專利名稱：控制站、無線通信系統和頻率分配方法
技術領域：
本發明涉及控制站、無線通信系統和頻率分配方法。
現有技術現在，在PDC(個人數字蜂窩式通信系統)、PHS(個人便攜電話系統)、GSM(全球移動通信系統)等無線通信系統中，無線基站和多個移動站經由分時多路復用了的無線線路進行通信。在該系統中，向各基站分配固有的頻率信道使得不與相鄰的基站發生干擾。基站通過將由該頻率信道構成的線路作為進一步分時多路復用了的多個線路使用，來與多個移動站進行通信。
圖1是展示具有多單元結構的現有的無線通信系統的概念的圖。如圖1所示，通過分配給基站11的固有的頻率信道13，進行基站11和移動站12，12之間的無線通信。同樣，通過分配給基站21的固有的頻率信道23，進行基站21和移動站22之間的無線通信，通過分配給基站31的固有的頻率信道33，進行基站31和移動站32，32之間的無線通信。
這樣，在利用了FDMA(分頻多路訪問)、TDMA(分時多路訪問)的無線通信中，為了避免單元之間的干擾，而配置頻率信道使得不與相鄰的單元使用同一頻率頻帶。作為現有的頻率信道的分配方法有例如以下的方法。
在固定頻率信道分配(FCAFixed Channel Assignment)方法中，預先對每個單元固定地確定能夠選擇的頻率信道，能夠謀求重新利用最優的距離間隔的頻率信道。在不同的地方重復使用同一頻帶的情況下，考慮到因相互干擾會造成線路質量的下降，有必要保持一定的距離間隔。根據系統要求的質量該距離間隔是不同的，但在大多的情況下，不能向相鄰的單元分配同一頻帶，通過隔開能夠忽視相互干擾的距離間隔分配同一頻帶，來再利用頻帶。
在該情況下，考慮到相互干擾的影響，理想的是使用同一頻帶的單元構成基站的間隔為等間隔那樣的循環模式。圖2A～圖2C展示了這樣的單元循環模式的幾個例子。圖2A是展示單元形狀為正三角形，單元的循環數K＝6的情況下的單元循環模式的圖。單元的循環數K是分配了每一個同一頻帶的單元的單元數，與分配的頻率信道的種類相當。同樣，圖2B是展示單元形狀為正三角形，單元的循環數K＝8的情況下的單元循環模式的圖。圖2C是展示單元形狀為正方形，單元的循環數K＝6的情況下的單元循環模式的圖。圖中的A1～A12表示分配了同一頻帶的單元。
沒有間隙地配置單元的單元形狀有正三角形、正方形、正六角形這三種。正六角形單元在沒有間隙地并排展開在平面上的情況下，與正三角形和正方形單元相比，重疊的部分最少。因此，在覆蓋相同面積的情況下，能夠較好地抑制所設置的基站數的增加。另外，即使不考慮重疊部分的電波干擾，相對地其他問題也很少。
根據后述的非專利文獻1，在正六角形單元的情況下，如果設正六角形單元的單元半徑為R，同一頻帶的單元間距離(基站距離)為D，則可以由下式(1)表示單元循環數K。
K＝(D/R)2/3……(1)圖3是展示單元形狀為正六角形，單元的循環數K＝12的情況下的單元循環模式的圖。如果將上述式(1)適用于該單元結構，則使用同一頻帶的單元F1～F1間的距離為D＝6R。D的值越大，則越容易確保線路質量，但空間頻率利用效率ηs也越低。
根據后述的非專利文獻2，如果設單元面積為A，則可以由下式(2)表示該ηs。
ηs＝1/KA[/m2]……(2)在此，圖4展示了單元形狀為正六角形，單元的循環數K＝7的情況下的單元結構。在本單元結構中，通過將7那樣的不同頻率信道或信道組分配給各單元Z1～Z7，來避免于附近單元的干擾。如果將該單元結構展開到平面上成為區域結構，則成為圖5所示那樣的7單元循環模式。在該情況下，通過將7種頻率信道或信道組分別分配給各單元Z1～Z7，能夠隔開比能夠忽視相互干擾的程度還小的距離間隔D循環使用同一頻帶。其結果是實現了頻率的再利用。在本單元結構中，在圖5B所示的D和R之間，D=21R]]>的關系成立。
相對于上述固定頻率信道分配方法，還有動態頻率信道分配方法(DCADynamic Channel Assignment)。動態頻率信道分配方法是根據各單元的通信量，動態地決定分配給各單元的頻率信道的方法。在該方法中，為了滿足所需要的通信質量，能夠在所有的單元中選擇無線通信系統所使用的所有頻率信道。
根據后述的非專利文獻3，動態頻率信道分配方法有以下的優點。第一，能夠實現與通信量的疏密對應的頻率的有效利用。第二，不需要在系統運轉開始前進行頻率信道的分配計劃，容易設計。
作為實現動態頻率信道分配的控制方法，有集中控制型和自控分散控制型。在集中控制型中，集中控制站管理各單元的信道使用信息，進行信道的分配。與此相對，在自控分散控制型中，各單元的基站自行分配信道。
如果考慮服務區域整體，則對各單元的高效的信道分配依存于通信量的變動而變動很大。為了實現最優的信道分配，必須解決因NP完整問題而產生的巨大的計算量。如果使用近似算法的解決方法，則能夠適用于集中控制型，但巨大的計算量是難以適用于自控分散控制型的。另外，在通信量過度地集中在特定的單元的情況下，能夠進行周圍單元的信道使用限制等極細微的控制的集中控制型比較穩定。
但是，對于基站的增加來說，不需要相關的表的自控分散控制型比必須更新單元間干擾的參照表的集中控制型要優越。另外，對于信道分配控制所帶來的負荷，控制量分散在各單元中的自控分散控制型比伴隨著服務區域的變廣而負荷增大的集中控制型要少，所以比較優越。但是，在伴隨著移動站的高速移動的移交等時，移交目標的信息是已知的集中控制型的控制比較容易。
如上所述，集中控制型和自控分散控制型各有優缺點，在導入到實際的系統中時，大多選擇覆蓋范圍帶來的呼叫損失少、移交時的強制切斷少、并且能夠構筑穩定的系統的集中控制型的動態頻率信道分配。
但是，作為新一代的無線通信系統，正在研究各基站的通信區域比較小的微型單元系統。在該系統中，為了提高控制性而要求自控分散性，因此也研究了采用自控分散控制型的動態頻率信道分配方法。在此，自控分散性是指各個基站能夠單獨地決定頻率信道，并且不給其他基站帶來影響。
以下，參照圖6，說明微型單元系統中的作為自控分散控制型DCA的一個方法的再利用分割。在此，設不使用再利用分割而固定同一頻帶的單元間距離(頻率再利用距離)的情況下的該距離為D4。在該情況下，如果基站間至少小于D4的距離，則無法使用同一頻帶。
一般，用信號對噪音比來表示無線通信的質量。在與熱噪音相比接收電平充分大的地點，噪音是干擾波，因此信號對噪音比CIR(Carrier Interference Ratio)為信號/噪音＝接收波/干擾波＝Carrier/Interference。干擾波有相鄰信道干擾波和同一信道干擾波，但由于通過插入濾波器的功能和防擾頻帶能夠充分抑制相鄰信道干擾波，所以在此只考慮同一信道干擾波。
與基站較近的地點的無線通信接收電平高，因此即使在滿足上述CIR的范圍內干擾波電平很大也沒有特別的問題。因此，在圖6的離基站B1較近的位置(D＝R1的位置)上有移動站M1的情況下，移動站M1的通話所使用的信道的頻率再利用距離短。與此相對，在離基站B1較遠的位置(D＝R3的位置)上有移動站M1的情況下，由于R1/D1＝R3/D3是一定的，所以頻率再利用距離與沒有使用再利用分割的情況是相等的。
這樣，在再利用分割中，構筑以基站為中心的同心圓狀內部單元的再利用分割。另外，在再利用分割中，通過與基站和移動站之間的距離對應地，換一種說法，與接收波電平和干擾波電平的比對應地，改變頻率再利用距離，來提高空間頻率利用效率。
現在，設想因通信量的增加而頻率信道數變得不足，要求頻率利用效率更高的無線通信系統。作為基于多元通信量的DCA的頻率共用技術的一個有基于巨型單元和微型單元的分層單元的頻帶的共用。就是在通過使單元微型化而增大頻率利用效率的同時，通過向高速移動的移動站分配巨型單元，而能夠靈活地進行對應。
在后述的專利文獻1中，作為上述技術的具體例子，揭示了以下說明的系統。即，本系統是傳送速度不同的單元(微型單元和巨型單元)共有同一頻帶的系統，在一方的單元沒有了頻率信道時，以另一方的單元的空頻率信道內的從優先度低開始的順序，付與使用許可。
以下，參照圖7和圖8，說明上述現有技術的相關發明。圖7是概念地展示分層單元結構中的巨型單元M10和微型單元M21～M26的位置關系的圖。如圖7所示，分層地形成作為巨型單元基站的通信區域的巨型單元M10、作為微型單元基站的通信區域的微型單元M21～M26，使得在巨型單元M10的一部分中重疊。
在這些巨型單元M10、微型單元M21～M26中，在同一頻帶中進行頻率信道的分配。各個微型單元M21～M26與其通信區域重疊的巨型單元M10關聯。分層單元結構的無線通信網由多個巨型基站和多個微型基站構成。多個巨型基站內置具有CPU和存儲器的控制裝置，并且存儲空頻率信道檢索用的表(參照圖8)。無線通信網通過后述的方法，自行執行頻率信道的分配處理和分割的控制處理。
多個微型基站與巨型基站一樣，內置具有CPU和存儲器的控制裝置，并且存儲空頻率信道檢索用的表(參照圖8)。各微型基站通過后述的方法，與通信區域重疊的巨型基站進行通信，自行執行頻率信道的分配處理和分割的控制處理。各微型基站分別經由交換機，與其他交換機、基站或公共通信網通信。
圖9是說明各基站向具有分層結構的單元分配頻率信道的動作的流程圖。
在S1中，將針對每個巨型單元預先決定的觀測時間T作為周期，監視表示通信量狀態的信息，根據該監視的結果，計算巨型單元中的呼叫損失率、強制切斷率。在此，表示通信量狀態的信息是指例如表示各單元中的質量(GOS)的信息，將本巨型單元中產生的呼叫數、呼叫損失數、完成呼叫數、強制切斷數等作為參數，計算出相關的信息。另一方面，在微型單元中，也在每個觀測時間T監視表示通信量狀態的信息，將根據監視結果計算出的結果(S11的呼叫損失率、強制切斷率)通知巨型單元側的基站(S12)。其結果是，巨型單元基站收集通信區域重疊的微型單元中的計算值(S3)。
由于與本發明的關聯性低，所以省略以后的處理說明，但在該現有技術中，通過這樣的步驟，進行優先度高的頻率信道的分配。由于這樣的頻率信道的分配容易確保空頻帶以及動態的分配，所以適合于混合存在多個大小不同的信道的系統的頻帶分配。
這樣，在以數字蜂窩方式為代表的現有的無線通信系統中，為了確保多個頻率信道，并避免同一頻率信道之間的干擾，而設置一定的間隔地進行頻率信道的分配。
另外，在為了避免本單元內的相鄰信道干擾，而向各單元分配多個頻率信道的情況下，也周期性地每隔一定間隔地分配頻率信道。例如，如果將圖5所示的7單元的循環模式作為例子，則向單元Z1分配具有f1、f8、f15、f22、f29、……的信道編號的頻率信道，向單元Z2分配具有f2、f9、f16、f23、f30、……的信道編號的頻率信道。這樣，進行周期性的分配的情況很多。
非專利文獻1網絡高級講解“移動通信”，第6章，笹岡秀一著非專利文獻2數字無線傳送技術，第371頁，三瓶政一著非專利文獻3網絡高級講解“移動通信”，第150～158頁，奧姆社，笹岡秀一著專利文獻4特開平11-205848號公報但是，在隨著下一代的無線通信系統的大容量化、寬頻帶化，而導入CDMA(碼分多路訪問)、OFDM(正交分頻多路復用)的情況下，必須在寬頻帶下進行連續頻帶的分配。另外，設想由于將來的通信量的增加，而頻率信道的個數變得不足，要求進一步開發出頻率利用效率高的無線通信系統。特別設想在局部上產生對利用了寬頻帶的高速無線通信的需求。在無線通信系統中，為了靈活地對應這樣的不均勻通信量要求，必須更高效率地進行頻率資源的控制。
例如，如果導入作為現有技術的DCA，則由于實現了有效利用抑制了劃分損失的頻率信道，而能夠高效率地傳送聲音、電子郵件、靜止畫面、動畫等傳送速度不同的數據。但是，自控分散控制型的DCA，特別是再利用分割等在移動站高速移動的情況下，具有頻率信道的切換和強制切斷過多這樣的控制方面的問題。
另外，在今后的多媒體通信中，可以預測多個用戶共有傳送路徑的分組傳送將成為主流。因此，難以適用記住優先使用的信道的信道分配法等記憶型自控分散動態法。

發明內容
所以，本發明的課題是通過提高對各單元的頻率信道的分配控制的靈活性，從而提高頻帶的利用效率。
為了解決上述課題，本發明相關的控制站具備根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數的組數決定裝置；為了使屬于同一組的單元間的最短距離成為一定，而決定各單元所屬的組的組決定裝置；針對該每個組，決定向屬于由上述組決定裝置決定的組的單元分配的頻帶的頻率決定裝置。
本發明相關的無線通信系統具備上述控制站；將各單元作為通信區域的多個基站，其中上述控制站還具備進行控制而將由上述頻率決定裝置決定的每個組的頻帶分配給上述多個基站的頻帶控制裝置，上述多個基站使用由上述頻帶控制裝置分配的頻帶，在與移動站之間進行通信。
本發明相關的頻率分配方法包含控制站根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數的組數決定步驟；上述控制站為了使屬于同一組的單元間的最短距離一定，而決定各單元所屬的組的組決定步驟；針對每個組，決定向屬于由上述組決定步驟決定的組的單元分配的頻帶的頻率決定步驟。
根據這些發明，控制站在多個單元間的干擾大的情況下，通過增加由多個單元組成的組的個數，來增大分配同一頻帶的單元(有相互干擾的可能性的單元)的距離間隔。相反，在多個單元間的干擾小的情況下，控制站通過減少組的個數，來減小分配同一頻帶的單元的距離間隔(其結果是可以將同一頻帶分配給相鄰單元)。由此，減少單元間干擾，同時能夠向各組分配盡量寬頻帶的頻率。即，提高對各單元的頻率信道的分配控制的靈活性，提高頻帶的利用效率。
在隨著下一代的無線通信系統的大容量化、寬頻帶化，而導入CDMA和OFDM的情況下，必須在寬頻帶下分配連續的頻帶，因此適用本發明相關的技術能夠得到特別好的效果。另外，通過將本發明相關的技術和現有的集中控制型DSA算法組合起來，能夠容易地實現符合通信量變動的動態頻率分配控制。由此，能夠精細靈活地對應復雜的單元配置。在地理上通信量分布不均勻的情況下，在現有的頻率分配控制中，容易產生向通信量少的組分配多余的頻帶。因此，在該情況下，本發明在提高頻率利用效率方面效果特別大。
在本發明相關的控制站中，理想的是上述組數決定裝置決定上述組的個數，使得比構成閉合組(cluster)的所有單元的個數少。
閉合組是指由適合于進行集中控制型的動態頻帶分配的個數的單元組成的單元組。根據本發明，例如在構成閉合組的單元數為19的情況下，單元的循環模式也成為19，因此將組數決定為從1到19的數。由此，可以將單元間的最短距離一定的多個單元包含在一個組中。所以，在這些多個單元間不產生干擾的范圍內，多個單元能夠共用同一頻帶。
在本發明相關的控制站中，理想的是上述組數決定裝置根據干擾距離決定進行分組的階段數，根據該階段數來決定上述組的個數。另外，由于因各單元的通信量狀況而干擾距離不同，所以每個組的分組的層次數也可以不同。
根據本發明，控制站根據產生單元間干擾的距離決定進行分組的階段數。即，控制站在通信量集中等時，有必要增大共用同一頻帶的單元的距離間隔的情況下，將進行分組的階段數設置為大值，同時在相反的情況下，將階段數設置為小值。另外，伴隨著該階段數的增減而增減組的個數。例如，在進行了第一個階段的分組后，結果組數成為4的情況下，如果進一步進行第2階段、第3階段的分組，則組數依次增加為8、16。伴隨著該組數的增加，共用同一頻帶的單元的距離間隔變大，單元間干擾減少。這樣，控制站通過根據干擾距離決定階段數，來間接地控制組數，能夠動態地進行單元間干擾少的頻率分配。
在本發明相關的控制站中，更理想的是進一步具備收集構成閉合組的各單元的頻帶的使用狀況的收集裝置。
根據本發明，控制站能夠掌握各單元的頻帶使用狀況，因此，根據這些信息，能夠掌握每個組的頻帶使用狀況。所以，控制站能夠容易適當地確定是將使用頻帶多的組和使用頻帶少的組組合起來，還是將應該使用同一頻帶的多個組組合起來，其結果是提高了各頻帶的使用效率，能夠進行浪費少的頻率分配。
在本發明相關的控制站中，更理想的是上述組決定裝置在進行分組使得屬于同一組的多個單元間的最短距離各自都相同后，通過階段性地進行再分組使得各最短距離增加，來決定各單元所屬的組。
根據本發明，控制站在決定組時，通過在維持屬于同一組的多個單元間的各最短距離相同的同時，逐漸增加該距離，從而階段性地細分單元組。然后，控制站在單元間的最短距離大于等于基準距離的時刻，結束階段性的分組，并向該時刻的單元的組分配相互不同的頻帶。由此，能夠將伴隨著分組的組數增加抑制到最小限，能夠盡量多地向各組分配頻帶。
在本發明相關的控制站中，更理想的是進一步具備可變地控制各組能夠使用的頻帶的寬度的頻帶控制裝置。
根據本發明，控制站例如向包含通信量多的單元的組分配更寬頻帶的頻率，向包含通信量少的單元的組分配比較窄頻帶的頻率。這樣，通過根據組間的頻帶需要的不同，可變地控制分配的頻帶，從而各組能夠使用寬度正好的頻帶。由此，實現了靈活性更高的頻率分配控制，進一步提高頻帶的利用效率。
在本發明相關的控制站中，更理想的是上述頻帶控制裝置作為表示連續頻帶的邊界的分割，具有不能可變控制的固定分割、能夠可變控制的動態分割，通過可變地控制它們，來可變地控制各組能夠使用的頻帶的寬度。
根據本發明，控制站通過組合使用固定和可變的分割，來容易地將應該分配給各組的頻帶調整為任意的寬度。
在本發明相關的控制站中，也可以是上述頻帶控制裝置在通過動態分割和固定分割劃分頻帶的情況下，使固定分割側的頻帶優先于動態分割，來對組進行分配控制。
根據本發明，與固定分割相比，提高了動態分割附近的頻帶成為未使用狀態的比例。所以，控制站通過移動動態分割，能夠靈活并且容易地對應組頻帶需求的變動。
在本發明相關的控制站中，也可以是上述頻帶控制裝置在通過3個動態分割劃分頻帶的情況下，使正中間的動態分割側的頻帶優先，來對組進行分配控制。
根據本發明，與正中間的動態分割相比，提高了兩端的動態分割附近的頻帶成為未使用狀態的比例。由此，與使兩端的動態分割側的頻帶優先的情況相比，附近的頻帶成為未使用狀態的分割數變多(從1增加為2個)。所以，控制站通過同時移動兩端的動態分割，能夠更靈活地對應組頻帶需求的變動。
在本發明相關的控制站中，也可以是上述頻帶控制裝置進行以下控制優先用動態分割劃分頻帶需求多的組的頻帶(例如兩側的動態分割)，用固定分割劃分頻帶需求少的組的頻帶(例如只一側的動態分割)。
設想頻帶需求多的組頻帶需求的增減大的情況。所以，如本發明那樣，通過作為頻帶需求多的組的頻帶的分割，優先使用動態分割，從而容易地解決相關頻帶需求的增減。例如，如果設想左端為固定分割，中間和右端為動態分割的頻帶，則將該頻帶劃分為只有右側的分割為可動的第1頻帶、兩側的分割為可動的第2頻帶。在該情況下，將第2頻帶分配給頻帶需求多的組，將第1頻帶分配給頻帶需求少的組。由此，即使在頻帶需求增大的情況下，通過將右端的動態分割進一步向右端移動，能夠容易地確保新的頻帶。其結果是進一步提高了頻率分配控制的靈活性，提高了頻帶的利用效率。
根據本發明，提高了對各單元的頻率信道的分配控制的靈活性，提高了頻帶的利用效率。
以下，為了更充分地理解本發明，而示例進行詳細的說明和附圖，但本發明并不只限于此。
進而，通過以下所示的詳細說明能夠明確本發明的適合的范圍。但是，該詳細說明只不過是本發明的實施例的適合的幾個例子，根據從詳細說明而清楚地導出的技術內容，在不脫離本發明的宗旨和目的的范圍內，可以采用各種變形形式和改良形式。


圖1是概念性地展示具有多單元結構的現有無線通信系統的圖。
圖2A是展示單元形狀為正三角形，單元的循環數K＝6的情況下的現有的單元循環模式的圖。圖2B是展示單元形狀為正三角形，單元的循環數K＝8的情況下的現有的單元循環模式的圖。圖2C是展示單元形狀為正方形，單元的循環數K＝6的情況下的現有的單元循環模式的圖。
圖3是展示單元形狀為正六角形，單元的循環數K＝12的情況下的現有的單元循環模式的圖。
圖4是展示單元形狀為正六角形，單元的循環數K＝7的情況下的單元結構的圖。
圖5A是展示單元形狀為正六角形，單元的循環數K＝7的情況下的現有的單元循環模式的圖。圖5B是說明使用同一頻帶的單元間的距離的圖。
圖6是說明作為自控分散控制型DCA的一個方法的再利用分割的圖。
圖7是概念性地展示具有層次結構的單元的結構的圖。
圖8是展示空頻率信道檢索用的表內的數據存儲例子、每個信道編號的分配優先順序的圖。
圖9是說明各基站向具有層次結構的單元分配頻率信道的動作的流程圖。
圖10是展示實施例1～5中的無線通信系統和控制站的功能結構的圖。
圖11是展示在實施例1中，對正六角形單元的19單元循環模式進行分組的例子的圖。
圖12是展示在實施例1中，分多個階段對正六角形單元的19單元循環模式進行分組的過程的圖。
圖13是展示實施例2的被分類為8組的19個單元與分配給各單元的頻帶的組合的一個例子的圖。
圖14是展示實施例2的頻率和使用該頻率的單元的對應關系的圖。
圖15是展示實施例4的被分類為8組的19個單元與分配給各單元的頻帶的組合的一個例子的圖。
圖16是概念性地展示實施例3和4的9個分割的劃分位置和8個頻帶寬度的關系的圖。
圖17是展示在實施例5中，對正六角形單元的37單元循環模式進行分組的例子的圖。
圖18是展示在實施例5中，分多個階段對正六角形單元的37單元循環模式進行分組的過程的圖。
具體實施例方式
(實施例1)首先，參照附圖詳細說明本發明的實施例1。
作為說明的前提，由作為無線通信系統的構成要素的控制站5進行本發明相關的頻率分配所必需的處理。頻率分配所必需的處理包含實際分配頻帶的處理，以及作為其前提的處理，例如決定組數、使單元和組對應、決定應該向各組分配的頻帶等處理。
圖10展示了本發明相關的控制站5的功能結構。控制站5具備組數決定部件51；組決定部件52；頻帶決定部件53；頻帶控制部件54；頻帶使用狀況收集部件55。這些各個部件經由總線進行連接，從而能夠相互輸入輸出信號。
組數決定部件51根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數。即，在與控制站5的控制相關的單元中存在許多通信量大的單元的情況下，可以預測單元間干擾量大，或者干擾距離長。所以，組數決定部件51將組的個數設置得比基準值多。與此相對，在與控制站5的控制相關的單元中不存在通信量大的單元的情況下，可以預測單元間干擾量小，或者干擾距離短。所以，組數決定部件51適當地將組的個數設置得比構成閉合組的所有單元的個數少。
組決定部件52決定各單元所屬的組，使得屬于同一組的單元間的最短距離成為一定。將在后面詳細說明處理內容，組決定部件52在決定組時，到上述最短距離成為大于等于不引起單元間干擾的距離為止，對單元進行階段性的分組。根據由組數決定部件51決定的組數來決定組的個數。
頻帶決定部件53針對每個該組，決定向由組決定部件52決定的組內的單元分配的頻帶。將在后面詳細說明處理內容，頻帶決定部件53為了提高頻帶使用效率，而根據從頻帶使用狀況收集部件55輸入的信息，將使用頻帶多的組和少的組組合起來，使之使用同一頻帶。
頻帶控制部件54向多個基站11、21、31分配由頻帶決定部件53決定的每個組都不同的頻帶。另外，頻帶控制部件54即使在頻帶分配后，也可變地控制各組能夠使用的頻帶的寬度。將在后面說明具體的控制方法，頻帶控制部件54根據需要，使用固定分割和動態分割。這時，頻帶控制部件54對各組進行以下的頻帶配置使新的能夠分配的(未使用的)頻帶的寬度更寬，另外進一步提高其自由度。
頻帶使用狀況收集部件55收集構成閉合組的各單元的頻帶的使用狀況，并將該信息輸出到頻帶決定部件53。
如果再次參照圖5A，設想單元形狀為六角形的7單元循環模式，則與單元Z1相比預測具有比較大的干擾的單元是作為其相鄰的單元的單元Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7這6個單元。所以，如果向單元Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7分配與單元Z1所使用的頻帶不同的頻帶，則能夠在單元Z1～Z7的任意一個單元中避免顯著的干擾。
許多無線通信系統巡回式地展開對這些單元Z1～Z7進行頻帶的分配。這時，使用同一頻帶的單元間的最短距離如上述現有技術那樣，為D=21R.]]>在此，設想圖11所示的正六角形單元的19單元循環模式。在圖11中，實施了同種類的分組的單元表示使用頻帶是相同的。在該頻率分配方法中，在由19個單元組成的閉合組C1中，頻帶相同的單元間的最短距離滿足大于等于D=21R.]]>該頻率分配方法與圖5所示的7單元循環模式相比，單位面積的循環使用頻帶少，但在進行頻帶相同的單元的分組時，通過依照后述的多階段的步驟，能夠容易地控制動態頻率分配。
控制站5根據產生單元間干擾的距離(干擾距離)，對所有的19個單元決定分組的階段數(組數)。為了實現上述頻率分配，控制站5對屬于閉合組C1的19個單元進行分組，參照圖12說明該方法。首先，如D□3R那樣，將單元Z1～Z19(組G0)分組為以下的4組。這是第1階段的分組。
組G1單元Z1、Z8、Z11、Z14、Z17組G2單元Z3、Z7、Z13、Z15組G3單元Z2、Z5、Z10、Z12、Z16、Z18
組G4單元Z4、Z6、Z9、Z19然后，進一步地使得成為大于等于D=21R]]>那樣地，分為以下的8組。這是第2階段的分組。
組G11單元Z1組G12單元Z8、Z11、Z14、Z17組G21單元Z3、Z15組G22單元Z7、Z13組G31單元Z2、Z12、Z16組G32單元Z5、Z10、Z18組G41單元Z4、Z19組G42單元Z6、Z9這時，各組的單元數是不均等的，但可以是圖11所示的頻率分配模式。在通信量集中時等，有必要進一步增大共用同一頻帶的單元的間隔的情況下，可以進一步細致地進行分組。例如，如果進行第3階段的分組，則將19個單元分為共計15個組，組和單元的對應關系如下所示。
組G11單元Z1組G121單元Z11、Z17組G122單元Z8、Z14組G211單元Z15組G212單元Z3組G221單元Z13組G222單元Z7組G311單元Z2組G312單元Z12、Z16組G321單元Z5組G322單元Z10、Z18組G411單元Z4組G412單元Z19
組G421單元Z6組G422單元Z9進而，如果進行第4階段的分組，則將19個單元分為共計19個組，組和單元的對應關系如下所示。
組G11單元Z1組G1211單元Z11組G1212單元Z17組G1221單元Z14組G1222單元Z8組G211單元Z15組G212單元Z3組G221單元Z13組G222單元Z7組G311單元Z2組G3121單元Z12組G3122單元Z16組G321單元Z5組G3221單元Z10組G3222單元Z18組G411單元Z4組G412單元Z19組G421單元Z6組G422單元Z9這樣，伴隨著分組的階段數的增加，組數呈幾何級數增加。即，在不進行分組的情況下(階段數為0的情況下)，組數為1，但在階段數為1的情況下，組數為4。另外，在階段數為2的情況下，組數為8，在階段數為3的情況下組數成為15。然后，從階段數為4的情況開始，組數成為與組內的單元數相等的19。這樣，控制站5通過與單元間干擾距離對應地，決定分組的階段數，能夠間接地決定組數。
控制站5通過如上述那樣經過多個階段地向分組的單元組適當地分配同一頻帶，來將基站相互的干擾抑制為最小限。由此，能夠具有一定的確實性地提高通信質量。
(實施例2)接著，作為本發明的實施例2，說明使向分組了的單元組分配的頻帶寬度可變，而進行動態的頻率分配的形式。在本實施例中，作為表示分配的頻帶的邊界的分割的例子，采用5個固定分割和4個動態分割。控制站的主要結構、單元結構、分組的方法與實施例1相同，因此省略其說明，以下說明動態地進行頻率分配的方法。
即，在現有技術中，在設計系統時，預測在各單元中產生的通信量，預先決定向各單元的頻帶分配比，使頻帶的劃分(分割)固定。與此相對，在本實施例的無線通信系統中，通過使該分割具有能夠移動的自由度，使得能夠與通信量的變動對應地進行頻帶分配。
另外，在分層單元的現有的DCA中，難以確保通過共用同一頻帶的巨型單元和微型單元之間的信道排序而產生的空信道。與此相對，在本實施例的無線通信系統中，謀求向相當于8個組G11、G12、G21、G22、G31、G32、G41、G42的各單元組分別分配不同的頻帶。因此，存在7個分割。通過使其中約一半的4個成為能夠移動的分割(動態分割)，能夠比較容易地實現動態的頻率分配控制。
圖13是展示被分類為8組的19個單元與分配給各單元的頻帶的組合的一個例子的圖。參照圖13，則存在8個通過5個固定分割P1～P5、4個動態分割P6～P9劃分的頻帶。首先，5個固定分割P1～P5將整個頻帶劃分為A、B、C、D這4個頻帶。進而，4個動態分割P6～P9將該4個頻帶分別劃分為各2個頻帶。各頻帶的頻帶分配比依存于每個組的通信量。
如圖13所示，在本實施例的無線通信系統中，組G11和G12共有A頻帶，組G21和G22共有B頻帶，組G31和G32共有C頻帶，組G41和G42共有D頻帶。例如，單元Z1處于低通信量狀態，在屬于G12的幾個單元中，即使使用所有分配的頻帶也不能達到所需要的通信量的情況下，控制站5將動態分割P6向高頻側移動(圖中的右方向)。由此，屬于G12的單元Z8、Z11、Z14、Z17可以使用的頻帶增加。
圖14展示了進行上述那樣的頻帶分配的情況下的頻率(f＝a1、a2、b1、b2、……、d1、d2)和使用該頻率的單元的對應關系。例如，在頻率f＝a1時，使用a1所屬的頻帶的單元是單元Z8、Z11、Z14、Z17。同樣，使用頻率b1所屬的頻帶的單元是Z3、Z15。
這樣，控制站5向經過多個階段分組的單元組適當地分配通過固定分割和動態分割劃分的頻帶。由此，單元間距離D成為大于等于 ，將基站相互間的干擾抑制到了最小限。另外，通過控制站5控制4個動態分割，針對分配給各組的頻帶降低了由于頻帶劃分而造成的劃分損失。其結果是能夠高效率地進行頻率分配。
(實施例3)實施例2的無線通信系統可以采用以下這樣的變形形式。即，在實施例2中，通過固定分割分別劃分A、B、C、D這4個頻帶，進而，各分為2個的組使用由動態分割劃分的各頻帶。因此，在通信量多的2個組共有同一頻帶的情況下，難以向雙方的組分配充分的頻帶。
所以，在本實施例中，控制站5向通信量(換一種說法就是所需要的頻帶)最多的組、其相反的組，即通信量(所需要的頻帶)最少的組分配同一頻帶。與此相同，控制站5向通信量第2多的組、通信量第2少的組分配同一頻帶。進而，同樣針對通信量第3、第4多的組，分配同一頻帶。控制站5通過實時地進行分配控制，能夠抑制因使用了固定分割而產生的劃分損失。其結果是能夠更高效率地進行頻率分配。
(實施例4)實施例3的無線通信系統還可以采用以下這樣的變形形式。即，本實施例的無線通信系統是在固定分割為3個、動態分割為6個的情況下，適用實施例3所說明了的組的決定方法的例子。
圖15是展示被分類為8組的19個單元與分配給各單元的頻帶的組合的一個例子的圖。參照圖15，則存在通過位于兩端的2個固定分割P11、P13、位于中間的剩下的7個固定或動態分割P12、P14～P19劃分的8個頻帶。首先，由1個固定分割P12將整個頻帶劃分為頻帶A、B和頻帶C、D，接著，通過各一個動態分割P15、P18劃分頻帶A、B之間、頻帶C、D之間。其結果是形成4個頻帶A、B、C、D。進而，通過各一個動態分割P14、P16、P17、P19劃分這些頻帶。其結果是形成8個頻帶。
在形成的A、B、C、D4個頻帶中分別存在2個頻帶。在此，將這些頻帶表示為A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2。各頻帶的分配比依存于分配了的組的通信量。控制站5通過控制6個動態分割，使所有的頻帶寬度可變。所以，與實施例2所說明了的固定分割為5個的形式相比，提高了分配給各組的頻帶寬度的自由度，能夠進行更靈活的頻率分配。
在該無線通信系統中，也與實施例3一樣，能夠優先向預測為通信量(所需要的頻帶)多的組分配寬頻帶。即，將頻帶需求多的組(例如G31)和少的組(例如G42)組合起來，分配同一頻帶A。同樣，將頻帶需求多的組(例如G12)和少的組(例如G21)組合起來，分配同一頻帶D。
進而，控制站5在頻帶A中，向頻帶需求多的組分配頻帶A2，向少的組分配頻帶A1。以下說明其理由。即，在同時使用所有的頻帶A1、A2的狀況下，設想頻帶需求多的組G31的頻帶需求進一步增大的情況。在該情況下，如本實施例那樣，如果向頻帶需求多的組G31分配A2側的頻帶，則在B頻帶中有空的情況下，能夠進行以下的分配控制。即，通過在使B1頻帶向高頻側(圖中的右方向)移動后，使動態分割P15向高頻側移動，來增加分配給A2頻帶的帶寬。由此，對應于組G31的頻帶需求的增加，而解決了頻帶不足。
但是，如果向頻帶需求多的組G31分配了A1側的頻帶，則即使例如B頻帶中有空，也必須進行以下這樣的頻帶寬度的二次變更處理。即，在使B1頻帶向高頻側(圖中的右方向)移動后，使動態分割P15向高頻側移動，進而，在使A2頻帶向高頻側移動后，使動態分割P14向高頻側移動。這樣，在A頻帶中，向組G31分配A2頻帶、向組G42分配A1頻帶，能夠簡化頻率分配處理步驟。
在同樣的理由下，高效率的是控制站5在頻帶B中，向頻帶需求多的組G41分配頻帶B1，向少的組G32分配頻帶B2。另外，在C頻帶中，與A頻帶一樣，向頻帶需求多的組G22分配頻帶C2，向組G11分配頻帶C1。理想的是在D頻帶中，與B頻帶一樣，向頻帶需求多的組G21分配頻帶D1，向組G12分配頻帶D2。
如實施例3和4那樣，根據來自的無線通信系統的要求，也有通信量的變動量的差大，必須向特定單元分配多的頻帶的可能性高的情況。在該情況下，控制站5必須優先向特定單元分配容易得到寬帶寬的頻帶，動態分割的個數特別重要。
所以，圖16展示了9個分割P11～P19的劃分位置和8個頻帶寬度的關系。例如，在P11～P19內至少P12、P14、P16、P18是動態分割的情況下，所有頻帶寬度都是可變的。其結果是能夠得到實施例3中說明了的效果。例如，在P11～P19內P12、P13、P14、P16、P17、P18是動態分割的情況下，在所有頻帶寬度都是可變的同時，還能夠跨頻帶地調整帶寬。即，能夠使頻帶A、B之間、頻帶C、D之間的不同頻帶間互補帶寬。其結果是能夠得到實施例4所述那樣的效果。
進而，在P11～P19內P12～P18是動態分割的情況下，換一種說法，在只有位于兩端的P11和P19是固定分割的情況下，能夠極大地提高各頻帶寬度和頻帶內的各帶寬的自由度。例如，控制站5通過使動態分割P12移動到P11的位置上，使動態分割P13移動到P19的位置上，能夠使將頻帶A2作為使用頻帶的G31獨占固定分割P11和P19之間的所有頻帶。
(實施例5)實施例1的無線通信系統還可以使用以下這樣的變形形式。即，在實施例1中設想了正六角形的19單元循環模式，但在本實施例中，設想如圖17所示那樣的正六角形的37單元循環模式。在圖17中實施了同樣的分組的單元表示使用頻帶是相同的。在本實施例中，也與實施例1一樣，控制站5通過根據產生單元間干擾的距離(干擾距離)，確定對屬于閉合組C2的所有37個單元的分組階段數，來決定組數，進行動態的頻帶分配。
分組的方法基本與實施例1相同，以下參照圖18說明其步驟。首先，如D□3R那樣，將單元Z1～Z37(組G0)分為以下的4組。這是第1階段的分組。
組G1單元Z1、Z8、Z11、Z14、Z17、Z22、Z27、Z31、Z36組G2單元Z3、Z7、Z13、Z15、Z21、Z24、Z26、Z32、Z34、Z37組G3單元Z2、Z5、Z10、Z12、Z16、Z18、Z20、Z29組G4單元Z4、Z6、Z9、Z19、Z23、Z25、Z28、Z30、Z33、Z35然后，進一步地使得成為大于等于D=21R]]>那樣地，分為以下所示的8組。這是第2階段的分組。
組G11單元Z1、Z22、Z27、Z31、Z36組G12單元Z8、Z11、Z14、Z17組G21單元Z3、Z15、Z24、Z34、Z37組G22單元Z7、Z13、Z21、Z26、Z32組G31單元Z2、Z12、Z16、Z29組G32單元Z5、Z10、Z18、Z20組G41單元Z4、Z19、Z23、Z30、Z35組G42單元Z6、Z9、Z25、Z28、Z33這時，可以是圖17所示的頻率分配模式。在通信量集中時等，有必要進一步增大共用同一頻帶的單元的間隔的情況下，可以進一步細致地進行分組。例如，如果進行第3階段的分組，則37個單元如圖18所示，分為共計16個組。進而，如果進行第4階段的分組，則37個單元分為共計31個組。然后，通過進行第5階段的分組，單元和組成為一對一對應。
控制站5通過向如上述那樣經過多個階段分組的單元組適當地分配同一頻帶，來將基站相互的干擾抑制到最小限。由此，能夠具有一定的確實性地提高通信質量。
另外，上述各實施例所記載的形式是本發明相關的控制站、無線通信系統以及頻率分配方法的適合的一個例子，本發明并不只限于上述形式。例如，控制站5在分配頻帶時，并不必須向所有的每個組分配不同的頻帶。即，控制站5對不產生通信量或通信量少的單元或組不進行頻帶分配，由此，在充分隔開了頻帶相同的單元間的距離的情況下，可以向與上述組不同的其他組分配剩下的頻帶。
以上說明了的本發明的實施例當然可以采用各種變形形式。該變形形式是不脫離本發明的宗旨和目的而形成的，而權利要求就是包含上述所有變形形式的技術內容。
權利要求
1.一種控制站，其特征在于包括根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數的組數決定裝置；決定各單元所屬的組使得屬于同一組的單元間的最短距離成為一定的組決定裝置；針對該每個組，決定向屬于由上述組決定裝置決定的組的單元分配的頻帶的頻率決定裝置。
2.根據權利要求1記載的控制站，其特征在于上述組數決定裝置決定上述組的個數，使得比構成閉合組的所有單元的個數少。
3.根據權利要求1記載的控制站，其特征在于上述組數決定裝置根據干擾距離決定進行分組的階段數，根據該階段數來決定上述組的個數。
4.根據權利要求2記載的控制站，其特征在于還具備收集構成閉合組的各單元的頻帶的使用狀況的收集裝置。
5.根據權利要求2記載的控制站，其特征在于上述組決定裝置在進行分組使得屬于同一組的多個單元間的最短距離各自都相同后，通過階段性地進行再分組使得各最短距離增加，來決定各單元所屬的組。
6.根據權利要求1記載的控制站，其特征在于還具備可變地控制各組能夠使用的頻帶的寬度的頻帶控制裝置。
7.根據權利要求6記載的控制站，其特征在于上述頻帶控制裝置作為表示連續頻帶的邊界的分割，具有不能可變控制的固定分割、能夠可變控制的動態分割，通過可變地控制它們，來可變地控制各組能夠使用的頻帶的寬度。
8.根據權利要求7記載的控制站，其特征在于上述頻帶控制裝置在通過動態分割和固定分割劃分頻帶的情況下，使固定分割側的頻帶優先于動態分割，來對組進行分配控制。
9.根據權利要求7記載的控制站，其特征在于上述頻帶控制裝置在通過3個動態分割劃分頻帶的情況下，使正中間的動態分割側的頻帶優先，來對組進行分配控制。
10.根據權利要求7記載的控制站，其特征在于上述頻帶控制裝置進行以下控制優先用動態分割劃分頻帶需求多的組的頻帶，用固定分割劃分頻帶需求少的組的頻帶。
11.一種無線通信系統，其特征在于包括權利要求1記載的控制站；將各單元作為通信區域的多個基站，其中上述控制站還具備進行控制而將由上述頻率決定裝置決定的每個組的頻帶分配給上述多個基站的頻帶控制裝置，上述多個基站使用由上述頻帶控制裝置分配的頻帶，在與移動站之間進行通信。
12.一種頻率分配方法，其特征在于包括控制站根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數的組數決定步驟；上述控制站決定各單元所屬的組，使得屬于同一組的單元間的最短距離一定的組決定步驟；針對該每個組，決定向屬于由上述組決定步驟決定的組的單元分配的頻帶的頻率決定步驟。
全文摘要
本發明的控制站(5)根據多個單元間的干擾，決定各單元所屬的組的個數。適合的是控制站(5)使組數比構成閉合組的單元的個數的少。另外，控制站(5)決定各單元所屬的組使得屬于同一組的單元間的最短距離一定。然后，控制站(5)以該組為單位決定向屬于決定了的組的單元分配的頻帶，來向每個組分配不同的頻帶。
文檔編號H04W16/12GK1578524SQ200410062120
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月2日 優先權日2003年7月4日
發明者浜元小壽惠, 吉野仁, 大津徹 申請人:株式會社Ntt都科摩