JP2007180888A - キャリア割当システム及びその方法並びにそれを用いた基地局及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 高速移動時など、特に伝送路が安定しない環境下で最適キャリアを選択する必要のある状況での回線品質を良好に維持可能な基地局を得る。
【解決手段】 ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおいて、呼接続の際にキャリアの割当を行う時、特に回線品質の状態を高品質に保ちたいという要求が、ＶＩＰ接続制御部１１からあった加入者（ＶＩＰ）に対して、伝送路状態推定部１２で、単に現在の伝送路状態をキャリア毎に推定して良い状態のキャリアを割当てるだけでなく、伝送路状態履歴蓄積部１３におけるキャリア毎の伝送路の状態の履歴を分析し、将来のキャリア毎の伝送路状態の変化を予測して、次のキャリア割当更新時期までの間の伝送路状態が最も良い状態を保てると思われるキャリアを、キャリア割当部３で割当てる。
【選択図】 図１

Description

本発明はキャリア割当システム及びその方法並びにそれを用いた基地局及びプログラムに関し、特にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の携帯電話システムにおける基地局での移動局へのキャリア割当方式に関するものである。

この種のＯＦＤＭ方式の通信システムにおいて、従来、特許文献１に示されるように、現在の伝送路状態をモニタして、最も伝送状態が良いと思われるキャリアを通信のためにアサインする（割り当てる）方法がある。しかしながら、特に移動局が高速で移動している場合には、各キャリアの伝送状態は激しく変動することが考えられ、従来の方式では、伝送路状態が劣化した後でキャリアを切り替えざるを得ず、場合によっては回線品質の著しい劣化や回線の断が避けられない。

今後、携帯電話システムは現在の３Ｇ（3rd Generation）からＳ３Ｇ（スーパ３Ｇ）へと移行する予定であるが、このＳ３Ｇでは、高速移動端末が想定されており、高速移動時の伝送路の変化に対応可能な各種技術が求められている。また、Ｓ３Ｇでは益々高品質なデータ伝送が要求されることが予測され、伝送状態を劣化させないための工夫が必要とされている。

ここで、特許文献２を参照すると、各キャリア毎に雑音レベルを測定して、この雑音レベル情報に基づいて、雑音が発生する時間帯を予測し、キャリアの送信レベルを適切に制御する技術が開示されている。

特開２００４−１５９０８４号公報 特開２０００−１５１５２９号公報

上記の特許文献２の技術においても、特許文献１の技術と同様に、高速移動時においては、雑音が発生する時間帯を予測し、キャリアの送信レベルを適切に制御することはできず、よって高速移動時の伝送路の変化に対応可能なものではない。

本発明の目的は、高速移動時などの、特に伝送路が安定しない環境下での最適キャリアを選択する必要のある状況での回線品質を良好に維持可能なキャリア割当システム及びその方法並びにそれを用いた基地局及びプログラムを提供することである。

本発明によるキャリア割当システムは、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当システムであって、過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測手段と、この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当手段とを含むことを特徴する。

本発明によるキャリア割当方法は、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当方法であって、過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測ステップと、この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当ステップとを含むことを特徴する。

本発明による基地局は、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当をなす基地局であって、過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測手段と、この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当手段とを含むことを特徴する。

本発明によるプログラムは、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する処理と、この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす処理とを含むことを特徴する。

本発明の作用を述べる。ＯＦＤＭ方式の携帯電話システムにおいて、呼接続の際にキャリアの割り当てを行うが、この時、特に回線品質の状態を高品質に保ちたいという要求があった加入者（ＶＩＰ：Very Important Person と称す）に対しては、単に現在の伝送路状態をキャリア毎に推定して良い状態のキャリアをアサインするだけでなく、キャリア毎の伝送路の状態の履歴を分析し、将来のキャリア毎の伝送路状態の変化を予測して、次のキャリアアサイン更新時期までの間の伝送路状態が最も良い状態を保てると思われるキャリアをアサインする。

特に、リニアモータカー等の将来の高速移動手段にて移動中には、キャリアの状態が高速で変化することが予測されるために、本方式により未来のキャリア変動状況を予測して最適と予測されるキャリアをアサインする事により、より良い回線品質を提供することが可能となる。

本発明によれば、高品質な回線接続要求に対し現時点のみの判断によらず、過去の状態を考慮して、次回サブキャリアの割り当てが更新されるまでの間最も良い状態を保てると判断されたサブキャリアをアサインするようにすることにより、特に伝送路が安定しない環境下で、最適キャリアを選択しなければならない状況での回線品質確保の場面で大きな効果を発揮するという効果がある。

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。図１を参照しつつ、本発明の実施の形態の構成の説明を行う。基地局の構成を図１に示す。基地局は、伝送路インタフェース部１と、データ入出力部からの送信データを符号化するためのデータ符号化部２と、符号化された送信データを伝送するためのサブキャリアを選択するサブキャリア割当部３と、無線信号に変換するための変調器４と、送信信号を無線周波数に変換したり増幅するための送信機５と、送受信信号をアンテナに接続するためのアンテナ共用器６と、無線信号の送受信するためのアンテナ７とを含んでいる。

更に、基地局は、アンテナ７及びアンテナ共用器６を経由して受信した受信信号を増幅したり周波数変換するための受信機８と、受信データに復調するための復調器９と、復号化するためのデータ復号化部１０と、優先的に状態の良いサブキャリアを割り当てるべき移動局である端末の情報を制御するＶＩＰ接続制御部１１と、受信信号の状態を監視しサブキャリア毎の品質を推定する伝送路状態推定部１２と、伝送路の状態を過去にさかのぼり蓄積しておくための伝送路状態履歴蓄積部１３とを含む。

なお、ＶＩＰ接続制御部の“ＶＩＰ”とは、前述したように、“Very Important Person ”を意味するが、ここでは、プライオリティの高いユーザに対して優先的に状態の良いキャリアを割り当てるという意味で、“ＶＩＰ”なる語を使用している。

次に、図１における伝送路状態推定部１２及び伝送路状態履歴蓄積部１３に関し詳細を表したものを図２に示す。伝送路状態推定部１２は、サブキャリア毎の受信レベルを推定するためのレベル推定部１０１と、サブキャリア毎のＢＥＲ（Bit Error Rate）を測定するためのＢＥＲ測定部１０２と、それらの測定をする際の測定対象を指定するたのキャリア指定部１０３と、これら測定結果を基に優良キャリアを推定するための優良キャリア推定部１０４とを含む。

また、伝送路状態履歴蓄積部１３は、サブキャリア毎に測定された伝送路状態の履歴情報を格納する際の格納場所等を管理するための履歴管理部１０５と、伝送路状態の履歴情報を蓄えておくための伝送路状態蓄積メモリ１０６とを有している。

次に、図１及び図２を参照して本発明の実施の形態の動作について詳細に説明する。まず、図１を参照すると、基地局の送信側では、伝送路インタフェース部１からの送信データをデータ符号化部２にて符号化し、符号化された送信データに対しサブキャリア割当部３にて無線伝送するためのサブキャリアを割り当て、変調器４にて変調を行い、送信機５にて無線周波数に変換し、送信レベルまで増幅した後に、アンテナ共用器６を介してアンテナ７から送信を行う。

基地局の受信側では、アンテナ７から受信された信号を、受信機８にて増幅及び周波数変換し、復調器９にて復調し、データ復号化部１０にて復号し、伝送路インタフェース部１から伝送路側へと送り出す。

この時、ＶＩＰ接続制御部１１は復号されたデータを監視しており、ＶＩＰ接続要求が端末側からあった場合には、伝送路状態推定部１２に対しその旨の指示を出し、サブキャリア毎の伝送路の状態を推定し、伝送路状態履歴蓄積部１３に結果を蓄積する。それと同時に、過去の履歴を読み出し、過去の状態及び現在の状態から、次回サブキャリアの割り当てが更新されるまでの間最も良い状態を保てると判断したサブキャリアをアサインし、サブキャリア割り当て部に通知して、サブキャリア割当部３にて最終的にサブキャリアを割り当てることになるのである。

次に、図２を参照して伝送路状態推定部１２及び伝送路状態履歴蓄積部１３に関しその動作の詳細を説明する。レベル推定部１０１及びＢＥＲ測定部１０２は、キャリア指定部１０３からの情報に従い、サブキャリア毎に受信レベルの推定及びＢＥＲの測定をそれぞれに行い、これら測定結果を優良キャリア推定部１０４へ送ると共に、キャリア指定部１０３及び履歴管理部１０５の情報に従い、伝送路状態蓄積メモリ１０６にも情報を格納する。

優良キャリア推定部１０４は、現在の伝送路状態測定結果をレベル推定部１０１及びＢＥＲ測定部１０２から受け取ると同時に、過去の伝送路状態測定結果を伝送路状態蓄積メモリ１０６から受け取り、伝送路の現在の状態だけでなく、過去の状態の推移も情報源として今後の伝送路の状態を推定した結果を出力する。

優良キャリア推定部１０４の優良キャリア選択アルゴリズムの一例を、図３を参照して説明する。図３は、本システムの伝送周波数帯に周波数選択性フェージングが発生した場合のサブキャリアの状態変化のイメージを表したものであり、時間的には左から右へと推移して行くものとしている。

右側のサブキャリアの状態を現在の状態とすると、現在の状態のみの判断で優良サブキャリアを選択した場合、１番目、９番目、１０番目の何れかのブキャリアを選択することになるが、過去の状態を考慮すると、ノッチは左から右へと移動しており、今後、９番目、１０番目のサブキャリアはレベルが下がるとが予測出来る。優良キャリア推定部１０４は、この様な場合、過去の状態を考慮しサブキャリアを選択するために、９番目、１０番目のサブキャリアではなく、１番目、２番目、３番目のサブキャリアを選択することになる。

次に、図４を参照して本発明の他の実施の形態の動作について説明する。図４は本発明を特に高速の移動局に適用した場合の例であり、例えば、優良キャリア推定部への入力情報として、移動局の「進行方向情報」、「速度情報」、「加速度情報」を入力する。

一般に、周波数選択性フェージングのノッチの周波数軸上での移動速度は、移動局の移動速度に依存するために、予め移動局の移動速度が判っていれば、優良キャリアを推定する際の情報として有効である。実際には、移動局はその速度や進行方向を変化させながら移動するので、これらの情報を速度情報の補助的な情報として入力することにより、より精度の高い推定が可能となる。

例えば、「進行方向情報」として、移動局が基地局へ向かう方向に対する角度としてθ、「速度情報」をｖ、「加速度情報」をαとすると、Δｔ秒間の速度のうち、フェージングに影響する成分Ｖは、
Ｖ＝ｃｏｓθ×（ｖ＋αΔｔ）
で表すことができる。よってこの値Ｖを利用して、より高い精度でフェージングの状態（例えば、図３の状態）を推定することが可能となる。

すなわち、履歴情報管理部１０５は、過去の速度Ｖとそれに対するキャリアの状態とを記録しているので、２つのサンプリング値からその時の速度に対するキャリアの変化の速度が判ることになる。なお、過去の履歴に無い速度の場合には、過去の値から線形補間することにより、キャリアの変化の速度を推定することができる。

本発明は、特に高速で移動する移動局を含む携帯電話システム等、伝送路の状態が激しく変化する無線通信システムに有効である。今後の利用分野としては、通常の携帯電話は勿論、自動車の車載機や更には今後発展すると考えられるリニアモータカー等、超高速の移動局車載機への実装が考えられる。

上記の各実施の形態においては、その動作手順を予めプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取らせて実行させるように構成できることは勿論である。

本発明の一実施の形態の機能ブロック図である。 図１の伝送路状態推定部１２と伝送路状態履歴蓄積部１３との一例を示すブロック図である。 優良キャリア推定部１０４の優良キャリア選択アルゴリズムの例を説明するための図である。 本発明の他の実施の形態の機能ブロック図である。

符号の説明

１ 伝送路インタフェース部
２ データ符号化部
３ サブキャリア割当部
４ 変調器
５ 送信機
６ アンテナ共用器
７ アンテナ
８ 受信機
９ 復調器
１０ データ復号化部
１１ ＶＩＰ接続制御部
１２ 伝送路状態推定部
１３ 伝送路状態履歴蓄積部
１０１ レベル推定部
１０２ ＢＥＲ測定部
１０３ キャリア指定部
１０４ 優良キャリア推定部
１０５ 履歴管理部
１０６ 伝送路状態蓄積メモリ

Claims (18)

1. ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当システムであって、
   過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測手段と、
   この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当手段と、
   を含むことを特徴するキャリア割当システム。
2. 前記割当手段は、次のキャリア割り当て更新時までの間、伝送路状態が最良に維持されるキャリアを割り当てることを特徴とする請求項１記載のキャリア割当システム。
3. 前記予測手段は、周波数選択性フェージングのノッチの周波数軸上での移動速度に応じて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項１または２記載のキャリア割当システム。
4. 前記割当手段は、要求のあった移動局に対して前記将来のキャリア毎の伝送路状態に応じたキャリア割当をなすことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のキャリア割当システム。
5. 前記予測手段は、前記移動局の移動速度、移動方向、加速度の各情報を用いて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のキャリア割当システム。
6. 前記予測手段及び前記割当手段は基地局に設けられていることを特徴とする１〜５いずれか記載のキャリア割当システム。
7. ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当方法であって、
   過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測ステップと、
   この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当ステップと、
   を含むことを特徴するキャリア割当方法。
8. 前記割当ステップは、次のキャリア割り当て更新時までの間、伝送路状態が最良に維持されるキャリアを割り当てることを特徴とする請求項７記載のキャリア割当方法。
9. 前記予測ステップは、周波数選択性フェージングのノッチの周波数軸上での移動速度に応じて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項７または８記載のキャリア割当方法。
10. 前記割当ステップは、要求のあった移動局に対して前記将来のキャリア毎の伝送路状態に応じたキャリア割当をなすことを特徴とする請求項７〜９いずれか記載のキャリア割当方法。
11. 前記予測ステップは、前記移動局の移動速度、移動方向、加速度の各情報を用いて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項７〜１０いずれか記載のキャリア割当方法。
12. 前記予測ステップ及び前記割当ステップは基地局が実行することを特徴とする７〜１１いずれか記載のキャリア割当方法。
13. ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当をなす基地局であって、
    過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する予測手段と、
    この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす割当手段と、
    を含むことを特徴する基地局。
14. 前記割当手段は、次のキャリア割り当て更新時までの間、伝送路状態が最良に維持されるキャリアを割り当てることを特徴とする請求項１３記載の基地局。
15. 前記予測手段は、周波数選択性フェージングのノッチの周波数軸上での移動速度に応じて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項１３または１４記載の基地局。
16. 前記割当手段は、要求のあった移動局に対して前記将来のキャリア毎の伝送路状態に応じたキャリア割当をなすことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか記載の基地局。
17. 前記予測手段は、前記移動局の移動速度、移動方向、加速度の各情報を用いて前記将来のキャリア毎の伝送路状態を予測することを特徴とする請求項１３〜１６いずれか記載の基地局。
18. ＯＦＤＭ方式の移動通信システムにおける移動局へのキャリア割当方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    過去及び現在のキャリア毎の伝送路状態を用いて、将来のキャリア毎の伝送路状態を予測する処理と、
    この予測された将来のキャリア毎の伝送路状態に応じて前記移動局へのキャリア割り当てをなす処理と、
    を含むことを特徴するプログラム。

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