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JPWO2007099675A1 - 多入力多出力通信システム、送信機及びそれらにおけるリソース割り当て方法 - Google Patents

多入力多出力通信システム、送信機及びそれらにおけるリソース割り当て方法 Download PDF

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JPWO2007099675A1
JPWO2007099675A1 JP2008502650A JP2008502650A JPWO2007099675A1 JP WO2007099675 A1 JPWO2007099675 A1 JP WO2007099675A1 JP 2008502650 A JP2008502650 A JP 2008502650A JP 2008502650 A JP2008502650 A JP 2008502650A JP WO2007099675 A1 JPWO2007099675 A1 JP WO2007099675A1
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隆一郎 石崎
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Abstract

送信機(101)にて、受信機(102−1〜102−β)から送信されて受信されたデータから受信機(102−1〜102−β)が有するアンテナ(121−1〜121−φ)の受信状態として受信機(102−1〜102−β)にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値が抽出され、抽出されたCQI値が予め設定された重み付けに応じて合成され、合成された結果から受信機(102−1〜102−β)へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数が計算され、計算されたリソース係数に基づいて受信機(102−1〜102−β)へデータを送信するためのリソースが割り当てられる。

Description

本発明は、無線技術を用いて通信を行う無線通信において、多入力多出力(MIMO:Multi Input Multi Output)通信を行う多入力多出力通信システム、送信機及びそれらにおけるリソース割り当て方法に関する。
近年急速に普及してきている第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP:3rd Generation Partnership Project)準拠のW−CDMA(Wide band Code Division Multiple Access)方式において、ダウンリンクにおける高速なパケット伝送を実現するために、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)方式が提案され、研究及び開発が進められている。
また、送信機が有する複数のアンテナからデータを送信し、複数のアンテナを有する受信機にて当該データを受信する多入力多出力(MIMO:Multi Input Multi Output)通信方式についても、研究及び開発が進められている。この多入力多出力通信方式については、送信機及び受信機に複数のアンテナをそれぞれ設置し、データを分割して同時に、つまり並列的に送受信することにより、伝送容量、つまりスループットの向上を測ることが目的とされている。また、複数のアンテナを有する受信機が複数台、存在する場合も同様である。そのため、この多入力多出力通信方式は、上述したHSDPA方式を用いたサービスを実現するための1つの手段としても考えられている。
ここで、複数のアンテナを有する受信機にて正しくデータが受信されるために、送信機から送信されたデータが受信機にて受信される受信品質が測定され、その受信品質に基づいて送信機において送信スケジュールを行う方法が考えられている(例えば、特許公表2004−535106号公報参照。)。
しかしながら、特許公表2004−535106号公報に記載された方法においては、複数の受信品質のうち1つだけの受信品質に基づいて送信スケジュールが行われてしまう。複数の受信品質のうちどの受信品質に基づいて送信スケジュールを行うかによって、受信機にて受信されるデータの特性が異なってきてしまう。
予め設定された送信機のアンテナと受信機のアンテナとの間の伝搬環境を示す受信品質に基づいてアンテナに割り当てるリソースが設定されると、基となる受信品質が測定された受信機のアンテナにおいては、データの復号が正しく行われる。しかし、そうではない受信機のアンテナにおいては、データの復号が正しく行われなかったり、コード数や電力といった無駄なリソースを使ってしまったりする虞があるという問題点がある。これにより、電波の干渉の増加や多重数の減少が生じてしまい、リソースの有効活用ができず、多入力多出力通信方式の特徴であるスループット向上の実現ができなくなってしまうという問題点がある。
本発明は、上述したような課題を解決するため、スループットの向上を実現できる多入力多出力通信システム、送信機及びそれらにおけるリソース割り当て方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
送信機と、前記送信機との間にて通信を行う複数のアンテナを具備する複数の受信機とを有してなる多入力多出力通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出し、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成し、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てることを特徴とする。
また、前記送信機は、
前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出するCQI抽出手段と、
予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する係数計算手段と、
合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるリソース割り当て手段とを有することを特徴とする。
また、前記送信機は、前記リソース係数と前記受信機へデータを送信するために割り当てるリソースの内容とが予め対応付けられて記憶されている記憶手段を有することを特徴とする。
また、複数のアンテナを有する複数の受信機へデータを送信する送信機であって、
前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出し、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成し、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てる。
また、前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出するCQI抽出手段と、
予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する係数計算手段と、
合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるリソース割り当て手段とを有することを特徴とする。
また、前記リソース係数と前記受信機へデータを送信するために割り当てるリソースの内容とが予め対応付けられて記憶されている記憶手段を有することを特徴とする。
また、送信機と、前記送信機との間にて通信を行う複数のアンテナを具備する複数の受信機とを有してなる多入力多出力通信システムにおけるリソース割り当て方法であって、
前記送信機が、前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出する処理と、
前記送信機が、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する処理と、
前記送信機が、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算する処理と、
前記送信機が、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てる処理とを有する。
上記のように構成された本発明においては、送信機にて、受信機から送信されて受信されたデータから受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値が抽出され、抽出されたCQI値が予め設定された重み付けに応じて合成され、合成された結果から受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数が計算され、計算されたリソース係数に基づいて受信機へデータを送信するためのリソースが割り当てられる。
これにより、複数のアンテナを有する複数の受信機にてそれぞれ測定されたCQI値に基づいたリソース割り当てが可能となり、送信機と受信機との間の状態に応じて、送信機が装置全体として有するリソースを適切に、且つ有効に活用することができる。
以上説明したように本発明においては、送信機にて、受信機から送信されて受信されたデータから受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出し、抽出されたCQI値を予め設定された重み付けに応じて合成し、合成された結果から受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、計算されたリソース係数に基づいて受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てる構成としたため、スループットの向上を実現できる。
本発明の多入力多出力通信システムの実施の一形態を示す図である。 図1に示した送信機の一構成例を示す図である。 係数計算部における係数の計算方法を説明するためのフローチャートである。 図3に示したフローチャートにおけるステップ2のサブルーチンの処理を説明するためのフローチャートである。 (式2)の行列M1を通信方式に応じて決定する方法を説明するためのフローチャートである。 リソース割り当て部におけるリソース割り当て方法を説明するためのフローチャートである。 リソース係数と割り当てるリソースとの対応付けのテーブルの内容の一例を示す図である。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の多入力多出力通信システムの実施の一形態を示す図である。
本形態は図1に示すように、送信機101と、複数の受信機102−1〜102−βとから構成されている。送信機101には、アンテナ111−1〜111−γが設けられている。また、受信機102−1〜102−βには、アンテナ121−1〜121−φがそれぞれ設けられている。これにより、送信機101と受信機102−1〜102−βとの間にて、データが送受信されている。
図2は、図1に示した送信機101の一構成例を示す図である。
図1に示した送信機101には図2に示すように、アンテナ111−1〜111−γと、送受信部201と、変復調部202と、多重分離部203と、CQI抽出部204と、係数計算部205と、リソース割り当て部206と、記憶部207とが設けられている。なお、図2には、送信機101の構成要素の中で、本発明に関する構成要素のみを示している。
アンテナ111−1〜111−γは、図1に示した受信機102−1〜102−βとの間にて、電波の送受信を行う。送受信部201は、アンテナ111−1〜111−γを介して、図1に示した受信機102−1〜102−βとの間にて、データの送受信を行う。変復調部202は、受信機102−1〜102−βからアンテナ111−1〜111−γを介して送受信部201にて受信されたデータを復調し、また、アンテナ111−1〜111−γを介して送受信部201から受信機102−1〜102−βへ送信されるデータを変調する。多重分離部203は、変復調部202にて復調されたデータは複数のアンテナ111−1〜111−γを介して送受信部201にて受信されたデータであるため、その複数のデータを多重し、また、変復調部202にて変調されるデータは複数のアンテナ111−1〜111−γを介して送受信部201から送信されるデータであるため、その複数のデータに分離する。CQI抽出部204は、多重分離部203にて多重されたデータから受信品質を示すCQI(Channel Quality Indicator)値を抽出する。このCQI値は、送信機101から送信されて受信機102−1〜102−βにて受信されたデータについての受信品質が受信機102−1〜102−βにおいて測定された値であり、受信機102−1〜102−βから送信機101へフィードバックされるものである。係数計算部205は、CQI抽出部204にて抽出されたCQI値に基づいて、受信機102−1〜102−βへデータを送信するためのリソースを割り当てるための係数を計算する。リソース割り当て部206は、係数計算部205にて計算された係数に基づいて、受信機102−1〜102−βへデータを送信するためのリソースを割り当てる。記憶部207は、CQI抽出部204にて抽出されたCQI値や、係数計算部205にて係数を計算する際に使用される重み付け係数や、係数計算部205にて計算された係数に応じたリソース割り当ての内容を記憶する。
ここで、送信機101へフィードバックされるCQI値の数について説明する。受信機102−1〜102−βにおいては、送信機101の各アンテナ111−1〜111−γから送信されて受信されたデータについての受信品質がそれぞれ測定される。つまり、例えば、受信機102−1について着目すると、送信機101のアンテナ111−1から送信されて受信機102−1のアンテナ121−1にて受信されたデータ、送信機101のアンテナ111−2から送信されて受信機102−1のアンテナ121−1にて受信されたデータ、送信機101の送信アンテナ111−3から送信されて受信機102−1のアンテナ121−1にて受信されたデータというように、送信機101のアンテナ111−1〜111−γの本数γと受信機102−1のアンテナ121−1〜121−φの本数φをかけた「γ×φ」の数だけのCQI値が測定される。受信機102−2〜102−βについても同様に測定される。それらが送信機101へフィードバックされるため、送信機101へフィードバックされるCQI値の個数は「γ×φ×β」となる。
以下に、上記のように構成された多入力多出力通信システムにおけるリソース割り当て方法について説明する。リソース割り当て方法のうち、まずは、図2に示した係数計算部205における係数の計算方法について説明する。
図3は、係数計算部205における係数の計算方法を説明するためのフローチャートである。
まず、処理される受信機102−1〜102−βそれぞれに予めシーケンシャルに付与されている固有の受信機番号がステップ1にて初期化される。ここでの初期化は、処理される受信機番号を「1」とすることである。
その後、ステップ2にて各送信アンテナについて係数が計算される。
図4は、図3に示したフローチャートにおけるステップ2のサブルーチンの処理を説明するためのフローチャートである。
図3に示したステップ2の処理は、図4において、まず、処理される送信機101のアンテナ111−1〜111−γそれぞれに予めシーケンシャルに付与されている固有の送信アンテナ番号がステップ11にて初期化される。ここでの初期化は、処理されるアンテナ番号を「1」とすることである。
そして、記憶部207に記憶されているCQI値がステップ12にてリードされる。このとき処理される送信アンテナ番号に応じたCQI値がリードされる。ここで、リードされるCQI値の個数は、上述したように受信機102のアンテナ121−1〜121−φの本数である「φ」である。
リードされた「φ」個のCQI値は、ステップ13にて(式1)に代入され、係数「Φ」が計算される。
Figure 2007099675
ここで、「ρ」は記憶部207に予め設定されている受信機102−1〜102−βのアンテナ121−1〜121−φの重み付け係数、「i」は受信機102のアンテナ番号を示す。つまり、受信機102−1〜102−βのアンテナ121−1〜121−φのCQI値が重み付けに応じて合成されることとなる。(式1)で計算された係数「Φ」は、ステップ14にて「α」として(式2)の行列M1に保持される。
Figure 2007099675
(式2)は、β行γ列の行列であり、例えば、受信機番号が「a」であり、且つ送信機101のアンテナ番号が「b」である場合、その係数はa行b列に保持される。
その後、ステップ15にてアンテナ番号が「1」だけインクリメントされる。そして、インクリメントされたアンテナ番号が、送信機101の全アンテナ111−1〜111−γの数よりも大きいかどうかがステップ16にて判断される。
インクリメントされた送信アンテナ番号が、全アンテナ111−1〜111−γの数よりも大きい、または等しいと判断された場合、図4に示した送信アンテナのサブルーチンは終了し、図3に示した処理に戻る。
一方、 インクリメントされた送信アンテナ番号が、全アンテナ111−1〜111−γの数よりも小さいと判断された場合は、ステップ12の処理に戻る。つまり、アンテナ111−1〜111−γの数だけ、(式1)の計算が行われ、その結果が(式2)の行列M1に保持される。
図4に示した送信アンテナのサブルーチンが終了すると、ステップ3にて受信機番号が「1」だけインクリメントされる。そして、インクリメントされた受信機番号が、受信機102−1〜102−βの数よりも大きいかどうかがステップ4にて判断される。
インクリメントされた受信機番号が、全受信機102−1〜102−βの数よりも大きい、または等しいと判断された場合、(式2)の行列M1が完成し、処理は終了する。
一方、 インクリメントされた受信機番号が、全受信機102−1〜102−βの数よりも小さいと判断された場合は、ステップ2の処理に戻る。つまり、受信機102−1〜102−βの数だけ、(式1)の計算が行われ、その結果が(式2)の行列M1に保持される。
こうして、(式2)の行列M1が完成すると、現在の通信方式に応じて、(式2)の行列M1の変換が行われる。
図5は、(式2)の行列M1を通信方式に応じて決定する方法を説明するためのフローチャートである。
図3及び図4を用いて説明した係数計算の処理が終了し、(式2)の行列M1が完成すると、現在の通信方式が多重方式であるかダイバーシチ方式であるかがステップ21にて判断される。
現在の通信方式が多重方式であると判断された場合、(式2)で得られた行列M1がステップ22にてそのまま行列Mとして決定される。
一方、現在の通信方式がダイバーシチ方式であると判断された場合、(式2)で得られて行列M1が、ステップ23にて(式3)にしたがって変換される。
Figure 2007099675
ここで、「k」は送信機101のアンテナ番号を示す。現在の通信方式がダイバーシチ方式であると判断された場合は、送信機101のアンテナの本数が1本であるため、(式3)によって、(式2)のβ行γ列の行列M1がβ行1列の行列Mに変換される。
そして、行列Mが決定されると、決定された行列Mの係数に基づいて受信機102−1〜102−βに割り当てるリソースがリソース割り当て部206にて決定される。
図6は、リソース割り当て部206におけるリソース割り当て方法を説明するためのフローチャートである。
まず、送信すべきデータが存在するかどうかがステップ31にて判断される。ここでは、送信すべきデータを持つ受信機番号が記憶部207内に記憶されているリストに登録されている。送信すべきデータが存在すると判断された場合、その送信先である受信機102−1〜102−βがリストアップされる。
一方、送信すべきデータが存在しないと判断された場合は、処理は終了する。
そして、送信機101としてリソース(例えば、HS−PDSCH、HS−SCCHのコード数や装置の電力など)が足りているかどうかがステップ32にて判断される。リソースが足りないと判断された場合、このTTIで送信を行うリソースの割り当てに関する処理は終了する。
一方、送信機101としてリソースが足りていると判断された場合、当該リストに登録されている受信機102−1〜102−βのうち図3に示したフローチャートの処理に従って計算された係数の一番高い受信機102−1〜102−βがステップ33にて選択され、選択された受信機102−1〜102−βのリソース係数「σ」に応じたリソースがステップ34にて割り当てられる。リソース係数「σ」は、(式1)〜(式3)によって計算された係数から(式4)を用いて計算される。
Figure 2007099675
(式4)において、「α」は、(式3)にて計算された行列Mの各要素である係数である。例えば、現在の通信方式がダイバーシチ方式である場合を例に挙げると、送信機101のアンテナ111−1から受信機102−1へデータを送信するためのリソース係数「σ11」は、
Figure 2007099675
となる。また、送信機101のアンテナ111−γから受信機102−βへデータを送信するためのリソース係数「σβγ」は、
Figure 2007099675
となる。以上の計算により算出された係数「σ」に基づいて、送信機101のアンテナ111−1〜111−γから受信機102−1〜102−βへデータを送信するためのリソースが決定される。
決定されるリソースは、係数「σ」に対応付けられて記憶部207に予め記憶されている。
図7は、リソース係数と割り当てるリソースとの対応付けのテーブルの内容の一例を示す図である。ここでは、係数σが整数値として、リソースの対応付けが格納されているため、上述したように計算された係数「σ」の小数点以下は切り上げ、もしくは切り捨てられて使用されるものとする。
図7に示すテーブルを参照すると、係数「σ」と、Transport Block Sizeと、HS−PDSCHのコード数と、変調方式と、Power Offdetとが対応付けられて記憶されている。例えば、係数「σ11」が「0」である場合、送信機101のアンテナ111−1から受信機102−1へは何も送信されない。また、係数「σ21」が「1」である場合、送信機101のアンテナ111−1から受信機102−2へデータを送信するには、Transport Block Sizeが「137」、HS−PDSCHのコード数が「1」、変調方式がQPSK方式、及びPower Offdetが「0」のリソースが割り当てられる。
リソースの割り当てが終了すると、選択された受信機102−1〜102−βがステップ35にてリストから削除され、ステップ31の処理に戻り、次に係数の高い受信機102−1〜102−βのリソース割り当て処理が行われる。
以上により、送信機101のアンテナ111−1〜111−γと受信機102−1〜102−βとの間におけるすべてのCQI値及び重み付けを合成して計算された係数に基づいたリソース割り当てができることから、装置全体として適切なリソースの割り当てが可能となる。

Claims (7)

  1. 送信機と、前記送信機との間にて通信を行う複数のアンテナを具備する複数の受信機とを有してなる多入力多出力通信システムにおいて、
    前記送信機は、前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出し、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成し、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てることを特徴とする多入力多出力通信システム。
  2. 請求項1に記載の多入力多出力通信システムにおいて、
    前記送信機は、
    前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出するCQI抽出手段と、
    予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する係数計算手段と、
    合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるリソース割り当て手段とを有することを特徴とする多入力多出力通信システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の多入力多出力通信システムにおいて、
    前記送信機は、前記リソース係数と前記受信機へデータを送信するために割り当てるリソースの内容とが予め対応付けられて記憶されている記憶手段を有することを特徴とする多入力多出力通信システム。
  4. 複数のアンテナを有する複数の受信機へデータを送信する送信機であって、
    前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出し、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成し、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てる送信機。
  5. 請求項4に記載の送信機において、
    前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出するCQI抽出手段と、
    予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する係数計算手段と、
    合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算し、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるリソース割り当て手段とを有することを特徴とする送信機。
  6. 請求項4または請求項5に記載の送信機において、
    前記リソース係数と前記受信機へデータを送信するために割り当てるリソースの内容とが予め対応付けられて記憶されている記憶手段を有することを特徴とする送信機。
  7. 送信機と、前記送信機との間にて通信を行う複数のアンテナを具備する複数の受信機とを有してなる多入力多出力通信システムにおけるリソース割り当て方法であって、
    前記送信機が、前記受信機から送信されて受信されたデータから前記受信機にて測定されて送信された受信品質を示す値であるCQI値を抽出する処理と、
    前記送信機が、予め設定された重み付けに応じて前記抽出されたCQI値を合成する処理と、
    前記送信機が、合成された結果から前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てるためのリソース係数を計算する処理と、
    前記送信機が、前記リソース係数に基づいて前記受信機へデータを送信するためのリソースを割り当てる処理とを有するリソース割り当て方法。
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