JP5168018B2 - 無線基地局装置における周波数割当て方法、及び無線基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局装置における周波数割当て方法、及び無線基地局装置に関する。

従来から、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割多元接続）や、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）などの通信方式は、隣接セルとの干渉を回避するため、システム全体に割当てられた周波数を分割し、隣接セルに異なる周波数を割当てる方法が用いられている（例えば、以下の特許文献１）。

図１３は、かかる周波数割当て方法を説明するための図である。同図に示すように、本方法は例えば３つのセル（セル＃Ａ〜セル＃Ｃ）に異なる周波数（ｆ１〜ｆ３）を夫々割当てる。セル境界付近において異なるセルに位置する２つの端末装置は、互いに周波数が異なるため干渉の問題が少なく、良好な品質で基地局装置と通信できる。

図１４、図１５（Ａ）乃至同図（Ｃ）は、上記特許文献１に記載された他の周波数割当て方法の例を示す図である。図１３等に示すように、各セルにおいて基地局に近い領域では共通の周波数（ｆ４）が割当てられ、隣接セルとの境界に近い領域では隣接セルと異なる周波数（ｆ１〜ｆ３）が割当てられる。

隣接セルに異なる周波数を割当てるようにした周波数割当て方法（図１１）では、各セルにおける周波数利用効率は全周波数に対して「１／３」である。一方、共通の周波数を使用しつつ隣接セルに異なる周波数を割当てる周波数割当て方法（図１２等）は、周波数利用効率は「２／４＝１／２」である。共通の周波数を用いる方が、周波数効率は良い。

他方、セル構成の方法として、「オムニセル」と「セクタセル」がある。「オムニセル」とは基地局装置において無指向性アンテナを用いて構成したセルである。また、指向性アンテナを用いて構成したセルが「セクタセル」である。図１６は「オムニセル」、図１７は「３セクタセル」によるセル構成の例を示す図である。ともに、３種類の周波数「ｆ１」〜「ｆ３」を用い隣接セル間や隣接セクタ間で異なる周波数が割当てられる。

ここで、周波数「ｆ１」が割当てられたセルやセクタに着目すると、「オムニセル」（図１６）では隣接する６個のセルの各基地局装置１００から電波が到来するため、干渉の発生する可能性が高い。一方、「３セクタセル」（図１７）では、指向性アンテナを用いているため斜め左上方向の基地局装置からの電波は受信せず、その分「オムニセル」の場合と比較して干渉は少ない。

図１８は「６セクタセル」の例を示す図である。「６セクタセル」では、隣接するセクタ間で異なる周波数が割当てられ、各セクタにおいてその周波数利用効率は「１／６」となる。
特開２００４−１５９３４５号公報

上述したように「セクタセル」は「オムニセル」と比較して干渉の発生は少ない。共通の周波数を利用した周波数割当て方法（図１４）は「オムニセル」によるセル構成である。この周波数割当て方法を「セクタセル」に適用することで、干渉の発生を少なくさせることができる。

しかし、「セクタセル」は「オムニセル」と比較して周波数の利用効率が低下する。例えば、図１４に示すような「オムニセル」による周波数割当ての利用効率は「１／２」であり、図１８に示す「６セクタセル」による周波数割当ての利用効率は「１／６」となる。

そこで、一目的は周波数の利用効率が高い無線基地局装置における周波数割当て方法、及び無線基地局装置を提供することにある。

また、他の目的は隣接セルや隣接セクタからの干渉を少なくした周波数割当て方法等を提供することにある。

一態様によれば、端末装置と無線通信を行う無線基地局装置において前記無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、前記セルの範囲を外円、前記外円より前記無線基地局装置に距離が近い範囲を内円とし、前記セルを更に前記外円と前記内円とに分割し、前記セクタの前記外円に位置する第１の端末装置には、同一セルの隣接セクタに位置する第２の端末装置とは異なる周波数を割当てるとともに、隣接セルの隣接セクタにおける外円に位置する第３の端末装置とは異なる周波数を割当て、前記第１の端末装置に割当てた前記周波数を、前記第１の端末装置の位置する前記セクタに対して２つ隣に配置される２つのセクタの前記内円に夫々位置する第４及び第５の端末装置に割当てる。

また、他の態様によれば、端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、６つに分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、前記無線基地局装置に対する通信品質の測定結果を前記端末装置から受信し、第１のテーブルに基づいて、前記測定結果から前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか、前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が近い範囲である内円に位置するかを示す位置情報を求め、第２のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置へ割当てる前記周波数を選択し、第３のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間でデータを送受信する。

さらに、他の態様によれば、端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てる無線基地局装置において、前記端末装置に対する通信品質の測定結果と、前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が違い内円に位置するかを示す位置情報とを含む第１のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置に割当てる周波数とを含む第２のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置への送信電力値とを含む第３のテーブルとを記憶した記憶部と、前記測定結果を前記端末装置から受信し、前記第１のテーブルに基づいて前記測定結果から前記位置情報を取得し、前記第２のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から割当てるべき前記周波数を選択し、前記第３のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間で無線通信を行う制御部とを備える。

周波数の利用効率が高い無線基地局装置における周波数割当て方法、及び無線基地局装置を提供することができる。また、隣接セルや隣接セクタからの干渉を少なくした周波数割当て方法等を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態について以下説明する。

図１は移動通信システム１の構成例を示す図である。移動通信システム１は、端末装置１０と、無線基地局装置（以下、「基地局装置」）２０‐１〜２０‐ｎと、網接続装置４０‐１〜４０‐ｍと、通信網６０とを備える。

端末装置１０は、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末である。

基地局装置２０‐１〜２０‐ｎは、端末装置１０と網接続装置４０‐１〜４０‐ｍとの間に接続され、無線回線と有線回線の変換や中継、回線管理、通信制御等を行う。詳細は後述する。

網接続装置４０‐１〜４０‐ｍは、通信網６０と基地局装置２０‐１〜２０‐ｎとのインターフェースであり、有線回線や端末装置１０の状態等を管理する。

本移動通信システム１において、端末装置１０は、基地局装置２０‐１〜２０‐ｎの通信可能範囲であるセルを移動しながら、当該セルを構成する基地局装置２０‐１〜２０‐ｎと無線通信を行う。尚、本実施例において、各セルは「セクタセル」により構成され、基地局装置２０‐１〜２０‐ｎは指向性のアンテナを備える。

図２は基地局装置２０‐１〜２０‐ｎ（以下では、基地局装置２０とする）の構成例を示す図である。

基地局装置２０は、制御部２１と、無線送受信部２２と、第１〜第６のアンテナ２３‐１〜２３‐６と、測定部２４と、有線連結部２５、及び記憶部２６を備える。

制御部２１は、無線送受信部２２、測定部２４、有線連結部２５、及び記憶部２６と接続され、各種制御を行う。制御部２１の詳細は後述する。

無線送受信部２２は、無線信号と有線信号との変換等を行い、無線通信による送受信信号を送受信する。無線送受信部２２は、更に、第１〜第６のセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６を備える。第１〜第６のセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６は、夫々、第１〜第６のアンテナ２３‐１〜２３‐６と接続され、制御部２１の制御により、予め割当てられた周波数の無線信号を所定送信レベルで各アンテナ２３‐１〜２３‐６に出力する。また、第１〜第６のセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６は、夫々、第１〜第６アンテナ２３‐１〜２３‐６で受信した端末装置１０からの無線信号を制御部２１や測定部２４に出力する。

第１〜第６のアンテナ２３‐１〜２３‐６は、第１〜第６のセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６からの送信信号を端末装置１０に無線送信し、端末装置１０から送信された無線信号を受信し第１〜第６のセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６に出力する。第１〜第６のアンテナ２３‐１〜２３‐６は夫々異なる方向を向き、各々の方向に対して無線信号を送受信する、いわゆる、指向性を有するアンテナである。第１〜第６の６個のアンテナ２３‐１〜２３‐６を用いているため各セルは６個のセクタからなる「６セクタセル」で構成される。

測定部２４は、共通パイロット信号等を生成して無線送受信部２２等に出力し、その測定結果を端末装置１０から受信等することにより、配下の端末装置１０の位置を測定する。

有線連結部２５は、網接続装置４０‐１〜４０‐ｍと接続され、制御部２１を介して無線送受信部２２からの信号を網接続装置４０‐１〜４０‐ｍに出力するとともに、網接続装置４０‐１〜４０‐ｍからの信号を制御部２１に出力する。

記憶部２６は、後述する内円外円在圏判定参照テーブルや、周波数配置参照テーブル、最大送信電力参照テーブル、優先周波数選択参照テーブルなどの各テーブルを記憶する。

次に、本実施例における周波数配置の例について説明する。図３は周波数配置の例を示す図である。一つの六角形が一つの基地局装置２０におけるセル範囲を示す。各セルは所謂「６セクタセル」により構成され、６個のセクタに分割される。また、各セルは内円と外円とに分割され、セクタの内円と外円とで異なる周波数が配置される。図４に示す周波数の配置は、各セクタの外円に、隣接セルの隣接セクタと異なる周波数が配置される。基地局装置２０Ａのセルに着目すると、各セクタ２０１〜２０６の外円に夫々「ｆ１」〜「ｆ６」が順に配置される。そして、同一セル内において、外円で使用された周波数を１２０°ずれた方向の２つのセクタ（当該セクタから２つ隣の２つのセクタ）の内円に当該周波数を配置する。基地局装置２０Ａのセルに着目すると、セクタ２０１の外円に割当てられた周波数「ｆ１」は、同一セル内の１２０°ずれた方向の２つのセクタ２０３，２０５の内円に配置される。同様にして順次内円に周波数を配置させると、図３に示すような周波数配置となる。各セクタの内円や外円に端末装置１０が位置すると、図３に示す周波数が割当てられる。

また、本実施例における周波数配置では、外円で使用される周波数は内円でも使用可能である。例えば、基地局装置２０Ａのセクタ２０１では、外円で使用される周波数「ｆ１」は内円でも使用可能である。

図４（Ａ）は基地局装置２０Ｃのセクタ２１７に配置される周波数とそのレベルを示す図であり、同図（Ｂ）はセクタ２１８に配置される周波数とそのレベルの例を示す図である。図４（Ａ）に示すように、セクタ２１７に電波を送信するアンテナ２３‐２は周波数「ｆ２」の出力レベルを大、周波数「ｆ４」、「ｆ６」の出力レベルを小として信号を無線送信する。一方、セクタ２１８に電波を送信するアンテナ２３‐３は周波数「ｆ１」、「ｆ３」、「ｆ５」を送信し、その送信レベルは夫々「小」、「大」、「小」とする。送信レベルを「大」にすることで、セクタの外円に電波を送信できる。

次に、図３に示す周波数配置の通信品質について説明する。図３に示す中点Ａと中点Ｂを評価点とし、これらの点における通信品質について説明する。

まず、中点Ａにおける通信品質について説明する。図５は中点Ａの通信品質を説明するための図であり、説明を分かり易くするため図３に対して右周りに３０度移動させた図である。

ここで、着目する周波数をｆ１とする。中点Ａは、３つの基地局装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから等距離にある点であり、基地局装置２０Ａのセクタ２０１に対応するアンテナ２３‐１からの電波が希望波、基地局装置２０Ｂのセクタ２６３と、基地局装置２０Ｃのセクタ２２０と、基地局装置２０Ｄのセクタ２２１とセクタ２２５、基地局装置２０Ｅのセクタ２３１と、基地局装置２０Ｆのセクタ２４１と、基地局装置２０Ｇのセクタ２６１とセクタ２６２の各セクタに対応する各アンテナ２３‐１〜２３‐６からの電波が干渉波となる。

このように中点Ａは、基地局２０Ａのセル端（またはその外側）に位置し、かつ隣接基地局２０Ｂ等からの干渉波を受信する最も厳しい位置である。よって、中点Ａの通信品質を計算することで、図３に示す周波数割当てが一定の品質を満たすか否かを判別できる。

ここで、各セクタのアンテナ指向性を鑑み、当該中点Ａに対してそのアンテナ方向が左右９０度以上のセクタからの干渉は無視する（図５の点線網かけで示すセクタ）。例えば、基地局２０Ａのセクタ２０３や基地局２０Ｃのセクタ２１８でも周波数ｆ１を使用するが、これらはアンテナ方向が中点Ａに対して後ろ方向であり、所謂フロントバック比が２５ｄＢ程度取れる（アンテナ方向の利得に対して２５ｄＢ＝３００分の１の減衰がある）ことから干渉は無視できる。以降も同様に、アンテナ方向が観測点（中点Ａや中点Ｂなど）に対して左右９０度以上の場合は干渉を無視できるものとして、干渉計算を行う。

中点Ａにおける、各基地局装置２０Ａ〜２０Ｇ（の各セクタ２０１等に対応する各アンテナ２３‐１〜２３‐６）からの周波数ｆ１の受信電力（先に無線できるとしたセクタからの受信電力は含まない）、つまりセクタ２０１，２６３，２２０，２２１，２３１，２４１，２６１，２２５，２６２からの受信電力をＰｒ１〜Ｐｒ９（ｄＢｍ）とし、各基地局装置２０Ａ〜２０Ｇの上記各セクタからの送信電力をＰｔ１〜Ｐｔ９（ｄＢｍ）、各基地局装置２０Ａ〜２０Ｇから中点Ａまでの電力の伝播損失をＬ１〜Ｌ９（ｄＢ）とする。このとき、中点Ａにおける周波数ｆ１の信号対干渉比ＳＩＲは、
［数１］
〔ＳＩＲ〕＝〔Ｐｒ１〕／（〔Ｐｒ２〕＋〔Ｐｒ３〕＋〔Ｐｒ４〕＋〔Ｐｒ５〕＋〔Ｐｒ６〕＋〔Ｐｒ７〕＋〔Ｐｒ８〕＋〔Ｐｒ９〕
となる。ここで、〔 〕はｄＢの真値を示す。［数１］を変形すると、
［数２］
〔ＳＩＲ〕＝〔（Ｐｔ１−Ｌ１）〕／｛〔（Ｐｔ２−Ｌ２）〕＋〔（Ｐｔ３−Ｌ３）〕＋〔（Ｐｔ４−Ｌ４）〕＋〔（Ｐｔ５−Ｌ５）〕＋〔（Ｐｔ６−Ｌ６）〕＋〔（Ｐｔ７−Ｌ７）〕＋〔（Ｐｔ８−Ｌ８）〕＋〔（Ｐｔ９−Ｌ９）〕｝
となる。

ここで、基地局装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの中点Ａは、各基地局装置２０Ａ，２０Ｂ,２０Ｃから等距離にあるため、各基地局装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの各アンテナ２３‐１〜２３‐６からの伝播損失は同じであり、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３とおける。

また、基地局装置２０Ａから中点Ａまでの距離をｒとしたとき、基地局装置２０Ｅ、２０Ｆから中点Ａまでの距離は、２．６５ｒとおける。一般に、送信電力の減衰量は距離の３．５乗に比例して減衰し（減衰係数３．５乗則）、以下の式が成り立つ。

［数３］
距離ｒでの減衰量と距離Ｒでの減衰量との比＝（Ｒ／ｒ）^３．５
この数３をデシベル値で表すと、
［数３１］
減衰量の比＝３５ｌｏｇ（Ｒ／ｒ）（ｄＢ）
となる。

よって、基地局装置２０Ｅのセクタ２３１と、基地局装置２０Ｆのセクタ２４１の方向に対応するアンテナ２３‐１から中点Ａまでの送信電波の減衰量と距離ｒにおける減衰量との比は、３５ｌｏｇ（２．６５）≒１４．８（ｄＢ）となり、
［数４］
Ｌ５＝Ｌ６＝Ｌ１＋１４．８
が成立する。

さらに、基地局装置２０Ｄ，２０Ｇから中点Ａへの距離は２ｒとおけるため、基地局装置２０Ｄのセクタ２２１，２２５と基地局装置２０Ｇのセクタ２６１，２６２の各方向に対応する各アンテナ２３‐１〜２３‐６から中点Ａまでの減衰量と距離ｒにおける減衰量との比は、３５ｌｏｇ（２）≒１０．５（ｄＢ）となる。ただし、この場合、各アンテナ２３‐１〜２３‐６の指向方向は中点Ａに対して６０°傾いた方向を向いているため、アンテナ２３‐１〜２３‐６の性質から通常約１３（ｄＢ）程度の減衰がある。よって、
［数５］
Ｌ４＝Ｌ７＝Ｌ８＝Ｌ９＝Ｌ１＋１０．５＋１３＝Ｌ１＋２３．５
が成立する。

また、基地局装置２０Ａのセクタ２０１、基地局装置２０Ｄのセクタ２２１、基地局装置２０Ｅのセクタ２３１、基地局装置２０Ｆのセクタ２４１、及び基地局装置２０Ｇのセクタ２６１の方向に対応するアンテナ２３‐１は、周波数「ｆ１」に関して外円に送信する電波である。

一方、基地局装置２０Ｂのセクタ２６３、基地局装置２０Ｃのセクタ２２０、基地局装置２０Ｄのセクタ２２５、及び基地局装置２０Ｇのセクタ２６２の各方向に対応する各アンテナ２３‐１〜２３‐６は、周波数「ｆ１」に関して内円に送信する電波である。

ここで、内円と外円の送信電力比をＳとおくと、
［数６］
Ｐｔ１＝Ｐｔ４＝Ｐｔ５＝Ｐｔ６＝Ｐｔ７
［数７］
Ｐｔ２＝Ｐｔ３＝Ｐｔ８＝Ｐｔ９＝Ｐｔ１＋Ｓ
が成立する。

［数４］から［数７］を全て［数２］に代入すると、［数２］は
［数８］
〔ＳＩＲ〕＝〔（Ｐｔ１−Ｌ１）〕／｛〔（Ｐｔ１＋Ｓ）−Ｌ１〕＋〔（Ｐｔ１＋Ｓ）−Ｌ１〕＋〔Ｐｔ１−（Ｌ１＋２３．５）〕＋〔Ｐｔ１−（Ｌ１＋１４．８）〕＋〔Ｐｔ１−（Ｌ１＋１４．８）〕＋〔Ｐｔ１−（Ｌ１＋２３．５）〕＋〔（Ｐｔ１＋Ｓ）−（Ｌ１＋２３．５）〕＋〔（Ｐｔ１＋Ｓ）−（Ｌ１＋２３．５）〕｝
となる。〔 〕はｄＢに対する真値であることに注意して計算を進めると、［数８］の右辺は〔Ｐｔ１−Ｌ１〕が分母と分子で消去される。さらに、［数８］は、ＳＩＲ＝２（ｄＢ）を代入することにより、Ｓ≒−５．６（ｄＢ）を得る。

すなわち、中点Ａにおける通信品質については、各基地局装置２０Ａ〜２０Ｇにおいて内円の送信電力を外円の送信電力より約「５．６ｄＢ」小さくすれば、中点Ａにおいて一定の品質（例えば、ＳＩＲ＝２ｄＢ）を満足することができる。

次に、中点Ｂにおける通信品質について説明する。中点Ａでの外円における周波数ｆ１の干渉計算に対応して、例えば基地局装置２０Ｂのセクタ２６３の内円の中点で周波数ｆ１の干渉計算を行うべきであるが、セクタやアンテナ方向の関係をわかりやすく説明するため干渉計算するポイントを基地局装置２０Ａのセクタ２０１の内円の中点とし、着目する周波数をｆ５とする。ｆ５において計算を行った結果はセクタ２６３でｆ１の計算を行うのと同等である。

図６は中点Ｂの通信品質を説明するための図であり、説明を分かり易くするため図３に対して右周りに３０度移動させた図である
この場合、基地局装置２０Ａのセクタ２０１の方向に対応するアンテナ２３‐１からの電波が希望波、基地局装置２０Ｂのセクタ２６３、基地局装置２０Ｃのセクタ２２０、基地局装置２０Ｄのセクタ２２１，２２５、基地局装置２０Ｅのセクタ２３１、基地局装置２０Ｆのセクタ２４１、基地局装置２０Ｇのセクタ２６１，２６２の各方向に対応する各アンテナ２３‐１〜２３‐６からの電波が干渉波となる。以上のセクタ以外にも周波数ｆ５を使用するセクタは存在するが、アンテナ方向とアンテナ指向性の関係から干渉電力を無視できる。

中点Ｂは、セクタを内円と外円に分割したとき、セクタ内の基地局装置２０Ａからの希望波を受信でき、かつ、隣接基地局装置２０Ｃからセクタ２２０の外円（周波数ｆ５）に送信する送信電力の大きい電波が干渉となり、外円と内円の境界で一定の品質を満たすか否かを判別するためのポイントである。

中点Ｂにおける周波数ｆ５信号対干渉比ＳＩＲは、
［数９］
〔ＳＩＲ〕＝〔Ｐｒ１〕／（〔Ｐｒ２〕＋〔Ｐｒ３〕＋〔Ｐｒ４〕＋〔Ｐｒ５〕＋〔Ｐｒ６〕＋〔Ｐｒ７〕＋〔Ｐｒ８〕＋〔Ｐｒ９〕）
となる。

基地局装置２０Ａから中点Ｂまでの距離を０．８７ｒｘ（ｒは外円の半径、ｘは外円の半径ｒに対して内円が一定の品質になるときの外円の半径に対する内円の半径の比）としたとき、基地局装置２０Ｂ及び基地局装置２０Ｄから中点Ｂまでの距離は、０．８７（ｘ^２−２ｘ＋４）^−０．５となるため、基地局装置２０Ａから中点Ｂまでの減衰量と基地局装置２０Ｂ，２０Ｄから中点Ｂまでの減衰量との比は、３５ｌｏｇ｛（ｘ^２−２ｘ＋４）^−０．５／ｘ｝＝Ｌａ（ｄＢ）となる。基地局装置２０Ｄのセクタ２２１のアンテナ指向方向は中点Ｂに対して６０度以上傾いているため、アンテナの性質から約１３ｄＢ程度の減衰がある。よって、
［数１０１］
Ｌ２＝Ｌ８＝Ｌ１＋Ｌａ
［数１０２］
Ｌ４＝Ｌ１＋Ｌａ＋１３
となる。

基地局装置２０Ａから中点Ｂまでの減衰量と、基地局装置２０Ｃから中点Ｂまでの減衰量との比は、３５ｌｏｇ｛（２−ｘ）／ｘ｝＝Ｌｂ（ｄＢ）となり、
［数１０３］
Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌｂ
が成立する。

基地局装置２０Ａから中点Ｂまでの減衰量と基地局装置２０Ｅと基地局装置２０Ｇから中点Ｂまでの減衰量との比は３５ｌｏｇ｛（ｘ^２＋２ｘ＋４）^−０．５／ｘ｝＝Ｌｃ（ｄＢ）となる。基地局装置２０Ｇのセクタ２６１のアンテナ指向方向は中点Ｂに対して６０度以上傾いているため、アンテナの性質から約１３ｄＢ程度の減衰がある。よって、
［数１０４］
Ｌ５＝Ｌ９＝Ｌ１＋Ｌｃ
［数１０５］
Ｌ７＝Ｌ１＋Ｌｃ＋１３
となる。

基地局装置２０Ａから中点Ｂまでの減衰量と基地局装置２０Ｆから中点Ｂまでの減衰量との比は３５ｌｏｇ｛（３−ｘ）／ｘ｝＝Ｌｄ（ｄＢ）となり、
［数１０６］
Ｌ６＝Ｌ１＋Ｌｄ
が成立する。

基地局装置２０Ａのセクタ２０１、基地局装置２０Ｂのセクタ２６３、基地局装置２０Ｄのセクタ２２１、基地局装置２０Ｅのセクタ２３１、基地局装置２０Ｆのセクタ２４１、及び基地局装置２０Ｇのセクタ２６１、２６２の各方向に対応する各アンテナ２３−１〜２３−６は、周波数「ｆ５」に関して内円に送信する電波である。

一方、基地局装置２０Ｃのセクタ２２０、基地局装置２０Ｄのセクタ２２５の方向に対応するアンテナ２３‐５は、周波数「ｆ５」に関して外円に送信する電波である。内円と外円の送信電力比Ｓについて「−５．６ｄＢ」を条件としたとき、
［数１０７］
Ｐｔ１＝Ｐｔ２＝Ｐｔ４＝Ｐｔ５＝Ｐｔ６＝Ｐｔ７
［数１０８］
Ｐｔ３＝Ｐｔ８＝Ｐｔ１−Ｓ＝Ｐｔ１＋５．６
となる。

ここで、［数１０１］から［数１０８］を［数９］に代入すると、
［数１１］
〔ＳＩＲ〕＝〔０〕/｛〔−Ｌａ〕＋〔−Ｓ−Ｌｂ〕＋〔−Ｌａ−１３〕＋〔−Ｌｃ〕＋〔−Ｌｄ〕＋〔−Ｌｃ−１３〕＋〔−Ｓ−Ｌａ〕＋〔−Ｌｃ〕｝
＝〔０〕/｛〔−Ｌａ〕＋〔５．６−Ｌｂ〕＋〔−Ｌａ−１３〕＋〔−Ｌｃ〕＋〔−Ｌｄ〕＋〔−Ｌｃ−１３〕＋〔５．６−Ｌａ〕＋〔−Ｌｃ〕｝
となる。

この［数１１］において、ＳＩＲ＝２ｄＢとなるｘを求めるとｘ＝０．７０（基地局２０Ａの外円を１とすると内円は０．７の半径）となり、Ｌｂ＝３５ｌｏｇ｛（２−０．７０）／０．７０｝＝９．４ｄＢを得る。

すなわち、基地局装置２０Ａと中点Ｂ間と、基地局装置２０Ｂと中点Ｂ間との伝播損失比が９．４ｄＢあれば、中点Ｂにおいて（基地局装置２０Ｂのセクタ２６３の内円において）、通信品質（２ｄＢ）を満たすことができる。ここで、伝播損失、つまり、減衰量は［数３］に従うため減衰量が９．４ｄＢのとき距離比ＲはＲ≒１．９となる。

すなわち、中点Ｂにおける通信品質については、内円と外円の送信電力比を約５．６ｄＢ、基地局装置２０Ａと中点Ｂ間と、基地局装置２０Ｂと中点Ｂ間との距離の比が約１．９あれば、一定の通信品質（例えば、ＳＩＲ＝２ｄＢ）を満たすことができる。

次に、図３に示す周波数を端末装置に割当てる場合の動作について説明する。図７は、基地局装置２０の制御部２１で実行する処理のフローチャートを示し、図８乃至図１０は、処理の際に用いられるテーブルの例であり、夫々、内円外円在圏判定参照テーブル２５１、周波数配置参照テーブル２５２、最大送信電力参照テーブル２５３の各例を示す図である。各テーブル２５１〜２５３は記憶部２６に記憶される。

図７に示すように、制御部２１は本処理を開始すると（Ｓ２０）、共通チャネル信号に対する測定結果を受信する（Ｓ２１）。測定結果は、例えば、制御部２１の制御により共通チャネル信号が各アンテナ２３‐１〜２３‐６から送信され、端末装置１０が共通チャネル信号に対する干渉比ＳＩＲを測定して基地局装置２０に送信することで得ることができる。制御部２１は、端末装置１０と基地局装置２０との通信品質に対する測定結果を受信すればよい。

次いで、制御部２１は、端末装置１０が外円に在圏しているか内円に在圏しているかを、内円外円在圏判定参照テーブル２５１を参照して判定する（Ｓ２２）。図８に示すように、測定結果であるＳＩＲが１０．９（ｄＢ）以上のとき、制御部２１は端末装置１０が内円に在圏していると判定し、１０．９（ｄＢ）より小さいとき外円に在圏していると判定する。勿論、この「１０．９ｄＢ」は一例でありそれ以外の閾値でもよい。

次いで、制御部２１は、周波数配置参照テーブル２５２から周波数群を選択する（Ｓ２３）。図９は基地局装置２０Ｃの周波数配置参照テーブル２５２の例である。周波数配置参照テーブル２５２は、端末装置１０が位置するセクタ番号と、端末装置１０が在圏するエリア（内円か外円か）とから構成される。制御部２１は、Ｓ２２で求めた内円又は外円の情報と、Ｓ２１で測定結果とともに受信したセクタ情報とから、周波数配置参照テーブル２５２を参照する。

ここで、セクタ情報について説明すると、まず、基地局装置２０の各セクタに対応するアンテナ２３‐１〜２３‐６からは制御部２１の制御により共通パイロット信号が送信される。このとき当該セクタ内に在圏する端末装置１０は共通パイロット信号に対するＳＩＲ等を測定しその結果を基地局装置２０に送信するが、かかる測定結果を受信するのはアンテナ２３‐１〜２３‐６（又はセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６）のうち、いずれか一つである。また、各アンテナ２３‐１〜２３‐６の向きは一定であり、どのセクタに対応するかも決められている。従って、測定結果を受信したアンテナ２３‐１〜２３‐６からどのセクタに端末装置１０が位置するかの情報を得ることができる。例えば、測定結果を受信したセクタＲＦ部２２‐１〜２２‐６からセクタ情報が制御部２１に出力される。

また、制御部２１は、周波数群を選択するときに、最大送信電力参照テーブル２５３を参照し、送信電力値も選択する。図１０に示す最大送信電力参照テーブル２５３は、基地局装置２０Ｃにおける例である。同図に示すように、外円と内円とにより送信電力値が異なる。また、基地局最大送信電力設定値は下り方向（基地局装置２０から端末装置１０への通信方向）の電力値であり、移動局最大送信電力設定値は上り方向（端末装置１０から基地局装置２０への方向）の電力値を示す。

図７に戻り、次いで、制御部２１は選択した周波数と送信電力値によりデータを送受信する（Ｓ２４）。そして、一連の処理が終了する（Ｓ２５）。勿論、端末装置１０が内円から外円、あるセクタから他のセクタに移動した場合、測定結果に基づき各テーブル２５１〜２５３を参照して、他の周波数と他の送信電力値によりデータを送受信する。

図３に示すように、各基地局装置２０Ａ〜２０Ｇにおいて各セクタにおける周波数利用効率は、「３／６＝１／２」となる。したがって、「６セクタセル」による場合（図１８）よりも、本方法の方が効率は良い。また、共通の周波数を用いた図１４の場合と比較すると、利用効率はともに「１／２」で同じであるものの、本方法は「セクタセル」により各セクタや各セルが構成されるため、「オムニセル」である図１４と比較して、干渉は少ない。よって、本実施例によれば、周波数の利用効率が高い基地局装置を提供することができる。また、本実施例によれば、隣接セルや隣接セクタからの干渉を少なくした基地局装置を提供できる。

次に他の実施例について説明する。上述した実施例では、各セクタの内円では外円に割当てる周波数を用いて通信を行うこともできる。しかし、例えば、端末装置１０の数が内円で非常に多くなったとき、外円で割当てられるべき周波数を内円で割当て過ぎてしまい、外円で割当てるべき周波数が枯渇してしまうことも考えられる。そこで、本例では、内円で使用できる周波数に対して制限を設けることでかかる事態を回避するようにしている。

図１１は本例における処理のフローチャートの例を示し、図１２は優先周波数選択参照テーブル２５４の例を示す図である。優先周波数選択参照テーブル２５４は、記憶部２６に記憶される。

本例における動作は、制御部２１が周波数配置参照テーブル２５２から周波数群を選択するとき（図５のＳ２３）に行われる。周波数配置参照テーブル２５２に従って、制御部２１は内円と外円に周波数を割当てる（Ｓ２３１）。

次いで、制御部２１は、内円だけ使用できる周波数を割当てることができるか否かを判断する（Ｓ２３２）。制御部２１は、優先周波数選択参照テーブル２５４を参照して判断する。具体的には以下のように判断する。

すなわち、制御部２１は、優先周波数選択参照テーブル２５４を参照して、内円に割当てられた周波数が「低優先」か「優先」か、を求める。「優先」のときは、「内円だけで使用できる周波数」をそのまま割当てる（Ｓ２３２でＹｅｓ、Ｓ２３３）。

また、内円に割当てた周波数が「低優先」のとき、「優先」の周波数に空きがあれば、「低優先」から「優先」の周波数に割当てを変更する（Ｓ２３２でＹｅｓ、Ｓ２３３）。「優先」の周波数に空きがないと、そのまま「低優先」の周波数を使用する（Ｓ２３２でＮｏ、Ｓ２３４）。

例えば、内円に割当てられた周波数が「ｆ１」のとき、優先周波数選択参照テーブル２５４を参照すると、「低優先」ではあるものの、「優先」の周波数である「ｆ３」、「ｆ５」のリソースに空きがあると、「ｆ３」または「ｆ５」の周波数を割当てる。

つまり、本例では、内円に割当てる周波数については「内円だけで使用できる周波数」を優先的に割当て、内円に在圏する端末装置数が閾値よりも多く「内円だけで使用できる周波数」を割当てることができないと、「外円でも使用できる周波数」を割当てる。これにより、外円のおいて割当てるべき周波数を内円で使いすぎてしまって枯渇する、という問題を解消することができる。

以上まとめると付記のようになる。

（付記１）
端末装置と無線通信を行う無線基地局装置において前記無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、
前記セルの範囲を外円、前記外円より前記無線基地局装置に距離が近い範囲を内円とし、前記セルを更に前記外円と前記内円とに分割し、
前記セクタの前記外円に位置する第１の端末装置には、同一セルの隣接セクタに位置する第２の端末装置とは異なる周波数を割当てるとともに、隣接セルの隣接セクタにおける外円に位置する第３の端末装置とは異なる周波数を割当て、
前記第１の端末装置に割当てた前記周波数を、前記第１の端末装置の位置する前記セクタに対して２つ隣に配置される２つのセクタの前記内円に夫々位置する第４及び第５の端末装置に割当てる、
ことを特徴とする周波数割当て方法。

（付記２）
更に、前記内円に位置する前記第４及び第５の端末装置への送信電力を、前記外円に位置する前記第１の端末装置への送信電力よりも、約５.６ｄＢ小さくして、データを前記第１若しくは前記第４及び第５の端末装置に送信する、
ことを特徴とする付記１記載の周波数割当て方法。

（付記３）
前記セルを前記外円と前記内円とに分割するとき、前記無線基地局装置から前記内円までの距離と、前記隣接セルの無線基地局装置から前記内円までの距離との比が約１．９になるように前記内円を分割することを特徴とする付記２記載の周波数割当て方法。

（付記４）
前記第１の端末装置に割当てた前記周波数を前記第４及び第５の端末装置に割当てるときに、当該周波数を前記第４及び第５の端末装置に優先して割当て、前記第４又は第５の端末装置数が第１の閾値を超えて当該周波数を割当てることができなくなったときに、前記第４又は第５の端末装置には、前記第４又は第５の端末装置の位置する前記内円と同一セクタの前記外円に位置する第６の端末装置に割当てるべき周波数を割当てることを特徴とする付記１記載の周波数割当て方法。

（付記５）
端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、６つに分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、
前記無線基地局装置に対する通信品質の測定結果を前記端末装置から受信し、第１のテーブルに基づいて、前記測定結果から前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか、前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が近い範囲である内円に位置するかを示す位置情報を求め、
第２のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置へ割当てる前記周波数を選択し、
第３のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、
前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間でデータを送受信する、
ことを特徴とする周波数割当て方法。

（付記６）
前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置にデータを送信するとき、前記無線基地局装置は、前記内円に位置する前記端末装置への送信電力を、前記外円に位置する前記端末装置への送信電力よりも、約５.６ｄＢ小さくして、前記データを送信することを特徴とする付記５記載の周波数割当て方法。

（付記７）
前記無線基地局装置から前記内円までの距離と、前記隣接セルの無線基地局装置から前記内円までの距離との比が約１．９になるように、前記各セルにおいて前記内円が構成されることを特徴とする付記６記載の周波数割当て方法。

（付記８）
前記端末装置に割当てる前記周波数を選択するとき、前記内円に位置する前記端末装置に対して優先的に当該周波数を割当て、前記内円に位置する前記端末装置の数が第２の閾値を超えて当該周波数を割当てることができなくなったときに、前記内円と同一セクタの前記外円に割当てるべき周波数を選択することを特徴とする付記６記載の周波数割当て方法。

（付記９）
前記第１のテーブルは前記測定結果に対する第３の閾値が記憶され、
前記位置情報を求めるとき、前記測定結果が前記第３の閾値より小さい場合前記端末装置は前記外円に位置すると判定し、前記測定結果が前記第３の閾値以上の場合前記端末装置は前記内円に位置すると判定することを特徴とする付記６記載の周波数割当て方法。

（付記１０）
前記第２のテーブルは、前記セル内において前記各セクタを識別するためのセクタ番号と、前記位置情報と、前記周波数とが記憶され、
前記端末装置に割当てるべき周波数を選択するとき、前記受信した測定結果に基づいて前記セクタ番号を取得し、前記第２のテーブルに基づいて前記取得したセクタ番号と前記位置情報とから前記周波数を選択することを特徴とする請求項６記載の周波数割当て方法。

（付記１１）
端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てる無線基地局装置において、
前記端末装置に対する通信品質の測定結果と、前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が近い内円に位置するかを示す位置情報とを含む第１のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置に割当てる周波数とを含む第２のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置への送信電力値とを含む第３のテーブルとを記憶した記憶部と、
前記測定結果を前記端末装置から受信し、前記第１のテーブルに基づいて前記測定結果から前記位置情報を取得し、前記第２のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から割当てるべき前記周波数を選択し、前記第３のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間で無線通信を行う制御部と
を備えることを特徴とする無線基地局装置。

図１は通信システムの構成例を示す図である。 図２は無線基地局装置の構成例を示す図である。 図３は周波数配置の例を示す図である。 図４（Ａ）及び同図（Ｂ）は送信電力値の例を示す図である。 図５は中点Ａの通信品質を説明するための図である。 図６は中点Ｂの通信品質を説明するための図である。 図７は周波数割当て処理の動作例を示すフローチャートである。 図８は内円外円在圏判定参照テーブルの例を示す図である。 図９は周波数配置参照テーブルの例を示す図である。 図１０は最大送信電力参照テーブルの例を示す図である。 図１１は周波数割当て処理の動作例を示すフローチャートである。 図１２は優先周波数選択参照テーブルの例を示す図である。 図１１は従来の周波数割当て例を示す図である。 図１４は従来の周波数割当て例を示す図である。 図１５（Ａ）乃至同図（Ｃ）は送信電力値の例を示す図である。 図１６はオムニセルによる周波数割当て例を示す図である。 図１７はセクタセルによる周波数割当て例を示す図である。 図１８はセクタセルによる周波数割当て例を示す図である。

符号の説明

１ 移動通信システム、 １０ 端末装置、 ２０（２０‐１〜２０‐ｎ、２０Ａ〜２０Ｇ）無線基地局装置（基地局装置）、 ２１ 制御部、 ２２ 無線送受信部、 ２２‐１〜２２‐６ 第１〜第６のセクタＲＦ部、 ２３‐１〜２３‐６ 第１〜第６のアンテナ、 ２４ 測定部、 ２５ 有線連結部、 ２６ 記憶部、 ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２１７，２１８，２２０，２２１，２２５，２３１，２４１，２６１，２６２，２６３ セクタ、 ２５１ 内円外円在圏判定参照テーブル、 ２５２ 周波数配置参照テーブル、 ２５３ 最大送信電力参照テーブル、 ２５４ 優先周波数配置参照テーブル

Claims (7)

1. 端末装置と無線通信を行う無線基地局装置において前記無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、
   前記セルの範囲を外円、前記外円より前記無線基地局装置に距離が近い範囲を内円とし、前記セルを更に前記外円と前記内円とに分割し、
   前記セクタの前記外円に位置する第１の端末装置には、同一セルの隣接セクタに位置する第２の端末装置とは異なる周波数を割当てるとともに、隣接セルの隣接セクタにおける外円に位置する第３の端末装置とは異なる周波数を割当て、
   前記第１の端末装置に割当てた前記周波数を、前記第１の端末装置の位置する前記セクタに対して２つ隣に配置される２つのセクタの前記内円に夫々位置する第４及び第５の端末装置に割当て、
   前記第１の端末装置に割当てた前記周波数を前記第４及び第５の端末装置に割当てるときに、当該周波数を前記第４及び第５の端末装置に優先して割当て、前記第４又は第５の端末装置数が第１の閾値を超えて当該周波数を割当てることができなくなったときに、前記第４又は第５の端末装置には、前記第４又は第５の端末装置の位置する前記内円と同一セクタの前記外円に位置する第６の端末装置に割当てるべき周波数を割当てる
   ことを特徴とする周波数割当て方法。
2. 更に、前記内円に位置する前記第４及び第５の端末装置への送信電力を、前記外円に位置する前記第１の端末装置への送信電力よりも、５.６ｄＢ小さくして、データを前記第１若しくは前記第４及び第５の端末装置に送信する、
   ことを特徴とする請求項１記載の周波数割当て方法。
3. 前記セルを前記外円と前記内円とに分割するとき、前記無線基地局装置から前記内円までの距離と、前記隣接セルの無線基地局装置から前記内円までの距離との比が１．９になるように前記内円を分割することを特徴とする請求項２記載の周波数割当て方法。
4. 端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、６つに分割された各セクタに周波数を割当てるようにした、無線基地局装置における周波数割当て方法において、
   前記無線基地局装置に対する通信品質の測定結果を前記端末装置から受信し、第１のテーブルに基づいて、前記測定結果から前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか、前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が近い範囲である内円に位置するかを示す位置情報を求め、
   第２のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置へ割当てる前記周波数を選択し、前記端末装置に割当てる前記周波数を選択するとき、前記内円に位置する前記端末装置に対して優先的に当該周波数を割当て、前記内円に位置する前記端末装置の数が第２の閾値を超えて当該周波数を割当てることができなくなったときに、前記内円と同一セクタの前記外円に割当てるべき周波数を選択し、
   第３のテーブルに基づいて、前記位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、
   前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間でデータを送受信する、
   ことを特徴とする周波数割当て方法。
5. 前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置にデータを送信するとき、前記無線基地局装置は、前記内円に位置する前記端末装置への送信電力を、前記外円に位置する前記端末装置への送信電力よりも、５.６ｄＢ小さくして、前記データを送信することを特徴とする請求項４記載の周波数割当て方法。
6. 前記無線基地局装置から前記内円までの距離と、前記隣接セルの無線基地局装置から前記内円までの距離との比が１．９になるように、前記各セルにおいて前記内円が構成されることを特徴とする請求項５記載の周波数割当て方法。
7. 端末装置と無線通信を行う無線基地局装置の通信範囲であるセルを時計方向に６つに分割し、分割された各セクタに周波数を割当てる無線基地局装置において、
   前記端末装置に対する通信品質の測定結果と、前記端末装置が前記セル範囲である外円に位置するか前記外円よりも前記無線基地局装置に距離が近い内円に位置するかを示す位置情報とを含む第１のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置に割当てる周波数とを含む第２のテーブルと、前記位置情報と前記端末装置への送信電力値とを含む第３のテーブルとを記憶した記憶部と、
   前記測定結果を前記端末装置から受信し、前記第１のテーブルに基づいて前記測定結果から前記位置情報を取得し、前記第２のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から割当てるべき前記周波数を選択し、前記端末装置に割当てる前記周波数を選択するとき、前記内円に位置する前記端末装置に対して優先的に当該周波数を割当て、前記内円に位置する前記端末装置の数が第２の閾値を超えて当該周波数を割当てることができなくなったときに、前記内円と同一セクタの前記外円に割当てるべき周波数を選択し、前記第３のテーブルに基づいて前記取得した位置情報から前記端末装置への送信電力値を選択し、前記選択した周波数と送信電力値で前記端末装置との間で無線通信を行う制御部と
   を備えることを特徴とする無線基地局装置。

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