(57)【要約】【課題】  周波数の使用効率を向上させるとともに、基地局間でやり取りを行うことなく自律分散的なチャネル割り当てが可能であるチャネル割り当て装置を開発する。【解決手段】  第１のチャネル使用率測定部１０５で測定した第１の無線通信システムに属する基地局基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの使用率が一定値以上であり、かつ、第２のチャネル使用率測定部１０４で測定した第２の無線通信システムに属する基地局基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用率が一定値以下であるとき、使用チャネル決定部１０６ｃは、基地局ＢＳ１−１と通信を行う端末との通信に基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して端末へデータを送信する。これにより周波数の使用効率を向上することができ、また基地局ＢＳ１−１と基地局ＢＳ２−１でのやり取りが発生しないことより自律分散的な無線チャネル割り当てができる。【選択図】  図５
2007074239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信システムに属する第１の基地局とデータ通信を行う端末に対して、通信用無線チャネルを割り当てる無線チャネル割り当て装置において、
前記第１の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第１の無線チャネル使用率測定手段と、
前記第１の無線通信システムとは無線チャネルの周波数が異なる第２の無線通信システムに属し、かつ前記第１の基地局の送信エリアとオーバーラップする送信エリアを有する第２の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第２の無線チャネル使用率測定手段と、
前記第１の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率が一定値以上であり、かつ前記第２の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率が一定値以下であるとき、前記第２の基地局が管理する無線チャネルの少なくとも１つの無線チャネルを前記端末へのデータ送信に使用することを決定する使用チャネル決定手段と、
前記使用チャネル決定手段により決定した当該無線チャネルの情報を前記端末に通知し、前記第２の基地局が管理する前記無線チャネルを使用して前記第１の基地局から前記端末にデータ送信する通信手段と
を備えることを特徴とする無線チャネル割り当て装置。
【請求項２】
前記通信手段は、
前記第２の基地局の前記無線ャネルを使用してデータ送信する際に、前記第２の基地局が使用していない空きタイムスロットを検出する空きスロット検出手段と、
前記空きスロット検出手段により検出された空きタイムスロットを使用して前記端末にデータを送信する送信手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項３】
前記通信手段は、
前記第１の基地局の無線チャネルの周波数および前記第２の基地局が管理する無線チャネルの少なくとも１つの無線チャネルの周波数を生成する周波数生成手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項４】
前記無線チャネルの情報には、少なくとも使用する無線チャネルの周波数や当該無線チャネルの使用開始時刻が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項５】
前記第２の無線チャネル使用率測定手段は、
前記第２の基地局がこの第２の基地局の端末に送信しているデータを受信しタイムスロットを検出して、一定時間のそのタイムスロットの総量と使用されているタイムスロットの量から前記無線チャネル使用率を求めることを特徴とする請求項１に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項６】
前記タイムスロットの検出は、既知信号の検出又は受信信号レベルから検出することを特徴とする請求項５に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項７】
前記第２の無線チャネル使用率測定手段は、
前記第２の基地局が管理する無線チャネルが複数ある場合、使用している全ての無線チャネルについて前記無線チャネル使用率を求め、最も使用率の低い前記無線チャネル使用率を出力することを特徴とする請求項５に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項８】
前記使用チャネル決定手段は、
前記第１の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率と予め定められた第１の閾値とを比較する第１の比較手段と、前記第２の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率と予め定められた第２の閾値とを比較する第２の比較手段を有すること特徴とする請求項１に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項９】
前記空きスロット検出手段は、
前記第２の基地局がこの第２の基地局の端末に送信しているデータの既知信号を検出し、当該既知信号の所定時間の受信信号レベルが一定値以下の場合、当該既知信号のタイムスロットが使用されていないと判断することを特徴とする請求項２に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１０】
前記第２の基地局から前記第１の基地局までの信号伝搬損失を推定する伝搬損失推定手段と、
前記第２の基地局が管理する無線チャネルを使用して前記第１の基地局から前記端末へデータ送信する際に、前記伝搬損失推定手段で推定した信号伝搬損失に基づいて前記端末への信号送信電力を制御する送信電力制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１１】
前記第２の基地局が送信する送信信号強度情報を含んだ信号を受信して受信信号強度を検出する受信電力検出手段と、
前記信号から送信信号強度情報を抽出する送信信号強度抽出手段とを更に有し、
前記伝搬損失推定手段は、前記受信電力検出手段により検出した前記受信信号強度と、前記送信電力抽出手段により検出した送信信号強度とから、前記信号伝搬損失を推定することを特徴とする請求項１０に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１２】
前記第２の無線通信システムが時分割多重アクセス方式を用いて通信を行っている場合において、
前記第１の基地局が前記第２の基地局が管理する無線チャネルを使用して前記端末へデータ送信するときのデータ長が前記第２の基地局が管理する無線チャネルのデータ長より短いこと
を特徴とする請求項１又は請求項１０に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１３】
前記第２の無線通信システムが時分割多重アクセス方式を用いて通信を行っている場合において、データを送信しないタイムスロットの先頭にそのタイムスロットを使用しないことを通知する通知信号を送信しているときに、
前記空きスロット検出手段は前記通知信号を検出する機能を備えており、
前記通知信号を検出したときにのみデータを送信すること
を特徴とする請求項１又は請求項１０に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１４】
前記第１の基地局が前記第２の基地局が管理する無線チャネルを使用して前記端末にデータを送信する場合において、
送信データを生成するときに誤り耐性を増やすことで、前記送信電力制御手段で送信電力の制御を行っても前記端末における受信品質を送信電力制御前と同程度に維持できること
を特徴とする請求項１又は請求項１０に記載の無線チャネル割り当て装置。
【請求項１５】
第１の無線通信システムに属する第１の基地局とデータ通信を行う端末に対して、通信用無線チャネルを割り当てる無線チャネル割り当て方法において、
前記第１の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第１の測定ステップと、
前記第１の無線通信システムとは無線チャネルの周波数が異なる第２の無線通信システムに属し、かつ前記第１の基地局の送信エリアとオーバーラップする送信エリアを有する第２の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップで測定された無線チャネル使用率が予め定められた第１の閾値以上であり、かつ前記第２の測定ステップで測定された無線チャネル使用率が予め定められた第２の閾値以下であるとき、前記第２の基地局が管理する無線チャネルの少なくとも１つの無線チャネルを前記端末へのデータ送信に使用することを決定するチャネル決定ステップと、
前記チャネル決定ステップにより決定した当該無線チャネルの情報を前記端末に通知し、前記第２の基地局が管理する前記無線チャネルを使用して前記第１の基地局から前記端末にデータ送信する通信ステップと
を備えることを特徴とする無線チャネル割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信における無線チャネル割り当て装置および無線チャネル割り当て方法に関し、特に異なるシステム間で周波数を共用するための無線チャネル割り当て装置および無線チャネル割り当て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話システムでは、複数の事業者毎にそれぞれ使用できる周波数帯域が決められている。各事業者は、この決められた周波数帯域を更に複数に分割し、その分割した周波数毎にそれぞれ無線チャネルを割り当てて、端末とのデータ通信に使用している。日本で用いられているＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ）やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）では、無線チャネルを更に時分割多重し、報知情報や制御情報、ユーザごとのデータの送信に使用している。
【０００３】
各事業者は、基地局の送信エリアがある程度重なるようにして各基地局の配置や送信電力の設定を行い、サービス地域を面的にカバーしている。ところが、基地局配置は、各事業者が独自に行っているため、複数の事業者によって同じサービス地域に配置された各基地局の送信エリアは、必然的に互いにオーバーラップしている。しかしながら、ある事業者のある基地局の送信エリアにおいて、事業者のサービスに加入したユーザによる通信量が一時的に増えたとしても、送信エリアがオーバーラップしている別の事業者の通信量も同時に増えるとは限らない。また、事業者が使用できる周波数帯域は専有的に決められているため、通信量が増えた事業者が、通信量が増えていない別の事業者が専有する周波数帯域を利用することはできない。このことは、周波数の有効利用の観点から好ましくない。
【０００４】
更に、これまで各事業者が運用してきたシステムにおける無線チャネルの帯域幅は広くなかったが、今後、要求される通信速度の増加にともない、１つの無線チャネルとして１００ＭＨｚを超える周波数幅が要求されることが予想される。このような広帯域の無線チャネルを１つの事業者に１個又は複数個専有的に割り当てた広帯域無線チャネルシステムにおいて、無線チャネルが使用されていない状態は、１００ＭＨｚを超える周波数帯域幅が無駄になり、狭帯域無線チャネルシステムに比べ周波数利用効率が大きく低下する。したがって、今後の広帯域無線チャネルシステムの実用化のために、周波数利用効率を向上させることは重要な課題である。
【０００５】
周波数利用効率を改善するために、周波数を共用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載される発明では、複数のシステムがそれぞれ専用周波数帯域を持つと共に、専用周波数帯域とは別の周波数帯域を複数のシステム間で共有することで周波数利用効率の向上を図っている。
【０００６】
即ち、専用周波数帯域のトラフィックが大きいシステムＡは、共用周波数帯域を使用しているシステムＢに共用周波数帯域の使用を要求する。共用周波数帯域を使用しているシステムＢは専用周波数帯域のトラフィックが小さければ、共用周波数帯域の使用を要求しているシステムＡに共用周波数帯域を明け渡す。また、システムが複数存在するときは、その中から主幹となるシステムＣを１つ決め、共用周波数帯域の使用を各システムに割り振ることもできる。この場合、主幹システムＣは、あるシステムＣｉから共用周波数帯域使用の要求があると、その時点で共用周波数帯域を使用しているシステムＣｋの専用周波数帯域の使用状況などを問い合わせる。そして、主幹システムＣは、その応答を元に共用周波数帯域使用の割り振りを行う。
【特許文献１】特開２００３−３３３６４８公報（第１６―１８頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術は、共用周波数帯域を複数のシステムのうちの１つのシステムが独占的に使用し、各システムの使用要求と周波数使用状況に応じて共用周波数帯域の使用を選択的に切り替えることで、周波数の利用効率を向上させている。
【０００８】
しかし、共用周波数帯域を使用したいシステムは、そのことを使用中のシステムまたは主幹システムに要求し、その要求を受信したシステムは共用周波数帯域を明け渡すか否かを応答しなければならず、頻繁にシステム間のやり取りが必ず発生してしまう。そのため、共用周波数帯域を使用するシステムは、全てにシステム間でやり取りを行うための手段（ハードウェア及びソフトウェア）が必要となり、システム構築のコストが増えるという欠点がある。また、主幹システムによって共用周波数帯域の使用を割り振る方式では、共用周波数帯域を使用するシステムの数や共用周波数帯域の使用要求が増えると主幹システムへの負荷が増加するという問題もある。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ある事業者の使用が決められている周波数帯域の一部を、別の事業者が一時的に使用可能とすることができ、周波数利用効率を向上させるとともに、システム間のやり取りを必要とせず自律分散的な無線チャネル割り当てが可能である無線チャネル割り当て装置および無線チャネル割り当て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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明による無線チャネル割り当て装置は、第１の無線通信システムに属する第１の基地局とデータ通信を行う端末に対して、通信用無線チャネルを割り当てる無線チャネル割り当て装置において、  前記第１の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第１の無線チャネル使用率測定手段と、前記第１の無線通信システムとは無線チャネルの周波数が異なる第２の無線通信システムに属し、かつ前記第１の基地局の送信エリアとオーバーラップする送信エリアを有する第２の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第２の無線チャネル使用率測定手段と、前記第１の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率が一定値以上であり、かつ前記第２の無線チャネル使用率測定手段で測定された無線チャネル使用率が一定値以下であるとき、前記第２の基地局が管理する無線チャネルの少なくとも１つの無線チャネルを前記端末へのデータ送信に使用することを決定する使用チャネル決定手段と、前記使用チャネル決定手段により決定した当該無線チャネルの情報を前記端末に通知し、前記第２の基地局が管理する前記無線チャネルを使用して前記第１の基地局から前記端末にデータ送信する通信手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明による無線チャネル割り当て方法は、第１の無線通信システムに属する第１の基地局とデータ通信を行う端末に対して、通信用無線チャネルを割り当てる無線チャネル割り当て方法において、前記第１の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第１の測定ステップと、前記第１の無線通信システムとは無線チャネルの周波数が異なる第２の無線通信システムに属し、かつ前記第１の基地局の送信エリアとオーバーラップする送信エリアを有する第２の基地局が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を測定する第２の測定ステップと、前記第１の測定ステップで測定された無線チャネル使用率が予め定められた第１の閾値以上であり、かつ前記第２の測定ステップで測定された無線チャネル使用率が予め定められた第２の閾値以下であるとき、前記第２の基地局が管理する無線チャネルの少なくとも１つの無線チャネルを前記端末へのデータ送信に使用することを決定するチャネル決定ステップと、前記チャネル決定ステップにより決定した当該無線チャネルの情報を前記端末に通知し、前記第２の基地局が管理する前記無線チャネルを使用して前記第１の基地局から前記端末にデータ送信する通信ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無線チャネル割り当て装置および無線チャネル割り当て方法によると、ある事業者の使用が決められている周波数帯域の一部を、別の事業者が一時的に使用可能とすることができ、周波数利用効率を向上させるとともに、システム間のやり取りを必要とせず自律分散的な無線チャネル割り当てが行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
はじめに、本発明に係る無線チャネル割り当て装置を適用した無線通信システムの概要について述べる。図１は、その無線通信システムの構成を示す図である。図１において、事業者と契約している端末Ｔａは事業者が運営する無線通信システムを利用して図示しない他の端末ＴＮとデータの通信を行うことができる。
【００１５】
ある事業者Ａが運営する第１の無線通信システム（以下、システム１と称する）には、例えば交換局１１ａと制御局１２ａ、基地局ＢＳ１−１，ＢＳ１−２が属している。そして、システム１に属する基地局基地局ＢＳ１−１の送信エリア内に位置している第１の端末Ｔａへ前記端末ＴＮからデータを送信する場合、まず、前記端末ＴＮから第１の端末Ｔａへ送信するデータが公衆網１０から交換局１１ａへと送られる。次に、データを得た交換局１１ａは、そのデータを制御局１２ａへ受け渡す。データを受け取った制御局１２ａは、複数の基地局の中から第１の端末Ｔａが存在する基地局ＢＳ１−１にデータと第１の端末Ｔａへの送信指示を出力する。制御局１２ａからの指示により、基地局ＢＳ１−１は自己が管理する無線チャネルを使用して第１の端末Ｔａと通信を行う。
【００１６】
また、第１の端末Ｔａが基地局ＢＳ１−１の送信エリアから基地局ＢＳ１−２の送信エリア内に移動したときは、第１の端末Ｔａとの通信が途切れないようにするため、基地局ＢＳ１−１から基地局ＢＳ１−２に変更するよう制御局１２ａが基地局ＢＳ１−２に指示を与える。システム１は、エリア内の端末と通信できない領域が発生することがないよう送信エリアが一部オーバーラップする基地局を複数配置して、通信可能領域を面的にカバーしている。
【００１７】
システム１を運営する事業者Ａとは別の事業者Ｂが運営する第２の無線通信システム（以下、システム２と称する）にもシステム１と同様に、例えば交換局１１ｂ、制御局１２ｂ、基地局ＢＳ２−１，ＢＳ２−２が属しており、これらを介してエリア内の端末（図示せず）との間でデータ送受信が行われる。システム２も同様に、通信ができない領域が発生しないように複数の基地局が配置されている。
【００１８】
通常、システム１の基地局の配置は、システム２の基地局の配置とは独立して行われる。例えば、システム１とシステム２の基地局の配置が、図２に示す例であるとする。図２の各円は、それぞれの中心にある基地局における送信エリアを示したものである。太い実線で示す円が、システム１に属する基地局ＢＳ１−１の送信エリアであり、点線で示す円が、システム２に属する複数の基地局の送信エリアである。また図２の場合では、基地局ＢＳ１−１の送信エリア内には基地局ＢＳ２−１が存在し、この基地局ＢＳ２−１以外にも基地局ＢＳ２−２など複数の送信エリアとオーバーラップしている。
【００１９】
（実施例１）
次に、図２乃至図１０を用いて本発明の第１の実施例を説明する。この第１の実施例では、システム１及び、システム２のいずれも時分割多重アクセス方式を使用し、基地局から複数の端末にデータを送信する場合である。
【００２０】
第１の実施例では、システム２に属する複数の基地局のうち隣り合う基地局は同じ周波数を使用しないものとする。例えば、図２の場合、基地局ＢＳ２−１，ＢＳ２−２，ＢＳ２−ｉはそれぞれ異なる周波数（図２では点線の３つの線種にて区別）の無線チャネルを使用し、送信エリアが重なり合う基地局は同じ周波数を使用しないようにしている。また、基地局ＢＳ１−１は前記３つの周波数とは異なる周波数の無線チャネルを使用する。
【００２１】
図３は、無線チャネルによって基地局ＢＳ１−１から第１の端末Ｔａにデータ送信する送信信号の一例を示した図である。基地局ＢＳ１−１は、自己が管理する無線チャネルを使用して、送信信号を図３に示すようなタイムスロットに分割し、複数の端末宛にデータを送信している。図３において、網掛けしてあるタイムスロットがデータの送信に使用されたタイムスロットであり、それ以外のタイムスロットは使用されていない。また、タイムスロットごとに送信先の端末を変えることで（図３では、２つの網掛けのパターンで２つの端末へのデータを区別）、１つの無線チャネルで複数の端末宛にデータを送信することができる。
【００２２】
図４は、前記送信信号の各タイムスロットの構成を示す図である。各タイムスロットで送信される信号は、先頭に既知信号（Ｐ）があり、それにデータ（ＤＡＴＡ）が続くフォーマットになっている。この既知信号（Ｐ）は、例えば基地局ＢＳ１−１と通信を行う端末Ｔａがタイムスロットと同期を取るためや、基地局ＢＳ２−１がデータ送信にタイムスロットを使用しているかどうかを基地局ＢＳ１−１が確認するために使用される。
【００２３】
基地局ＢＳ１−１は、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用してデータの送信を行うために、少なくともシステム２が使用している無線方式、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの周波数、基地局ＢＳ２−１が使用するタイムスロット長、および基地局ＢＳ２−１が送信する送信信号のフォーマットがあらかじめ設定されているものとする。
【００２４】
図５は、基地局ＢＳ１−１に実装され、第１の端末Ｔａへのデータ送信に使用する無線チャネルを割り当てる無線チャネル割り当て装置の詳細な構成を示す図である。
【００２５】
無線チャネル割り当て装置は、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルを使用して端末Ｔａと通信を行う第１のデータ送受信部１０１と、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して端末へデータを送信する第２のデータ送信部１０２と、基地局ＢＳ２−１からの送信信号を受信する第２の受信部１０３と、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用率を測定する第２の無線チャネル使用率測定部１０４と、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの使用率を測定する第１の無線チャネル使用率測定部１０５を有している。さらに無線チャネル割り当て装置は、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルと基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルのどちらを用いてデータの送信を行うかを決定する使用チャネル制御部１０６と、送信データを第１のデータ送受信部１０１（基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルを使用する場合）か第２のデータ送信部１０２（基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用する場合）のどちらかに割り振る選択部１０７と、送受信情報処理部１０８を備えている。
【００２６】
次に各部の構成を説明する。  
第１のデータ送受信部１０１は、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの周波数を生成できる発振器を含む第１の周波数生成部１０１ａと、この第１の周波数生成部１０１ａで生成した周波数を使用してデータの送受信を行うための第１の送受信部１０１ｂを含む。
【００２７】
図６は、第１の送受信部１０１ｂの詳細な構成を示す図である。この第１の送受信部１０１ｂでのデータ送信は、次のように処理される。まず、選択部１０７から入力された送信データのビット列に対し、誤り訂正符号化部２０１で誤り訂正符号化を施し、それをインタリーバ２０２でビット列の入れ替えを行う。その後、既知信号（Ｐ）付加部２０３でタイムスロットごとに送信データ（ＤＡＴＡ）の先頭に既知信号（Ｐ）を付加する。既知信号（Ｐ）を付加する位置は、送信データ（ＤＡＴＡ）長に合わせて決定される。
【００２８】
変調部２０４ではシステムの無線方式に応じて送信データの変調を行い、Ｄ／Ａ変換部２０５で変調されたデジタルデータをアナログデータに変換する。そして、直交変換部２０６で、変換されたアナログデータに合わせて搬送波の振幅、位相を変換し、さらに周波数変換部２０７で搬送波の周波数を第１の周波数生成部１０１ａからの周波数に合わせる。最後に、パワーアンプ２０８で送信電力を調整し、アンテナからデータ送信を行う。送信用制御モジュール２０９は、誤り訂正符号化部２０１の符号化率、変調部２０４の変調方式、既知信号（Ｐ）付加部２０３のデータ（ＤＡＴＡ）長などのパラメタを管理し、その動作制御などを行う。
【００２９】
また、第１の送受信部１０１ｂでのデータ受信は、次のように処理される。まず、アンテナからの受信信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２１１によって増幅され、周波数変換部２１２で別の周波数の信号に変換される。直交復調部２１３では、周波数変換部２１２で周波数変換された信号をベースバンド信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部２１４では、直交復調部２１３で変換したベースバンド信号のアナログ信号をデジタル信号に変換する。このとき、Ａ／Ｄ変換部２１４の出力を、自動利得制御（ＡＧＣ）２１５を通して周波数変換部２１２や直交復調部２１３等にあるゲイン調整機能（図示せず）にフィードバックすることで、最適な信号レベルの受信信号を得ることができる。タイミング同期部２１６では、デジタルに変換された受信信号から既知信号（Ｐ）を検出し、オーバーサンプリングされたシンボルデータに含まれる元シンボルのタイミングを抽出し元シンボルを再生する。
【００３０】
伝送路応答推定部２１７では、同期検波を利用して受信信号を復調するときに使用する位相や振幅の基準を求める。ここで求めた位相や振幅の基準を元に、復調部２１８で受信データの復調を行う。そして、デインタリーブ２１９で送信側のインタリーブに対応するデインタリーブを行った後、誤り訂正部２２０で符号化率に応じて誤り訂正を行い、受信信号から所望の受信ビット列を得る。受信用制御モジュール２２１は、送信側の前記符号化率、前記変調方式、前記データ（ＤＡＴＡ）長などのパラメタを保持している。これら送信系と受信系をスイッチ２２２で切り換えることで、送受信の両方を実現している。
【００３１】
図５の無線チャネル割り当て装置の説明に戻り、第２のデータ送信部１０２は、第２の周波数生成部１０２ａと第２の送信部１０２ｂと空きスロット検出部１０２ｃを備えている。
【００３２】
第２の周波数生成部１０２ａは、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用を決定したときに、そのチャネルの周波数を生成することができる発振器を含む。第１の周波数生成部１０１ａで複数の周波数を生成することができるならば、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの周波数を第１の周波数生成部１０１ａで生成してもよい。
【００３３】
第２の送信部１０２ｂは、第２の周波数生成部１０２ａで生成した周波数を使用してデータの送信を行うための送信部であり、その構成は、使用する周波数やデータ長が異なるだけで第１の送受信部１０１ｂの送信系とほぼ同じ構成である。そのため、既知信号（Ｐ）付加部２０３で異なったデータ長を、周波数変換部２０７で複数の周波数を扱うことができる場合は、第１の送受信部１０１ｂで基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用した送信を行ってもよい。
【００３４】
空きスロット検出部１０２ｃは、第２の送信部１０２ｂで基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用してデータの送信を行う場合に、その無線チャネルで基地局ＢＳ１−１が使用できるタイムスロットを検出するための空きスロット検出部である。これは、第１の送受信部１０１ｂの受信系の構成とほぼ同様な構成で実現することができるが、基地局ＢＳ２−１の送信データのうち既知信号（Ｐ）の有無を調べるだけでよく、データの復調などはする必要がない。
【００３５】
第２の受信部１０３は、基地局ＢＳ２−１が自局の端末へ送信する信号を、同期を取りながら受信する。受信信号と同期を取りながら既知信号（Ｐ）を検出することで、基地局ＢＳ２−１から自局の端末へのデータ送信に使用されたタイムスロットを調べることができる。第２の受信部１０３は、タイムスロットの使用の有無を検出すると第２の無線チャネル使用率測定部１０４に報告する。
【００３６】
なお、第２の受信部１０３は、既知信号（Ｐ）を検出するのではなく、あるタイムスロットでの受信信号レベルが一定以上かどうか調べることでも、そのタイムスロットの使用の有無を検出してもよい。既知信号（Ｐ）の検出、タイムスロットの受信信号レベル検出は、いずれも第１の送受信部１０１ｂの受信系の構成とほぼ同様な構成で実現できる。また、空きスロット検出部１０２ｃでも既知信号（Ｐ）の検出を行うことができるため、空きスロット検出部１０２ｃで基地局ＢＳ２−１から自局の端末へのデータ送信に使用されたタイムスロットを調べてもよい。
【００３７】
第２の無線チャネル使用率測定部１０４は、一定時間内に第２の受信部１０３から報告されるタイムスロットの総数と使用されたタイムスロットの数とを数える。この一定時間内のタイムスロットの総数と使用されたタイムスロットの数から、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を求めることができる。基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルが複数ある場合は、使用している全ての無線チャネルについて、第２の受信部１０３にてタイムスロット使用の有無を判断し、第２の無線チャネル使用率測定部１０４にてその使用率を求める。さらに、第２の無線チャネル使用率測定部１０４は、全ての無線チャネルの使用率の中から最も使用率の低いものを選択し、その無線チャネルと使用率を第２のチャネル使用率比較部１０６ｂに出力する。
【００３８】
第１の使用率測定部１０５では、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの単位時間当たりの使用率を求める。これは、例えば基地局ＢＳ１−１から第１の端末Ｔａに送信するデータの総量から使用率を決定することができる。第１の使用率測定部１０５は、送受信情報処理部１０８から渡される送信データの総量、１タイムスロットで送信するデータの量、および送信に使用できるタイムスロットの数から使用率を計算する。例えば、１００タイムスロット時間の間に送信すべきデータ総量が１００タイムスロット分あれば１００パーセントの使用率、１０タイムスロット分であれば１０パーセントの使用率となる。
【００３９】
使用チャネル制御部１０６は、第１の端末Ｔａへのデータ送信にどのチャネルを割り当てるかを制御する。この使用チャネル制御部１０６は、第１の無線チャネル使用率測定部１０５で求めた無線チャネルの使用率と第１の閾値ＴＨ１（内部に記憶）とを比較する第１のチャネル使用率比較部１０６ａと、第２の無線チャネル使用率測定部１０４で求めたチャネルの使用率と第２の閾値ＴＨ２（内部に記憶）とを比較する第２のチャネル使用率比較部１０６ｂを有する。さらに、使用チャネル制御部１０６は、第１のチャネル使用率比較部１０６ａと第２のチャネル使用率比較部１０６ｂの比較結果を元に、第１のデータ送受信部１０１または第２のデータ送信部１０２のどちらを使用するかを決定する使用チャネル決定部１０６ｃを有する。
【００４０】
選択部１０７は、使用チャネル制御部１０６からのデータ送信に使用するチャネル選択に応じて、第１のデータ送受信部１０１または第２のデータ送信部１０２のどちらかに送信データを渡す。第１のデータ送受信部１０１と第２のデータ送信部１０２に同時に送信データが入力されたとしても、使用チャネル制御部１０６からチャネル指定がなされた送信部からでしかデータ送信を行わないように設計した場合は、選択部１０７の構成を省くことができる。
【００４１】
送受信情報処理部１０８は、本発明の直接の構成要素ではないが、呼接続を行なうプロセッサ、送受信データを格納するメモリなどを備えており、第１のデータ送受信部１０１または第２のデータ送信部１０２を経由して第１の端末Ｔａとデータの送受信を行う。
【００４２】
次に、図５に示した無線チャネル割り当て装置を有する第１の基地局ＢＳ１−１の動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
まず、第１の無線チャネル使用率測定部１０５は、送受信情報処理部１０８から入力される送信データの総量から基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率を計算し、第１のチャネル使用率比較部１０６ａに計算結果を出力する（ステップＳ１０１）。また、第２の無線チャネル使用率測定部１０４は、第２の受信部１０３で求めたタイムスロット使用の有無から、一定時間内にどれだけのタイムスロットが使用された割合を計算し、第２のチャネル使用率比較部１０６ｂに計算結果を出力する（ステップＳ１０３）。もし、基地局ＢＳ２−１が複数の無線チャネルを使用している場合は、第２の無線チャネル使用率測定部１０４にて全ての無線チャネルについて無線チャネルの使用率を測定する。そして、全無線チャネルの使用率の中で最も使用率の低い無線チャネルと、その使用率を第２のチャネル使用率比較部１０６ｂに出力する。第１の無線チャネル使用率測定部１０５と、第２の無線チャネル使用率測定部１０４の使用率の測定には時間がかかるため、これらの測定は随時実行する。また、本実施例では受信、送信それぞれの信号強度として信号電力を用いるが、これは信号対雑音比を用いてもかまわない。
【００４４】
次に、第１のチャネル使用率比較部１０６ａは、第１のチャネル使用率測定部１０５で求めた基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率とあらかじめ定めた閾値ＴＨ１を比較し、その比較結果を使用チャネル決定部１０６ｃに出力する（ステップＳ１０２）。また、第２のチャネル使用率比較部１０６ｂは、第２のチャネル使用率測定部１０４で求めた基地局ＢＳ２−１の無線チャネル使用率とあらかじめ定めた閾値ＴＨ２を比較し、その比較結果を使用チャネル決定部１０６ｃに出力する（ステップＳ１０４）。前記閾値ＴＨ１およびＴＨ２の値は、自由に設定することができ、例えば、第１の事業者Ａと第２の事業者Ｂの間で話し合って取り決めた値にしてもよい。
【００４５】
使用チャネル決定部１０６ｃは、第１のチャネル使用率比較部１０６ａでの比較の結果、基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率が閾値ＴＨ１以上である場合（すなわち、使用率が一定値以上である場合）、かつ第２のチャネル使用率比較部１０６ｂでの比較の結果、基地局ＢＳ２−１の無線チャネル使用率が閾値ＴＨ２以下である場合（すなわち、使用率が一定値以下である場合）に、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用することを決定する。
【００４６】
そして、使用チャネル決定部１０６ｃで決定した基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用を第１のデータ送受信部１０１を用いて第１の端末Ｔａへ通知する（ステップＳ１０５）。このとき、第１の端末Ｔａへ通知する情報としては、使用する無線チャネルの周波数や無線チャネルの使用開始時刻がある。通知後、後述する送受信情報処理部１０８、選択部１０７、第２のデータ送信部１０２を通じて第１の端末Ｔａへのデータ送信を行う（ステップＳ１０６）。
【００４７】
また、第１のチャネル使用率比較部１０６ａでの比較の結果、基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率が閾値ＴＨ１より小さかった場合、あるいは第２のチャネル使用率比較部１０６ｂでの比較の結果、基地局ＢＳ２−１の無線チャネル使用率が閾値ＴＨ２よりも大きかった場合に、使用チャネル決定部１０６ｃは、第１の端末Ｔａへのデータ送信に基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルを使用することを決定する。使用チャネル決定部１０６ｃで決定した基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの使用を第１の端末に通知し（ステップＳ１０７）、通常通り送受信情報処理部１０８、選択部１０７、第１のデータ送受信部１０１を通じて第１の端末Ｔａへのデータ送信を行う（ステップＳ１０８）。
【００４８】
次に、ステップＳ１０６の第２のデータ送信部１０２が行う基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用したデータ送信を、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
基地局ＢＳ２−１で使用される送信信号のフォーマットが、図４に示すように、先頭に既知信号（Ｐ）があり、その後にデータ（ＤＡＴＡ）が続く形式の場合、そのタイムスロットが基地局ＢＳ２−１のデータ送信に使用されているか否かは、空きスロット検出部１０２ｃで既知信号（Ｐ）が検出されているか否かで知ることができる。そのため、空きスロット検出部１０２ｃは、まず、基地局ＢＳ２−１から受信したタイムスロットの既知信号（Ｐ）が存在する期間の受信信号レベルを測定する（ステップＳ１０６−１）。その後、測定した受信信号レベルとあらかじめ定めてある閾値ＴＨ３（内部に記憶）とを比較する（ステップＳ１０６−２）。比較の結果、受信信号レベルが閾値ＴＨ３以下のとき、空きスロット検出部１０２ｃは当該タイムスロットが使用されていないと判断し、第２の送信部１０２ｂに知らせる。
【００５０】
このように、単に既知信号（Ｐ）が存在する期間での受信信号レベルの強弱により、既知信号（Ｐ）の有無を判断する以外に、例えば既知信号（Ｐ）の信号波形に同調したマッチトフィルタなどの信号検出手段を併用することで、既知信号（Ｐ）の有無の検出精度を高くすることができる。そして、あるタイムスロットにおいて既知信号（Ｐ）が存在すべき期間に既知信号（Ｐ）が検出されなければ、そのタイムスロットは使用されていないとみなし、第１の端末Ｔａへのデータ送信に使用する。
【００５１】
空きスロット検出部１０２ｃにて使用されていないタイムスロットが検出されると、第２の送信部１０２ｂは、第２の周波数生成部１０２ａで生成した周波数の無線チャネルを使用して送信データを第１の端末Ｔａに向けて送信する（ステップＳ１０６−３）。このとき、使用されていないタイムスロットの残りの期間（そのタイムスロットが使用された場合、データ（ＤＡＴＡ）の送信に使用される期間）を、基地局ＢＳ１−１から第１の端末Ｔａへデータ送信が可能な期間とする。その期間内に送信を完了することで、もし次のスロットを基地局ＢＳ２−１が使用したとしても、基地局ＢＳ２−１が送信する信号に干渉を与えることはない。そして、タイムスロットでのデータ送信が完了したら、次のデータ送信に備えてステップＳ１０６−１に戻り、空きスロットの検出を行う。
【００５２】
第２のデータ送信部１０２で行われる基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用した送信は、システム１とシステム２とが同じ無線方式を採用している場合に特に有効に機能する。この場合、第１の端末Ｔａは、図４に示すシステム２が使用するフォーマットと同じフォーマットの信号を受信することができる。そのため、基地局ＢＳ１−１が使用するタイムスロットの次のタイムスロットを本来の基地局ＢＳ２−１が使用する場合、基地局ＢＳ２−１が送信する信号に干渉を与えないようにするには、基地局ＢＳ１−１が送信する送信信号のフォーマットのうち、図９の最下段に示すようにデータ（ＤＡＴＡ）部分を短くすればよい。この場合に基地局ＢＳ１−１は、図６の既知信号（Ｐ）付加部２０３で既知信号（Ｐ）を挿入するときに、単に送信するデータ（ＤＡＴＡ）長が短くなるようにデータ（ＤＡＴＡ）長のパラメタを短くするだけでよい。それ以外は、既知信号（Ｐ）を使った同期処理部を含めて変更することなく第１の端末Ｔａへのデータの送信を行うことができる。
【００５３】
空きスロット検出部１０２ｃで行われる空きスロット検出は、図４に示すようなシングルキャリア信号のみを意図したものではなく、システム２が図２０に示すＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号のようなマルチキャリア信号を用いる場合でも同様に適用可能である。また、データ部分の全てが１つの端末宛でも、複数の端末宛のデータが混在していてもかまわない。図２０に示すマルチキャリア信号を用いている場合でもシングルキャリア信号の場合と同様に、空きスロット検出部１０２ｃで、タイムスロットの既知信号（Ｐ）が存在すべき期間に既知信号（Ｐ）が存在するか否かを調べ、既知信号（Ｐ）が存在しなければそのタイムスロットは使用されていないとみなし、同様にして第２のデータ送信部１０２にて第１の端末Ｔａへのデータ送信に使用する。
【００５４】
また、図２１に示すように、既知信号（Ｐ）に引き続いて規定シンボル数の制御情報（Ｃ）などが送信されるようなフォーマットでも、同様に空きスロット検出が可能である。この場合は、空きスロット検出部１０２ｃで既知信号（Ｐ）や制御情報（Ｃ）に続く一定期間内の信号受信レベルを調べ、その調べた受信レベルの強弱によって、そのタイムスロットが第１の端末Ｔａへのデータ送信に使用できるか否かを判断する。
【００５５】
次に、第２の無線チャネル使用率測定部１０４で無線チャネル使用率測定の対象とする基地局は次のよう判断する。
【００５６】
例えば、システム２に属する基地局の送信エリア内に基地局ＢＳ１−１がある場合に、基地局ＢＳ１−１はシステム２に属する基地局が送信する信号を検出できるとする。この場合、図２の基地局配置では、基地局ＢＳ１−１は基地局ＢＳ２−１が送信する信号のみ検出できる。このように、基地局ＢＳ１−１がシステム２に属する基地局のうち、基地局ＢＳ２−１だけ検出できる位置関係にある場合には、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用の有無を測定し、使用していないことを確認すれば、基地局ＢＳ２−１以外の基地局が送信する信号との干渉を考慮することなく、基地局ＢＳ２−１が管理するチャネルを使用してデータを第１の端末Ｔａへ送信することができる。もし、システム２に属する基地局が複数検出された場合、最も信号強度が大きい信号を送信する基地局について第２の無線チャネル使用率測定部１０４での使用率測定を行う。
【００５７】
ここで、図１０に示すように、基地局ＢＳ１−１の送信エリアと基地局ＢＳ２−１の送信エリアはオーバーラップしているが、基地局ＢＳ１−１が基地局ＢＳ２−１の送信エリア外に存在することが考えられる。基地局ＢＳ１−１に基地局ＢＳ２−１が送信する信号を受信できるような受信機を備えるとすると、基地局ＢＳ１−１の送信エリア外に基地局ＢＳ２−１が存在する場合、基地局ＢＳ１−１は基地局ＢＳ２−１の信号を測定することができない。このような場合に対応するために、例えば基地局ＢＳ１−１に備えたアダプティブアレーアンテナを用いて基地局ＢＳ２−１の送信信号を検出する感度を向上させることで、通常では受信できない基地局ＢＳ２−１の信号を基地局ＢＳ１−１が受信することができるようにする。アダプティブアレーアンテナを用い、信号検出感度をあげると、基地局ＢＳ１−１の受信可能エリアは図１０の外側の点線のようにすることができる。
【００５８】
なお、図７のフローチャートには明示していないが、第１の無線チャネル使用率測定部１０５で行う基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率測定、および第２の無線チャネル使用率測定部１０４で行う基地局ＢＳ２−１の無線チャネル使用率測定は、定常的に実施される。そして、第１のチャネル使用率比較部１０６ａで基地局ＢＳ１−１の無線チャネル使用率が下がったと判断した場合、あるいは第２のチャネル使用率比較部１０６ｂで基地局ＢＳ２−１の無線チャネル使用率が上がったと判断した場合には、第２のデータ送信部１０２で基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用してデータを受けている端末は、本来の基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルを使用したデータ受信に戻るように変更される。
【００５９】
以上のように第１の実施例によれば、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの使用率が低く、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルの使用率が高い場合に、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用して、第１の端末Ｔａへのデータの送信を行うことで、周波数の使用効率を向上することができる。
【００６０】
また、基地局ＢＳ１−１と基地局ＢＳ２−１の間でのやり取りは必要なく、基地局ＢＳ１−１のみで第１の端末Ｔａへの無線チャネルの割り当てが可能なため、自律分散的な無線チャネルの割り当てが可能となる。
【００６１】
さらに、基地局ＢＳ２−１が使用していない空きスロットを利用し第１の端末Ｔａへのデータの送信を行うことで、基地局ＢＳ１−１が基地局ＢＳ２−１のチャネルを使用して送信する信号と基地局ＢＳ２−１が送信する信号の干渉を避けることができ、基地局ＢＳ２−１の位置や送信エリアを勘案することなく、基地局ＢＳ１−１を自由に配置することができる。
【００６２】
本実施例における無線チャネル割り当て装置によって自律分散的な無線チャネルの割り当てが可能となり、また、この無線チャネル割り当て装置を備えた基地局配置も自由に行うことができるため、新たなシステムの構築や基地局の追加を今まで同様に事業者が独自に行うことができる。
【００６３】
（実施例２）
次に、図１１乃至図１８を用いて本発明の第２の実施例を説明する。この第２の実施例では、第１の実施例に更に隣り合う第２の基地局に同じ周波数が割り当てられている場合を説明する。
【００６４】
システム２に属する複数の基地局において、図１１に示すように隣り合う基地局ＢＳ２−１，ＢＳ２−２が同じ周波数を使用する場合、送信エリアがオーバーラップする領域に位置する第２の端末Ｔｂは、複数の基地局ＢＳ２−１，ＢＳ２−２からの信号を受信することになる。そのため、システム２は、第２の端末Ｔｂとの通信対象になっていない基地局（例えば、基地局ＢＳ２−２）が送信する信号との干渉をある程度許容できる無線方式を採用することになる。システム２に属する基地局同士の送信エリアのオーバーラップが大きいと、第２の端末Ｔｂとの通信対象になっていない基地局信号による干渉量が大きくなるため、適度なオーバーラップになるよう計画的に各基地局が配置される。
【００６５】
ここで、基地局ＢＳ１−１の送信エリアが図１１の太い実線のようになる場合、基地局ＢＳ１−１の送信エリアはシステム２に属する複数の基地局ＢＳ２−１，ＢＳ２−２の送信エリアに重なって存在する。この場合、基地局ＢＳ２−２の送信エリアのうち、システム２に属する基地局のいずれの送信エリアとも重ならないような領域でも、基地局ＢＳ１−１の送信エリアと重なる領域が存在してしまう（図１１斜線部）。
【００６６】
また、図１１において、基地局ＢＳ２−１の送信エリア内に基地局ＢＳ１−１が存在するため、基地局ＢＳ１−１は基地局ＢＳ２−１の送信信号を検出することができるが、基地局ＢＳ２−２の送信エリア外に位置するため、基地局ＢＳ２−２の送信信号を検出することができない。基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ２−２は非同期でデータの送信を行うため、基地局ＢＳ１−１が図７の手順に従い、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルの空きスロットでデータ送信を行うと、基地局ＢＳ２−２で行われるデータ送信と衝突する可能性がある。このとき、基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ２−２の送信エリアの境界にあって基地局ＢＳ２−２と通信を行う端末Ｔｂは、基地局ＢＳ１−１の送信信号により許容量以上の干渉を受けるため、基地局ＢＳ２−２との通信が行えないことになる。
【００６７】
この信号干渉について、図１２と図１３を用いて説明する。図１２に示すように、基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ２−２は一部送信エリアが重なるように配置されている。その送信エリアがオーバーラップする領域内に、基地局ＢＳ２−２と通信を行っている第２の端末Ｔｂが存在する場合、基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ２−２が送信する信号がある程度干渉しても、基地局ＢＳ２−２が送信する信号を第２の端末Ｔｂは受信することができる。例えば、基地局ＢＳ２−２と通信を行う第２の端末Ｔｂにおける許容干渉量が「Ａ」であるとすると、基地局ＢＳ２−１の信号強度が基地局ＢＳ２−２の信号強度より「Ａ」だけ大きくても、第２の端末Ｔｂは前記基地局ＢＳ２−２と通信を行えることを意味する。このとき、第２の端末Ｔｂが移動したとしても、図１２のＸ地点までが基地局ＢＳ２−２が送信する信号を受信できる領域となる。
【００６８】
これに対して、図１３に示すように基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用してデータの送信を行った場合、Ｘ地点において基地局ＢＳ２−２と通信を行う第２の端末Ｔｂが受信する基地局ＢＳ１−１から基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して送信されるデータの信号強度は、干渉許容量「Ａ」を超えてしまい、第２の端末Ｔｂは基地局ＢＳ２−２が送信するデータを受信できなくなる。したがって、図１３の場合、基地局ＢＳ２−２が送信する信号を第２の端末Ｔｂが受信できる領域はＸ’地点までとなり、実質的に基地局ＢＳ２−２の送信エリアを狭めてしまう問題が発生する。
【００６９】
そこで、図１４に示すように、基地局ＢＳ１−１は基地局ＢＳ２−１から基地局ＢＳ１−１までの送信信号強度の伝搬損失を測定し、その分だけ送信電力を小さくして信号を送信する。このとき、基地局ＢＳ１−１の送信エリアは基地局ＢＳ２−１の送信エリアと重なるため、基地局ＢＳ２−２と通信中の第２の端末Ｔｂに基地局ＢＳ１−１の送信信号が与える干渉量は、基地局ＢＳ２−１の送信信号が与える干渉量と同程度になり、第２の端末Ｔｂに与える影響を軽減することができる。基地局ＢＳ１−１が基地局ＢＳ２−１までの送信信号強度の伝搬損失を測定し、その分だけ送信電力を小さくして信号を送信した場合の送信エリアを図１１の太い点線で示している。
【００７０】
図１５は、第２の実施例に係る無線チャネル割り当て装置の構成を示すブロック図である。この無線チャネル割り当て装置もまた基地局ＢＳ１−１に実装される。
【００７１】
第２の実施例に係る無線チャネル割り当て装置の基本構成は、第１の実施例と同様であるが、本実施例の無線チャネル割り当て装置は、基地局ＢＳ２−１から自局（基地局ＢＳ１−１）までの伝搬損失を推定するため、第２の受信部１０３と接続する基地局ＢＳ２−１の送信信号強度情報抽出部１０９および伝搬損失推定部１１０を備えている。この伝搬損失推定部１１０の出力は、後述する送信電力制御部１０２ｄに供給される。
【００７２】
さらに、基地局ＢＳ２−１が自己の送信信号強度を報知情報信号に入れて報知している場合、第２の受信部１０３は基地局ＢＳ２−１のタイムスロットに同期し受信信号強度を測定するだけでなく、報知情報信号を復調するための機能を持つ。この復調した報知情報信号から送信信号強度情報抽出部１０９で送信信号強度情報を抽出し、伝搬損失推定部１１０で伝搬損失量を推定する。さらに、伝搬損失推定部１１０で求めた伝搬損失量を用いて、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用してデータの送信を行うときに、送信電力を制御するための送信電力制御部１０２ｄを備えている。この送信電力制御部１０２ｄは、空きスロット検出部１０２ｃと第２の送信部１０２ｂの間に設けられる。
【００７３】
また、第２の実施例の場合、図１１に示すように、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用する場合の送信エリアは、基地局ＢＳ１−１自身が管理する無線チャネルを使用する場合の送信エリアに対して狭くなっている。そのため、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用するときに、送信電力を減らして信号を送信しても、ある程度以下の誤り率で信号を復調できるよう、狭くなった送信エリア内に位置する第１の端末Ｔａとのみ、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用した通信を行う。そこで、第１の端末Ｔａが狭くなった送信エリア内に位置するかどうか判断するため、基地局ＢＳ１−１と第１の端末Ｔａとの間の信号伝搬損失とあらかじめ求めた閾値ＴＨ４（内部に記憶）を比較する信号伝搬損失比較部１１１も備えている。この閾値ＴＨ４を求める方法については後述する。
【００７４】
次に、第２の実施例に係る無線チャネル割り当て装置を実装した基地局ＢＳ１−１の動作を図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
基本的な流れは上述した第１の実施例と同じであるため、重複する手順の説明は省略する。新しい処理として、図７のステップＳ１０１の前にステップＳ１０９とステップＳ１１０が追加されている。
【００７６】
まず最初に、通信を行う第１の端末Ｔａと自局（基地局ＢＳ１−１）との間の信号伝搬損失を求める（ステップＳ１０９）。例えば、第１の端末Ｔａは、基地局ＢＳ１−１からの報知情報を受信したときの受信信号強度を制御用に割り当てられた無線チャネルなどを使い、第１の送受信部１０１ｂを介して基地局ＢＳ１−１に通知する。この通知と報知情報の送信信号強度を元に、送受信情報処理部１０８で計算した伝搬損失を信号伝搬損失比較部１１１に出力する。次に、信号伝搬損失比較部１１１は、伝搬損失とあらかじめ求めた閾値ＴＨ４とを比較し、その比較結果を使用チャネル決定部１０６ｃに出力する（ステップＳ１１０）。
【００７７】
使用チャネル決定部１０６ｃは、信号伝搬損失比較部１１１での比較結果から伝搬損失が閾値ＴＨ４以上のときは、第１の端末Ｔａへのデータ送信に自局（基地局ＢＳ１−１）が管理する無線チャネルを使用することを決定する。また、伝搬損失が閾値ＴＨ４より小さいときは、第１のチャネル使用率比較部１０６ａと第２のチャネル使用率比較部１０６ｂの比較結果を元に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の手順に従って、データ送信に基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用するか否かを判断する。
【００７８】
基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用するための送信手順（ステップＳ１０６）には、図１７に示すように、新たに基地局ＢＳ２−１と自局との間の信号伝搬損失を推定するステップＳ１０６−５と、このステップＳ１０６−５で求めた信号伝搬損失を元に自局が送信する信号の送信電力を調整するステップＳ１０６−４が追加される。
【００７９】
即ち、伝搬損失推定部１１０は、第２の受信部１０３により受信した基地局ＢＳ２−１の受信信号強度と、情報抽出部１０９により抽出した基地局ＢＳ２−１の送信信号強度情報を元に、基地局ＢＳ２−１と自局との間の信号伝搬損失を推定する（ステップＳ１０６−５）。そして、空きスロット検出部１０３にて空きスロットを検出した場合、送信電力制御部１０２ｄは伝搬損失推定部１１０で求めた基地局ＢＳ２−１と自局との間の信号伝搬損失分だけ送信電力を小さくし（ステップＳ１０６−４）、第２の送信部１０２ｂがデータを送信する（ステップＳ１０６−３）。
【００８０】
次に、閾値ＴＨ４の求め方について、図１８を用いて説明する。閾値ＴＨ４は、基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ１−１の間の信号伝搬損失に応じて決定される。
【００８１】
｛（Ｐ０−Ｌ１）−Ｌ２｝＞Ｉ＋Ａ
Ｐ０ : 基地局ＢＳ１−１が送信電力制御を行わないときの送信電力（ｄＢｍ）
Ｌ１ : 基地局ＢＳ２−１と前記基地局ＢＳ１−１の間の伝搬損失（ｄＢ）
Ｌ２ : 第１の端末Ｔａと前記基地局ＢＳ１−１の間の伝搬損失（ｄＢ）
Ｉ  : 第１の端末Ｔａの位置における基地局ＢＳ２−２が送信する信号と基地局ＢＳ１−１が送信する信号の干渉量（ｄＢｍ）
Ａ  : 第１の端末における許容干渉量（ｄＢ）
上記式の左辺の（）内は、送信電力制御後の自局（基地局ＢＳ１−１）の送信電力で、｛｝内が第１の端末Ｔａの受信する信号電力となる。基地局ＢＳ１−１と基地局ＢＳ２−２の信号干渉量Ｉが、上記式を満たす範囲に第１の端末Ｔａが位置すれば、第１の端末Ｔａは基地局ＢＳ１−１の送信する信号（基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用）を受信することができる。第１の端末Ｔａが基地局ＢＳ１−１の信号を受信できなくなるときの信号干渉量ＩをＩｍａｘとおくと、上記式は
｛（Ｐ０−Ｌ１）−Ｌ２｝＞Ｉｍａｘ＋Ａ
と書き換えることができ、第１の端末Ｔａと基地局ＢＳ１−１の間の伝搬損失Ｌ２が上記式を満たす範囲に第１の端末Ｔａが位置すれば、第１の端末Ｔａは基地局ＢＳ１−１の送信する信号を受信することができる。Ｉｍａｘおよび許容干渉量Ａは、システム１が採用している無線方式で決定される。従って、
ＴＨ４＝(Ｐ０−Ｌ１）−（Ｉｍａｘ＋Ａ）＋マージン
として、閾値ＴＨ４を決定する。ステップＳ１０９で測定される伝搬損失Ｌ２が閾値ＴＨ４よりも大きければ、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用しても、その第１の端末Ｔａと通信可能であると判断することができる。
【００８２】
第２の実施例において、システム２に属する基地局を複数観測できる場合、観測できる基地局と基地局ＢＳ１−１との間の信号伝搬損失をそれぞれ推定し、最も伝搬損失の小さい基地局を基地局ＢＳ２−１として扱う。これにより、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用してデータの送信を行うときの基地局ＢＳ１−１の送信エリアを、システム２と第２の端末Ｔｂとの通信に影響を与えない範囲内で、できるだけ広くすることができる。
【００８３】
以上の第２の実施例によれば、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを基地局ＢＳ１−１が使用してデータを送信する場合に、送信電力の制御を行うことで、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルと同じ周波数のチャネルを使用して送信を行う基地局が基地局ＢＳ２−１以外に存在しても、第２の基地局の送信に影響を与えることなく、基地局ＢＳ１−１は第１の端末Ｔａと基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して通信を行うことができ、周波数の使用効率を向上することができる。
【００８４】
また、送信電力制御を行うために必要な情報は、基地局ＢＳ１−１が基地局ＢＳ２−１の信号を測定することで、基地局ＢＳ１−１と基地局ＢＳ２−１のやり取りなしに得ることができ、基地局ＢＳ１−１のみで第１の端末Ｔａへの無線チャネルの割り当てが可能なため、自律分散的な無線チャネルの割り当てが可能となる。さらに、第１の実施例と同様に、基地局ＢＳ２−１が使用していない空きスロットを利用し第１の端末Ｔａへのデータの送信を行うことで、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して基地局ＢＳ１が送信する信号と基地局ＢＳ２−１が送信する信号の干渉を避けることができるので、基地局ＢＳ１−１の位置や送信エリアを勘案することなく、基地局ＢＳ１−１を自由に配置することができる。
【００８５】
さらに、基地局間でのやり取りが発生しない自律分散的な無線チャネルの割り当てをすることができ、また、この無線チャネル割り当て装置を備えた基地局配置も自由に行うことができるため、新たなシステムの構築や基地局の追加を今まで同様に事業者が独自に行うことができる。
【００８６】
（実施例３）
次に、図１９を用いて本発明の第３の実施例を説明する。第１の実施例または第２の実施例２では、図７または図１７のフローチャートにおけるステップＳ１０６−２として、基地局ＢＳ１−１のデータの送信に先立ち、基地局ＢＳ２−１がタイムスロットを使用してデータの送信を行っているか否かを空きスロット検出部１０２ｃが確認する必要がある。
【００８７】
この第３の実施例では、この手順の正確性を増すためのもので、システム２は自己の使用する無線チャネルの一部が一時的にシステム１に使用されることを補助するために、基地局ＢＳ２−１はタイムスロットを送信に使用しない場合は、使用しないことを伝える識別信号を送信する。
【００８８】
即ち、基地局ＢＳ２−１は、自己と通信を行う第２の端末Ｔｂ宛に信号の送信を行う場合、図１９の左上に示すように既知信号（Ｐ）に引き続いてデータ（ＤＡＴＡ）を送信する。このため、第２の端末Ｔｂと基地局ＢＳ１−１は、既知信号（Ｐ）に続きデータ（ＤＡＴＡ）を受信する。さらに、本実施例では、基地局ＢＳ２−１は第２の端末Ｔｂ宛に信号の送信を行わない場合に、図１９の右上に示すように既知信号（Ｐ’）のみを送信する。このため、第２の端末Ｔｂと基地局ＢＳ１−１は、既知信号（Ｐ’）を受信するとデータ（ＤＡＴＡ）が送信されないことを知ることができる。
【００８９】
基地局ＢＳ１−１は、空きスロット検出部１０２ｃに既知信号（Ｐ’）を検出する機能を有している。既知信号（Ｐ’）を検出した場合には基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用しデータの送信を行う。これは、例えば既知信号（Ｐ’）の信号波形に同調したマッチトフィルタなどの信号検出手段を用いることで既知信号（Ｐ’）を検出することができる。
【００９０】
以上この第３の実施例によれば、基地局ＢＳ２−１が送信する既知信号（Ｐ’）が検出されるタイムスロットでのみ、基地局ＢＳ１−１が、基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用しデータの送信を行うことで、空きタイムスロットの検出精度を向上させることができ、基地局ＢＳ２−１が送信する信号に与える干渉を防ぐことができる。また、基地局ＢＳ１−１は、基地局ＢＳ２−１が送信する既知信号（Ｐ’）を受信するのみで、基地局ＢＳ１−１が基地局ＢＳ２−１に信号を送信することはない。そのため、基地局ＢＳ１−１のみでの第１の端末への無線チャネル割り当てが可能となり、自律分散的なチャネルの割り当てが可能となる。
【００９１】
（実施例４）
次に、本発明の第４の実施例について、図６を用いて説明する。第２の実施例では、基地局ＢＳ２−１から基地局ＢＳ１−１までの信号伝搬損失に応じて送信電力を小さくすることで、基地局ＢＳ２−２と通信を行っている第２の端末Ｔｂに対して基地局ＢＳ１−１が与える影響を、基地局ＢＳ２−１が与える影響と同程度に軽減できることを示した。しかし、第２の実施例２だけでは基地局ＢＳ１−１が第２の端末Ｔｂに与える影響を小さくすることはできるが、送信電力制御を行わない場合に比べ、第２の端末Ｔｂでの受信品質が下がってしまう。
【００９２】
そこで、第４の実施例では、まず基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用して基地局ＢＳ１−１が送信する信号を第２のデータ送信部１０２で生成するときに、基地局ＢＳ１−１が管理する無線チャネルを使用する場合と比較して、符号化率を下げる、又は使用する変調多値数を少なくする、あるいはそれを組み合わせるなど、基地局ＢＳ１−１と通信を行う第１の端末における受信誤り耐性を高くする。その上で、誤り耐性に見合った量だけ送信電力を小さくしデータを送信する。この符号化率、変調多値数は、図６における送信用制御モジュール２０９において誤り耐性が高くなるよう値が決定され、誤り訂正符号化部２０１、変調部２０４にて符号化、変調を行う。送信電力の制御は、図１５の送信電力制御部１０２ｄで実行することができる。
【００９３】
この送信電力制御により、基地局ＢＳ１−１と通信を行う第２の端末Ｔｂは送信電力を小さくする前と同程度の受信品質を維持したまま、基地局ＢＳ１−１が送信する信号によって基地局ＢＳ２−１または基地局ＢＳ２−２の端末に与える干渉の量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る無線チャネル割り当て装置を適用した無線通信システムの構成図。
【図２】図１の基地局配置と送信エリアの一例を示す図。
【図３】図１の無線通信システムの時分割多重アクセス方式による送信信号の一例を示す図。
【図４】図３の送信信号フォーマットの構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施例に係る無線チャネル割り当て装置を示すブロック図。
【図６】図５の送受信部の詳細な構成を示すブロック図。
【図７】第１の実施例の無線チャネル割り当て装置を実装した基地局ＢＳ１−１の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】図７のステップＳ１０６の基地局ＢＳ２−１が管理する無線チャネルを使用した送信の詳細な手順を示すフローチャート。
【図９】第１の実施例の無線チャネル割り当て装置で第２の基地局が管理する無線チャネルを使用する場合の信号フォーマットの一例を示す図。
【図１０】本発明にアダプティブアレーアンテナを用いた信号検出範囲の拡大を説明するため図。
【図１１】本発明の第２の基地局チャネルが同じ周波数を使用する場合の基地局配置と送信エリアの例。
【図１２】本発明の基地局ＢＳ２−１と基地局ＢＳ２−２が送信する信号の送信電力と送信エリアを示すための図。
【図１３】本発明の基地局ＢＳ１−１が送信電力制御を行わずに送信した場合の送信電力と送信エリアを示すための図。
【図１４】本発明の基地局ＢＳ１−１が送信電力制御を行ったときの送信電力と送信エリアを示すための図。
【図１５】本発明の第２の実施例に係る無線チャネル割り当て装置を示すブロック図。
【図１６】第２の実施例の無線チャネル割り当て装置を実装した基地局ＢＳ１−１の動作を説明するためのフローチャート。
【図１７】第２の実施例における電力制御を行う場合の送信手順を示すフローチャート。
【図１８】第２の実施例の電力制御に用いられる閾値ＴＨ４の計算方法を説明するための図。
【図１９】本発明の第３の実施例における信号フォーマットを一例示す図。
【図２０】本発明の基地局ＢＳ２−１がＯＦＤＭ信号を使用する場合の信号フォーマットの例を示すための図。
【図２１】本発明の基地局ＢＳ２−１がＯＦＤＭ信号を使用する場合の信号フォーマットの例を示すための図。
【符号の説明】
【００９５】
Ｔａ、Ｔｂ…端末
Ｃ…制御情報
Ｐ、Ｐ’…既知信号
ＤＡＴＡ…データ
１１ａ、１１ｂ…交換局
１２ａ、１２ｂ…制御局
ＢＳ１−１，ＢＳ１−２、ＢＳ２−１、ＢＳ２−２…基地局
１０…公衆網
１０１、１０１ｂ…送受信部
１０２、１０２ｂ…送信部
１０３…受信部
１０４、１０５…無線チャネル使用率測定部
１０６…使用チャネル制御部
１０７…選択部
１０８…送受信情報処理
１０１ａ、１０２ａ…周波数生成部
１０２ｃ…空きスロット検出部
１０６ａ、１０６ｂ…チャネル使用率比較部
１０６ｃ…使用チャネル決定部
１０９…送信信号強度情報抽出部
１１０…伝搬損失推定部
１０２ｄ…送信電力制御部
２０１…誤り訂正符号化部
２０２…インタリーバ
２０３…既知信号（Ｐ）付加部
２０４…変調部
２０５…Ｄ／Ａ変換部
２０６、２１２…直交変換部
２０７…周波数変換部
２０８…パワーアンプ
２０９…送信用制御モジュール
２１１…低雑音増幅器
２１３…直交復調部
２１４…Ａ／Ｄ変換部
２１５…自動利得制御
２１６…タイミング同期部
２１７…伝送路応答推定部
２１８…復調部
２１９…デインタリーブ
２２０…誤り訂正部
２２１…受信用制御モジュール
２２２…スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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