無線基地局（無線基地局１Ａ）と、第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルにおける被干渉レベルのうちの被干渉レベルが前記閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てる第２無線基地局（無線基地局１Ｂ）とを備える無線通信システム（無線通信システム１０）であって、前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを要旨とする。
　本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１チャネル割当閾値を設定する第１閾値設定部（閾値設定部１２２Ａ）と、前記第２チャネル割当閾値を設定する第２閾値設定部（閾値設定部１２２Ｂ）とを備え、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値を基に発生させた第１乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値を基に発生させた第２乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。
このような無線通信システムによれば、第１閾値設定部が第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。
　同様に、第２閾値設定部が第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。
　さらに、第１閾値設定部は、第１無線基地局に固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を使用し、第２閾値設定部は、第２無線基地局に固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を使用するため、第１無線基地局および第２無線基地局において異なる優先順位付けがなされる。
　このため、割り当て優先順位の高い通信チャネルが割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できるとともに、割り当て優先順位の高い通信チャネルが割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できる。したがって、各無線基地局において、他の無線基地局よりも優先して割り当て可能な通信チャネルが確保されるため、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる。
　本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数と、前記第１チャネル割当閾値間の差分を調整するための所定係数（係数α）とを乗算し、前記第１乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第１チャネル割当閾値として設定し、前記第２閾値設定部は、前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数と、前記所定係数とを乗算し、前記第２乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第２チャネル割当閾値として設定することを要旨とする。
　本発明の第４の特徴は、本発明の第２または第３の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に設けられ、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に設けられることを要旨とする。
　本発明の第５の特徴は、本発明の第２または第３の特徴に係り、前記第１無線基地局および前記第２無線基地局を管理するサーバ装置（サーバ４）をさらに備え、前記第１閾値設定部および前記第２閾値設定部は、前記サーバ装置に設けられることを要旨とする。
　本発明の第６の特徴は、本発明の第１～第５の何れかの特徴に係り、前記通信チャネルは、直交周波数分割多元接続方式および時分割多元接続方式に従って構成されることを要旨とする。
　本発明の第７の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値に加え、前記直交周波数分割多元接続方式に応じたサブチャネル番号と、前記時分割多元接続方式に応じた時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値に加え、前記サブチャネル番号と前記時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。
　本発明の第８の特徴は、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを無線端末（例えば無線端末２Ａ）に対し少なくとも１つ割り当てる無線基地局（無線基地局１Ａ）であって、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部（閾値設定部１２２Ａ）を備え、前記閾値設定部は、前記無線基地局に固有の値を基に前記通信チャネル毎に発生させた乱数を用いて、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定することを要旨とする。
　本発明の第９の特徴は、第１無線基地局が第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てるステップと、第２無線基地局が第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルが前記チャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てるステップとを含み、前記チャネル割当閾値を設定する閾値設定方法であって、前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを要旨とする。
　本発明によれば、通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法を提供できる。
本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態の比較例として、チャネル割当閾値が一定値に設定されている場合のチャネル割り当て状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるチャネル割り当て状態の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の詳細動作、具体的には、チャネル割当閾値の設定方法の詳細を示すフローチャートである。 その他の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。
　次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）無線基地局の概略動作、（４）無線基地局の詳細動作、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
　（１）無線通信システムの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。
　本実施形態では、無線通信システム１０が次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）に基づく構成を有しているものとする。無線通信システム１０には、多重化方式として直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式と時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式とが採用され、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ）方式が採用されている。
　図１の例では、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ、無線基地局１Ｂ、無線端末２Ａ、無線端末２Ｂおよび無線端末２Ｃを有する。
　無線基地局１Ａは、自局のセル（マイクロセル）３Ａ内に位置する無線端末２Ａからの割り当て要求に応じて無線端末２Ａに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ａと無線通信を実行する。同様にして、無線基地局１Ａは、無線端末２Ｃに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｃと無線通信を実行する。
　無線基地局１Ｂは、自局のセル（マイクロセル）３Ｂ内に位置する無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｂと無線通信を実行する。
　無線基地局１Ａは、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃそれぞれに、複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。
　無線通信システム１０では、ＯＦＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０における全周波数帯域がａ個のサブチャネルに周波数分割され、ＴＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０の１フレーム期間における上り下りそれぞれがｂ個の時間スロットに時間分割されている。
　これにより、上り下りそれぞれにおいて、ａ×ｂ個の通信チャネルが構成される。このようにして構成された各通信チャネルは、１つの時間スロットと１つのサブチャネルとを用いて構成され、次世代ＰＨＳでは物理リソースユニット（ＰＲＵ）と呼ばれる。
　無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂは、自律分散型のチャネル割り当てを行う。すなわち、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂが送受信する無線信号を検出し、無線基地局１Ｂが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ｂが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに割り当てる。同様に、無線基地局１Ｂは、無線基地局１Ａが送受信する無線信号を検出し、無線基地局１Ａが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ａが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当てる。このような処理は、上述したようにキャリアセンスと呼ばれ、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂ間の干渉が自律的に回避される。
　無線基地局１Ａは、ａ×ｂ個の通信チャネルのうち干渉源（例えば無線基地局１Ｂおよび無線端末２Ｂ）からの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末２Ａに割り当てる。すなわち、本実施形態において無線基地局１Ａは、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルが第１チャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを第１無線端末（無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃ）に少なくとも１つ割り当てる第１無線基地局を構成する。
　また、無線基地局１Ｂは、ａ×ｂ個の通信チャネルのうち干渉源（例えば無線基地局１Ａ、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃ）からの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い通信チャネルを無線端末２Ａに割り当てる。本実施形態において無線基地局１Ｂは、複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルが第２チャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを第２無線端末（無線端末２Ｂ）に少なくとも１つ割り当てる第２無線基地局を構成する。ここで複数の通信チャネルは、所定の周波数帯域を有する（図３および図４参照）。
　具体的には、無線基地局１Ｂは、あるサブチャネルおよび時間スロットによって指定される通信チャネルにおけるキャリアセンス結果がチャネル割当閾値以下である場合には、その通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて音声通信またはデータ通信を行う。
　その後、無線基地局１Ｂは、他の無線端末が通信を行う際にもキャリアセンスを行うが、無線基地局１Ａが割り当て中の通信チャネルにおけるキャリアセンス結果はチャネル割当閾値を超えてしまう。このため、無線基地局１Ｂは、他のサブチャネルおよび時間スロットによって指定される通信チャネルのうちキャリアセンス結果がチャネル割当閾値以下となるものを割当てる。
　特に、広帯域無線通信システムにおいては１つの無線端末当たりの使用可能周波数帯域が非常に広いため、無線基地局１Ａが指定する通信チャネルと無線基地局１Ｂが指定する通信チャネルとが衝突し合う可能性が非常に高くなる。無線基地局１Ａが周波数帯域および通信時間帯を占有すると、無線基地局１Ｂは通信不可能となる。また、無線基地局１Ｂが周波数帯域および通信時間帯を占有すると、無線基地局１Ａは通信不可能となる。
　本実施形態では、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂそれぞれについてチャネル割当閾値を最適に設定することにより、各無線基地局/無線端末における通信容量の下限値の保証、各無線基地局/無線端末におけるQoSの保証、各無線基地局/無線端末間におけるフェアネスの保証を実現する。
　（２）無線基地局の構成
　次に、（２．１）無線基地局１Ａの構成、（２．２）無線基地局１Ｂの構成について説明する。
　（２．１）無線基地局１Ａの構成
　図２（ａ）は、無線基地局１Ａの構成を示す機能ブロック図である。図２（ａ）に示すように、無線基地局１Ａは、アンテナ部１０１Ａ、無線通信部１１０Ａ、制御部１２０Ａ、有線通信部１３０Ａおよび記憶部１４０Ａを有する。
　無線通信部１１０Ａは、アンテナ部１０１Ａを介して、無線信号を無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃと送受信する。なお、アンテナ部１０１Ａは、複数のアンテナを用いて構成されるアダプティブアレイアンテナであってもよい。制御部１２０Ａは、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。記憶部１４０Ａは、例えばメモリによって構成され、無線基地局１Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部１３０Ａは、有線通信網とのインタフェースとして機能する。
　無線通信部１１０Ａは、無線信号送信部１１１Ａ、無線信号受信部１１２Ａ、信号処理部１１３Ａおよび干渉レベル測定部１１４Ａを有する。
　信号処理部１１３Ａは、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに送信するデータを符号化し、符号化したデータを変調する。信号処理部１１３Ａは、変調されたデータをシリアル／パラレル変換および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する。このようにして生成されたＯＦＤＭ信号は、無線信号送信部１１１Ａに入力される。無線信号送信部１１１Ａは、パワーアンプおよびアップコンバータなどを含み、入力されたＯＦＤＭ信号を無線信号に変換して、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに送信する。
　無線信号受信部１１２Ａは、ローノイズアンプおよびダウンコンバータなどを含み、無線端末２Ａから受信した無線信号をＯＦＤＭ信号に変換して信号処理部１１３Ａに入力する。信号処理部１１３Ａは、ＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）およびパラレル／シリアル変換した後、復調および復号を行う。
　干渉レベル測定部１１４Ａは、干渉源（例えば無線基地局１Ｂおよび無線端末２Ｂ）から受信する無線信号の受信電力を被干渉レベルとして測定する。具体的には、干渉レベル測定部１１４Ａは、ａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて被干渉レベルを測定する。
　制御部１２０Ａは、情報取得部１２１Ａ、閾値設定部１２２Ａおよびチャネル割当部１２３Ａを有する。
　情報取得部１２１Ａは、第１チャネル割当閾値の設定に用いられる各種の情報を記憶部１４０Ａから取得する。本実施形態では、情報取得部１２１Ａは、無線基地局１Ａに固有の値と、サブチャネルを識別するサブチャネル番号と、時間スロットを識別する時間スロット番号とを取得する。ここで、無線基地局１Ａに固有の値とは、無線基地局１Ａを識別する基地局識別子（ＢＳＩＤ）、または無線基地局１Ａの製造番号などが使用できる。以下では、無線基地局１Ａに固有の値として、ＢＳＩＤを用いる一例について説明する。
　閾値設定部１２２Ａは、情報取得部１２１Ａによって取得された情報に基づいて第１チャネル割当閾値をａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて設定する第１閾値設定部を構成する。閾値設定部１２２Ａは、ＢＳＩＤを基に通信チャネル毎に乱数（以下、第１乱数）を発生させ、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。
　例えば、閾値設定部１２２Ａは、BSID/サブチャネル番号/スロット番号をランダム符号(ＰＮ符号)の初期値として利用し、各ＢＳＩＤ/サブチャネル番号/スロット番号で個別の第１チャネル割当閾値を得る。第１チャネル割当閾値を設定する方法の詳細については後述する。閾値設定部１２２Ａによって設定された第１チャネル割当閾値は、記憶部１４０Ａに記憶される。なお、第１チャネル割当閾値の設定は、例えば無線基地局１Ａの設置時に実行される。
　チャネル割当部１２３Ａは、無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに通信チャネルを割り当てる機能と、割り当てた通信チャネルの情報（以下、割り当て情報）を管理する機能と、割り当てた通信チャネルを解放する機能とを有する。
　チャネル割当部１２３Ａは、干渉レベル測定部１１４Ａによって通信チャネル毎に測定された被干渉レベルを第１チャネル割当閾値と比較し、被干渉レベルが第１チャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを特定する。その際、チャネル割当部１２３Ａは、通信チャネル毎に、対応する第１チャネル割当閾値を記憶部１４０Ａから取得し、取得した第１チャネル割当閾値を被干渉レベルとの比較に用いる。そして、チャネル割当部１２３Ａは、特定した第１低干渉通信チャネルを無線端末２Ａまたは無線端末２Ｃに割り当てる。
　（２．２）無線基地局１Ｂの構成
　図２（ｂ）は、無線基地局１Ｂの構成を示す機能ブロック図である。ここでは、無線基地局１Ｂと重複する説明については省略する。
　無線基地局１Ｂは、アンテナ部１０１Ｂ、無線通信部１１０Ｂ、制御部１２０Ｂ、有線通信部１３０Ｂおよび記憶部１４０Ｂを有する。無線通信部１１０Ｂは、無線信号送信部１１１Ｂ、無線信号受信部１１２Ｂ、信号処理部１１３Ｂおよび干渉レベル測定部１１４Ｂを有する。制御部１２０Ｂは、情報取得部１２１Ｂ、閾値設定部１２２Ｂおよびチャネル割当部１２３Ｂを有する。
　干渉レベル測定部１１４Ｂは、干渉源（例えば無線基地局１Ａ、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃ）から受信する無線信号の受信電力を被干渉レベルとして測定する。具体的には、干渉レベル測定部１１４Ｂは、ａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて被干渉レベルを測定する。
　情報取得部１２１Ｂは、情報取得部１２１Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値（ここでは、ＢＳＩＤ）と、サブチャネルを識別するサブチャネル番号と、時間スロットを識別する時間スロット番号とを取得する。
　閾値設定部１２２Ｂは、情報取得部１２１Ｂによって取得された情報に基づいて第２チャネル割当閾値をａ×ｂ個の通信チャネルそれぞれについて設定する第２閾値設定部を構成する。閾値設定部１２２Ｂは、ＢＳＩＤを基に通信チャネル毎に乱数（以下、第２乱数）を発生させ、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂによって設定された第２チャネル割当閾値は、記憶部１４０Ｂに記憶される。なお、第２チャネル割当閾値の設定は、例えば無線基地局１Ｂの設置時に実行される。
　チャネル割当部１２３Ｂは、無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当てる機能と、割り当てた通信チャネルの割り当て情報を管理する機能と、割り当てた通信チャネルを解放する機能とを有する。チャネル割当部１２３Ｂは、干渉レベル測定部１１４Ｂによって通信チャネル毎に測定された被干渉レベルを第２チャネル割当閾値と比較し、被干渉レベルが第２チャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを特定する。その際、チャネル割当部１２３Ｂは、通信チャネル毎に、対応する第２チャネル割当閾値を記憶部１４０Ｂから取得し、取得した第２チャネル割当閾値を被干渉レベルとの比較に用いる。そして、チャネル割当部１２３Ｂは、特定した第２低干渉通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当てる。
　（３）無線基地局の概略動作
　次に、図３および図４を用いて、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂの概略動作について説明する。
　図３は、本実施形態の比較例として、チャネル割当閾値が一定値に設定されている場合のチャネル割当閾値と被干渉レベルとの関係を示す図である。
　図３の例では、無線基地局１Ａの指定し得る通信チャネルおよび無線基地局１Ｂの指定し得る通信チャネルの全てに対してチャネル割当閾値が－８０ｄＢｍに設定されており、無線基地局１Ａが無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃに全ての通信チャネルを割り当てているものとする。すなわち、無線基地局１Ａは、周波数帯域および通信時間帯を占有している。このような状況では、全ての通信チャネルにおいて被干渉レベルがチャネル割当閾値を超えているため、無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当てることができない。
　図４は、本実施形態に係る無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂにおいて、チャネル割当閾値が不均一に設定されている場合のチャネル割り当て状況を示す図である。なお、非割当中の通信チャネルを網掛けで表す。
　図４の例では、最小－１２０ｄＢｍ～最大－４５ｄＢｍの範囲内で、通信チャネル毎に異なる第１チャネル割当閾値が設定され、第２通信チャネル毎に異なるチャネル割当閾値が設定されている。また、第１チャネル割当閾値が高い通信チャネルと、第２チャネル割当閾値が高い通信チャネルとが割り当て中になっている。
　例えば、サブチャネル番号１および時間スロット番号１の通信チャネルの第１チャネル割当閾値は－５５ｄＢｍであり高いため、割り当て中になっている。一方、サブチャネル番号１および時間スロット番号１の通信チャネルの第２チャネル割当閾値は－１０５ｄＢｍであり低いため、非割り当て中になっている。
　サブチャネル番号１および時間スロット番号２の通信チャネルの第１チャネル割当閾値は－１００ｄＢｍであり低いため、非割り当て中になっている。一方、サブチャネル番号１および時間スロット番号２の通信チャネルの第２チャネル割当閾値は－５０ｄＢｍであり高いため、割り当て中になっている。
このように、図４の例では、同一サブチャネル且つ同一時間スロットである通信チャネルおよび通信チャネルにおいて、一方の通信チャネルのチャネル割当閾値が高く設定され、他方の通信チャネルのチャネル割当閾値が低く設定されている。チャネル割当閾値が高いほど、被干渉レベルがチャネル割当閾値を下回る可能性が高くなるため、割り当て優先順位が高くなる。
　つまり、各サブチャネル/時間スロット毎にチャネル割当閾値をランダムに設定し、且つ、そのランダム性を周辺基地局間で異なるように設定することにより、無線基地局毎に異なる優先順位が付与された通信チャネルが定義される。
　その結果、各無線基地局では優先順位の高い通信チャネルから順に割り当てることとなり、逆に優先順位の低い通信チャネルは使用され難くなる。したがって、各無線基地局が周波数帯域および通信時間帯を占有する可能性を低減でき、無線基地局間で収容する無線端末数に偏りが発生する場合においても無線基地局間での通信チャネル配分は均等に近くなる。
　（４）無線基地局の詳細動作
　図５は、無線基地局１Ａの詳細動作、具体的には、第１チャネル割当閾値の設定方法の詳細を示すフローチャートである。無線基地局１Ｂにおいても図５の処理フローが実行される。
　ステップＳ１～Ｓ６において、閾値設定対象となる１つの通信チャネルに対して第１チャネル割当閾値の設定が行われる。
　まず、ステップＳ１において、情報取得部１２１Ａは、無線基地局１ＡのＢＳＩＤ下位ｘビット、閾値設定対象の通信チャネルのサブチャネル番号、および時間スロット番号の各情報を取得する。
　ステップＳ２において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ１において情報取得部１２１Ａが取得した情報をランダム符号の初期値として設定する。なお、閾値設定部１２２Ａには、ランダム符号を発生させる符号器（または演算アルゴリズム）が組み込まれている。
　ステップＳ３において、閾値設定部１２２Ａは、乱数（第１乱数）ｙビットを符号器から取り出し、デシマル（１０進数）表示に変換する。
　ステップＳ４において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ３においてデシマル表示に変換された第１乱数に係数αを乗算する。係数αは、各通信チャネルに割り振る第１チャネル割当閾値の差分を調整するために用いられる。係数αは、シミュレーションなどから経験的に決定される。図４の例では、係数αにより第１チャネル割当閾値の差分は5dBに設定されている。
　ステップＳ５において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ４において得られた第１乱数と係数αとの乗算結果と、第１チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算する。
　ステップＳ６において、閾値設定部１２２Ａは、ステップＳ５において得られた加算結果を、閾値設定対象の通信チャネルの第１チャネル割当閾値に設定する。
　ステップＳ７において、閾値設定部１２２Ａは、全ての通信チャネルに対して第１チャネル割当閾値の設定が終了したか否かを判定する。第１チャネル割当閾値が設定されていない通信チャネルが存在する場合、ステップＳ１に処理が戻り、次の閾値設定対象の通信チャネルについての閾値設定処理が実行される。
　（５）作用・効果
　以上説明したように、無線通信システム１０によれば、閾値設定部１２２Ａが第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。同様に、閾値設定部１２２Ｂが第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定することにより、割り当て優先順位の高い通信チャネルと、割り当て優先順位の低い通信チャネルとが定義される。
　さらに、閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を使用し、閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値を基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を使用するため、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂにおいて異なる優先順位付けがなされる。
　このため、割り当て優先順位の高い通信チャネルが、割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できるとともに、割り当て優先順位の高い通信チャネルが、割り当て優先順位の低い通信チャネルと干渉する可能性を低減できる。したがって、各無線基地局において、他の無線基地局よりも優先して割り当て可能な通信チャネルが確保されるため、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保できる。
　本実施形態では、閾値設定部１２２Ａは、通信チャネル毎に発生させた第１乱数と、チャネル割当閾値間の差分を調整するための係数αとを乗算し、第１乱数と係数αとの乗算結果と、チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、第１通信チャネルに対応するチャネル割当閾値として設定する。係数αを用いることにより、チャネル割当閾値間の差分を調整でき、優先順位付けの度合いを決定できる。また、基準値を用いることにより、チャネル割当閾値を実用上適切な値に設定できる。
　本実施形態では、閾値設定部１２２Ａは、無線基地局１Ａに固有の値と、サブチャネル番号と、時間スロット番号とを基に通信チャネル毎に発生させた第１乱数を用いて、第１チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。閾値設定部１２２Ｂは、無線基地局１Ｂに固有の値と、サブチャネル番号と、時間スロット番号とを基に通信チャネル毎に発生させた第２乱数を用いて、第２チャネル割当閾値を通信チャネル毎に設定する。サブチャネル番号と時間スロット番号とを乱数の発生に用いることにより、通信チャネル毎のチャネル割当閾値をより確実に異ならせることができる。
　（６）その他の実施形態
　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
　上述した実施形態では、閾値設定部１２２Ａは無線基地局１Ａに設けられ、閾値設定部１２２Ｂは無線基地局１Ｂに設けられていたが、閾値設定部１２２Ａおよび閾値設定部１２２Ｂを他の装置内に設けることも可能である。例えば、図６に示すようなサーバ４（サーバ装置）内に閾値設定部１２２Ａおよび閾値設定部１２２Ｂを設けてもよい。サーバ４は、有線通信網を介して無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂに接続され、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂを管理する。
　上述した実施形態では、図５の処理フローによりチャネル割当閾値を設定する一例について説明したが、ステップＳ３において、ある程度良好な結果が得られる場合には、ステップＳ４およびＳ５の各処理を省略してもよい。
　また、サブチャネル番号と時間スロット番号とを乱数の発生に用いていたが、これに限らず、ＢＳＩＤのみを用いて乱数を発生させ、当該乱数をサブチャネル番号と時間スロット番号とを用いて並び替えることによって、チャネル割当閾値を設定してもよい。
　上述した実施形態では、無線通信システム１０は、次世代ＰＨＳに基づく構成を有していたが、次世代ＰＨＳに限らず、キャリアセンスを行う方式であるＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）またはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式を採用する採用する無線通信システムであれば、本発明を適用可能である。例えば、無線ＬＡＮ(IEEE802.11)システムや、従来型のＰＨＳに対して本発明を適用してもよい。更には、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で策定された規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用する無線通信システムにも、同様に本発明を適用できる。
　このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
　なお、日本国特許出願第２００８－３３１６０７号（２００８年１２月２５日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
　以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線基地局および閾値設定方法は、通信チャネルを無線端末に複数割り当て可能であり、且つキャリアセンスを利用してチャネル割り当てを行う場合において、各無線基地局における通信容量や通信品質を保証し、無線基地局間の公平性を担保でき、通信システム等として有用である。

Claims (9)

  1. 　第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てる第１無線基地局と、
    　第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てる第２無線基地局と
    を備える無線通信システムであって、
    　前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記第１チャネル割当閾値を設定する第１閾値設定部と、
    　前記第２チャネル割当閾値を設定する第２閾値設定部と
    を備え、
    　前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値を基に発生させた第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、
    　前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値を基に発生させた第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記第１閾値設定部は、
    　前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数と、前記第１チャネル割当閾値間の差分を調整するための所定係数とを乗算し、
    　前記第１乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記チャネル割当閾値の基準となる基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第１チャネル割当閾値として設定し、
    　前記第２閾値設定部は、
    　前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数と、前記所定係数とを乗算し、
    　前記第２乱数と前記所定係数との乗算結果と、前記基準値とを加算した結果を、前記通信チャネルに対応する前記第２チャネル割当閾値として設定する請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に設けられ、
    　前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に設けられる請求項２または３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記第１無線基地局および前記第２無線基地局を管理するサーバ装置をさらに備え、
    　前記第１閾値設定部および前記第２閾値設定部は、前記サーバ装置に設けられる請求項２または３に記載の無線通信システム。
  6. 　前記通信チャネルは、直交周波数分割多元接続方式および時分割多元接続方式に従って構成される請求項１に記載の無線通信システム。
  7. 　前記第１閾値設定部は、前記第１無線基地局に固有の値に加え、前記直交周波数分割多元接続方式に応じたサブチャネル番号と、前記時分割多元接続方式に応じた時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第１乱数を用いて、前記第１チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定し、
    　前記第２閾値設定部は、前記第２無線基地局に固有の値に加え、前記サブチャネル番号と前記時間スロット番号とを基に前記通信チャネル毎に発生させた前記第２乱数を用いて、前記第２チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する請求項６に記載の無線通信システム。
  8. 　複数の通信チャネルにおける被干渉レベルを測定し、測定した被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い低干渉通信チャネルを無線端末に対し少なくとも１つ割り当てる無線基地局であって、
    　前記チャネル割当閾値を前記通信チャネルそれぞれについて設定する閾値設定部を備え、
    　前記閾値設定部は、前記無線基地局に固有の値を基に、前記チャネル割当閾値を前記通信チャネル毎に設定する無線基地局。
  9. 　第１無線基地局が第１無線端末に対し、所定周波数帯域内にある複数の通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第１低干渉通信チャネルを割り当てるステップと、
    　第２無線基地局が第２無線端末に対し、前記所定周波数帯域内にある複数の前記通信チャネルのうちの被干渉レベルがチャネル割当閾値よりも低い第２低干渉通信チャネルを割り当てるステップと
    を含み、前記チャネル割当閾値を設定する閾値設定方法であって、
    　前記第１低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第１チャネル割当閾値と、前記第２低干渉通信チャネルを決定するためのチャネル割当閾値である第２チャネル割当閾値とは、異なることを特徴とする閾値設定方法。
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