JP5939611B2 - 基地局、通信端末、使用無線リソース設定方法、及び基地局の制御プログラム - Google Patents
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Description
例えば、上りリンクにおいて、隣接セルとのセル境界近傍の通信端末が同時に同一の無線リソースを使って送信する場合、希望信号と隣接セル干渉のレベル差が小さいため、通信品質が大きく劣化する問題がある。下りリンクも同様で、例えば各セルの送信電力を一定とすると、セル境界近傍の端末は、端末が受信する希望信号と隣接セル干渉のレベル差が小さいため、通信品質が大きく劣化する問題がある。また、無線通信では建造物などによる電波の遮蔽や反射によっても電波の強さが変動するシャドウイングが発生するため、隣接セル干渉の観点からは、地理的に隣り合っていないセルも隣接セルとなり得る。
例えば、第3世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP:3rd Generation Partnership Project)において定められた次世代高速移動通信技術(LTE:Long Term Evolution)では、隣接セル干渉の問題を解決する技術として、セル間干渉調整(ICIC:Inter−cell Interference Coordination)の適用が期待されている(非特許文献1)。ICICは、隣接セル間の干渉を制御することを目的としており、リソース使用状態やトラヒック負荷など、他セルからの情報の考慮が必要になると記載されている。また、ICICの実現方法の1つとして、周波数再使用(FFR:Fractional Frequency Reuse)技術がある。FFRでは、各セルで別々の優先帯域を設定する。
基地局は、通信端末から報告された通信品質情報を用いて、隣接セル干渉による影響が小さい通信端末(以下、センタ端末)か、隣接セル干渉による影響が大きい通信端末(以下、エッジ端末)かを判定する。そして、通信端末がセンタ端末と判定された場合には使用帯域を制限しないが、一方で通信端末がエッジ端末と判定された場合、使用帯域を自セルの優先帯域に制限する。スケジューラは、各通信端末が使用できる帯域の中から、チャネル品質に応じて、無線リソースを割り当てる(非特許文献2)。
なお、優先帯域を基地局間で通知する方法として、LOAD INFORMATIONが規定されている(非特許文献3)。上りリンクはHII(High Interference Indication)により通知でき、下りリンクはRNTP(Relative Narrowband Tx Power)により通知できる。
本発明の目的は、上述の課題を解決する通信技術を提供することにある。
前記主通信エリアについて、前記主通信エリアに隣接する通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソースを設定し、前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアについて、前記特定の通信エリアに隣接する通信エリアに優先して使用できる特定の優先無線リソースを取得する優先帯域設定部と、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得し、前記通信品質差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主優先無線リソースと少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを、前記通信端末の使用無線リソースとして設定する使用帯域設定部と、を含むことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信端末は、主通信エリアを管理する基地局と無線通信を行なう通信端末であって、
前記主通信エリアに関する通信品質と前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアに関する通信品質とを測定する受信状態測定部と、
前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主通信エリアについて他の通信エリアに優先して使用するように設定された主優先無線リソースと、前記特定の通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用するように設定された少なくとも一つ以上の特定の優先無線リソースとを加えた使用無線リソースを使用して前記基地局と通信する端末動作部と、を含むことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、基地局と通信端末との間で無線通信を行なうために使用する使用無線リソースを設定する使用無線リソース設定方法であって、
前記基地局が管理する主通信エリアと、該主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアが存在し、前記主通信エリア及び前記特定の通信エリアは、それぞれ、他の通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソース及び特定の優先無線リソースを有し、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得するステップと、
前記通信品質差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主優先無線リソースに少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを加えて、前記通信端末の使用無線リソースとして設定するステップと、
を含むことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、主通信エリア内の通信端末と無線通信を行なう基地局の制御プログラムであって、
前記主通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソースを設定し、
前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる特定の優先無線リソースを取得し、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得し、
前記通信品質差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主優先無線リソースに少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを加えて、前記通信端末の使用無線リソースとして設定する、
ことを含むことを特徴とする。
図2は、本発明の第1実施形態に係るセルの形状の例を示す図である。
図3は、本発明の第1実施形態の前提技術について説明する図である。
図4は、本発明の第1実施形態に係る基地局と通信端末の内部構成を示すブロック図である。
図5は、本発明の第1実施形態に係る各セルの割り当て可能な帯域と優先帯域の例を示す図である。
図6は、本発明の第1実施形態に係る基地局で行なわれる処理を示すフローチャートである。
図7は、本発明の第1実施形態に係る自セルと隣接セルとの通信品質差のリストの例を示す図である。
図8は、本発明の第1実施形態に係る処理により設定される使用帯域の例を示す図である。
図9は、本発明の第2実施形態に係る各セルの割り当て可能な帯域と優先帯域の例を示す図を示す図である。
図10は、本発明の第2実施形態に係る処理により設定される使用帯域の例を示す図である。
図11は、本発明の第3実施形態に係る基地局で行なわれる処理を示すフローチャートである。
図12は、本発明の第3実施形態に係る処理により設定される使用帯域の例を示す図である。
図13は、本発明の第4実施形態に係る基地局で行なわれる処理を示すフローチャートである。
図14は、本発明の第4実施形態に係る自セルと隣接セルとの通信品質差のリストの例を示す図である。
図15は、本発明の第5実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態は、移動局としての通信端末が使用する無線リソースの設定技術に関し、特に隣接セル間の干渉回避を実現しつつ、効果的に無線リソースを割り当てる方法に関する。本実施形態では、LTEにて策定されたセクタセル構成について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(システム全体の構成)
図1に、本実施形態に係る基地局と通信端末を含む通信システムの概略構成図を示す。基地局BS1は3つのセルC11、C12、C13を管理しており、他の基地局BS2〜4も同様に3つのセルを管理している。このように本実施形態における基地局は、指向性を持った複数のアンテナを利用することで、基地局を中心とする1つのセルを、アンテナごとに複数の領域に分割する。この分割された領域をセクタセル(sectorized cell)と呼ぶ(以下、「セル」という言葉の概念には「セクタセル」を含むものとする)。本実施形態では、基地局が管理する通信エリアとして、3セクタセル構成を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものはなく、例えば6セクタセル構成など、セクタセルの数は他の値でもよい。またさらに本発明をオムニセル(omni cell)構成に適用することも可能である。
図2は、図1のセルC11を中心にして、隣接セルC12、C13、C23、C32、C33、C42の形状を示したものである。各楕円は、電波が届く有効範囲を示している。例えば、楕円D1〜D3は、基地局BS1内に設けられた3つのアンテナ(不図示)の指向性により電波が届く有効範囲を示している。実際の電波到達範囲は、地形や建物などに応じて複雑な形状をしているがここでは説明を容易にするため楕円で示している。楕円が重なる範囲に辺を有する六角形で示された領域がセルとして定義される。つまり、基地局BS1は、セルC11、C12、C13を管理している。
(前提技術の説明)
図2をみれば明らかなように、各セルにおいて、セル中心付近は、楕円(電波到達範囲)の重なりが少なく、他のアンテナからの電波の干渉をほとんど受けないが、セル境界付近では、そのような干渉を大きく受けうる。そこで、本実施形態の前提技術では、図3のように、白抜きで示されたセル中心領域A1と、ハッチングが施されたセル境界領域A2〜A4に分けて考え、無線リソースの割当てについても、それぞれ異なる扱いをする。例えば、セルC11に注目すると、白抜きで示されたセル中心領域A1と、斜線でハッチングされたセル境界領域A2との2つに分けて考える。例えば、無線リソースの一種としての、周波数帯域については、干渉を避けるため、隣接する境界領域同士は、異なる周波数帯域を使用する。
すなわち、図3において、各セルの境界領域A2、A3、A4については、右側の表に示すように、それぞれ重複しない帯域f1、f2、f3を割当てる。帯域f1、f2、f3は、使用可能な帯域を3分割して、各セルが優先的に使用できるように割り当てたものであり、それぞれのセルの優先帯域(優先無線リソースの一種)と呼ぶ。つまり、f1は、セルC11の優先帯域であり、f2は、セルC12、C32、C42の優先帯域であり、f3は、セルC13、C23、C33の優先帯域である。一方で、中心領域A1には、全帯域f1+f2+f3を割り当てる。言い換えれば、各セルの中心領域A1内にある通信端末(以下、センタ端末とも称する)では全帯域を使用して基地局との間で通信を行なう。そして境界領域A2、A3、A4にある通信端末(以下、エッジ端末とも称する)では、それぞれf1、f2、f3の優先帯域のみを使用して、隣接セル間で使用帯域が重複しないように設定し、隣接セル間の干渉を抑制する。なお、本実施形態では、3つのセル(ここではセルC12、C32、C42と、セルC13、C23、C33)を1つのグループとして同じ優先帯域が割り当てられているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、全ての隣接セルに対して異なる優先帯域を割り当てても良いし、2つのセル(例えばC42とC23)を1つのグループとして3つのグループを作り、3つの優先帯域をそれぞれに割り当てても良い。
一方、例えば、図2の領域A12に位置する通信端末について考える。領域A12では、セルC42とのセル境界に近いため、セルC42の優先帯域A3を用いることはできないが、セルC13、C33の優先帯域f3で送信しても、セルC13、C33に対して与える干渉レベルは低い。つまり、領域A12に位置する通信端末が帯域f3で送信しても、他のセルに与える干渉は問題にならない。この点に着目し、本実施形態では、境界領域をさらに細分化して考えることにより、隣接セル間の干渉の抑制を維持しつつ、エッジ端末が選択できる帯域を広げることのできるシステムを提案する。
(システム構成)
図4は、本発明の第1実施形態における無線通信システムの構成の例を示すブロック図である。図4を参照すると、本無線通信システムは、基地局100と通信端末200を含む。基地局100は図示しないネットワークと接続されている。また、図示していないが、基地局100は複数の通信端末と接続することができる。また、基地局も複数存在しており、基地局同士はネットワークを介して接続されている。
基地局100は、基地局動作部101と、優先帯域設定部102と、使用帯域設定部103と、スケジューラ104と、隣接セル情報制御部105と、リファレンス信号送信部106とを含む。基地局動作部101は、無線通信システムにおいて一般的に用いられる基地局と同等の機能を有しており、その構成及び動作については周知であるのでその説明を省略する。基地局動作部101と、優先帯域設定部102と、使用帯域設定部103と、スケジューラ104と、隣接セル情報制御部105と、リファレンス信号送信部106とは、セルごと(例示する図4においては、セルC11、セルC12、及びセルC13ごと)に用意されている。
優先帯域設定部102は、自セルの優先帯域を設定する機能と、隣接セルの優先帯域情報を保持する機能を有する。つまり、優先帯域設定部102は、基地局100が管理する主通信エリア(第1通信エリア)としての自セルについて、第1通信エリアに隣接する通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソース(第1優先無線リソース)としての優先帯域を設定する。そしてさらに優先帯域設定部102は、第1通信エリアに隣接する特定の通信エリア(第2通信エリア)としての隣接セルについて、その隣接セルに隣接する通信エリアに優先して使用できる第2優先無線リソースとしての優先帯域情報を取得し、保持する。
使用帯域設定部103は、通信端末200の使用帯域を設定する機能を有する。使用帯域設定部103は、通信端末200について、第1通信エリアとしての自セルに関する第1通信品質と第2通信エリアとしての隣接セルに関する第2通信品質との通信品質差を取得する。そして、使用帯域設定部103は、通信品質差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、第1優先無線リソースに特定の優先無線リソース(第2優先無線リソース)を加えて、通信端末200の使用無線リソース(ここでは使用帯域)として設定する。使用帯域設定部103が行なう詳しい処理については、図6を参照して後述する。
スケジューラ104は、使用帯域設定部103で設定した使用帯域の中から、通信端末に無線リソースを割り当てる機能を有する。隣接セル情報制御部105は、隣接セル番号などの隣接セル情報を基地局動作部101に通知する機能を有する。図2のセルC11を自セルとした場合、隣接セル情報制御部105は、隣接セル情報として、セル番号のC12、C13、C23、C32、C33、C42を自セル内の通信端末200に通知する。リファレンス信号送信部106は、受信状態の基準となるリファレンス信号(参照信号)を所定のタイミングで基地局動作部101に送信する機能を有する。隣接セル情報とリファレンス信号は基地局動作部101より通信端末に送信される。
一方、通信端末200は、端末動作部201と受信状態測定部202とを含む。端末動作部201は、無線通信システムにおいて一般的に用いられる通信端末と同等の機能を有しているため、その構成及び動作についてはその詳しい説明を省略する。受信状態測定部202は、通信端末の受信状態を測定し、端末動作部201に報告する機能を有する。受信状態測定部202が測定した受信状態は、端末動作部201により基地局に送信される。受信状態測定部202は、隣接セル情報制御部105からの通知に基づいて、例えば自セル及び隣接セルの各リファレンス信号の受信電力(RSRP:Reference Signal Received Power)を測定し、これをセルごとの通信品質として、端末動作部201を介して、自セルの基地局に報告する。
次に、周波数帯域の割当てについて、図2のセルC11を自セルとする例を用いて説明する。各セルの割り当て可能な帯域、及び優先帯域を図5に示す。各セルの優先帯域は予め設定されるものとする。優先帯域設定部102は、セルC11の優先帯域をf1と設定し、セルC12、C32、C42の優先帯域をf2として、セルC13、C23、C33の優先帯域をf3として、隣接セルの優先帯域情報を保持する。つまり、C11を中心に見た場合、図5の上段に示すように、割当て可能な帯域に対し、自セルの優先帯域f1と、隣接セルの優先帯域f2、f3とに分けて考えることができる。
(動作の説明)
次に、本実施形態の動作について図面を参照して説明する。ここでは、図2のセルC11を自セルとした場合に関して説明する。また、図5に示すように、セルC11が割り当て可能な全帯域f_allはf1+f2+f3である。
図6は、通信端末200から通信品質が報告された場合に、基地局100の使用帯域設定部103が通信端末200の使用帯域を設定する動作手順を示すものである。使用帯域設定部103は、通信端末uの使用帯域の候補f_cand(u)として、自セルと全隣接セルの優先帯域の和を設定する(S601)。図5に示したように、セルC11の隣接セルの優先帯域はf2、f3の何れかであるため、使用帯域の候補は、f_cand(u)=f1+f2+f3となる。次に、通信端末uの自セルと隣接セルとの通信品質差を判定するため、以下の数式1を用いて、自セルと隣接セルとの通信品質差Diff_RSRP(j)[dB]を計算し、通信品質差が小さい順にリストを作成する(S602)。
Diff_RSRP(j)=RSRP_Serv−RSRP_around(j) (数式1)
数式1において、RSRP_Serv[dB]は、通信端末uの自セルに関するRSRPを表し、RSRP_around(j)[dB]は隣接セルjに関するRSRP(隣接セルjのアンテナから受信した参照信号の受信電力)を表す。
このように求めた通信端末uの自セルと隣接セルの通信品質差の一例を図7に示す。具体的に、この例は、セルC11内に存在する通信端末uが、センタ端末の場合、及びエッジ端末の場合について、セルC11に関する通信品質と、隣接セルC12、C13、C23、C32、C33、C42に関する通信品質との差をリストに示している。左側のリスト701は、通信端末uがセルC11の中央付近にいる場合(つまりセンタ端末)の、各隣接セルとの通信品質差の一例を示している。一方、右側のリスト702は、通信端末uがセルC11内においてセル42との隣接領域付近にいる場合(つまりエッジ端末)の各隣接セルとの通信品質差の一例を示している。これらの表では、自セルと隣接セルとの受信品質差が小さい順に上から並べているため、通信品質差が小さいもの、つまり、干渉レベルの大きなセル番号が上に(番号No.が小さい方に)配置される。
次に、リストの順に、Diff_RSRP(j)がしきい値Th_RSRP[dB]よりも大きいか判定する(S603)。Diff_RSRP(j)がTh_RSRPよりも大きい場合(S603、Yes)、さらにリストの番号が先頭であるか、すなわち、リストの番号がNo.1であるか判定する(S604)。リストの番号が先頭である場合(S604、Yes)、隣接セル干渉による影響が小さいセンタ端末であるため、使用帯域f_usable(u)にセルが割り当て可能な全帯域f_allを設定する(S605)。本実施形態の場合、使用帯域は、f_usable(u)=f_all=f1+f2+f3となる。
Diff_RSRP(j)がTh_RSRP以下である場合(S603、No)、f_cand(u)から該当セルの優先帯域を削除する(S606)。ただし、自セルの優先帯域は削除しない。言い換えれば、S606により、与える干渉レベルが大きいと判断された隣接セルの優先帯域を使用帯域から削除する。次に、通信品質差を判定した隣接セルのリスト番号が、リストの最後かを判定する(S607)。最後でなければ(S607、No)、次のリスト番号に移動し(S608)、S603以降の処理を継続する。例えば、リスト番号No.1を判定した後はNo.2を判定することになる。一方、リストの先頭でない場合(S604、No)、或いはリストの最後まで判定した場合(S607、Yes)、隣接セル干渉による影響が大きいエッジ端末であるため、更新されたf_cand(u)をf_usable(u)として設定する(S609)。
図7のリスト702、リスト703がエッジ端末の一例である。リスト702の場合、隣接セル干渉による影響が大きく、自セルとの通信品質差Diff_RSRPがしきい値(例えば5[dB])よりも小さいのはリストのNo.1のセルC42のみとなる(ここでは1.5[dB])。従って、セルC42の優先帯域f2(図5参照)を削除した、f_cand(u)=(f1+f2+f3)−f2=f1+f3が、そのエッジ端末の使用帯域となる。
一方、リスト703の場合、隣接セル干渉による影響が大きく、自セルとの通信品質差Diff_RSRPが小さいのはリストのNo.1及びNo.2のセルC33及びセルC42となる。従って、セルC33の優先帯域f3とセルC42の優先帯域f2(ともに図5参照)を削除した、f_cand(u)=(f1+f2+f3)−f2−f3=f1が、そのエッジ端末の使用帯域となる。
図6のフローチャートに示した処理により設定されるセルC11の使用帯域の一例を図8に示す。図8に示すように中心領域A1のセンタ端末に対しては、f1+f2+f3の全体帯域を使用帯域に設定し、2つの隣接セルとの干渉が存在する隣接領域A2のエッジ端末に対しては、優先帯域f1のみを使用帯域に設定する。一方、1つの隣接セルとの干渉しか問題にならない隣接領域A11、A12に存在するエッジ端末に対しては、自セルの優先帯域以外の帯域も使用帯域に設定できる。具体的には、セル内に隣接領域A11は3箇所存在し、それぞれの隣接領域A11において、f1+f2の帯域を使用帯域に設定できる。一方、セル内に隣接領域A12も3箇所存在し、それぞれの隣接領域A12において、f1+f3の帯域を使用帯域に設定できる。
(第1実施形態の効果)
以上のように、セル内の隣接領域に位置する通信端末であっても、その領域が例えば図8のエリアA11、A12に位置する場合には、無線リソースの選択の自由度が向上するため、そのような通信端末に対してスループットを向上させることができる。
これはつまり、自セルと隣接セルとの通信品質の差に応じて、干渉の大きさが2番目以降の隣接セルも考慮して、各通信端末の使用可能な無線リソースをより厳密に決定するので、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末の帯域選択の自由度が向上するからである。自セルと隣接セルとの通信品質差に応じて、通信端末の使用無線リソースを設定することで、隣接セル間の干渉の抑制を維持したまま、通信端末の使用無線リソースを広く設定することができる。
その結果、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末に対して無線リソースの選択の自由度が向上するので、該当通信端末のスループット特性が改善する。また、該当通信端末の無線リソース利用効率が改善するので、システム全体のスループット特性も改善する。すなわち、隣接セル間の干渉を抑制しながら、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末に割り当てる帯域の選択の自由度を向上させ、スループット特性を改善する使用無線リソースの設定方法を提供することができる。
なお、本実施形態では、優先帯域を削除又は追加する条件として、RSRPを用いて通信品質を判定したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、リファレンス信号の受信電力に対する全受信電力の比(RSRQ:Reference Signal Received Quality)を用いて通信品質を判定してもよい。さらには、リファレンス信号の受信電力に対する干渉電力と雑音電力の比(SINR:Signal to Interference plus Noise Ratio)を用いて通信品質を判定してもよい。またさらには、リファレンス信号の受信電力と送信電力の差から計算したパスロスを用いて通信品質を判定してもよい。ここで、受信電力を測定する信号としては、リファレンス信号に限るものではなく、パイロット信号や報知信号などでもよい。
また、本実施形態では、しきい値Th_RSRPを固定値としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、このしきい値を基地局の通信負荷に応じて更新してもよい。例えば、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末数と小さい通信端末数の比率に応じて、しきい値を更新することなどが考えられる。また、リソース使用率に応じてしきい値を更新してもよいし、上りリンクの場合は隣接セル干渉の大きさによって変動するIoT(Interference over Thermal)を用いてしきい値を更新しても良い。さらには、下りリンクの場合は隣接セル干渉の大きさによって変動するCQI(Channel Quality Information)などを用いてしきい値を更新しても良い。
また、本実施形態では、隣接セルの優先帯域情報を予め設定されるものとしたが、本発明はこれに限ることではなく、基地局間で優先帯域情報を通知しあってもよい。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、各セルの割り当て可能な帯域として、図9に示すように、自セルを含め、どの隣接セルの優先帯域でもない帯域f4が設定されている。この点以外は第1実施形態と同様であるため、構成及び動作については、ここでは詳細な説明を省略する。
本実施形態の場合、割り当て可能な全帯域f_allはf1+f2+f3+f4となるため、センタ端末の使用帯域は、f_usable(u)=f_all=f1+f2+f3+f4となる。
一方、本実施形態では、図6のフローチャートに示した処理によれば、図7のリスト702に示すようなDiff_RSRP(j)を有するエッジ端末の場合、使用帯域は、第1実施形態と同様に、f_usable(u)=(f1+f2+f3)−f2=f1+f3となる。ステップS601で、自セルと全隣接セルの優先帯域を候補に設定し、ステップS606で使用不可能な帯域を削除していくからである。この結果、図10に示すように、中心領域A1のセンタ端末に対しては、f1+f2+f3+f4の全体帯域を使用帯域に設定し、2つの隣接セルとの干渉が存在する隣接領域A2のエッジ端末に対しては、優先帯域f1のみを使用帯域に設定する。一方、1つの隣接セルとの干渉しか問題にならない隣接領域A11、A12に存在するエッジ端末に対しては、自セルの優先帯域以外の帯域f2又はf3も使用帯域に設定できる。具体的には、セル内に隣接領域A11は3箇所存在し、それぞれの隣接領域A11において、f1+f2の帯域を使用帯域に設定できる。一方、セル内に隣接領域A12も3箇所存在し、それぞれの隣接領域A12において、f1+f3の帯域を使用帯域に設定できる。
(第2実施形態の効果)
本実施形態でも、第1実施形態と同様に、無線リソースの選択の自由度が向上するので、通信端末のスループット特性が改善する。また、通信端末の無線リソース利用効率が改善するので、システム全体のスループット特性も改善する。すなわち、隣接セル間の干渉を抑制しながら、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末に割り当てる帯域の選択の自由度を向上させ、スループット特性を改善する使用無線リソースの設定方法を提供することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態における無線通信システムの構成及び動作は、第1実施形態において図3で示された無線通信システムとほぼ同様であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明し、詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態の動作について図面を参照して説明する。第1実施形態と同様、ここでも、図2のセルC11を自セルとした場合に関して説明する。また、第2実施形態と同様、セルC11が割り当て可能な全帯域f_allをf1+f2+f3+f4とする。第3実施形態は、第1実施形態と比較して、使用帯域設定部103が、図6に替えて図11に示す動作を実施する点が異なる。図11を参照すると、図6のS601がS1101に入れ替わり、S604、S605が削除されていることがわかる。
ステップS1101において、使用帯域設定部103は、通信端末uの使用帯域の候補f_cand(u)として、セルが割り当て可能な全帯域f_allを設定する。次に、図6と同様、通信端末uの自セルと隣接セルの通信品質差を判定するため、数式1を用いて、自セルと隣接セルとの通信品質差Diff_RSRP(j)を計算し、通信品質差が小さい順にリストを作成する(S602)。
続けて、リストの順に、Diff_RSRP(j)がしきい値Th_RSRP[dB]よりも大きいか判定する(S603)。Diff_RSRP(j)がTh_RSRP以下である場合(S603、No)、f_cand(u)から該当セルの優先帯域を削除する(S606)。ただし、自セルの優先帯域は削除しない。次に、通信品質差を判定した隣接セルのリスト番号が、リストの最後かを判定する(S607)。最後でなければ(S607、No)、次のリスト番号に移動し(S608)、S603以降の処理を繰り返す。
ステップS607でリスト番号がリストの最後である場合(S607、Yes)、あるいはステップS603でDiff_RSRP(j)がTh_RSRPよりも大きい場合(S603、Yes)、更新されたf_cand(u)をf_usable(u)として設定する(S609)。
第2実施形態の図9に示すように、どの隣接セルの優先帯域でもなく自セルの優先帯域でもない帯域f4が設定されている場合には、図11の処理を行なうと、図6の処理を行なった場合と比較して、エッジ端末の使用可能帯域が異なる結果となる。この結果について、図12に示す。割り当て可能な全帯域f_allはf1+f2+f3+f4となるため、自セルの中央領域A1に存在するセンタ端末では、第2実施形態と同様、使用帯域は、f_usable(u)=f_all=f1+f2+f3+f4となる。一方、図7のリスト702のエッジ端末(領域A12に存在)の使用帯域は、f_usable(u)=f_all−f2=(f1+f2+f3+f4)−f2=f1+f3+f4となる。同様に、領域A11に存在する端末の使用帯域は、f_usable(u)=f_all−f3=(f1+f2+f3+f4)−f3=f1+f2+f4となる。そして、領域A2に存在する端末の使用帯域は、f_usable(u)=f_all−f3=(f1+f2+f3+f4)−f2−f3=f1+f4となる。
(第3実施形態の効果)
本実施形態の場合、隣接セル干渉の影響が大きい端末に対しては、どのセルの優先帯域にも属していない帯域も使用帯域に設定するため、第2実施形態と処理結果が異なる。本実施形態により、隣接セル干渉の影響が大きい通信端末にf4を割り当てた場合、第1実施形態、第2実施形態と比較して、無線リソースの選択の自由度は向上する。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態における無線通信システムの構成は、第1実施形態において図3で示された無線通信システムとほぼ同様であるため、同じ構成については同じ符号を用いて説明し、詳細な説明を省略する。
図13は、本実施形態で行なわれる使用帯域設定方法を示すフローチャートである。まず、ステップS1401において、通信端末が存在するセル(自セル)の優先帯域f1を、その通信端末の使用帯域に設定する。この処理は、使用帯域設定部103において行なわれる。次に、ステップS1403において、通信端末200の受信状態測定部202が自セルに関する通信品質と自セルに隣接する全ての隣接セルに関する通信品質とを測定し、基地局100の使用帯域設定部103はその通信品質を通信端末200から取得する。自セルに関しては、自セルのアンテナから受信した信号を対象として測定する。また、隣接セルに関しては、基地局100の隣接セル情報制御部105から受信する隣接セルに関する情報に基づいたセルを対象として測定する。
次に、使用帯域設定部103は、ステップS1407〜S1421の処理を行なう。まず、ステップS1407において各隣接セルと自セルとの通信品質差を算出する。そして、ステップS1409において、同じ優先帯域を有する隣接セルについて、通信品質差をグループ化したリストを生成する。このようなリスト1502の例を図14に示す。そして、ステップS1411では、リスト1502の先頭グループを判定対象に指定し、ステップS1413で、グループ内の全隣接セルの通信品質差がしきい値よりも大きいか否か判定する。図14の例では、グループ1の通信品質差Diff_RSRP(j)の内、セルC42に関する通信品質差(ここでは1.5dB)がしきい値(例えば5dB)以下なので、グループ1に関してステップS1413の判定はNOであり、ステップS1417に進む。
そして、ステップS1417では、全グループの判定が終了したか判断する。全グループの判定が終了していなければ、ステップS1419に進み、判定対象を次のグループへ移行して、ステップS1413及びS1415の処理を繰り返す。図14の例では、グループ2に含まれる全ての通信品質差Diff_RSRP(j)がしきい値(例えば5dB)より大きいので、このグループ2の優先帯域f3を、f1に加え、f1+f3を使用帯域として設定する。この後、ステップS1417に進むと、これで図14の例では全グループの判定を終了したので、ステップS1421に進み、どのセルの優先帯域でもない使用可能帯域があれば、これも使用帯域に追加する。例えば、図9で示されたf4を追加する。これにより、図14の通信品質差Diff_RSRP(j)を有する通信端末の例では、f1+f3+f4を使用帯域として設定される。
(第4実施形態の効果)
以上の構成により、使用帯域を追加していく処理でも、第3実施形態と同じ効果(図12参照)を得ることができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態における無線通信システムの構成を図15に示す。図15を参照すると、第1実施形態の図4の基地局100から隣接セル情報制御部105と、リファレンス信号送信部106が削除され、品質情報計算部107が追加されている。また、通信端末200から受信状態測定部202が削除され、位置情報測定部203が追加されている。
第1実施形態との差異を説明する。第5実施形態において、通信端末200の位置情報測定部203は、GPSなどを用いて、端末位置情報を測定し、端末動作部201に報告する機能を有する。端末動作部201に通知された端末位置情報は基地局100に送信される。
また、基地局100の品質情報計算部107は、自セルと隣接セルの基地局の位置情報を保持する機能を備える。品質情報計算部107は、また、通信端末200から受信した端末位置情報と、保持している自セルと隣接セルの基地局の位置情報とを用いて、自セルと隣接セルの品質情報を計算する機能を有する。品質情報の計算は、一般的に用いられる方法であればよい。例えば、ハンドオーバ等の目的で通信端末から報告されるリファレンス信号の品質情報を、通信端末の位置情報毎に集計し、位置情報を品質情報に変換するテーブルを作成する方法が考えられる。本実施形態では、品質情報計算部107は、品質情報として、自セルと隣接セルのリファレンス信号の受信電力RSRPを、上記テーブルを用いてセル毎に計算し、使用帯域設定部103に通知する。
(動作の説明)
本実施形態の動作については、第1実施形態と同様である。また、本実施形態では、品質情報としてRSRPを用いたが、位置情報そのものを用いて図8のA1、A2、A11、A12のどの領域に属するか判定し、使用帯域を決定することも考えられる。
(第5実施形態の効果)
本実施形態によれば、端末位置情報にリファレンス信号を用いる必要がないので、常にリファレンス信号をやり取りして通信品質を確認する場合に比べて、トラフィックが軽減される。第1実施形態と同様の効果に加えて、通信負荷を軽減できるという効果がある。
<その他の実施形態>
以上、本発明についていくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、上りリンクを例に説明したが、上りリンク、下りリンクに関わらない。またさらに周波数多重を適用するFDMA(Frequency Division multiple access)方式を用いた他のシステムにも適用できる。下りリンクの場合、優先帯域の電力をその他の帯域以上に設定することで、隣接セル間の干渉を抑制できる。
なお、上述した第1乃至第5実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム又は装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、単体の装置に適用しても良い。さらに、本発明は、上記実施形態で説明した機能を実現するプログラムが、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給されて、図6又は図11のフローチャートに示した処理を実行する場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能を基地局で実現するために、基地局にインストールされ基地局内のプロセッサ(不図示)で実行されるプログラム、そのプログラムを格納した媒体、及び、そのプログラムをダウンロードさせるサーバも、本発明の範疇に含まれる。
さらに、上述の実施形態を踏まえ、本発明には、特許請求の範囲に記載の基地局等の他、以下の付記に記載の基地局が含まれ得る。
(付記1)
主通信エリア内の通信端末と無線通信を行なう基地局であって、
前記主通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソースを設定し、
前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる特定の優先無線リソースを取得する優先帯域設定部と、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得し、
前記通信品質差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主優先無線リソースに少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを加えて、前記通信端末の使用無線リソースとして設定する使用帯域設定部と、
を含むことを特徴とする基地局。
(付記2)
前記基地局は、前記通信端末の位置情報を受信する基地局動作部をさらに備え、
前記使用帯域設定部は、
前記主優先無線リソースに前記特定の優先無線リソースを加えて前記通信端末の使用無線リソースとして設定するか否かを、前記主通信エリアのどの領域に前記通信端末が存在するかに応じて、判定することを特徴とする付記1に記載の基地局。
(付記3)
前記主通信品質は、前記主通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力に対する干渉電力と雑音電力との比(SINR:Signal to Interference plus Noise Ratio)であり、
前記主通信エリアに関する通信品質は、前記特定の通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力に対する干渉電力と雑音電力との比(SINR)であることを特徴とする付記1に記載の基地局。
(付記4)
前記主通信エリアに関する通信品質は、前記主通信エリアの参照信号の受信電力と送信電力の差から計算したパスロスであり、
前記特定の通信エリアに関する通信品質は、前記特定の通信エリアの参照信号の受信電力と送信電力の差から計算したパスロスであることを特徴とする付記1に記載の基地局。
(付記5)
前記基地局の通信負荷に応じて前記しきい値を更新することを特徴とする付記1から4のいずれか1つに記載の基地局。
(付記6)
主通信エリアを管理する基地局と無線通信を行なう通信端末の制御プログラムであって、
前記主通信エリアに関する通信品質と前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアに関する通信品質とを測定し、
前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との差がしきい値よりも大きいことを少なくとも1つの条件として、前記主通信エリアについて他の通信エリアに優先して使用するように設定された主優先無線リソースと、前記特定の通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用するように設定された少なくとも一つ以上の特定の優先無線リソースとを加えた使用無線リソースを使用して前記基地局と通信する、
ことを特徴とする通信端末の制御プログラム。
この出願は、2009年12月24日に出願された日本出願特願第2009−292017号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
101 基地局動作部
102 優先帯域設定部
103 使用帯域設定部
104 スケジューラ
105 隣接セル情報制御部
106 リファレンス信号送信部
107 品質情報計算部
200 通信端末
201 端末動作部
202 受信状態測定部
203 位置情報測定部
Claims (7)
- 主通信エリア内の通信端末と無線通信を行なう基地局であって、
前記主通信エリアについて、前記主通信エリアに隣接する通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソースを設定し、前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアについて、前記特定の通信エリアに隣接する通信エリアに優先して使用できる特定の優先無線リソースを取得する優先帯域設定部と、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得し、
前記主優先無線リソースと少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを、前記通信端末の使用無線リソースとして設定する使用帯域設定部と、を含み、
前記使用帯域設定部は、どの通信エリアの優先無線リソースにも属していない無線リソースを含む前記主通信エリアが使用可能な全無線リソースを使用無線リソース候補に設定し、前記通信品質差がしきい値よりも大きくない場合に、前記使用無線リソース候補から前記特定の優先無線リソースを削除することを特徴とする基地局。 - 前記使用帯域設定部は、前記主通信エリアに関する前記通信端末の通信品質と前記特定の通信エリアに関する前記通信端末の通信品質とを前記通信端末から取得することを特徴とする請求項1に記載の基地局。
- 前記主通信エリアに関する通信品質は、前記主通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力であり、
前記特定の通信エリアに関する通信品質は、前記特定の通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力であることを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。 - 前記主通信エリアに関する通信品質は、前記主通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力と全受信電力との比であり、
前記特定の通信エリアに関する通信品質は、前記特定の通信エリアの参照信号を前記通信端末が受信した際の受信電力と全受信電力との比であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の基地局。 - 前記使用帯域設定部は、前記主通信エリアが使用可能な全無線リソースを使用無線リソース候補に設定し、前記通信品質差が前記しきい値よりも大きくない場合に、前記使用無線リソース候補から前記特定の優先無線リソースを削除することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の基地局。
- 基地局と通信端末との間で無線通信を行なうために使用する使用無線リソースを設定する使用無線リソース設定方法であって、
前記基地局が管理する主通信エリアと、該主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアが存在し、前記主通信エリア及び前記特定の通信エリアは、それぞれ、他の通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソース及び特定の優先無線リソースを有し、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得するステップと、
前記主優先無線リソースに少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを加えて、前記通信端末の使用無線リソースとして設定するステップと、
どの通信エリアの優先無線リソースにも属していない無線リソースを含む前記主通信エリアが使用可能な全無線リソースを使用無線リソース候補に設定し、前記通信品質差がしきい値よりも大きくない場合に、前記使用無線リソース候補から前記特定の優先無線リソースを削除するステップと、を含むことを特徴とする使用無線リソース設定方法。 - 主通信エリア内の通信端末と無線通信を行なう基地局の制御プログラムであって、
基地局に含まれるコンピュータに対して、
前記主通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる主優先無線リソースを設定する機能と、
前記主通信エリアに隣接する少なくとも一つ以上の特定の通信エリアについて、他の通信エリアに優先して使用できる特定の優先無線リソースを取得する機能と、
前記通信端末について、前記主通信エリアに関する通信品質と前記特定の通信エリアに関する通信品質との通信品質差を取得する機能と、
前記主優先無線リソースに少なくとも一つ以上の前記特定の優先無線リソースを加えて、前記通信端末の使用無線リソースとして設定する機能と、
どの通信エリアの優先無線リソースにも属していない無線リソースを含む前記主通信エリアが使用可能な全無線リソースを使用無線リソース候補に設定し、前記通信品質差がしきい値よりも大きくない場合に、前記使用無線リソース候補から前記特定の優先無線リソースを削除する機能とを、実現させることを特徴とする基地局の制御プログラム。
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