(57)【要約】      （修正有）【課題】直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)ネットワークにおいてリソースを割り当てる方法を提供する。【解決手段】方法は、基地局(ＢＳ)のセットと、各ＢＳの移動局(ＭＳ)のセットとを含む直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)ネットワークにおいてリソースを割り当てる。各セルは中央ゾーンとエッジゾーンとを含む。ノード重み付き制約グラフをネットワークに関して構築する。エッジゾーン内のＭＳにサブチャネルを割り当てながら、グラフ内の最大独立集合を探索する。中央ゾーン内のＭＳに残りの帯域幅を割り当てる。セル間干渉を最小化すると共にトラフィック負荷を最大化するように、電力をサブチャネルに割り当てる。【選択図】図１
2010109966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局のセットと各基地局の移動局のセットとを含む、セルの直交周波数分割多元接続ネットワークにおいて帯域幅を割り当てる方法であって、
各セルを中央ゾーンとエッジゾーンとに分割すること、
複数のノード及び複数の辺から成るグラフを構築することであって、各ノードは前記基地局のうちの１つを表し、各辺は２つの隣接基地局を表す２つのノードを接続し、
重みを各ノードに関連付けることであって、前記グラフが前記ネットワークのトポロジ及びトラフィック負荷をモデル化するためのノード重み付け制約グラフであるように、前記重みは前記セルにおけるトラフィック負荷に対応し、
前記グラフ内のノードの最大独立集合を反復的に探索することによって、各セルの前記エッジゾーンに前記帯域幅のサブチャネルを割り当てること、
各セルの前記中央ゾーンに前記帯域幅の残りのサブチャネルを割り当てること、及び
送信電力レベルを各サブチャネルに割り当てること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記エッジゾーン及び前記中央ゾーンに割り当てられる前記サブチャネルは個別のセルごとに異なり、同時にセル間干渉を最小化する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サブチャネルに割り当てられる前記送信電力は個別のセルごとに異なり、同時にセル間干渉を最小化する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エッジゾーンに割り当てられる前記サブチャネルは該エッジゾーンにおけるトラフィック負荷に適応している請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッジゾーンのサブバンドは下界及び上界を有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記グラフを経時的に動的に更新させることであって、変化するトラフィック負荷及び変化するネットワークトポロジに適応させる、ことをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
特定の最大独立集合が、内部の如何なる２つのノードも前記グラフ内で隣接しないような、該グラフ内の全てのノードの部分集合であり、前記特定の最大独立集合は如何なる他の最大独立集合の部分集合でない請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記探索することは、
前記割り当てられたサブチャネルの量が前記下界よりも大きい場合、前記グラフから非正の重みを有する前記ノードを除去すること、
前記割り当てられたサブチャネルの量が前記上界よりも大きい場合、前記グラフから正の重みを有する前記ノードを除去すること、及び
前記除去されたノードに接続している辺を除去すること、
をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記中央ゾーンの特定のサブチャネルが隣接エッジゾーンに割り当てられていない場合、前記特定のサブチャネルに割り当てられる前記送信電力はＰｃ１であり、その他の場合、前記送信電力はＰｃ２であり、ここでＰｃ１はＰｃ２よりも大きい請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
隣接エッジゾーンのサブバンドは互いに素であり、前記エッジゾーン内の前記サブバンドに割り当てられる前記送信電力は前記中央ゾーンに割り当てられる前記送信電力よりも高く、前記サブチャネルのうちの幾つかは、前記エッジゾーンへの前記サブチャネルの割り当ての制約を満たすために割り当てられないままとする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
割り当てられないサブチャネルは、前記エッジゾーンの前記サブチャネルに割り当てられた前記送信電力よりも低い送信電力において前記中央ゾーンに割り当てられる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記中央ゾーンのサブバンドは割り当てられず、前記中央ゾーンの前記サブバンドの前記サブチャネルが前記中央ゾーンに割り当てられる場合よりも低い電力における前記エッジゾーンへの割り当てに利用可能である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記セルの前記下界及び前記上界は、前記トラフィック負荷に従って独立して変化することができる請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記セルはセクタのセットに分割され、各セクタは前記中央ゾーン及び前記エッジゾーンに分割される請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
各ノードは前記セクタのうちの１つを表し、各辺は２つの隣接セクタを表す２つのノードを接続し、前記重みは前記セクタにおける前記トラフィック負荷に対応する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、包括的には無線ネットワークにおけるリソース割り当てに関し、より詳細には、直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)セルラネットワークにおける帯域幅割り当てに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭＡ
直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)は、多数の無線ネットワーク、たとえば既知のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準規格及びＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格に従って設計されたネットワークの物理層(ＰＨＹ)において使用される変調技法である。直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)は、ＯＦＤＭに基づく多元接続方式である。ＯＦＤＭＡでは、直交サブチャネル(「トーン」)の個別のセット及びタイムスロットが移動局(ＭＳ)に割り当てられ、それによって複数のＭＳが同時に通信することができる。ＯＦＤＭＡは、帯域幅割り当てにおけるその効率性及び柔軟性に起因して、３ＧＰＰロングタームエボリューション(ＬＴＥ)及びＩＥＥＥ８０２．１６ｍのような多数の次世代セルラシステムにおいて広範に採用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ帯域幅割り当て
無線周波数(ＲＦ)スペクトル(帯域幅)は、無線通信において不足しているリソースである。したがって、効率的に帯域幅を使用する必要がある。無線利用及び加入者モバイル状況(subscriber mobile states)、例えば携帯電話、の急速な進展により、ネットワーク容量を増大すると共に、商業上の観点から配備コストを節約することができる良好な無線リソース管理(ＲＲＭ)方式が必要となった。したがって、ＯＦＤＭＡのための効率的な帯域幅割り当て方式を開発することが業界の大きな関心事になっている。
【０００４】
効率的な帯域幅割り当ては、有限の無線スペクトル、カバーすべき広大な領域、及び多数のＭＳを考慮に入れなければならない。換言すると、同じ帯域幅チャネルを複数の地理的領域すなわちセルにおいて再利用しなければならない。典型的には、帯域幅は、何らかのインフラストラクチャを使用してセルの概ね中心における基地局によって協調して割り当てられる。これは、隣接セル内のＭＳが同じスペクトルを使用するときに、不可避的にセル間干渉(ＩＣＩ)を招く。ＩＣＩは、無線セルラネットワークにとって、性能を制限する主な要因である。
【０００５】
部分的周波数再利用
部分的周波数再利用(ＦＦＲ)は、スペクトル効率と干渉低減との間の均衡を達成するための１つの技法である。ＦＦＲは１つのセルを、基地局近くの中央ゾーンと、セルの周辺部におけるエッジゾーン(edge zone: 境界ゾーン)とに分割する。ＦＦＲは、異なる周波数再利用係数及び送信電力レベルでゾーン内のＭＳに周波数サブチャネルを割り当てる。ＭＳは、中央ゾーン内に存在しているときよりも、エッジゾーン内に存在しているときの方がＩＣＩを受ける可能性が高い。
【０００６】
エッジゾーン内のＭＳに割り当てられる複数のサブチャネルはエッジサブバンドと呼ばれ、中央ゾーン内のＭＳに割り当てられる複数のサブチャネルは中央サブバンドと呼ばれる。
【０００７】
ＦＦＲはハードＦＦＲ又はソフトＦＦＲに分類することができる。ハードＦＦＲは、周波数バンドをエッジサブバンドと中央サブバンドとに分割する。エッジサブバンドは高い周波数再利用係数、たとえば３を有し、中央サブバンドは１の周波数再利用係数を有する。換言すると、隣接エッジゾーンのサブバンドは互いに素である一方、隣接セルの中央ゾーンのサブバンドは同じであり得る。中央ゾーン内のＭＳ間の干渉を低減するために、送信電力は通常、エッジサブバンドに使用される送信電力よりも低い。
【０００８】
ソフトＦＦＲでは、中央ゾーン内のＭＳは、隣接エッジゾーンによって使用される周波数リソースを再利用する。隣接エッジサブバンドに対するあり得る干渉を低減するために、ソフトＦＦＲは、どのセルエッジゾーンにおいてもＭＳに使用されない、中央サブバンドの電力よりも低い送信電力を使用する。ソフトＦＦＲはさらに、専用中央サブバンドが存在するか否かに応じて、ソフトＦＦＲ ＡとソフトＦＦＲ Ｂとに分割することができる。従来技術においては、ＦＦＲの下で割り当てられる帯域幅は個々のネットワークにおいて固定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
変化するネットワーク環境に適応することができる動的ＦＦＲが必要とされている。たとえば、新しいセルが設置されたり、又は既存のセルが一時的に若しくは永久的に無効にされる可能性がある。セルにおけるトラフィック負荷は時間と共に変化する可能性がある。トラフィック負荷は、ＭＳの数と、セルにおいて通信されるデータの量とに依存する。中継局(ＲＳ)がセル内に存在する場合もある。所定のリソース割り当てを有する固定ＦＦＲ方式はこのような要件を満たすことができない。
【００１０】
従来のＦＦＲ方式では、帯域幅リソースに対する任意の調整が複数のエッジゾーン又は中央ゾーンに関して同じである必要がある。同じ周波数リソースを再利用する全てのエッジゾーンは、同時に周波数リソースの単位(複数可)で拡大又は縮小されなければならない。同様に、全てのセルは、適用可能であるならば、中央サブバンドを同時に拡大又は縮小しなければならない。したがって、同じエッジサブバンドを有するセルは同じ割り当て調整を有しなければならない。このようなメカニズムは、異なるセルが異なる要求を有する場合、上記要求を満たすことができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の実施の形態は、サブチャネル「スティール(stealing：窃盗)」を使用して、直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)ネットワークにおいて帯域幅を割り当てる方法を提供する。サブチャネルスティールでは、トラフィック負荷及び干渉低減を考慮することによってサブチャネルをセルエッジゾーンに割り当て、セルは、サブチャネル残留容量、すなわち割り当てられていないサブチャネルを隣接セルから利用して、中央ゾーンスループットを増大することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この方法は、４つの基本的態様において従来技術のリソースＦＦＲ割り当てと異なる。
【００１３】
第１に、エッジサブチャネル及び中央サブチャネルの割り当てられる帯域幅は、個別のセルごとに異なるようにすることができる。従来のＦＦＲ割り当て方式では、全てのセルが、指定された再利用距離及び同じサブバンド内で同じサブチャネル割り当てを有する必要がある。
【００１４】
第２に、基地局は、割り当てられた中央サブチャネルの送信電力を最適に調整して、中央ゾーン内の局のスループットを増大し、同時に隣接エッジゾーン内の局に対する干渉制約を満たすことができる。
【００１５】
第３に、エッジサブチャネルの割り当ては各基地局におけるトラフィック負荷に適応させる。従来のＦＦＲサブチャネル割り当てはトラフィック負荷の変化に適応することができない。これは、同じサブバンドがネットワーク全体を通じて同じサブチャネル割り当てを有しなければならないためである。
【００１６】
第４に、エッジゾーン及び中央ゾーンのそれぞれについて帯域幅予約に関して各基地局によって設定される２つの界が存在する。ここで、下界はエッジゾーンの帯域幅を予約し、上界はエッジゾーンスループットに制約を加えることによって中央ゾーンの帯域幅を予約する。界は必要に応じて調整することができる。各基地局は、エッジゾーン使用及び中央ゾーン使用のために特定のサブチャネルを予約することができ、それによって、セルがトラフィック負荷をサポートするのに十分なサブチャネルを有しないという事態が防止される。
【００１７】
この方法は、ネットワークのトポロジ及びトラフィック負荷をモデル化するためにノード重み付き制約グラフを構築する。サブチャネルを、グラフ内のノードの最大独立集合を反復探索することによって割り当てる。その後、送信電力レベルを割り当てられたサブチャネルに割り当てる。
【００１８】
グラフにおいて、ノードは基地局を表し、辺は２つの隣接基地局間の割り当て制約を表す。たとえば、隣接エッジゾーンのサブチャネル割り当ては互いに素でなければならない。この方法は、指定のネットワークエンティティ、たとえば意図する基地局、ネットワークのインフラストラクチャ、又はこれらの組み合わせによって実行することができる。
【００１９】
最大独立集合の探索をグラフに対して反復して実行する。各反復中、利用可能なサブチャネルを独立集合内のノードに割り当てる。独立集合内のノードの重みを、サブチャネルを割り当てた後に更新する。
【００２０】
重みが非正であり(ｗ＜０)、且つ割り当てられたサブチャネルの量がエッジサブバンド下界(ＢｅＬ)よりも大きいノードの場合、該ノード及び対応する辺をグラフから除去する。この動作を、重みが正である場合に、ノードの割り当てられたサブチャネルの量がエッジサブバンド上界(ＢｅＵ)よりも大きい他方の場合においても実行する。
【００２１】
反復は、グラフが空になるか又は利用可能な帯域幅の全てが割り当てられるまで続く。適切なサブチャネル割り当てが確定した後、情報を基地局、ひいては移動局に配布することができる。
【００２２】
各基地局の中央サブバンドを、エッジサブバンドに割り当てられた全てのサブチャネルの補集合によって求める。すなわち、任意の割り当てられていないサブチャネルを中央サブバンドのために予約する。隣接基地局(第１のステップからのグラフ内の隣接ノード)のサブチャネルの使用を調べることによって、送信電力を割り当てることができる。
【００２３】
トラフィック負荷及びネットワークトポロジ、たとえば局のロケーションに適応するために、必要に応じてグラフを経時的に動的に更新することができる。その後、上記ステップを繰り返すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態によるＯＦＤＭＡネットワークにおいてリソースを割り当てる方法のフローチャートである。
【図２Ａ】この発明の実施の形態による中央ゾーン及びエッジゾーンを含むセルのネットワークの概略図である。
【図２Ｂ】この発明の実施の形態によるハード部分的周波数再利用(ＦＦＲ)によるリソース割り当ての図である。
【図２Ｃ】この発明の実施の形態によるソフトＦＦＲ-Ａによるリソース割り当ての図である。
【図２Ｄ】この発明の実施の形態によるソフトＦＦＲ-Ｂによるリソース割り当ての図である。
【図３】この発明の実施の形態によるリソース割り当ての図である。
【図４】この発明の実施の形態によるマルチセルネットワークの概略図である。
【図５Ａ】図４のネットワークの場合のハードＦＦＲの割り当ての概略図である。
【図５Ｂ】図４のネットワークの場合のソフトＦＦＲ Ａの割り当ての概略図である。
【図５Ｃ】図４のネットワークの場合のソフトＦＦＲ Ｂの割り当ての概略図である。
【図６Ａ】図４のネットワークの場合のエッジサブバンドを拡大するためのハードＦＦＲの割り当て調整の概略図である。
【図６Ｂ】図４のネットワークの場合のエッジサブバンドを拡大するためのソフトＦＦＲ Ａの割り当て調整の概略図である。
【図６Ｃ】図４のネットワークの場合のエッジサブバンドを拡大するためのソフトＦＦＲ Ｂの割り当て調整の概略図である。
【図７Ａ】図４のネットワークの場合の中央サブバンドを拡大するためのハードＦＦＲの割り当て調整の概略図である。
【図７Ｂ】図４のネットワークの場合の中央サブバンドを拡大するためのソフトＦＦＲ Ａの割り当て調整の概略図である。
【図７Ｃ】図４のネットワークの場合の中央サブバンドを拡大するためのソフトＦＦＲ Ｂの割り当て調整の概略図である。
【図８】割り当て協調を伴わない調整の干渉問題の概略図である。
【図９】この発明の実施の形態による図４のマルチセルネットワークのノード重み付き制約グラフである。
【図１０】この発明の実施の形態によるサブチャネル割り当て及び送信電力割り当ての概略図である。
【図１１】付録Ａのためのフローチャートである。
【図１２】付録Ｂのためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ＯＦＤＭＡサブチャネル割り当て
図１は、この発明の実施の形態による、直交周波数分割多元接続(ＯＦＤＭＡ)ネットワーク５０においてリソースを割り当てる方法を示している。
【００２６】
ＯＦＤＭＡネットワークは、複数の基地局(ＢＳ)５１と、各ＢＳの移動局(ＭＳ)５２のセットとを含む。各ＢＳは、自身のセル内のＭＳのセットにサービスを提供する。セルは、ＢＳ近くの中央ゾーンと、セルの周辺部におけるエッジゾーンとに分割することができる(図２Ａを参照されたい)。この発明の目的は、セル間干渉(ＩＣＩ)、特に隣接セル内のエッジゾーン内のＭＳにおける干渉を最小化することである。
【００２７】
ネットワークは、通常は管理機関、たとえばＦＣＣによって決定される利用可能な全帯域幅を有する。帯域幅はサブバンドに分割することができ、サブバンドはサブチャネルに分割することができる。サブバンドのサイズ及びサブチャネルの数はネットワークごとに異なり得る。典型的には、サブバンドは基地局又はゾーンに割り当てられ、サブチャネルはゾーン内のＭＳ(加入ユーザ)に割り当てられる。
【００２８】
グラフ構築
ＯＦＤＭＡネットワーク５０をモデル化するためにグラフ１０１を構築する(１１０)。グラフにおいて、ノード１５０は基地局を表す。ノード対を接続する辺１５１は、基地局のサブチャネル割り当て制約を表し、たとえば接続されるノードは隣接エッジゾーンを有する。このグラフ例はセル全体に関して示されている。しかし、グラフはセルのセクタをモデル化することもできる。図２Ａは、３つのセクタを有するセルＡ３を示している。グラフの構造は、ネットワークトポロジ、すなわち干渉推定に関する基地局のロケーションに依存する。
【００２９】
グラフ内のノードはトラフィック負荷に従って重み付けされる。エッジゾーン内のトラフィック負荷が特に対象となる。トラフィック負荷は、ＭＳの数と、ＭＳによって通信されるデータの量とに依存する可能性がある。
【００３０】
したがって、グラフはノード重み付き制約グラフである。
【００３１】
サブチャネル割り当て
グラフ１０１に対して、反復的最大独立集合探索１２０を実行する。最大独立集合は、本明細書で定義される場合、如何なる他の独立部分集合の部分集合でもない独立集合である。ここで、独立集合とは、内部の如何なる２つのノードもグラフ内で隣接しないような、グラフ内のノードの部分集合である。すなわち、独立集合内の如何なるノードも、該集合内の該ノードを接続する辺を一切有しない。この探索中、セル間干渉(ＩＣＩ)が最小化されるようにノードにリソースを割り当てる。
【００３２】
各独立集合内のノードの重みを、割り当てられたサブチャネルの帯域幅値を利用可能な全帯域幅１０５から減算することによって更新する。グラフを、更新したノード重みと、エッジサブバンド下界１０３と、エッジサブバンド上界１０４とを考慮に入れることによって更新する。
【００３３】
割り当てられたサブチャネルの量がエッジサブバンド下界よりも大きい、非正の重みを有するノードをグラフから除去する。対応する辺も除去する。同時に、割り当てられたエッジサブチャネルの量がエッジサブチャネル上界よりも大きいノードをグラフから除去する。反復は、グラフが空になるか又は全ての利用可能な帯域幅を割り当てると終了する。
【００３４】
ノードの中央サブバンドは、その割り当てられたエッジサブバンドの全てのサブチャネルにおける補集合をとる。換言すると、これは、エッジバンドに割り当てられていない任意のサブチャネルを中央バンドへの割り当てのために予約するということを意味する。
【００３５】
電力割り当て
特定のセルの中央ゾーンのサブバンドの送信電力を求める(１３０)ため、隣接セル内のエッジゾーンのサブチャネル割り当てを調べる。特定のノード(基地局)は、補集合内のサブチャネルに使用する送信電力を求めることができる。サブチャネルがどの隣接エッジゾーンにも割り当てられていない場合、中央ゾーン内のサブチャネルは電力Ｐｃ１を使用する。そうでない場合、サブチャネルはＰｃ２を使用する。ここで、Ｐｃ１はＰｃ２よりも大きい。
【００３６】
帯域幅割り当て
図２Ａは、３つのセルＡ１、Ａ２、及びＡ３を有するネットワーク例を示している。各セル内のＭＳは中央ゾーン２１０又はエッジゾーン２２０のいずれかに配置することができる。中央ゾーンが基地局に最も近く、一方エッジゾーンはセルの周辺部に最も近い。
【００３７】
図２Ｂ〜図２Ｄは、部分的周波数再利用(ＦＦＲ)を使用するこの発明の実施の形態による、帯域幅割り当て(水平軸ｆ＝周波数)及び電力割り当て(垂直軸Ｐ＝送信電力)の例を示している。３つのバージョンのＦＦＲ、すなわちハードＦＦＲ、ソフトＦＦＲ Ａ、及びソフトＦＦＲ Ｂが示されている。
【００３８】
図２ＢはハードＦＦＲを示している。ハードＦＦＲでは、中央ゾーン２１０内のＭＳは同じ帯域幅(Ｂｃ１)を共有する。すなわち、これらのＭＳは、セルのサブバンドから選択された同じサブチャネルを割り当てられる。隣接セルのエッジゾーン内のＭＳは互いに素であるサブバンド(Ｂｅ１、Ｂｅ２、及びＢｅ３)を割り当てられる。各セルが利用可能な帯域幅の幾らかは、エッジサブチャネル割り当て制約を満たすために割り当てられない。エッジゾーンに割り当てられるサブチャネルは電力Ｐｅを割り当てられる。電力Ｐｅは、中央ゾーンに割り当てられるサブチャネルに割り当てられる電力Ｐｃ１よりも高い。
【００３９】
図２ＣはソフトＦＦＲ Ａを示している。ソフトＦＦＲ Ａでは、割り当てられていない帯域幅が中央ゾーン内のＭＳに割り当てられるが、ここでは低電力Ｐｃ２が割り当てられる。これは、中央帯域幅リソース割り当てをより良好に使用するが、中央ゾーン内のＭＳと隣接セルのエッジゾーン内のＭＳとの間の干渉を増大する場合がある。
【００４０】
図２ＤはソフトＦＦＲ Ｂを示している。ソフトＦＦＲ Ｂでは、割り当てられた中央サブバンドが低電力Ｐｃ２を割り当てられる。全帯域幅が、電力Ｐｅにおいてエッジゾーン内のＭＳへの割り当てに利用可能である。結果として、中央サブチャネルは隣接エッジゾーン内のサブバンドと重なり合う可能性がある。
【００４１】
適応サブチャネル割り当て及び予約
図３は、適応サブチャネル割り当て及び送信電力割り当てを示している。エッジゾーンサブチャネル３０１及び中央ゾーンサブチャネル３０２を予約することができる。エッジサブバンド下界ＢｅＬとエッジサブバンド上界ＢｅＵとの間では、サブチャネルの割り当ては、線３１０によって示されているようにエッジゾーン内のトラフィック負荷に対して適応する(３１０)。
【００４２】
各基地局は、下界及び上界を調整して、総スループット、エッジスループット、及び中央スループットに影響を与えることができる。図は、最小のエッジ３０１サブチャネル割り当て及び送信電力割り当てＰｅと、最小の中央３０２サブチャネル割り当て及び送信電力割り当てＰｃとを示している。サブチャネルの割り当てはトラフィック負荷に対して適応する(３１０)。中央サブチャネル電力レベル選択(Ｐｃ１又はＰｃ２)を図１のステップ１３０によって実行する。
【００４３】
ネットワーク例
図４は４つのクラスタ(太線Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ)を含むネットワークの一例を示している。ここで、各クラスタは３つのセル(細線ａ、ｂ、及びｃ)を含む。利用可能なサブバンドは１２個のサブチャネル(１〜１２)を含む。
【００４４】
図５Ａ〜図５Ｃはそれぞれ、ハードＦＦＲ、ソフトＦＦＲ Ａ、及びソフトＦＦＲ Ｂの場合のサブチャネル(１〜１２)割り当て及び電力割り当ての１つの例を示している。水平軸は帯域幅割り当てｆを示し、垂直軸は相対的な送信電力割り当てＰを示している。
【００４５】
図５Ａにおいて、ハードＦＦＲは、サブチャネル１〜９を３の周波数再利用係数でエッジゾーン内のＭＳに割り当て、サブチャネル１０〜１２を１の周波数再利用係数で中央ゾーン内のＭＳに割り当てる。エッジゾーン内のサブチャネル１〜９は中央ゾーン内のサブチャネル１０〜１２よりも大きい送信電力を有する。割り当てられたサブチャネルは、破線によって示されているように整列されている。これは、隣接セルがエッジゾーンに関しては異なるサブチャネルを使用することを意味する。
【００４６】
図５Ｂにおいて、ソフトＦＦＲ Ａは、エッジゾーンにハードＦＦＲと同じサブチャネルを割り当て、中央ゾーンにハードＦＦＲと同じサブチャネルを割り当てる。ソフトＦＦＲ Ａはまた、隣接エッジゾーンによって使用されるサブチャネルを中央ゾーンに割り当てる。これらのサブチャネルの送信電力は中央ゾーン内で使用される送信電力よりも低い。このように、より多くのサブチャネルが中央ゾーンに割り当てられる。
【００４７】
図５Ｃにおいて、ソフトＦＦＲ Ｂは専用サブチャネルを中央ゾーンに割り当て、たとえば１〜４、５〜８、及び９〜１２をエッジゾーンに割り当てる。エッジゾーンに割り当てられていないサブチャネルも中央ゾーンに割り当てられる。
【００４８】
従来のＦＦＲでは、割り当ては変化せず、そのため、ネットワークトポロジ５０及びトラフィック負荷１０２のようなネットワーク変化に動的に適応することは不可能である。
【００４９】
図６Ａ〜図６Ｃはそれぞれ、図５Ａ〜図５Ｃに対応して、エッジサブバンドを拡大するための割り当てを示している。
【００５０】
図７Ａ〜図７Ｃは、中央サブバンドの幅を拡大するためのハードＦＦＲ、ソフトＦＦＲ Ａ、及びソフトＦＦＲ Ｂの割り当てを示している。
【００５１】
図８は、トラフィック負荷に適応するが他のクラスタとの協調は伴わない、クラスタの割り当てを示している。この割り当ては、図８に示されているように、線が交差しているブロック８１０によって表されているように干渉が増大する可能性があるため、最適ではない。
【００５２】
この発明では、この問題をネットワークスループットを増大させながら解決する。この発明ではまた、エッジサブバンド及び中央サブバンドの部分をネットワークトポロジに応じて個別に適応させることができる。たとえば、Ａａエッジゾーンのサブチャネルが増大される必要がある一方、Ａｂエッジサブバンドのサブチャネルが低減される必要がある。この場合、セルＡｃのサブチャネルを低減して増大した中央サブバンドを提供する。この情報を使用して、対応するノード重み付き制約グラフを再構築する。
【００５３】
ノード重み付き制約グラフの構築
図９は、図４のネットワークのノード重み付き制約グラフを示している。構築１１０は基地局のロケーション(ネットワークトポロジ５０)、それらの制約、及びトラフィック負荷１０２を考慮する。各基地局はグラフ内のノード９０１によって表される。辺９０２は隣接ノード(ＢＳ)を接続する。これらの隣接ノードは自身のダウンリンクにおいて干渉する可能性が高い。重み(ｗ)はトラフィック負荷に対応する。
【００５４】
リソース割り当て及び予約
まず、サブチャネルをネットワーク内のセルエッジゾーンに割り当てる。グラフ内の最大独立集合を反復探索し、全てのサブチャネルを割り当てるか又はエッジリソース要件を満たすまで、サブチャネルを対応するノードのＢＳに割り当てる。各反復において、この方法は、ノード重み付き制約グラフ内の最大独立集合を探索する。割り当てられていないサブチャネルを、集合内のノードへの割り当てのために使用する。
【００５５】
次に、ノード重み付き制約グラフを次の反復のために更新する。集合内のノードがエッジトラフィック負荷のためのリソースを得ることになるため、集合内のノードの重みを低減する。集合内の各ノードに関して、ノード重みが非正であり且つ割り当てられたリソースがエッジサブバンド下界を超える場合、該ノード及び対応する辺(複数可)をノード重み付き制約グラフから除去する。ノードが最大許容リソースに達する場合、該ノード及び対応する辺(複数可)も除去する。
【００５６】
反復は、ノード重み付き制約グラフが空になるか又は全てのサブチャネルを割り当てると終了する。各基地局の中央サブバンドを、エッジサブバンドに割り当てられた全てのサブチャネルの補集合、すなわち割り当てられていないサブチャネルによって求める。
【００５７】
送信電力割り当て
リソース割り当て後、サブチャネル「スティール」は、本明細書で定義される場合、中央ゾーンの送信電力をＰｃ２からＰｃ１に増大することによって、隣接エッジゾーンのサブチャネル残留容量(割り当てられていないサブチャネル)を使用する。ここでＰｃ１はＰｃ２よりも大きい。送信電力を増大することによって、隣接エッジゾーンにおける干渉を増大することなく、中央ゾーン内のトラフィック負荷を増大することができる。これは、「スティール(盗まれた)」サブチャネルはここでは割り当てられていないためである。
【００５８】
図１０は、サブキャリアスティールを用いるこの発明の実施の形態による、サブチャネル割り当て及び電力割り当ての一例を示している。サブチャネルが盗まれると、他のセルのサブチャネルが干渉を低減するように調整される。
【００５９】
この割り当ては、従来のハードＦＦＲ、ソフトＦＦＲ Ａ、及びソフトＦＦＲ Ｂにおける割り当てられるチャネルの固定配置に固執していない。各セルがその要件に従ってエッジサブバンド割り当てを適応させ、電力割り当てを提供して、干渉を低減しながらサブチャネルの残留容量を使用するようにすることが可能である。セルは、適切なサブチャネルをエッジゾーンに割り当てると共にそれに応じて送信電力を割り当てることによって、全てのサブチャネルを利用して干渉を低減することができる。
【００６０】
サブチャネル割り当て及び電力割り当ての詳細なステップを下記の付録において提供する。
【００６１】
付録Ａ
図１１は、この発明の実施の形態による、エッジリソース割り当て及び予約のための、最大独立集合探索、及びリソース／サブチャネル割り当ての詳細なステップを示している。エッジリソース割り当て及び予約手順のために、ノード重み付き制約グラフのコピーを使用する。これはＧｃ(Ｖｃ，ｗ(Ｖｃ)，Ｅｃ)によって表される。反復において、indSetによって表される最大独立集合を発見するためにグラフＧｃを探索する。その後、indSet内のノードに割り当てられることになる利用可能なリソース／サブチャネル集合からリソース／チャネルを得る。これらのノードはエッジトラフィック負荷のためのリソースを得るようになっているため、対応するノード重みを低減する。エッジリソースを必要としないか又はエッジサブバンド上界に達するノードを無視するために、これらのノード及び対応する辺を除去することによってＧｃを更新する。グラフ更新において、indSet内の各ノードに関して、ノード重みが非正であり且つ割り当てられたリソースがエッジサブバンド下界を超える場合、該ノード及び対応する辺(複数可)をＧｃから除去する。ノードが最大許容リソースに達する場合、該ノード及び対応する辺(複数可)もＧｃから除去する。反復は、Ｇｃが空になるか又は全てのリソース／サブチャネルを使い果たすと終了する。エッジリソース／サブチャネル割り当てを連続して実行する。反復独立集合探索によって、リソース／サブチャネルは期待されている再利用距離に関して保証され、セルは異なる量のエッジリソース／サブチャネルを割り当てることができる。
【００６２】
付録Ｂ
図１２は、この発明の実施の形態による、中央リソース／サブチャネル送信電力決定の詳細なステップを示している。各ノードの中央サブバンドは、割り当てられたエッジリソース／サブチャネルのネットワークリソース全体における補リソース／サブチャネルをとる。ノードｕにおける中央サブバンドはctChSet(u)によって表され、ノードの集合Ｖの中央サブバンドはctChSet(V)によって表される。ノードは、その隣接セルエッジゾーン(複数可)における割り当てられた中央リソース／サブチャネルの使用を調べる。隣接セルエッジゾーン(複数可)がリソース／サブチャネルをその時間間隔において使用していない場合、セル中央ゾーンは送信電力Ｐｃ１と共にリソース／サブチャネルを使用する。そうでない場合、Ｐｃ２を使用する。Ｐｃ１を使用するように決定されたリソース／サブチャネルは集合ct1ChSet内に含まれ、Ｐｃ２の場合ではリソース／サブチャネルはct2ChSetに含まれ、これは中央ゾーン内の移動局への割り当てを促進する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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