JP2007243425A - 通信システム、無線基地局装置、およびスケジューリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当てる周波数分割多重方式を用いる通信システムにおいてセル間の干渉を抑えたスケジューリング方法を提供する。
【解決手段】各セルを構成する無線基地局１１〜１３において、システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けする。また、セル間の干渉に影響を与える所定項目によってセル内の移動局をクラス分けする。さらに、クラスに対するグループの優先度を、セル内においてクラス毎にグループの優先度の順序が異なるように設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、可変帯域幅の呼に対して無線リソースを割り当てるためのスケジューリング方法に関し、特に、同一周波数を繰り返して複数のセルに割り当てる周波数分割多重方式を用いたシステムにおけるスケジューリングに関する。

標準化団体の３ＧＰＰでは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）と呼ばれるＷｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐが立ち上げられている。ＬＴＥでは、第３世代移動体通信方式であるＷ−ＣＤＭＡやＨＳＤＰＡ／ＨＳＵＰＡの後継として、更にデータレートが高く、遅延の小さい、パケット伝送に特化した無線アクセス方式について検討が開始されている（例えば、非特許文献１参照）。

ＬＴＥがターゲットとしている通信速度は、下りが１００Ｍ〜１Ｇｂｐｓであり、上りが５０Ｍｂｐｓである。それを実現するための無線方式として、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）では、下りリンクにＯＦＤＭＡ／ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用い、上りリンクにＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）／ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）／ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いることが候補として挙げられている。

これら上りリンクおよび下りリンクの無線方式を適用する場合、無線基地局により、周波数軸方向および時間軸方向に関して適応的なスケジューリングを行い、無線リソースの割り当てを決定する必要がある。

セルラシステムではシステムとしての容量をできるだけ上げることが望ましい。上述したようなＦＤＤを用いるセルラシステムでは、システム容量を増大するために同一周波数を複数セルに繰り返して割り当てることが行われる。これにより周波数の利用効率が上がり、システム容量の増大につながる。また、この同一周波数を複数セルに繰り返し割り当てる構成にはセル配置の柔軟性が高いという利点もある。
３ＧＰＰ ＴＲ２５．８１４（ｖｅｒ．０．１．１）： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｅｃｔｓ ｆｏｒ Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ（Ｒｅｌｅａｓｅ ７）

しかしながら、特に、上りリンクにおいては複数の移動局がセル内の様々な場所から無線基地局に対して無線信号を送信するため、無線基地局の受信する複数の信号は互いに同期していない。このため、多数の移動局が同時に無線信号を送信した場合や、高速データ通信を行っている移動局がセル内に存在する場合、干渉が大きくなってしまう。

さらに、同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当てる構成では、隣接するセル同士が互いに大きな干渉源となる。そして、その干渉が上りリンクのシステム容量を下げる要因となる。

また、上りリンクの無線リソースに関するスケジューリングでは、周波数および時間の領域における適切な割り当てを実現するために、定期的に全ての移動局および全てのサブキャリアの上りリンクの品質を測定し、その測定結果から無線リソースの割り当てを適応的に制御することが好ましい。そのためには、全ての端末が定期的に全サブキャリアに対してモニター信号を送出し、無線基地局にて全移動局および全サブキャリアの上り無線リンクの品質を測定すればよい。しかしながら、全ての移動局から全サブキャリアにモニター信号を定期的に送出すると、モニター信号によるオーバーヘッドが大きくなり、無線リソースの利用効率が下がるというデメリットがある。

本発明の目的は、同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当てる周波数分割多重方式を用いる通信システムにおいてセル間の干渉を抑えたスケジューリング方法を提供することである。また、そのような通信システムにおいて高い無線リソースの利用効率を確保することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信システムは、
同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、
前記各セルを構成する無線基地局において、システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように設定することを特徴としている。

本発明によれば、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるようにセル内のサブキャリアをグループ分けし、所定項目によってセル内の移動局をクラス分けし、クラスに対するグループの優先度を、クラス毎にグループの優先度の順序が異なるように設定しているので、セル間の干渉が生じやすい部分で隣接セルと同じサブキャリアを割り当てる可能性が低減される。その結果、セル間の干渉を相対的に低減することができる。

また、前記無線基地局は、送信要求をした移動局に対する送信許可のスケジューリングにおいて、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局に対しては、前回の無線リンクが所定品質を満たしていた場合には前回と同じ周波数帯のサブキャリアを優先的に割り当て、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局の前回の無線リンクが前記所定品質をみたしていなかった場合、および前回のスケジューリングで送信許可を与えていない移動局に対して、新たな判定によってサブキャリアを割り当てることとしてもよい。

これによれば、前回に送信許可を与えた移動局に対して、前回の無線リンクが所定品質を満たしていた場合には前回と同じ周波数帯のサブキャリアを優先的に割り当てる。また、前回の無線リンクが前記所定品質を満たしていなかった場合、および前回のスケジューリングで送信許可を与えていない移動局に対して、新たな判定によってサブキャリアを割り当てる。その結果、モニター信号の転送が削減され、無線リソースの高い利用効率を確保することができる。

また、前記無線基地局は、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局について、前記所定品質を満たしているか否かを、前回の上り無線リンクの品質で判断することとしてもよい。

また、前記無線基地局は、スケジューリングにて移動局に対する送信許可の前記新たな判定をするとき、該移動局がどの前記クラスに属するか調べ、該移動局の属する前記クラスに対する前記グループの優先度に従って、該移動局に割り当てるサブキャリアを選択することとしてもよい。

また、前記無線基地局は、前記新たな判定で前記移動局に対してサブキャリアを割り当てるとき、該移動局が属するクラスと該サブキャリアが含まれるグループとの関係によって定まる送信電力オフセットの分だけ送信電力を下げるように該移動局に指示することとしてもよい。

また、前記無線基地局は、前記クラスと前記グループとの関係によって定まる送信電力オフセットを、前記セル間の干渉への影響が大きいクラスほど大きく、かつクラスに対するグループの優先度が低いほど大きくなるように定めることとしてもよい。

また、前記セル間の干渉に影響を与える所定項目は、前記移動局と、該移動局と通信する無線基地局との距離であることを特徴とすることとしてもよい。

また、前記セル間の干渉に影響を与える所定項目は、前記移動局と通信する無線基地局から該移動局への下りリンクの通信品質であることとしてもよい。

また、前記無線基地局は、前記新たな判定で前記移動局に対してサブキャリアを割り当てるとき、該移動局の下り無線リンクの品質で、前記移動局の判定する順序を決めることとしてもよい。

これによれば、スケジューリングにおいて移動局に新たにサブキャリアを割り当てるとき、下りの無線リンクの品質で順序を決めるので、上りの無線リンクの品質が不明な状態において適切なスケジューリングを行うことができる。

本発明の無線基地局は、同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、前記セルを構成する無線基地局装置であって、
前記移動局から受信した信号の復調および復号を行う受信部と、
前記移動局に送信する信号の符号化および変調を行う送信部と、
システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように設定しており、前記受信部で受信した前記移動局からの送信要求に対して、前記クラス、前記グループ、および前記優先度の設定に基づいてスケジューリングを行い、前記送信部から前記移動局に対して送信許可を送信するスケジューラー部と、を有している。

本発明のスケジューリング方法は、同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、前記移動局からのデータ送信のスケジューリングを行うためのスケジューリング方法であって、
システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように予め設定し、
前記移動局からの送信要求に対して、前記クラス、前記グループ、および前記優先度の設定に基づいてスケジューリングを行い、
前記スケジューリングの結果に基づいて前記移動局に対して送信許可を送るものである。

本発明によれば、セル間の干渉が生じやすい部分で隣接セルと同じサブキャリアを割り当てる可能性が低減されるので、セル間の干渉を低減することができる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の移動体通信システムに与えられた帯域幅の利用方法を説明するための図である。図１（ａ）に示された、本実施形態の移動体通信システムに与えられた帯域幅（システム帯域）は、図１（ｂ）に示すように複数のサブキャリアに分割される。ここでは１６個のサブキャリアに分割されている。そして、これら複数のサブキャリアは、図１（ｃ）に示すように複数のグループに分割されている。ここでは３つのグループ（Ｇｒ．Ａ〜Ｃ）に分割されている。なお、サブキャリア数とグループ数の関係で、サブキャリアをグループに均等に分けられないときには、Ｇｒ．ＡまたはＧｒ．ＡおよびＧｒ．Ｂに他のグループより１つ多くサブキャリアを割り当てておけばよい。

図２は、本実施形態の移動体通信システムのセルにおいて、移動局に新たにサブキャリアを割り当てるときの割り当て方法を説明するための図である。図２には３つのセル＃１〜＃３が示されている。各セルには同一周波数が割り当てられている。図２を参照すると、各セルはハッチングにより識別されているように、無線基地局からの距離によって複数のエリアに分割されている。ここでは、「近」、「中」、「遠」の３つのエリアに分割（クラス分け）されている。

本実施形態では、図１（ｃ）のようにサブキャリアをグループに分割しておき、図２のようにセルを分割したエリア毎に、サブキャリアのグループの優先度を規定する。この優先度の高いグループから優先的にサブキャリアが割り当てられることになる。

図３は、図２に示した各セルにおけるサブキャリアのグループの設定例を示す図である。図２に示したセル＃１〜＃３には同一周波数が繰り返し割り当てられているので、これらセル＃１〜＃３は全て同一のシステム帯域を有している。図３に示すように、このシステム帯域が１６個のサブキャリアに分割され、各サブキャリアは３つのグループのいずれかに属している。

本実施形態では、サブキャリアのグループ（Ｇｒ．Ａ〜Ｃ）の、セルを分割したエリア（「近」、「中」、「遠」）への配置を、隣接セル同士で異なるようにしている。

図３を参照すると、セル＃１では、サブキャリア＃０〜＃５からなるグループを「近」のエリアの移動局に優先的に割り当てることとしている。そして、次がサブキャリア＃６〜＃１０からなるグループ、その次がサブキャリア＃６〜＃１０からなるグループという優先順位となっている。また、セル＃２では、サブキャリア＃５〜＃１０からなるグループを「近」のエリアの移動局に優先的に割り当てることとしている。セル＃３では、サブキャリア＃１０〜＃１５からなるグループを「近」のエリアの移動局に優先的に割り当てることとしている。

この配置により、セルの境界付近に存在する移動局に対して隣接セル同士で同じサブキャリアを割り当ててしまう可能性が低減される。その結果としてセル間の干渉が低減される。

なお、ここでは無線基地局からの距離によって移動局をクラス分けし、優先的に割り当てるグループを区別したが、他の例として下りリンクの品質によって移動局をクラス分けし、優先的に割り当てるグループを区別することとしてもよい。例えば、下りリンクの品質により、「良」、「普通」、「悪」の３つに区別すればよい。

また、図３には３つのセルしか示されていないが、さらに多数のセルが存在する場合、セル＃１〜＃３と同じグループ分けをサイクリックに繰り返せばよい。

図４は、本実施形態の移動体通信システムの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、本実施形態の移動体通信システムは、複数の無線基地局１１〜１３を有している。無線基地局１１は、移動局１４および移動局１６と通信をしている。また、無線基地局１２は移動局１５と通信をしている。

各移動局は、送信すべきデータが発生すると、通信相手となっている無線基地局に対して送信要求を送る。無線基地局は、移動局からの送信要求を受けてスケジューリングを行い、選択した移動局に対して無線リソースを割り当てる。

スケジューリングでは、条件によって、前回のＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と同じ周波数帯のサブキャリアを割り当てる場合と、新たにサブキャリアを割り当てる場合とがある。前回のＴＴＩでサブキャリアを割り当てており、そのときの無線リンクが所定の品質以上であった移動局に対して、無線基地局は前回と同じ周波数帯のサブキャリアを割り当てる。例えば、前回と同じサブキャリアから優先的に割り当てればよい。一方、前回のＴＴＩでサブキャリアを割り当てていない異動局や、前回のＴＴＩで割り当てたサブキャリアの無線リンクの品質が所定品質より悪かった移動局に対して、無線基地局は新たにサブキャリアの割り当てを行う。新たなサブキャリアの割り当ては、図２、３を用いて上述した方法による。

スケジューリングによる無線リソースの割り当てでは、上りデータの送信に用いるパラメータが指定される。無線リソースを割り当てられた移動局は、指定されたパラメータを用いてデータを無線基地局に対して送信することになる。

図５は、移動局と無線基地局の間における上りデータ送信の手順を示すシーケンス図である。図５を参照すると、移動局は、送信すべきデータが発生すると、まず予め決められた物理チャネルを用いて無線基地局に送信要求を送る。各移動局は送信すべきデータが発生したとき即座に送信要求を無線基地局に送るので、無線基地局では呼がランダムに発生することになる。そのため、この物理チャネルはＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＣＢＣＨ）と呼ばれる。

ＣＢＣＨでは、移動局内の送信バッファに滞留しているデータのサイズ、すなわち「送信要求データサイズ」が通知される。無線基地局は、常にＣＢＣＨをモニターしており、送信要求があればそれを復号する。そして、無線基地局は、移動局からの送信要求に基づいてスケジューリングを行い、送信要求を送ってきた移動局のうち、どの移動局に無線リソースを割り当てるかを決定する。

そして、無線基地局は、スケジューリングで選択した移動局に対して無線リソースを割り当てる。無線リソースの割り当てにおいて、無線基地局は、使用サブキャリア、データサイズ、および送信電力オフセットを含むパラメータを指定し、移動局に上りデータ送信の許可を与える。この上りデータ送信の許可を与えるのに用いられる物理チャネルはＤｏｗｎ Ｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＤＬ−ＳＣＣＨ）と呼ばれる。

パラメータにある使用サブキャリアは、上りデータ送信に用いるサブキャリアである。データサイズは、送信が許可されたデータのサイズである。送信電力オフセットは、所定値からどれだけ送信電力を下げて上りデータを送信するかを示す値である。送信電力オフセットの算出については後述する。

ＤＬ−ＳＣＣＨを受信した移動局は、指定された送信パラメータに従ってデータを送信する。このデータ送信に用いられる物理チャネルはＵｐ Ｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＵＬ−ＳＤＣＨ）と呼ばれる。

移動局が送信要求するデータサイズ分のデータを無線基地局に送り終わるまで、ＤＬ−ＳＣＣＨによる送信許可とＵＬ−ＳＤＣＨによるデータ送信のやりとりが移動局と無線基地局の間で繰り返される。

また、無線基地局１１でのスケジューリングにより選択されず、送信許可（ＤＬ−ＳＣＣＨ）を得られなかった移動局は、ＣＢＣＨによる送信要求を無線基地局１１に対して再び送信する。

ここで一例として図２のセル＃１〜＃３の各々が図４の無線基地局１１〜１３によるものだとする。移動局１４は、通信している無線基地局１１から遠い位置にある。また、移動局１５も通信している無線基地局１２から遠い距離にある。

そのため、移動局１４に優先的に割り当てられるサブキャリアは、図３から分かるようにサブキャリア＃１１〜＃１５である。また、移動局１６に優先的に割り当てられるサブキャリアはサブキャリア＃０〜＃４である。その結果、移動局１４と移動局１６には異なるサブキャリアが割り当てられる可能性が高くなる。

無線基地局１１〜１３は、移動局１４〜１６に上りデータ送信の許可を与えるとき、パラメータとして送信電力オフセットを指定する。前回のＴＴＩと同じ周波数帯のサブキャリアを割り当てるときと、新たにサブキャリアを割り当てるときとでは、送信電力オフセットの求め方が異なる。前回のＴＴＩと同じ周波数帯のサビキャリアを割り当てるとき、無線基地局１１〜１３は、前回の送信電力オフセット値を用いて今回の送信電力オフセット値を算出する。一方、新たにサブキャリアを割り当てるとき、無線基地局１１〜１３は、移動局１４〜１６に対して、どのグループのサブキャリアを割り当てたかによって、指定する送信電力オフセットを決定する。

図６は、本実施形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、無線基地局１１〜１３は、復調部２１、距離推定部２２、ＵＬ＿ＣＱＩ演算部２３、送信パラメータ履歴部２４、チャネルデコーダー部２５、ＦＰ生成部２６、スケジューラー部２７、電力オフセットテーブル２８、送信パラメータ参照テーブル２９、新規送信パラメータ参照テーブル３０、チャネルエンコーダー部３１、変調部３２を有している。

復調部２１は、移動局からＣＢＣＨまたはＵＬ＿ＳＤＣＨにより受信される信号を復調する。

距離推定部２２は、復調部２１での復調の結果から移動局までの距離を推定する。

ＵＬ＿ＣＱＩ演算部２３は、送信パラメータ参照テーブルにインデックスとして用いるＵＬ＿ＣＱＩを求める。

送信パラメータ履歴部２４は、前回のＴＴＩにおける送信パラメータの履歴を保持する。

チャネルデコーダー部２５は、復調部２１で復調された信号から所望のチャネル、例えばＣＢＣＨおよびＵＬ＿ＳＤＣＨをデコードする。

ＦＰ生成部２６は、不図示の上位局（例えば基地局制御装置）へフレームを送信するためのフレームタイミングを生成し、チャネルデコーダー部２５でデコードされた、移動局からのデータをフレームタイミングに従って上位局に送信する。

スケジューラー部２７は、スケジューリングに用いる送信パラメータ参照テーブルを作成する。送信パラメータ参照テーブルは、ＵＬ＿ＣＱＩをインデックスとして、データサイズおよびサブキャリア数を参照することのできるテーブルである。

そして、スケジューラー部２７は、移動局からＣＢＣＨによる送信要求を受け、距離推定部２２、送信パラメータ履歴部２４、電力オフセットテーブル２８、送信パラメータ参照テーブル２９、および新規送信パラメータ参照テーブル３０を参照してスケジューリングを行い、その結果である送信許可を生成する。

電力オフセットテーブル２８は、無線基地局から移動局までの距離と、移動局に割り当てるサブキャリアのグループとにより定まる送信電力オフセットの値を規定するテーブルである。

送信パラメータ参照テーブル２９は、上述した送信パラメータ参照テーブルを保持する。

新規送信パラメータ参照テーブル３０は、電力オフセットテーブル２８で求まる送信電力オフセット値に対して、データサイズとサブキャリア数の関係を示すテーブルである。

チャネルエンコーダー部３１は、移動局に送信するデータ、例えばＤＬ＿ＳＣＣＨで送られる送信許可をエンコードする。

変調部３２は、チャネルエンコーダー部３１でエンコードされた信号を変調して無線で送信する。

図７、図８は、本実施形態におけるスケジューラー部２７によるスケジューリングの動作を示すフローチャートである。図７を参照すると、スケジューラー部２７は、セル内に存在する各移動局を示すパラメータＮｕｍＯｆＵＥｓ＝０を設定して動作を開始する（ステップ１０１）。

スケジューラー部２７は、パラメータＮｕｍＯｆＵＥｓ＜セル内に存在する移動局数であるか否か判定し（ステップ１０２）、パラメータＮｕｍＯｆＵＥｓ＜セル内に存在する移動局数が成り立っている間、ステップ１０３〜１１３の処理を繰り返す。

パラメータＮｕｍＯｆＵＥｓ＜セル内に存在する移動局数が成り立っていれば、スケジューラー部２７は、移動局内に送信すべきデータが存在するかどうかをチェック（ステップ１０３）し、存在しなければ、その移動局を送信候補として扱わない。

存在すれば、スケジューラー部２７は、その移動局の最新の下りリンク品質情報を取得し（ステップ１０４）、送信要求データサイズを取得する（ステップ１０５）。

次に、スケジューラー部２７は、前回のＴＴＩにてサブキャリアを割り当てたか否か判定する（ステップ１０６）。前回のＴＴＩにてサブキャリアを割り当てていなければ、スケジューラー部２７は、無線基地局と移動局の間の距離情報を取得し（ステップ１０７）、その移動局を新規送信候補として計上する（ステップ１０８）。

新規送信候補として計上された移動局は、後述する図７のフローにてリソース割り当て処理が実施される。ステップ１０７の処理は、無線基地局から移動局までの距離を距離推定部２２より取得し、どのサブキャリアのグループに属するかを分類する処理である。

ステップ１０６の判定にて前回のＴＴＩでサブキャリアを割り当てていれば、スケジューラー部２７は、前回のサブキャリアにおける上り無線リンクの品質情報を取得する（ステップ１０９）。

次に、スケジューラー部２７は、その移動局に割り当てられていたサブキャリア数が所定の閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｎｕｍｏｆｓｕｂｃａｒｒ）よりも大きいか否か判定する（ステップ１１０）。

前回のサブキャリア数が閾値以下（すなわち「Ｎｏ」）であれば、スケジューラー部２７は、前回割り当てた帯域が狭かったので、その移動局に対して再度割り当てし直す機会を与えるため、ステップ１０７の処理に進む。

前回のサブキャリア数が閾値より大きければ（すなわち「Ｙｅｓ」）、スケジューラー部２７は、前回の無線リンクの伝播環境が良好であったか否か判定する（ステップ１１１）。ステップ１１１の処理では、上りおよび下りの両方の無線リンクの品質が閾値よりも悪いときにだけ伝播環境が良くなかったと判定するものである。その場合にだけ、移動局に割り当てる周波数帯を変更するための機会を与えるようにすることで、周波数変更の発生頻度を抑制し、同一周波数が連続して同一移動局に割り当てられる可能性を高める。

したがって、下りと上りのいずれか一方でも品質が閾値よりも良ければ、その移動局に同一のサブチャネルを連続して割り当てるリソース割り当て処理を行う（ステップ１１２）。

ステップ１０３〜１１２の処理の後、パラメータＮｕｍＯｆＵＥｓに１を加算してステップ１０２に戻ることで（ステップ１１３）、移動局を変えてステップ１０３〜１１２の処理を繰り返す。

ここで、上述のステップ１１２におけるリソース割り当て処理について説明する。

まず、
移動局がＵＬ−ＳＤＣＨで送出する総送信電力をＰ＿ＵＥ＝一定とする。また、移動局が、Ｐ＿ＵＥ−（送信電力オフセット）の電力で信号を送信したときのＵＬ−ＳＤＣＨの上り無線リンク品質をＵＬ＿ＳＩＲとする。

ＵＬ−ＳＤＣＨの上り無線リンク品質ＵＬ＿ＳＩＲを規定した環境下で、移動局が、使用サブキャリア数、データサイズ、および送信電力オフセットをパラメータとして無線基地局にデータを送信したときに、ＵＬ−ＳＤＣＨのＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が所定のＰＥＲ＿ｔａｒｇｅｔの品質を満たすような、ＵＬ＿ＳＩＲとパラメータのセットからなるテーブルを作成する。

ＵＬ＿ＣＱＩ演算部２３により求められた、ＵＬ＿ＳＩＲに対応するＵＬ＿ＣＱＩ（Ｕｐ Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）をインデックスとして、送信パラメータ参照テーブルを作成する。その際、ＵＬ＿ＣＱＩ演算部２３では、ＵＬ＿ＳＩＲの値に適当なオフセットを与えてＵＬ＿ＣＱＩ（Ｕｐ Ｌｉｎｋ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）とする。

送信パラメータ参照テーブルは、最大使用可能サブキャリア数分のテーブルからなる。図９は、送信パラメータ参照テーブルの一例を示す図である。図９に示すように、本実施形態の送信パラメータ参照テーブルは、最大使用可能サブキャリア数が１から１６までの１６個のテーブルからなる。送信パラメータ参照テーブル内のＵＬ＿ＣＱＩは１ｄＢステップとなっている。

例えば、ステップ１１２のリソース割り当て処理に対する入力情報として、サブキャリア構成が図２のセル＃３、ＵＬ＿ＣＱＩが３ｄＢ、移動局と基地局との距離が「中」、前回のＴＴＩで割り当てたサブキャリアグループがグループＡおよびＢ、前回のサブキャリア数が８個（グループＡから６サブキャリア（５〜１０）、グループＢから２サブキャリア（１１，１２））、前回の送信電力オフセット値が５ｄＢであるとする。

この場合、ステップ１１２のリソース割り当て処理は以下の通りとなる。まず、前回のＴＴＩで割り当てたサブキャリア数を最大使用可能サブキャリア数として該当テーブルを参照する。この例では、前回のサブキャリア数が８個なので、図９送信パラメータ参照テーブルの中の最大使用可能サブキャリア数が８個のテーブルを参照する。

次に、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔ＝ＵＬ＿ＣＱＩ＋（前回ＴＴＩでの送信電力オフセット値）を計算する。この例では、ＵＬ＿ＣＱＩが３ｄＢで、（前回ＴＴＩでの送信電力オフセット値）が５ｄＢなので、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔ＝８ｄＢとなる。

次に、送信パラメータ参照テーブルを構成する最大使用可能サブキャリア数が８個のテーブルから、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔ（図９ではＵＬ＿ＣＱＩ）＝８ｄＢに対応するデータサイズを求め、そのデータサイズと送信要求データサイズを比較する。

この例では、図９のテーブルから求まるデータサイズは２４３０ビットである。

ここで、図９のテーブルから求まるデータサイズより送信要求データサイズの方が大きい場合と小さい場合に分かれる。

送信要求データサイズの方が図９のテーブルから求まるデータサイズより大きい場合、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔに対応するデータサイズおよびサブキャリア数でリソース割り当てを行う。以下、送信電力オフセットの決定について説明する。

図１０は、無線基地局から移動局までの距離と指定されたサブキャリアのグループとにより定まる送信電力オフセットの値を規定した電力オフセットテーブルである。図１０の電力オフセットテーブルで求まるオフセットをＤｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔとする。この電力オフセットテーブルでは、無線基地局から遠い（すなわちセル間干渉の生じやすい）移動局に対して、近い移動局に優先的に割り当てる（すなわち優先度の低い）グループのサブキャリアを割り当てた場合に送信電力が低く抑えられている。

送信電力オフセットの決定の際には、図１０に示す電力オフセットテーブルを参照し、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔを取得し、これを送信電力オフセットとする。移動局に今回のＴＴＩで割り当てるサブキャリアが複数のグループにまたがる場合、それらのＤｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔの中の最大のものを使用する。この例では、複数のサブキャリアグループにまたがらず、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔ＝０ｄＢとなる。

したがって、この例では、サブキャリア割り当てのパラメータは、データサイズ＝２４３０、サブキャリア数＝６、送信電力オフセット＝０ｄＢとなる。

一方、送信要求データサイズの方が図９のテーブルから求まるデータサイズより小さい場合、送信パラメータ参照テーブルにおいて、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔ（この例では８ｄＢ）から１ｄＢずつ下げ、送信要求データサイズがデータサイズに入る範囲の最小のＵＬ＿ＣＱＩをＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｓｓｉｇｎとする。この例では、送信要求データサイズが１０００ビットであるとすると、ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｓｓｉｇｎ＝６となる。

次に、送信パラメータ参照テーブルにおけるＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｓｓｉｇｎに対応するサブキャリア数をリソース割り当てのサブキャリア数とする。ただし、データサイズについては、送信要求データサイズをリソース割り当てのデータサイズとする。

次に、送信電力オフセット＝Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔ＋（ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｄｊｕｓｔ−ＵＬ＿ＣＱＩ＿Ａｓｓｉｇｎ）を求める。ここで、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔは図１０の電力オフセットテーブルから得られる。

今回のＴＴＩで割り当てるサブキャリアが複数のグループにまたがる場合、それらのＤｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔの中の最大のものを使用する。この例では、複数のサブキャリアグループにまたがらず、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔ＝０ｄＢとなる。

したがって、この例では、サブキャリア割り当てのパラメータは、データサイズ＝１０００ビット、サブキャリア数＝４、送信電力オフセット＝２ｄＢとなる。

図７のステップ１０２の判定において、セル内の全ての移動局数分についてステップ１０３から１１３までの処理の繰り返しが終わると、図８のフローに進むことになる。

図８は、前回のＴＴＩで周波数の変更を要求した移動局、または前回のＴＴＩで送信許可をしていない移動局に対するリソース割り当てのフローである。このフローは、サブキャリアのグループ毎に送信候補となっている全ての移動局に無線リソーがス割り当てられるまで、あるいは割り当てることのできるサブキャリアが無くなるまで、リソース割り当てを実施するものとなっている。また、サブキャリアの各グループに属する移動局の優先順位は、ステップ１０４にて取得した下り無線リンク品質が良かった順とする。

図８を参照すると、スケジューラー部２７は、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝０を設定して動作を開始する。パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝０はＡ（「近」）を示し、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝１はＢ（「中」）を示し、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝２はＣ（「遠」）を示す。

そして、スケジューラー部２７は、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＜３であるか否かを判定し（ステップ２０２）、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＜３が成り立っている間、ステップ２０２から２０８の処理を繰り返す。

また、スケジューラー部２７は、移動局に割り当てられていないサブキャリアが存在するか否か判定し（ステップ２０３）、移動局に割り当てられていないサブキャリアが無くなっていれば（すなわち「Ｎｏ」）、処理を終了する。

そして、スケジューラー部２７は、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝０のときはＡ（「近」）におけるリソース割り当て処理（ステップ２０５）を、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝１のときはＢ（「中」）におけるリソース割り当て処理（ステップ２０６）を、パラメータＮｕｍＯｆＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＧｒｏｕｐ＝２のときはＣ（「遠」）におけるリソース割り当て処理（ステップ２０７）を行う。

ステップ２０５では、無線基地局との距離が最も短い「近」に属する移動局に対するリソース割り当て処理を行う。

「近」に属する移動局では、グループＡ、Ｂ、Ｃの空いているサブキャリアを使用することができる。ただし、グループＡ、Ｂ、Ｃの順に優先的に使用していくものとする。下り無線リンクの品質が良い順に無線リソースを割り当て、「近」に属する移動局が無くなるか、あるいは使用可能サブキャリアが無くなるまで処理を行う。

Ａに属する移動局の処理を実施した後に未だサブキャリアに余剰があれば、ステップ２０６にて、Ｂに属する移動局に対するリソース割り当て処理を実施する。Ｂ（「中」）に属する移動局は、グループＢ、Ｃ、Ａの順に優先的に使用していく。ただし、グループＡのサブキャリアを使用する際は、図１０の電力オフセットテーブルから求まるオフセット分だけ電力を下げる。また、ここではグループＡとまたがる割り当てはしないものとする。下り無線リンクの品質が良い順にサブキャリアを割り当て、「中」に属する移動局が無くなるか、あるいは使用可能サブキャリアが無くなるまで処理を行う。

Ｂに属する移動局の処理を実施した後に未だブキャリアに余剰があれば、ステップ２０７にて、Ｃに属する移動局に対するリソース割り当て処理を実施する。Ｃ（「遠」）に属する移動局は、グループＣ、Ｂ、Ａの順に優先的に使用していく。ただし、グループＡ、Ｂのサブキャリアを使用する際は、図１０の電力オフセットテーブルから求まるオフセット分だけ電力を下げる。また、ここではグループＡ、Ｂ、Ｃにまたがる割り当てはしないものとする。下り無線リンクの品質が良い順にサブキャリアを割り当て、「遠」に属する移動局が無くなるか、あるいは使用可能サブキャリアが無くなるまで処理を行う。

次に、ステップ１０５、１０６、１０７の各処理におけるリソース割り当て方法について説明する。

優先度の順に選択された移動局は、空いているサブキャリアの中で最も帯域の取れるサブキャリアを使用し、上述したグループ間の割り当ての制約を考慮して、割り当て可能サブキャリア数、および送信電力オフセット（Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔ）を求める。図１０の電力オフセットテーブルの各Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔに対応して、新規送信パラメータ参照テーブルが作成される。

図１１は、新規送信パラメータ参照テーブルの一例を示す図である。この例では、図１０にＤｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔ＝０、２、５があるので、図１１に示すように、これら３つのＤｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔに対応する新規送信パラメータ参照テーブルが作成される。

この新規送信パラメータ参照テーブルは、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔが大きければ符号化率を小さくすることで無線基地局でのＰＥＲが一定となるように作成される。

そして、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔのオフセットテーブルを参照し、ステップ１０５にて取得した送信要求データサイズが入るデータサイズのサブキャリア数（要求サブキャリア数）を取得する。

これより、最終的に割り当てるサブキャリア数は、ＭＩＮ（割り当て可能サブキャリア数、要求サブキャリア数）、すなわち、割り当て可能サブキャリア数と要求サブキャリア数のうち小さい方となる。また、送信データサイズは、割り当て可能サブキャリア数の方が小さければ、Ｄｅｌｔａ＿Ｏｆｆｓｅｔのテーブルにおける割り当て可能サブキャリア数に位置するデータサイズとする。また、割り当て可能サブキャリア数の方が大きければ、ステップ１０５にて取得した送信要求データサイズを送信データサイズとする。

本実施形態によれば、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるようにセル内のサブキャリアをグループ分けし、無線基地局との距離によってセル内の移動局を「近」「中」「遠」にクラス分けし、クラスに対するグループの優先度を、クラス毎にグループの優先度の順序が異なるように設定しているので、セル間の干渉が生じやすいセルの境界付近で隣接セルと同じサブキャリアを割り当てる可能性が低減される。その結果、セル間の干渉を相対的に低減することができる。

また、本実施形態によれば、前回のＴＴＩで送信許可を与えた移動局に対して、前回の無線リンクが所定品質を満たしていた場合には前回と同じ周波数帯のサブキャリアを優先的に割り当てる。また、前回の無線リンクが前記所定品質を満たしていなかった場合、および前回のスケジューリングで送信許可を与えていない移動局に対して、新たな判定によってサブキャリアを割り当てる。その結果、モニター信号の転送が削減され、無線リソースの高い利用効率を確保することができる。

また、本実施形態によれば、スケジューリングにおいて移動局に新たにサブキャリアを割り当てるとき、下りの無線リンクの品質を用いるので、上りの無線リンクの品質が不明な状態において適切なスケジューリングを行うことができる。

本実施形態の移動体通信システムに与えられた帯域幅の利用方法を説明するための図である。 本実施形態の移動体通信システムのセルにおいて、移動局に新たにサブキャリアを割り当てるときの割り当て方法を説明するための図である。 図２に示した各セルにおけるサブキャリアのグループの設定例を示す図である。 本実施形態の移動体通信システムの構成を示すブロック図である。 移動局と無線基地局の間における上りデータ送信の手順を示すシーケンス図である。 本実施形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。 本実施形態におけるスケジューラー部２７によるスケジューリングの動作を示すフローチャートである。 本実施形態におけるスケジューラー部２７によるスケジューリングの動作を示すフローチャートである。 送信パラメータ参照テーブルの一例を示す図である。 無線基地局から移動局までの距離と指定されたサブキャリアのグループとにより定まる送信電力オフセットの値を規定した電力オフセットテーブルである。 新規送信パラメータ参照テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１１〜１３ 無線基地局
１４〜１６ 移動局
２１ 復調部
２２ 距離推定部
２３ ＵＬ＿ＣＱＩ演算部
２４ 送信パラメータ履歴部
２５ チャネルデコーダー部
２６ ＦＰ生成部
２７ スケジューラー部
２８ 電力オフセットテーブル
２９ 送信パラメータ参照テーブル
３０ 新規送信パラメータ参照テーブル
３１ チャネルエンコーダー部
３２ 変調部
１０１〜１１３、２０１〜２０８ ステップ

Claims (11)

1. 同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、
   前記各セルを構成する無線基地局において、システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように設定することを特徴とする通信システム。
2. 前記無線基地局は、送信要求をした移動局に対する送信許可のスケジューリングにおいて、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局に対しては、前回の無線リンクが所定品質を満たしていた場合には前回と同じ周波数帯のサブキャリアを優先的に割り当て、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局の前回の無線リンクが前記所定品質をみたしていなかった場合、および前回のスケジューリングで送信許可を与えていない移動局に対して、新たな判定によってサブキャリアを割り当てる、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記無線基地局は、前回のスケジューリングで送信許可を与えた移動局について、前記所定品質を満たしているか否かを、前回の上り無線リンクの品質で判断する、請求項２に記載の通信システム。
4. 前記無線基地局は、スケジューリングにて移動局に対する送信許可の前記新たな判定をするとき、該移動局がどの前記クラスに属するか調べ、該移動局の属する前記クラスに対する前記グループの優先度に従って、該移動局に割り当てるサブキャリアを選択する、請求項２に記載の通信システム。
5. 前記無線基地局は、前記新たな判定で前記移動局に対してサブキャリアを割り当てるとき、該移動局が属するクラスと該サブキャリアが含まれるグループとの関係によって定まる送信電力オフセットの分だけ送信電力を下げるように該移動局に指示する、請求項４に記載の通信システム。
6. 前記無線基地局は、前記クラスと前記グループとの関係によって定まる送信電力オフセットを、前記セル間の干渉への影響が大きいクラスほど大きく、かつクラスに対するグループの優先度が低いほど大きくなるように定める、請求項５に記載の通信システム。
7. 前記セル間の干渉に影響を与える所定項目は、前記移動局と、該移動局と通信する無線基地局との距離である、請求項１から６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 前記セル間の干渉に影響を与える所定項目は、前記移動局と通信する無線基地局から該移動局への下りリンクの通信品質である、請求項１から６のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 前記無線基地局は、前記新たな判定で前記移動局に対してサブキャリアを割り当てるとき、該移動局の下り無線リンクの品質で、前記移動局の判定する順序を決める、請求項２に記載の通信システム。
10. 同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、前記セルを構成する無線基地局装置であって、
    前記移動局から受信した信号の復調および復号を行う受信部と、
    前記移動局に送信する信号の符号化および変調を行う送信部と、
    システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように設定しており、前記受信部で受信した前記移動局からの送信要求に対して、前記クラス、前記グループ、および前記優先度の設定に基づいてスケジューリングを行い、前記送信部から前記移動局に対して送信許可を送信するスケジューラー部と、を有する無線基地局装置。
11. 同一周波数を複数のセルに繰り返し割り当て、各セルにおいて周波数分割多重方式で移動局を収容する通信システムにおいて、前記移動局からのデータ送信のスケジューリングを行うためのスケジューリング方法であって、
    システム帯域を分割した複数のサブキャリアを、隣接セル同士でグループ内のサブキャリアが異なる配置となるように、複数のグループにグループ分けし、セル間の干渉に影響を与える所定項目によって前記セル内の移動局をクラス分けし、前記クラスに対する前記グループの優先度を、前記セル内において前記クラス毎に前記グループの優先度の順序が異なるように予め設定し、
    前記移動局からの送信要求に対して、前記クラス、前記グループ、および前記優先度の設定に基づいてスケジューリングを行い、
    前記スケジューリングの結果に基づいて前記移動局に対して送信許可を送る、スケジューリング方法。

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