JP6330660B2 - 通信制御装置、通信制御方法、プログラム及び通信制御システム - Google Patents
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Description
1.概要
1−1.スペクトラムシェアリング
1−2.課題の説明
1−3.新たな干渉モデル
2.通信制御システムの構成例
2−1.システムの概略
2−2.通信制御装置の構成例
2−3.処理の流れ
3.まとめ
[1−1.スペクトラムシェアリング]
図1は、本開示に係る技術に関連するスペクトラムシェアリングの概要について説明するための説明図である。図1を参照すると、プライマリシステムの基地局(以下、PS基地局という)10が示されている。プライマリシステムとは、ある周波数チャネルについてライセンスを有する事業者の無線通信システムをいう。PS基地局10は、ライセンスされた周波数チャネル上で、セル12の内部に位置する1つ以上のプライマリシステムの端末(以下、PS端末という)14に無線通信サービスを提供する。ここで、セル12の内部に位置するアクティブなPS端末の数が少ない場合、プライマリシステムの周波数リソースに余剰(未使用のリソース)が生じる。ライセンスを有しない事業者がプライマリシステムのために保護される周波数チャネルを一切利用できないとすれば、周波数リソースの利用効率は低下する。一方、ライセンスを有しない事業者が自由に独自の無線通信サービスを運用できるとすれば、本来保護されるべきプライマリシステムの無線通信サービスへの有害な干渉が生じ得る。そこで、有害な干渉を生じさせない範囲で、ライセンスを有しない事業者がプライマリシステムの余剰の周波数リソースを二次的に利用することが、周波数リソースの利用効率の向上の観点から認められている。
通常、プライマリシステムが受ける干渉は、セカンダリシステムの与干渉(Interfering)装置(例えば、図1のSS端末24)とプライマリシステムの被干渉(Interfered)装置(例えば、図1のPS端末14)との間のパスロスを与干渉装置の送信電力から減じることにより推定される。しかし、パスロスは、端末の位置に加えて、マルチパスフェージング及びシャドウフェージングなどのフェージング要因にも左右され、時間的に変動する。よって、短いサイクルでパスロスを正確に推定することは困難である。そこで、既存の手法では、ある時間長を有する期間ごとにパスロス推定値の平均値又は最小値が計算され、それら指標に基づいてセカンダリシステムの送信電力が制御される。
(1)基本的な原理
そこで、本開示に係る技術は、パスロスの代わりに、より簡易に推定され得るフェージング指数を用いて送信電力を制御するための新たな干渉モデルを導入する。図3は、新たな干渉モデルについて概念的に説明するための説明図である。図3の例において、破線のグラフは、パスロス推定値の偏差を表す。一般的に、フェージングの寄与率(contribution)が変化するとパスロスと共にパスロスのばらつきも変化する。よって、パスロス推定値とその偏差には相関がある。そこで、新たな干渉モデルでは、パスロス推定値の偏差に関連するフェージング指数と呼ばれるパラメータが採用され、当該フェージング指数の関数として、送信電力を計算するための電力計算式が構築される。その電力計算式は、いわゆる注水定理(water filling principle)を表現する形式で構築される。そして、簡易な手法でフェージング指数の瞬間値(instantaneous value)が推定され、推定された瞬間値を電力計算式に代入することにより、セカンダリシステムの送信電力が決定される。それにより、図2に例示した面積RO1及びRO2に相当する分まで、セカンダリシステムが送信電力を上昇させることが可能となる。その結果として、周波数リソースの利用効率が向上され得る。
新たな干渉モデルでは、次のような前提が置かれる。即ち、再び図1を参照しながら説明すると、PS端末14は、プライマリシステムのセル12の内部において確率的に一様に分布している(uniformly distributed)ものとする。また、SS端末24は、SS基地局20を中心とし半径rssを有する円形領域の内部において確率的に一様に分布しているものとする。ここで、セル12の半径をRC、PS基地局10とPS端末14との間の距離をrpp、PS基地局10とSS基地局20との間の距離をrps、SS基地局20とSS端末24との間の距離をrss、SS端末24とPS端末14との間の距離をrsp、PS基地局10−PS端末14のパスとPS基地局10−SS基地局20のパスとの間の角度をθ、SS基地局20−PS基地局10のパスとSS基地局20−SS端末24のパスとの間の角度をφとする。また、SS端末24からPS端末14への干渉信号のフェージング指数をξSPとする。ノード間距離及び角度の結合(joint)確率密度関数(probability density function)は、次の式(1)で表現される。
フェージング指数の瞬間値は、例えば、以下に説明する最小二乗ベースのフェージング推定法を応用することにより推定され得る。最小二乗ベースのフェージング推定法は、例えば、“Experimental analysis of the joint statistical properties of azimuth spread, delay spread, and shadow fading”(A.Algans, K.I.Pedersen, and P.E.Mogensen, IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol.20, no.3, pp.523-531, April 2002)及び“Inter- and intrasite correlations of large-scale parameters from macrocellular measurements at 1800 mhz”(N.Jalden, P.Zetterberg, B.Ottersten, and L.Garcia, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2007)などの文献において説明されている。
本節では、上述した干渉モデルを用いてセカンダリシステムの送信電力を制御する、一例としての通信制御システムの実施形態について説明する。
図4は、一実施形態に係る通信制御システム1の構成の一例を示す説明図である。図4を参照すると、通信制御システム1は、PS基地局10、PS端末14、SS基地局20、SS端末24及びデータサーバ30を含む。
図5は、通信制御装置20の構成の一例を示す説明図である。図5を参照すると、通信制御装置20は、ネットワーク通信部110、無線通信部120、記憶部130及び制御部140を備える。制御部140は、データ取得部150及び電力制御部160を含む。
(1)全体的な流れ
図6は、本実施形態に係る通信制御処理の全体的な流れの一例を示すフローチャートである。
図7は、図6のステップS140において電力計算式を構築するための処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図8は、図6のステップS140において電力計算式を構築するための処理の詳細な流れの他の例を示すフローチャートである。図8に示した処理は、例えば、観測レポートにおいて通知される品質指標に基づいて電力計算式が再構築される際に実行され得る。
ここまで、図1〜図8を用いて、本開示に係る技術の一実施形態について詳細に説明した。上述した実施形態によれば、与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を用いて、与干渉装置から送信される無線信号の送信電力が決定される。従って、緊密なシグナリングによってシステム間のパスロスを正確に推定することなく、フェージングに起因するパスロスのばらつきによって生じる電力上昇の余地を、与干渉装置において効率的に使用することが可能となる。それにより、例えば、プライマリシステムのために保護される周波数チャネルを二次利用するセカンダリシステムの通信容量を、シグナリングオーバヘッドの増加を抑制しつつ最適化することができる。
(1)
与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を用いて、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定する電力制御部、
を備える通信制御装置。
(2)
前記電力制御部は、注水定理を表現する計算式に前記フェージング指数を代入することにより、前記送信電力を決定する、前記(1)に記載の通信制御装置。
(3)
前記計算式は、フェージングの偏差に依存するカットオフ閾値を用いて導かれる、前記(2)に記載の通信制御装置。
(4)
前記電力制御部は、前記フェージング指数の瞬間値を用いて、前記送信電力を動的に更新する、前記(2)又は前記(3)に記載の通信制御装置。
(5)
前記電力制御部は、動的に更新される前記送信電力が前記被干渉装置において許容量を超える干渉を生じさせた場合に、前記計算式を更新する、前記(4)に記載の通信制御装置。
(6)
前記電力制御部は、前記被干渉装置において観測される品質指標を用いて、前記計算式を構成するパラメータと前記品質指標とをマッピングするテーブルを参照することにより、前記計算式を更新する、前記(5)に記載の通信制御装置。
(7)
前記フェージング指数は、複数の相対距離と当該複数の相対距離においてそれぞれ測定された複数の受信電力とに基づいて予め計算される係数を有する推定式に、前記相対的な距離の変化を代入することにより、推定される、前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(8)
前記被干渉装置は、プライマリシステムの受信局であり、
前記与干渉装置は、前記プライマリシステムのために保護される周波数チャネルを二次利用するセカンダリシステムの送信局である、
前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(9)
前記通信制御装置は、前記セカンダリシステムの前記送信局である、前記(8)に記載の通信制御装置。
(10)
前記通信制御装置は、前記周波数チャネルの二次利用を管理するサーバ装置である、前記(8)に記載の通信制御装置。
(11)
前記電力制御部は、前記相対的な距離の変化に基づいて、前記フェージング指数を推定する、前記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(12)
前記通信制御装置は、
前記相対的な距離の変化に基づいて前記フェージング指数を推定した装置から、推定された当該フェージング指数を受信する通信部、
をさらに備える、前記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の通信制御装置。
(13)
与干渉装置の送信電力を制御するための、通信制御装置により実行される通信制御方法であって、
前記与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を用いて、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定すること、
を含む通信制御方法。
(14)
通信制御装置を制御するコンピュータを、
与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を用いて、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定する電力制御部、
として機能させるためのプログラム。
(15)
第1の無線通信システムのセル内に位置する第2の無線通信システムの無線通信装置と、
前記無線通信装置の相対的な位置の変化に基づいて推定されるフェージング指数を用いて、前記第1の無線通信システムに有害な干渉を与えないように、前記無線通信装置から送信される無線信号の送信電力を決定する通信制御装置と、
を含む通信制御システム。
110 ネットワーク通信部
120 無線通信部
130 記憶部
140 制御部
150 データ取得部
160 電力制御部
Claims (13)
- 与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を、フェージングの偏差に依存するカットオフ閾値を用いて導かれる、注水定理を表現する計算式に代入することにより、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定する電力制御部、
を備え、
前記フェージング指数は、異なる複数の前記相対的な距離について予め取得される受信電力の測定結果に基づく推定式に前記相対的な距離の変化を代入することにより推定され、
前記カットオフ閾値は、前記フェージングの偏差が大きいほど、及び前記被干渉装置における干渉の許容量が大きいほどより大きく、
注水定理を表現する前記計算式において、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を上回る場合には前記送信電力はゼロに決定され、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を下回る場合には前記カットオフ閾値から前記フェージング指数を引いた差が大きいほど前記送信電力はより大きく決定される、
通信制御装置。 - 前記電力制御部は、前記フェージング指数の瞬間値を用いて、前記送信電力を動的に更新する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記電力制御部は、動的に更新される前記送信電力が前記被干渉装置において前記許容量を超える干渉を生じさせた場合に、前記計算式を更新する、請求項2に記載の通信制御装置。
- 前記電力制御部は、前記被干渉装置において観測される品質指標を用いて、前記計算式を構成するパラメータと前記品質指標とをマッピングするテーブルを参照することにより、前記計算式を更新する、請求項3に記載の通信制御装置。
- 前記推定式は、複数の前記相対的な距離と複数の前記受信電力の測定結果とに基づいて最小二乗解として予め計算される係数を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の通信制御装置。
- 前記被干渉装置は、プライマリシステムの受信局であり、
前記与干渉装置は、前記プライマリシステムのために保護される周波数チャネルを二次利用するセカンダリシステムの送信局である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の通信制御装置。 - 前記通信制御装置は、前記セカンダリシステムの前記送信局である、請求項6に記載の通信制御装置。
- 前記通信制御装置は、前記周波数チャネルの二次利用を管理するサーバ装置である、請求項6に記載の通信制御装置。
- 前記電力制御部は、前記相対的な距離の変化に基づいて、前記フェージング指数を推定する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の通信制御装置。
- 前記通信制御装置は、
前記相対的な距離の変化に基づいて前記フェージング指数を推定した装置から、推定された当該フェージング指数を受信する通信部、
をさらに備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の通信制御装置。 - 与干渉装置の送信電力を制御するための、通信制御装置により実行される通信制御方法であって、
前記与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を、フェージングの偏差に依存するカットオフ閾値を用いて導かれる、注水定理を表現する計算式に代入することにより、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定すること、
を含み、
前記フェージング指数は、異なる複数の前記相対的な距離について予め取得される受信電力の測定結果に基づく推定式に前記相対的な距離の変化を代入することにより推定され、
前記カットオフ閾値は、前記フェージングの偏差が大きいほど、及び前記被干渉装置における干渉の許容量が大きいほどより大きく、
注水定理を表現する前記計算式において、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を上回る場合には前記送信電力はゼロに決定され、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を下回る場合には前記カットオフ閾値から前記フェージング指数を引いた差が大きいほど前記送信電力はより大きく決定される、
通信制御方法。 - 通信制御装置を制御するコンピュータを、
与干渉装置と被干渉装置との間の相対的な距離の変化に基づいて推定されるフェージング指数を、フェージングの偏差に依存するカットオフ閾値を用いて導かれる、注水定理を表現する計算式に代入することにより、前記与干渉装置から送信される無線信号の送信電力を決定する電力制御部、
として機能させ、
前記フェージング指数は、異なる複数の前記相対的な距離について予め取得される受信電力の測定結果に基づく推定式に前記相対的な距離の変化を代入することにより推定され、
前記カットオフ閾値は、前記フェージングの偏差が大きいほど、及び前記被干渉装置における干渉の許容量が大きいほどより大きく、
注水定理を表現する前記計算式において、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を上回る場合には前記送信電力はゼロに決定され、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を下回る場合には前記カットオフ閾値から前記フェージング指数を引いた差が大きいほど前記送信電力はより大きく決定される、
プログラム。 - 第1の無線通信システムのセル内に位置する第2の無線通信システムの無線通信装置と、
前記無線通信装置の相対的な位置の変化に基づいて推定されるフェージング指数を、フェージングの偏差に依存するカットオフ閾値を用いて導かれる、注水定理を表現する計算式に代入することにより、前記第1の無線通信システムに有害な干渉を与えないように、前記無線通信装置から送信される無線信号の送信電力を決定する通信制御装置と、
を含み、
前記フェージング指数は、異なる複数の前記相対的な距離について予め取得される受信電力の測定結果に基づく推定式に前記相対的な距離の変化を代入することにより推定され、
前記カットオフ閾値は、前記フェージングの偏差が大きいほど、及び被干渉装置における干渉の許容量が大きいほどより大きく、
注水定理を表現する前記計算式において、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を上回る場合には前記送信電力はゼロに決定され、前記フェージング指数が前記カットオフ閾値を下回る場合には前記カットオフ閾値から前記フェージング指数を引いた差が大きいほど前記送信電力はより大きく決定される、
通信制御システム。
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