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KR101014940B1 - 무선 기지국 - Google Patents

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KR101014940B1
KR101014940B1 KR1020107028651A KR20107028651A KR101014940B1 KR 101014940 B1 KR101014940 B1 KR 101014940B1 KR 1020107028651 A KR1020107028651 A KR 1020107028651A KR 20107028651 A KR20107028651 A KR 20107028651A KR 101014940 B1 KR101014940 B1 KR 101014940B1
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

이동국에 1 이상의 서브 채널을 할당하고, 이 1 이상의 서브 채널로 이동국과 상향 방향의 무선 통신을 행하는 기지국 장치로서, 이동국으로부터 기지국에의 무선 전파의 전파 환경을 추정하는 추정부와, 기지국에서의 수신 전력으로부터 간섭량을 산출하는 간섭량 산출부와, 전파 환경, 간섭량 및 이동국의 사양 조건에 기초하여, 이동국이 기지국에의 송신에 사용할 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 이동국에 통지하기 위해서 이들을 결정하는 결정부를 포함한다.

Description

무선 기지국{WIRELESS BASE STATION}
본 발명은, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)와 같이, 사용하는 주파수 대역을 복수의 서브 채널로 분할하고, 복수의 이동국에 1 이상의 서브 채널을 할당하는 통신 방식에서, 통신 에리어의 확대, 통신 용량의 향상 및 이동국의 소비 전력 삭감을 목적으로 하여, 각 이동국의 무선 환경(무선 전파의 전파 환경), 사양 및 요구 통신 속도에 따라서 행해지는 서브 채널 할당 방법에 관한 발명이다.
OFDMA 통신 방식에서는, 하향 회선에서는, 기지국이 이용 주파수 대역 모두를 사용하고, 복수의 이동국에 대하여 서브 채널을 할당하여 신호를 송신한다.
한편, 상향 회선에서는, 이동국은, 기지국에 의해 각 이동국에 할당된 서브 채널 및 지정된 변조 방식과 부호화율을 이용하여 신호를 송신한다.
이동국은, 할당된 서브 채널 대역에만 송신 전력을 집중함으로써 전력 스펙트럼 밀도를 올려, 통신 에리어를 확대할 수 있다. 그러나, 서브 채널수를 적게 하고, 서브 채널 대역을 좁힘으로써 유저 통신 속도는 저하되게 된다.
종래, 이동국에 관련되는 통신 요구에 기초하여 서브 채널(대역폭)을 할당하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌1). 그러나, 특허 문헌1에 기재된 종래 기술에서는, 나머지의 이용 가능한 대역폭이 최적화되도록 이동국이 이용하는 대역폭을 시스템이 결정하고 있다. 즉, 다른 이동국을 이용할 수 있는 대역폭을 많이 남기는 것을 목적으로 하고 있다. 이 때문에, 종래 기술에서는, 이용 가능한 리소스를 유효 활용하여, 통신하고 있는 이동국에서의 통신 속도의 향상 및 소비 전력의 저감을 도모할 수는 없었다.
특허 문헌1 : 일본 특표 2003-513588호 공보
특허 문헌2 : 일본 특개 2003-18117호 공보
특허 문헌3 : 일본 특개 2004-214746호 공보
HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 통신 방식에서는, 무선 환경에 따라서 변조 방식을 변경하는 적응 변조 방식을 채용하고 있다. 그러나, 이들 적응 변조 방식에서는 주파수 대역폭이 일정하기 때문에, 주파수 대역폭을 변경하는 것에 의한 송신 전력 스펙트럼 밀도의 증감에 대한 영향은 고려되어 있지 않다.
OFDMA 통신 방식에서도 서브 채널수를 적게 하여, 서브 채널수를 고정적으로 할당한 경우, 통신 에리어를 넓힐 수 있다. 그러나，이 경우에는, 기지국 근방 등의 무선 환경이 양호한 경우라도, 변조 방식을 변경하는 것에 의한 통신 속도의 향상밖에 얻어지지 않는다.
변조 방식뿐만 아니라, 서브 채널수도 동적으로 변화시킨 경우, 통신 에리어의 확대와 통신 속도의 향상을 기대할 수 있다. 단, 변조 방식 및 서브 채널수의 할당을 적절하게 행해야만 하므로, 새로운 할당 방법이 요구된다.
예를 들면, 서브 채널의 할당이 적절하지 않아, 이동국에 지정된 변조 방식과 부호화율에 대하여 필요 이상의 서브 채널이 할당된 경우에는, 이동국으로부터 송신되는 전력 스펙트럼 밀도가 저하되어, 기지국에서 지정한 변조 방식과 부호화율에 대한 주어진 통신 품질을 만족시킬 수 없게 된다. 반대로, 서브 채널수가 적게 할당된 경우, 본래 실현 가능한 최대 유저 통신 속도를 실현할 수 없다.
그 때문에, 이동국의 전파 전파 환경 및 이동국의 최대 송신 전력을 고려하여, 동적으로 적절한 변조 방식 및 부호화율 및 서브 채널수를 할당할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 변조 방식 및 서브 채널 할당에 의한 통신 속도의 향상을 실현 가능하게 하는 기술을 제공하는 것이다. 또한, 통신 에리어를 확대하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 이동국의 통신 요구나 이동국의 송신 전력을 판정 기준으로 하여, 적절한 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 선택함으로써, 통신 속도의 향상 및 이동국의 송신 전력 저감을 도모하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은, 전술한 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용한다. 즉, 본 발명은, 이동국에 1 이상의 서브 채널을 할당하고, 이 1 이상의 서브 채널로 이동국과 상향 방향의 무선 통신을 행하는 기지국 장치로서,
이동국으로부터 기지국에의 무선 전파의 전파 환경을 추정하는 추정부와,
기지국에서의 수신 전력으로부터 간섭량을 산출하는 간섭량 산출부와,
상기 전파 환경, 상기 간섭량, 및 상기 이동국의 사양 조건에 기초하여, 상기 이동국이 기지국에의 송신에 사용할 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 상기 이동국에 통지하기 위해서 이들을 결정하는 결정부를 포함하는 기지국 장치이다.
바람직하게는, 본 발명의 결정부는, 상기 이동국의 송신에서의 통신 요구 조건을 만족하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 결정한다.
바람직하게는, 본 발명의 결정부는, 상기 간섭량, 상기 통신 요구 조건, 상기 사양 조건에 기초하여 요구되는 요구 통신 품질을 만족하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 결정한다.
바람직하게는, 본 발명에서의 사양 조건은, 상기 이동국에서 사용 가능한 복수의 변조 방식과 부호화율의 조합을 포함하고,
상기 결정부는, 상기 전파 환경 및 상기 간섭량에 기초하여, 상기 복수의 변조 방식과 부호화율의 조합의 각각에 대해서 상기 요구 통신 품질을 만족하는 서브 채널수를 산출하고, 산출된 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합으로부터, 상기 이동국에 통지할 1개를 결정한다.
바람직하게는, 본 발명에서의 기지국 장치에서, 상기 결정부에 의해 결정된 상기 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개의 적용 시에서의 송신 전력이 산출되어, 상기 이동국에 통지된다.
바람직하게는, 본 발명에서의 결정부는, 상기 요구 통신 품질을 만족시키고, 또한 통신 속도가 최대로 되는 상기 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개를 결정한다.
바람직하게는, 본 발명에서의 결정부는, 상기 요구 통신 품질을 만족시키고, 또한 상기 이동국의 송신 전력이 최소로 되는 상기 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개를 결정한다.
바람직하게는, 본 발명에서의 결정부는, 우선 순위를 갖는 복수의 판정 기준에 따라서, 상기 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개를 결정한다. 이 경우, 바람직하게는, 상기 복수의 판정 기준에 부여되는 우선 순위가 동적으로 변경된다.
복수의 판정 기준은, 예를 들면, "통신 속도의 최대화", "요구 통신 속도의 준수", "송신 전력의 최소화", 및 "사용 가능한 서브 채널의 최대수" 중 적어도 2개이다.
바람직하게는, 본 발명에서의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 결정은, 주기적으로 행해진다.
또한, 본 발명에서는, 고속의 무선 통신이 가능한 제1 변조 방식 및 저속의 무선 통신이 가능한 제2 변조 방식에 대응하고, 1 이상 M 이하의 서브 채널을 무선 단말기의 능력의 범위 내에서 그 무선 단말기와의 사이의 무선 통신에 이용하는 무선 통신 기지국에 있어서, 상기 제1 변조 방식과 서브 채널수 N(1≤N≤M)의 조합인 제1 조합도, 제2 변조 방식과 서브 채널수 N'(1≤N'≤M)의 조합인 제2 조합도 주어진 통신 속도를 만족하는 경우에, 그 제1 조합에 대하여 그 제2 조합의 필요 송신 출력이 작은 경우에, 그 제2 조합을 선택하는 판정부와, 그 선택한 조합을 그 무선 단말기에 통지하는 통지부를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 기지국을 이용한다.
바람직하게는, 상기 판정부가 선택하는 조합은, 상기 주어진 통신 속도를 만족하는 변조 방식과 서브 채널수의 조합 중, 송신 출력을 최소로 하는 조합이다.
또한, 본 발명에서는, 고속의 무선 통신이 가능한 제1 변조 방식 및 저속의 무선 통신이 가능한 제2 변조 방식에 대응하고, 1 이상 M 이하의 서브 채널을 무선 단말기의 능력의 범위 내에서 그 무선 단말기와의 사이의 무선 통신에 이용하는 무선 기지국에 있어서, 상기 제1 변조 방식과 서브 채널수 N(1≤N≤M)의 조합인 제1 조합도, 제2 변조 방식과 서브 채널수 N'(1≤N'≤M)의 조합인 제2 조합도 소정의 송신 출력 이하로 되는 경우에, 그 제1 조합에 대하여 그 제2 조합의 통신 속도가 빠른 경우에, 그 제2 조합을 선택하는 판정부와, 그 선택한 조합을 그 무선 단말기에 통지하는 통지부를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 기지국을 이용한다.
바람직하게는, 상기 판정부가 선택하는 조합은, 상기 소정의 송신 출력 이하인 변조 방식과 서브 채널수의 조합 중, 통신 속도를 최대로 하는 조합이다.
본 발명에 따르면, 변조 방식 및 서브 채널 할당에 의한 통신 속도의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이동국의 통신 요구나 이동국의 송신 전력을 판정 기준으로 하여, 적절한 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 선택함으로써, 통신 속도의 향상이나 이동국의 송신 전력 저감을 도모하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명을 실현하는 이동국의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명을 실현하는 기지국의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 3은 이동국이 보고하는 정보의 구체예를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 의해 산출되는 변조 방식 및 부호화율과 할당 서브 채널수의 구체예를 설명하는 도면.
도 5는 이동국과 기지국의 전파 손실(거리)에 의해 변하는 할당 가능 서브 채널수와 송신 전력을 도시하는 도면.
도 6은 변조 방식 및 부호화율과 할당 서브 채널수에 의해 변하는 커버리지를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 변조 방식 및 부호화율과 할당 서브 채널수를 결정하는 동작의 예를 도시하는 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 실시 형태의 구성은 예시이며, 본 발명은 실시 형태의 구성에 한정되지 않는다.
〔실시 형태의 개요〕
본 실시 형태에서는, 적절한 변조 방식과 부호화율 및 서브 채널수를 선택하기 위해서 이하의 수단을 이용한다. 도 1은 본 발명에 따른 이동국(단말 장치)의 실시 형태(구성예)를 도시하고, 도 2는 본 발명에 따른 기지국 장치(다원 접속 시스템)의 실시 형태(구성예)를 도시한다.
(1) 이동국(10)은, 상향 회선에서 이동국이 사용 가능한 변조 방식과 부호화율 및 최대 송신 전력 등의 통신 능력 정보를 기지국에 보고하는 수단(송신부(12))을 구비한다. 기지국 장치(기지국)(20)는, 이동국(10)으로부터 보고된 이동국(10)이 사용 가능한 변조 방식과 부호화율 및 최대 송신 전력을 유지하는 기억 장치부(24)를 구비한다.
(2) 기지국(20)은, 통신 에리어(셀) 내에 위치하는 모든 이동국(10)에 대하여 보고되는 공통 신호를 송신하는 수단(송신부(22))을 구비한다. 이동국(10)은, 기지국(20)으로부터 보고되는 공통 신호의 수신 전력을 측정하는 측정부(13)와, 측정한 공통 신호 수신 전력을 기지국(20)에 보고하는 수단(송신부(12))을 구비한다. 기지국(20)은, 이동국(10)으로부터 보고된 공통 신호 수신 전력과 기지국(20)이 송신한 공통 신호 송신 전력으로부터 이동국(10)과 기지국(20) 사이의 전체 손실(전파 전파 환경)을 산출하는 손실 산출부(전파 손실 산출부(25))를 구비한다.
(3) 기지국(20)은, 전체 수신 전력을 측정하는 수신 전력 측정부(측정부(23))와, 기지국의 전체 수신 전력으로부터 간섭 전력(간섭량)을 산출하는 간섭 계산부(간섭량 계산부(26))를 구비한다.
(4) 기지국(20)은, 산출된 전체 손실, 간섭 전력(간섭량), 이동국(10)으로부터 보고된 최대 송신 전력 및 사용 가능한 각 변조 방식 및 부호화율에 기초하여 요구되는(결정되는) 희망 전력 대 간섭 전력비(SINR : Signal-to-Interference. and Noise power Ratio)로부터, 이동국(10)이 대응 가능한 각 변조 방식 및 부호화율에서 할당 가능한 모든 서브 채널수의 조합과, 그 서브 채널수를 사용한 경우에 필요한 이동국의 송신 전력과, 추정되는 통신 속도를 산출하는 할당 서브 채널수 산출부(27)를 구비한다.
(5) 이동국(10)는, 상향 회선으로 통신을 행할 때에, 기지국에 대하여 통신 요구 조건(통신 속도 혹은 통신량)을 포함하는 액세스 요구를 기지국(20)에 통지하는 수단(송신부(12))을 구비한다. 기지국(20)은, 이동국(10)에 할당할 변조 방식 및 부호화율 및 서브 채널수를 결정할 때에 이용하는 판정 기준을 이동국(10)의 통신 요구 조건이나 기지국(20)의 리소스에 따라서 선택하는 판정 기준 선택부(28)를 구비한다.
(6) 기지국(20)은, 판정 기준 선택부(28)에 의해 주어지는 판정 기준에 따라서, 이동국(10)이 사용하는 변조 방식 및 부호화율 및 할당 서브 채널수를 결정하는 할당 서브 채널 판정부(29)를 구비한다.
(7) 기지국(20)은, 이동국(10)이 사용하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수, 및 송신 전력을 이동국(10)에 통지하는 수단(송신부(22))을 구비한다. 이동국(10)은, 통지된 변조 방식, 부호화율, 서브 채널수 및 송신 전력으로 기지국(20)에 신호를 송신하는 수단(송신부(12))을 구비한다.
〈작용〉
〈1〉이동국(10)은, 네트워크 엔트리 시에, 기지국(네트워크)에 대하여, 이동국(10)이 대응 가능한 변조 방식 및 부호화율 및 최대 송신 전력 Txmax를 포함하는 능력 정보의 보고를 송신한다. 기지국(20)은, 그 보고를 수신하여 기억 장치부(24)에 유지한다.
〈2〉이동국(10)은, 기지국(20)과 이동국(10) 사이의 무선 전파의 전파 환경을 추정하기 위해서, 기지국(20)으로부터 송신되고 있는 공통 신호의 수신 전력을 측정하고, 상향 회선에서 통신을 행할 때에, 수신 전력 측정 결과와 요구 통신 속도를 기지국(20)에 보고한다. 최대 송신 전력은, 이들과 동시에 보고될 수 있다.
〈3〉기지국(20)은, 이동국(10)의 상향 회선에서의 통신 요구(공통 신호의 수신 전력 측정 결과와 통신 요구 조건(통신 속도, 최대 송신 전력))를 수취하면, 수신 전력 측정 결과와 기지국(20)으로부터의 공통 신호 송신 전력으로부터, 기지국(20)과 이동국(10) 사이의 전체 손실 Lp를 산출한다. 또한, 기지국(20)은, 기지국(20)에서의 간섭 전력(간섭량) Io의 측정 결과와, 이동국(10)의 최대 송신 전력과, 변조 방식과 부호화율의 조합 j에서 요구되는 요구 통신 품질 SINRj를 이용하여, 각 변조 방식과 부호화율의 조합 j에서 할당 가능한 모든 서브 채널수 Nj와, 각 서브 채널수 Nj를 사용한 경우에 필요한 이동국(10)의 송신 전력 Txj(Nj) 및 추정되는 통신 속도 Thj(Nj)를 이하의 수학식 1 및 수학식 2로부터 산출한다.
Figure 112010084109502-pat00001
Figure 112010084109502-pat00002
수학식 2에서, Th_subj는, 변조 방식과 부호화율의 조합 j를 사용하였을 때의 1서브 채널 사용 시의 통신 속도이다.
이에 의해, 요구 통신 품질을 만족하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합을 얻을 수 있다. 얻어진 단수 또는 복수의 조합 중으로부터, 현상보다도 통신 에리어가 확대되는 조합을 선택할 수 있다. 선택된 조합이 이동국(10)에 통지되어, 이동국(10)이 사용함으로써, 요구 통신 품질을 만족시킨 상태에서 서브 채널 할당에 의한 통신 에리어 확대를 실현할 수 있다.
〈4〉기지국(20)은, 이동국(10)의 요구 통신 속도 및 기지국의 사용 가능 서브 채널수(미사용 상태의 서브 채널수) 등에 따라서, 이동국(10)이 사용할 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합을 결정하기 위한 판정 기준을 선택한다.
판정 기준으로서, "통신 속도의 최대화", "요구 통신 속도의 준수", "송신 전력의 최소화", "사용 가능 서브 채널의 최대수" 등을 규정할 수 있다. 이들 판정 기준 중의 임의의 1개만이 적용되는 구성을 채용할 수 있다. 혹은, 이들 판정 기준 중의 임의의 2 이상이 선택되고, 선택된 2 이상의 판정 기준에 대하여 우선 순위가 부여되고, 우선 순위에 따라서 조합의 1개가 선택되는 구성을 채용할 수도 있다.
〈5〉기지국(20)은, 판정 기준에 기초하여, 이동국(10)이 사용할 변조 방식과 부호화율의 조합 J와 할당 서브 채널수 NJ(변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개)를 결정하고, 해당 조합의 1개와, 해당 조합의 1개의 적용 시에서 통신 품질을 만족시키기 위해 필요한 송신 전력 TxJ(NJ)를 이동국(10)에 통지한다.
예를 들면, 판정 기준의 우선 순위가, 예를 들면 "요구 통신 속도의 준수", "송신 전력의 최소화"의 순으로 규정된 경우, 복수의 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합 중으로부터, 제1 우선 순위에 따라서, 요구 통신 속도를 만족하는 것이 선택(추출) 된다. 이 때, 복수의 조합이 추출된 경우에는, 제2 우선 순위에 따라서, 송신 전력이 최소로 되는 조합이 선택된다.
〈6〉이동국(10)은, 기지국(20)으로부터 통지된 조합(변조 방식과 부호화율의 조합 J와, 서브 채널수 NJ)을 사용하여, 통지된 송신 전력 TxJ(NJ)로 통신을 행한다.
〈7〉전파 환경은 시간과 함께 변동하기 때문에, 기지국(20)은, 이동국(10)이 상향 회선에 사용하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 할당을 정기적(주기적)으로 행한다.
〔실시 형태의 상세〕
도 1은 본 발명을 실현하는 이동국의 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 1에서, 이동국(10)은, 수신 안테나(11A)에 접속된 수신부(11)와, 송신 안테나(12A)에 접속된 송신부(12)와, 측정부(13)와, 제어부(14)를 구비한다.
도 1에서, 이동국(10)은, 상향 회선으로 통신을 행할 때, 기지국(20)으로부터 송신되어 오는 공통 신호를, 수신 안테나(11A)를 통해서 수신부(11)에서 수신하고, 공통 신호의 수신 전력을 측정부(13)에서 측정한다. 수신 전력의 측정 결과는 송신부(12)에 주어진다. 제어부(14)는, 수신 신호에 기초하여, 이동국(10)의 사양 조건(사용 가능한 변조 방식 및 부호화율 등) 및 통신 요구 조건(통신 속도,최대 송신 전력 등)을 포함하는 송신 신호(이동국(무선 단말기)의 능력 정보)를 송신부(12)에 준다. 송신부(12)는, 수신 전력 측정 결과와, 사양 조건 및 통신 요구 조건을 포함하는 보고를 기지국(20)에 송신한다.
도 3은 이동국(10)(이동국#1)의 보고예를 도시한다. 이동국(10)은, 통신 속도, 최대 송신 전력, 변조 방식 및 부호화율, 및 무선 환경(공통 신호의 수신 전력측정 결과)을 포함하는 보고를 기지국(20)에 송신한다.
도 2는 본 발명을 실현하는 기지국의 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 2에서, 기지국(20)은, 수신 안테나(21A)에 접속된 수신부(21)와, 송신 안테나(22A)에 접속된 송신부(22)와, 수신 전력 측정부(23)와, 기억 장치부(24)와, 전파 손실 산출부(25)와, 간섭량 산출부(26)와, 할당 서브 채널수 산출부(27)와, 판정 조건 선택부(28)와, 할당 서브 채널 판정부(29)와, 제어부(30)를 구비하고 있다.
또한, 전파 손실 산출부(25)가 본 발명의 추정부에 상당하고, 할당 서브 채널수 산출부(27) 및 할당 서브 채널 판정부(29)가 본 발명의 결정부에 상당한다.
기지국(20)은, 이동국(10)으로부터의 상향 회선 요구(액세스 요구)를 수신 안테나(21A)를 통해서 수신부(21)에서 수신한다. 상향 회선 요구에는, 전술한 보고(도 3)가 포함되어 있다.
보고(변조 방식 및 부호화율, 통신 속도, 공통 신호 수신 전력 등)는, 기억 장치부(24)에 저장(기억)된다. 또한, 전파 손실 산출부(25)는, 보고에 포함되는 수신 전력 측정 결과와, 기지국(20)에서의 공통 신호 송신 전력로부터, 이동국(10)과 기지국(20) 사이의 전체 손실 Lp(전파 환경에 상당)를 구한다. 또한, 기지국(20)은, 이동국(10)으로부터의 수신 신호(상향 회선 요구)의 수신 전력(전체 수신 전력)을 수신 전력 측정부(23)에서 측정하고, 그 측정 결과(전체 수신 전력)에 기초하는 간섭 전력 Io를 간섭량 계산부(26)에서 측정(계산)한다.
또한, 기지국(20)은, 전체 손실 Lp, 측정한 간섭 전력 Io, 및 이동국(10)(단말기)으로부터 보고된 최대 송신 전력 Txmax(기억 장치부(24)에 저장되어 있음)를 이용하여, 각 변조 방식과 부호화율의 조합 j에 대해서 요구 통신 품질(SINR) 및 최대 송신 전력을 만족하는 서브 채널수 Nj와, 각 서브 채널수 Nj의 적용 시에 필요한 이동국(10)의 송신 전력 Txj(Nj) 및 추정되는 통신 속도 Thj(Nj)를, 할당 서브 채널수 산출부(27)에서 산출한다. 할당 서브 채널수 산출부(27)는, 송신 전력Txj(Nj) 및 통신 속도 Thj(Nj)의 산출에 전술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용한다.
도 4는, 서브 채널수 Nj, 송신 전력 Txj(Nj) 및 통신 속도 Thj(Nj)의 산출 결과예를 도시하는 표이다. 단, 도 4에서는, 설명을 간단히 하기 위해서, 변조 방식과 부호화율의 조합 j를 {QPSK 1/2, 16QAM 1/2, 64QAM 1/2}의 3종류만으로 한정하고, 이동국(10)에 할당 가능한 최대 서브 채널수를 5서브 채널로 가정하고, 추정 통신 속도의 산출에 이용하는 1서브 채널 사용 시의 통신 속도(Th_subj)를 각각 {0.2Mbps, 0.4Mbps, 0.6Mbps}로 하였다.
또한，1서브 채널 사용 시의 통신 속도는 조건에 따라 다르지만, 예에 이용한 3종류의 변조 방식 및 부호화율의 조합에서의 비율(1 : 2 : 3)은 일정하다. 도 4의 표 중으로부터, 요구 통신 품질을 만족하는 변조 방식 및 부호화율의 조합 J 및 할당 서브 채널수 NJ(변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 1개)를 적용함으로써, 요구되는 통신 품질을 만족시킨 후에, 통신 에리어의 확대를 실현하는 것이 가능하게 된다.
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같은 산출 결과는, 할당 서브 채널수 산출부(27)로부터 할당 서브 채널 판정부(29)에 입력된다. 할당 서브 채널 판정부(29)는, 판정 기준 선택부(28)에서 선택되어 있는 1 이상의 판정 기준(변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합의 선택 조건)에 기초하여, 이동국(10)에서 사용할 조합을 산출 결과(j, Nj) 중으로부터 선택(결정)한다. 결정된 조합은, 필요 송신 전력 TxJ(NJ)와 함께 송신부(22)에 주어져, 이들을 포함하는 송신 신호가 송신 안테나(22A)로부터 이동국(10)을 향하여 송신된다.
또한, 판정 기준 선택부(28)에서 선택되는 판정 기준의 종별, 종별수, 각 판 정 기준에 부여되는 우선 순위는, 예를 들면 제어부(30)에 의한 제어를 통해서 적절히 변경 가능하게 되어 있다. 추정 통신 속도 Txj(Nj)는, 통신 속도에 관련되는 판정 기준의 적용 시에서, 조합 결정을 위해서 참조된다. 또한, 판정 기준 "사용 가능 서브 채널수"가 적용되는 경우, 이 "사용 가능 서브 채널수"는, 기지국(20)에서의 미사용의 서브 채널수에 따라서 증감한다.
할당 서브 채널 판정부(29)의 동작에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 2의 무선 기지국은, 고속의 무선 통신이 가능한 제1 변조 방식(예를 들면 16QAM) 및 저속의 무선 통신이 가능한 제2 변조 방식(예를 들면 QPSK)에 대응하고 있으며, 1 이상 M 이하(앞의 예에서는 M은 5)의 서브 채널을 무선 단말기(이동국)의 능력의 범위 내에서 이동국과의 사이의 무선 통신에 이용하고 있다.
도 4를 참조하면, 이동국에서의 수신 신호의 품질인 SINR이 10.5이면, 제1 변조 방식 16QAM, 제2 변조 방식 QPSK 중 어느쪽도 이용할 수 있다. 또한, 주어진 통신 속도가 0.8[Mbps-]인 것으로 하면, 도 4로부터, 변조 방식 QPSK에서 서브 채널수 4, 5, 변조 방식 16QAM에서 서브 채널수 2∼5의 조합이 선택 가능하게 된다.
여기서 송신 출력을 비교하면, 16QAM에서 서브 채널수 2는, 송신 출력 15.51이지만, QPSK에서 서브 채널수 4는, 송신 출력 13.02로, 필요 송신 출력이 작아진다.
따라서, 할당 서브 채널 판정부(29)는, QPSK에서 서브 채널수 4를 선택하고, 송신부(22)로부터 선택 결과를 이동국에 통지하도록 제어한다.
이와 같이, 변조 방식으로서 보다 고속의 것을 선택할 수 있는 경우라도, 서브 채널수를 늘리고, 변조 방식으로서 보다 저속의 것을 선택하고, 결과적으로, 이동국의 송신 출력을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 변조 방식 QPSK에서 서브 채널수 4, 5, 변조 방식 QAM에서 서브 채널수 2∼5의 조합 중, 송신 출력이 최소인 것(여기서는, QPSK에서 서브 채널수 4)을 선택하면 송신 출력의 최소화가 도모된다. 즉, 판정 조건으로서 최저의 송신 출력을 이용하는 것이다.
또한, 이동국의 최대 송신 출력 등의 송신 출력에 상한(예를 들면 16dBm)을 설정하고, 그 안에서 변조 방식, 서브 채널수의 조합을 선택할 수도 있다.
앞과 마찬가지로，SINR이 10.5㏈일 때에는, 변조 방식 QPSK에서 서브 채널수 1∼5, 변조 방식 16QAM에서 서브 채널수 1 또는 2가 송신 출력의 조건을 만족시키지만, 16QAM에서 서브 채널수 1 또는 2로 하는 것보다도, QPSK에서 서브 채널수 5로 하는 쪽이 통신 속도가 빠르다. 따라서, 판정부(29)는, QPSK에서 서브 채널수 5의 조합을 선택하고, 송신부(22)로부터 선택 결과를 이동국에 통지하도록 제어한다.
이와 같이, 변조 방식으로서 보다 고속의 것을 선택할 수 있는 경우라도, 서브 채널수를 늘리고, 변조 방식으로서 보다 저속의 것을 선택하고, 결과적으로, 이동국의 통신 속도를 빠르게 할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 변조 방식 QPSK에서 서브 채널수 1∼5, 변조 방식 16QAM에서 서브 채널수 1, 2의 조합 중, 통신 속도가 최대인 것(여기서는, QPSK에서 서브 채널수 5)을 선택하면 통신 속도의 최대화가 도모된다. 즉, 판정 조건으로서 최고의 통신 속도를 이용하는 것이다. 도 5는 1개의 변조 방식을 사용한 경우의 기지국(20)과 이동국(10) 사이의 거리(전체 손실 Lp)에 의해 변하는 서브 채널수와 그 때에 요구되는 이동국(10)의 송신 전력과의 관계를 개념적으로 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 기지국(20)과 이동국(10)과의 거리가 짧아짐(전체 손실이 작아짐)에 따라서, 서브 채널수가 증가해도 요구되는 통신 품질을 만족시킬 수 있다. 이것으로부터, 전체 손실의 산출 결과에 따라서, 요구 통신 품질이 만족되는 범위에서 서브 채널수를 증가시킴으로써, 통신 속도의 향상을 도모할 수 있다.
도 6은 복수의 변조 방식을 사용한 경우의 기지국(20)와 이동국(10) 사이의 거리(전체 손실)와 사용할 수 있는 서브 채널수와의 관계를 개념적으로 도시한 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 기지국(20)과 이동국(10)과의 거리가 짧아짐(전체 손실이 작아짐)에 따라서, 요구 통신 품질(SINR)이 높은 변조 방식을 사용할 수 있다. 또한, 요구 통신 품질이 높은 변조 방식을 이용할 수 있는 장소에서는, 그것보다도 요구 통신 품질이 낮은 변조 방식에서 많은 서브 채널을 사용할 수 있다.
예를 들면, 판정 기준으로서, 「사용 가능 서브 채널(최대 4)」, 「요구 통신 속도의 준수」, 및 「송신 전력의 최소화」가 적용되고, 「사용 가능 서브 채널(최대 4)」, 「요구 통신 속도의 준수」, 「송신 전력의 최소화」의 순으로 우선 순위가 부여된 경우, 도 4의 산출 결과에서는, 통신 요구 조건(통신 속도, 최대 송신 전력)을 만족하는 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수의 조합은, "(16QAM 1/2)×3서브 채널", "(16QAM 1/2)×4서브 채널", "(64QAM 1/2)×2서브 채널", "(64QAM 1/2)×3서브 채널"의 4개로 된다. 이 중에서 송신 전력이 가장 적은 것은, "(16QAM 1/2)×3서브 채널"이며, 이 조합이 이동국#1(이동국(10))에 할당된다.
이에 대하여, 판정 기준으로서 「사용 가능 서브 채널(최대 5)」, 「통신 속도의 최대화」, 및 「송신 전력의 최소화」가 적용되고, 「사용 가능 서브 채널(최대 5)」, 「통신 속도의 최대화」, 「송신 전력의 최소화」의 순으로 우선 순위가 부여된 경우, 도 4의 산출 결과에서 통신 속도가 최대로 되는 것은, "(16QAM 1/2)×5서브 채널"이며, 이 조합이 이동국#1(이동국(10))에 할당된다. 이 조합은, "(64QAM 1/2)"을 사용하는 조합보다도 통신 속도가 크고, 또한 송신 전력도 적게 되어 있다.
이와 같이, 판정 기준이 변경됨으로써, 사용 가능한 리소스(서브 채널)의 유효 활용을 통해서 이동국(10)의 소비 전력을 억제하거나, 통신 속도를 최대화하거나 하는 것이 가능하게 된다.
일반적으로, 전파 환경은 이동국(10)의 이동 등에 의해 시간과 함께 변동한다. 이 때문에, 이동국(10)이 상향 회선에 사용하는 변조 방식 및 부호화율과 서브 채널수를 정기적(주기적)으로 할당하는 것이 필요하다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따라서, 이동국이 사용하는 변조 방식 및 부호화율과 서브 채널수가 결정되는 동작의 흐름을 설명한다. 도 7의 흐름도에서 나타내는 바와 같이, 기지국(20)은 정기적으로 이동국(10)의 전파 환경에 따라서, 상기의 산출 및 판정을 행하여, 이동국(10)이 사용할 변조 방식 및 부호화율과 서브 채널수를 결정한다.
도 7의 흐름도를 상세하게 설명한다. 도 7에서의 스텝 S1에서는, 기지국(20)(도 2)은, 이동국(10)으로부터의 액세스 요구(상향 회선 요구)를 수신 안테나(21A) 및 수신부(21)에서 수신한다.
스텝 S1에 앞서서, 기지국(20)은, 송신부(22) 및 송신 안테나(22A)로부터, 통신 에리어(셀)를 향하여 공통 신호를 송신한다. 이 공통 신호는 이동국(10)에서 수신 전력 측정에 사용된다. 액세스 요구에는, 이동국(10)의 보고로서, 수신 전력을 포함하는 정보가 포함되어 있다.
스텝 S2에서는, 기지국(20)은, 액세스 요구에 포함되는 보고에 기초하여, 이동국(10)의 통신 요구 조건(통신 속도 등), 무선 환경(하향 공통 신호의 수신 전력 등), 및 사양 조건(변조 방식 및 부호화율, 최대 송신 전력 등)을 식별한다. 이 처리는, 예를 들면 제어부(30)에서 행해지고, 판정 조건(판정 기준)의 결정에 이용된다.
스텝 S3에서는, 전파 손실 산출부(25)가, 이동국(10)의 무선 환경(하향 공통 신호의 수신 전력 등)을 이용하여, 이동국(10)과 기지국(20) 사이의 전체 손실 Lp를 산출한다.
스텝 S4에서는, 측정부(23) 및 간섭량 산출부(26)에 의해 기지국에서의 간섭 상태(간섭량) Io를 측정한다. 계속해서, 할당 서브 채널수 산출부(27)가, 이동국(10)의 사양 조건, 기지국(20)에서의 간섭량 Io, 전체 손실 Lp로부터, 이동국(10)에서 사용 가능한 변조 방식과 부호화율의 조합 j의 각각에 대응하는 할당 서브 채널수 Nj, 필요 송신 전력 Txj(Nj), 추정 통신 속도 Thj(Nj)를 산출한다. 단, 판정 기준으로서, 통신 속도에 관련되는 판정 기준이 이용되지 않은 경우에는, 추정 통신 속도의 산출은 생략해도 된다.
스텝 S5에서는, 할당 서브 채널 판정부(29)가, 판정 기준 선택부(28)에서 선택되어 있는 1 이상의 판정 기준에 따라서, 할당 서브 채널수 산출부(27)에서 산출된 변조 방식, 부호화율 및 할당 서브 채널수의 조합으로부터, 이동국(10)에 할당할 조합을 선택하고, 송신부(22) 및 송신 안테나(22A)를 이용하여 송신한다. 이에 의해, 이동국(10)이 상향 링크 통신에서 사용할 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 포함하는 신호가 이동국(10)에 통지된다.
스텝 S6에서는, 이동국(10)(도 1)은, 기지국(20)으로부터의 하향 링크 통신의 신호를 수신부(11)에서 수신한다. 수신부(11)에서 수신된 수신 신호는, 제어부(14)에 주어진다. 제어부(14)는, 기지국(20)으로부터 통지된 변조 방식 및 부호화율, 및 서브 채널수로, 상향 링크 통신을 행하도록, 송신부(12)를 제어한다.
그 후, 기지국(20)에서는, 일정 시간이 경과하면, 다시 스텝 S2∼S5의 처리를 행하여, 이동국(10)의 상황에 따른 변조 방식, 부호화율 및 서브 채널수를 통지한다.
도 7에서 도시한 예에서는, 이동국(10)의 액세스 요구 시와 마찬가지로 이동국에서의 측정 결과로부터 산출되는 기지국(20)과 이동국(10) 사이의 전파 손실을 이용하고 있지만, 이미 통신 중이기 때문에, 기지국에서의 통신 중 서브 채널의 수신 상태(SINR), 이동국이 통신에 사용하고 있는 서브 채널수 및 송신 전력으로부터, 각 변조 방식 및 부호화율에 따른 할당 서브 채널수와 필요 송신 전력을 산출하는 것도 가능하다.
〈효과〉
본 발명의 실시 형태에 따르면, 이동국(10)과 기지국(20) 사이의 전파 손실, 기지국(20)에서의 간섭량 및 이동국(10)의 최대 송신 전력에 따라서 사용하는 변조 방식 및 부호화율과, 할당하는 서브 채널수를 동적으로 선택(결정)함으로써, 요구되는 통신 품질을 만족시킨 후에 커버리지의 확대 및 통신 속도의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 사용 가능한 리소스(서브 채널)를 유효 활용하여, 이동국의 소비 전력 및 주위의 기지국에 주는 간섭을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 직교 주파수 분할 다중(OFDM)을 변조 방식으로서 이용하는 통신 시스템에서, 각 유저(이동국)에 임의의 수의 서브 채널을 할당함으로써 주파수 분할 다원 접속(FDMA)을 실현하는 다원 접속 통신 시스템(기지국)에 대해서 설명하였다. 단, 본 발명에 따른 방식은, OFDMA 이외의 적응 변조 방식, 가변 주파수 대역폭, 송신 전력 제어가 적용되는 시스템에 적용 가능하다.
10 : 이동국(단말 장치)
11 : 수신부
11A : 수신 안테나
12 : 송신부
12A : 송신 안테나
13 : 측정부
14 : 제어부
20 : 기지국 장치
21 : 수신부
21A : 수신 안테나
22 : 송신부
22A : 송신 안테나
23 : 수신 전력 측정부
24 : 기억 장치부
25 : 전파 손실 산출부
26 : 간섭량 산출부
27 : 할당 서브 채널수 산출부
28 : 판정 기준 선택부
29 : 할당 서브 채널 판정부
30 : 제어부

Claims (4)

  1. 고속의 무선 통신이 가능한 제1 변조 방식 및 저속의 무선 통신이 가능한 제2 변조 방식에 대응하고, 1 이상 M 이하의 서브 채널을 무선 단말기의 능력의 범위 내에서 그 무선 단말기와의 사이의 무선 통신에 이용하는 무선 통신 시스템에서,
    상기 제1 변조 방식과 서브 채널수 N(1≤N≤M)의 조합인 제1 조합도, 제2 변조 방식과 서브 채널수 N'(1≤N'≤M)의 조합인 제2 조합도 주어진(所要) 통신 속도를 만족하는 경우에, 그 제1 조합에 대하여 그 제2 조합의 필요 송신 출력이 작은 경우에, 그 제2 조합을 선택하는 판정부와,
    상기 선택한 조합을 상기 무선 단말기에 통지하는 통지부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판정부가 선택하는 조합은, 상기 주어진 통신 속도를 만족하는 변조 방식과 서브 채널수의 조합 중, 송신 출력을 최소로 하는 조합인 것을 특징으로 하는 무선 기지국.
  3. 고속의 무선 통신이 가능한 제1 변조 방식 및 저속의 무선 통신이 가능한 제2 변조 방식에 대응하고, 1 이상 M 이하의 서브 채널을 무선 단말기의 능력의 범위 내에서 그 무선 단말기와의 사이의 무선 통신에 이용하는 무선 통신 시스템에서,
    상기 제1 변조 방식과 서브 채널수 N(1≤N≤M)의 조합인 제1 조합도, 제2 변조 방식과 서브 채널수 N'(1≤N'≤M)의 조합인 제2 조합도 소정의 송신 출력 이하로 되는 경우에, 그 제1 조합에 대하여 그 제2 조합의 통신 속도가 빠른 경우에, 그 제2 조합을 선택하는 판정부와,
    상기 선택한 조합을 상기 무선 단말기에 통지하는 통지부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 기지국.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판정부가 선택하는 조합은, 상기 소정의 송신 출력 이하인 변조 방식과 서브 채널수의 조합 중, 통신 속도를 최대로 하는 조합인 것을 특징으로 하는 무선 기지국.
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