JP2007288676A - 無線基地局および送信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＱＩ報告周期が複数フレームにわたる場合でも、より実際の伝搬状況に即した送信制御を行って伝送効率を維持する。
【解決手段】無線基地局は、移動局からのフィードバック報告を受信するフィードバック報告受信部と、受信したフィードバック報告を、報告からの経過時間に応じて補正する補正部と、補正されたフィードバック報告値に基づいて、送信割り当て制御を行うスケジューラと、を備える。補正部は、フィードバック報告からの時間の経過につれてフィードバック報告値が減少するように補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線基地局における送信制御技術に関し、特に、移動局からの下り無線チャネルの測定結果であるＣＱＩ（channel quality indicator）などのフィードバック情報を、報告時点からの経過時間に応じて補正して適正にスケジューリングやリンクアダプテーションなどの送信制御を行う無線基地局と送信制御方法に関する。

ＨＳＤＰＡ（high speed downlink packet access）などの最近の無線通信方式では、下り回線のリンクアダプテーション（送信電力制御、適応変復調、適応符号化など）や、ユーザ間のパケットスケジューリングを行うため、移動局から下り無線チャネルの状態を測定した結果（以下“ＣＱＩ”と称する）を基地局へ報告している。

ＨＳＤＰＡでは、ＣＱＩは共通パイロットチャネルのＥc／Ｉ0（受信チップエネルギ対干渉電力比）に相当するが、本明細書および特許請求の範囲ではＥc／Ｉ0に限らず、伝搬損失、受信電力、信号対干渉電力比など、無線チャネルの状態を表す指標あるいはフィードバック情報を総じてＣＱＩと呼ぶこととする。

伝搬環境は、ユーザの移動速度などに応じて高速に変動するから、より効率的にリンクアダプテーションを行ったり、スケジューリングによりマルチユーザダイバーシティを高めるためには、より頻繁なＣＱＩ報告が必要となる。

図１（ａ）は、時間方向のスケジューリング（マルチユーザダイバーシティ）の一例を示す。点線および実線で示すように、ユーザ１とユーザ２のそれぞれの伝搬状況は刻一刻と変化し、時間軸上で、各ユーザの伝搬状況に応じて無線リソースが割り当てられる。しかし、ＣＱＩ報告量が増えると、上り回線の容量を圧迫し、また移動局のバッテリを消耗してしまう。

図１（ｂ）は、周波数方向のスケジューリング（マルチユーザダイバーシティ）の一例を示す。今後の移動通信システムでは、より高い伝送レート、低遅延、大容量を実現するために、広帯域化されることが予想される。しかし、システムが広帯域化された場合、周波数選択フェージングが生じるため、より効率的に伝送するためには、図１（ｂ）に示すように、ユーザ間でそれぞれ状態のよい周波数帯を使い分けたほうがよい。そのためには、システムの全周波数帯域をいくつかのサブ帯域に分割し、サブ帯域ごとに、ＣＱＩを測定、報告する必要がでてくる。

報告の仕方はいろいろあり、たとえば最もＣＱＩが高い上位３サブ帯域の番号とＣＱＩ値を報告する、全帯域の平均値と各サブ帯域の平均値からの差分を報告する、周波数方向に対して離散コサイン変換（ＤＣＴ：discrete cosine transform）を用いて符号化した結果を報告する、といった方法がある。いずれにせよ、広帯域を有効利用しようとするとＣＱＩ報告の情報量が増大するという問題が生じる。ＣＱＩの情報量が増えることで、上り回線の容量を圧迫し、移動局のバッテリを消耗するのは、時間軸方向のスケジューリングと同様である。

なお、移動局からのフィードバック情報に基づいて時間軸方向および周波数方向にスケジューリングを行う際に、移動端末をフィードバック情報に基づいてグループ分けして、グループごとにリソースの割り当てを決める方法も提案されている（たとえば特許文献１参照）。

上述のように、一方のリンクの効率と対向するリンクのフィードバック情報量の間には、トレードオフの関係がある。スケジューリングやリンクアダプテーションの時間方向の最小単位をフレーム、周波数方向の最小単位をサブ帯域、と定義した場合、単純に毎フレーム全サブ帯域のＣＱＩを報告することは非現実的である。つまり、上りリンク容量やバッテリセービングの観点から、報告する情報量は伝送効率を維持できる最小量に留める必要があり、トレードオフバランスが良い地点で動作させることになる。実際には、時間方向や周波数方向である程度間引いて、数フレームに一度、状態の良い上位３つのサブ帯域のＣＱＩを報告する、などの削減方法が有効となる。

しかし、ＣＱＩの報告頻度が減った場合、スケジューリングやリンクアダプテーションの性能が劣化する問題がある。ＣＱＩ報告の頻度を低減した結果、図２（ａ）に示すように、報告の周期はスケジューリング単位の１フレームよりも長くなり、ＣＱＩの報告がない状態でスケジューリングする必要が生じる。ＣＱＩ報告が得られない期間は、図２（ｂ）に示すように、前回のＣＱＩ値をそのまま維持してスケジューリングの優先度を決定している。最新の情報を基にスケジューリングできないため、最適なユーザを選択できず、マルチユーザダイバーシティのゲインが低下してしまう。さらには、スケジューラが割り当てたユーザに対してリンクアダプテーションを適切に行うことができなくなってしまい、伝送効率が低下してしまう。
特開２００５−３１８４３４号公報

そこで、本発明では、ＣＱＩ報告頻度が無線チャネルの変動に対して十分でない場合にも、最適な送信制御を行うことのできる無線基地局の構成と、送信制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を実現するために、ＣＱＩなどのフィードバック報告からの経過時間に応じて報告値を補正し、補正値に基づいて複数ユーザ間の送信スケジューリングやリンクアダプテーションなどの送信制御を行う。

たとえば、フィードバック報告からの経過時間に応じて、送信優先度を制御することができる。この場合、フィードバック報告からの経過時間が短いユーザ、すなわち信頼度の比較的高いユーザの送信優先度が高くなるように報告値を補正する。

また、フィードバック報告からの経過時間に応じて、リンクアダプテーションのパラメータを制御することもできる。制御例としては、
(i) フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど符号化率を大きくする、
(ii) フィード報告からの経過時間が長くなるほど多値数を少ない変調方式を用いる、
(iii) フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど送信電力を大きくする
などがある。

さらに、移動局の移動速度を推定し、経過時間を推定速度で補正することも可能である。この場合、移動速度が速いユーザの経過時間が、実際より長くなるように補正してもよい。

本発明の第１の側面では、無線基地局は、
（ａ）移動局からのフィードバック報告を受信するフィードバック報告受信部と、
（ｂ）受信したフィードバック報告値を、報告からの経過時間に応じて減少するように補正する補正部と、
（ｃ）補正されたフィードバック報告値に基づいて送信割り当てを行うスケジューラと
を備える。

スケジューラは、補正されたフィードバック報告値に基づいて、複数ユーザ間の送信優先度と、リンクアダプテーションパラメータの少なくとも一方を制御する。

より具体的には、スケジューラは、補正されたフィードバック報告に基づいて、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど符号化率を大きくするように送信制御する。あるいは、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど多値数を少ない変調方式を用いるように送信制御する。あるいは、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど送信電力を大きくするように送信制御する。あるいは、フィードバック報告からの経過時間が短いユーザの送信優先度を高くするように制御する。

本発明の第２の側面では、送信制御方法は、
（ａ）移動局から、下りリンクに関するフィードバック報告を受信し、
（ｂ）前記受信したフィードバック報告値を、報告からの経過時間に応じて減少するように補正し、
（ｃ）前記補正したフィードバック報告に基づいて前記移動局への送信割り当て制御を行う
工程を含む。

ＣＱＩ報告頻度が少ない場合であっても、適切なリンクアダプテーションやスケジューリング制御を行うことができる。

以下で、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図３は、本発明を適用したリンクアダプテーションの動作概念図である。図２と同様に、伝送効率を維持するために、ＣＱＩ報告周期が１フレーム長よりも長く設定されている。この例では、４フレーム毎に移動局からＣＱＩ報告がなされるものとする。

図３（ａ）の従来方式では、ＣＱＩ報告の得られないフレームでは、前回のＣＱＩ報告値をそのまま用いてリンクアダプテーションを適用するため、一部のフレームで誤り率が増大するといった問題が生じる。すなわち、図中、サークルで示すように、実際の伝搬は劣化しているにもかかわらず、それよりも伝搬の良い状態を示す前回の値を使用してリンクアダプテーションを行う結果、最適な符号化変調方式を選択することができなくなり、誤りやすくなる。

この不都合を解決するため、図３（ｂ）の実施形態では、ＣＱＩ値を報告からの経過時間に応じて補正している。この例では、次のＣＱＩ報告を受けるまで、前回受信したＣＱＩ値をフレームごとに階段状に減少させている。時間の経過とともにＣＱＩ値の信頼性が減少するからである。このように補正することで、図３（ｂ）のサークルで示すように、より実際の伝搬状態に即した値でリンクアダプテーションを行うことができる。

なお、補正はフレームごとに行う必要性はなく、さらに細かいステップサイズで減少させてもよいし、アナログ的に連続関数として減少させてもよい。いずれの場合も、従来方式で問題であった誤り率の増大を解決することができる。

リンクアダプテーションでＣＱＩなどのフィードバック報告に基づいて制御されるパラメータの例としては、符号化率、変調の多値数、送信電力などがある。ＣＱＩ報告値（フィードバック報告値）が受信時間からの経過につれて減少するように補正される結果、これらのパラメータの値も時間の経過に応じて制御される。たとえば、
（１）ＣＱＩ報告からの経過時間が長くなるほど、符号化率を大きくする、
（２）ＣＱＩ報告からの経過時間が長くなるほど多値数が少ない変調方式を用いる
（３）ＣＱＩ報告からの経過時間が長くなるほど送信電力を大きくする
ように制御することで、誤りを低減することができる。

このようなＣＱＩ値の補正は、複数ユーザからの同時アクセスの調整にも適用することができる。

図４は、フィードバック報告の補正をマルチユーザスケジューリングに適応する例を示す。図４（ａ）に示すように、ユーザ１とユーザ２が、それぞれ４フレーム毎に、異なるタイミングで基地局にＣＱＩ報告を送信している。ユーザ１とユーザ２のそれぞれに対して、次のＣＱＩ値が報告されるまでの間、前回受信したＣＱＩ報告値を階段状に低減させる補正を行っている。この結果、図４（ｂ）に示すように、複数ユーザ間のスケジューリングで考慮する優先度を決定するためのパラメータ値が、時間の経過とともに低く設定される。換言すると、ＣＱＩ報告からの経過時間が短いユーザの送信優先度が高くなるように制御される。

このような補正の結果、図４（ａ）の太枠で示すフレームで、伝搬状況のよいユーザが適切に選択されている。すなわち、フレーム列Ａでは、従来の方法では、時間が経過しても報告時のＣＱＩ値の高いユーザ２が選択されて誤りが大きくなるが、実施形態のようにＣＱＩ値を補正することで、正しくユーザ１を選択することができる。また、フレーム列Ｂでは、報告時のＣＱＩ値のみに基づくとすると、実際の伝搬状況に反してユーザ１が選択されることになるが、実施形態の方法では、補正値に基づいて正しくユーザ２が選択される。

図５は、補正関数のバリエーションを示す図である。従来方式では図５（ａ）に示すように、複数フレームにわたるＣＱＩ報告周期の間、受信したＣＱＩ報告値をそのまま一定に使用していた。これに対し、実施形態では、受信以降の伝搬路の劣化を考慮して時間の経過とともにＣＱＩ報告値を減少させる。減少は、図５（ｂ）のようにリニアな傾きで階段状に減少させてもよいし、図５（ｃ）のように、指数関数的にかつ階段状に減少させてもよい。

図６は、補正関数をさらに適宜調整する例を示す。たとえば、図６（ａ）のようなプロファイルの補正関数を基本形とすると、受信した報告値の大小に応じて、補正関数を伸縮（変化の割合の変更）させる。具体的には、図６（ｂ）のように受信したＣＱＩ報告値が大きい場合は、補正関数の変化率を大きくし、図６（ｃ）のように、受信したＣＣＱＩ値が小さい場合は、変化率も穏やかにする。もちろん、受信したＣＱＩ値の大小にかかわらず、同じスケールで補正してもよい。

図７は、本発明の一実施形態に係る無線基地局の概略ブロック図である。無線基地局１０では、ＣＱＩ受信部１３は、移動局から報告されたＣＱＩを、アンテナ１１、サーキュレータ１２、受信ＲＦ部１３を介して受信する。同期部１５は、ＣＱＩの報告タイミングを検出し、タイミング同期を図る。同期タイミングの情報は、ＣＱＩ（ＣＱＩ報告値）とともにＣＱＩ補正部２０に供給される。

ＣＱＩ補正部２０は、報告タイミングからの経過時間に応じて、ＣＱＩ報告値を補正する。補正は、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す方法でもよいし、さらにＣＱＩ値に応じて図６の方法を組み合わせてもよい。補正されたＣＱＩはスケジューラ２１に送られる。
送信バッファ２３は、送信ユーザデータや制御データをバッファリングしている。監視部２４は、送信バッファに滞留しているデータを監視し、監視結果をスケジューラ２１に伝える。スケジューラ２１は、補正されたＣＱＩと監視部２４からの監視結果を勘案して、送信割り当てを行う。
送信信号生成部２２は、スケジューラ２１の指示に応じて、送信すべきデータの符号化、変調などを行い、送信電力を調整して出力する。このとき、スケジューラ２１からの指示に応じたリンクアダプテーションが適用される。送信ＲＦ部２５は、送信信号をＲＦ信号に変換し出力する。送信ＲＦ信号はサーキュレータ１２を介してアンテナ１１から送信される。
ＣＱＩは、移動局の移動速度を考慮に入れて補正されてもよい。すなわち、無線基地局１０は、速度検出部１６を有し、移動局の移動速度を受信信号から検出し、測定結果をＣＱＩ補正部２０に入力する。代替として移動局が移動速度を検出して、測定結果を無線プロトコルで報告する構成としてもよい。
この場合、ＣＱＩ補正部２０は、フィードバック報告からの経過時間を移動局の移動速度で補正する。たとえば、移動速度が速いユーザの経過時間が実際よりも長くなるように補正する。具体例としては、補正関数の傾きを大きくすることが考えられる。
信号受信、ＣＱＩ受信、ＣＱＩ報告タイミングの検出、移動局の移動速度の検出、ＣＱＩ補正、送信データのバッファリング、送信信号の生成およびＲＦ信号への変換は、ユーザごとに行われる。スケジューラ２１は、ユーザごとに決定されたＣＱＩ補正値に基づいて複数のユーザ間の送信スケジューリングと、リンクアダプテーションのためのパラメータの決定を行う。
このような構成により、ＣＱＩ報告の頻度が比較的低い場合であっても、伝搬劣化を考慮した補正を行うことによって、適切な送信制御が行われる。

時間方向と周波数方向のスケジューリングの例を示す図である。 ＣＱＩ報告値を用いた従来の送信制御を説明するための図である。 本発明の動作概念と効果を説明するための図である。 本発明のマルチユーザスケジューリングへの適用例を説明する図である。 実施形態で用いる補正関数のバリエーションを示す図である。 ＣＱＩ報告値に応じた補正関数の調整例を示す図である。 実施形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 無線基地局
１１ アンテナ
１３ 受信ＲＦ部
１４ ＣＱＩ受信部
１５ 同期部
１６ 速度検出部
２０ ＣＱＩ補正部
２１ スケジューラ
２２ 送信信号生成部
２３ 送信バッファ
２４ 監視部
２５ 送信ＲＦ部

Claims (11)

1. 移動局からのフィードバック報告を受信するフィードバック報告受信部と、
   受信したフィードバック報告値を、報告からの経過時間に応じて報告値が減少するように補正する補正部と、
   補正されたフィードバック報告値に基づいて、送信割り当て制御を行うスケジューラと、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 前記補正部は、フィードバック報告からの経過時間を、前記移動局の移動速度で補正することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記補正部は、移動速度が速いユーザの経過時間が実際より長くなるように補正することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
4. 前記移動局の移動速度を検出する速度検出部
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
5. 前記無線基地局は、前記移動局から移動速度情報を受信することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
6. 前記スケジューラは、補正されたフィードバック報告値に基づいて、複数ユーザ間の送信優先度と、リンクアダプテーションパラメータの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
7. 前記スケジューラは、前記補正されたフィードバック報告に基づき、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど符号化率を大きくするように送信制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
8. 前記スケジューラは、前記補正されたフィードバック報告に基づき、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど多値数を少ない変調方式を用いるように送信制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
9. 前記スケジューラは、前記補正されたフィードバック報告に基づき、フィードバック報告からの経過時間が長くなるほど送信電力を大きくするように送信制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
10. 前記スケジューラは、前記補正されたフィードバック報告に基づき、フィードバック報告からの経過時間が短いユーザの送信優先度を高くするように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
11. 移動局から、下りリンクに関するフィードバック報告を受信し、
    前記受信したフィードバック報告値を、前記報告からの経過時間に応じて減少するように補正し、
    前記補正したフィードバック報告に基づいて前記移動局への送信制御を行う
    工程を含むことを特徴とする送信制御方法。

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