JP4619077B2 - 周波数帯割当装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信に利用可能な周波数帯を複数のシステムで利用することができる移動通信システムおよび周波数帯割当装置ならびに周波数帯割当方法に関する。

無線通信の適用領域が、テレコムのための伝送媒体から、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮなどの様々な形態へと拡大している。例えば、数ｃｍからの近距離、例えばケーブルでつないでいたものをケーブルレスにする接続手段の開発が進められている。

また、無線通信では、オールマイティな単一システム、例えばＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)、ＩＭＴ−２０００(International Mobile Telecommunication 2000)などの世界標準とされるもので構築された同じシステムが使用されていた。しかし、将来的には、地域別、またオペレータごとに、システムに対する目的が異なるようになり、要求されるシステムも多様化してくる。このため、同時期、同じ場所において、目的別に最適な別のシステムを混在させる必要が生じている。これに対応するため、端末および基地局を、それぞれ異なるシステムに対応させる必要がある。

また、これまで、単一のハードウエアで通信できていたものを、適応的にそれぞれ別なネットワークに繋がるようにするために、無線機のソフトウエア化も進められている。また、再構成可能なデバイスも開発されている。

また、アプリケーション指向の通信も要求されている。すなわち、ユーザ側に、アプリケーションごとに無線通信路を選択させることは、ユーザに煩わしさを与えることになるため、無線機側には、自動的に、最適な無線通信路を選択し、設定する機能が必要とされている。

異なる特性をもつ複数のアプリケーションを実行する無線通信装置の例として、各アプリケーションの特性に基づき、各アプリケーションに対し、複数の無線通信システムのうちの１つを選択するとともに、選択された無線通信システムで無線通信を行う際に使用する電波の周波数等を定める無線装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７９６９３号公報

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

新規周波数帯の獲得が困難である問題がある。

既に、ほとんどの周波数帯については割当済みであり、新しい周波数帯を得ることは困難である。

また、新旧システムを業務内で共存させる場合に、スムーズにシステム移行させるためのシステム共存法（制御方法）を確立する必要がある。異なる世代のシステム、例えば第２世代から第３世代へシステム移行させる場合、同じ周波数帯でネットワークを構築する場合には、１つの周波数帯に複数のシステムが共存するようになる。このような場合の複数のシステムを共存させる方法および制御法の確立が必要である。例えば、公衆電気通信、放送システムなどの異業務間でシステムを共存させる方法および制御法の確立が必要である。

また、電波政策が変化し、周波数帯の使用に関して、使用を独占的に許可するオペレータに免許を与える登録制から、ある程度の基準を満たし、使用を許可するオペレータおよび事業者を登録する登録制へ変化する可能性がある。

この場合、登録制により割り当てられる周波数帯は、他の事業者がサービスを提供している場合があるので、この周波数帯における効率的な信号伝送法を確立する必要がある。例えば、他システムへの与干渉と自システムの被干渉対策を行う必要がある。

また、連続した広帯域バントを確保することが困難である問題がある。

高い伝送速度を達成しようとすると周波数帯域を広く取る必要が有るが広帯域のバンドが空いていない問題がある。

この場合、断片化された周波数帯しか取れないため、この断片化された周波数帯を利用した信号伝送技術（マルチバンド信号伝送技術）と最適なトラヒック割当法の確立が必要となる。例えば、用途により周波数帯を使い分ける方法、リソースの制御法の確立が必要となる。

また、１つのシステムで利用可能な周波数帯は１つしかなく、その同じ周波数帯の中に制御チャネルとデータチャネルが存在している。このため、より重要な情報である制御情報を誤りなく伝送するためには、送信電力の増大や符号化率の低いチャネル符号化を行うことが必要であり、周波数利用効率の低下が避けられない問題がある。

そこで、本発明の目的は、複数の周波数帯を用いることができ、周波数毎の特徴に応じて送信情報を割り当てることができる周波数帯割当装置および周波数帯割当方法を提供することを目的とする。

本周波数帯割当装置は、
ユーザに周波数帯を割り当てる周波数帯割当装置であって、
事業者毎に専用に割り当てられた専用周波数帯、登録した事業者が使用できる登録制周波数帯および所定の条件を満たした場合に使用できるアンライセンス周波数帯を示す種別情報を記憶する電波利用データベースと、
ユーザの情報を記憶するユーザ情報データベースと、
該電波利用データベースに記憶された周波数帯からシステムが利用できる周波数帯の候補を選択する周波数帯候補選択部と、
前記周波数帯候補選択部により選択された周波数帯から、前記ユーザ情報データベースに記憶されたユーザの情報に基づいて、利用できる周波数帯を選択する周波数帯選択部と、
前記周波数帯選択部により選択された周波数帯における制御信号と、該制御信号の受信電力に基づいて、該周波数帯の電波環境の状況を検出する電波環境認知部と、
前記電波環境認知部により検出された周波数帯の電波状況と、ユーザが要求するＱｏＳとに基づいて、前記周波数帯選択部により選択された周波数帯から、ユーザに割り当てる周波数帯を設定する周波数帯設定部と
を備え、
前記電波環境認知部は、シャドウイングを含む伝搬損失を検出し、
前記周波数帯設定部は、システムの周波数利用効率が最大となるようにユーザに割り当てる周波数帯を設定する際に、広帯域の高周波数帯と狭帯域の低周波数帯とが使用できる場合、上りリンクおよび下りリンクの制御チャネルは、狭帯域の低周波数帯の同じ周波数帯に割当て、上りリンクのデータチャネルには狭帯域の低周波数帯を割り当て、下りリンクのデータチャネルに広帯域の高周波数帯を割り当てることを特徴とする周波数帯割当装置。

このように構成することにより、専用周波数帯、登録制周波数帯およびアンライセンス周波数帯から、ユーザが要求するＱｏＳを満たし、システムの周波数利用効率が最大となるように周波数帯を割り当てることができる。

このようにすることにより、専用周波数帯、登録制周波数帯およびアンライセンス周波数帯から、ユーザが要求するＱｏＳを満たし、システムの周波数利用効率が最大となるように周波数帯を割り当てることができる。

本発明の実施例によれば、複数の周波数帯を用いることができ、周波数毎の特徴に応じて送信情報を割り当てることができる周波数帯割当装置および周波数帯割当方法を実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の実施例にかかる周波数帯割当装置について、図１および図２を参照して説明する。

最初に、実施例にかかる周波数利用技術について、図１を参照して説明する。

図１において、横軸は周波数、縦軸は周波数利用効率である。例えば、図１に示すように、（１）〜（４）で示される周波数帯に既存システムが割り当てられている場合、新規システムへは、空いている周波数帯域を全て用いて、周波数帯の利用効率が最大となるように割り当てられる。

この場合、同じ周波数帯に既存システムと新規システムとを共存させ割り当てる方法、複数の周波数帯を１システムで使用する方法、１つの周波数帯に複数のシステムを共存させる方法により、周波数帯が割り当てられる。

このように、自事業者の使用する周波数帯と他事業者の使用する周波数帯とが混在している場合に、本実施例にかかる周波数帯割当装置は、干渉認知技術、周波数共用技術、干渉キャンセル技術、与干渉低減回避技術、マルチバンド制御技術により、空いている周波数帯域を全て用いて周波数利用効率を最大化する適応制御を行う。

次に、本実施例にかかる送信機１００について、図２を参照して説明する。

本実施例にかかる送信機１００は、例えば、移動局および基地局の少なくとも一方に備えられる。送信機１００は、アプリケーション実行装置１０１と、アプリケーション実行装置１０１と接続された送信装置１０２と、送信装置１０２と接続された制御装置１０５とを備える。

送信装置１０２は、アプリケーション実行装置１０１と接続されたベースバンド信号処理部１０３と、ベースバンド信号処理部１０３と接続されたマルチバンドＲＦ（無線周波数）部１０４とを備える。

制御装置１０５は、周波数・送信電力割当部１０６と、周波数・送信電力割当部１０６と接続された電波環境認知部１０７、ユーザ要求ＱｏＳ判定部１０８、送信パラメータ決定部１１１、電波瞬時変動測定部１０９、電波利用ＤＢ１１２およびユーザＤＢ１１３と、ユーザ要求ＱｏＳ判定部１０８、電波瞬時変動測定部１０９と、ユーザＤＢ１１３およびベースバンド信号処理部１０３と接続されたマルチユーザスケジューリング制御部１１０とを備える。また、送信パラメータ決定部１１１はベースバンド信号処理部１０３と接続され、ユーザ要求ＱｏＳ判定部１０８はアプリケーション実行装置１０１と接続される。

また、周波数・送信電力割当部１０６、電波利用ＤＢ１１２およびユーザＤＢ１１３は、周波数帯割当装置を構成する。

ある移動局間で通信を行う場合、または移動局とサーバとの間で通信を行う場合、送信機１００のアプリケーション実行装置１０１は、移動局またはサーバに対して送信要求を行う。

アプリケーション実行装置１０１は、さまざまなアプリケーションを備え、これらのアプリケーションを実行することにより、例えば、音声通信、ビデオ通信、データ伝送などを行う。

基地局は、通信相手側の移動局やサーバから、ネットワークを経由して送信されたデータを受信するとベースバンド信号処理部１０３へ入力する。

移動局では、送信機毎に備えられたアプリケーションのうち所定のアプリケーションを実行し、デジタル化した送信データをベースバンド信号処理部１０３に入力する。

基地局および移動局のベースバンド信号処理部１０３では、ユーザごとに信号を送信する周波数、時間を選択する（マルチユーザスケジューリング）。そこで用いる周波数、時間における電波の伝搬状況に応じて適切な誤り訂正、インタリーブ、変調および送信電力を選択し、それらの選択されたパラメータを用いて、入力されたデータをベースバンド信号に変換し、マルチバンドＲＦ部１０４に入力する。マルチバンドＲＦ部１０４は、入力されたベースバンド信号を、複数の周波数帯のＲＦに変換し、変換されたＲＦにより、信号の送受信を行う。

次に、制御装置１０５について説明する。

周波数・送信電力割当部１０６は、ユーザ毎に周波数帯・送信電力を選択し、割り当てる。この場合、上下リンク別に異なる周波数帯を割り当てるようにしてもよいし、制御信号、データ信号別に異なる周波数帯を割り当てるようにしてもよい。

電波環境認知部１０７は、各ユーザが利用することができる周波数の現在の状態を認知する。例えば、各ユーザが利用することができる周波数のうち利用可能である周波数帯およびその帯域幅、各ユーザが利用することができる周波数を利用する他システムのパラメータ、他システムからの干渉電力、伝搬損失およびシャドウイングなどのうち少なくとも１つの検出を行う。

ユーザ要求ＱｏＳ判定部１０８は、アプリケーション実行装置１０１から入力されたＱｏＳ情報からアプリケーション毎に必要な、平均伝送速度、最大伝送速度、最低保証伝送速度、遅延（平均遅延、最大遅延、ジッタなど）、フレーム誤り率、送信電力などのうち少なくとも１つを判定する。

本実施例において、ＱｏＳとは、平均伝送速度、最大伝送速度、最低保証伝送速度、遅延（平均遅延、最大遅延、ジッタなど）、フレーム誤り率、送信電力などをいう。

電波瞬時変動測定部１０９は、利用するチャネルにおいて、所望波と干渉波の周波数、時間方向のフェージング等による瞬時変動を測定する。

マルチユーザスケジューリング制御部１１０は、マルチユーザに対するスケジューリングを行う。スケジューリングは周波数方向と時間方向のどちらか一方または両方に関して行う。

送信パラメータ決定部１１１は、ユーザのデータを送信系列に変換する処理を行うベースバンド信号処理部１０３で用いるパラメータを決定する。この場合、符号化率、インタリーブ、変調方式、送信電力値などを決定する。

電波利用ＤＢには、周波数帯の種別情報が格納される。具体的には、事業者ごとに専用に割り当てられている周波数帯（以下、専用周波数帯と呼ぶ）、複数の登録された事業者が用いることのできる周波数帯（以下、登録制周波数帯と呼ぶ）および法令に定められた条件を満たせば誰でも自由に用いることのできる周波数帯（以下、アンライセンス周波数帯と呼ぶ）、例えばＩＳＭ(Industry Science Medical)バンドを示す種別の情報が格納される。例えば、各周波数帯の状況に関する情報が格納される。ここで、登録制周波数帯およびアンライセンス周波数帯については、その周波数帯を利用するにあたっての制約、例えば送信電力に関する利用制限などの情報が格納される。

ユーザＤＢには、ユーザの種別、例えば各周波数帯の利用優先度を示す情報、例えば利用プラン、移動局の伝送能力、例えば送信電力の制限、信号処理能力、利用可能ＲＦなどの情報が格納される。

次に、本実施例にかかる周波数・送信電力割当部１０６について、図３を参照して説明する。

本実施例にかかる周波数・送信電力割当部１０６は、電波利用ＤＢ１１２と接続された地域・時間利用周波数帯選択部１１６１と、地域・時間利用周波数帯選択部１１６１、電波環境認知部１０７およびユーザＤＢ１１３と接続されたユーザ利用周波数帯選択部１１６２と、ユーザ利用周波数帯選択部１１６２、電波環境認知部１０７およびユーザＱｏＳ判定部１０８と接続された利用周波数帯・送信電力割当部１１６３とを備える。地域・時間利用周波数帯選択部１１６１およびユーザ利用周波数帯選択部１１６２は、周波数帯選択部を構成する。

最初に、地域・時間利用周波数帯選択部１１６１は、電波利用ＤＢから、周波数帯の種別情報を読み込み、読み込んだ周波数帯の種別情報から、その事業者が当該地域・時間で利用できる利用周波数帯を選択する。

周波数帯は、専用周波数帯、登録制周波数帯およびアンライセンス周波数帯の３つに区分されている。これらの周波数帯の種別情報が格納された電波利用データベースから当該ユーザの利用可能な周波数帯を選択する。

例えば、登録制周波数帯は、複数の事業者がさまざまなサービスに用いることができる。このため、登録制周波数帯を、地域的、時間的に干渉しないように用いる。このようにすることにより、周波数の有効利用を図ることができる。

例えば、放送に用いられる周波数帯は、ある地域では用いられても、異なる地域では用いられていない場合がある。また、放送に用いられる周波数帯は、放送が停止している深夜などの時間帯では用いられていない。したがって、放送に用いられる周波数帯は、時間的、地域的に周波数利用度が偏在している。そこで、通信事業者が放送事業に干渉を起こさない時間、周波数帯を随時選択して利用することにより、周波数資源の有効利用を図ることができる。

例えば、図４（ａ）に示すように、ある地域ａでは、放送に周波数帯ｆ_１、ｆ_３およびｆ_４が利用されているため、移動通信には放送に用いられていない周波数帯ｆ_２を利用する。また、図４（ｂ）に示すように地域ａとは異なる地域ｂでは、放送に周波数帯ｆ_２、ｆ_３およびｆ_４が利用されているため、移動通信には放送に用いられていない周波数帯ｆ_１を利用する。このように、周波数帯を随時選択して利用することにより、周波数資源の有効利用を図ることができる。

また防災無線など、通常はほとんど用いられないが重要度が極めて高いシステムにより利用されている周波数帯についても、その防災無線など既存のシステムに干渉を起こさない仕組みを用いることにより利用することができる。

地域・時間利用周波数帯選択部１１６１は、選択した周波数帯の情報をユーザ利用周波数帯選択部１１６２へ入力する。

ユーザ利用周波数帯選択部１１６２は、ユーザＤＢ１１３から、ユーザ情報、例えば、当該ユーザの種別情報および伝達能力の情報を読み込み、読み込んだユーザ情報に基づいて、入力された周波数帯の情報から、当該ユーザが利用できる利用周波数帯を選択する。

ユビキタス通信では、ユーザの持つ移動局が多様であり、それぞれの移動局が備える性能・能力が大きく異なる。例えば、高い処理能力を備える移動局は、広帯域の無線区間の信号処理が可能である。また、大容量のバッテリを持つ移動局では送信電力も大きくすることができる。また、高い能力のアンテナや無線回路を有し、さまざまなＲＦを同時に用いることができる。

一方、センサーなどの小型で処理能力の低い移動局は、信号処理能力も低いため、広帯域の信号を処理することができない。また、バッテリも小さいため送信可能な電力も小さい。さらにアンテナや無線回路の制約もあるため、利用できるＲＦも限定される。このような情報から周波数帯を絞り込む。

例えば、ユーザ利用周波数帯選択部１１６２は、他事業者からの干渉により通信環境が劣化する可能性がある登録制周波数帯およびアンライセンス周波数帯を、例えば、ベストエフォートのアプリケーションや利用優先度の低いユーザ、例えば安い利用プランのユーザに割り当てる。ここで、ベストエフォートとは、移動局に対して、現在使用できる最大限の伝送速度を与えることをいう。また、ユーザ利用周波数帯割当部１１６２は、専用周波数帯を、例えば音声・ビデオなどのリアルタイムアプリケーションを用いるユーザや、利用優先度の高いユーザ、例えば利用料の高い利用プランのユーザに割り当てる。

ユーザ利用周波数帯選択部１１６２は、選択した周波数帯の情報を利用周波数帯・送信電力割当部１１６３に入力するとともに、電波環境認知部１０７に入力する。

電波環境認知部１０７は、入力された周波数帯の制御信号や受信電力を検知することにより、各周波数帯の現在の状況を検知する。具体的には、各ユーザが利用することができる周波数のうち利用可能である周波数帯およびその帯域幅、各ユーザが利用することができる周波数を利用する他システムのパラメータ、自システムの他システムに与える干渉電力および他システムからの干渉電力、所要の送信電力、伝搬損失およびシャドウイングなどの情報を収集する。電波環境認知部１０７は、収集した電波環境状況を利用周波数帯・送信電力選択部１１６３に入力する。

一方、アプリケーション実行装置１０１は、ユーザＱｏＳ判定部１０８に、アプリケーション毎のＱｏＳ情報を入力する。ユーザＱｏＳ判定部１０８は、入力されたＱｏＳ情報から、例えば、アプリケーション毎に必要な平均伝送速度、遅延（平均、最大遅延、ジッタなど）、フレーム誤り率、送信電力、最大伝送速度、最低保証伝送速度のうち少なくとも１つを判定する。また、ユーザＱｏＳ判定部１０８は、判定したアプリケーション毎に必要な平均伝送速度、遅延（平均、最大遅延、ジッタなど）、フレーム誤り率、送信電力、最大伝送速度、最低保証伝送速度などのうち少なくとも１つを、ＱｏＳ判定情報として利用周波数帯・送信電力割当部１１６３に入力する。

リアルタイム通信では、遅延に対する許容値が小さいが、アプリケーションによってはフレーム誤りを許容することができる。例えば、音声通信などでは誤りが検出されるとミューティングによりユーザに品質の劣化をあまり感じさせないようにすることが可能であるため、フレーム誤りを許容することが可能である。

一方、データ通信ではある程度の遅延が許容されるため、再送制御を行うことにより、フレーム誤り率を有線通信並に抑えることが可能である。

利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、電波環境認知部１０７から入力された利用周波数帯の状態と、ユーザＱｏＳ判定部１０８から入力されたユーザごとのＱｏＳ判定情報から、各ユーザに割り当てる周波数帯と利用する帯域幅を選択し、さらに必要な平均送信電力を算出する。

最初に、周波数帯の特徴について説明する。

高い周波数帯は、一般的に広帯域な割当が可能であるが、伝搬損失が大きいため、上りリンクで用いる場合は、移動局の送信電力を大きくとる必要があるため、利用可能エリアが小さくなる。一方、低い周波数帯は、一般的に狭帯域の割当となるが、伝搬損失が小さいので、送信電力を大きくしなくても安定した通信が可能である。

利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、ユーザの要求ＱｏＳ（伝送速度、遅延、誤り率）、端末の送信可能な最大電力を満足しつつ、システム全体の周波数利用効率を最大化し、さらに、移動局や基地局において、できるだけ小さな送信電力で利用エリアを最大化するように周波数帯を選択する。

専用周波数帯については、その事業者が制御できるため、事業者内の許容干渉電力に基づいて送信電力を算出する。登録制周波数帯については、登録した事業者のみが使用できるため、例えば事業者間のルールに定められた干渉回避ルールの範囲内で送信電力を算出する。アンライセンス周波数帯については、誰でも自由に使用できるため、例えば法令に定められた送信電力を用いる。

例えば、利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、電波環境認知部１０７から入力された干渉波の受信電力から各ユーザごとに所要の送信電力を算出する。

また、利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、ユーザＱｏＳ判定部１０８から入力されたＱｏＳ判定情報、すなわちユーザが要求するＱｏＳに基づいて、例えば、遠い場所に位置するユーザに信号を送信する場合、サービスエリアを広く取りたい場合などには低い周波数を割り当て、高い伝送速度で送信したい場合、広帯域を確保したい場合には高い周波数を割り当てる。

ここで、ユーザの所要の帯域幅を満たす周波数帯がない場合、複数の利用可能周波数帯における帯域が１ユーザに割り当てられるように選択することも可能である。

また、電波環境は時々刻々変化するため、選択された周波数帯は、環境の変化に応じて変更することもできる。そのため、周期的に周波数帯の選択を行うようにしてもよいし、また、呼毎、パケット毎に周波数の再選択を行うようにしてもよい。

また、利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、上りリンクと下りリンク別々に異なる周波数帯を選択するようにしてもよい。データ通信などのアプリケーション、特にサーバへのアクセスなどでは、上りリンクより下りリンクのトラヒックの方が数倍大きい場合がある。また、通信の維持に必要な制御情報に比べてデータ情報も数倍から数十倍になる。

ベストエフォート型のデータ通信の場合、遅延に対する要求条件がリアルタイム通信よりも厳しくないため、誤りの多い通信路でも再送制御を行うことにより十分なスループットを達成することができる。ただし、再送制御に用いるフィードバック情報などに誤りが生じると遅延がさらに増大し、スループットが低下する。

制御情報は通信の維持に必要な情報や再送制御のフィードバック情報が含まれているため、伝送誤りが生じるとデータ情報に誤りが含まれていなくても受信側でデータを再生することができない。したがって伝送誤りを最小化する必要がある。

このような場合に、上下リンクへ非対称の帯域幅を選択することにより、非対称のトラヒックを効率よく収容することができる。

また、移動局によっては利用可能な送信電力が小さい場合がある。そこで、上りリンクに伝搬損失の小さい、低い周波数帯が割り当てられるように選択することにより、利用可能エリアを広く保ったまま移動局の消費電力を小さく抑えることができる。

また、利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、データ信号と制御信号にそれぞれ異なる周波数帯を選択し、割り当てるようにしてもよい。例えば、伝送レートは高くないが、低遅延の伝送が要求される制御信号には、誤り率を十分小さくするために必要な所要の信号対雑音比が得られる低い周波数帯を選択する。また、ある程度の遅延は許容されるが高速の伝送速度が要求されるデータ信号には、高い周波数帯での広い周波数帯域幅を確保し、再送制御を用いることにより、遅延の発生を許容しつつ、高い伝送速度を達成する。

例えば、広帯域の高い周波数と狭帯域の低い周波数を同時に利用可能である場合、上下の制御チャネルと上りのデータチャネルとを狭帯域の低い周波数帯に割り当て、下りのデータチャネルを広帯域の高い周波数帯に割り当てる。このようにすることにより、利用可能エリアを広く保ったまま下りの伝送容量を増大させることができる。

選択された利用周波数帯・帯域幅、送信電力の情報は、送信パラメータ決定部１１１に入力される。例えば、データ信号、制御信号について、上下リンクに割り当てる周波数帯、帯域幅および送信電力の情報が、送信パラメータ決定部１１１に入力される。

送信パラメータ決定部１１１は、入力された利用周波数帯・帯域幅、送信電力の情報から、送信データを送信系列に変換するためのベースバンド信号処理部１０３で用いるパラメータを決定し、決定したパラメータをベースバンド信号処理部１０３に入力する。

ベースバンド信号処理部１０３は、入力されたパラメータを用いて、誤り訂正符号化、インタリーブ、変調、送信電力制御、マルチユーザスケジューリングをユーザ毎に行い、複数の周波数帯の信号をマルチバンドＲＦ部１０４に入力する。例えば、マルチユーザスケジューリングは、周波数方向および時間方向で行われる。周波数方向にスケジューリングを行う場合、割り当てられた周波数帯が離れている場合には別々に制御し、割り当てられた周波数帯が近い場合には一括制御を行うようにしてもよい。

マルチバンドＲＦ部１０４は、割り当てられた周波数帯を用いてデータ送信を行う。例えば、１つのデバイス、例えばソフトウエア無線機により各周波数に応じたパラメータで送信するようにしてもよいし、帯域毎に別々のデバイスを用いてこれらを切り替えて送信するようにしてもよい。

次に、本実施例にかかる送信機１００の周波数帯割当動作について、図５を参照して説明する。

最初に、電波利用データベース１１２から、周波数帯の種別情報を読み込む（ステップＳ５０２）。

次に、読み込んだ周波数帯の種別情報に基づいて、その事業者が当該地域および時間で利用できる利用周波数帯を選択できるか否かを判断する（ステップＳ５０４）。利用できる周波数帯を選択できる場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、周波数帯の選択を行う（ステップＳ５０６）。一方、利用できる周波数帯を選択できない場合（ステップＳ５０４：ＮＯ）、呼損またはパケットロスとする（ステップＳ５１８）。すなわち、音声などの場合は呼損、データの場合はパケットロスとする。

例えば、電波利用データベース１１２に、図６（ａ）に示す専用周波数帯（専用バンド）、登録制周波数帯（登録制バンド）およびアンライセンス周波数帯（アンライセンスバンド）の種別情報が格納され、これらの周波数帯の種別情報が読み込まれた場合、地域・時間利用周波数帯選択部１１６１は、当該地域・時間で利用できる周波数帯を選択する。例えば、図６（ｂ）に示す周波数帯、３００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯を利用可能である周波数帯として選択する。

次に、ユーザデータベース１１３から、ユーザ情報を読み込み（ステップ５０８）、読み込んだ当該ユーザ情報に基づいて、ステップＳ５０６により選択された周波数帯のうち、利用できる周波数帯を選択できるか否かを判断する（ステップＳ５１０）。

利用できる周波数帯を選択できる場合（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、周波数帯の選択を行う（ステップＳ５１２）。一方、利用できる周波数帯を選択できない場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）、呼損またはパケットロスとする（ステップＳ５１８）。すなわち、音声などの場合は呼損、データの場合はパケットロスとする。例えば、ユーザ利用周波数帯選択部１１６２は、図６（ｃ）に示すように、入力された周波数帯の候補と同様の周波数帯を選択する。

次に、利用周波数帯・送信電力割当部１１６３は、電波環境認知部１０７により入力された、利用可能チャネル、利用可能帯域幅、利用周波数帯を利用する他システムのパラメータ、他システムからの干渉電力、伝搬損失およびシャドウイングのうち少なくとも１つ、また、ユーザＱｏＳ判定部１０８により入力されたアプリケーション毎に必要な平均伝送速度、遅延情報、フレーム誤り率、送信電力、最大伝送速度、最低保証伝送速度のうち少なくとも一方に基づき、ユーザ毎に、利用周波数帯・送信電力を選択できるか否かを判断する（ステップＳ５１４）。利用周波数帯・送信電力を選択できる場合（ステップＳ５１４：ＹＥＳ）、利用する周波数帯・帯域幅、送信電力を決定し、当該周波数帯を割り当てる。

例えば、図６（ｄ）に示すように、３００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯に割り当てる。ここで、ユーザの所要の帯域幅を満たす周波数帯がない場合、複数の利用可能周波数帯における帯域を１ユーザに割り当てることも可能である。また、上下リンク毎、データおよび制御信号毎に異なる周波数を割り当てるようにしてもよい。一方、利用周波数帯・送信電力を選択できない場合（ステップＳ５１４：ＮＯ）、呼損またはパケットロスとする（ステップＳ５１８）。すなわち、音声などの場合は呼損、データの場合はパケットロスとする。

本実施例によれば、事業者は専用に割り当てられている周波数以外にも複数の周波数帯を利用できるため、トラヒックの時間的、地域的な不均一な発生に柔軟に対応することができる。また、１システムに対して、複数の周波数帯を割り当てることができる。

また、ユーザが要求するＱｏＳを満足し、システム全体の周波数利用効率を最大化し、利用可能エリアを広く保ったまま移動局の消費電力を小さく抑えることができる。このため、どのエリアでも使用できる移動局を実現できる。

また、制御チャネルを誤りなく伝送するために必要な送信電力やチャネル符号化などのオーバヘッドを最小限に抑えることができ、利用可能エリアを広く保ったまま、安定したデータ通信が可能となる。

本発明にかかる周波数帯割当装置および周波数帯割当方法は、通信に利用可能な周波数帯を複数のシステムで利用する移動通信システムに適用できる。

本発明の一実施例にかかる周波数利用技術を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる送信機の機能ブロック図である。 本発明の一実施例にかかる周波数・送信電力割当部の機能ブロック図である。 本発明の一実施例にかかる異システムの共存の一例を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる送信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる周波数選択の一例を示す説明図である。

符号の説明

１００ 送信機

Claims (7)

1. ユーザに周波数帯を割り当てる周波数帯割当装置であって、
   事業者毎に専用に割り当てられた専用周波数帯、登録した事業者が使用できる登録制周波数帯および所定の条件を満たした場合に使用できるアンライセンス周波数帯を示す種別情報を記憶する電波利用データベースと、
   ユーザの情報を記憶するユーザ情報データベースと、
   該電波利用データベースに記憶された周波数帯からシステムが利用できる周波数帯の候補を選択する周波数帯候補選択部と、
   前記周波数帯候補選択部により選択された周波数帯から、前記ユーザ情報データベースに記憶されたユーザの情報に基づいて、利用できる周波数帯を選択する周波数帯選択部と、
   前記周波数帯選択部により選択された周波数帯における制御信号と、該制御信号の受信電力に基づいて、該周波数帯の電波環境の状況を検出する電波環境認知部と、
   前記電波環境認知部により検出された周波数帯の電波状況と、ユーザが要求するＱｏＳとに基づいて、前記周波数帯選択部により選択された周波数帯から、ユーザに割り当てる周波数帯を設定する周波数帯設定部と
   を備え、
   前記電波環境認知部は、シャドウイングを含む伝搬損失を検出し、
   前記周波数帯設定部は、システムの周波数利用効率が最大となるようにユーザに割り当てる周波数帯を設定する際に、広帯域の高周波数帯と狭帯域の低周波数帯とが使用できる場合、上りリンクおよび下りリンクの制御チャネルは、同じ狭帯域の低周波数帯に割当て、上りリンクのデータチャネルには狭帯域の低周波数帯を割り当て、下りリンクのデータチャネルに広帯域の高周波数帯を割り当てることを特徴とする周波数帯割当装置。
2. 請求項１に記載の周波数帯割当装置において、
   前記電波環境認知部は、前記周波数帯候補選択部により選択された周波数帯のうち、利用できる周波数帯および帯域幅、該周波数帯を利用する他の移動通信システムのパラメータ、および該他の移動通信システムからの干渉電力のうち少なくとも１つの検出を行い、
   前記周波数帯設定部は、前記電波環境認知部による検出結果に基づいて、周波数帯を設定することを特徴とする周波数帯割当装置。
3. 請求項１または２に記載の周波数帯割当装置において、
   アプリケーションに応じて、平均伝送速度、最大伝送速度、最低保証伝送速度、遅延、フレーム誤り率、送信電力のうち少なくとも１つを判定するユーザ要求ＱｏＳ判定部
   を備え、
   前記周波数帯設定部は、前記ユーザ要求ＱｏＳ判定部による判定結果に基づいて、ユーザに割り当てる周波数帯を設定することを特徴とする周波数帯割当装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の周波数帯割当装置において、
   前記周波数帯設定部は、データチャネルと制御チャネルに対して、異なる周波数帯を設定することを特徴とする周波数帯割当装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の周波数帯割当装置において、
   設定すべき周波数帯が、前記専用周波数帯、前記登録制周波数帯および前記アンライセンス周波数帯のいずれかであるかに応じて、送信電力を算出する送信電力算出部
   を有することを特徴とする周波数帯割当装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の周波数帯割当装置において、
   前記周波数帯設定部は、前記周波数帯選択部により選択された利用できる周波数帯のうち、ユーザの所要する帯域幅を満たす連続した周波数帯がない場合、前記専用周波数帯、前記登録制周波数帯および前記アンライセンス周波数帯のうち、２以上の利用可能周波数帯に渡って１ユーザに割り当てられるように設定することを特徴とする周波数帯割当装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の周波数帯割当装置において、
   前記周波数帯設定部は、所定の周期毎に周波数帯の選択を行うことを特徴とする周波数帯割当装置。

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