JP2004112597A - 基地局装置及びパケット品質推定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定し、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定すること。
【解決手段】送信先決定部301は、パケット伝送用制御信号よりパケットを送信する候補となる各通信端末装置を選択し、選択した各通信端末装置からのCQI信号に基づいて送信先装置を決定する。パケット品質推定部303は、CQI信号に基づいて送信先装置における受信パケットの品質を推定し、推定結果に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出する。送信電力決定部304は、送信先装置からACK信号を受信した場合には送信電力を所定値に設定し、NACK信号を受信した場合に要求パケット品質を満たすように送信電力を決定する。
【選択図】 図3
【解決手段】送信先決定部301は、パケット伝送用制御信号よりパケットを送信する候補となる各通信端末装置を選択し、選択した各通信端末装置からのCQI信号に基づいて送信先装置を決定する。パケット品質推定部303は、CQI信号に基づいて送信先装置における受信パケットの品質を推定し、推定結果に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出する。送信電力決定部304は、送信先装置からACK信号を受信した場合には送信電力を所定値に設定し、NACK信号を受信した場合に要求パケット品質を満たすように送信電力を決定する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下り高速パケット伝送を行う無線通信システムに用いられる基地局装置及びパケット品質推定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信の分野では、高速大容量な下りチャネルを複数の通信端末装置が共有し、基地局装置から通信端末装置にパケットを伝送する下り高速パケット伝送方式が開発されている。下り高速パケット伝送方式では、伝送効率を高めるために、スケジューリング技術及び適応変調技術が用いられている。
【0003】
スケジューリング技術とは、基地局装置がタイムスロット毎に下り高速パケットの送信先となる通信端末装置(以下、「送信先装置」という)を設定し、送信先装置に送信するパケットを割り当てる技術である。また、適応変調技術とは、パケット送信する通信端末装置の伝搬路の状態に応じて適応的に変調方式あるいは誤り訂正符号化方式(MCS: Modulation and Coding Scheme)を決定する技術である。
【0004】
また、高速パケット伝送を行う無線通信システムでは、データの受信性能の向上を図るためにARQ(Automatic Repeat Request)、特に、H−ARQ(Hybrid−Automatic Repeat Request)が用いられている。ARQとは、受信側装置で誤りが検出されたデータ単位(フレーム)を送信側装置が再送信する処理を自動的に行う技術であり、H−ARQは、送信側装置が再送時に特定のビットのみを選択して受信側装置に送信し、受信側装置において再送信号と既受信信号とを合成する技術である。
【0005】
以下、高速パケット伝送を行う無線通信システムの基地局装置及び通信端末装置の動作について概説する。
【0006】
基地局装置は、各通信端末装置から送信された下り回線状態の報告値に基づいて回線品質を予測し、最も回線品質が良い通信端末装置を送信先装置として、各タイムスロットにその送信先装置へのパケットを割り当てる。そして、基地局装置は、スケジューリング結果を示す情報及びスケジューリングにより定めた方式でパケットを誤り訂正符号化及び変調して送信先装置に送信する。
【0007】
各通信端末装置は、受信したスケジューリング結果を示す情報に基づいて、自局宛のパケットが割り当てられたタイムスロットにおいて復調を行い、CRC検出等を行って、パケットデータを正しく復調できた場合にはこれを示すACK信号を、パケットデータを正しく復調できなかった場合にはこれを示すNACK信号を基地局装置に送信する。
【0008】
基地局装置は、ACK信号を受信すると新規データを送信し、NACK信号を受信すると同一データを再送信する。
【0009】
このように、下り高速パケット伝送方式は、セクタ内に存在する全ての通信端末装置で1つのチャネルを共有して効率的にパケットを伝送するので、コードリソースを有効活用することができる。
【0010】
ここで、H−ARQの再送においてスループットの向上および基地局装置送信電力を低減するための従来技術として、ML−ARQ(Multi Level−Automatic Repeat Request)と呼ばれる技術が、例えば下記非特許文献1に開示されている。この技術は、通信端末装置が、受信パケットに誤りが検出された場合に受信パケットの品質の良し悪し(誤りが少ない/多い)を示すパケット品質情報をNACK信号に付加して基地局装置に報告し、基地局装置がパケット品質情報に基づいて適切な送信電力で再送を行うものである。なお、上記文献において適応変調は仮定されていない。
【0011】
【非特許文献1】
”「静特性におけるマルチレベルARQの一検討」,2002年電子情報通信学会総合大会,B−5−117”
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、適応変調を用いたシステムにML−ARQを適用する場合、通信端末装置がACK/NACKおよびパケット品質情報を多値化して基地局装置に送信する必要があるため、ACK/NACKの2値の場合と同等の誤り率で伝送するためには送信電力を高くしなければならず、上り回線における周波数利用効率が低下してしまうという課題がある。
【0013】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、適応変調を用いたシステムにML−ARQを適用する場合、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる基地局装置及びパケット品質推定方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の基地局装置は、パケット送信先の通信端末装置から送信された下り回線状態を示す回線状態報告値を受信する受信手段と、前記回線状態報告値に基づいて前記通信端末装置における前記パケットの受信品質を推定する受信品質推定手段と、を具備する構成を採る。
【0015】
この構成により、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。
【0016】
本発明の基地局装置は、パケットの送信電力を制御する送信電力制御手段を具備し、前記受信品質推定手段は、推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、前記送信電力制御手段は、算出された要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定する構成を採る。
【0017】
この構成により、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0018】
本発明の基地局装置は、パケット送信チャネルと共通制御チャネルとの送信電力の差からオフセットを算出するオフセット算出手段を具備し、前記受信品質推定手段は、算出されたオフセットを考慮して要求パケット品質を算出する構成を採る。
【0019】
この構成により、共通制御チャネルとパケット送信チャネルに送信電力差がある場合においても、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0020】
本発明の基地局装置は、前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値の平均値に基づいてパケットの受信品質を推定する構成を採る。
【0021】
この構成により、雑音成分を抑圧して回線状態報告値の信頼度を向上させることができる。
【0022】
本発明の基地局装置は、前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値からパケットの受信品質を予測推定する構成を採る。
【0023】
この構成により、通信端末装置においてパケットを受信すると同時に測定する回線状態の報告値が存在しない場合にもパケット品質の推定を行うことができる。
【0024】
本発明の基地局装置は、再送時と初回送信時とでターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットの優先度あるいは送信するパリティビットを切替える方式を用いる場合であって、前記受信品質推定手段により推定されたパケットの受信品質に基づいてシステマティックビットとパリティビットのどちらを優先して送信するかを決定する符号化優先度決定手段を具備する構成を採る。
【0025】
この構成により、符号化利得の向上及び通信端末装置における復号品質の向上を図ることができる。
【0026】
本発明の基地局装置は、前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信された場合にはパリティビットを優先して再送する構成を採る。
【0027】
この構成により、符号化率が小さくなり、符号化利得を向上させることができる。
【0028】
本発明の基地局装置は、前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信されない場合にはシステマティックビットを優先して再送する構成を採る。
【0029】
この構成により、システマティックビットの品質が向上し、復号誤りを低減させることができる。
【0030】
本発明のパケット品質推定方法は、パケット送信先の装置から送信された回線状態を示す回線状態報告値に基づいて前記パケットの受信品質を推定する方法を採る。
【0031】
この方法により、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。
【0032】
本発明のパケット送信電力制御方法は、上記パケット品質推定方法により推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定する方法を採る。
【0033】
この方法により、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、基地局装置において、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定し、再送時に必要な送信電力を決定することである。
【0035】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、下り高速パケット伝送方式の例として、HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access)を用いることとする。HSDPAでは、HS−PDSCH(High Speed − Physical Downlink Shared Channel)、HS−SCCH(Shared Control Channel of HS−PDSCH)、A−DPCH(Associated−Dedicated Physical Channel for HS−PDSCH)等の複数のチャネルが用いられる。
【0036】
HS−PDSCHは、パケットの伝送に使用される下り方向の共有チャネルでる。HS−SCCHは、下り方向の共有チャネルであり、リソース割り当てに関する情報(TFRI:Transport−format and Resource related Information)、H−ARQ制御に関する情報等が伝送される。
【0037】
A−DPCHは、上り方向及び下り方向の個別付随チャネルであり、そのチャネル構成やハンドオーバ制御等はDPCHと変わらない。A−DPCHでは、パイロット信号、TPCコマンド等が伝送され、上り方向では、これらに加えてACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)信号が伝達される。なお、CQI信号は、通信端末装置において復調可能なパケットデータの変調方式及び符号化率を示す信号であり、下り回線状態を報告する報告値の役割を果たす。
【0038】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。以下、図1の基地局装置100の各構成部分の作用について説明する。
【0039】
共用器102は、アンテナ101に受信された信号を受信RF部103に出力する。また、共用器102は、送信RF部166から出力された信号をアンテナ101から無線送信する。
【0040】
受信RF部103は、共用器102から出力された無線周波数の受信信号をベースバンドのディジタル信号に変換し、復調部104に出力する。
【0041】
復調部104は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、受信ベースバンド信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、分離部105に出力する。
【0042】
分離部105は、復調部104の出力信号をデータと制御信号とに分離する。分離部105にて分離された制御信号には、DL(Down Link)用TPCコマンド、CQI信号、ACK/NACK信号等が含まれる。CQI信号及びACK/NACK信号はスケジューラ151に出力され、DL用TPCコマンドは送信電力制御部158に出力される。
【0043】
SIR測定部106は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、復調の過程で測定される希望波レベル及び干渉波レベルによって上り回線の受信SIRを測定し、SIRを示す信号をTPCコマンド生成部107に出力する。
【0044】
TPCコマンド生成部107は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、上り回線の受信SIRと目標SIRとの大小関係により、上り回線の送信電力の増減を指示するUL(Up Link)用TPCコマンドを生成する。
【0045】
本願発明の特徴部分であるスケジューラ151は、パケット伝送用制御信号、各通信端末装置からのCQI信号、ACK/NACK信号に基づいてパケットを送信する通信端末装置(以下、「送信先装置」という)を決定し、送信先装置及び送信するパケットデータを示す情報をバッファ(Queue)152に出力する。また、スケジューラ151は、送信先装置のCQI信号に基づいて変調方式及び符号化率を決定し、変調部153に指示する。また、スケジューラ151は、送信先装置からのACK/NACK信号及びCQI信号に基づいてパケットデータの送信電力を決定し、送信電力を示す信号を送信電力制御部154に出力する。また、スケジューラ151は、HS−SCCHによって送信先装置に送信する信号(以下、「HS−SCCH用信号」という)を増幅部161に出力する。HS−SCCH用信号には、パケットデータを送信するタイミング、パケットデータの符号化率及び変調方式等を示す情報(TFRI)が含まれる。なお、スケジューラ151の内部構成については後述する。
【0046】
バッファ152は、スケジューラ151に指示された送信先装置に対するパケットデータを変調部153に出力する。
【0047】
変調部153は、スケジューラ151の指示に従ってパケットデータに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部155に出力する。
【0048】
送信電力制御部154は、増幅部155の増幅量を制御することにより、変調部153の出力信号の送信電力をスケジューラ151で決定された値となるように制御する。増幅部155の出力信号は、HS−PDSCHで送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0049】
多重部156は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、各通信端末装置に送信する個別データ(制御信号も含む)にパイロット信号及びUL用TPCコマンドを多重して変調部157に出力する。
【0050】
変調部157は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、多重部156の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部159に出力する。
【0051】
送信電力制御部158は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、DL用TPCコマンドに従って増幅部159の増幅量を制御することにより、変調部157の出力信号の送信電力を制御する。また、送信電力制御部158は、送信電力値を示す信号を送信電力制御部160に出力する。増幅部159にて増幅された信号は、DPCH(A−DPCHを含む)で送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0052】
送信電力制御部160は、送信電力制御部158の送信電力値にオフセットをつけた値で増幅部161の増幅量を制御することにより、スケジューラ151から出力されたHS−SCCH用信号の送信電力を制御する。増幅部161にて増幅された信号は、HS−SCCHで送信される信号であって、多重部165に出力される。なお、送信電力制御部160は、再送状態等によりオフセット値を補正してもよい。
【0053】
変調部162は、共通制御データに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部164に出力する。送信電力制御部163は、増幅部164の増幅量を制御することにより、変調部162の出力信号の送信電力を制御する。増幅部164の出力信号は、CPICH等で送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0054】
多重部165は、増幅部155、増幅部159、増幅部161及び増幅部164の各出力信号を多重し、送信RF部166に出力する。
【0055】
送信RF部166は、変調部159から出力されたベースバンドのディジタル信号を無線周波数の信号に変換して共用器102に出力する。
【0056】
図2は、図1に示した基地局装置と無線通信を行う通信端末装置の構成を示すブロック図である。図2の通信端末装置200は、基地局装置100から個別データ、共通制御データ、パケットデータ、HS−SCCH用信号を受信する。以下、図2の通信端末装置200の各構成部分の作用について説明する。
【0057】
共用器202は、アンテナ201に受信された信号を受信RF部203に出力する。また、共用器202は、送信RF部258から出力された信号をアンテナ201から無線送信する。
【0058】
受信RF部203は、共用器202から出力された無線周波数の受信信号をベースバンドのディジタル信号に変換し、HS−PDSCHの信号をバッファ204に出力し、HS−SCCH用信号を復調部205に出力し、DPCHの信号を復調部208に出力し、共通制御チャネルの信号をCIR(Carrier to Interference Ratio)測定部212にする。
【0059】
バッファ204は、HS−PDSCHの信号を一時的に保存して復調部206に出力する。
【0060】
復調部205は、HS−SCCH用信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、自局宛パケットデータの到来タイミング、当該パケットデータの符号化率及び変調方式等、パケットデータの復調に必要な情報を取得して復調部206に出力する。
【0061】
復調部206は、復調部205にて取得された情報に基づいてバッファに保存されているHS−PDSCHの信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、復調処理によって得られたパケットデータを誤り検出部207に出力する。
【0062】
誤り検出部207は、復調部206から出力されたパケットデータに対して誤り検出を行い、誤りが検出されなかった場合にはACK信号を、誤りが検出されなかった場合にはNACK信号を多重部251に出力する。
【0063】
復調部208は、DPCHの信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、分離部209に出力する。
【0064】
分離部209は、復調部208の出力信号をデータと制御信号とに分離する。分離部209にて分離された制御信号には、UL用TPCコマンド等が含まれる。UL用TPCコマンドは送信電力制御部257に出力される。
【0065】
SIR測定部210は、復調の過程で測定される希望波レベル及び干渉波レベルによって下り回線の受信SIRを測定し、測定した全ての受信SIRをTPCコマンド生成部211に出力する。
【0066】
TPCコマンド生成部211は、SIR測定部210から出力された受信SIRと目標SIRとの大小関係によりDL用TPCコマンドを生成し、多重部254に出力する。
【0067】
CIR測定部212は、基地局装置からの共通制御チャネルの信号を用いてCIRを測定し、測定結果をCQI生成部213に出力する。CQI生成部213は、基地局装置から送信された信号のCIRに基づくCQI信号を生成して多重部251に出力する。
【0068】
多重部251は、CQI信号及びACK/NACK信号を多重して変調部252に出力する。変調部252は、多重部251の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0069】
変調部253は、基地局装置100に送信するデータに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0070】
多重部254は、DL用TPCコマンド、パイロット信号を多重して変調部255に出力する。変調部255は、多重部254の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0071】
多重部256は、変調部252、変調部253及び変調部255の各出力信号を多重し、送信RF部258に出力する。
【0072】
送信電力制御部257は、UL用TPCコマンドに従って送信RF部258の増幅量を制御することにより、多重部256の出力信号の送信電力を制御する。なお、複数の基地局装置と接続している場合、送信電力制御部257は、全てのUL用TPCコマンドが送信電力の上昇を指示する場合のみ送信電力を上昇させる制御を行う。
【0073】
送信RF部258は、多重部256から出力されたベースバンドのディジタル信号を増幅し、無線周波数の信号に変換して共用器102に出力する。
【0074】
次に、基地局装置100のスケジューラ151の内部構成について図3を用いて説明する。
【0075】
スケジューラ151は、送信先決定部301と、MCS決定部302と、パケット品質推定部303と、送信電力決定部304と、HS−SCCH用信号生成部305とから主に構成される。
【0076】
送信先決定部301は、パケット伝送用制御信号よりパケットを送信する候補となる各通信端末装置を選択し、選択した各通信端末装置からのCQI信号に基づいて送信先装置を決定する。例えば、CQI信号に基づいて受信品質が最も良い通信端末装置を送信先装置として決定する。そして、送信先決定部301は、送信先装置を示す情報をバッファ152、MCS決定部302、パケット品質推定部303及びHS−SCCH用信号生成部305に出力する。また、送信先決定部301は、ACK信号を入力した場合には新しいデータを送信するように、NACK信号を入力した場合には前回送信したデータを再送するようにバッファ152に指示する。
【0077】
MCS決定部302は、送信先装置のCQI信号に基づいてMCS選択(変調方式及び符号化率の決定)を行い、変調部153に指示する。
【0078】
パケット品質推定部303は、CQI信号に基づいて送信先装置における受信パケットの品質を推定し、推定結果に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出して送信電力決定部304に出力する。
【0079】
送信電力決定部304は、送信先装置からACK信号を受信した場合には送信電力を所定値に設定し、NACK信号を受信した場合に要求パケット品質を満たすように送信電力を決定する。そして、送信電力決定部304は、決定した送信電力を示す信号を送信電力制御部154に出力する。
【0080】
HS−SCCH用信号生成部305は、送信先装置用のHS−SCCH用信号を生成し、増幅部161に出力する。
【0081】
次に、図4のシーケンス図を用いて、本実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を説明する。
【0082】
まず、基地局装置は、通信端末装置から定期的に送信される下り回線状態報告値(CQI信号)を受信し(F401)、MCS選択(変調方式および符号化方式の選択)を行う(F402)。次に、基地局装置は、選択したMCSを適用してパケット_i(iは自然数)を送信する(F403)。
【0083】
通信端末装置は、受信したパケット_iを復号し(F404)、誤りが検出されなければACK信号を、誤りが検出されればNACK信号を送信する(F405)。また、通信端末装置は、基地局装置にCQI信号を送信する(F406)。
【0084】
上記F404において通信端末装置がNACK信号を送信したとすると、基地局装置は、通信端末装置がパケット_iを受信した時刻に対応するCQI信号に基づいてパケット_iの受信品質を推定し、さらに要求パケット品質を推定する(F407)。そして、基地局装置は、要求パケット品質に基づいて再送時の送信電力を決定し(F408)、パケット_iを再送する(F409)。
【0085】
次に、図5及び数式を用いて本実施の形態の基地局装置と通信端末装置の具体的な動作例を説明する。
【0086】
なお、以下の説明において、通信端末装置はCQI信号を1フレーム毎に送信するものとする。また、基地局装置はパケットを2フレーム毎に送信し、通信端末装置はACK/NACK信号を2フレーム毎に送信し、基地局装置のパケットの送信と通信端末装置のACK/NACK信号の送信は交互に異なるフレームで行われるものとする。
【0087】
また、下り回線状態を示す指標としてCIRを用いる。また、H−ARQにおいて、基地局装置はパケットを初回送信時および再送時に関わらず同一のMCSで送信するものとし、通信端末装置での合成方法はCIRの真値の和で受信品質が決まるチェイスコンバイニング方式を用いるものとする。
【0088】
なお、CIR_cqi(k)はフレーム_kで送信されたCQI信号における真値のCIRを、P_packet(k)はフレーム_kで送信されたパケットの送信電力を示す。
【0089】
[フレーム_0]
通信端末装置は、CQI信号でCIR_cqi(0)を送信する。基地局装置は、受信したCIR_cqi(0)からMCS選択を行い、パケット_iをP_packet(0)の電力で送信する。通信端末装置は、パケット_iを受信するとともにフレーム_1に送信するCQI信号のための回線状態測定を行う。
【0090】
[フレーム_1]
通信端末装置は、受信したパケット_iの復号を行う。その結果、復号結果に誤りがあったとするとNACK信号を送信する。また、通信端末装置は、前フレーム_0で測定したCIR_cqi(1)をCQI信号で送信する。基地局装置は、通信端末装置においてパケット_iが受信された際の回線状態を示すCIR_cqi(1)からパケット品質を推定する。ここで、パイロットチャネルの送信電力とパケットの初回送信電力は等しいと仮定しているため、パケット品質CIR_packet(0)は、下記の式(1)により求められる。
【0091】
CIR_packet(0) = CIR_cqi(1) ・・・(1)
次に、基地局装置は、要求パケット品質を求める。まず、目標パケット品質CIR_target(0)が下記の式(2)により求められる。
【0092】
CIR_target(0) = CIR_cqi(0) ・・・(2)
ここで、再送時の要求パケット品質はフレーム_0で通信端末装置が受信したパケットの不足分と考えることができ、要求パケット品質(=不足分)CIR_shortage(0)は、下記の式(3)により求められる。
【0093】
その後、基地局装置は、NACK信号によりパケット_iの再送の必要性を認識する。
【0094】
[フレーム_2]
基地局装置は、CQI信号を受信して回線状態がCIR_cqi(2)であることを知る。そして、フレーム_0時点での回線状態とフレーム_2での回線状態におけるロスの差分CIR_loss(2)を下記の式(4)により計算する。
【0095】
CIR_loss(2) = CIR_cqi(0) / CIR_cqi(2) ・・・(4)
次に、基地局装置は再送時送信電力P_packet(2)を決定する。必要とされる再送時送信電力は、通信端末装置における初回受信時に不足した電力に現在の回線ロスを考慮すればよいことから、下記の式(5)により計算することができる。
【0096】
このように、本実施の形態によれば、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。さらに、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0097】
なお、スケジューラ151が、CQI信号を平均化することにより雑音成分を抑圧してCQI信号の信頼度を向上させることができる。
【0098】
また、スケジューラ151が、過去に受信したCQI信号から予測を行うことにより、通信端末装置においてパケットを受信すると同時に測定するCQI信号が存在しない場合にもパケット品質の推定を行うことができる。
【0099】
(実施の形態2)
ここで、パケット送信チャネル(HS−PDSCH等)の送信電力が、共通制御チャネルと異なる場合には目標パケット品質にオフセットをつけることが有効である。
【0100】
実施の形態2では、この目標パケット品質にオフセットをつける場合について説明する。図6は、本実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図であり、図3と比較して、オフセット算出部601を追加した構成を採る。
【0101】
オフセット算出部601は、送信電力制御部163より共通制御チャネルの送信電力を入力し、パケット送信チャネルと共通制御チャネルとの送信電力差からオフセットを算出し、オフセットをパケット品質推定部303に出力する。
【0102】
パケット品質推定部303は、送信先装置からNACK信号を受信した場合にCQI信号に基づいて受信パケットの品質を推定し、オフセットをつけて要求パケット品質を算出する。
【0103】
以下、数式を用いて具体的に説明する。フレーム_0におけるパケットの送信電力をP_packet(0)とし、共通制御チャネルの送信電力をP_pilotとすると、フレーム_0におけるパケットと共通制御チャネルのオフセットOffset(0)は、以下の下記の式(6)により計算され、パケット品質CIR_packet(0)は、以下の下記の式(7)により計算される。
【0104】
Offset(0) = P_packet(0) / P_pilot ・・・(6)
CIR_packet(0) = CIR_cqi(1) * Offset(0) ・・・(7)
従って、目標パケット品質CIR_target(0)は、以下の下記の式(8)により計算され、要求パケット品質CIR_shortage(0)は以下の下記の式(9)により計算される。
【0105】
このように、本実施の形態によれば、オフセットをつけることにより、共通制御チャネルとパケット送信チャネルに送信電力差がある場合においても、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0106】
(実施の形態3)
実施の形態3では、再送時と初回送信時とでターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットの優先度あるいは送信するパリティビットを切替えるインクリメンタル・リダンダンシーと呼ばれる方式を用いる場合に、送信する符号化ビットを受信パケット品質に基づいて決定する場合について説明する。
【0107】
図7は、本実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図であり、図3と比較して、符号化優先度決定部701を追加した構成を採る。
【0108】
符号化優先度決定部701は、ターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットのどちらを優先して送信するかをMCS決定部302に指示する。符号化優先度の決定方法として以下の2つが考えられる。
【0109】
(1)システマティックビットが十分な品質で受信された場合にはパリティビットを優先して再送する。パリティビットを優先することにより符号化率が小さくなり、符号化利得を向上させることができる。
【0110】
(2)システマティックビットが十分な品質で受信されない場合にはシステマティックビットを優先して再送する。システマティックビットを優先することによりシステマティックビットの品質が向上し、復号誤りを低減させることができる。
【0111】
このように、送信する符号化ビットを受信パケット品質に基づいて決定することにより、符号化利得の向上及び通信端末装置における復号品質の向上を図ることができる。
【0112】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。さらに、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る基地局装置の構成を示すブロック図
【図2】上記実施の形態に係る基地局装置と無線通信を行う通信端末装置の構成を示すブロック図
【図3】上記実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【図4】上記実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置との通信手順を示すシーケンス図
【図5】上記実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置の具体的な動作例を説明するための図
【図6】本発明の実施の形態2に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態3に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【符号の説明】
151 スケジューラ
152 バッファ
153 変調部
154 送信電力制御部
301 送信先決定部
302 MCS決定部
303 パケット品質推定部
304 送信電力決定部
601 オフセット算出部
701 符号化優先度決定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、下り高速パケット伝送を行う無線通信システムに用いられる基地局装置及びパケット品質推定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信の分野では、高速大容量な下りチャネルを複数の通信端末装置が共有し、基地局装置から通信端末装置にパケットを伝送する下り高速パケット伝送方式が開発されている。下り高速パケット伝送方式では、伝送効率を高めるために、スケジューリング技術及び適応変調技術が用いられている。
【0003】
スケジューリング技術とは、基地局装置がタイムスロット毎に下り高速パケットの送信先となる通信端末装置(以下、「送信先装置」という)を設定し、送信先装置に送信するパケットを割り当てる技術である。また、適応変調技術とは、パケット送信する通信端末装置の伝搬路の状態に応じて適応的に変調方式あるいは誤り訂正符号化方式(MCS: Modulation and Coding Scheme)を決定する技術である。
【0004】
また、高速パケット伝送を行う無線通信システムでは、データの受信性能の向上を図るためにARQ(Automatic Repeat Request)、特に、H−ARQ(Hybrid−Automatic Repeat Request)が用いられている。ARQとは、受信側装置で誤りが検出されたデータ単位(フレーム)を送信側装置が再送信する処理を自動的に行う技術であり、H−ARQは、送信側装置が再送時に特定のビットのみを選択して受信側装置に送信し、受信側装置において再送信号と既受信信号とを合成する技術である。
【0005】
以下、高速パケット伝送を行う無線通信システムの基地局装置及び通信端末装置の動作について概説する。
【0006】
基地局装置は、各通信端末装置から送信された下り回線状態の報告値に基づいて回線品質を予測し、最も回線品質が良い通信端末装置を送信先装置として、各タイムスロットにその送信先装置へのパケットを割り当てる。そして、基地局装置は、スケジューリング結果を示す情報及びスケジューリングにより定めた方式でパケットを誤り訂正符号化及び変調して送信先装置に送信する。
【0007】
各通信端末装置は、受信したスケジューリング結果を示す情報に基づいて、自局宛のパケットが割り当てられたタイムスロットにおいて復調を行い、CRC検出等を行って、パケットデータを正しく復調できた場合にはこれを示すACK信号を、パケットデータを正しく復調できなかった場合にはこれを示すNACK信号を基地局装置に送信する。
【0008】
基地局装置は、ACK信号を受信すると新規データを送信し、NACK信号を受信すると同一データを再送信する。
【0009】
このように、下り高速パケット伝送方式は、セクタ内に存在する全ての通信端末装置で1つのチャネルを共有して効率的にパケットを伝送するので、コードリソースを有効活用することができる。
【0010】
ここで、H−ARQの再送においてスループットの向上および基地局装置送信電力を低減するための従来技術として、ML−ARQ(Multi Level−Automatic Repeat Request)と呼ばれる技術が、例えば下記非特許文献1に開示されている。この技術は、通信端末装置が、受信パケットに誤りが検出された場合に受信パケットの品質の良し悪し(誤りが少ない/多い)を示すパケット品質情報をNACK信号に付加して基地局装置に報告し、基地局装置がパケット品質情報に基づいて適切な送信電力で再送を行うものである。なお、上記文献において適応変調は仮定されていない。
【0011】
【非特許文献1】
”「静特性におけるマルチレベルARQの一検討」,2002年電子情報通信学会総合大会,B−5−117”
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、適応変調を用いたシステムにML−ARQを適用する場合、通信端末装置がACK/NACKおよびパケット品質情報を多値化して基地局装置に送信する必要があるため、ACK/NACKの2値の場合と同等の誤り率で伝送するためには送信電力を高くしなければならず、上り回線における周波数利用効率が低下してしまうという課題がある。
【0013】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、適応変調を用いたシステムにML−ARQを適用する場合、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる基地局装置及びパケット品質推定方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の基地局装置は、パケット送信先の通信端末装置から送信された下り回線状態を示す回線状態報告値を受信する受信手段と、前記回線状態報告値に基づいて前記通信端末装置における前記パケットの受信品質を推定する受信品質推定手段と、を具備する構成を採る。
【0015】
この構成により、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。
【0016】
本発明の基地局装置は、パケットの送信電力を制御する送信電力制御手段を具備し、前記受信品質推定手段は、推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、前記送信電力制御手段は、算出された要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定する構成を採る。
【0017】
この構成により、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0018】
本発明の基地局装置は、パケット送信チャネルと共通制御チャネルとの送信電力の差からオフセットを算出するオフセット算出手段を具備し、前記受信品質推定手段は、算出されたオフセットを考慮して要求パケット品質を算出する構成を採る。
【0019】
この構成により、共通制御チャネルとパケット送信チャネルに送信電力差がある場合においても、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0020】
本発明の基地局装置は、前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値の平均値に基づいてパケットの受信品質を推定する構成を採る。
【0021】
この構成により、雑音成分を抑圧して回線状態報告値の信頼度を向上させることができる。
【0022】
本発明の基地局装置は、前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値からパケットの受信品質を予測推定する構成を採る。
【0023】
この構成により、通信端末装置においてパケットを受信すると同時に測定する回線状態の報告値が存在しない場合にもパケット品質の推定を行うことができる。
【0024】
本発明の基地局装置は、再送時と初回送信時とでターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットの優先度あるいは送信するパリティビットを切替える方式を用いる場合であって、前記受信品質推定手段により推定されたパケットの受信品質に基づいてシステマティックビットとパリティビットのどちらを優先して送信するかを決定する符号化優先度決定手段を具備する構成を採る。
【0025】
この構成により、符号化利得の向上及び通信端末装置における復号品質の向上を図ることができる。
【0026】
本発明の基地局装置は、前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信された場合にはパリティビットを優先して再送する構成を採る。
【0027】
この構成により、符号化率が小さくなり、符号化利得を向上させることができる。
【0028】
本発明の基地局装置は、前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信されない場合にはシステマティックビットを優先して再送する構成を採る。
【0029】
この構成により、システマティックビットの品質が向上し、復号誤りを低減させることができる。
【0030】
本発明のパケット品質推定方法は、パケット送信先の装置から送信された回線状態を示す回線状態報告値に基づいて前記パケットの受信品質を推定する方法を採る。
【0031】
この方法により、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。
【0032】
本発明のパケット送信電力制御方法は、上記パケット品質推定方法により推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定する方法を採る。
【0033】
この方法により、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、基地局装置において、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定し、再送時に必要な送信電力を決定することである。
【0035】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、下り高速パケット伝送方式の例として、HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access)を用いることとする。HSDPAでは、HS−PDSCH(High Speed − Physical Downlink Shared Channel)、HS−SCCH(Shared Control Channel of HS−PDSCH)、A−DPCH(Associated−Dedicated Physical Channel for HS−PDSCH)等の複数のチャネルが用いられる。
【0036】
HS−PDSCHは、パケットの伝送に使用される下り方向の共有チャネルでる。HS−SCCHは、下り方向の共有チャネルであり、リソース割り当てに関する情報(TFRI:Transport−format and Resource related Information)、H−ARQ制御に関する情報等が伝送される。
【0037】
A−DPCHは、上り方向及び下り方向の個別付随チャネルであり、そのチャネル構成やハンドオーバ制御等はDPCHと変わらない。A−DPCHでは、パイロット信号、TPCコマンド等が伝送され、上り方向では、これらに加えてACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)信号が伝達される。なお、CQI信号は、通信端末装置において復調可能なパケットデータの変調方式及び符号化率を示す信号であり、下り回線状態を報告する報告値の役割を果たす。
【0038】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。以下、図1の基地局装置100の各構成部分の作用について説明する。
【0039】
共用器102は、アンテナ101に受信された信号を受信RF部103に出力する。また、共用器102は、送信RF部166から出力された信号をアンテナ101から無線送信する。
【0040】
受信RF部103は、共用器102から出力された無線周波数の受信信号をベースバンドのディジタル信号に変換し、復調部104に出力する。
【0041】
復調部104は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、受信ベースバンド信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、分離部105に出力する。
【0042】
分離部105は、復調部104の出力信号をデータと制御信号とに分離する。分離部105にて分離された制御信号には、DL(Down Link)用TPCコマンド、CQI信号、ACK/NACK信号等が含まれる。CQI信号及びACK/NACK信号はスケジューラ151に出力され、DL用TPCコマンドは送信電力制御部158に出力される。
【0043】
SIR測定部106は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、復調の過程で測定される希望波レベル及び干渉波レベルによって上り回線の受信SIRを測定し、SIRを示す信号をTPCコマンド生成部107に出力する。
【0044】
TPCコマンド生成部107は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、上り回線の受信SIRと目標SIRとの大小関係により、上り回線の送信電力の増減を指示するUL(Up Link)用TPCコマンドを生成する。
【0045】
本願発明の特徴部分であるスケジューラ151は、パケット伝送用制御信号、各通信端末装置からのCQI信号、ACK/NACK信号に基づいてパケットを送信する通信端末装置(以下、「送信先装置」という)を決定し、送信先装置及び送信するパケットデータを示す情報をバッファ(Queue)152に出力する。また、スケジューラ151は、送信先装置のCQI信号に基づいて変調方式及び符号化率を決定し、変調部153に指示する。また、スケジューラ151は、送信先装置からのACK/NACK信号及びCQI信号に基づいてパケットデータの送信電力を決定し、送信電力を示す信号を送信電力制御部154に出力する。また、スケジューラ151は、HS−SCCHによって送信先装置に送信する信号(以下、「HS−SCCH用信号」という)を増幅部161に出力する。HS−SCCH用信号には、パケットデータを送信するタイミング、パケットデータの符号化率及び変調方式等を示す情報(TFRI)が含まれる。なお、スケジューラ151の内部構成については後述する。
【0046】
バッファ152は、スケジューラ151に指示された送信先装置に対するパケットデータを変調部153に出力する。
【0047】
変調部153は、スケジューラ151の指示に従ってパケットデータに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部155に出力する。
【0048】
送信電力制御部154は、増幅部155の増幅量を制御することにより、変調部153の出力信号の送信電力をスケジューラ151で決定された値となるように制御する。増幅部155の出力信号は、HS−PDSCHで送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0049】
多重部156は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、各通信端末装置に送信する個別データ(制御信号も含む)にパイロット信号及びUL用TPCコマンドを多重して変調部157に出力する。
【0050】
変調部157は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、多重部156の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部159に出力する。
【0051】
送信電力制御部158は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、DL用TPCコマンドに従って増幅部159の増幅量を制御することにより、変調部157の出力信号の送信電力を制御する。また、送信電力制御部158は、送信電力値を示す信号を送信電力制御部160に出力する。増幅部159にて増幅された信号は、DPCH(A−DPCHを含む)で送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0052】
送信電力制御部160は、送信電力制御部158の送信電力値にオフセットをつけた値で増幅部161の増幅量を制御することにより、スケジューラ151から出力されたHS−SCCH用信号の送信電力を制御する。増幅部161にて増幅された信号は、HS−SCCHで送信される信号であって、多重部165に出力される。なお、送信電力制御部160は、再送状態等によりオフセット値を補正してもよい。
【0053】
変調部162は、共通制御データに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って増幅部164に出力する。送信電力制御部163は、増幅部164の増幅量を制御することにより、変調部162の出力信号の送信電力を制御する。増幅部164の出力信号は、CPICH等で送信される信号であって、多重部165に出力される。
【0054】
多重部165は、増幅部155、増幅部159、増幅部161及び増幅部164の各出力信号を多重し、送信RF部166に出力する。
【0055】
送信RF部166は、変調部159から出力されたベースバンドのディジタル信号を無線周波数の信号に変換して共用器102に出力する。
【0056】
図2は、図1に示した基地局装置と無線通信を行う通信端末装置の構成を示すブロック図である。図2の通信端末装置200は、基地局装置100から個別データ、共通制御データ、パケットデータ、HS−SCCH用信号を受信する。以下、図2の通信端末装置200の各構成部分の作用について説明する。
【0057】
共用器202は、アンテナ201に受信された信号を受信RF部203に出力する。また、共用器202は、送信RF部258から出力された信号をアンテナ201から無線送信する。
【0058】
受信RF部203は、共用器202から出力された無線周波数の受信信号をベースバンドのディジタル信号に変換し、HS−PDSCHの信号をバッファ204に出力し、HS−SCCH用信号を復調部205に出力し、DPCHの信号を復調部208に出力し、共通制御チャネルの信号をCIR(Carrier to Interference Ratio)測定部212にする。
【0059】
バッファ204は、HS−PDSCHの信号を一時的に保存して復調部206に出力する。
【0060】
復調部205は、HS−SCCH用信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、自局宛パケットデータの到来タイミング、当該パケットデータの符号化率及び変調方式等、パケットデータの復調に必要な情報を取得して復調部206に出力する。
【0061】
復調部206は、復調部205にて取得された情報に基づいてバッファに保存されているHS−PDSCHの信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、復調処理によって得られたパケットデータを誤り検出部207に出力する。
【0062】
誤り検出部207は、復調部206から出力されたパケットデータに対して誤り検出を行い、誤りが検出されなかった場合にはACK信号を、誤りが検出されなかった場合にはNACK信号を多重部251に出力する。
【0063】
復調部208は、DPCHの信号に対して逆拡散、RAKE合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、分離部209に出力する。
【0064】
分離部209は、復調部208の出力信号をデータと制御信号とに分離する。分離部209にて分離された制御信号には、UL用TPCコマンド等が含まれる。UL用TPCコマンドは送信電力制御部257に出力される。
【0065】
SIR測定部210は、復調の過程で測定される希望波レベル及び干渉波レベルによって下り回線の受信SIRを測定し、測定した全ての受信SIRをTPCコマンド生成部211に出力する。
【0066】
TPCコマンド生成部211は、SIR測定部210から出力された受信SIRと目標SIRとの大小関係によりDL用TPCコマンドを生成し、多重部254に出力する。
【0067】
CIR測定部212は、基地局装置からの共通制御チャネルの信号を用いてCIRを測定し、測定結果をCQI生成部213に出力する。CQI生成部213は、基地局装置から送信された信号のCIRに基づくCQI信号を生成して多重部251に出力する。
【0068】
多重部251は、CQI信号及びACK/NACK信号を多重して変調部252に出力する。変調部252は、多重部251の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0069】
変調部253は、基地局装置100に送信するデータに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0070】
多重部254は、DL用TPCコマンド、パイロット信号を多重して変調部255に出力する。変調部255は、多重部254の出力信号に対して誤り訂正符号化、変調及び拡散を行って多重部256に出力する。
【0071】
多重部256は、変調部252、変調部253及び変調部255の各出力信号を多重し、送信RF部258に出力する。
【0072】
送信電力制御部257は、UL用TPCコマンドに従って送信RF部258の増幅量を制御することにより、多重部256の出力信号の送信電力を制御する。なお、複数の基地局装置と接続している場合、送信電力制御部257は、全てのUL用TPCコマンドが送信電力の上昇を指示する場合のみ送信電力を上昇させる制御を行う。
【0073】
送信RF部258は、多重部256から出力されたベースバンドのディジタル信号を増幅し、無線周波数の信号に変換して共用器102に出力する。
【0074】
次に、基地局装置100のスケジューラ151の内部構成について図3を用いて説明する。
【0075】
スケジューラ151は、送信先決定部301と、MCS決定部302と、パケット品質推定部303と、送信電力決定部304と、HS−SCCH用信号生成部305とから主に構成される。
【0076】
送信先決定部301は、パケット伝送用制御信号よりパケットを送信する候補となる各通信端末装置を選択し、選択した各通信端末装置からのCQI信号に基づいて送信先装置を決定する。例えば、CQI信号に基づいて受信品質が最も良い通信端末装置を送信先装置として決定する。そして、送信先決定部301は、送信先装置を示す情報をバッファ152、MCS決定部302、パケット品質推定部303及びHS−SCCH用信号生成部305に出力する。また、送信先決定部301は、ACK信号を入力した場合には新しいデータを送信するように、NACK信号を入力した場合には前回送信したデータを再送するようにバッファ152に指示する。
【0077】
MCS決定部302は、送信先装置のCQI信号に基づいてMCS選択(変調方式及び符号化率の決定)を行い、変調部153に指示する。
【0078】
パケット品質推定部303は、CQI信号に基づいて送信先装置における受信パケットの品質を推定し、推定結果に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出して送信電力決定部304に出力する。
【0079】
送信電力決定部304は、送信先装置からACK信号を受信した場合には送信電力を所定値に設定し、NACK信号を受信した場合に要求パケット品質を満たすように送信電力を決定する。そして、送信電力決定部304は、決定した送信電力を示す信号を送信電力制御部154に出力する。
【0080】
HS−SCCH用信号生成部305は、送信先装置用のHS−SCCH用信号を生成し、増幅部161に出力する。
【0081】
次に、図4のシーケンス図を用いて、本実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置の通信手順を説明する。
【0082】
まず、基地局装置は、通信端末装置から定期的に送信される下り回線状態報告値(CQI信号)を受信し(F401)、MCS選択(変調方式および符号化方式の選択)を行う(F402)。次に、基地局装置は、選択したMCSを適用してパケット_i(iは自然数)を送信する(F403)。
【0083】
通信端末装置は、受信したパケット_iを復号し(F404)、誤りが検出されなければACK信号を、誤りが検出されればNACK信号を送信する(F405)。また、通信端末装置は、基地局装置にCQI信号を送信する(F406)。
【0084】
上記F404において通信端末装置がNACK信号を送信したとすると、基地局装置は、通信端末装置がパケット_iを受信した時刻に対応するCQI信号に基づいてパケット_iの受信品質を推定し、さらに要求パケット品質を推定する(F407)。そして、基地局装置は、要求パケット品質に基づいて再送時の送信電力を決定し(F408)、パケット_iを再送する(F409)。
【0085】
次に、図5及び数式を用いて本実施の形態の基地局装置と通信端末装置の具体的な動作例を説明する。
【0086】
なお、以下の説明において、通信端末装置はCQI信号を1フレーム毎に送信するものとする。また、基地局装置はパケットを2フレーム毎に送信し、通信端末装置はACK/NACK信号を2フレーム毎に送信し、基地局装置のパケットの送信と通信端末装置のACK/NACK信号の送信は交互に異なるフレームで行われるものとする。
【0087】
また、下り回線状態を示す指標としてCIRを用いる。また、H−ARQにおいて、基地局装置はパケットを初回送信時および再送時に関わらず同一のMCSで送信するものとし、通信端末装置での合成方法はCIRの真値の和で受信品質が決まるチェイスコンバイニング方式を用いるものとする。
【0088】
なお、CIR_cqi(k)はフレーム_kで送信されたCQI信号における真値のCIRを、P_packet(k)はフレーム_kで送信されたパケットの送信電力を示す。
【0089】
[フレーム_0]
通信端末装置は、CQI信号でCIR_cqi(0)を送信する。基地局装置は、受信したCIR_cqi(0)からMCS選択を行い、パケット_iをP_packet(0)の電力で送信する。通信端末装置は、パケット_iを受信するとともにフレーム_1に送信するCQI信号のための回線状態測定を行う。
【0090】
[フレーム_1]
通信端末装置は、受信したパケット_iの復号を行う。その結果、復号結果に誤りがあったとするとNACK信号を送信する。また、通信端末装置は、前フレーム_0で測定したCIR_cqi(1)をCQI信号で送信する。基地局装置は、通信端末装置においてパケット_iが受信された際の回線状態を示すCIR_cqi(1)からパケット品質を推定する。ここで、パイロットチャネルの送信電力とパケットの初回送信電力は等しいと仮定しているため、パケット品質CIR_packet(0)は、下記の式(1)により求められる。
【0091】
CIR_packet(0) = CIR_cqi(1) ・・・(1)
次に、基地局装置は、要求パケット品質を求める。まず、目標パケット品質CIR_target(0)が下記の式(2)により求められる。
【0092】
CIR_target(0) = CIR_cqi(0) ・・・(2)
ここで、再送時の要求パケット品質はフレーム_0で通信端末装置が受信したパケットの不足分と考えることができ、要求パケット品質(=不足分)CIR_shortage(0)は、下記の式(3)により求められる。
【0093】
その後、基地局装置は、NACK信号によりパケット_iの再送の必要性を認識する。
【0094】
[フレーム_2]
基地局装置は、CQI信号を受信して回線状態がCIR_cqi(2)であることを知る。そして、フレーム_0時点での回線状態とフレーム_2での回線状態におけるロスの差分CIR_loss(2)を下記の式(4)により計算する。
【0095】
CIR_loss(2) = CIR_cqi(0) / CIR_cqi(2) ・・・(4)
次に、基地局装置は再送時送信電力P_packet(2)を決定する。必要とされる再送時送信電力は、通信端末装置における初回受信時に不足した電力に現在の回線ロスを考慮すればよいことから、下記の式(5)により計算することができる。
【0096】
このように、本実施の形態によれば、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。さらに、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0097】
なお、スケジューラ151が、CQI信号を平均化することにより雑音成分を抑圧してCQI信号の信頼度を向上させることができる。
【0098】
また、スケジューラ151が、過去に受信したCQI信号から予測を行うことにより、通信端末装置においてパケットを受信すると同時に測定するCQI信号が存在しない場合にもパケット品質の推定を行うことができる。
【0099】
(実施の形態2)
ここで、パケット送信チャネル(HS−PDSCH等)の送信電力が、共通制御チャネルと異なる場合には目標パケット品質にオフセットをつけることが有効である。
【0100】
実施の形態2では、この目標パケット品質にオフセットをつける場合について説明する。図6は、本実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図であり、図3と比較して、オフセット算出部601を追加した構成を採る。
【0101】
オフセット算出部601は、送信電力制御部163より共通制御チャネルの送信電力を入力し、パケット送信チャネルと共通制御チャネルとの送信電力差からオフセットを算出し、オフセットをパケット品質推定部303に出力する。
【0102】
パケット品質推定部303は、送信先装置からNACK信号を受信した場合にCQI信号に基づいて受信パケットの品質を推定し、オフセットをつけて要求パケット品質を算出する。
【0103】
以下、数式を用いて具体的に説明する。フレーム_0におけるパケットの送信電力をP_packet(0)とし、共通制御チャネルの送信電力をP_pilotとすると、フレーム_0におけるパケットと共通制御チャネルのオフセットOffset(0)は、以下の下記の式(6)により計算され、パケット品質CIR_packet(0)は、以下の下記の式(7)により計算される。
【0104】
Offset(0) = P_packet(0) / P_pilot ・・・(6)
CIR_packet(0) = CIR_cqi(1) * Offset(0) ・・・(7)
従って、目標パケット品質CIR_target(0)は、以下の下記の式(8)により計算され、要求パケット品質CIR_shortage(0)は以下の下記の式(9)により計算される。
【0105】
このように、本実施の形態によれば、オフセットをつけることにより、共通制御チャネルとパケット送信チャネルに送信電力差がある場合においても、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【0106】
(実施の形態3)
実施の形態3では、再送時と初回送信時とでターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットの優先度あるいは送信するパリティビットを切替えるインクリメンタル・リダンダンシーと呼ばれる方式を用いる場合に、送信する符号化ビットを受信パケット品質に基づいて決定する場合について説明する。
【0107】
図7は、本実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図であり、図3と比較して、符号化優先度決定部701を追加した構成を採る。
【0108】
符号化優先度決定部701は、ターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットのどちらを優先して送信するかをMCS決定部302に指示する。符号化優先度の決定方法として以下の2つが考えられる。
【0109】
(1)システマティックビットが十分な品質で受信された場合にはパリティビットを優先して再送する。パリティビットを優先することにより符号化率が小さくなり、符号化利得を向上させることができる。
【0110】
(2)システマティックビットが十分な品質で受信されない場合にはシステマティックビットを優先して再送する。システマティックビットを優先することによりシステマティックビットの品質が向上し、復号誤りを低減させることができる。
【0111】
このように、送信する符号化ビットを受信パケット品質に基づいて決定することにより、符号化利得の向上及び通信端末装置における復号品質の向上を図ることができる。
【0112】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信端末装置がパケットを受信した時刻に対応する下り回線状態の報告値に基づいて通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができるので、通信端末装置からパケット品質情報を送信しなくても基地局装置が通信端末装置におけるパケットの受信品質を推定することができる。さらに、パケットの受信品質に基づいて再送時に必要な送信電力を決定することができるので、再送時のパケットの送信電力を誤りが生じない必要最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る基地局装置の構成を示すブロック図
【図2】上記実施の形態に係る基地局装置と無線通信を行う通信端末装置の構成を示すブロック図
【図3】上記実施の形態に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【図4】上記実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置との通信手順を示すシーケンス図
【図5】上記実施の形態に係る基地局装置と通信端末装置の具体的な動作例を説明するための図
【図6】本発明の実施の形態2に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態3に係る基地局装置のスケジューラの内部構成を示すブロック図
【符号の説明】
151 スケジューラ
152 バッファ
153 変調部
154 送信電力制御部
301 送信先決定部
302 MCS決定部
303 パケット品質推定部
304 送信電力決定部
601 オフセット算出部
701 符号化優先度決定部
Claims (10)
- パケット送信先の通信端末装置から送信された下り回線状態を示す回線状態報告値を受信する受信手段と、前記回線状態報告値に基づいて前記通信端末装置における前記パケットの受信品質を推定する受信品質推定手段と、を具備することを特徴とする基地局装置。
- パケットの送信電力を制御する送信電力制御手段を具備し、前記受信品質推定手段は、推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、前記送信電力制御手段は、算出された要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定することを特徴とする請求項1記載の基地局装置。
- パケット送信チャネルと共通制御チャネルとの送信電力の差からオフセットを算出するオフセット算出手段を具備し、前記受信品質推定手段は、算出されたオフセットを考慮して要求パケット品質を算出することを特徴とする請求項2記載の基地局装置。
- 前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値の平均値に基づいてパケットの受信品質を推定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の基地局装置。
- 前記受信品質推定手段は、過去に受信した複数の回線状態報告値からパケットの受信品質を予測推定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の基地局装置。
- 再送時と初回送信時とでターボ符号におけるシステマティックビットとパリティビットの優先度あるいは送信するパリティビットを切替える方式を用いる場合であって、前記受信品質推定手段により推定されたパケットの受信品質に基づいてシステマティックビットとパリティビットのどちらを優先して送信するかを決定する符号化優先度決定手段を具備することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の基地局装置。
- 前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信された場合にはパリティビットを優先して再送することを特徴とする請求項6記載の基地局装置。
- 前記符号化優先度決定手段は、システマティックビットが十分な品質で受信されない場合にはシステマティックビットを優先して再送することを特徴とする請求項6又は請求項7記載の基地局装置。
- パケット送信先の装置から送信された回線状態を示す回線状態報告値に基づいて前記パケットの受信品質を推定することを特徴とするパケット品質推定方法。
- 請求項9記載のパケット品質推定方法により推定したパケットの受信品質に基づいて再送時に目標パケット品質を達成するための要求パケット品質を算出し、要求パケット品質に基づいてパケット再送時の送信電力を設定することを特徴とするパケット送信電力制御方法。
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