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JP6103053B2 - 周波数リソース割り当て方法および基地局装置 - Google Patents

周波数リソース割り当て方法および基地局装置 Download PDF

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JP6103053B2 JP2015522570A JP2015522570A JP6103053B2 JP 6103053 B2 JP6103053 B2 JP 6103053B2 JP 2015522570 A JP2015522570 A JP 2015522570A JP 2015522570 A JP2015522570 A JP 2015522570A JP 6103053 B2 JP6103053 B2 JP 6103053B2
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Description

本発明は、周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)方式での周波数リソースの割り当て方法および周波数リソースの割り当てを行う基地局装置に関する。
OFDMA方式において、マルチユーザ通信を行うときの周波数リソースの割り当ては、大まかに、次のように行われる。まず、各移動局は、基地局から送信される参照信号の電力を、周波数リソース毎に測定し、周波数リソース毎の信号対干渉電力比などの伝搬品質(Channel Quality Information: CQI)を、接続する基地局に送信する。基地局では、配下の移動局から送信される伝搬品質情報に応じて、周波数リソースを割り当てる。
マルチセル環境では、セル間の干渉は、各セルでの周波数リソースの割り当て状況や、基地局の送信ビームや移動局の受信ビームの向き等により影響される。このため、基地局から送信される参照信号を用いて周波数リソースを割り当てるだけでは、共有チャネルで送信されるデータ信号のセル間の干渉に対して、周波数リソースの割り当て状況や送信ビームの影響を反映することができない。そこで、セル間の干渉を考慮して周波数リソース割り当てを行う方法として、各セルでの周波数リソースの割り当て状況をセル間で通知し合い、参照信号で測定される伝搬品質を補正することが知られている。
ただし、セル間で周波数リソースの割り当て状況を通知しあって伝搬品質を補正するだけでは、送信/受信ビームの影響等の実際の干渉量は反映できない。このため、データの伝送誤り率を参照して伝搬品質を補正するアウターループ処理が行われる。アウターループ処理としては、一般に、次の式により、伝搬品質にデシベル加算するオフセット値を計算する処理が用いられる。
Figure 0006103053
ここで、nは移動局の番号、CQI_offsetはデシベル値で表現された伝搬品質のオフセット値、Δadjはデシベル値で表現されたオフセット値の更新値、BLERtargetはブロック誤り率の目標値である。上記の式1では、下りリンクの送信データの単位ごとに、通信が成功の場合にはΔadj×BLERtargetだけオフセット値を大きくし、通信が失敗の場合にはΔadj×(1−BLERtarget)だけオフセット値を小さくする。通信を行わなかった場合には、オフセット値はそのままである。
OFDMA方式においてマルチユーザ通信を行うときの周波数リソース割り当て方法としては、下記の先行技術文献に記載されたものがある。特許文献1には、送信するデータサイズが閾値以上のときには動的に、送信するデータサイズが閾値未満のときには一定周期毎に無線リソースを割り当て、動的な割り当て時には、一定周期毎の割り当てで確保された無線リソースを割り当てることが記載されている。特許文献2には、基地局が上りチャネルの品質情報を基に干渉情報テーブルを作成して移動局に通知し、移動局が、パイロット信号(上記の参照信号)の周波数帯域を決定して、基地局に送信リソースを要求することが記載されている。特許文献3には、端末装置において、基地局から受信したオフセット値を用いて、複数の資源領域別に、またはチャネル状態情報送信周期別に、チャネル状態情報を生成することが記載されている。
特許第5069740号 WO2008/093621 特表2012−533960号
アウターループ処理に用いられるACK/NACK情報は、周波数チャネルごとではなく、通信チャネル単位に送信される。すなわち、複数の周波数リソースが1つの通信チャネルを構成している場合、ACK/NACK情報は、それらの複数の周波数リソースの全体の通信結果として送信される。このため、干渉しているのが一部の周波数リソースだけであっても、その影響により、別の周波数リソースも品質が低いと判断されてしまう。
本発明は、このような課題を解決し、一部の周波数リソースの品質の劣化による他の周波数リソースの割り当てへの影響を少なくとも低減することのできる周波数リソース割り当て方法および基地局装置を提供することを目的とする。
本発明の第一の側面によると、周波数分割多元接続通信を行う基地局が各移動局への下りリンクへの周波数リソースを割り当てる方法において、各移動局から、周波数リソースごとの伝搬品質情報と、その移動局に割り当てられた周波数リソース全体でデータが正しく受信されたかどうかの可否判定結果とを受信するステップと、移動局ごとに、その移動局から受信した伝搬品質情報および可否判定結果に基づいて、周波数リソースを割り当てるための割り当て指標を計算するテスップと、割り当て指標に基づいて、各移動局へ周波数リソースを割り当てるステップと、を有し、割り当て指標を計算するステップでは、当該移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに可否判定結果に基づく補正値を求め、このグループごとの補正値と伝搬品質情報とから、割り当て指標を計算することを特徴とする周波数リソース割り当て方法が提供される。
本発明の第二の側面によると、移動局との間で周波数分割多元接続通信を行う基地局装置において、各移動局から、周波数リソースごとの伝搬品質情報と、その移動局に割り当てられた周波数リソース全体でデータが正しく受信されたかどうかの可否判定結果とを受信する手段と、移動局ごとに、その移動局から受信した伝搬品質情報および可否判定結果に基づいて、その移動局に周波数リソースを割り当てるための割り当て指標を計算する手段と、割り当て指標に基づいて、各移動局へ周波数リソースを割り当てる手段と、を備え、割り当て指標を計算する手段は、当該移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに可否判定結果に基づく補正値を求める手段と、このグループごとの補正値と伝搬品質情報とから割り当て指標を計算する手段と、を有することを特徴とする基地局装置が提供される。
本発明によると、一部の周波数リソースの品質の劣化による他の周波数リソースの割り当てへの影響を、少なくとも低減することができる効果がある。
本発明を実施する無線通信システムを説明するブロック構成図である。 セル間の干渉を説明する図である。 周波数リソースの割り当て指標の例を示す図である。 周波数リソースの割り当て例を示す図である。 割り当て指標を計算するための回路構成(背景技術)を示すブロック図である。 図5に示す背景技術による割り当て指標の補正例を示す図である。 図5に示す背景技術による割り当て指標の補正例を示す図である。 図1に示す割り当て指標計算器の構成例(本発明の実施の形態)を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における周波数リソース割り当て方法の処理フローを示す図である。 図9におけるステップS12の処理をより詳細に示す図である。 本発明の実施の形態における割り当て指標の補正例を示す図である。 本発明の実施の形態による周波数割り当ての一例を示す図である。
図1は、本発明を実施する無線通信システムを説明するブロック構成図である。ここでは、説明を簡単にするため、下りリンクに関する構成のみを示す。
この無線通信システムは、基地局10および移動局20を備える。基地局10は、下りリンクに関する構成として、参照信号送信器11、伝搬品質・ACK/NACK受信器12、割り当て指標計算器13、スケジューラ14、データ送信器15および送受信アンテナ16を備える。移動局20は、下りリンクに関する構成として、伝搬品質測定器21、伝搬品質・ACK/NACK送信器22、データ受信器23、ACK/NACK判定器24および送受信アンテナ25を備える。
基地局10の参照信号送信器11は、参照信号を生成し、送受信アンテナ16より送信する。スケジューラ14は、周波数リソースへの各移動局の割り当てを決定する。データ送信器15は、スケジューラ14の割り当てに従って、各移動局のデータを周波数リソースに割り当て、送受信アンテナ16より送信する。
移動局20において、伝搬品質測定器21は、送受信アンテナ25で受信された信号から参照信号を取り出し、伝搬品質を測定する。伝搬品質・ACK/NACK送信器22は、伝搬品質測定器21により測定された伝搬品質を、送受信アンテナ25から送信する。データ受信器23は、送受信アンテナ25で受信された信号から、データ信号を受信する。ACK/NACK判定器24は、データ受信器23でデータが正しく受信されたかどうかに応じて、ACK/NACKを判定する。この判定結果は、ACK/NACK情報として、伝搬品質・ACK/NACK送信器22により、送受信アンテナ25から送信される。
基地局10の伝搬品質・ACK/NACK受信器12は、各移動局から、周波数リソースごとの伝搬品質情報と、その移動局に割り当てられた周波数リソース全体でデータが正しく受信されたかどうかの可否判定結果であるACK/NACK情報とを、送受信アンテナ16で受信された信号から検出する。割り当て指標計算器13は、移動局ごとに、その移動局から受信した伝搬品質情報およびACK/NACK情報に基づいて、その移動局に周波数リソースを割り当てるための割り当て指標を計算する。この計算において、割り当て指標計算器13は、当該移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに、可否判定結果に基づく補正値を求め、このグループごとの補正値と伝搬品質情報とから、割り当て指標を求める。スケジューラ14は、割り当て指標計算器13の計算により得られた割り当て指標に基づいて、各移動局の送信データの周波数リソースへの割り当てを決定する。
図2は、セル間の干渉を説明する図である。ここでは、基地局が2局(基地局31,32)、移動局が3局(移動局41,42,43)の場合の基地局と移動局との接続例を示す。基地局31に移動局41,42が接続され、基地局32に移動局43が接続されているとする。この接続状態で移動局41が基地局32のセルに近づいたとき、移動局41において、基地局32から移動局43への送信が干渉となる可能性がある。
図3は、図2の例における周波数リソースの割り当て指標の例を示す。この例では、周波数リソースを、9つの周波数チャネルとして表現している。右下がりハッチングが移動局41に対する割り当て指標を示し、右上がりのハッチングが移動局42に対する割り当て指標を示す。各周波数チャネルにおいて割り当て指標が高い値を持つ移動局に、その周波数チャネルが割り当てられる。
図4は、図2の例における周波数リソースの割り当て例を示す。この例では、基地局31は、移動局41に周波数チャネル#3と#4を、移動局42に周波数チャネル#6〜#8を割り当てている。未割当の周波数チャネルは、移動局41,42に割り当ててもよいし、基地局31配下の別の移動局に割り当ててもよい。基地局32は、移動局43に、周波数チャネル#1〜#3を割り当てている。
図4の例において、周波数チャネル#3は、基地局31では移動局41に、基地局32では移動局43へ割り当てられている。図2に示すように、基地局31、32と移動局41,43の位置関係や送信/受信ビームの向きによっては、基地局32から移動局43への周波数チャネル#3の送信は、基地局31から移動局41への周波数チャネル#3の送信の干渉となりうる。干渉となる場合、移動局41において、周波数チャネル#3の受信品質は、図3の割り当て指標に相当する品質より劣化してしまう。一方、ACK/NACK情報は、3GPP(Third Generation Partnership Project)のLTE(Long Term Evolution)等の方式では、周波数チャネルごとではなく通信チャネル単位に送信される。このため、周波数チャネル#3と#4が1つの通信チャネルを構成するのであれば、周波数チャネル#3と#4のトータルの通信結果として、ACK/NACK情報が送信される。したがって、干渉しているのが周波数チャネル#3だけであっても、その影響により、移動局41にとって、周波数チャネル#3と#4の双方がともに低い品質となる。
図5は、割り当て指標を計算するための回路構成を示すブロック図である。図5に示す割り当て指標計算器50は、割り当て指標の補正値を式1に示すアウターループ処理により求めるものであり、図1における割り当て指標計算器13に対して背景技術となるものである。
割り当て指標計算器50には、各移動局から、ACK/NACK情報ACK/NACK(n)(n=1,2,…,N)と、周波数チャネルごとの伝搬品質情報CQI(n,m)(m=1,2,…,M)が入力される。
割り当て指標計算器50は、移動局ごとに補正処理器51を備える。各補正処理器51は、ひとつの補正値生成器52と、移動局に割り当てられる周波数チャネルごとの補正器53−1〜53−mとを備える。補正値生成器52は、ACK/NACK情報と、スケジューラ14から通知される周波数チャネルの割り当ての有無に応じて、式1により補正値を生成する。補正器53−1〜53−mは、伝搬品質情報報CQI(n,m)より各周波数チャネルの割り当て指標を計算するとともに、補正値生成器52で計算した補正値により、割り当て指標を補正する。スケジューラ14は、各移動局の各周波数チャネルの割り当て指標に応じて、各移動局への各周波数チャネルの割り当てを決定する。
図6および図7は、図5に示す背景技術による割り当て指標の補正例を示す。
図5に示す背景技術では、補正値生成器52が1つであるように、アウターループ処理のオフセット値は移動局ごとに1つである。アウターループ処理により、割り当て指標は全周波数チャネルで一律に補正され、図6の例では小さく、図7の例では大きく補正される。すなわち、アウターループ処理による補正では、移動局ごとの割り当て指標において、周波数特性は変わらない。周波数チャネルの割り当て指標の補正は、周波数特性が変わるようなものでないと、セル間の干渉を反映することはできない。上述したように、ACK/NACK情報は全周波数チャネルの品質を反映するものではないため、補正値は全周波数チャネル一律に適用するべきものではなく、ACK/NACK情報が表している周波数チャネルにのみ反映すべきである。
図8は、図1に示す割り当て指標計算器13の構成例を示すブロック図である。ここでは、周波数リソースを周波数チャネルごとに割り当てるものとし、周波数チャネルごとに補正値を求める場合を例に説明する。
図8に示す割り当て指標計算器13では、図5に示す背景技術における補正値生成器52に相当する回路が、周波数チャネルごとに設けられている。すなわち、割り当て指標計算器13は、移動局ごとに補正処理器61を備え、各補正処理器61は、対応する移動局に割り当てられたm個の周波数チャネルごとにACK/NACK情報に基づく補正値を求める補正値生成器62−1〜62−mと、この周波数チャネルごとの補正値と伝搬品質情報とから割り当て指標を求める補正器63−1〜63−mとを備える。
補正値生成器62−1〜62−mは、スケジューラ14より通知される周波数チャネルの割り当て結果に応じて、割り当てがあった周波数チャネルについては、ACK/NACK情報に応じて、アウターループの補正値(オフセット値)を更新する。補正器63−1〜63−mは、伝搬品質情報報CQI(n,m)より各周波数チャネルの割り当て指標を計算するとともに、補正値生成器62−1〜62−mで計算した補正値により、割り当て指標を補正する。補正値生成器62−1〜62−mにおける補正値の更新を式で表すと、以下になる。
Figure 0006103053
図9は、図1および図8に示す本発明の実施の形態における周波数リソース割り当て方法の処理フローを示す。
まず、伝搬品質・ACK/NACK受信器12において、移動局ごとにACK/NACK情報ACK/NACK(n)(n=1,2,…,N)と、周波数チャネルごとの伝搬品質情報CQI(n,m)(n=1,2,…,N;m=1,2,…,M)を受信する(ステップS11)。図では周波数リソースごととしているが、周波数リソースは、周波数チャネルと同じサイズか、あるいは周波数チャネルをいくつかまとめたものであってもよい。
次に、割り当て指標計算器13内の補正値生成器62−1〜62−mにおいて、移動局ごと、周波数チャネルごとに、補正値CQI_offset(n,m)を更新する(ステップS12)。この更新は、周波数チャネルmが移動局nに割り当てられていたかどうかと、ACK/NACK情報ACK/NACK(n)に応じて、式2により行われる。
割り当て指標計算器13内の補正器63−1〜63−mでは、伝搬品質情報CQI(n,m)より、移動局ごと、周波数チャネルごとに、割り当て指標を計算し、ステップS12で計算した補正値CQI_offset(n,m)で補正する(ステップS13)。
スケジューラ14は、ステップS13で計算した割り当て指標に応じて、周波数チャネルを移動局に割り当てる(ステップS14)。スケジューラ14はまた、未割り当ての周波数チャネルの有無をチェックし(ステップS15)、未割り当ての周波数チャネルがある場合はステップS14に戻り、未割り当ての周波数チャネルがない場合には割り当てを終了する。
図10は、図9におけるステップS12の処理をより詳細に示す図である。図8に示す割り当て指標計算器13は、移動局ごと、および周波数チャネルごとに、補正値生成器62−1〜62−mが設けられている。これに対して、これらの補正値生成器62−1〜62−mの動作を、図10に示すように、逐次処理により実現することもできる。
この処理では、まず、処理する移動局の番号nを初期値1に設定し(ステップS21)、処理する周波数チャネルの番号mを初期値1に設定する(ステップS22)。次に、周波数チャネルRB(m)が移動局nに割り当てられていたかを判定する(ステップS23)。割り当てられていた場合(ステップS23でYES)には、補正値CQI_offset(n,m)を式2に応じて更新する(ステップS24)。ステップS23でNOの場合には、ステップS24をスキップする。次に、周波数チャネルの番号mを1増やし(ステップS25)、すべての周波数チャネルを処理したか判定する(ステップS26)。まだ更新していない周波数チャネルがある場合(ステップS26でNO)は、ステップS23に戻る。すべての周波数チャネルの更新が終了している場合(ステップS26でYES)は、移動局の番号nを1増やし(ステップS27)、すべての移動局を処理したか判定する(ステップS28)では。まだ処理していない移動局がある場合(ステップS28でNO)は、ステップS22に戻り、すべての移動局を処理した場合(ステップS28でYES)は、処理を終了する。
図11は、本発明の実施の形態における割り当て指標の補正例を示す。
図4に示すように、基地局31では周波数チャネル#3と#4を移動局41に割り当て、基地局32では周波数チャネル#3を他の移動局43に割り当てているとする。このとき、移動局41において周波数チャネル#3の受信品質が劣化し、周波数チャネル#4と合わせて下りリンクのデータ通信の品質は低下する。その結果、図5に示す背景技術では、移動局41の補正値が、図6に示すように、全周波数チャネルに渡って一律に下がってしまう。
一方、図1および図8に示す本発明の実施の形態では、図11に示すように、移動局41に割り当てられている周波数チャネル#3と#4の部分のみ、補正値が下がる。補正後の割り当て指標は、図5に示す背景技術では、図6のハッチングのない部分で示すようになっていたものが、図1および図8に示す実施の形態では、図11のハッチングのない部分で示すようになる。
図12は、本発明の実施の形態による周波数割り当ての一例を示す。
図5に示す背景技術では、割り当て指標の周波数特性は変わらないため、移動局11に割り当てられる周波数チャネルは、#3と#4のまま変わらない。一方、本発明の実施の形態では、割り当て指標の周波数特性が変化し、図11の例では、周波数チャネル#5と#6も移動局41に割り当てられる候補となる。図12は、実際に移動局41に周波数チャネル#5が割り当てられた例を示す。このような背景技術とは異なる周波数チャネルが割り当て候補となることで、セル間の干渉が弱い周波数チャネルが選択される可能性が生じ、移動局に割り当てられる周波数チャネルの平均品質が向上する可能性が生ずる。
以上の説明では、周波数リソースを周波数チャネルごとに割り当て、周波数チャネルごとに補正値を求める場合を例に説明した。周波数リソースの割り当ては、周波数チャネルごとに限定されるものではなく、複数の周波数チャネルを単位として割り当てることもできる。また、補正値を計算する単位は、伝搬品質情報が報告される周波数リソース(周波数チャネル)の単位と異なっていてもよい。すなわち、移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに、たとえば複数の周波数チャネルをまとめて、補正値を求めてもよい。
周波数チャネルの割り当ての指標としては、CQIの値そのものではなく、各移動局の平均スループットでCQIを割った値を用いるプロポーショナル・フェアネスなどを用いてもよい。本発明は、指標の種類に関わらず実施することができる。
10 基地局、11 参照信号送信器、12 伝搬品質・ACK/NACK受信器、13 割り当て指標計算器、14 スケジューラ、15 データ送信器、16 送受信アンテナ、20 移動局、21 伝搬品質測定器、22 伝搬品質・ACK/NACK送信器、23 データ受信器、24 ACK/NACK判定器、25 送受信アンテナ、61 補正処理器、62−1〜62−m 補正値生成器、63−1〜63−m 補正器

Claims (5)

  1. 周波数分割多元接続通信を行う基地局が各移動局への下りリンクへの周波数リソースを割り当てる方法において、
    各移動局から、周波数リソースごとの伝搬品質情報と、その移動局に割り当てられた周波数リソース全体でデータが正しく受信されたかどうかの可否判定結果とを受信するステップと、
    移動局ごとに、その移動局から受信した伝搬品質情報および可否判定結果に基づいて、周波数リソースを割り当てるための割り当て指標を計算するテスップと、
    前記割り当て指標に基づいて、各移動局へ周波数リソースを割り当てるステップと、
    を有し、
    前記割り当て指標を計算するステップでは、当該移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに前記可否判定結果に基づく補正値を求め、このグループごとの補正値と前記伝搬品質情報とから、前記割り当て指標を求める
    ことを特徴とする周波数リソース割り当て方法。
  2. 請求項1記載の周波数リソース割り当て方法において、以前の通信で割り当てられていた周波数リソースのグループに対し、前記判定結果に基づいて前記補正値を更新することを特徴とする周波数リソース割り当て方法。
  3. 請求項1または2記載の周波数リソース割り当て方法において、周波数リソースごとにひとつのグループとし、周波数リソースごとに前記補正値を生成することを特徴とする周波数リソース割り当て方法。
  4. 請求項1から3のいずれか1項記載の周波数リソース割り当て方法において、前記周波数リソースは、周波数チャネルと同じサイズ、あるいは周波数チャネルをいくつかまとめたものを単位として割り当てられることを特徴とする周波数リソース割り当て方法。
  5. 移動局との間で周波数分割多元接続通信を行う基地局装置において、
    各移動局から、周波数リソースごとの伝搬品質情報と、その移動局に割り当てられた周波数リソース全体でデータが正しく受信されたかどうかの可否判定結果とを受信する手段と、
    移動局ごとに、その移動局から受信した伝搬品質情報および可否判定結果に基づいて、その移動局に周波数リソースを割り当てるための割り当て指標を計算する手段と、
    前記割り当て指標に基づいて、各移動局へ周波数リソースを割り当てる手段と、
    を備え、
    前記割り当て指標を計算する手段は、当該移動局に割り当てられた周波数リソースを複数に分けたグループごとに前記可否判定結果に基づく補正値を求める手段と、このグループごとの補正値と前記伝搬品質情報とから前記割り当て指標を求める手段と、を有する
    ことを特徴とする基地局装置。

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