JP2007150687A - 基地局装置およびｏｆｄｍスケジューリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下り無線アクセスにＯＦＤＭ方式を有する移動通信システムにおいて、端末装置におけるＦＦＴの演算量を削減して、消費電力の軽減及び小型化を可能にする。
【解決手段】基地局装置では、入力された複数ユーザのユーザデータを、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように並べ替えを行う。例えば、あるユーザＡ（または任意の同一ユーザ）のデータをバタフライ演算ブロックＢ（ｊ，ｉ）の数が少なくなるように割り当てる。図２の例では、Ｘ（０）、Ｘ（１６）、Ｘ（３２）、Ｘ（４８）、Ｘ（４）、Ｘ（２０）、Ｘ（３６）、Ｘ（５２をユーザＡに対して割り当てる。そのため、端末装置におけるＦＦＴの演算量が少なくなり、端末装置の消費電力軽減及び小型化が図られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、下り無線アクセス方式としてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重)方式を使用する移動通信システムに関し、特に、基地局装置においてどのユーザデータをどの周波数に割り当てるかを決定するためのスケジューリングを行うためのＯＦＤＭスケジューリング方法に関する。

近年、無線アクセス方式として、高速伝送が可能でフェージングやマルチパスにも強いＯＦＤＭ方式が注目されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このＯＦＤＭ方式は、周波数の直交性を利用して、直交する複数の搬送波の信号を多重化するデジタル変復調方式である。

このＯＦＤＭ方式を用いた通信システムでは、送信側において入力シンボル列をパラレル信号に変換した後に、各シンボル列に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を施し、ＩＦＦＴを施された信号をシリアル信号に変換して送信する。そして、受信側では受信したシンボル列をパラレル信号に変換した後にＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い、ＦＦＴを行った信号をシリアル信号に変換することにより元のシンボル列が復元される。

このようなＯＦＤＭ方式を下り無線アクセス方式として使用した移動通信システムが提案されている。このような移動通信システムでは、基地局装置から端末装置への下り回線の無線アクセス方式にＯＦＤＭ方式を採用するため、送信側の基地局装置ではＩＦＦＴ演算が必要になり、受信側の端末装置ではＦＦＴ演算が必要となる。このＦＦＴ演算は、送信側でサブキャリア多重された信号から各サブキャリアに分離するために使われる技術である。

このようなＯＦＤＭ方式を下り無線アクセス方式として採用した従来の移動通信システムにおいて、受信側で行われるＦＦＴ演算を図５を参照して説明する。図５では、６４点４基底のＦＦＴ演算について示されている。

図５において、バタフライ演算ブロックＢ（ｊ，ｉ）は入力される４つのデータに対して複素数の積和演算を行い４つのデータを出力する。ここで、Ｂ（ｉ，ｊ）の要素であるｉとｊは、ｉ段目（ｉ＝０、１、２）のｊ番目（ｊ＝０、１、２、・・・、１５）を示す。左側にあるｘ（０）、ｘ（１）、・・・、ｘ（６３）は端末装置で時系列サンプリングされる受信信号であり、ＯＦＤＭ変調（即ち複数の直交するサブキャリアに配置された複数のユーザデータを多重したもの）された信号である。右側にあるＸ（０）、Ｘ（１６）、Ｘ（３２）、・・・、Ｘ（６３）は、複数のユーザデータに分離された信号である。

このように、各ユーザデータが送られる場所（図５におけるＸ（０）、Ｘ（１６）、・・・、Ｘ（６３）に相当）をどのように設定するかはスケジューリングと呼ばれ、基地局装置ではこのＯＦＤＭスケジューリングを行うことにより、どのユーザデータをどの周波数に割り当てるかを決定する。

図５の例において、あるユーザＡのデータがＸ（０）、Ｘ（１）、・・・、Ｘ（７）に割り当てられていたとする。この場合、ユーザＡの端末装置では、自装置宛のデータを取得するためには、バタフライ演算ブロックＢ（０，０）〜Ｂ（１５，０）、Ｂ（０，１）〜Ｂ（１５，１）、Ｂ（０，２）、Ｂ（１，２）、Ｂ（４，２）、Ｂ（５，２）、Ｂ（８，２）、Ｂ（９，２）、Ｂ（１２，２）、Ｂ（１３，２）に対応する演算を行うことが必要となる。

このように、従来の基地局装置におけるＯＦＤＭスケジューリング方法では、端末装置でのＦＦＴ処理の最適化を考慮したスケジューリングを行っているわけではないため、端末装置では入力された全てのデータに対してＦＦＴ演算を行う必要があった。

その結果、端末装置では他ユーザ宛のデータ等の本来不要なデータに対しても演算が行われ、ＦＦＴの演算量が多くなってしまい、端末装置における消費電力の低減や小型化という観点で課題があった。
特開２００２−２６８５９号公報 特開２００３−６０６１４号公報

上述した従来の移動通信システムでは、端末装置において自装置宛のユーザデータを取得しようとした場合、他ユーザ宛のデータ等の不要なデータに対してもＦＦＴ演算を行なわなければならず、消費電力の削減や小型化に対する障害になっているという問題点があった。

本発明の目的は、下り無線アクセスにＯＦＤＭ方式を有する移動通信システムにおいて、端末装置におけるＦＦＴの演算量を削減して、消費電力の軽減及び小型化を可能にするＯＦＤＭスケジューリング方法および基地局装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の基地局装置は、下り無線アクセス方式としてＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムにおける基地局装置であって、
入力された複数ユーザのユーザデータを、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように並べ替えを行うスケジューリング部と、
前記スケジューリング部における並べ替え情報を報知情報として端末装置に送信する報知情報送信部と、
前記スケジューリング部からのユーザデータをパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、
前記シリアル／パラレル変換部からのユーザデータを、互いに直交する性質を持つ異なる周波数にそれぞれ変換する複数の周波数変換部と、
前記複数の周波数変換部からのサブキャリアを入力とし、全てのサブキャリアを合成するサブキャリア合成部とを備えている。

本発明の基地局装置では、ユーザデータのスケジューリングを行う際に、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように、つまり、同一ユーザのデータが、同時にバラフライ演算が行われるブロックにまとまるように並べ替えるようにしている。そのため、端末装置では、自装置宛のユーザデータを得るために必要なバラフライ演算数を削減することが可能となり、消費電力を軽減および端末装置の小型化を図ることが可能になる。

また、本発明の他の基地局装置は、端末装置から送られてきた端末装置が希望するスケジュール情報を考慮して、前記スケジューリング部におけるスケジューリングの際に使用されるスケジューリングテーブルを作成するスケジュール制御部をさらに有するようにしてもよい。

本発明の基地局装置では、端末装置が希望するスケジュール情報を考慮してスケジューリングテーブルを作成しているので、スケジューリングテーブルの拡張に対して柔軟に対応することができる。

以上説明したように、本発明によれば、端末装置におけるＦＦＴの演算量が少なくなるように基地局装置でスケジューリングしているので、端末装置の消費電力を軽減および端末装置の小型化を図ることが可能になるという効果を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の移動通信システムにおける基地局装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の基地局装置は、図１に示されるように、スケジューリング部１０と、報知情報送信部１１と、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１２と、周波数変換部１３₁〜１３₆₄と、サブキャリア合成部１４と、ガードインターバル付加部１５と、シンボル整形部１６と、Ｄ／Ａ変換部１７と、直交変調部１８と、ＲＦ部１９とを有している。

スケジューリング部１０は、複数ユーザ（ユーザＡ、ユーザＢ、・・・）のデータ（Ｘａ（０）・・・Ｘａ（ｐ）、Ｘｂ（０）・・・Ｘｂ（ｑ）、・・・、Ｘｘ（０）・・・Ｘｘ（ｘ））を入力とし、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように並べ替えを行う。

報知情報送信部１１は、スケジューリング部１０における並べ替え情報を、報知情報として端末装置に送信する。

Ｓ／Ｐ変換部１２は、スケジューリング部１０からのユーザデータに対して１対６４のシリアル−パラレル変換を行うことにより、パラレル信号に変換する。

周波数変換部１３₁〜１３₆₄は、Ｓ／Ｐ変換部１２からのユーザデータを入力とし、周波数変換（ここで周波数変換部１３₁〜１３₆₄の各周波数は互いに直交する性質を持つ異なる周波数）を行う。

サブキャリア合成部１４は、周波数変換部１３₁〜１３₆₄からのサブキャリアを入力とし、全てのサブキャリアを合成する。

以上、実施形態の構成を述べたが、図１に示したガードインターバル付加部１５、シンボル整形部１６、Ｄ／Ａ変換部１７、直交変調部１８、ＲＦ部１９は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。

次に、本実施形態の移動通信システムの動作を図面を参照して詳細に説明する。

まず、図２のスケジューリングテーブルについて説明をする。

図２において、１６個（第１群第１グループ、第１群第２グループ、・・・第４群第４グループ）の各ブロックはバタフライ演算ブロックを表している。これは、１つのバタフライ演算（例えば、第１群第１グループ）で４つのユーザデータ（この例では、Ｘ（０）、Ｘ（１６）、Ｘ（３２）、Ｘ（４８））が同時に求まることを意味する。即ち、同一ユーザのデータをこのブロックにまとめることによりバタフライ演算数を減らすことができる。

次に、図１のスケジューリング部１０の動作を図２に示すスケジューリングテーブルを使用して説明する。

図１において、ユーザＡのデータＸａ（０）、Ｘａ（１）、Ｘａ（２）、Ｘａ（３）、Ｘａ（４）、Ｘａ（５）、Ｘａ（６）、Ｘａ（７）がスケジューリング部１０に与えられると、スケジューリング部１０は図２のスケジューリングテーブルにおいて同一ブロックに収まるように、例えばＸａ（０）→Ｘ（０）、Ｘａ（１）→Ｘ（１６）、Ｘａ（２）→Ｘ（３２）、Ｘａ（３）→Ｘ（４８）、Ｘａ（４）→Ｘ（４）、Ｘａ（５）→Ｘ（２０）、Ｘａ（６）→Ｘ（３６）、Ｘａ（７）→Ｘ（５２）となるように配置を行う。

同様にして、ユーザＢのデータもＸｂ（０）→Ｘ（８）、Ｘｂ（１）→Ｘ（２４）、Ｘｂ（２）→Ｘ（４０）、Ｘｂ（３）→Ｘ（５６）と配置される。全ユーザのデータの配置が終わると、ユーザデータはＸ（０）、Ｘ（１）、・・・、Ｘ（６３）の順でスケジューリング部１０からＳ／Ｐ変換部１２に対して出力される。

ユーザデータがＳ／Ｐ変換部１２に入力されると、Ｓ／Ｐ変換部１２は入力された順にパラレル変換して出力する。ここでは、Ｘ（０）→周波数変換部１３₁、Ｘ（１）→周波数変換部１３₂、・・・、Ｘ（６３）→周波数変換部１３₆₄へと出力される。ユーザデータ（Ｘ（０）、・・・、Ｘ（６３））が周波数変換部１３₁〜１３₆₄に入力されると、周波数変換部１３₁〜１３₆₄は予め決められた周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆ６４（ここで、ｆ１＜ｆ２＜・・・＜ｆ６４）への変換処理を行う。周波数変換部１３₁〜１３₆₄からの出力がサブキャリア合成部１４に入力されると、サブキャリア合成部１４は入力された全ての信号を合成して出力する。ここで出力される信号は、図３におけるｘ（０）、ｘ（１）、・・・、ｘ（６３）に相当する信号となる。

次に、図３を参照して、ユーザＡを例にとり端末装置の動作について説明をする。

ユーザＡは、報知情報を取得することにより、自分宛のデータがＸ（０）、Ｘ（１６）、Ｘ（３２）、Ｘ（４８）、Ｘ（４）、Ｘ（２０）、Ｘ（３６）、Ｘ（５２）で送られることを既に認識している。即ち、図３においてＢ（０，０）〜Ｂ（１５，０）、Ｂ（０，１）〜Ｂ（３，１）、Ｂ（０，２）〜Ｂ（１，２）のバタフライ演算のみを行うことにより、自分宛のデータを受信することができる。

このように、本実施形態の移動通信システムによれば、端末装置におけるＦＦＴの演算量が少なくなるように基地局装置でスケジューリングしているので、端末装置の消費電力の軽減および端末装置の小型化を図ることが可能になる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の移動通信システムについて説明する。

本発明の第２の実施形態は、その基本的構成は上記で説明した第１の実施形態と同様であるが、スケジューリングテーブルの作成についてさらに工夫している点が異なっている。本発明の第２の実施形態の移動通信システムにおける基地局装置の構成を図４に示す。図４において、図１中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。

本実施形態の基地局装置は、図４に示されるように、スケジュール制御部２０が新たに設けられた点が、図１に示した第１の実施形態とは異なっている。

スケジュール制御部２０は、端末装置から送られる希望のスケジュール情報を考慮してスケジューリングテーブルを作成する。作成されたスケジューリングテーブルはスケジューリング部１０及び報知情報送信部１１に送信され、ユーザデータの並べ替え及び報知情報として端末装置に送信される。

このように、本実施形態における基地局装置では、端末装置が希望するスケジュール情報を考慮してスケジューリングテーブルを作成しているので、上記第１の実施形態により得られる効果に加えて、スケジューリングテーブルの拡張に対して柔軟に対応できるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態の移動通信システムの構成を示すブロック図である。 図１のスケジューリング部１０の動作を説明するためのスケジューリングテーブルを示す図である。 本発明の第１の実施形態の移動通信システムにおける端末装置で行われるＦＦＴ演算を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の移動通信システムの構成を示すブロック図である。 従来の移動通信システムにおける端末装置で行われるＦＦＴ演算を説明するための図である。

符号の説明

１０ スケジューリング部
１１ 報知情報送信部
１２ Ｓ／Ｐ変換部
１３₁〜１３₆₄ 周波数変換部
１４ サブキャリア合成部
１５ ガードインターバル付加部
１６ シンボル整形部
１７ Ｄ／Ａ変換部
１８ 直交変調部
１９ ＲＦ部
２０ スケジュール制御部

Claims (4)

1. 下り無線アクセス方式としてＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムにおける基地局装置であって、
   入力された複数ユーザのユーザデータを、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように並べ替えを行うスケジューリング部と、
   前記スケジューリング部における並べ替え情報を報知情報として端末装置に送信する報知情報送信部と、
   前記スケジューリング部からのユーザデータをパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、
   前記シリアル／パラレル変換部からのユーザデータを、互いに直交する性質を持つ異なる周波数にそれぞれ変換する複数の周波数変換部と、
   前記複数の周波数変換部からのサブキャリアを入力とし、全てのサブキャリアを合成するサブキャリア合成部と、
   を備えた基地局装置。
2. 端末装置から送られてきた端末装置が希望するスケジュール情報を考慮して、前記スケジューリング部におけるスケジューリングの際に使用されるスケジューリングテーブルを作成するスケジュール制御部をさらに有する請求項１記載の基地局装置。
3. 下り無線アクセス方式としてＯＦＤＭ方式を使用する移動通信システムの基地局装置において、どのユーザデータをどの周波数に割り当てるかを決定するためのスケジューリングを行うためのＯＦＤＭスケジューリング方法であって、
   入力された複数ユーザのユーザデータを、端末装置におけるＦＦＴ演算量が少なくなるように並べ替えを行うステップと、
   前記ユーザデータを並び替えた際の並べ替え情報を報知情報として端末装置に送信するステップと、
   並べ替えられたシリアル信号のユーザデータをパラレル信号に変換するステップと、
   パラレル信号に変換された前記ユーザデータを、互いに直交する性質を持つ異なる周波数にそれぞれ変換するステップと、
   互いに直交する性質を持つ異なる周波数にそれぞれ変換されたサブキャリアを入力とし、全てのサブキャリアを合成するステップと、
   を備えたＯＦＤＭスケジューリング方法。
4. 端末装置から送られてきた端末装置が希望するスケジュール情報を考慮して、ユーザデータの並び替えの際に使用されるスケジューリングテーブルを作成するステップをさらに有する請求項３記載のＯＦＤＭスケジューリング方法。

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