专利名称：控制站、无线通信系统和频率分配方法
技术领域：
本发明涉及控制站、无线通信系统和频率分配方法。
现有技术现在，在PDC(个人数字蜂窝式通信系统)、PHS(个人便携电话系统)、GSM(全球移动通信系统)等无线通信系统中，无线基站和多个移动站经由分时多路复用了的无线线路进行通信。在该系统中，向各基站分配固有的频率信道使得不与相邻的基站发生干扰。基站通过将由该频率信道构成的线路作为进一步分时多路复用了的多个线路使用，来与多个移动站进行通信。
图1是展示具有多单元结构的现有的无线通信系统的概念的图。如图1所示，通过分配给基站11的固有的频率信道13，进行基站11和移动站12，12之间的无线通信。同样，通过分配给基站21的固有的频率信道23，进行基站21和移动站22之间的无线通信，通过分配给基站31的固有的频率信道33，进行基站31和移动站32，32之间的无线通信。
这样，在利用了FDMA(分频多路访问)、TDMA(分时多路访问)的无线通信中，为了避免单元之间的干扰，而配置频率信道使得不与相邻的单元使用同一频率频带。作为现有的频率信道的分配方法有例如以下的方法。
在固定频率信道分配(FCAFixed Channel Assignment)方法中，预先对每个单元固定地确定能够选择的频率信道，能够谋求重新利用最优的距离间隔的频率信道。在不同的地方重复使用同一频带的情况下，考虑到因相互干扰会造成线路质量的下降，有必要保持一定的距离间隔。根据系统要求的质量该距离间隔是不同的，但在大多的情况下，不能向相邻的单元分配同一频带，通过隔开能够忽视相互干扰的距离间隔分配同一频带，来再利用频带。
在该情况下，考虑到相互干扰的影响，理想的是使用同一频带的单元构成基站的间隔为等间隔那样的循环模式。图2A～图2C展示了这样的单元循环模式的几个例子。图2A是展示单元形状为正三角形，单元的循环数K＝6的情况下的单元循环模式的图。单元的循环数K是分配了每一个同一频带的单元的单元数，与分配的频率信道的种类相当。同样，图2B是展示单元形状为正三角形，单元的循环数K＝8的情况下的单元循环模式的图。图2C是展示单元形状为正方形，单元的循环数K＝6的情况下的单元循环模式的图。图中的A1～A12表示分配了同一频带的单元。
没有间隙地配置单元的单元形状有正三角形、正方形、正六角形这三种。正六角形单元在没有间隙地并排展开在平面上的情况下，与正三角形和正方形单元相比，重叠的部分最少。因此，在覆盖相同面积的情况下，能够较好地抑制所设置的基站数的增加。另外，即使不考虑重叠部分的电波干扰，相对地其他问题也很少。
根据后述的非专利文献1，在正六角形单元的情况下，如果设正六角形单元的单元半径为R，同一频带的单元间距离(基站距离)为D，则可以由下式(1)表示单元循环数K。
K＝(D/R)2/3……(1)图3是展示单元形状为正六角形，单元的循环数K＝12的情况下的单元循环模式的图。如果将上述式(1)适用于该单元结构，则使用同一频带的单元F1～F1间的距离为D＝6R。D的值越大，则越容易确保线路质量，但空间频率利用效率ηs也越低。
根据后述的非专利文献2，如果设单元面积为A，则可以由下式(2)表示该ηs。
ηs＝1/KA[/m2]……(2)在此，图4展示了单元形状为正六角形，单元的循环数K＝7的情况下的单元结构。在本单元结构中，通过将7那样的不同频率信道或信道组分配给各单元Z1～Z7，来避免于附近单元的干扰。如果将该单元结构展开到平面上成为区域结构，则成为图5所示那样的7单元循环模式。在该情况下，通过将7种频率信道或信道组分别分配给各单元Z1～Z7，能够隔开比能够忽视相互干扰的程度还小的距离间隔D循环使用同一频带。其结果是实现了频率的再利用。在本单元结构中，在图5B所示的D和R之间，D=21R]]>的关系成立。
相对于上述固定频率信道分配方法，还有动态频率信道分配方法(DCADynamic Channel Assignment)。动态频率信道分配方法是根据各单元的通信量，动态地决定分配给各单元的频率信道的方法。在该方法中，为了满足所需要的通信质量，能够在所有的单元中选择无线通信系统所使用的所有频率信道。
根据后述的非专利文献3，动态频率信道分配方法有以下的优点。第一，能够实现与通信量的疏密对应的频率的有效利用。第二，不需要在系统运转开始前进行频率信道的分配计划，容易设计。
作为实现动态频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，集中控制站管理各单元的信道使用信息，进行信道的分配。与此相对，在自控分散控制型中，各单元的基站自行分配信道。
如果考虑服务区域整体，则对各单元的高效的信道分配依存于通信量的变动而变动很大。为了实现最优的信道分配，必须解决因NP完整问题而产生的巨大的计算量。如果使用近似算法的解决方法，则能够适用于集中控制型，但巨大的计算量是难以适用于自控分散控制型的。另外，在通信量过度地集中在特定的单元的情况下，能够进行周围单元的信道使用限制等极细微的控制的集中控制型比较稳定。
但是，对于基站的增加来说，不需要相关的表的自控分散控制型比必须更新单元间干扰的参照表的集中控制型要优越。另外，对于信道分配控制所带来的负荷，控制量分散在各单元中的自控分散控制型比伴随着服务区域的变广而负荷增大的集中控制型要少，所以比较优越。但是，在伴随着移动站的高速移动的移交等时，移交目标的信息是已知的集中控制型的控制比较容易。
如上所述，集中控制型和自控分散控制型各有优缺点，在导入到实际的系统中时，大多选择覆盖范围带来的呼叫损失少、移交时的强制切断少、并且能够构筑稳定的系统的集中控制型的动态频率信道分配。
但是，作为新一代的无线通信系统，正在研究各基站的通信区域比较小的微型单元系统。在该系统中，为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动态频率信道分配方法。在此，自控分散性是指各个基站能够单独地决定频率信道，并且不给其他基站带来影响。
以下，参照图6，说明微型单元系统中的作为自控分散控制型DCA的一个方法的再利用分割。在此，设不使用再利用分割而固定同一频带的单元间距离(频率再利用距离)的情况下的该距离为D4。在该情况下，如果基站间至少小于D4的距离，则无法使用同一频带。
一般，用信号对噪音比来表示无线通信的质量。在与热噪音相比接收电平充分大的地点，噪音是干扰波，因此信号对噪音比CIR(Carrier Interference Ratio)为信号/噪音＝接收波/干扰波＝Carrier/Interference。干扰波有相邻信道干扰波和同一信道干扰波，但由于通过插入滤波器的功能和防扰频带能够充分抑制相邻信道干扰波，所以在此只考虑同一信道干扰波。
与基站较近的地点的无线通信接收电平高，因此即使在满足上述CIR的范围内干扰波电平很大也没有特别的问题。因此，在图6的离基站B1较近的位置(D＝R1的位置)上有移动站M1的情况下，移动站M1的通话所使用的信道的频率再利用距离短。与此相对，在离基站B1较远的位置(D＝R3的位置)上有移动站M1的情况下，由于R1/D1＝R3/D3是一定的，所以频率再利用距离与没有使用再利用分割的情况是相等的。
这样，在再利用分割中，构筑以基站为中心的同心圆状内部单元的再利用分割。另外，在再利用分割中，通过与基站和移动站之间的距离对应地，换一种说法，与接收波电平和干扰波电平的比对应地，改变频率再利用距离，来提高空间频率利用效率。
现在，设想因通信量的增加而频率信道数变得不足，要求频率利用效率更高的无线通信系统。作为基于多元通信量的DCA的频率共用技术的一个有基于巨型单元和微型单元的分层单元的频带的共用。就是在通过使单元微型化而增大频率利用效率的同时，通过向高速移动的移动站分配巨型单元，而能够灵活地进行对应。
在后述的专利文献1中，作为上述技术的具体例子，揭示了以下说明的系统。即，本系统是传送速度不同的单元(微型单元和巨型单元)共有同一频带的系统，在一方的单元没有了频率信道时，以另一方的单元的空频率信道内的从优先度低开始的顺序，付与使用许可。
以下，参照图7和图8，说明上述现有技术的相关发明。图7是概念地展示分层单元结构中的巨型单元M10和微型单元M21～M26的位置关系的图。如图7所示，分层地形成作为巨型单元基站的通信区域的巨型单元M10、作为微型单元基站的通信区域的微型单元M21～M26，使得在巨型单元M10的一部分中重叠。
在这些巨型单元M10、微型单元M21～M26中，在同一频带中进行频率信道的分配。各个微型单元M21～M26与其通信区域重叠的巨型单元M10关联。分层单元结构的无线通信网由多个巨型基站和多个微型基站构成。多个巨型基站内置具有CPU和存储器的控制装置，并且存储空频率信道检索用的表(参照图8)。无线通信网通过后述的方法，自行执行频率信道的分配处理和分割的控制处理。
多个微型基站与巨型基站一样，内置具有CPU和存储器的控制装置，并且存储空频率信道检索用的表(参照图8)。各微型基站通过后述的方法，与通信区域重叠的巨型基站进行通信，自行执行频率信道的分配处理和分割的控制处理。各微型基站分别经由交换机，与其他交换机、基站或公共通信网通信。
图9是说明各基站向具有分层结构的单元分配频率信道的动作的流程图。
在S1中，将针对每个巨型单元预先决定的观测时间T作为周期，监视表示通信量状态的信息，根据该监视的结果，计算巨型单元中的呼叫损失率、强制切断率。在此，表示通信量状态的信息是指例如表示各单元中的质量(GOS)的信息，将本巨型单元中产生的呼叫数、呼叫损失数、完成呼叫数、强制切断数等作为参数，计算出相关的信息。另一方面，在微型单元中，也在每个观测时间T监视表示通信量状态的信息，将根据监视结果计算出的结果(S11的呼叫损失率、强制切断率)通知巨型单元侧的基站(S12)。其结果是，巨型单元基站收集通信区域重叠的微型单元中的计算值(S3)。
由于与本发明的关联性低，所以省略以后的处理说明，但在该现有技术中，通过这样的步骤，进行优先度高的频率信道的分配。由于这样的频率信道的分配容易确保空频带以及动态的分配，所以适合于混合存在多个大小不同的信道的系统的频带分配。
这样，在以数字蜂窝方式为代表的现有的无线通信系统中，为了确保多个频率信道，并避免同一频率信道之间的干扰，而设置一定的间隔地进行频率信道的分配。
另外，在为了避免本单元内的相邻信道干扰，而向各单元分配多个频率信道的情况下，也周期性地每隔一定间隔地分配频率信道。例如，如果将图5所示的7单元的循环模式作为例子，则向单元Z1分配具有f1、f8、f15、f22、f29、……的信道编号的频率信道，向单元Z2分配具有f2、f9、f16、f23、f30、……的信道编号的频率信道。这样，进行周期性的分配的情况很多。
非专利文献1网络高级讲解“移动通信”，第6章，笹冈秀一著非专利文献2数字无线传送技术，第371页，三瓶政一著非专利文献3网络高级讲解“移动通信”，第150～158页，奥姆社，笹冈秀一著专利文献4特开平11-205848号公报但是，在随着下一代的无线通信系统的大容量化、宽频带化，而导入CDMA(码分多路访问)、OFDM(正交分频多路复用)的情况下，必须在宽频带下进行连续频带的分配。另外，设想由于将来的通信量的增加，而频率信道的个数变得不足，要求进一步开发出频率利用效率高的无线通信系统。特别设想在局部上产生对利用了宽频带的高速无线通信的需求。在无线通信系统中，为了灵活地对应这样的不均匀通信量要求，必须更高效率地进行频率资源的控制。
例如，如果导入作为现有技术的DCA，则由于实现了有效利用抑制了划分损失的频率信道，而能够高效率地传送声音、电子邮件、静止画面、动画等传送速度不同的数据。但是，自控分散控制型的DCA，特别是再利用分割等在移动站高速移动的情况下，具有频率信道的切换和强制切断过多这样的控制方面的问题。
另外，在今后的多媒体通信中，可以预测多个用户共有传送路径的分组传送将成为主流。因此，难以适用记住优先使用的信道的信道分配法等记忆型自控分散动态法。
发明内容
所以，本发明的课题是通过提高对各单元的频率信道的分配控制的灵活性，从而提高频带的利用效率。
为了解决上述课题，本发明相关的控制站具备根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数的组数决定装置；为了使属于同一组的单元间的最短距离成为一定，而决定各单元所属的组的组决定装置；针对该每个组，决定向属于由上述组决定装置决定的组的单元分配的频带的频率决定装置。
本发明相关的无线通信系统具备上述控制站；将各单元作为通信区域的多个基站，其中上述控制站还具备进行控制而将由上述频率决定装置决定的每个组的频带分配给上述多个基站的频带控制装置，上述多个基站使用由上述频带控制装置分配的频带，在与移动站之间进行通信。
本发明相关的频率分配方法包含控制站根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数的组数决定步骤；上述控制站为了使属于同一组的单元间的最短距离一定，而决定各单元所属的组的组决定步骤；针对每个组，决定向属于由上述组决定步骤决定的组的单元分配的频带的频率决定步骤。
根据这些发明，控制站在多个单元间的干扰大的情况下，通过增加由多个单元组成的组的个数，来增大分配同一频带的单元(有相互干扰的可能性的单元)的距离间隔。相反，在多个单元间的干扰小的情况下，控制站通过减少组的个数，来减小分配同一频带的单元的距离间隔(其结果是可以将同一频带分配给相邻单元)。由此，减少单元间干扰，同时能够向各组分配尽量宽频带的频率。即，提高对各单元的频率信道的分配控制的灵活性，提高频带的利用效率。
在随着下一代的无线通信系统的大容量化、宽频带化，而导入CDMA和OFDM的情况下，必须在宽频带下分配连续的频带，因此适用本发明相关的技术能够得到特别好的效果。另外，通过将本发明相关的技术和现有的集中控制型DSA算法组合起来，能够容易地实现符合通信量变动的动态频率分配控制。由此，能够精细灵活地对应复杂的单元配置。在地理上通信量分布不均匀的情况下，在现有的频率分配控制中，容易产生向通信量少的组分配多余的频带。因此，在该情况下，本发明在提高频率利用效率方面效果特别大。
在本发明相关的控制站中，理想的是上述组数决定装置决定上述组的个数，使得比构成闭合组(cluster)的所有单元的个数少。
闭合组是指由适合于进行集中控制型的动态频带分配的个数的单元组成的单元组。根据本发明，例如在构成闭合组的单元数为19的情况下，单元的循环模式也成为19，因此将组数决定为从1到19的数。由此，可以将单元间的最短距离一定的多个单元包含在一个组中。所以，在这些多个单元间不产生干扰的范围内，多个单元能够共用同一频带。
在本发明相关的控制站中，理想的是上述组数决定装置根据干扰距离决定进行分组的阶段数，根据该阶段数来决定上述组的个数。另外，由于因各单元的通信量状况而干扰距离不同，所以每个组的分组的层次数也可以不同。
根据本发明，控制站根据产生单元间干扰的距离决定进行分组的阶段数。即，控制站在通信量集中等时，有必要增大共用同一频带的单元的距离间隔的情况下，将进行分组的阶段数设置为大值，同时在相反的情况下，将阶段数设置为小值。另外，伴随着该阶段数的增减而增减组的个数。例如，在进行了第一个阶段的分组后，结果组数成为4的情况下，如果进一步进行第2阶段、第3阶段的分组，则组数依次增加为8、16。伴随着该组数的增加，共用同一频带的单元的距离间隔变大，单元间干扰减少。这样，控制站通过根据干扰距离决定阶段数，来间接地控制组数，能够动态地进行单元间干扰少的频率分配。
在本发明相关的控制站中，更理想的是进一步具备收集构成闭合组的各单元的频带的使用状况的收集装置。
根据本发明，控制站能够掌握各单元的频带使用状况，因此，根据这些信息，能够掌握每个组的频带使用状况。所以，控制站能够容易适当地确定是将使用频带多的组和使用频带少的组组合起来，还是将应该使用同一频带的多个组组合起来，其结果是提高了各频带的使用效率，能够进行浪费少的频率分配。
在本发明相关的控制站中，更理想的是上述组决定装置在进行分组使得属于同一组的多个单元间的最短距离各自都相同后，通过阶段性地进行再分组使得各最短距离增加，来决定各单元所属的组。
根据本发明，控制站在决定组时，通过在维持属于同一组的多个单元间的各最短距离相同的同时，逐渐增加该距离，从而阶段性地细分单元组。然后，控制站在单元间的最短距离大于等于基准距离的时刻，结束阶段性的分组，并向该时刻的单元的组分配相互不同的频带。由此，能够将伴随着分组的组数增加抑制到最小限，能够尽量多地向各组分配频带。
在本发明相关的控制站中，更理想的是进一步具备可变地控制各组能够使用的频带的宽度的频带控制装置。
根据本发明，控制站例如向包含通信量多的单元的组分配更宽频带的频率，向包含通信量少的单元的组分配比较窄频带的频率。这样，通过根据组间的频带需要的不同，可变地控制分配的频带，从而各组能够使用宽度正好的频带。由此，实现了灵活性更高的频率分配控制，进一步提高频带的利用效率。
在本发明相关的控制站中，更理想的是上述频带控制装置作为表示连续频带的边界的分割，具有不能可变控制的固定分割、能够可变控制的动态分割，通过可变地控制它们，来可变地控制各组能够使用的频带的宽度。
根据本发明，控制站通过组合使用固定和可变的分割，来容易地将应该分配给各组的频带调整为任意的宽度。
在本发明相关的控制站中，也可以是上述频带控制装置在通过动态分割和固定分割划分频带的情况下，使固定分割侧的频带优先于动态分割，来对组进行分配控制。
根据本发明，与固定分割相比，提高了动态分割附近的频带成为未使用状态的比例。所以，控制站通过移动动态分割，能够灵活并且容易地对应组频带需求的变动。
在本发明相关的控制站中，也可以是上述频带控制装置在通过3个动态分割划分频带的情况下，使正中间的动态分割侧的频带优先，来对组进行分配控制。
根据本发明，与正中间的动态分割相比，提高了两端的动态分割附近的频带成为未使用状态的比例。由此，与使两端的动态分割侧的频带优先的情况相比，附近的频带成为未使用状态的分割数变多(从1增加为2个)。所以，控制站通过同时移动两端的动态分割，能够更灵活地对应组频带需求的变动。
在本发明相关的控制站中，也可以是上述频带控制装置进行以下控制优先用动态分割划分频带需求多的组的频带(例如两侧的动态分割)，用固定分割划分频带需求少的组的频带(例如只一侧的动态分割)。
设想频带需求多的组频带需求的增减大的情况。所以，如本发明那样，通过作为频带需求多的组的频带的分割，优先使用动态分割，从而容易地解决相关频带需求的增减。例如，如果设想左端为固定分割，中间和右端为动态分割的频带，则将该频带划分为只有右侧的分割为可动的第1频带、两侧的分割为可动的第2频带。在该情况下，将第2频带分配给频带需求多的组，将第1频带分配给频带需求少的组。由此，即使在频带需求增大的情况下，通过将右端的动态分割进一步向右端移动，能够容易地确保新的频带。其结果是进一步提高了频率分配控制的灵活性，提高了频带的利用效率。
根据本发明，提高了对各单元的频率信道的分配控制的灵活性，提高了频带的利用效率。
以下，为了更充分地理解本发明，而示例进行详细的说明和附图，但本发明并不只限于此。
进而，通过以下所示的详细说明能够明确本发明的适合的范围。但是，该详细说明只不过是本发明的实施例的适合的几个例子，根据从详细说明而清楚地导出的技术内容，在不脱离本发明的宗旨和目的的范围内，可以采用各种变形形式和改良形式。
图1是概念性地展示具有多单元结构的现有无线通信系统的图。
图2A是展示单元形状为正三角形，单元的循环数K＝6的情况下的现有的单元循环模式的图。图2B是展示单元形状为正三角形，单元的循环数K＝8的情况下的现有的单元循环模式的图。图2C是展示单元形状为正方形，单元的循环数K＝6的情况下的现有的单元循环模式的图。
图3是展示单元形状为正六角形，单元的循环数K＝12的情况下的现有的单元循环模式的图。
图4是展示单元形状为正六角形，单元的循环数K＝7的情况下的单元结构的图。
图5A是展示单元形状为正六角形，单元的循环数K＝7的情况下的现有的单元循环模式的图。图5B是说明使用同一频带的单元间的距离的图。
图6是说明作为自控分散控制型DCA的一个方法的再利用分割的图。
图7是概念性地展示具有层次结构的单元的结构的图。
图8是展示空频率信道检索用的表内的数据存储例子、每个信道编号的分配优先顺序的图。
图9是说明各基站向具有层次结构的单元分配频率信道的动作的流程图。
图10是展示实施例1～5中的无线通信系统和控制站的功能结构的图。
图11是展示在实施例1中，对正六角形单元的19单元循环模式进行分组的例子的图。
图12是展示在实施例1中，分多个阶段对正六角形单元的19单元循环模式进行分组的过程的图。
图13是展示实施例2的被分类为8组的19个单元与分配给各单元的频带的组合的一个例子的图。
图14是展示实施例2的频率和使用该频率的单元的对应关系的图。
图15是展示实施例4的被分类为8组的19个单元与分配给各单元的频带的组合的一个例子的图。
图16是概念性地展示实施例3和4的9个分割的划分位置和8个频带宽度的关系的图。
图17是展示在实施例5中，对正六角形单元的37单元循环模式进行分组的例子的图。
图18是展示在实施例5中，分多个阶段对正六角形单元的37单元循环模式进行分组的过程的图。
具体实施例方式
(实施例1)首先，参照附图详细说明本发明的实施例1。
作为说明的前提，由作为无线通信系统的构成要素的控制站5进行本发明相关的频率分配所必需的处理。频率分配所必需的处理包含实际分配频带的处理，以及作为其前提的处理，例如决定组数、使单元和组对应、决定应该向各组分配的频带等处理。
图10展示了本发明相关的控制站5的功能结构。控制站5具备组数决定部件51；组决定部件52；频带决定部件53；频带控制部件54；频带使用状况收集部件55。这些各个部件经由总线进行连接，从而能够相互输入输出信号。
组数决定部件51根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数。即，在与控制站5的控制相关的单元中存在许多通信量大的单元的情况下，可以预测单元间干扰量大，或者干扰距离长。所以，组数决定部件51将组的个数设置得比基准值多。与此相对，在与控制站5的控制相关的单元中不存在通信量大的单元的情况下，可以预测单元间干扰量小，或者干扰距离短。所以，组数决定部件51适当地将组的个数设置得比构成闭合组的所有单元的个数少。
组决定部件52决定各单元所属的组，使得属于同一组的单元间的最短距离成为一定。将在后面详细说明处理内容，组决定部件52在决定组时，到上述最短距离成为大于等于不引起单元间干扰的距离为止，对单元进行阶段性的分组。根据由组数决定部件51决定的组数来决定组的个数。
频带决定部件53针对每个该组，决定向由组决定部件52决定的组内的单元分配的频带。将在后面详细说明处理内容，频带决定部件53为了提高频带使用效率，而根据从频带使用状况收集部件55输入的信息，将使用频带多的组和少的组组合起来，使之使用同一频带。
频带控制部件54向多个基站11、21、31分配由频带决定部件53决定的每个组都不同的频带。另外，频带控制部件54即使在频带分配后，也可变地控制各组能够使用的频带的宽度。将在后面说明具体的控制方法，频带控制部件54根据需要，使用固定分割和动态分割。这时，频带控制部件54对各组进行以下的频带配置使新的能够分配的(未使用的)频带的宽度更宽，另外进一步提高其自由度。
频带使用状况收集部件55收集构成闭合组的各单元的频带的使用状况，并将该信息输出到频带决定部件53。
如果再次参照图5A，设想单元形状为六角形的7单元循环模式，则与单元Z1相比预测具有比较大的干扰的单元是作为其相邻的单元的单元Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7这6个单元。所以，如果向单元Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7分配与单元Z1所使用的频带不同的频带，则能够在单元Z1～Z7的任意一个单元中避免显著的干扰。
许多无线通信系统巡回式地展开对这些单元Z1～Z7进行频带的分配。这时，使用同一频带的单元间的最短距离如上述现有技术那样，为D=21R.]]>在此，设想图11所示的正六角形单元的19单元循环模式。在图11中，实施了同种类的分组的单元表示使用频带是相同的。在该频率分配方法中，在由19个单元组成的闭合组C1中，频带相同的单元间的最短距离满足大于等于D=21R.]]>该频率分配方法与图5所示的7单元循环模式相比，单位面积的循环使用频带少，但在进行频带相同的单元的分组时，通过依照后述的多阶段的步骤，能够容易地控制动态频率分配。
控制站5根据产生单元间干扰的距离(干扰距离)，对所有的19个单元决定分组的阶段数(组数)。为了实现上述频率分配，控制站5对属于闭合组C1的19个单元进行分组，参照图12说明该方法。首先，如D□3R那样，将单元Z1～Z19(组G0)分组为以下的4组。这是第1阶段的分组。
组G1单元Z1、Z8、Z11、Z14、Z17组G2单元Z3、Z7、Z13、Z15组G3单元Z2、Z5、Z10、Z12、Z16、Z18
组G4单元Z4、Z6、Z9、Z19然后，进一步地使得成为大于等于D=21R]]>那样地，分为以下的8组。这是第2阶段的分组。
组G11单元Z1组G12单元Z8、Z11、Z14、Z17组G21单元Z3、Z15组G22单元Z7、Z13组G31单元Z2、Z12、Z16组G32单元Z5、Z10、Z18组G41单元Z4、Z19组G42单元Z6、Z9这时，各组的单元数是不均等的，但可以是图11所示的频率分配模式。在通信量集中时等，有必要进一步增大共用同一频带的单元的间隔的情况下，可以进一步细致地进行分组。例如，如果进行第3阶段的分组，则将19个单元分为共计15个组，组和单元的对应关系如下所示。
组G11单元Z1组G121单元Z11、Z17组G122单元Z8、Z14组G211单元Z15组G212单元Z3组G221单元Z13组G222单元Z7组G311单元Z2组G312单元Z12、Z16组G321单元Z5组G322单元Z10、Z18组G411单元Z4组G412单元Z19
组G421单元Z6组G422单元Z9进而，如果进行第4阶段的分组，则将19个单元分为共计19个组，组和单元的对应关系如下所示。
组G11单元Z1组G1211单元Z11组G1212单元Z17组G1221单元Z14组G1222单元Z8组G211单元Z15组G212单元Z3组G221单元Z13组G222单元Z7组G311单元Z2组G3121单元Z12组G3122单元Z16组G321单元Z5组G3221单元Z10组G3222单元Z18组G411单元Z4组G412单元Z19组G421单元Z6组G422单元Z9这样，伴随着分组的阶段数的增加，组数呈几何级数增加。即，在不进行分组的情况下(阶段数为0的情况下)，组数为1，但在阶段数为1的情况下，组数为4。另外，在阶段数为2的情况下，组数为8，在阶段数为3的情况下组数成为15。然后，从阶段数为4的情况开始，组数成为与组内的单元数相等的19。这样，控制站5通过与单元间干扰距离对应地，决定分组的阶段数，能够间接地决定组数。
控制站5通过如上述那样经过多个阶段地向分组的单元组适当地分配同一频带，来将基站相互的干扰抑制为最小限。由此，能够具有一定的确实性地提高通信质量。
(实施例2)接着，作为本发明的实施例2，说明使向分组了的单元组分配的频带宽度可变，而进行动态的频率分配的形式。在本实施例中，作为表示分配的频带的边界的分割的例子，采用5个固定分割和4个动态分割。控制站的主要结构、单元结构、分组的方法与实施例1相同，因此省略其说明，以下说明动态地进行频率分配的方法。
即，在现有技术中，在设计系统时，预测在各单元中产生的通信量，预先决定向各单元的频带分配比，使频带的划分(分割)固定。与此相对，在本实施例的无线通信系统中，通过使该分割具有能够移动的自由度，使得能够与通信量的变动对应地进行频带分配。
另外，在分层单元的现有的DCA中，难以确保通过共用同一频带的巨型单元和微型单元之间的信道排序而产生的空信道。与此相对，在本实施例的无线通信系统中，谋求向相当于8个组G11、G12、G21、G22、G31、G32、G41、G42的各单元组分别分配不同的频带。因此，存在7个分割。通过使其中约一半的4个成为能够移动的分割(动态分割)，能够比较容易地实现动态的频率分配控制。
图13是展示被分类为8组的19个单元与分配给各单元的频带的组合的一个例子的图。参照图13，则存在8个通过5个固定分割P1～P5、4个动态分割P6～P9划分的频带。首先，5个固定分割P1～P5将整个频带划分为A、B、C、D这4个频带。进而，4个动态分割P6～P9将该4个频带分别划分为各2个频带。各频带的频带分配比依存于每个组的通信量。
如图13所示，在本实施例的无线通信系统中，组G11和G12共有A频带，组G21和G22共有B频带，组G31和G32共有C频带，组G41和G42共有D频带。例如，单元Z1处于低通信量状态，在属于G12的几个单元中，即使使用所有分配的频带也不能达到所需要的通信量的情况下，控制站5将动态分割P6向高频侧移动(图中的右方向)。由此，属于G12的单元Z8、Z11、Z14、Z17可以使用的频带增加。
图14展示了进行上述那样的频带分配的情况下的频率(f＝a1、a2、b1、b2、……、d1、d2)和使用该频率的单元的对应关系。例如，在频率f＝a1时，使用a1所属的频带的单元是单元Z8、Z11、Z14、Z17。同样，使用频率b1所属的频带的单元是Z3、Z15。
这样，控制站5向经过多个阶段分组的单元组适当地分配通过固定分割和动态分割划分的频带。由此，单元间距离D成为大于等于 ，将基站相互间的干扰抑制到了最小限。另外，通过控制站5控制4个动态分割，针对分配给各组的频带降低了由于频带划分而造成的划分损失。其结果是能够高效率地进行频率分配。
(实施例3)实施例2的无线通信系统可以采用以下这样的变形形式。即，在实施例2中，通过固定分割分别划分A、B、C、D这4个频带，进而，各分为2个的组使用由动态分割划分的各频带。因此，在通信量多的2个组共有同一频带的情况下，难以向双方的组分配充分的频带。
所以，在本实施例中，控制站5向通信量(换一种说法就是所需要的频带)最多的组、其相反的组，即通信量(所需要的频带)最少的组分配同一频带。与此相同，控制站5向通信量第2多的组、通信量第2少的组分配同一频带。进而，同样针对通信量第3、第4多的组，分配同一频带。控制站5通过实时地进行分配控制，能够抑制因使用了固定分割而产生的划分损失。其结果是能够更高效率地进行频率分配。
(实施例4)实施例3的无线通信系统还可以采用以下这样的变形形式。即，本实施例的无线通信系统是在固定分割为3个、动态分割为6个的情况下，适用实施例3所说明了的组的决定方法的例子。
图15是展示被分类为8组的19个单元与分配给各单元的频带的组合的一个例子的图。参照图15，则存在通过位于两端的2个固定分割P11、P13、位于中间的剩下的7个固定或动态分割P12、P14～P19划分的8个频带。首先，由1个固定分割P12将整个频带划分为频带A、B和频带C、D，接着，通过各一个动态分割P15、P18划分频带A、B之间、频带C、D之间。其结果是形成4个频带A、B、C、D。进而，通过各一个动态分割P14、P16、P17、P19划分这些频带。其结果是形成8个频带。
在形成的A、B、C、D4个频带中分别存在2个频带。在此，将这些频带表示为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2。各频带的分配比依存于分配了的组的通信量。控制站5通过控制6个动态分割，使所有的频带宽度可变。所以，与实施例2所说明了的固定分割为5个的形式相比，提高了分配给各组的频带宽度的自由度，能够进行更灵活的频率分配。
在该无线通信系统中，也与实施例3一样，能够优先向预测为通信量(所需要的频带)多的组分配宽频带。即，将频带需求多的组(例如G31)和少的组(例如G42)组合起来，分配同一频带A。同样，将频带需求多的组(例如G12)和少的组(例如G21)组合起来，分配同一频带D。
进而，控制站5在频带A中，向频带需求多的组分配频带A2，向少的组分配频带A1。以下说明其理由。即，在同时使用所有的频带A1、A2的状况下，设想频带需求多的组G31的频带需求进一步增大的情况。在该情况下，如本实施例那样，如果向频带需求多的组G31分配A2侧的频带，则在B频带中有空的情况下，能够进行以下的分配控制。即，通过在使B1频带向高频侧(图中的右方向)移动后，使动态分割P15向高频侧移动，来增加分配给A2频带的带宽。由此，对应于组G31的频带需求的增加，而解决了频带不足。
但是，如果向频带需求多的组G31分配了A1侧的频带，则即使例如B频带中有空，也必须进行以下这样的频带宽度的二次变更处理。即，在使B1频带向高频侧(图中的右方向)移动后，使动态分割P15向高频侧移动，进而，在使A2频带向高频侧移动后，使动态分割P14向高频侧移动。这样，在A频带中，向组G31分配A2频带、向组G42分配A1频带，能够简化频率分配处理步骤。
在同样的理由下，高效率的是控制站5在频带B中，向频带需求多的组G41分配频带B1，向少的组G32分配频带B2。另外，在C频带中，与A频带一样，向频带需求多的组G22分配频带C2，向组G11分配频带C1。理想的是在D频带中，与B频带一样，向频带需求多的组G21分配频带D1，向组G12分配频带D2。
如实施例3和4那样，根据来自的无线通信系统的要求，也有通信量的变动量的差大，必须向特定单元分配多的频带的可能性高的情况。在该情况下，控制站5必须优先向特定单元分配容易得到宽带宽的频带，动态分割的个数特别重要。
所以，图16展示了9个分割P11～P19的划分位置和8个频带宽度的关系。例如，在P11～P19内至少P12、P14、P16、P18是动态分割的情况下，所有频带宽度都是可变的。其结果是能够得到实施例3中说明了的效果。例如，在P11～P19内P12、P13、P14、P16、P17、P18是动态分割的情况下，在所有频带宽度都是可变的同时，还能够跨频带地调整带宽。即，能够使频带A、B之间、频带C、D之间的不同频带间互补带宽。其结果是能够得到实施例4所述那样的效果。
进而，在P11～P19内P12～P18是动态分割的情况下，换一种说法，在只有位于两端的P11和P19是固定分割的情况下，能够极大地提高各频带宽度和频带内的各带宽的自由度。例如，控制站5通过使动态分割P12移动到P11的位置上，使动态分割P13移动到P19的位置上，能够使将频带A2作为使用频带的G31独占固定分割P11和P19之间的所有频带。
(实施例5)实施例1的无线通信系统还可以使用以下这样的变形形式。即，在实施例1中设想了正六角形的19单元循环模式，但在本实施例中，设想如图17所示那样的正六角形的37单元循环模式。在图17中实施了同样的分组的单元表示使用频带是相同的。在本实施例中，也与实施例1一样，控制站5通过根据产生单元间干扰的距离(干扰距离)，确定对属于闭合组C2的所有37个单元的分组阶段数，来决定组数，进行动态的频带分配。
分组的方法基本与实施例1相同，以下参照图18说明其步骤。首先，如D□3R那样，将单元Z1～Z37(组G0)分为以下的4组。这是第1阶段的分组。
组G1单元Z1、Z8、Z11、Z14、Z17、Z22、Z27、Z31、Z36组G2单元Z3、Z7、Z13、Z15、Z21、Z24、Z26、Z32、Z34、Z37组G3单元Z2、Z5、Z10、Z12、Z16、Z18、Z20、Z29组G4单元Z4、Z6、Z9、Z19、Z23、Z25、Z28、Z30、Z33、Z35然后，进一步地使得成为大于等于D=21R]]>那样地，分为以下所示的8组。这是第2阶段的分组。
组G11单元Z1、Z22、Z27、Z31、Z36组G12单元Z8、Z11、Z14、Z17组G21单元Z3、Z15、Z24、Z34、Z37组G22单元Z7、Z13、Z21、Z26、Z32组G31单元Z2、Z12、Z16、Z29组G32单元Z5、Z10、Z18、Z20组G41单元Z4、Z19、Z23、Z30、Z35组G42单元Z6、Z9、Z25、Z28、Z33这时，可以是图17所示的频率分配模式。在通信量集中时等，有必要进一步增大共用同一频带的单元的间隔的情况下，可以进一步细致地进行分组。例如，如果进行第3阶段的分组，则37个单元如图18所示，分为共计16个组。进而，如果进行第4阶段的分组，则37个单元分为共计31个组。然后，通过进行第5阶段的分组，单元和组成为一对一对应。
控制站5通过向如上述那样经过多个阶段分组的单元组适当地分配同一频带，来将基站相互的干扰抑制到最小限。由此，能够具有一定的确实性地提高通信质量。
另外，上述各实施例所记载的形式是本发明相关的控制站、无线通信系统以及频率分配方法的适合的一个例子，本发明并不只限于上述形式。例如，控制站5在分配频带时，并不必须向所有的每个组分配不同的频带。即，控制站5对不产生通信量或通信量少的单元或组不进行频带分配，由此，在充分隔开了频带相同的单元间的距离的情况下，可以向与上述组不同的其他组分配剩下的频带。
以上说明了的本发明的实施例当然可以采用各种变形形式。该变形形式是不脱离本发明的宗旨和目的而形成的，而权利要求就是包含上述所有变形形式的技术内容。
权利要求
1.一种控制站，其特征在于包括根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数的组数决定装置；决定各单元所属的组使得属于同一组的单元间的最短距离成为一定的组决定装置；针对该每个组，决定向属于由上述组决定装置决定的组的单元分配的频带的频率决定装置。
2.根据权利要求1记载的控制站，其特征在于上述组数决定装置决定上述组的个数，使得比构成闭合组的所有单元的个数少。
3.根据权利要求1记载的控制站，其特征在于上述组数决定装置根据干扰距离决定进行分组的阶段数，根据该阶段数来决定上述组的个数。
4.根据权利要求2记载的控制站，其特征在于还具备收集构成闭合组的各单元的频带的使用状况的收集装置。
5.根据权利要求2记载的控制站，其特征在于上述组决定装置在进行分组使得属于同一组的多个单元间的最短距离各自都相同后，通过阶段性地进行再分组使得各最短距离增加，来决定各单元所属的组。
6.根据权利要求1记载的控制站，其特征在于还具备可变地控制各组能够使用的频带的宽度的频带控制装置。
7.根据权利要求6记载的控制站，其特征在于上述频带控制装置作为表示连续频带的边界的分割，具有不能可变控制的固定分割、能够可变控制的动态分割，通过可变地控制它们，来可变地控制各组能够使用的频带的宽度。
8.根据权利要求7记载的控制站，其特征在于上述频带控制装置在通过动态分割和固定分割划分频带的情况下，使固定分割侧的频带优先于动态分割，来对组进行分配控制。
9.根据权利要求7记载的控制站，其特征在于上述频带控制装置在通过3个动态分割划分频带的情况下，使正中间的动态分割侧的频带优先，来对组进行分配控制。
10.根据权利要求7记载的控制站，其特征在于上述频带控制装置进行以下控制优先用动态分割划分频带需求多的组的频带，用固定分割划分频带需求少的组的频带。
11.一种无线通信系统，其特征在于包括权利要求1记载的控制站；将各单元作为通信区域的多个基站，其中上述控制站还具备进行控制而将由上述频率决定装置决定的每个组的频带分配给上述多个基站的频带控制装置，上述多个基站使用由上述频带控制装置分配的频带，在与移动站之间进行通信。
12.一种频率分配方法，其特征在于包括控制站根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数的组数决定步骤；上述控制站决定各单元所属的组，使得属于同一组的单元间的最短距离一定的组决定步骤；针对该每个组，决定向属于由上述组决定步骤决定的组的单元分配的频带的频率决定步骤。
全文摘要
本发明的控制站(5)根据多个单元间的干扰，决定各单元所属的组的个数。适合的是控制站(5)使组数比构成闭合组的单元的个数的少。另外，控制站(5)决定各单元所属的组使得属于同一组的单元间的最短距离一定。然后，控制站(5)以该组为单位决定向属于决定了的组的单元分配的频带，来向每个组分配不同的频带。
文档编号H04W16/12GK1578524SQ200410062120
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月2日 优先权日2003年7月4日
发明者浜元小寿惠, 吉野仁, 大津徹 申请人:株式会社Ntt都科摩