JP4818803B2

JP4818803B2 - 可変ｔｔｉ長制御に基づく無線通信方法および無線通信装置

Info

Publication number: JP4818803B2
Application number: JP2006128001A
Authority: JP
Inventors: 篤原田; 美波石井; 貞行安部田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: WO2007129601A1; US20090103447A1; EP2015601A4; CN101480098A; US7965640B2; EP2015601A1; KR20090035472A; JP2007300510A; CN101480098B; US20090199490A1

Description

本発明は、無線通信システムにおける伝送タイムインターバル（ＴＴＩ:Transmission Time Interval）長の制御に関し、特に、移動局の通信環境に適した可変ＴＴＩ長の制御に関する。

情報を複数のサブキャリアに割り当てて伝送する方式は、周波数ダイバーシチ効果が期待されるが、その分、接続制御や無線リソース割り当て制御のためのシグナリングの負担も増大する。送受信される制御情報の量が増大すると、相対的にオーバヘッドが大きくなり、キャパシティが少なくなる。さらに、パケットが適切に受信されなかった場合の再送処理を考えると、制御情報の送信頻度が高くなり、オーバヘッドがさらに増加する。

制御情報の送受信増加に起因するオーバヘッドを緩和する方法として、ＴＴＩ（Transmission Time Interval：伝送タイムインターバル）の長さを変えることが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この文献では、周波数リソースの割り当てや変調方式を維持したまま、トランスポートチャネルに与えるデータブロック（トランスポートブロック）を、複数のサブフレームにわたって伝送することにより、ＴＴＩ長を長くする。たとえば、ＴＴＩ長をＮ倍にする（連続してＮサブフレームを使用する）と、レイヤ１に与える制御情報はほぼ１／Ｎになる。

一方、パケットサイズに応じてＴＴＩ長を変えることも提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。この方法では、パケットをあらかじめ決められたＴＴＩ長（たとえば１サブフレーム）に合わせて分断する必要がないので、制御情報のシグナリングの負担を軽減することができる。
3GPP TSG-RAN Joint WG1/WG2, Athens, Greece, 27-31 March 2006, R2-060868 3GPP TSG-RAN WG2 #52, Athens, Greece, 27-31 March 2006, R2-060944

しかし、上記いずれの文献においても、具体的にどのような通信状況、通信環境のときにＴＴＩ長を変えるのかについては、何ら言及されていない。
そこで本発明では、可変ＴＴＩ長に基づいて送信する場合に、移動端末（またはユーザ端末ＵＥ）の通信環境、通信状態に応じてＴＴＩ長を制御する方法と、これを実施する無線基地局の構成を提供することを課題とする。

上記課題を実現するために、無線基地局のスケジューラは、移動端末の通信環境、たとえば、
（１）移動局（ＵＥ）のセル内の位置（セル端に位置するか否か）、
（２）移動局の移動速度、
（３）提供しているスループット、
（４）平均再送回数
のいずれかまたは組み合わせに基づいて、下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）および／または上り共有チャネル（ＵＬ―ＳＣＨ）のＴＴＩ長を決定する。

より具体的には、本発明のひとつの側面において、無線通信装置は、
（ａ）上りリンクチャネルを受信する受信部と、
（ｂ）受信された情報から得られる移動端末の移動速度、セル内の位置、提供されているスループット、および再送回数の少なくとも１つに基づいて、上りリンクおよび／または下りリンクの共有チャネルの伝送タイムインターバル（ＴＴＩ）長を可変に決定するスケジューラと
を備える。

良好な構成例では、スケジューラは、前記移動端末の位置および／または移動速度度の推定に用いられるパラメータと、対応する伝送タイムインターバル長とを関連づけて記述するＴＴＩ長割当テーブルを有する。

前記移動端末の位置の推定に用いられるパラメータは、例えば、ＣＱＩ値、ＳＩＲ、ＳＩＮＲ、受信信号電力、再送回数などである。

前記移動端末の移動速度の推定に用いられるパラメータは、たとえば、推定ドップラ周波数である。
ＴＴＩ長割当テーブルは、前記移動端末の位置および速度の双方を反映するパラメータとして、平均スループットと、前記伝送タイムインターバル長との対応関係を記述する構成としてもよい。

さらに別の構成例では、スケジューラは、移動端末の移動速度、セル内の位置、提供されているスループット、および再送回数の少なくともひとつを引数とする関数を有する。

通信状態、環境に応じて適切にＴＴＩ長を変えることができ、システム全体としてオーバヘッドを低減し、キャパシティを向上することができる。

以下で、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態では、特に初回送信時に適用されるＴＴＩ長の決定について述べる。

基本的な考え方として、無線基地局のスケジューラは、移動端末（ＵＥ）の通信環境、たとえば、セル内の位置、移動端末の移動速度、提供しているスループット、平均再送回数のいずれかに基づいて、上りリンクおよび／または下りリンクの共有チャネルのＴＴＩ長を可変に制御する。
（１）セル端に位置する移動端末については、トランスポートチャネルに割り当てられるデータブロック、すなわちトランスポートブロック（ＴＢ）のサイズが小さいため、送信頻度が高くなり、相対的に下りリンクのスケジューリング情報（ＤＬ−ＳＩ：Downlink Scheduling Information）のオーバヘッドの割合が高くなってしまう。そこで、ＴＴＩ長を長くすることによって、下りリンクスケジューリング情報のオーバヘッドを削減することで、システム効率の改善が期待できる。
（２）移動速度の高い移動端末については、フェージング変動速度が速く、適応変調及び誤り訂正符号化制御（ＡＭＣ）への追従性が劣化するため、ＴＴＩ長を短く設定することによるメリットが得にくい。一方、ＴＴＩ長を長くすることにより、時間方向のインタリーブ効果（時間方向のダイバーシチ効果）を期待することができるため、ＴＴＩ長を長くする制御を行うことにより、高品質の伝送が期待できる。
（３）提供しているスループットとは、上記の移動端末のセル内の位置と、移動速度の双方を反映するパラメータである。
（４）再送回数が多い場合は、移動端末はセル端に位置すると考えられ、ＴＴＩ長を長くして、再送１回ごとのオーバヘッドを相対的に低減する。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信装置１０の概略ブロック図である。無線通信装置１０は、典型的には無線基地局に適用されるが、それ以外の無線通信装置にも適用され、移動端末（ユーザ端末）の通信環境に応じてＴＴＩ長を可変に制御する。

無線通信装置１０は、受信部１１、上位層データ受付部１３、無線リンク制御部１４、スケジューラ１５、ハイブリッドＡＲＱ制御部１６、スケジューリング情報生成部１７、送信部１８を有する。

受信部１１は、移動端末から送られてくるチャネルを受信する。受信情報から、ＣＱＩ（チャネル品質）や、フェージング変動の割合を表す推定ドップラ周波数（ｆ_D）などの受信品質情が取り出されて、スケジューラ１５に供給される。受信部１１はまた、再送要求信号を受信する。

上位層データ受付部１３は、Ｕプレーンデータを上位層から受け付ける。無線リンク制御部１４は、上位層データに基づいて、伝送データのフロー制御やセグメント化を含む無線リンク制御を行う。

スケジューラ１５は、無線リンク制御情報と、受信品質情報および再送要求信号に基づいて、無線リソースの割り当て制御を行う。このとき、ユーザの位置情報や移動速度、これらを反映するスループット、平均再送回数に基づいて、下りリンクおよび／または上りリンクの共有チャネル（shared channel）のＴＴＩ長を決定する。

移動端末の位置に応じてＴＴＩ長を決定する場合、スケジューラ１５は、たとえばＬ１制御チャネルで報告されるＣＱＩ値に基づいて、移動端末がセル端に位置するかどうかを判断してもよい。また、移動局で測定され、無線基地局（無線通信装置）１０に報告される希望信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）、希望信号電力対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ），受信信号電極や、再送回数に基づいて、セル端に位置するかどうかを判断してもよい。
移動端末の速度に応じてＴＴＩ長を決定する場合は、無線基地局（無線通信装置）１０で受信される上りリンクチャネルから速度を推定してもよいし、移動端末が移動速度を推定し通知する構成としてもよい。

さらにまた、移動局の位置と移動速度の双方を反映するパラメータとして、提供されているスループットをＴＴＩ長決定の基準にしてもよい。

図１の例では、スケジューラ１５は、ＴＴＩ長決定アルゴリズムまたはＴＴＩ長割当テーブル２１を有する。ＴＴＩ長決定アルゴリズムまたはＴＴＩ長割当テーブル２１は、どのような通信状態、通信環境のときに、どの程度の長さにＴＴＩ長を制御するかを決定するためのツールである。

ＴＴＩ長決定アルゴリズムを採用する場合は、移動端末の移動速度、位置、平均再送回数、提供されたスループットの少なくともひとつを引数とする数式（関数）によって、ＴＴＩ長が決定される。

ＴＴＩ長割当テーブルを採用する場合は、移動端末の移動速度および／または位置を推定させるパラメータ（上述したＣＱＩ，ＳＩＲ，ＳＩＮＲ，受信信号電力、平均再送回数、提供されたスループットなど）と、その場合に選択すべきＴＴＩ長とが、事前に設定されているので、このテーブルを参照して、適切なＴＴＩ長を選択する。

図２は、ＴＴＩ長割当テーブル２１の構成を示す図である。図２（ａ）は、移動端末の移動速度を基準とする例であり、図２（ｂ）は平均スループットを基準とする例である。

図２（ａ）において、ＴＴＩ長は、平均ＣＱＩと、推定ドップラ周波数ｆ_D（Ｈｚ）とから決まる。平均ＣＱＩは、報告されたＣＱＩを任意の方法で平均化処理したものである。ドップラ周波数は、フェージング変動の早さを示しており、移動端末が高速に移動するほど高くなる。

たとえば、平均ＣＱＩがＣＱＩ₁〜ＣＱＩ₂の間にあり、推定ドップラ周波数がｆ_D1〜ｆ_D2の間にある場合は、ＴＴＩ長は、Ｌ₂に設定される。ここで、ｆ_Dは正の実数、Ｌnは正の整数（たとえば連続するサブフレームの数）である。一例として、たとえば１サブフレームを０．５ｍｓとしたときに、
図２（ｂ）において、ＴＴＩ長は、平均スループットＴn（ｂｐｓ）によって決まる。平均スループットＴnは、提供されるスループットを任意の方法で平均化処理したものであり、正の実数である。

スケジューラは、図２（ａ）または図２（ｂ）のようなＴＴＩ長割当テーブル２１を格納する場合は、入力情報に基づき、テーブル２１を参照して、下りおよび／または上りの共有チャネルのＴＴＩ長を決定するが、図２の例に限定されず、移動局の位置および／または移動速度を推定させる任意のパラメータから、対応する伝送タイムインターバルを導ける構成を採ることができる。

図１に戻って、ハイブリッドＡＲＱ制御部１６は、移動端末からの再送要求に応じて、ハイブリッドＡＲＱ（再送）制御を行う。ハイブリッドＡＲＱとは、既存のＡＲＱ（automatic repeat request：誤り検出・再送要求）機能に誤り訂正技術を加えた技術であり、予め誤り訂正符号を送信することで誤り訂正を行い、パケット再送回数を減らすことができる。

スケジューリング情報生成部１７は、ＴＴＩ長情報を含む下りスケジューリング情報を生成し、これを送信部１８に供給する。

送信部１８は、スケジューラ１５によるスケジューリング結果とハイブリッドＡＲＱ制御部１６の再送制御結果とに基づいて、送信データを順次送信する。

このような構成により、ユーザの個別具体的な通信環境に応じて、共有チャネルのＴＴＩ長が動的に制御することができる。その結果、オーバヘッドが低減され、キャパシティが向上する。

本発明の実施形態の無線基地局に適用される無線通信装置の概略ブロック図である。図１の無線通信装置で用いられるＴＴＩ長割当テーブルの例を示す図である。

符号の説明

１０無線通信装置（無線基地局）
１１受信部
１３上位層データ受付部
１４無線リンク制御部
１５スケジューラ
１６ハイブリッドＡＲＱ制御部（再送制御部）
１７スケジューリング情報生成部
１８送信部
２１ＴＴＩ長割当テーブル（ＴＴＩ長決定手段）

Claims

上りリンクチャネルを受信する受信部と、
受信された情報から得られる移動端末の移動速度、セル内の位置、提供されているスループット、および再送回数の少なくとも１つに基づいて、上りリンクと下りリンクの一方または双方の共有チャネルの伝送タイムインターバル（ＴＴＩ）長を可変に決定するスケジューラと
を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記スケジューラは、前記移動端末の位置と移動速度の少なくとも一方を推定するために用いられるパラメータと関連づけて、対応する前記伝送タイムインターバル長を記述するＴＴＩ長割当テーブルを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記移動端末の位置の推定に用いられるパラメータは、ＣＱＩ値、ＳＩＲ、ＳＩＮＲ、受信信号電力、再送回数の少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
前記移動端末の移動速度の推定に用いられるパラメータは、推定ドップラ周波数を含むことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
前記ＴＴＩ長割当テーブルは、前記移動端末の位置および移動速度の双方を反映するパラメータとして、平均スループットと、前記伝送タイムインターバル長との対応関係を記述することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
前記スケジューラは、前記移動端末の移動速度、セル内の位置、提供されているスループット、および再送回数の少なくともひとつを引数とする関数を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記スケジューラは、前記移動端末の移動速度が速い場合に、前記伝送タイムインターバル長を長くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記スケジューラは、前記移動端末がセル端に位置する場合に、前記伝送タイムインターバル長を長くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記スケジューラは、前記提供されるスループットが低い場合に、前記伝送タイムインターバル長を長くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
無線通信システムにおいて、上りチャネルで受信された情報から得られる移動端末の移動速度、セル内の位置、提供されているスループット、および再送回数の少なくとも１つに基づいて、上りリンクと下りリンクの一方または双方の共有チャネルの伝送タイムインターバル（ＴＴＩ）長を可変に決定する
ことを特徴とする無線通信方法。