移动通信系统以及频带分配装置和频带分配方法

专利名称：移动通信系统以及频带分配装置和频带分配方法
技术领域：
本发明涉及能在多个系统中利用可用于通信的频带的移动通信系统以及频带分配装置和频带分配方法。
背景技术：
无线通信的应用范围正从用于电信的传送媒体，扩大到蓝牙、无线LAN(Local Area Network局域网)等各种方式。例如，正在进行使从几厘米的近距离、例如用电缆连接的装置成为无电缆的连接单元的开发。
另外，在无线通信中，使用全能的单一系统，例如基于GSM(GlobalSystem for Mobile Communications移动通信全球系统)、IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000国际移动电信2000)等作为世界标准的标准而构建的相同系统。但是，在将来，不同地域、不同操作者对系统的目的不同，所需要的系统也变得多样化。因此，在同一时期、相同场所，必须根据不同目的而使最佳的其它系统混合存在。为了与此相适应，必须使终端和基站适应不同的系统。
另外，迄今为止，为了将在单一的硬件下能够通信的装置自适应地分别与不同的网络连接，也正在进行无线设备的软件化。另外，也正在开发可重构设备。
另外，也正在提出面向应用的通信的要求。即，让用户侧针对每个应用来选择无线通信线路会给用户添加麻烦，所以，在无线设备侧，需要自动地选择、设定最合适的无线通信线路的功能。
作为执行具有不同特性的多个应用的无线通信装置的例子，有如下无线装置基于各个应用的特性，为各个应用选择多个无线通信系统中的一个，并且决定在所选择的无线通信系统中进行无线通信时使用的电波的频率等(例如，参照专利文献1)。
专利文献1 特开2004-179693号公报。
但是，在上述的背景技术中存在如下问题。
存在新频带的获得困难的问题。
对于大部分的频带，业已分配完毕，所以难以得到新的频带。
另外，当让新旧系统在业务内共存时，需要确立用于使系统平稳转移的系统共存法(控制方法)。不同代的系统，例如从第2代向第3代进行系统转移时，在利用相同频带来构筑网络的情况下，在1个频带中多个系统共存。需要确立使这种情况下的多个系统共存的方法以及控制法。例如，需要确立使系统在公众电信、广播系统等不同业务间共存的方法以及控制法。
另外，运营商可利用的频带是许可制，对于未许可的频带，即使其他运营商等没有在使用也不能使用。因此，存在的问题是运营商必须仅使用被分配的频带来对业务量的变动进行处理。
另外，电波政策会发生变化，对于频带的使用，有可能从对允许独占性使用的操作者给予许可的注册制，变化为对满足某种标准、允许使用的操作者以及运营商进行注册的注册制。
这种情况下，对于根据注册制而分配的频带，因为有时其他的运营商正在提供服务，所以需要确立该频带中的高效的信号传送方法。例如，需要制定对其它系统的干扰和本系统被干扰的对策。
另外，存在难以确保连续的宽频带的问题。
想要达到高的传送速度，则需要获得较宽的频带，但问题是没有空着的宽频带。
这种情况下，因为只能获取片断化的频带，因此，需要确立利用该片断化的频带的信号传送技术(多频带信号传送技术)和最合适的业务量分配法。例如，需要确立根据用途划分使用频带的方法、资源的控制法。

发明内容
本发明的目的在于提供能够分配可用于通信的频带的频带分配装置以及频带分配方法。
为了解决上述课题，本发明的频带分配装置包括电波利用数据库，其存储表示分配给每个运营商专用的专用频带、已注册的运营商可使用的注册制频带以及在满足预定的条件的情况下可使用的无需许可频带的类别信息；用户信息数据库，其存储用户的信息；频带选择单元，其基于类别信息以及用户信息，选择可利用的利用频带；以及频带分配单元，其从利用频带中将满足用户要求的QoS(Quality of Service服务质量)的频带分配给用户。
通过这样的结构，可从专用频带、注册制频带以及无需许可频带中将满足用户要求的QoS的频带分配给用户。
另外，本发明的频带分配方法包括基于表示分配给每个运营商专用的专用频带、已注册的运营商可使用的注册制频带以及在满足预定的条件的情况下可使用的无需许可频带的类别信息以及用户的信息，选择可利用的利用频带的步骤；从利用频带中将满足用户要求的QoS的频带分配给用户的步骤。
这样，可从专用频带、注册制频带以及无需许可频带中将满足用户要求的QoS的频带分配给用户。
根据本发明的实施例，可实现能够分配可用于通信的频带的频带分配装置以及频带分配方法。


图1是表示本发明的一个实施例的频率利用技术的说明图。
图2是本发明的一个实施例的发送机的功能框图。
图3是本发明的一个实施例的频率/发射功率分配部的功能框图。
图4是表示本发明的一个实施例的不同系统共存的一例的说明图。
图5是表示本发明的一个实施例的发送机的动作的流程图。
图6是表示本发明的一个实施例的频率选择的一例的说明图。
符号说明100发送机
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施例。
并且，在用于说明实施例的所有图中，具有相同功能的部分使用相同记号，并省略重复说明。
参照图1以及图2对本发明的实施例的频带分配装置进行说明。
首先，参照图1对实施例的频率利用技术进行说明。
在图1中，横轴是频率，纵轴是频率利用效率。
例如，如图1所示，当(1)～(4)所示的频带上被分配了现有系统时，对于新系统，使用全部的空闲频带进行分配，使频带的利用效率为最大。
这种情况下，利用使已有系统和新系统在相同频带上共存来进行分配的方法、在1个系统中使用多个频带的方法、使多个系统在一个频带上共存的方法，来分配频带。
这样，在本运营商使用的频带与其他运营商使用的频带混合存在的情况下，本实施例的频带分配装置通过干扰认知技术、频率共享技术、干扰消除技术、降低避免产生干扰技术、多频带控制技术，进行使用全部空闲频带、使频率利用效率最大化的自适应控制。
接着，参照图2对本实施例的发送机100进行说明。
例如在移动站以及基站的至少一方具备本实施例的发送机100。发送机100包括应用执行装置101、与应用执行装置101连接的发送装置102、与发送装置102连接的控制装置105。
发送装置102包括与应用执行装置101连接的基带信号处理部103、与基带信号处理部103连接的多频带RF(无线频率)部104。
控制装置105包括频率/发送功率分配部106；与频率/发送功率分配部106连接的电波环境认知部107；用户要求QoS判定部108；发送参数决定部111；电波瞬间变动测定部109；电波利用DB(Database数据库)112以及用户DB113；与用户要求QoS判定部108、电波瞬间变动测定部109、用户DB113以及基带信号处理部103连接的多用户调度控制部110。另外，发送参数决定部111与基带信号处理部103连接，用户要求QoS判定部108与应用执行装置101连接。
另外，频率/发射功率分配部106、电波利用DB112以及用户DB113构成频带分配装置。
当在某移动站间进行通信时，或在移动站和服务器之间进行通信时，发送机100的应用执行装置101向移动站或服务器进行发送请求。
应用执行装置101包括各种各样的应用，通过执行这些应用，进行例如语音通信、视频通信、数据传送等。
当基站接收到从通信对方侧的移动站或服务器经由网络发送的数据时，将数据输入到基带信号处理部103。
在移动站中，执行每个发送机所具有的应用中的预定的应用，将已数字化的发送数据输入到基带信号处理部103。
在基站以及移动站的基带信号处理部103中，按每个用户选择发送信号的频率、时间(多用户调度)。按照那时使用的频率、时间，选择适当的纠错、交织、调制以及发送功率，使用这些所选择的参数，将所输入的数据转换为基带信号，输入到多频带RF部104。多频带RF部104将所输入的基带信号转换为多个频带的RF，通过这些已转换的RF，进行信号的收发。
下面，对控制装置105进行说明。
频率/发送功率分配部106按每个用户选择、分配频带/发送功率。这种情况下，可对上下行链路分配不同的频带，也可按控制信号、数据信号来分配不同的频带。
电波环境认知部107对各个用户可利用的频率的当前状态进行认知。例如，对可利用的频带以及其带宽、其它系统的参数、本系统的干扰功率和来自其它系统的干扰功率、传播损失以及遮蔽(shadowing)等中的至少1个进行检测。
用户要求QoS判定部108根据由应用执行装置101输入的QoS信息，对每个应用所需要的平均传送速度、延迟(平均延迟、最大延迟、抖动等)、帧错误率、发送功率、最大传送速度、最低保证传送速度等中的至少1个进行判定。
在本实施例中，所谓QoS是指平均传送速度、延迟(平均延迟、最大延迟、抖动等)、帧错误率、发送功率、最大传送速度、最低保证传送速度等。
电波瞬间变动测定部109在要利用的信道上，测定希望波和干扰波的由频率、时间方向的衰弱等引起的瞬间变动。
多用户调度控制部110进行对多个用户的调度。调度针对频率方向和时间方向两方来进行。
发送参数决定部111决定在进行将用户数据转换成发送序列的处理的基带信号处理部103中使用的参数。这种情况下，决定编码率、交织、调制方式、发送功率控制方式等。
电波利用DB中存储频带的类别信息。具体地说，存储表示分配给每个运营商专用的频带(以下称为专用频带)、多个已注册的运营商可使用的频带(以下称为注册制频带)、如果满足法令所规定的条件谁都可自由使用的频带(以下称为无需许可频带)，例如ISM(Industry sciencemedical工业科学医疗)频带的类别的信息。例如，存储有关各个频带的状况的信息。这里，对于注册制频带以及无需许可频带，存储利用该频带时的制约、例如有关发送功率的利用限制等信息。
在用户DB中，存储用户类别、例如表示各频带的利用优先级的信息、例如利用计划、移动站的传送能力、例如发送功率的限制、信号处理能力、可利用的RF等信息。
下面，参照图3说明本实施例的频率/发送功率分配部106。
本实施例的频率/发送功率分配部106包括与电波利用DB112连接的地域/时间利用频带选择部1161；与地域/时间利用频带选择部1161、电波环境认知部107以及用户DB113连接的用户利用频带选择部1162；与用户利用频带选择部1162、电波环境认知部107以及用户QoS判定部108连接的利用频带/发送功率分配部1163。地域/时间利用频带选择部1161以及用户利用频带选择部1162构成频带选择部。
首先，地域/时间利用频带选择部1161从电波利用DB中读入频带的类别信息，根据所读入的频带的类别信息，选择该运营商在该地域/时间可利用的利用频带。
频带被区分为专用频带、注册制频带以及无需许可频带3种。从存储了这些频带的类别信息的电波利用数据库中选择该用户可利用的频带。
例如，注册制频带可被多个运营商用于各种各样的服务。因此，没有地域、时间干扰地使用注册制频带。这样，能实现频率的有效利用。
例如，广播用的频带，有时虽然在某地域被使用，但在其它不同地域未被使用。另外，广播用的频带，在广播已经停止的深夜等时间段没有被使用。因此，广播用的频带在时间、地域上的频率利用率是不均匀的。因此，通信运营商在不对广播事业引起干扰的时间，随时选择利用频带，由此，可实现频率资源的有效利用。
例如，如图4(a)所示，在某地域a，因为频带f1、f3以及f4被用于广播，所以在移动通信中利用未被用于广播的频带f2。另外，如图4(b)所示，在不同于地域a的地域b，频带f2、f3以及f4被用于广播，所以在移动通信中利用未被用于广播的频带f1。这样，通过随时选择利用频带，可实现频率资源的有效利用。
还有对于防灾无线等虽然通常几乎不被使用但重要性极高的系统所利用的频带，也可通过使用对该防灾无线等已有系统不产生干扰的结构，来进行利用。
地域/时间利用频带选择部1161将所选择的频带的信息输入到用户利用频带选择部1162。
用户利用频带选择部1162从用户DB113中读入用户信息，例如，该用户的类别信息以及传送的信息，基于所读入的用户信息，从所输入的频带信息中选择该用户可利用的利用频带。
在无处不在(ubiquitous)的通信中，用户持有的移动站是多样的，各个移动站所具备的性能/能力大不相同。例如，具有高处理能力的移动站可进行宽带无线区间的信号处理，还能够增大发送功率。另外，可具有高能力的无线线路，同时使用各种各样的RF。
另一方面，传感器等小型、处理能力低的移动站的信号处理能力也低，所以不能处理宽带的信号。另外，可发送的功率也小。而且因为有无线线路的制约，所以可利用的RF也被限定。根据这样的情况而将频带变窄。
例如，用户利用频带选择部1162将因未预期的干扰而可能造成通信环境恶化的注册制频带以及无需许可频带分配给例如尽力而为(BestEffort)的应用和利用优先级低的用户，例如低价利用计划的用户。这里，所谓尽力而为是指对于移动站，给予其当前可使用的最大限度的传送速度。另外，用户利用频带分配部1162将专用频带分配给例如使用语音、视频等实时应用的用户和利用优先级高的用户，例如高费用利用计划的用户。
用户利用频带选择部1162将所选择的频带的信息输入到利用频带/发送功率分配部1163，并且输入到电波环境认知部107。
电波环境认知部107通过检测所输入的频带的信息中的控制信号和接收功率，来检测各频带的当前状况。具体地说，收集可利用的频带、可利用的带宽、其它系统的参数、本系统和其他运营商的系统的干扰功率、需要的发送功率的信息。电波环境认知部107将所收集的电波环境状况输入到利用频带/发送功率选择部1163。
另一方面，应用执行装置101向用户QoS判定部108输入每个应用的QoS信息。用户QoS判定部108根据所输入的QoS信息，判定例如每个应用所需要的平均传送速度、延迟(平均、最大延迟、抖动等)、帧错误率、发送功率、最大传送速度、最低保证传送速度中的至少1个。另外，用户QoS判定部108将所判定的、每个应用所需要的平均传送速度、延迟(平均、最大延迟、抖动等)、帧错误率、发送功率、最大传送速度、最低保证传送速度等中的至少1个，作为QoS判定信息输入到利用频带/发送功率分配部1163。
在实时通信中，对于延迟的允许值很小，而根据应用可允许帧错误。例如，在语音通信等中，如果检测到错误，则可通过噪声减弱而让用户不太会感觉到质量的恶化，因此可允许帧错误。
另一方面，在数据通信中，期望帧错误率与有线通信相同，但允许某种程度的延迟，所以通过重发控制，能使帧错误率为0。
利用频带/发送功率分配部1163根据从电波环境认知部107输入的利用频带的状态和从用户QoS判定部108输入的每个用户的QoS判定信息，选择最适合于各用户的频带和要利用的带宽，算出需要的平均发送功率。
例如，利用频带/发射功率分配部1163根据从电波环境认知部107输入的干扰功率求出到移动站的距离，基于该距离，选择最适合于各用户的频带和要利用的带宽，算出需要的平均发射功率。
另外，利用频带/发射功率分配部1163基于从用户QoS判定部108输入的QoS判定信息，即用户要求的QoS，例如，在向位于远处的用户发送信号的情况下，在想获得较宽的服务区域等情况下，分配低频率，在想以高的传送速度进行发送的情况下，在想确保宽带的情况下，分配高频率。
对于专用频带，由于该运营商能够进行控制，所以基于运营商内的允许干扰功率计算发送功率。对于注册制频带，因为仅有已注册的运营商能够使用，在例如运营商间的规则所规定的干扰回避规则的范围内计算发送功率。对于无需许可频带，由于谁都可自由使用，所以使用例如法令规定的发送功率。
这里，如果没有满足用户需要的带宽的频带，则也可选择将多个可利用的频带的带宽分配给1个用户。
利用频带/发送功率分配部1163进行频带选择，以便满足用户的要求QoS(传送速度、延迟、错误率)、终端的可发送的最大功率，同时使系统整体的频带利用效率最大化，而且在移动站和基站中，用尽可能小的发送功率使利用区域最大化。
另外，因为电波环境时时刻刻在变化，所以所选择的频带也可根据环境的变化而变更。因此，可以周期性地进行频带的选择，也可针对每个呼叫、每个分组进行频率的重选。
另外，利用频带/发送功率分配部1163也可分上行链路和下行链路而选择不同的频带。在数据通信等应用、特别是对服务器的访问等中，有时下行链路的业务量比上行链路的业务量大几倍。这种情况下，通过对上下行链路选择非对称的带宽，能有效地收容非对称的业务量。
另外，有时根据移动站不同可利用的发送功率较小。因此，通过为上行链路分配传播损失小的低频带的方式来进行选择，能够在保持较宽的可利用区域的状态下将移动站的消耗功率抑制得较小。
另外，利用频带/发送功率分配部1163也可针对数据信号和控制信号分别选择、分配不同的频带。例如，对于传送速率不高，但要求低延迟的传送的控制信号，为了使错误率足够小，选择能获得必要的所需信噪比的低频带。另外，对于允许某种程度的延迟，但要求高速的传送速度的数据信号，通过确保高频带上的宽的带宽、使用重发控制，允许延迟的发生，同时实现高的传送速度。
所选择的利用频带/带宽、发送功率的信息被输入到发送参数决定部111。例如，对于数据信号、控制信号，分配给上下行链路的频带、带宽以及发送功率的信息被输入到发送参数决定部111。
发送参数决定部111根据所输入的利用频带/带宽、发送功率的信息，决定在用于将发送数据转换为发送序列的基带信号处理部103中使用的参数，将所决定的参数输入到基带信号处理部103。
基带信号处理部103使用所输入的参数，针对每个用户进行纠错编码、交织、调制、发送功率控制、多用户调度，将多个频带的信号输入到多频带RF部104。例如，多用户调度在频率方向和时间方向进行。当在频率方向进行调度时，如果所分配的频带相分离则分别进行控制，如果被分配的频带相靠近，则可进行统一控制。
多频带RF部104使用所分配的频带进行数据发送。例如，可通过1个设备，例如软件无线设备利用基于各个频率的参数来进行发送，也可针对各频带使用不同的设备切换它们来进行发送。
下面，参照图5说明本实施例的发送机100的频带分配动作。
首先，从电波利用数据库112中读入频带的类别信息(步骤S502)。
接着，基于所读入的频带的类别信息，判断能否选择该运营商在该地域和该时间可利用的利用频带(步骤S504)。如果能选择可利用的频带(步骤S504是)，则进行频带选择(步骤S506)。另一方面，如果不能选择可利用频带(步骤S504否)，则作为呼损或分组丢失(步骤S518)。即，在语音等的情况下作为呼损，数据的情况下作为分组丢失。
例如，在电波利用数据库112中存储如图6(a)所示的专用频带、注册制频带以及无需许可频带的类别信息，当已读入了这些频带的类别信息时，地域/时间利用频带选择部1161选择在该地域/时间可利用的频带。例如，将图6(b)所示的频带，300MHz频带、800MHz频带、2GHz频带以及5GHz频带作为可利用的频带进行选择。
接着，从用户数据库113中读入用户信息(步骤508)，基于所读入的该用户信息的类别信息和传送能力信息中的至少一个，判断能否选择通过步骤S506所选择的频带中的可利用的频带(步骤S510)。
如果能选择可利用的频带(步骤S510是)，则进行频带的选择(步骤S512)。另一方面，如果不能选择可利用的频带(步骤S510否)，则作为呼损或分组丢失(步骤S518)。即，在语音等情况下作为呼损，在数据的情况下作为分组丢失。例如，如图6(c)所示，用户利用频带选择部1162选择与所输入的频带的候选相同的频带。
接着，利用频带/发送功率分配部1163基于由电波环境认知部107输入的可利用信道、可利用带宽、其它系统的参数、来自本系统的干扰功率和来自其它系统的干扰功率、需要的发送功率中的至少1个，以及由用户QoS判定部108输入的每个应用所需要的平均传送速度、延迟(平均、最大延迟、抖动等)信息、帧出错率、发送功率、最大传送速度、最低保证传送速度中的至少一个，针对每个用户判断能否选择利用频带/发送功率(步骤S514)。如果能选择利用频带/发送功率(步骤S514是)，则决定利用的频带/带宽、发送功率，分配该频带。
例如，如图6(d)所示，分配为300MHz频带、800MHz频带、2GHz频带以及5GHz频带。这里，如果没有满足用户需要的带宽的频带，则也可以将多个可利用频带的带宽分配给1个用户。另外，也可以针对每个上下行链路、每个数据和控制信号分配不同的频率。另一方面，如果不能选择利用频带/发送功率(步骤S514否)，则作为呼损或分组丢失(步骤S518)。即，在语音等情况下作为呼损，在数据的情况下作为分组丢失。
根据本实施例，运营商也可以在被专用地分配的频率以外利用多个频带，所以能灵活应对业务量的时间性、地域性的不均匀的发生。另外，对于1个系统，也可分配多个频带。
另外，能够满足用户要求的QoS，并使系统整体的频率利用效率最大化，在保证较宽的可利用区域的状态下将移动站的消耗功率抑制得较小。因此，可实现在任意地域都能使用的移动站。
本发明的频带分配装置以及频带分配方法可适用于在多个系统中利用可用于通信的频带的移动通信系统。
权利要求
1.一种频带分配装置，其特征在于，包括RF数据库(112)，其存储表示专用频带、注册频带或无需许可频带的频率类别信息；用户信息数据库(113)，其存储用户信息；频带选择单元(1161，1162)，其基于所述频率类别信息和所述用户信息选择可用的频带；以及频带分配单元(1163)，其从所选择的可用频带中分配满足用户要求的QoS的频带。
2.根据权利要求1所述的频带分配装置，其特征在于，所述频带选择单元包括第1频带选择单元(1161)，其基于所述频率类别信息选择第1可用频带；第2频带选择单元(1162)，其基于所述用户信息，从所述第1可用频带中选择第2可用频带，所述频带分配单元从所述第2可用频带中分配满足用户要求的QoS的频带。
3.根据权利要求2所述的频带分配装置，其特征在于，所述频带选择单元基于用户使用移动终端的地区和时间中的至少一方，来选择第1可用频带。
4.根据权利要求2所述的频带分配装置，其特征在于，所述用户信息数据库存储所述频率类别信息所表示的各频带的利用优先级信息和所述用户使用的移动终端的传送能力信息中的至少一个，作为所述用户信息；所述第2频带选择单元基于所述优先级信息和所述传送能力信息中的至少一个，来选择所述第2可用频带。
5.根据权利要求1所述的频带分配装置，其特征在于，还包括RF环境认知单元(107)，其检测所述可用频带的状态，所述频带分配单元基于所述可用频带的状态，给所述用户分配频带。
6.根据权利要求1所述的频带分配装置，其特征在于，还包括QoS判定单元(108)，其根据应用来判定用户要求的QoS。
7.根据权利要求1所述的频带分配装置，其特征在于，如果不能获得满足用户需要的带宽的单个频带，所述频带分配单元将多个可利用的频带分配给所述用户。
8.一种频带分配方法，其特征在于，包括如下步骤基于用户信息和表示专用频带、注册频带或无需许可频带的频率类别信息，选择可用频带；以及从所选择的可用频带中分配满足用户要求的QoS的频带。
全文摘要
本发明提供能分配可用于通信的频带的频带分配装置以及频带分配方法。通过在频带分配装置中包括以下单元来实现上述本发明电波利用数据库，其存储表示分配给每个运营商专用的专用频带、已注册的运营商可使用的注册制频带以及在满足预定的条件的情况下可使用的无需许可频带的类别信息；用户信息数据库，其存储用户的信息；频带选择单元，其基于类别信息以及用户信息，选择可利用的利用频带；以及频带分配单元，其从利用频带中将满足用户要求的QoS的频带分配给用户。
文档编号H04W16/14GK1753565SQ20051010497
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者的场直人, 吉野仁, 杉山隆利 申请人:株式会社Ntt都科摩