JP5297943B2 - 無線リソースの割り当て方法および基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信技術に関し、特に、移動体無線通信システムにおいて、セクタ境界またはセル境界における干渉を回避するための無線リソースの割り当て技術に関する。

移動体無線通信技術が進歩するにつれ、ユーザは、移動体端末の利用場所や移動速度の制約から解放され、いつでも、どこからでも、より自由にネットワークへの接続が可能なユビキタスネットワークの実現が期待されている。
この移動体無線通信システムは、複数の基地局装置とその基地局装置と無線通信を行なう複数の移動体端末とで構成される。複数の基地局装置は分散して配置され、それぞれの基地局装置から送信される電波が到達する範囲にセルと呼ばれる無線通信可能な領域を提供する。基地局装置は、指向性アンテナを用いることにより、セルを角度で分割して、セクタと呼ばれる複数の電波到達範囲を持つ場合もある。セクタ構成としては、セルを３つに分割する３セクタ構成が一般的である。セクタは、アンテナの指向性を利用して空間を角度で分割して構成されるセルと見なすこともできる。以下、本願発明では、セクタとセルの両方の概念を含めてセルと称する場合がある。

無線通信システムは、移動体端末の移動に応じて、移動体端末に提供中の通信路を基地局装置間で次々にハンドオーバし、移動体端末が移動しながらにして、無線通信を維持できる仕組みを備えている。通信が途絶えることなく基地局装置間でハンドオーバできるように、基地局装置が形成するセル領域は重なり合っている。この重なり合った領域で、移動体端末が無線基地局と無線通信を行なうと、その通信はセル領域が重なっている別の基地局装置の通信にとっては干渉となる。干渉は他の移動体端末の通信にとって妨害波であり、無線通信における信号品質やスループットの劣化などの要因になる。

このようなセル境界またはセクタ境界における干渉を低減するための1つの方法として、FFR(Fractional Frequency Reuse)がある。この技術は、隣接する複数の基地局装置が、互いに周波数リソースを分け合い、送信電力に重みを付け、特定の周波数帯での干渉を抑えてスループットの向上を図るものである。

その他に干渉を回避する技術としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されたようなものがある。特許文献１は、無線基地局がアップリンク信号からセル間干渉量情報を抽出し、その情報に基づいてアップリンク制御情報を生成し隣接セルの移動通信端末機に送信し、端末機がアップリンク制御情報を参照してアップリンク資源をスケジューリングするものである。特許文献２は、送信フレームを時間軸方向にサブチャネルサブセット使用ゾーンとサブチャネル使用ゾーンに分割し、サブチャネルサブセット使用ゾーンを周波数軸方向に複数のゾーンに分割し、複合的な優先度順にコネクションを予め決められたゾーンに割り当て、優先ゾーンとし、所要信号品質まで改善するのに必要な電力値を割り当てるようにしたものである。また、特許文献３は、端末局へのユーザデータの伝送に、時間軸方向で分割されたセクタエッジやセルエッジに存在する端末局に対するユーザデータの伝送に用いるセクタ毎に異なるサブチャネルが割り当てられたセグメント領域と、セクタエッジやセルエッジに存在しない端末局に対するユーザデータの伝送に用いる非セグメント領域とを備えるフレームを用いるようにしたものである。

一方、標準化に目を移すと、標準化団体のひとつである３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）では、ロング ターム エボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）とよばれる直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）をベースとした無線方式が提案されている。非特許文献１には、ＬＴＥにおける基地局装置間通信について記載されている。

特開2008-61250号公報 特開2009-21787号公報 特開2009-44397号公報

3GPP TS36.423 8.3.1 Load Indication

前述のFFRは、各セル内の移動体端末数が一様であると仮定している。しかし、実際には、各セルの移動体端末数は一様ではなく、セルによって偏りが大きい。例えば、新宿、渋谷といった主要ターミナル周辺では、人口密度が非常に高くなるが、少し離れた周辺のエリアは必ずしも人口密度が高くならない。このような偏りのために、移動体端末が集中しているエリアはリソースが枯渇するが、隣接している移動体端末が少ないエリアはリソースをもてあます現象が発生する。一般にセル中心の電波環境のよい位置にいる移動体端末よりも、セル境界に近い位置にいる端末ほど、リソースの枯渇の影響が深刻になると考えられる。また、セル境界では前述のような領域が重なりあっていることによる干渉のためにスループットの低下をさらに助長する。そのため、セル境界の干渉を避け、さらには余裕がある隣接リソースを有効利用するため技術が必要とされていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、周辺の基地局装置が連携して無線通信が混雑している基地局装置に対して無線リソースを譲り、干渉を低減し、セル境界またはセクタ境界における移動体端末毎のフェアネスを実現することを目的とする。
また、基地局装置が混雑しているかどうかの判定の閾値を自動調整できるようにし、適応的、効率的に干渉の低減を実現することを目的とする。
また、混雑している基地局装置同士が隣り合っている場合にも、基地局装置同士が協調し合い、セル境界、セクタ境界での干渉を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、予め定められたタイミングで、セルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を記憶し、基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知するようにした。
また、混雑状態の判定の結果、混雑状態であると判定された場合には、隣接基地局から受信した空きリソースブロック情報を確認して基地局の空きリソースブロックとしてセル内の移動体端末に割り当てるようにした。

より詳しくは、混雑状態の判定は、セル内の一定時間あたりの平均接続端末数または一定時間あたりの端末の平均スループットを、予め定めておいた閾値と比較することにより行なうようにした。
さらに、混雑状態の判定の結果、基地局および隣接するすべての基地局が混雑状態であると判定された場合、閾値を予め定めておいた値だけ変更し、再度混雑状態の判定を行なうようにした。
また、混雑状態の判定の結果、基地局および隣接基地局が共に混雑状態であると判定された場合、基地局と隣接基地局とでリソースブロックを周波数帯域が重ならないように予め定めておいた割合で分配し、分配した無線リソースを無線基地局および隣接基地局それぞれのセル内の移動体端末に割り当てるようにした。

本発明によれば、周辺の基地局装置が連携して無線通信が混雑している基地局装置に対して無線リソースを譲り、干渉を低減することができ、セル境界またはセクタ境界における移動体端末毎のフェアネスを実現することができる。
また、基地局装置が混雑しているかどうかの判定の閾値を自動調整することができ、効率的、適応的に干渉低減を行なうことができる。

本発明の一実施例におけるリソースの使用自粛例を説明する図である。 移動体無線通信システムの構成例を示す図である。 FFR適用時の基地局装置の無線リソースの分配を説明する図である 隣接する複数の基地局装置にFFRを適用する場合の周波数分配例を示す図である。 FFRを使用していない場合のSINR分布のシミュレーション結果を示す FFRを使用した場合のSINR分布のシミュレーション結果を示す シミュレーション結果を確率分布関数(CDF)で示したグラフである。 本発明の一実施例における基地局装置の構成を説明する図である。 本発明の一実施例における基地局装置の構成を説明する図である。 本発明の一実施例における基地局装置の無線部の構成を説明する図である。 本発明の一実施例における隣接セル間のリソース割り当てのイメージを説明する図である。 基地局装置における空きリソース有無の判定および通知処理を説明するフローチャートである。 基地局装置における空きRB情報の確認方法を説明するフローチャートである。 基地局装置における混雑／閑散判定処理の一実施例を説明するフローチャートである。 基地局装置における混雑判定処理を説明するフローチャートである。 基地局装置における混雑／閑散判定処理の一実施例を説明するフローチャートである。 基地局装置における混雑判定処理の一実施例を説明するフローチャートである。 空きRBの状態の情報化について説明する図である。 本発明の一実施例のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の一実施例のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の一実施例のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の一実施例における隣接基地局間の関係を説明する図である。 本発明の一実施例における隣接する基地局装置同士の周波数リソースの配分例を説明する図である。 本発明の一実施例における基地局装置の処理内容を説明するフローチャートである。 空きRB情報テーブルの構成例を示す図である。

以下本発明の実施の形態について説明する。

図２に移動体無線通信システムの構成例を示す。

基地局装置２０〜２２はコアネットワークに接続するため、コア装置２８と通信を行っている。コア装置２８からの信号はスイッチ２７を介して、例えば基地局装置２０に入力される。基地局装置２０はコア装置２８からの信号を高周波信号に変換し、無線信号２５により移動体端末２３に送信する。移動体端末２３は無線信号２５を受信し、信号処理を行い情報に変換することで、コア装置２８との通信を確立する。移動体端末２３が生成する情報は、移動体端末２３において高周波信号に変換され、無線信号２６により基地局装置２０に送信される。移動体端末２３から送信され、基地局装置２０が受信した無線信号２６は信号処理によって情報に変換され、スイッチ２７を介してコア装置２８に送信される。複数の基地局装置２０〜２２はスイッチ２７を介してコア装置２８と接続し、それぞれ異なる信号を送受信している。図２のように、移動体端末２３が基地局装置２０と隣接する基地局装置２１、２２の境界に存在するとき、移動体端末２３へ向けた無線信号２５が基地局装置２１，２２からの無線信号２５−１、２５−２と干渉してしまう。

このセル境界における干渉を低減するための1つの方法として、前述のFFR(Fractional Frequency Reuse)がある。FFRは、隣接する複数の基地局装置が、互いに周波数リソースを分け合い、送信電力に重みを付け、特定の周波数帯での干渉を抑えてスループットの向上を図るものであることを以下で少し詳しく説明する。

図３はFFR適用時の基地局装置の無線リソースの分配を説明する図である。
図３において縦軸が電力Ｐ、横軸が周波数ｆを示している。基地局装置２０を例に取ると、セル中央エリアには電力の低い３０で示す周波数を割当て、セル境界エリアには、電力が高く、他のセルと干渉しないような３１で示す周波数を割り当てる。基地局装置２１と基地局装置２２も同様にセル中央エリアは電力の低い周波数３０を割当て、セル境界エリアには、それぞれ周波数３２、３３を使用するように割り当てる。このようにFFRでは、隣接する基地局間のセル境界エリアにおいては、移動体端末に割り当てる周波数として同じ周波数を使用しないようにすることで、セル境界エリアの干渉を避けている。

ここで、このように周波数の割り当てを行なうと、互いに隣接する３つの基地局装置のセル境界では全周波数帯域を再利用していることになる。これを、リユース３(周波数繰り返し３。以下R3とする)で使用しているという。隣接する基地局装置の使用する周波数が異なれば、無線信号の干渉はない。そのため、干渉する無線信号を送信する基地局は隣接基地局ではなく、隣接基地局の次の隣接基地局になる。しかし、次の隣接基地局までの距離は遠く、干渉電力は小さくなると期待できる。FFRはこのようにして、干渉の影響を低減しようとする技術である。一方、主にセル中心の移動体端末に割り当てられるためのリソースである周波数３０は、隣接する基地局装置でも繰り返し利用することになる。これをリユース１(周波数繰り返し１。以下R1とする)で使用しているという。

FFRを行なう場合、複数の基地局装置へどのように周波数が割り当てられるかについて図４を用いて説明する。
図４は、隣接する複数の基地局装置にFFRを適用する場合の周波数分配例を示す図である。図４には、７つの基地局装置２０〜２６を示している。それぞれの基地局装置は、３つのセクタを持ち、中心に黒の四角で示す基地局装置から扇型の３つのエリアをカバーする。セクタとはアンテナの指向性を利用して、空間を角度で分割して構成されるセルの名称である。
各セクタは基地局装置２０に近い中央エリアとセル境界に近い境界エリアの２つに区分されており、中央エリアでは図３で説明したリユース１で使用する周波数３０が使用される。また、境界エリアでは３つの周波数３１，３２，３３が隣接セルと干渉しないよう割り当てられ、隣接する基地局装置から受ける干渉を軽減している。

次に、シミュレーション結果により、FFRの効果について説明する。
図５にFFRを使用していない場合のSINR分布のシミュレーション結果を示す。このシミュレーション結果は、障害物によるシャドーイングや基地局装置のアンテナパターン、伝播損失なども考慮したシミュレーション結果である。
図５において「３Sector BTS」と記された黒の四角が基地局装置の場所を示す。この基地局装置の図の上方向を０度とおいて、１２０度、２４０度の方向をもつ３セクタ構成においてシミュレーションを行なっている。白い丸の位置はSINRが９dBより高く信号品質が良好であることを示す。また黒い丸の位置はSINRが０dBより低く、信号品質が劣悪であることを示す。この結果から、隣接するセクタ、またはセルの境界は黒い丸が目立ち、すなわち信号品質が劣悪であることがわかる。

図６にFFRを使用した場合のSINR分布のシミュレーション結果を示す。図３に示した周波数割り当てに基づいたFFRを使用した結果である。図５のFFRを使用していない場合と比べると、隣接するセクタ、またはセルの境界の信号品質が改善されていることがわかる。

図７に、図５と図６のシミュレーション結果を確率分布関数(CDF)に直したグラフを示す。
確率分布関数で、FFR無しとFFR有りとを比較してみると、特にSINRの低い領域が改善されていることが確認できる。

発明が解決しようとする課題の欄でも述べたように、FFRは、各セル内の移動体端末数が一様であるということを前提としているが、実際には、各セルの移動体端末数は一様ではなく、セルによって偏りが大きい。そこでFFRをさらに進めた本発明のセル境界の干渉の低減技術について、以下説明する。

まず、本発明の第１の実施例を説明する。
まず、基地局装置の構成および基地局装置の各部の動作について説明する。
図８は、基地局装置の構成を説明する図である。
まず、アンテナ（図示せず）は図の左に接続されており、アンテナが受信したアナログ信号は、図の左からRF（Radio Frequency）部２０１に入力され、デジタル信号に変換される。デジタル信号は、CP抽出部（Cyclic Prefix Extract）２０２で基地局固有のタイミングにおいてCP(Cyclic Prefix)を抽出する。CPは、マルチパスの影響を除くためにOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing 直交周波数分割多重）信号に付与される一定の冗長期間である。CPを抽出した受信信号はFFT（Fast Fourier Transform）部２０３において、FFTが掛けられる。FFTにより時間領域の信号は周波数領域に分解され、サブキャリヤ毎の情報に分離される。DMX（DeMultiplex）部２０４では受信信号は周波数×時間で分割された情報として認識され、予めDSP（Digital Signal Processor）部２１５で実現されるスケジューラによって決められたリソース割り当てに従ってチャネルの分解を行なう。以下で詳細に説明する本発明の特徴となる混雑／閑散判定や、リソースブロックの情報、FFR等のスケジューリング処理はこのDSP２１５で行われる。
主にパイロット信号、制御信号、ユーザデータ信号に分割される。ここで、パイロット信号（またはリファレンス信号）は、CE部２０５に送られ、伝搬路の推定に利用される。制御信号はDEM部２０８に送られ、CE(Channel Estimation 伝搬路推定)部２０５にて計算された伝搬推定結果を使ってMMSE（Minimum Mean Square Error 最小二乗誤差法）を行い復調、復号を行なう。ユーザデータ信号はMLD（Maximum Likelihood Detection 最尤判定）部２０６に送られ、CE部２０５にて計算された伝搬路推定結果を使ってMLDを行なう。MLD部２０６によって計算された対数尤度比はDEC（Decoder）部２０７に入力され、DEC部２０７にてターボ復号処理が行われる。得られた情報はDSP２１５に入力され、レイヤ２（L2）処理を施した後にネットワークインターフェース２１６を介して、図２に示したコア側装置２８に送られる。

一方、コア側装置（図２ ２８）から伝送されてきたユーザデータ情報は、ネットワークインターフェース２１６を介してメモリ２２０に記録される。そして、DSP２１５で実現されるスケジューラの指示により取り出され、MOD（Modulation）部２０９にてターボ符号化、インタリーブ等の符号化処理とQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)符号などへの変調処理が実施される。変調された情報はMUX部２１１にてスケジューラに指示されたリソースに配置される。このときパイロット生成部２１０が生成するパイロットと、制御チャネル変調部２１９が作成した制御チャネルが一緒に配置される。制御チャネルは情報をDSP２１５が作成し、制御チャネル変調（CCHMOD：Control Channel Modulation）部２１９が変調処理をしたものである。MUX部２１１によって統合された送信情報はIFFT（Inverse-FFT）部２１３にて時間領域に変換される。そしてCPI（Cyclic Prefix Insertion）部２１４にてCPが付けられてRF部２０１に入力される。RF部２０１ではデジタル信号から高周波信号への変換・増幅が実施されて、図には記載されていないアンテナに出力される。

基地局装置の別の構成としては、図８に示す基地局装置２０のRF部とその他の構成（制御部と称する）を分離した基地局装置も一般的である。
図９および図１０は、RF分離型の基地局装置の構成の一実施例を説明する図である。
図９は、RF分離型基地局装置の制御部の構成例を示し、図１０は、RF分離型基地局装置のRF部の構成例を示した図である。
図９に示した制御部と、図１０に示したRF部の間の通信は光通信方式であるCPRI(Common public radio interface)によって行われる。CPRIインターフェース２１７以外のブロックの動作は先に説明した図８と同じである。図９からCPRIインターフェースを介してRF部に届いたベースバンド信号は、RF−TX（無線送信）部３０５にて無線周波数に変換され電力増幅される。無線周波数に変換された信号は、ディプレクサ３０２経由でアンテナ３０１に伝わり、空中に放射される。また、アンテナが受信した信号はディプレクサを介してRF-RX（無線受信）部３０３に入力され、ベースバンド信号に変換される。変換されたベースバンド信号はCPRIインターフェース３０４を介して図９の制御部のCPRI I/F２１７に送信される。

次に本発明を実施した場合の、隣接するセルにおけるリソース割り当てについて説明する。
図１１は、本発明の一実施例における隣接セル間のリソース割り当てのイメージを説明する図である。
図１１には、お互い隣接する３つの基地局装置２０、２１、２２を示している。ここでは基地局装置２０のセクタ４４が混雑状態である場合の例を説明する。
まず、セル境界の移動体端末の干渉を低減する場合について説明する。この例では、基地局装置２０のセクタ４４が混雑状態であり、基地局装置２０のセクタ４４とセル境界を介して接している基地局装置２１のセクタ４２、基地局装置２２のセクタ４１は閑散状態であったとする。ここで閑散状態とは、カバーするエリアに無線の利用者が少ない状態であり、具体的には、無線通信中の移動体端末数が予め決められた閾値よりも少ない状態を言う。一方、混雑状態とは、カバーするエリアに対して無線の利用者が多いセルであり、具体的には無線通信中の移動体端末数が予め決められた閾値よりも多い状態を言う。セルとセクタという言葉を正確に使い分ける必要があるが、前述のようにセクタは、アンテナの指向性を利用して空間を角度で分割して構成されるセルと見なすこともできることから、セルをセクタと読みかえた場合にも本発明の範疇である。閑散状態、および混雑状態を自立的に判断する具体的な方法については図１４、１５に詳述する。混雑／閑散判定を行なった結果、セル境界の移動体端末の干渉を低減する場合には、本発明では、図１１の上の図ように、混雑セクタ４０に隣接するセクタ４１，４２が、予め決めておいた周波数領域の使用を自粛する。その結果、隣接基地局が自粛した周波数領域において基地局装置２０が隣接セルの干渉の影響をうけずにより多くのリソースを使えるようになる。図１１のセクタ４１、４２のそれぞれ４つの細い扇形は、周波数的な間欠のイメージを示しているものである。(本発明ではビームフォームの説明をしていないため、ビームフォーミングによる空間的な間欠を示しているものではない。)
次に、基地局装置間での空きリソースの有無の判定および基地局装置間での通知処理について説明する。
図１２は、基地局装置における空きリソース有無の判定および通知処理を説明するフローチャートである。
基地局装置は、混雑／閑散判定を定期的に実施している。まず、混雑／閑散判定を行なう周期内に、基地局装置のエリア内の状態を判定する(ステップ４０１)。混雑状態の時、ステップ４０７に進む。閑散状態と判定された場合、隣接する基地局も閑散状態かどうか隣接する基地局装置の空いているリソースブロック(以降RBとする)の情報を確認する(ステップ４０２)。隣接基地局も閑散状態であり、空きRBがあるまたは空きRBが一定値以上の場合はステップ４０４へ進む。具体的な空きRBの確認方法については図２５を用いて説明する。隣接する基地局装置に空きRBがないか一定値以下の場合は、隣接基地局装置は混雑状態と判定し、ステップ４０３に進む。ステップ４０３にて空きRBを決定し、決定した空きRBについてリソースの使用を自粛する。

図１にリソースの自粛例を示す。
基地局装置の使用する周波数領域を例えば図１に示すように6分割されているとする。隣接基地局が混雑状態で、閑散状態と判定された基地局装置は、図１の斜線で示した部分の周波数領域の使用を自粛すると予め決めておく。そして、隣接基地局が混雑状態である閑散状態の基地局装置は、図１に示された予め決められた周波数領域の使用を自粛する。具体的には、基地局装置は、無線リソースを複数のリソースブロックに分割して情報の送信に用いているので、図１で斜線で示した周波数領域に該当するRBをそれぞれ例えば左側から(低い周波数から)使用しないようにすることでリソースをあけていく(リソース１３〜１８)。RBは急激に空けるのでなく、徐々にあけていく方が好ましい。RBを空けた後、すなわち空きRB決定後、非特許文献１に規定されているRNTP(Relative Narrowband Tx Power)を用いてRBの状態を情報化して空きRB情報とし、隣接する基地局装置に対して送信する（ステップ４０６）。
ステップ４０１で混雑状態と判定された場合、隣接し、かつ閑散状態と判定された基地局装置から、空きRBを提供してもらう。提供してもらったRBは干渉の大きい移動体端末から優先的に割り当てていく（ステップ４０７）。

空きRBの状態を情報化し空きRB情報を生成する方法について説明する。
図１８は空きRBの状態の情報化を説明するための図である。
空きRBの状態を情報化するために、電力の閾値を設定し、閾値を越えるか否かで「０」か「１」かの情報に変換する。図１８に示すようにFFRを適用することによって、R3の電力には、R1と比較し重みをつけているため、R3とR1のそれぞれに、別々の閾値を設定する。「０」か「１」かの情報への変換は、前述のようにRNTP (Relative Narrowband Tx Power)を使用する。RNTPは、閾値を超えれば「１」閾値を越えなければ「０」という情報に変換する。R3とR1のそれぞれについて、Th１、Th２と２つの閾値を設けて、RNTPにより空きRBの状態を判定し、「０」「１」の情報に変換する。この情報を隣接する基地局装置でやり取りし、リソース情報を共有する。基地局装置間での情報のやり取りは、非特許文献１に規定されているメッセージを用いて行なう。具体的には、例えば、Load IndicationをX2 Interfaceを用いて基地局装置間で情報を交換することができる。

次に混雑／閑散判定について具体的に説明する。
図１４は、基地局装置における混雑／閑散判定処理を説明するフローチャートである。
まず、基地局装置は、カバーするエリアに存在する平均Activeユーザ数を計算する（ステップ５０２）。この平均Activeユーザ数は、Activeユーザとなっている移動体端末の数を予め設定された周期で平均をとったものである。またActiveユーザとは、無線通信を行っている移動体端末を指し、通信を行っていない移動体端末は対象外として説明する。

次に、現状が混雑／閑散判定を行なう適正な時間帯か、あるいは基地局装置が設置されている地域が指定地域かどうかといった環境条件を確認する（ステップ５０３）。混雑／閑散判定は、都市部のトラヒックが集中する特定の地域に適用するべきであり、混雑状態となることがなく常に閑散状態であるような地域や、都市部でも深夜など、周囲のトラヒックが閑散状態となっている場合などは、判定対象から外す必要がある。なぜならば、地域的、時間的に複数のセルに跨る広い地域で基地局装置が閑散状態となる場合には、閑散判定をして、使えるリソースを制限しても隣接するエリアも閑散判定となるため、空いたリソースを活用する基地局装置がない。混雑状態の基地局装置が存在しないのに、閑散状態の基地局装置がリソースの自粛を行なってしまうと、結果的に本来使えるはずなのに誰にも使われないリソースができてしまい、かえって効率を下げる結果となるからである。

ステップ５０３で混雑／閑散判定の実施対象外、すなわち混雑／閑散判定をしない時間帯や地域であると判断した場合にはノーマルと判定し、ステップ５０８へ進む。ノーマルという状態は、隣接基地局にリソースを提供もしないし、受け取ることもしない基地局の状態のことを示す。一方、ステップ５０３で混雑／閑散判定の実施対象であると判断した場合には、次のステップ５０５に進む。

次のステップでは、ステップ５０２で計算した平均Activeユーザ数を予め決めておいた閾値Ｌと比較する。平均Activeユーザ数が閾値Ｌより多い場合には混雑判定処理を行なう（ステップ５０７）。混雑判定処理についてはこのあと図１５を用いて説明する。
一方、平均Activeユーザ数が閾値Ｌよりも少ない場合には、閑散状態と判定する（ステップ５０６）。

基地局装置は、ステップ５０４、５０６、５０７のRBの空き判定結果より基地局装置の状態を認識すると、隣接する基地局装置に対して閑散または混雑状態の情報（Status Reporting）を発信する（ステップ５０８）。
以上で、閑散判定を終了する。

次に、混雑判定（ステップ５０７）について説明する。
図１５は、基地局装置における混雑判定処理を説明するフローチャートである。
まず、閑散判定と同様に、予め設定した周期で平均Activeユーザ数を計算する（ステップ６０１）。
次のステップでは、ステップ６０１で計算した平均Activeユーザ数を閾値Mと比較する（ステップ６０２）。Activeユーザ数と閾値Mと比較し、閾値に達しない場合にはノーマルと判定とする（ステップ６０４）。Activeユーザ数が閾値よりも多い場合に、混雑と判定する（ステップ６０３）。以上で混雑判定を終了する。

次に図１２の隣接基地局の空きRBの情報を確認するステップ４０２の詳細について説明する。
図１３は、基地局装置における空きRB情報の確認方法を説明するフローチャートである。
基地局装置は、周期的にまたは上位の装置からの制御に従って、図１２のフローを実行して混雑／閑散判定を行い、隣接する基地局装置に対して空きRB情報を送信する。この空きRB情報を受信した基地局装置は、受信した空きRB情報をテーブルに格納して空きRB情報テーブルを最新の状態に更新する。

図２５に空きRB情報テーブルの構成例を示す図である。
各基地局装置は、図２５に示すような空きRB情報テーブルを例えばメモリ２２０に持っている。空きRB情報テーブルは、例えば図２５のように隣接基地局装置の各セクタについて、そのセクタのRB毎に図１８でRNTPにより求めた「０」「１」により表される情報を格納したテーブルである。図２５では、各セクタについて、そのセクタのRB毎に空きRB状態を管理する例を示しているが、これに加え、セル（セクタ）ごとの混雑／閑散／ノーマル判定結果（図１４の５０８で隣接基地局に通知）もテーブルに格納して管理するようにしてもよい。

空きRB情報の確認方法の説明に戻り、まず基地局装置は、空きRB情報テーブルを参照し、空き状態のRBが存在するか検索する。空き状態のRBがない場合は情報検索処理を終了する（ステップ４０５）。
空きRB情報がある場合、空きRBと同じRBを空けるよう動作する（ステップ４０６）。この動作によって、隣接基地局装置の空きRBと同じRBを空けることができる。

以上説明した実施例１についてシミュレーションを行なった結果について図１９ないし図２１を用いて説明する。
図１９は、隣接するセクタ間で本発明を実施した場合のシミュレーション結果を示す図である。
図２０は、隣接するセル間で本発明を実施した場合のシミュレーション結果を示す図である。
図２１は、隣接するセクタ、セルの両方について本発明を実施した場合のシミュレーション結果を示す図である。

図１９に示すように、隣接するセクタ間で本発明を実施した場合、ＦＦＲを適用した場合よりもさらにＳＩＮＲの改善が見られる。具体的には、黒点で図示した部分では、ＦＦＲを実施した場合よりも３ｄＢの改善が確認できる。しかし、ＳＩＮＲの低い箇所はＦＦＲと比較してあまり改善が見られない。
図２０の隣接するセルに対して本発明を適用した場合のシミュレーション結果においても、ＦＦＲを適用した場合よりもさらにＳＩＮＲの改善が見られる。黒点で示した部分では、２．５ｄＢの改善が確認できる。隣接するセルに対して本発明を適用した場合、図１９の隣接セクタのシミュレーション結果とは逆に、ＳＩＮＲの高い箇所はあまり改善が見られず、非常にＳＩＮＲが高い箇所では、若干本発明を適用する以前の結果のほうが良好であった。
図２１に示した隣接するセクタ、セル両方に対して本発明を適用したシミュレーション結果では、全体的にＳＩＮＲの改善が見られる。シミュレーション結果から、本発明は隣接セクタ、隣接セルの両方に適用することで、大きな効果が期待できることが確認できた。

以上説明した実施例においては、Activeユーザ数を計算して閑散または混雑判定を行っているが、これに限らず平均スループットを判定基準にしてもよい。平均スループットを判定基準にする場合には、例えば、移動体端末から通知される送信パケットの平均スループットが閾値Ｐ以下になった場合閑散と判定する。また閾値Ｑ以上となった場合に混雑と判定する。このような移動体端末から送信される数値を判定基準にしても本特許の範疇である。

以下本発明の実施例２について説明する。
本発明の実施例２を、図１、図８、図１２、図１３、図１６、図１７を用いて説明する。実施例１と同じ部分については説明を省略する。
図１６は、実施例２における混雑／閑散判定処理を説明するフローチャートである。
図１７は、実施例２における混雑判定処理を説明するフローチャートである。
実施例２は、閑散判定、混雑判定の閾値を自動で適応的に変更する場合の実施例である。

実施例２においても、閑散判定、混雑判定、閾値の自動変更は図８のDSP２１５で実現する。また、図１２のフローは実施例１と同様である。実施例２では、図１２の混雑／閑散判定の内容が以下図１６および図１７で説明するようなものとなっている。

実施例２の混雑／閑散判定について、図１６を用いて説明する。
実施例２では、基地局装置は、まずステップ５０１で隣接ステータスを確認する。

ステップ５０２からステップ５０７は、実施例１と同様である。
本実施例においては、ステップ５０６で閑散状態と判定すると、次のステップで、隣接する基地局装置の状態を確認し、隣接する基地局装置が全て閑散であるか判定する（ステップ５０９）。隣接する基地局装置も全て閑散状態であった場合、ステップ５０５で閑散判定に用いた閾値Ｌを変更し、その変更した情報を隣接する基地局装置に通知する。通知を受けた隣接基地局装置も、閾値Ｌを変更する（ステップ５１０）。この動作によって、隣接する基地局装置がすべて閑散判定になることを避けることができ、隣接基地局に使われることがないのに、無駄にリソースを空けるという問題が発生しなくなる。閑散以外の状態が隣接基地局装置に存在する場合ステップ５０８に進む。ステップ５０８では、隣接基地局装置に対して自身の閑散または混雑状態の情報を発信する。これらステップを踏み、閑散判定を終了する。

実施例２の混雑判定について図１７を用いて説明する。
ステップ６０１から６０４は実施例１と同様である。
実施例２では、ステップ６０３で混雑状態と判定すると、次のステップで、隣接する基地局装置の状態を確認し、隣接する基地局装置が全て混雑であるか判定する（ステップ６０５）。全て混雑であった場合、ステップ６０３で閑散判定に用いた閾値Ｍを変更し、その変更した情報を隣接する基地局装置に通知する。その通知を受けた隣接基地局装置は、閾値Ｍを変更する。

このように混雑／閑散判定および閾値の自動変更を行なった後、図１２のステップ４０２以降の処理は、実施例１と同様である。

実施例２よれば、隣接する基地局装置がすべて混雑判定になることを避け、最もリソースを必要とする混雑状態の基地局装置にリソースを提供することが可能になる（ステップ６０６）。閑散以外の状態が隣接基地局装置に存在する場合は、混雑判定を終了する。

次に、実施例３について説明する。
本発明の実施例３を、図１、図８、図１２、図１３、図１６、図１７、図２２、図２３、図２４を用いて説明する。実施例１または実施例２と同じ部分については説明を省略する。
実施例３は、混雑している基地局装置が隣り合わせになった場合に、それらの基地局装置同士が使用するリソースを協調しあう実施例である。

図２２は本発明の実施例３を適用する場合の隣接基地局間の関係を説明する図である。
図２３は実施例３において、隣接する基地局装置同士の周波数リソースの配分例を説明する図である。
図２４は実施例３の基地局装置における処理内容を説明するフローチャートである。
本発明における第３の実施例の隣接基地局とリソースを協調するフロー図である。

実施例３の処理も、図８に示したDSP２１５において実現される。
また、図１２のフローは実施例１および２と同様である。図１２の混雑／閑散判定の内容は、図１６および図１７で説明したようなものとする。

図２２は混雑状態の基地局装置が隣り合わせになっている様子を示す。
実施例３では、基地局装置２０の混雑セル８００、基地局装置２１の混雑セル８０１が隣り合わせになった場合、リソースを協調しあう。
図２４を用いて実施例３の方法について説明する。
図１２のステップ４０４にて空きRBの情報を送信後、隣接する基地局装置（セル）の状態を確認する（ステップ１０００）。隣接セルの状態が混雑以外であればステップ５０８に進む。状態が混雑である場合、隣接するセルから、RNTP情報が送信されているか確認する（ステップ１００１）。自身のRNTP情報テーブルと隣接セルからのRNTP情報が適合すればステップ１００２に進む。具体的に説明すると図２２で示す、基地局装置２０の混雑セル８００と隣り合わせの混雑セル８０１が干渉しないよう、例えば図２３に示すように、基地局装置２１は周波数割当てをRB９０４からRB９０５に変更する９０２。その逆も本発明の範疇である。図２４に戻り、次のステップでは、混雑セル８０１のRBを提供元である閑散セルのRB９０４もRB９０５に変更する。変更後、ステップ５０８へ進む。

以上の説明ではRB９０４とRB９０５の配分割合は説明をわかりやすくするために１/２ずつ（５０%）で表しているが、このRBの割合も０％、１０％、２０％、３０％、４０％、６０％、７０％のように閑散レベルに応じて変更してもよい。この閑散レベルに応じて割合を変更することも本特許の範疇である。ステップ１００１で隣接するセルからのRNTP情報がなければ、閑散セルからRBを提供してもらう（ステップ１００５）。

その次のステップでは、定期的に閑散判定が行われる次のタイミングまで、R1に割り当てられたRBの電力をR3の電力レベルを上昇させる(９０３)。この電力レベルを上昇させることにより、RNTP情報に使用するRBが追加され、隣接基地局にRB９０４を使用することを通知できる。ステップ５０８では、隣接基地局装置に対して自身の閑散または混雑状態の情報を発信する。

この動作によって、混雑状態のセル、またはセクタが隣り合わせになっても、リソースを協調することが可能になり、セル境界、セクタ境界の干渉を回避することができる。

２０〜２２…基地局装置、２３…移動体端末、２４…セル、２７…スイッチ、２８…コア側装置、２０１…RF部、２０２…CPE部、２０３…FFT部、２０４…DMX部、２０５…CE部、２０６…MLD部、２０７…DEC部、２０８…DEM部、２０９…MOD部、２１０…Pilot部、２１１…MUX部、２１３…IFFT部、２１４…CPI部、２１５…DSP、２１６…ネットワークインターフェース部、２１７…CPRIインターフェース部、２１９…制御チャネルMOD部、２２０…メモリ、３０１…アンテナ、３０２…ディプレクサ部、３０３…RF-RX部、３０４…CPRIインターフェース部、３０５…RF-TX部。

Claims (6)

1. 複数の移動体端末と無線により通信を行なう基地局であって、
   前記複数の移動体端末への無線リソースの割り当て制御を行う制御部と、記憶部を有し、
   該基地局は移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位でリソース割り当て制御を行なうものであり、
   前記制御部は、
   予め定められたタイミングで、前記基地局の電波到達範囲であるセルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を前記記憶部に記憶し、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知し、
   前記基地局が混雑状態であると判定した場合には、隣接基地局から受信した空きリソースブロック情報を確認し、隣接基地局の空きリソースブロックを、前記基地局のセル内の移動体端末のうち、セクタ境界に位置する移動体端末に対し干渉の大きい順に割り当てるようリソース割り当て制御を行なうことを特徴とする基地局。
2. 複数の移動体端末と無線により通信を行なう基地局であって、
   前記複数の移動体端末への無線リソースの割り当て制御を行う制御部と、記憶部を有し、
   該基地局は移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位でリソース割り当て制御を行なうものであり、
   前記制御部は、
   予め定められたタイミングで、前記セル内の一定時間あたりの平均接続端末数または一定時間あたりの端末の平均スループットを予め定めておいた閾値と比較することにより前記基地局の電波到達範囲であるセルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を前記記憶部に記憶し、
   前記混雑状態の判定の結果、前記基地局および隣接するすべての基地局が混雑状態であると判定された場合、前記閾値を予め定めておいた値だけ変更し、再度混雑状態の判定を行ない、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知することを特徴とする基地局。
3. 複数の移動体端末と無線により通信を行なう基地局であって、
   前記複数の移動体端末への無線リソースの割り当て制御を行う制御部と、記憶部を有し、
   該基地局は移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位でリソース割り当て制御を行なうものであり、
   前記制御部は、
   予め定められたタイミングで、前記基地局の電波到達範囲であるセルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を前記記憶部に記憶し、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知し、
   前記基地局および隣接基地局が共に混雑状態であると判定した場合には、前記基地局と隣接基地局とで前記リソースブロックを周波数帯域が重ならないように予め定めておいた割合で分配し、該分配した無線リソースを前記無線基地局および隣接基地局それぞれのセル内の移動体端末に割り当てることを特徴とする基地局。
4. 基地局のセル内の複数の移動体端末への無線リソースの割り当て方法であって、
   該無線リソースの割り当ては、移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位で割り当て制御を行なうものであり、
   予め定められたタイミングで、前記セルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を記憶し、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知し、
   前記混雑状態の判定の結果、混雑状態であると判定された場合には、隣接基地局から受信した空きリソースブロック情報を確認し、隣接基地局の空きリソースブロックを、前記基地局のセル内の移動体端末のうち、セクタ境界に位置する移動体端末に対し干渉の大きい順に割り当てることを特徴とする無線リソースの割り当て方法。
5. 基地局のセル内の複数の移動体端末への無線リソースの割り当て方法であって、
   該無線リソースの割り当ては、移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位で割り当て制御を行なうものであり、
   予め定められたタイミングで、前記セル内の一定時間あたりの平均接続端末数または一定時間あたりの端末の平均スループットを、予め定めておいた閾値と比較することにより前記セルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を記憶し、
   前記混雑状態の判定の結果、前記基地局および隣接するすべての基地局が混雑状態であると判定された場合、前記閾値を予め定めておいた値だけ変更し、再度混雑状態の判定を行ない、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知することを特徴とする無線リソースの割り当て方法。
6. 基地局のセル内の複数の移動体端末への無線リソースの割り当て方法であって、
   該無線リソースの割り当ては、移動体端末との無線通信に利用可能な無線リソースを、周波数および時間軸であらわす領域上で複数のリソースブロックに分割し、前記複数の移動体端末に前記リソースブロック単位で割り当て制御を行なうものであり、
   予め定められたタイミングで、前記セルの混雑状態の判定を行い、その結果を隣接基地局に通知するとともに隣接基地局から受信した混雑状態の判定結果を記憶し、
   前記基地局が混雑していない状態と判定した場合には、隣接基地局が混雑状態かどうかを確認し、隣接基地局が混雑状態の場合には、リソースブロックの使用を自粛して空きリソースブロックを決定し、前記決定した空きリソースブロックの情報を隣接基地局に通知し、
   前記基地局および隣接基地局が共に混雑状態であると判定した場合、前記基地局と隣接基地局とで前記リソースブロックを周波数帯域が重ならないように予め定めておいた割合で分配し、該分配した無線リソースを前記無線基地局および隣接基地局それぞれのセル内の移動体端末に割り当てる
   ことを特徴とする無線リソースの割り当て方法。

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