(57)【要約】【課題】複数の基地局の同時送信を考慮した基地局使用チャネルの選択において、チャネル利用効率を向上させつつ、制御情報量および制御局の計算量を低減する。【解決手段】複数の送信局に対して、それぞれ送信に使用するチャネル選択の起点となるプライマリチャネルを通知し、複数の送信局の送信タイミングの同期制御を行う制御局を備え、複数の送信局は、プライマリチャネルを起点に周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択するときに、それぞれ通信先の受信局のＳＩＮＲを取得し、所定のＳＩＮＲ閾値に対する高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じて、連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネルを選択し、さらに最も高ＳＩＮＲの受信局との通信から順番に、連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てるチャネル選択／割当手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接または近接して連携する複数の送信局が、同一チャネルを共用して同時に送信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の送信局に対して、それぞれ送信に使用するチャネル選択の起点となるプライマリチャネルを通知し、前記複数の送信局の送信タイミングの同期制御を行う制御局を備え、
前記複数の送信局は、前記プライマリチャネルを起点に周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択するときに、それぞれ通信先の受信局の信号対干渉雑音比（以下、ＳＩＮＲという）を取得し、所定のＳＩＮＲ閾値に対する高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じて、前記連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネルを選択し、さらに最も高ＳＩＮＲの受信局との通信から順番に、前記連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てるチャネル選択／割当手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記チャネル選択／割当手段は、任意の時間間隔で、または前記受信局のＳＩＮＲ分布が規定値を超えて大きく変動したときに、前記セカンダリチャネルの再選択および再割り当てを行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記複数の送信局は、一定期間内に前記連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくように選択したセカンダリチャネル（以下、接近チャネルという）数の選択回数または選択率を前記制御局に報告する構成であり、
前記制御局は、前記複数の送信局の前記接近チャネル数の選択率から、前記プライマリチャネル間で使用されない空きチャネル数の期待値を算出し、該期待値に応じて前記接近チャネル数のオフセットを設定し、前記複数の送信局に通知する構成であり、
前記複数の送信局は、前記接近チャネル数のオフセットに応じた前記接近チャネルの選択を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
隣接または近接して連携する複数の送信局が、同一チャネルを共用して同時に送信を行う無線通信方法において、
制御局は、前記複数の送信局に対して、それぞれ送信に使用するチャネル選択の起点となるプライマリチャネルを通知し、前記複数の送信局の送信タイミングの同期制御を行い、
前記複数の送信局のチャネル選択／割当手段は、前記プライマリチャネルを起点に周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択するときに、それぞれ通信先の受信局の信号対干渉雑音比（以下、ＳＩＮＲという）を取得し、所定のＳＩＮＲ閾値に対する高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じて、前記連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネルを選択し、さらに最も高ＳＩＮＲの受信局との通信から順番に、前記連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てる
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信方法において、
前記チャネル選択／割当手段は、任意の時間間隔で、または前記受信局のＳＩＮＲ分布が規定値を超えて大きく変動したときに、前記セカンダリチャネルの再選択および再割り当てを行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項４に記載の無線通信方法において、
前記複数の送信局は、一定期間内に前記連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくように選択したセカンダリチャネル（以下、接近チャネルという）数の選択回数または選択率を前記制御局に報告し、
前記制御局は、前記複数の送信局の前記接近チャネル数の選択率から、前記プライマリチャネル間で使用されない空きチャネル数の期待値を算出し、該期待値に応じて前記接近チャネル数のオフセットを設定して前記複数の送信局に通知し、
前記複数の送信局は、前記接近チャネル数のオフセットに応じた前記接近チャネルの選択を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線チャネルを効率的に利用するために、複数の送信局（基地局やユーザ端末）が同一チャネルを共用し、同時に送信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な無線通信規格において、マルチチャネルを用いたマルチユーザ伝送が採用されている。
【０００３】
３ＧＰＰにおいて議論されているセルラネットワークの標準規格であるＬＴＥ−Advancedでは、下りリンクではＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) を採用し、上りリンクではＳＣ−ＦＤＭＡ(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) を採用し、マルチユーザ伝送を行っている（非特許文献１）。また、ＩＥＥＥ802.11において議論されている次世代無線ＬＡＮ規格においても、マルチチャネルを用いたマルチユーザ伝送が提案されている（非特許文献２）。この無線アクセス制御では、基地局が複数のユーザ端末にそれぞれ異なるキャリアまたはサブキャリアを割り当て、同時に各ユーザ端末に対してデータ伝送を行う。
【０００４】
一方、有限な資源である周波数を有効活用するために、複数の基地局もしくは端末が同一チャネルを共用し、同時に伝送を行う方式も検討されている。非特許文献３や非特許文献４では、複数の基地局が同時に、それぞれ配下のユーザ端末に対して信号を送信する場合に、所望信号を送信する基地局が送信した信号と、干渉源となる基地局が送信した信号の受信信号強度の差が大きいユーザ端末に着目し、キャプチャ効果を利用して同一チャネルで同時送信する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】三木信彦，岩村幹生，岸山祥久，ウメシュアニール，石井啓之，“LTE-Advancedにおける広帯域化を実現するCarrier Aggregation ”，NTT DOCOMOテクニカルジャーナル，vol.18，no.2，2010年７月
【非特許文献２】Y.Inoue, Y.Takatori, Y.Asai, M.Mizoguchi, et.al,”Beyond 802.11ac-A Very High Capacity WLAN ”,IEEE 11-13/0287r3, March 2013
【非特許文献３】岩渕匡史，岸田朗，新宅俊之，阪田徹，“フェージングを考慮した同時送信アクセス制御に関する検討”，電子情報通信学会技術報告ＲＣＳ2012-77 ，2012年７月
【非特許文献４】丸田一輝，太田厚，飯塚正孝，杉山隆利，“基地局連携セル間干渉低減技術とフラクショナル周波数繰り返し技術”，ＮＴＴ技術ジャーナル，vol.24，no.9，2012年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチチャネルを用いてマルチユーザ伝送を行うシステムにおいても、チャネルを有効に活用するために、１つの方法として、隣接もしくは周辺に存在する複数の基地局またはユーザ端末が、同一チャネルを共用して同時に送信を行う方法がある。以下、下りリンクを想定し、基地局が送信局、ユーザ端末が受信局である場合について説明するが、上りリンクにおける組み合わせでも同様である。
【０００７】
この方法を実現するためには、次の３つの要件が必要になる。
(A) 基地局が、他の基地局と同時に送信したときに、基地局配下のユーザ端末で得ることができる信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Signal-to-Interference plus Noise Ratio ）を把握している必要がある。一定以上のＳＩＮＲが達成されない場合は、ユーザ端末において信号を正常に復調することができないからである。
【０００８】
(B) 他の基地局と連携して、同時に送信する手順が必要となる。
(C) 基地局は、各ユーザ端末のＳＩＮＲを用いて、使用する無線チャネルを選択し、連携する他の基地局と同時に送信可能なユーザ端末を考慮し、各ユーザの通信に使用する無線チャネルの割り当てを行う必要がある。
【０００９】
この３つの要件に対応するアプローチとして、(1) 各基地局による分散制御と、(2) 各基地局を制御する制御局による集中制御がある。
【００１０】
(1) 各基地局による分散制御は、(1-1) 各基地局がユーザ端末のＳＩＮＲを収集し、(1-2) 周囲に存在する基地局の情報を収集した上で連携する基地局を決定し、(1-3) その後、収集したＳＩＮＲに基づいて独立に使用チャネルを選択し、使用チャネルの割り当てを行う。この動作の際には、連携基地局間で共通のチャネルを使用するために、あらかじめ連携基地局同士で情報を共有し、共有した情報に基づいて使用チャネルの選択および使用チャネルの割り当てを行う必要がある。しかし、このような分散制御のみの動作では、多数の基地局およびユーザ端末が存在する場合に、基地局間の連携を図ることが困難であり、連携手順も複雑になる。また、基地局間で同時に送信を行うためのプロトコルも必要となる。さらに、各基地局が独立にチャネルの選択を行うことから、無線通信システム全体として適切にチャネルが選択することができない場合が考えられ、効率的なチャネル選択がなされない恐れがある。
【００１１】
(2) 各基地局を制御する制御局による集中制御は、(2-1) 各基地局がユーザ端末のＳＩＮＲを収集して制御局に報告し、(2-2) 制御局は、報告された情報や各基地局の情報に基づいて連携基地局を決定し、(2-3) 制御局は、各基地局が使用するチャネルと、各ユーザ端末の使用チャネルを選択し、それらの情報を各基地局に報知する。このような集中制御により、無線通信システム全体として効率的なチャネル選択を実行することができ、ユーザ端末に対する無線チャネル割当も適切に行うことができる。また、各基地局を制御することが可能なため、複数の基地局が同時に送信を行うタイミングの同期も比較的容易に実現できる。しかし、各ユーザ端末のＳＩＮＲ情報および各基地局の情報を制御局に報告する必要があるため、基地局およびユーザ端末の増加に従い、制御情報量および制御局における計算量が膨大になるという課題がある。
【００１２】
本発明は、複数の基地局の同時送信を考慮した基地局使用チャネルの選択において、分散制御および集中制御における課題を解決し、チャネル利用効率を向上させつつ、制御情報量および制御局の計算量を低減することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、隣接または近接して連携する複数の送信局が、同一チャネルを共用して同時に送信を行う無線通信システムにおいて、複数の送信局に対して、それぞれ送信に使用するチャネル選択の起点となるプライマリチャネルを通知し、複数の送信局の送信タイミングの同期制御を行う制御局を備え、複数の送信局は、プライマリチャネルを起点に周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択するときに、それぞれ通信先の受信局の信号対干渉雑音比（以下、ＳＩＮＲという）を取得し、所定のＳＩＮＲ閾値に対する高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じて、連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネルを選択し、さらに最も高ＳＩＮＲの受信局との通信から順番に、連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てるチャネル選択／割当手段を備える。
【００１４】
第１の発明の無線通信システムにおいて、チャネル選択／割当手段は、任意の時間間隔で、または受信局のＳＩＮＲ分布が規定値を超えて大きく変動したときに、セカンダリチャネルの再選択および再割り当てを行う構成である。
【００１５】
第１の発明の無線通信システムにおいて、複数の送信局は、一定期間内に連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくように選択したセカンダリチャネル（接近チャネル）数の選択回数または選択率を制御局に報告する構成であり、制御局は、複数の送信局の接近チャネル数の選択率から、プライマリチャネル間で使用されない空きチャネル数の期待値を算出し、該期待値に応じて接近チャネル数のオフセットを設定し、複数の送信局に通知する構成であり、複数の送信局は、接近チャネル数のオフセットに応じた接近チャネルの選択を行う構成である。
【００１６】
第２の発明は、隣接または近接して連携する複数の送信局が、同一チャネルを共用して同時に送信を行う無線通信方法において、制御局は、複数の送信局に対して、それぞれ送信に使用するチャネル選択の起点となるプライマリチャネルを通知し、複数の送信局の送信タイミングの同期制御を行い、複数の送信局のチャネル選択／割当手段は、プライマリチャネルを起点に周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択するときに、それぞれ通信先の受信局の信号対干渉雑音比（以下、ＳＩＮＲという）を取得し、所定のＳＩＮＲ閾値に対する高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じて、連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネルを選択し、さらに最も高ＳＩＮＲの受信局との通信から順番に、連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てる。
【００１７】
第２の発明の無線通信方法において、チャネル選択／割当手段は、任意の時間間隔で、または受信局のＳＩＮＲ分布が規定値を超えて大きく変動したときに、セカンダリチャネルの再選択および再割り当てを行う。
【００１８】
第２の発明の無線通信方法において、複数の送信局は、一定期間内に連携する他の送信局のプライマリチャネルに近づくように選択したセカンダリチャネル（接近チャネル）数の選択回数または選択率を制御局に報告し、制御局は、複数の送信局の接近チャネル数の選択率から、プライマリチャネル間で使用されない空きチャネル数の期待値を算出し、該期待値に応じて接近チャネル数のオフセットを設定して複数の送信局に通知し、複数の送信局は、接近チャネル数のオフセットに応じた接近チャネルの選択を行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、制御局から通知されるプライマリチャネルを元に各送信局がセカンダリチャネルを選択する分散制御を行い、各送信局のプライマリチャネル間で、高ＳＩＮＲの受信局の割合に応じてオーバーラップするチャネルを増やし、当該オーバーラップするチャネルを高ＳＩＮＲの受信局との通信に割り当てることにより、チャネル利用効率を向上させつつ、制御情報量および制御局の計算量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例におけるシステム構成例を示す図である。
【図２】本発明における基地局ＢＳの制御動作 (セカンダリチャネルの選択）の概要を示す図である。
【図３】基地局ＢＳの制御手順を示すフローチャートである。
【図４】セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例１を示す図である。
【図５】セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例２を示す図である。
【図６】セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例３を示す図である。
【図７】制御局ＣＳの制御手順を示すフローチャートである。
【図８】制御局、基地局およびユーザ端末間の制御情報のシーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施例におけるシステム構成例を示す。
本実施例では、同一チャネルを共用し、同時に送信を行う２つの基地局ＢＳ１，ＢＳ２を想定する。基地局ＢＳ１は配下のユーザ端末Ｒ１，Ｒ２と無線接続し、基地局ＢＳ２は配下のユーザ端末Ｒ３，Ｒ４と無線接続する。各基地局ＢＳ１，ＢＳ２は共通の制御局ＣＳに接続されるが、その間の接続は有線接続か無線接続かを問わない。基地局ＢＳ１，ＢＳ２から上位のネットワークへは、制御局ＣＳとは別の接続手段を介して接続されていても、制御局ＣＳを介して接続されていてもよい。
【００２２】
また、本実施例では、複数の基地局による同時送信を前提とするため、ユーザ端末が存在するエリアについて、各基地局が形成する無線セルが重なるオーバーラップエリアＡ、各無線セルが重ならない非オーバーラップエリアＢ、各無線セルの重なり具合にかかわらず基地局に近い基地局近傍エリアＣに分類する。オーバーラップエリアＡでは、他の基地局からの干渉が強いためにユーザ端末におけるＳＩＮＲは低くなる。基地局近傍エリアＣでは、ユーザ端末は所望信号を強い電力で受信できるため、ＳＩＮＲが高くなる。非オーバーラップエリアＢでは、他の基地局からの干渉が弱いため、ユーザ端末におけるＳＩＮＲは高くなるが、基地局近傍エリアＣに比べると低い。なお、基地局近傍エリアＣ内および非オーバーラップエリアＢ内においてもＳＩＮＲの高低はある。
【００２３】
ここで、基地局ＢＳ１，ＢＳ２が同時送信したときに、ユーザ端末において正常受信可能となるのは、ユーザ端末が基地局近傍エリアＣまたは非オーバーラップエリアＢに存在するときであり、オーバーラップエリアＡに存在するユーザ端末に対する同時送信はできない。そのため、ユーザ端末のＳＩＮＲとＳＩＮＲ閾値とを比較して、同時送信が可能な高ＳＩＮＲのユーザ端末と、同時送信が不可な低ＳＩＮＲのユーザ端末に分ける。なお、上記Ａ〜Ｃのエリアの大きさは、任意に設定するＳＩＮＲ閾値に依存する。
【００２４】
制御局ＣＳは集中制御により、連携する各基地局ＢＳ１，ＢＳ２が使用するプライマリチャネルを指定し、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２の送信タイミングの同期制御を行う。一方、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２は分散制御により、制御局ＣＳにより指定されたプライマリチャネルを起点にして、プライマリチャネルから周波数軸上連続するセカンダリチャネルを選択する。以下、基地局ＢＳおよび制御局ＣＳの制御動作について詳しく説明する。
【００２５】
（基地局の制御動作）
図２は、本発明における基地局ＢＳの制御動作 (セカンダリチャネルの選択）の概要を示す。
【００２６】
図２において、制御局ＣＳから基地局ＢＳ１，ＢＳ２にそれぞれプライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2が指定され、例えばその高周波数側にセカンダリチャネルＳ#11 〜Ｓ#13 ，Ｓ#21 〜Ｓ#23 をそれぞれ選択した状態を初期状態とする（図２(1))。ここでは、各基地局の使用チャネル数を４チャネルとし、オーバーラップせずに隣接しているものとする。
【００２７】
各基地局は、配下のユーザ端末のＳＩＮＲを記録した干渉テーブルを参照し、各ユーザ端末のＳＩＮＲと自身で設定したＳＩＮＲ閾値とを比較判定し、高ＳＩＮＲと低ＳＩＮＲのユーザ端末に分類し、その割合に応じてセカンダリチャネルを次のように選択する。なお、 高ＳＩＮＲのユーザ端末は、図１に示す基地局近傍エリアＣ（高ＳＩＮＲエリア）または非オーバーラップエリアＢ（中ＳＩＮＲエリア）のユーザ端末を包含している。
【００２８】
高ＳＩＮＲのユーザ端末が多いときは、連携する他の基地局のプライマリチャネルに近づくようにセカンダリチャネル（以下、接近チャネルという）を選択し、そうでないときは、離れるようにセカンダリチャネル（以下、回避チャネルという）を選択する。すなわち、高ＳＩＮＲのユーザ端末が増加すれば、各基地局は近接チャネルが多くなる方向にセカンダリチャネルを選択し、図２(2) に示すように、オーバーラップするチャネルが増えることになる。一方、低ＳＩＮＲのユーザ端末が増加すれば、各基地局は回避チャネルが多くなる方向にセカンダリチャネルを選択し、図２(3) に示すように、オーバーラップするチャネルが減ることになる。なお、プライマリチャネルの間隔に応じて空きチャネルが生じるような場合には、制御局がプライマリチャネルの再設定を行ったり、後述するように接近チャネルにオフセットを加える処理を行う。
【００２９】
ここで、基地局ＢＳｉが選択した接近チャネル数をｍi 、回避チャネル数をｎi としたときに、高ＳＩＮＲと低ＳＩＮＲのユーザ端末の割合に応じたセカンダリチャネルの選択は次のように行われる。高ＳＩＮＲのユーザ端末数がａ、低ＳＩＮＲのユーザ端末数がｂであったときに、基地局ＢＳｉは高ＳＩＮＲと低ＳＩＮＲのユーザ端末数の比率ａ／ｂを算出する。また、基地局ＢＳｉは、自身が使用するチャネル数に基づいて、選択可能な接近チャネル数ｍi と回避チャネル数ｎi の組合せを求め、各組合せにおけるｍi ／（ｎi ＋１）を算出しておく。基地局ＢＳｉは、ａ／ｂの値に最も近いｍi ／（ｎi ＋１）を選ぶことにより、図２(2),(3) に示すように接近チャネル数ｍi と回避チャネル数ｎi を決定する。なお、ここではプライマリチャネルを低ＳＩＮＲのユーザ端末に割り当てるものとして、（ｎi ＋１）としている。
【００３０】
図３は、基地局ＢＳの制御手順を示す。
図３において、基地局ＢＳは、制御局ＣＳからパラメータ指定を受けた場合、指定されたパラメータに使用するパラメータを変更する（Ｓ１, Ｓ２）。指定がない場合、そのままセカンダリチャネルの選択を行う（Ｓ３）。このとき、制御局からパラメータとして指定された「使用チャネル数」に基づいて、基地局自身が使用するチャネル数を変更してもよい。例えば、事前の各基地局による測定で他システムが使用しているチャネルが発見された場合には、そのチャネルを使用しないように使用チャネル数を制限してもよい。なお、パラメータの詳細については後述する。
【００３１】
次に、セカンダリチャネルの選択は、上記のように基地局配下のユーザ端末のＳＩＮＲに基づいて行われる（Ｓ３）。なお、セカンダリチャネルの選択手順は、任意の時間間隔で、またはユーザ端末のＳＩＮＲ分布が規定値を超えて大きく変動したときに行う。
【００３２】
また、２つの基地局ＢＳ１，ＢＳ２のプライマリチャネルの周波数の高低に応じて基地局ステータスをupper ／lower で定義すると、セカンダリチャネルの初期設定として、例えば図２のようにlower の基地局ＢＳ１はセカンダリチャネルを全て接近チャネルとし、upper の基地局ＢＳ２はセカンダリチャネルを全て回避チャネルとする。基地局が使用するチャネル数の関係で、他の基地局に対して設定されたプライマリチャネルと重複する場合は、lower の基地局ＢＳ１は回避チャネル、upper の基地局ＢＳ２は接近チャネルを初期設定してよい。使用チャネルに空きがない場合は、基地局は使用チャネル数を減らして対応する。なお、基地局ステータスがfixed である場合は、回避チャネルのみまたは接近チャネルのみをセカンダリチャネルとして使用し、使用チャネル数の制御のみを行う。
【００３３】
上記のチャネル選択方法は一例であり、異なる方法によって回避チャネルと接近チャネルの割合を選択してもよい。例えば、上記比率ｍi ／（ｎi ＋１）との比較でなく、異なる比率設定と比較してもよい。また、ユーザ数ではなく、想定され得る全てのチャネル配置における通信容量を算出し、その結果から選択してもよい。
【００３４】
セカンダリチャネル選択後、各ユーザ端末との通信に用いるチャネルの割り当てを行う（Ｓ４）。基地局は干渉テーブルを参照し、最も高ＳＩＮＲのユーザ端末から順番に、連携する他の基地局のプライマリチャネルに最も近いセカンダリチャネルを順に割り当てる。仮に、基地局の使用チャネル数がユーザ端末数より小さいときは、使用チャネル数とユーザ端末のＳＩＮＲを考慮して、１チャネルを複数のユーザ端末に割り当てる。１チャネルを同一基地局の複数のユーザ端末が利用する場合、ＴＤＭＡやＣＳＭＡによる時分割、もしくはＭＩＭＯやＳＤＭＡによる空間分割でデータ通信を行う。その後、基地局は、制御局による同期に従い、連携する他の基地局と同時に、ユーザ端末に対してデータを送信する（Ｓ５）。
【００３５】
次に、基地局は、ユーザ端末からＳＩＮＲを収集する（Ｓ６）。これは、基地局からユーザ端末に対してＳＩＮＲの報告を指示し、指示信号を用いてユーザ端末がＳＩＮＲを測定して報告する方法で収集してもよいし、データ通信を利用してユーザ端末がＳＩＮＲを測定して基地局に報告してもよい。
【００３６】
次に、基地局は、定期的に制御情報を制御局へ報告する（Ｓ７，Ｓ８）。報告する時間間隔は任意に設定してよい。報告する制御情報は、「最も多く選択された接近チャネル数Ｍi 」と「ユーザ数」である。「最も多く選択された接近チャネル数Ｍi 」は、前回の制御局への報告後から、基地局がセカンダリチャネルを再選択した際に、選択した接近チャネル数をカウントし、最も多く選択された接近チャネル数を報告する。「ユーザ数」は、前回の制御局への報告後から、基地局に接続しているユーザ端末数をカウントしておき、基地局に接続しているユーザ端末数の平均を報告する。または、通信量の多いアクティブなユーザのみに限定し、その数を報告してもよい。または、その他、ユーザ数、通信量に相当するパラメータとしてもよい。
【００３７】
図３のＳ３，Ｓ４の動作以外に、基地局は指定されたプライマリチャネルの情報に基づいて、想定され得る全てのチャネル配置における通信容量を算出し、通信容量が最も高い値となるチャネル配置およびユーザ端末に対するチャネル割当を行ってもよい。
【００３８】
また上記動作において、各ユーザ端末からのトラヒック量を記録しておき、トラヒック量に基づいた制御をしてもよい。例えば、トラヒック量の多い高ＳＩＮＲユーザが多く存在する場合は接近チャネルを多く設定するが、高ＳＩＮＲユーザが多く存在してもそれらのトラヒックが少ない場合には接近チャネルを少なく設定する、という制御でもよい。
【００３９】
以下、セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例について、図４〜図６を参照して説明する。
ここでは、２つの基地局ＢＳ１，ＢＳ２に、ユーザ端末Ｒ１，Ｒ２とユーザ端末Ｒ３，Ｒ４がそれぞれ接続される場合を想定する。低ＳＩＮＲのユーザ端末はオーバーラップエリアＡに位置し、高ＳＩＮＲのユーザ端末は非オーバーラップエリアＢまたは基地局近傍エリアＣに位置する。また、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２に設定するプライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2のチャネル間隔は１チャネルとする。
【００４０】
図４は、セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例１を示す。ここでは、ユーザ端末Ｒ１〜Ｒ４がオーバーラップエリアＡに位置し、いずれも低ＳＩＮＲの場合を示す。  図４において、基地局ＢＳ１は、プライマリチャネルＰ#1およびセカンダリチャネルＳ#11 を初期状態のまま、ユーザ端末Ｒ１，Ｒ２を割り当てる。基地局ＢＳ２は、プライマリチャネルＰ#2およびセカンダリチャネルＳ#21 を初期状態のまま、ユーザ端末Ｒ３，Ｒ４を割り当てる。すなわち、ここではオーバーラップするチャネルがなく、各ユーザ端末はそれぞれ個別のチャネルが割り当てられる。
【００４１】
図５は、セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例２を示す。ここでは、ユーザ端末Ｒ１〜Ｒ４が非オーバーラップエリアＢまたは基地局近傍エリアＣに位置し、いずもも高ＳＩＮＲの場合を示す。
【００４２】
図５(1) は、基地局ＢＳ１に接続されるユーザ端末Ｒ１は基地局近傍エリアＣにあり、ユーザ端末Ｒ２は非オーバーラップエリアＢにある。基地局ＢＳ２に接続されるユーザ端末Ｒ３は基地局近傍エリアＣにあり、ユーザ端末Ｒ４は非オーバーラップエリアＢにある。すなわち、ＳＩＮＲは、Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ３＞Ｒ４である。
【００４３】
図５(2) は、基地局ＢＳ１に接続されるユーザ端末Ｒ１，Ｒ２は共に基地局近傍エリアＣにあるが、オーバーラップエリアＡに被っていないユーザ端末Ｒ１のＳＩＮＲが高い。基地局ＢＳ２に接続されるユーザ端末Ｒ３，Ｒ４は共に基地局近傍エリアＣにあるが、同様にユーザ端末Ｒ３のＳＩＮＲが高い。すなわち、ＳＩＮＲは、Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ３＞Ｒ４である。
【００４４】
図５(3) は、基地局ＢＳ１に接続されるユーザ端末Ｒ１，Ｒ２は共に非オーバーラップエリアＢにあるが、基地局ＢＳ１により近いユーザ端末Ｒ１のＳＩＮＲが高い。基地局ＢＳ２に接続されるユーザ端末Ｒ３，Ｒ４は共に非オーバーラップエリアＢにあるが、同様にユーザ端末Ｒ３のＳＩＮＲが高い。すなわち、ＳＩＮＲは、Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ３＞Ｒ４である。
【００４５】
それぞれにおいて、基地局ＢＳ１は、セカンダリチャネルＳ#11 として接近チャネルを選択し（初期状態のまま）、基地局ＢＳ２は、セカンダリチャネルＳ#21 として接近チャネルを選択する（初期状態からシフト）。
【００４６】
ここで、図５(1）の場合は、セカンダリチャネルＳ#11 とＳ#21 がオーバーラップし、このオーバーラップチャネルにＳＩＮＲが相対的に高い基地局近傍エリアＣのユーザ端末Ｒ１，Ｒ３を割り当てることにより、同一チャネルで同時送信を行うように設定される。また、基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、プライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2にユーザ端末Ｒ２，Ｒ４をそれぞれ割り当てる。
【００４７】
図５(2),(3) の場合は、セカンダリチャネルＳ#11 とＳ#21 がオーバーラップし、このオーバーラップチャネルに基地局近傍エリアＣまたは非オーバーラップエリアＢの中で、相対的にＳＩＮＲが高いユーザ端末Ｒ１，Ｒ３を割り当てることにより、同一チャネルで同時送信を行うように設定される。また、基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、プライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2にユーザ端末Ｒ２，Ｒ４をそれぞれ割り当てる。
【００４８】
なお、図５(1) 〜(3) の場合は、プライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2が隣接するように、制御局が設定しなおし、例えばプライマリチャネルＰ#1にユーザ端末Ｒ１，Ｒ３を割り当て、プライマリチャネルＰ#2にユーザ端末Ｒ２，Ｒ４を割り当てることにより、それぞれ同一チャネルで同時送信を行うように設定することも可能である。
【００４９】
図６は、セカンダリチャネルの選択およびチャネル割当例３を示す。ユーザ端末Ｒ１〜Ｒ４の一部が非オーバーラップエリアＢまたは基地局近傍エリアＣに位置し、高ＳＩＮＲの場合を示す。
【００５０】
図６(1) は、基地局ＢＳ１に接続されるユーザ端末Ｒ１は高ＳＩＮＲの基地局近傍エリアＣにあり、ユーザ端末Ｒ２は低ＳＩＮＲのオーバーラップエリアＡにある。基地局ＢＳ２に接続されるユーザ端末Ｒ３は高ＳＩＮＲの基地局近傍エリアＣにあり、ユーザ端末Ｒ４は低ＳＩＮＲのオーバーラップエリアＡにある。
【００５１】
図６(2) は、基地局ＢＳ１に接続されるユーザ端末Ｒ１は高ＳＩＮＲの非オーバーラップエリアＢにあり、ユーザ端末Ｒ２は低ＳＩＮＲのオーバーラップエリアＡにある。基地局ＢＳ２に接続されるユーザ端末Ｒ３は高ＳＩＮＲの非オーバーラップエリアＢにあり、ユーザ端末Ｒ４は低ＳＩＮＲのオーバーラップエリアＡにある。
【００５２】
それぞれにおいて、基地局ＢＳ１は、セカンダリチャネルＳ#11 として接近チャネルを選択し（初期状態のまま）、基地局ＢＳ２は、セカンダリチャネルＳ#21 として接近チャネルを選択する（初期状態からシフト）。
【００５３】
ここで、図６(1）の場合は、セカンダリチャネルＳ#11 とＳ#21 がオーバーラップし、このオーバーラップチャネルに高ＳＩＮＲの基地局近傍エリアＣのユーザ端末Ｒ１，Ｒ３を割り当てることにより、同一チャネルで同時送信を行うように設定される。また、基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、プライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2にユーザ端末Ｒ２，Ｒ４をそれぞれ割り当てる。
【００５４】
図６(2) の場合は、セカンダリチャネルＳ#11 とＳ#21 がオーバーラップし、このオーバーラップチャネルに高ＳＩＮＲの非オーバーラップエリアＢのユーザ端末Ｒ１，Ｒ３を割り当てることにより、同一チャネルで同時送信を行うように設定される。また、基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、プライマリチャネルＰ#1，Ｐ#2にユーザ端末Ｒ２，Ｒ４をそれぞれ割り当てる。
【００５５】
（制御局の制御動作）
制御局は、各基地局がチャネル選択を行うために必要なパラメータの指定と、連携して同時に送信を行う基地局同士の送信タイミングを同期させる。
【００５６】
制御局が各基地局に対して初期設定するパラメータは、「連携基地局」、「プライマリチャネル」、「使用チャネル数」、「基地局ステータス」である。「連携基地局」は、基地局に対して連携する他の基地局を指定するパラメータである（例えば図２の基地局ＢＳ１に対する基地局ＢＳ２、基地局ＢＳ２に対する基地局ＢＳ１）。「プライマリチャネル」は、各基地局がチャネル選択の起点とするチャネルである（例えば図２の基地局ＢＳ１のＰ#1、基地局ＢＳ２のＰ#2）。「使用チャネル数」は、各基地局が使用可能なチャネル数の上限を指定する（例えば図２の基地局ＢＳ１，ＢＳ２ともに４チャネル）。
【００５７】
「基地局ステータス」は、基地局のチャネル選択動作の動作規範を指定するパラメータであり、lower ，upper ，medium，fixed のいずれかを指定する。lower を指定された基地局（例えば図２のＢＳ１）は、セカンダリチャネルを選択する際に、接近チャネルは高い周波数方向、回避チャネルは低い周波数方向に選択する。upper を指定された基地局（例えば図２のＢＳ２）は、セカンダリチャネルを選択する際に、接近チャネルは低い周波数方向、回避チャネルは高い周波数方向に選択する。fixed を指定された基地局は、基地局が使用チャネル数を変更しない限りは、基地局の動作Ｓ３のセカンダリチャネルの初期設定で選択したチャネルからチャネルを変更しない。mediumは、３基地局以上の連携時に使用され、高い周波数方向、低い周波数方向ともに接近チャネルとなる場合に指定される。mediumを付与された基地局は、どの基地局とチャネルを共用することがより効率的かを考慮しつつ、セカンダリチャネルの選択を行う。例えば、mediumを付与された基地局は、他の基地局それぞれとの間でのＳＩＮＲ情報を取得し、より同時送信を行いやすい他の基地局の方向にセカンダリチャネルを選択する。
【００５８】
基地局ステータスは、前に選択した連携する各基地局のプライマリチャネル配置に応じて決定される。例えば、図２に示す基地局ＢＳ１，ＢＳ２の連携においては、プライマリチャネルをより高い周波数に設定した基地局ＢＳ２にはupper 、低い周波数に設定した基地局ＢＳ１にはlower を設定する。また、３基地局以上の連携においては、他の基地局に設定されたプライマリチャネルの間にプライマリチャネルが設定された基地局にmediumもしくはfixed が設定される。
【００５９】
図７は、制御局ＣＳの制御手順を示す。本手順は主に、初期設定（Ｓ11）および報知手順（Ｓ12）と、制御情報報告（Ｓ13）および再設定の期間経過による再設定手順（Ｓ16，Ｓ17）からなる。なお、連携基地局の再決定（Ｓ14）および新規基地局の参入（Ｓ15）があった場合には初期設定（Ｓ11）に戻る。
【００６０】
初期設定（Ｓ11）は、(S11-1) 連携基地局の決定、(S11-2) 使用チャネル数の決定、(S11-3) プライマリチャネルの選択、(S11-4) 基地局ステータスの決定からなる。初期設定は、連携基地局を再設定したときに行われる。
【００６１】
(S11-1) 連携基地局の決定は、新規の基地局が参入したとき、もしくは任意に定めた期間毎に行う。その決定方法は、各基地局のロケーション情報を用いて基地局間の距離を見積もり、見積もった値に基づいて決定する。連携基地局間距離をどの程度設けるかは任意であり、例えばシステムの無線伝搬環境や送受信局の信号処理能力に応じて設定されるものである。または、あらかじめ測定した周辺基地局からの干渉情報を参照し、測定された干渉量が一定値以下の基地局から任意に選択する方法でもよい。
【００６２】
(S11-2) 使用チャネル数Ｎは、制御局が管理する基地局によるチャネルの利用状況を考慮して任意に決定される。
【００６３】
(S11-3) プライマリチャネルは、(S11-2) において決定した使用チャネル数Ｎに基づいて決定する。連携基地局間のプライマリチャネル間隔がＮ−１チャネルとなるように、各基地局のプライマリチャネルを選択する。制御局が管理している他の基地局のプライマリチャネルと使用チャネル数、全チャネルの利用状況を考慮してもよい。
【００６４】
(S11-4) 基地局ステータスは、(S11-3) において決定したプライマリチャネルに基づいて決定する。連携基地局間のプライマリチャネルの配置を比較し、プライマリチャネルがより低い周波数である基地局にはlower 、高い周波数である基地局にはupper のステータスを付与する。他の連携基地局群に影響を及ぼしてしまう恐れがある場合や、基地局における使用チャネルのみの変更で十分な場合など、状況に応じて、基地局における動作を制限したいときにはfixed を付与する。
【００６５】
再設定（Ｓ17）は、(S17-1) 使用チャネル数の決定、(S17-2) プライマリチャネルの決定、(S17-3) 基地局ステータスの決定からなる。再設定は、基地局から制御情報の報告を受けた後に行われる。なお、制御情報の報告後に毎回行う必要はなく、任意の間隔で行ってよい。
【００６６】
(S17-1) 使用チャネル数は、基地局から報告された「ユーザ数」の情報に基づいて決定する。「ユーザ数」が多い基地局に対しては多めの使用チャネル数を、少ない基地局に対しては少ない使用チャネル数を設定する。
【００６７】
(S17-2) プライマリチャネルは、基地局から報告された「最も多く選択された接近チャネル数Ｍi 」と(S17-1) において決定した使用チャネル数Ｎi に基づいて決定する。まず、プライマリチャネル間隔Δは以下の式を用いて決定する。
Δ＝max(Ｍ1 ，Ｍ2 ，…）≦max(Ｎ1 ，Ｎ2 ，…）
【００６８】
決定したプライマリチャネル間隔Δに基づいて、プライマリチャネルを再指定する。その際、制御局が管理している他の基地局のプライマリチャネルと使用チャネル数、全チャネルの利用状況を考慮してもよい。
【００６９】
本発明における基地局動作により、制御局が各基地局に設定したプライマリチャネルの間にあるチャネル（プライマリ間チャネル）が使用されない状態が生じ得る場合がある。例えば、図２(3) において、基地局ＢＳ１およびＢＳ２の配下のユーザが全て低ＳＩＮＲである場合（ｍ1 ＝ｍ2 ＝０）、全てのプライマリ間チャネルが使用されないチャネル（空きチャネル）となる。
【００７０】
このような状態を避けるため、制御局は、基地局から報告される情報（一定期間内に基地局が選択した接近チャネル数の選択回数、もしくは選択率）に基づき次の動作を行う。ここで、基地局ＢＳ１の接近チャネル数ｊの選択回数の統計値と各選択率ｐ1,j の関係は次のようになる。
【００７１】
ｊ＝３：ａ回，ｐ1,3 ＝ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）
ｊ＝２：ｂ回，ｐ1,2 ＝ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）
ｊ＝１：ｃ回，ｐ1,1 ＝ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）
ｊ＝０：ｄ回，ｐ1,0 ＝ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）
【００７２】
制御局は、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２の接近チャネル選択率を用い、以下の式から空きチャネル数の期待値δe を算出する。
【数１】
2015133655.tif 000003
【００７３】
ここで、Δはプライマリ間チャネル数、δは空きチャネル数を表す。なお、図２(3) に示すΔ＝３の場合、空きチャネル数δ＝１となる確率Prob(1) は、
基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が０，２となる場合（ｐ1,0*ｐ2,2 ）
＋基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が１，１となる場合（ｐ1,1*ｐ2,1 ）
＋基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が２，１となる場合（ｐ1,2*ｐ2,0 ）
となる。
【００７４】
空きチャネル数δ＝２となる確率Prob(2) は、
基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が０，１となる場合（ｐ1,0*ｐ2,1 ）
＋基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が１，０となる場合（ｐ1,1*ｐ2,0 ）
となる。
【００７５】
空きチャネル数δ＝３となる確率Prob(3) は、
基地局ＢＳ１，ＢＳ２の各接近チャネル数が０，０となる場合（ｐ1,0*ｐ2,0 ）
となる。
【００７６】
式(1) におけるｐ1 ，ｐ2 の添え字のｊ，Δ−δ−ｊは、以上の関係を示すものであり、空きチャネル数の期待値δe は
δe ＝１*Prob(1)＋２*Prob(2)＋３*Prob(3)
として求められる。
【００７７】
次に、制御局は、空きチャネル数の期待値δe から、基地局が決定する接近チャネル数のオフセットを決定する。その際、δe は最も近い整数に丸めこむ（オフセット総数とする）。制御局はオフセットを各基地局に通知するが、各基地局にどれくらいのオフセットを指定するかは柔軟に決定してよい。
【００７８】
例えば、オフセット総数が２であり、基地局ＢＳ１，ＢＳ２に通知する場合、
(a) 基地局ＢＳ１にオフセット＝２、基地局ＢＳ２にオフセット＝０を指定
(b) 基地局ＢＳ１にオフセット＝１、基地局ＢＳ２にオフセット＝１を指定
のどちらでもよい。
【００７９】
オフセットを加えた結果、接近チャネル数がプライマリ間チャネル数より大きくなった場合、基地局は「接近チャネル数＝プライマリ間チャネル数」と設定する。
【００８０】
(S17-3) 基地局ステータスは、(S17-2) において決定したプライマリチャネルの配置に応じて再設定する。
【００８１】
図８は、制御局、基地局およびユーザ端末間の制御情報のシーケンスを示す。
図８において、制御局ＣＳと基地局ＢＳとの間は、以上説明した初期設定の通知、制御情報およびユーザ数の報告、再設定の通知を行う。基地局ＢＳとユーザ端末Ｒとの間は、通信およびＳＩＮＲ収集を行う。
【００８２】
本発明は、例えばＯＦＤＭＡにおけるサブチャネルを上記チャネルとして適用してもよい。
本発明により、基地局間で使用するチャネルをオーバーラップさせることが可能となり、高ＳＩＮＲユーザの増加に伴い、チャネル利用効率を向上させることができる。また、制御局は基地局から報告された「最も多く選択された接近チャネル数」と「平均ユーザ数」に基づいて、主に各基地局の「プライマリチャネル」と「使用チャネルの上限」を指定するための計算を行うだけでよく、従来よりもチャネル選択のための計算量を削減することができる。また、基地局と制御局間の制御情報も「最も多く選択された接近チャネル数」「平均ユーザ数」「連携基地局」「プライマリチャネル」「使用チャネル数」「基地局ステータス」であり、これらの制御情報の報知もしくは報告の頻度を少なくすることも可能であることから、制御情報量の総量を低減することができる。
【符号の説明】
【００８３】
ＢＳ  基地局
ＣＳ  制御局
Ｒ    ユーザ端末
【図１】
2015133655.tif 000004
【図２】
2015133655.tif 000005
【図３】
2015133655.tif 000006
【図４】
2015133655.tif 000007
【図５】
2015133655.tif 000008
【図６】
2015133655.tif 000009
【図７】
2015133655.tif 000010
【図８】
2015133655.tif 000011