無線ネットワークにおけるフレーム取得の自己共存メカニズム
【課題】セルラー無線ネットワークにおける同一チャネル干渉を軽減する方法を提供する。
【解決手段】スペクトラム取得は、スペクトラム・シェアリングの自己共存メカニズムに基づき、サービスエリアが重なるセルが、同一周波数チャネル上のスーパーフレームの１つ以上のフレームを利用するものである。本発明において、隣接セルとスーパーフレームを共有するセルの局は、隣接セルから干渉を受けず、隣接セルに干渉しない場合、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができる。干渉検出、フレーム取得要求、干渉試験および結果フィードバックを含む手順の発明である。このメカニズムは、自己共存に加えてフレーム利用効率を改善することもできる。
【解決手段】スペクトラム取得は、スペクトラム・シェアリングの自己共存メカニズムに基づき、サービスエリアが重なるセルが、同一周波数チャネル上のスーパーフレームの１つ以上のフレームを利用するものである。本発明において、隣接セルとスーパーフレームを共有するセルの局は、隣接セルから干渉を受けず、隣接セルに干渉しない場合、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができる。干渉検出、フレーム取得要求、干渉試験および結果フィードバックを含む手順の発明である。このメカニズムは、自己共存に加えてフレーム利用効率を改善することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関し、より詳しくは、セルラー無線ネットワークにおける同一チャネル干渉を軽減するメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの無線システムが同じ地理的領域の同一周波数チャネルで動作する場合、同一チャネル干渉が発生する。無線通信干渉レベルで適切な方法を取らないと、同一チャネル干渉によって無線システムが使えなくなることがある。
【０００３】
自己共存とは、同種の局を持つシステムにおける同一チャネル干渉を軽減するためのメカニズムである。一般的な自己共存メカニズムには、スペクトラム・エチケット、フレーム・シェアリング、オンデマンド・フレーム・コンテンションがある。
【０００４】
スペクトラム・エチケットとは、隣接する無線セルが同じ周波数チャネルで動作することを避けるための自己共存メカニズムである。図１に示すように、４つのセルが異なる周波数チャネルを利用し、優先度のあるバックアップ周波数チャネルを有する。同一チャネル干渉が検出されると、（少なくとも）１つのセルがバックアップ周波数チャネルに切り換えようとする。もし最初のバックアップ周波数チャネルで同一チャネル干渉があると、次のバックアップ周波数チャネルを試す等である。２つのセルが同じ周波数チャネルに切り替わる可能性が最小限になるよう、近隣セルのバックアップ周波数チャネルを適切に選択する。このメカニズムの短所は、周波数チャネルが少ない場合の場合、２つの隣接セルが同じ周波数チャネル上で動作することを避けるのが困難なことである。
【０００５】
フレーム・シェアリングとオンデマンド・フレーム・コンテンションは、同じ周波数チャネルで同じ近隣の２つ以上のセルが動作する自己共存メカニズムである。図２に示すように、フレーム・シェアリングにおいては、スーパーフレームが特定され、異なるセルがスーパーフレームの１つ以上のフレームを排他的に利用する。この方法により、自己共存を行うセルは同一周波数チャネルであるが別個の時間に送信を行う。フレーム・シェアリングにおいて１つのセルがさらにフレームを要求した場合、オンデマンド・フレーム・コンテンションのメカニズムにより、他のセルに割り当てられたフレームを取得することが可能である。ただし、図３に示すように、サービスエリアの場所によっては２つ以上のセルが互いに干渉したり、セルの他の部分では局に同一チャネル干渉が起きなかったりする。セルのサービス距離を中継によって延長し、一部の局は同一チャネル干渉の起こる局から離れているような無線中継ネットワークではこれが特に当てはまる可能性がある。その例を図４に示すが、ここでは、２つのセルのＭＳ１とＭＳ２が、周波数チャネルｆ１で互いに干渉するが、ＢＳ１、ＲＳ１、ＢＳ２、ＲＳ２には同一チャネル干渉は起きない。同一チャネル干渉の起きない局では、そのセルに割り当てられたフレームでは送受信を行うだけなので、フレーム・シェアリングはフレーム利用効率を下げることになる。
【発明の概要】
【０００６】
スペクトラム・エチケットは、サービスエリアの重なっているセルが異なる周波数チャネルに自動で効率的に切り換えることができるようにするものである。ただし、周波数チャネルが十分でないためにこれが失敗することがある。フレーム・シェアリング・メカニズムでは、セルのすべての局がスーパーフレームの１以上のフレームを使うだけである。これは場合により帯域の無駄につながる。本発明の方法では、ネットワークの帯域利用効率を上げるため、局が隣接するセルに割り当てられたフレームを利用できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、スペクトラム・エチケットの例を示す。
【図２】図２は、フレーム・シェアリングによる自己共存メカニズムのための一般的なスーパーフレームを示す。
【図３】図３は、セルラー無線ネットワークにおいて同一周波数チャネルで動作する場合、２つのセルの一部の局のみが互いと干渉する例を示す。
【図４】図４は、セルラー無線中継ネットワークにおいて同一周波数チャネルで動作する場合、２つのセルの一部の局のみが互いに干渉する例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フレーム取得の自己共存メカニズムがここに発明および報告される。このメカニズムにおいて、スーパーフレームのフレームを隣接セルと共有するセルの局は、隣接セルから同一チャネル干渉を受けず、その隣接セルの局に同一チャネル干渉を発生させなければ、隣接セルのフレームを利用することができる。
【０００９】
図３に示すように、セルラー無線ネットワークにおいて、２つ（またはそれ以上）のセルが同一近隣の同一周波数チャネルで動作する場合、適切な対策が取られないと同一チャネル干渉を受ける。フレーム・シェアリングによる自己共存メカニズムを適用することにより、２つ（またはそれ以上）のセルがスーパーフレームの１つ以上のフレームを排他的に利用する。ただし、ＭＳの一部が、干渉領域外にあるため、干渉されない場合もある。図４に示すようなセルラー無線中継ネットワークにおいて、同様の状況である。
【００１０】
フレームの利用効率を改善するため、上述のような状況において、隣接セルの局の伝送に干渉されない局は、フレームにおける伝送がその隣接セルの局にも干渉しない場合、その隣接セルに割り当てられたフレームを利用できるようにすることを提案する。
【００１１】
フレーム・シェアリングの自己共存メカニズムにおいて、セルのすべての局は、そのセルの割り当てフレームについて通知される。ある局がその通信ニーズを満たすためにより多くのフレームを利用する必要がある場合、その局は干渉検出手順を開始する。この手順において、局は隣接セルのフレームの共有する周波数チャネルをモニタする。全ての隣接セルのフレームにおける干渉を検出した場合、その隣接セルに割り当てられたフレームは利用できない。反対に、干渉を検出しなかった場合、そのフレームを利用することができる。後者において、伝送が隣接セルの局に干渉しない場合のみ、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができるため、試験のための干渉評価手順を開始する。
【００１２】
干渉評価手順開始時に、Ｆｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇ：ＲｅｑｕｓｔというメッセージをそのセルのＢＳに送信する。ＢＳは試験シーケンスの送信をスケジューリングして、このスケジューリングを要求元局と隣接セルに送る。自己共存ビーコンを用いてスケジュール情報を隣接セルに運ぶことができる。自己共存ビーコンとは、自己共存目的で隣接セル中にメッセージを配信するために用いられるデータパケットである。
【００１３】
スケジューリングされた時間間隔で、局は試験シーケンスを送出する。その一方で、隣接セルの局は周波数チャネルをモニタする。隣接セルのいずれかの局が干渉を検出したらこれを報告し、この情報は要求元局にフィードバックされる。局がこのような情報を受信すると、その隣接セルに割り当てられたフレームは利用できない。そうでない場合、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができる。
【００１４】
隣接セルに割り当てられたフレームを取得できない場合、局はしばらくしてからこれらフレームにおける干渉の検出を開始し、再び干渉評価を行う。
【００１５】
隣接セルに割り当てられたフレームを取得できた場合、局はこれらフレームにおける干渉を検出する必要があり、しばらくしてから再び干渉評価を行う。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関し、より詳しくは、セルラー無線ネットワークにおける同一チャネル干渉を軽減するメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの無線システムが同じ地理的領域の同一周波数チャネルで動作する場合、同一チャネル干渉が発生する。無線通信干渉レベルで適切な方法を取らないと、同一チャネル干渉によって無線システムが使えなくなることがある。
【０００３】
自己共存とは、同種の局を持つシステムにおける同一チャネル干渉を軽減するためのメカニズムである。一般的な自己共存メカニズムには、スペクトラム・エチケット、フレーム・シェアリング、オンデマンド・フレーム・コンテンションがある。
【０００４】
スペクトラム・エチケットとは、隣接する無線セルが同じ周波数チャネルで動作することを避けるための自己共存メカニズムである。図１に示すように、４つのセルが異なる周波数チャネルを利用し、優先度のあるバックアップ周波数チャネルを有する。同一チャネル干渉が検出されると、（少なくとも）１つのセルがバックアップ周波数チャネルに切り換えようとする。もし最初のバックアップ周波数チャネルで同一チャネル干渉があると、次のバックアップ周波数チャネルを試す等である。２つのセルが同じ周波数チャネルに切り替わる可能性が最小限になるよう、近隣セルのバックアップ周波数チャネルを適切に選択する。このメカニズムの短所は、周波数チャネルが少ない場合の場合、２つの隣接セルが同じ周波数チャネル上で動作することを避けるのが困難なことである。
【０００５】
フレーム・シェアリングとオンデマンド・フレーム・コンテンションは、同じ周波数チャネルで同じ近隣の２つ以上のセルが動作する自己共存メカニズムである。図２に示すように、フレーム・シェアリングにおいては、スーパーフレームが特定され、異なるセルがスーパーフレームの１つ以上のフレームを排他的に利用する。この方法により、自己共存を行うセルは同一周波数チャネルであるが別個の時間に送信を行う。フレーム・シェアリングにおいて１つのセルがさらにフレームを要求した場合、オンデマンド・フレーム・コンテンションのメカニズムにより、他のセルに割り当てられたフレームを取得することが可能である。ただし、図３に示すように、サービスエリアの場所によっては２つ以上のセルが互いに干渉したり、セルの他の部分では局に同一チャネル干渉が起きなかったりする。セルのサービス距離を中継によって延長し、一部の局は同一チャネル干渉の起こる局から離れているような無線中継ネットワークではこれが特に当てはまる可能性がある。その例を図４に示すが、ここでは、２つのセルのＭＳ１とＭＳ２が、周波数チャネルｆ１で互いに干渉するが、ＢＳ１、ＲＳ１、ＢＳ２、ＲＳ２には同一チャネル干渉は起きない。同一チャネル干渉の起きない局では、そのセルに割り当てられたフレームでは送受信を行うだけなので、フレーム・シェアリングはフレーム利用効率を下げることになる。
【発明の概要】
【０００６】
スペクトラム・エチケットは、サービスエリアの重なっているセルが異なる周波数チャネルに自動で効率的に切り換えることができるようにするものである。ただし、周波数チャネルが十分でないためにこれが失敗することがある。フレーム・シェアリング・メカニズムでは、セルのすべての局がスーパーフレームの１以上のフレームを使うだけである。これは場合により帯域の無駄につながる。本発明の方法では、ネットワークの帯域利用効率を上げるため、局が隣接するセルに割り当てられたフレームを利用できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、スペクトラム・エチケットの例を示す。
【図２】図２は、フレーム・シェアリングによる自己共存メカニズムのための一般的なスーパーフレームを示す。
【図３】図３は、セルラー無線ネットワークにおいて同一周波数チャネルで動作する場合、２つのセルの一部の局のみが互いと干渉する例を示す。
【図４】図４は、セルラー無線中継ネットワークにおいて同一周波数チャネルで動作する場合、２つのセルの一部の局のみが互いに干渉する例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フレーム取得の自己共存メカニズムがここに発明および報告される。このメカニズムにおいて、スーパーフレームのフレームを隣接セルと共有するセルの局は、隣接セルから同一チャネル干渉を受けず、その隣接セルの局に同一チャネル干渉を発生させなければ、隣接セルのフレームを利用することができる。
【０００９】
図３に示すように、セルラー無線ネットワークにおいて、２つ（またはそれ以上）のセルが同一近隣の同一周波数チャネルで動作する場合、適切な対策が取られないと同一チャネル干渉を受ける。フレーム・シェアリングによる自己共存メカニズムを適用することにより、２つ（またはそれ以上）のセルがスーパーフレームの１つ以上のフレームを排他的に利用する。ただし、ＭＳの一部が、干渉領域外にあるため、干渉されない場合もある。図４に示すようなセルラー無線中継ネットワークにおいて、同様の状況である。
【００１０】
フレームの利用効率を改善するため、上述のような状況において、隣接セルの局の伝送に干渉されない局は、フレームにおける伝送がその隣接セルの局にも干渉しない場合、その隣接セルに割り当てられたフレームを利用できるようにすることを提案する。
【００１１】
フレーム・シェアリングの自己共存メカニズムにおいて、セルのすべての局は、そのセルの割り当てフレームについて通知される。ある局がその通信ニーズを満たすためにより多くのフレームを利用する必要がある場合、その局は干渉検出手順を開始する。この手順において、局は隣接セルのフレームの共有する周波数チャネルをモニタする。全ての隣接セルのフレームにおける干渉を検出した場合、その隣接セルに割り当てられたフレームは利用できない。反対に、干渉を検出しなかった場合、そのフレームを利用することができる。後者において、伝送が隣接セルの局に干渉しない場合のみ、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができるため、試験のための干渉評価手順を開始する。
【００１２】
干渉評価手順開始時に、Ｆｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇ：ＲｅｑｕｓｔというメッセージをそのセルのＢＳに送信する。ＢＳは試験シーケンスの送信をスケジューリングして、このスケジューリングを要求元局と隣接セルに送る。自己共存ビーコンを用いてスケジュール情報を隣接セルに運ぶことができる。自己共存ビーコンとは、自己共存目的で隣接セル中にメッセージを配信するために用いられるデータパケットである。
【００１３】
スケジューリングされた時間間隔で、局は試験シーケンスを送出する。その一方で、隣接セルの局は周波数チャネルをモニタする。隣接セルのいずれかの局が干渉を検出したらこれを報告し、この情報は要求元局にフィードバックされる。局がこのような情報を受信すると、その隣接セルに割り当てられたフレームは利用できない。そうでない場合、隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができる。
【００１４】
隣接セルに割り当てられたフレームを取得できない場合、局はしばらくしてからこれらフレームにおける干渉の検出を開始し、再び干渉評価を行う。
【００１５】
隣接セルに割り当てられたフレームを取得できた場合、局はこれらフレームにおける干渉を検出する必要があり、しばらくしてから再び干渉評価を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己共存のためのフレーム・シェアリングを用いて無線ネットワークにおける周波数利用効率を改善する自己共存のメカニズムであり、そのメカニズムは以下に述べるステップを含む。
ａ．局がその伝送ニーズを満たすためにより多くのフレームを利用する必要がある場合、隣接セルに割り当てられたフレームの持続時間で干渉検出手順を開始する。
ｂ．干渉が検出されなかった場合、そのＢＳにＦｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇ：Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送る。
ｃ．Ｆｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇメッセージ受信により、ＢＳは干渉評価時間間隔をスケジューリングし、この情報を局に送る。ＢＳはまた、自己共存ビーコンのような手段を介して隣接セルに通知する。
ｄ．スケジューリングされた時間で、局は最大伝送距離を可能にする変調／コーディング形式と共に干渉試験シーケンスを送る。
ｅ．一方、スケジューリングされた時間間隔で、隣接セルの局は動作周波数チャネルでの干渉を検出する。
ｆ．検出結果は、取得局へのフィードバックである。隣接セルのいずれかの局が試験伝送による干渉を検出した場合、その局は隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができないが、そうでない場合は利用できる。
ｇ．フレームを利用できない場合、その局は別の隣接セルのフレームを取得しようとするか、しばらく経ってから同じフレームを取得しようとする。
ｈ．フレームを利用できる場合、その局は干渉を検出する必要があり、定期的時間間隔で干渉試験を実行する。
【請求項１】
自己共存のためのフレーム・シェアリングを用いて無線ネットワークにおける周波数利用効率を改善する自己共存のメカニズムであり、そのメカニズムは以下に述べるステップを含む。
ａ．局がその伝送ニーズを満たすためにより多くのフレームを利用する必要がある場合、隣接セルに割り当てられたフレームの持続時間で干渉検出手順を開始する。
ｂ．干渉が検出されなかった場合、そのＢＳにＦｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇ：Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送る。
ｃ．Ｆｒａｍｅ＿Ａｃｑｕｉｒｉｎｇメッセージ受信により、ＢＳは干渉評価時間間隔をスケジューリングし、この情報を局に送る。ＢＳはまた、自己共存ビーコンのような手段を介して隣接セルに通知する。
ｄ．スケジューリングされた時間で、局は最大伝送距離を可能にする変調／コーディング形式と共に干渉試験シーケンスを送る。
ｅ．一方、スケジューリングされた時間間隔で、隣接セルの局は動作周波数チャネルでの干渉を検出する。
ｆ．検出結果は、取得局へのフィードバックである。隣接セルのいずれかの局が試験伝送による干渉を検出した場合、その局は隣接セルに割り当てられたフレームを利用することができないが、そうでない場合は利用できる。
ｇ．フレームを利用できない場合、その局は別の隣接セルのフレームを取得しようとするか、しばらく経ってから同じフレームを取得しようとする。
ｈ．フレームを利用できる場合、その局は干渉を検出する必要があり、定期的時間間隔で干渉試験を実行する。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９９８９９（Ｐ２０１２−１９９８９９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−８０４８８（Ｐ２０１１−８０４８８）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０４８８（Ｐ２０１１−８０４８８）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
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