JP2008288690A - Radio communication device and radio communication method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a terminal and a radio communication method, for improving frequency utilization efficiency by properly determining whether to permit a change in the number of carriers of the terminal and improving data overall throughput of a base station. <P>SOLUTION: This terminal 100 is provided with: a transmission power change amount acquiring section 150b for acquiring a transmission power change amount in using the changed number of carriers when an allocation change determination section 150a determines a change in the number of carriers; a signal quality estimating section 150c for estimating the quality of an uplink signal when the changed number of carriers is used, on the basis of the transmission power change amount; a total throughput increase determination section 150e for determining whether or not an estimated total throughput calculated by the estimated total throughput calculating section 150d increases for a total throughput of present uplink communication on the basis of the estimated signal quality; and an allocation control section 150f for controlling so as to perform uplink communication using allocated frequencies the newly when determined that the total throughput increases. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信装置、および、無線通信装置が複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信方法に関するものである。   The present invention relates to a wireless communication device capable of performing wireless communication with a base station using a plurality of frequencies simultaneously, and a wireless communication device wirelessly communicating with a base station using a plurality of frequencies simultaneously. The present invention relates to a wireless communication method capable of performing communication.

近年、無線通信装置(以下、端末ともいう)が処理する情報量の増大化傾向に伴い、1つの端末が複数の周波数(キャリア周波数)を用いてデータ通信を行うマルチキャリア方式の無線通信システムが開発されている。このような無線通信システムでは、端末が使用可能な空きチャネルや空きスロットがある限り、複数のキャリア周波数を端末が使用して基地局との間で通信を行うことができる。
そして、上記無線通信システムにおいては、適応変調方式技術(リンクアダプテーション)を用いた通信も考えられている。上記適応変調方式技術は、基地局および端末が送受信する電波の品質(通信品質)に応じて、最適な符号化変調方式を選択する技術であり、この適応変調方式技術の採用により、通信品質が良いときには、高速のデータレートを維持するために高速の変調方式を適用し、通信品質が悪いときには、通信回線の切断を避けるために低速の変調方式を適用することができる。
適応変調方式技術を用いる無線通信システムの従来例としては、例えば特許文献1に記載のものがある。
2. Description of the Related Art In recent years, a multi-carrier wireless communication system in which one terminal performs data communication using a plurality of frequencies (carrier frequencies) in accordance with an increasing trend in the amount of information processed by wireless communication apparatuses (hereinafter also referred to as terminals). Has been developed. In such a wireless communication system, as long as there are vacant channels and slots available to the terminal, the terminal can communicate with the base station using a plurality of carrier frequencies.
And in the said radio | wireless communications system, the communication using an adaptive modulation system technique (link adaptation) is also considered. The above-mentioned adaptive modulation scheme technology is a technology for selecting an optimal encoding modulation scheme according to the quality (communication quality) of radio waves transmitted and received by the base station and the terminal. When good, a high-speed modulation scheme can be applied to maintain a high data rate, and when communication quality is poor, a low-speed modulation scheme can be applied to avoid disconnection of the communication line.
As a conventional example of a wireless communication system using an adaptive modulation scheme technique, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.

上記無線通信システムにおける従来の周波数チャネルの割当方法としては、基地局がMACプロトコル(Fairness Mac)に則って、空きチャンネル、空きスロットのリソース割当を行なう割当方法がある。しかしながら、この割当方法は、マルチキャリアへの対応を考慮していないため、端末は、1タイムスロットでの最大送信パワー内で基地局と送受信を行い、その際に使用可能となる最大の変調クラスを採用することになる。   As a conventional frequency channel allocation method in the wireless communication system, there is an allocation method in which a base station allocates resources of empty channels and empty slots in accordance with the MAC protocol (Fairness Mac). However, since this allocation method does not consider multi-carrier support, the terminal performs transmission / reception with the base station within the maximum transmission power in one time slot, and the maximum modulation class that can be used at that time Will be adopted.

特開2000−324081号公報JP 2000-324081 A

上述したように、マルチキャリアの周波数割当方法は今まで全く考慮されていなかったため、端末では1タイムスロットで複数のキャリア周波数を扱うことができず、1キャリア周波数しか扱わず、最大送信パワー制限の範囲内で、1キャリアでの最大のデータレートを得ることのみしか考慮していない。したがって、複数のキャリア周波数を同時に使用すればトータルスループットが増加する状況であっても、複数のキャリア周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができない。   As described above, since the multi-carrier frequency allocation method has not been considered at all, the terminal cannot handle a plurality of carrier frequencies in one time slot, handles only one carrier frequency, and limits the maximum transmission power limit. Only the maximum data rate per carrier within the range is considered. Therefore, even if a plurality of carrier frequencies are used simultaneously, even if the total throughput increases, wireless communication cannot be performed with the base station using the plurality of carrier frequencies simultaneously.

本発明は、無線通信装置に対する周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断することで、周波数リソースの利用効率を向上させて、基地局全体のデータスループットを向上させ得る無線通信装置を提供することを第1の目的とする。
本発明は、無線通信装置に対する周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断することで、周波数リソースの利用効率を向上させて、基地局全体のデータスループットを向上させ得る無線通信方法を提供することを第2の目的とする。
The present invention provides wireless communication capable of improving the data throughput of the entire base station by improving the use efficiency of frequency resources by accurately determining whether or not to change the number of assigned frequencies to the wireless communication apparatus. It is a first object to provide an apparatus.
The present invention provides wireless communication capable of improving the data throughput of the entire base station by improving the use efficiency of frequency resources by accurately determining whether or not to change the number of assigned frequencies to the wireless communication apparatus. A second object is to provide a method.

上記第1の目的を達成するため、請求項1に係る無線通信装置は、複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信装置であって、周波数の割当数を変更するか否かを判断する割当数変更判断手段と、周波数の割当数を変更すると判断した場合、変更後の割当数の周波数を用いた場合の送信電力変化量を求める送信電力変化量取得手段と、求めた送信電力変化量に基づいて、前記変更後の割当数の周波数を用いた場合の上り通信の信号品質を推定する信号品質推定手段と、推定した信号品質に基づいて推定トータルスループットを算出する推定トータルスループット算出手段と、算出した推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加するか否かを判断するトータルスループット増加判断手段と、トータルスループットが増加すると判断した場合、前記変更後の割当数の周波数を用いて上り通信を行うように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the first object, a wireless communication device according to claim 1 is a wireless communication device capable of performing wireless communication with a base station using a plurality of frequencies simultaneously, An allocation number change determination means for determining whether or not to change the allocation number, and a transmission power change for determining a transmission power change amount when the frequency of the allocation number after the change is used when it is determined to change the frequency allocation number Based on the obtained amount of change in transmission power, signal quality estimation means for estimating the signal quality of uplink communication when the frequency of the allocated number after the change is used, and estimation based on the estimated signal quality Estimated total throughput calculating means for calculating the total throughput, and determining whether the calculated estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication. And total throughput increase determination means, when it is determined that the total throughput increases, characterized in that it comprises a control means for controlling to perform uplink communication using the allocated number of frequency after the change.

前記トータルスループット増加判断手段は、前記無線通信が適応変調方式の無線通信である場合に、周波数の割当数の変更前後においてそれぞれ周波数毎に設定される変調クラスでのトータルスループット同士を比較することにより、トータルスループットが増加しているか否かを判断することが、無線通信装置に対する周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断する上で好ましい。   When the wireless communication is adaptive modulation wireless communication, the total throughput increase determining means compares the total throughput in the modulation class set for each frequency before and after the change of the frequency allocation number. Therefore, it is preferable to determine whether or not the total throughput is increased in order to accurately determine whether or not to change the frequency allocation number for the wireless communication apparatus.

前記送信電力変化量として、基地局側での信号品質の変化量を用いることが、無線通信装置に対する周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断する上で好ましい。   It is preferable to use the amount of change in signal quality on the base station side as the amount of change in transmission power in order to accurately determine whether or not to change the frequency allocation number for the wireless communication apparatus.

上記第2の目的を達成するため、請求項4に係る無線通信方法は、無線通信装置が複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信方法であって、周波数の割当数を変更する場合、変更後の割当数の周波数を用いた場合の送信電力変化量に基づいて、前記変更後の割当数の周波数を用いた場合の上り通信の信号品質を推定する信号品質推定ステップと、推定した信号品質に基づいて推定トータルスループットを算出する推定トータルスループット算出ステップと、算出した推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加すると判断した場合、前記変更後の割当数の周波数を用いて上り通信を行うように制御する制御ステップと、を行うことを特徴とする。   In order to achieve the second object, a wireless communication method according to claim 4 is a wireless communication method in which a wireless communication device can perform wireless communication with a base station using a plurality of frequencies simultaneously. Thus, when changing the number of assigned frequencies, the signal quality of uplink communication when using the changed number of assigned frequencies based on the amount of change in transmission power when using the changed number of assigned frequencies. A signal quality estimation step to be estimated, an estimated total throughput calculation step to calculate an estimated total throughput based on the estimated signal quality, and it is determined that the calculated estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication In this case, a control step of performing control so as to perform uplink communication using the frequency of the allocated number after the change is performed.

本発明によれば、推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加すると判断した場合のみ周波数の割当数の変更を実施するので、無線通信装置(端末)に対する周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断することができるようになる。したがって、周波数リソースの利用効率が向上するので、基地局全体のデータスループットを向上させ得る無線通信装置および無線通信方法を提供することができる。   According to the present invention, the frequency allocation number is changed only when it is determined that the estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication. Therefore, the frequency allocation to the radio communication apparatus (terminal) is performed. It becomes possible to accurately determine whether or not to change the number. Therefore, since the utilization efficiency of frequency resources is improved, it is possible to provide a wireless communication apparatus and a wireless communication method that can improve the data throughput of the entire base station.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態の無線通信方法を適用する無線通信システムの無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示す無線通信装置(無線通信端末;端末ともいう)100は、複数の周波数(キャリア周波数)を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信装置であり、アンテナ110と、RF部130と、RF制御部140と、システム制御部150と、入力部160と、表示部170と、システム記憶部180等を有しており、RF制御部140は、受信部140aおよび送信部140bを有しており、システム制御部150は、割当数変更判断部150aと、送信電力変化量取得部150bと、信号品質推定部150cと、推定トータルスループット算出部150dと、トータルスループット増加判断部150eと、割当数制御部150fとを有している。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a wireless communication apparatus of a wireless communication system to which a wireless communication method according to a first embodiment of the present invention is applied. A wireless communication device (wireless communication terminal; also referred to as a terminal) 100 illustrated in FIG. 1 is a wireless communication device capable of performing wireless communication with a base station using a plurality of frequencies (carrier frequencies) simultaneously. The antenna 110, the RF unit 130, the RF control unit 140, the system control unit 150, the input unit 160, the display unit 170, the system storage unit 180, and the like are included. 140a and transmission unit 140b, the system control unit 150 includes an allocation number change determination unit 150a, a transmission power change amount acquisition unit 150b, a signal quality estimation unit 150c, an estimated total throughput calculation unit 150d, A throughput increase determination unit 150e and an allocation number control unit 150f are included.

上記RF部130は、無線通信システムで送信するデータを高周波信号に変換してアンテナ110から送信したり、アンテナ110から入力されたデータを高周波信号に変換したりするものである。
上記RF制御部140は、無線通信システムの通信(送受信)を制御したり、アンテナで受信した基地局(図示せず)からの電界の強度(RSSI等)を測定したりするものであり、RF部130から入力される高周波信号およびRF部130へ出力する高周波信号に対応して受信部140aおよび送信部140bとして機能するものである。
The RF unit 130 converts data to be transmitted in a wireless communication system into a high frequency signal and transmits it from the antenna 110, or converts data input from the antenna 110 into a high frequency signal.
The RF control unit 140 controls communication (transmission / reception) of a wireless communication system and measures the strength of an electric field (RSSI or the like) from a base station (not shown) received by an antenna. Corresponding to the high-frequency signal input from the unit 130 and the high-frequency signal output to the RF unit 130, it functions as the receiving unit 140a and the transmitting unit 140b.

上記システム制御部150は、無線通信装置100の各部を統括して制御する制御部である。
上記割当数変更判断部150aは、キャリア周波数の割当数を変更するか否かを判断するものであり、通常は、キャリア周波数の割当数を増加させる(例えば1から2へ増加させる)要求が基地局から送信されたか否かによって判断する。
上記送信電力変化量取得部150bは、キャリア周波数の割当数を変更すると判断した場合、変更後の割当数の周波数を用いた場合の送信電力変化量(本実施例では送信電力減衰量)を求めるものである。
上記信号品質推定部150cは、求めた送信電力変化量に基づいて、変更後のキャリア割当数の周波数を用いた場合の上り(up-link )通信の信号品質(SINR;Signal-to-Interference. and Noise power Ratio:信号対雑音. 干渉電力比)を推定するものである。
上記推定トータルスループット算出部150dは、推定した信号品質に基づいて変更後のキャリア割当数の周波数を用いた場合の推定トータルスループットを算出するものである。
上記トータルスループット増加判断部150eは、算出した推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加するか否かを判断するものである。
上記割当数制御部150fは、トータルスループットが増加すると判断した場合、変更後の割当数の周波数を用いて上り通信を行うように制御するものである。
The system control unit 150 is a control unit that performs overall control of each unit of the wireless communication apparatus 100.
The allocation number change determination unit 150a determines whether or not to change the allocation number of the carrier frequency. Usually, a request for increasing the allocation number of the carrier frequency (for example, increasing from 1 to 2) is requested by the base station. Judgment is made based on whether or not it is transmitted from the station.
When the transmission power change amount acquisition unit 150b determines to change the allocation number of carrier frequencies, the transmission power change amount acquisition unit 150b obtains a transmission power change amount (transmission power attenuation amount in this embodiment) when the frequency of the allocation number after the change is used. Is.
The signal quality estimation unit 150c, based on the obtained transmission power change amount, uses signal frequency (SINR; Signal-to-Interference.) Of uplink (up-link) communication when the frequency of the changed number of carrier allocations is used. and Noise power Ratio: Estimate the signal-to-noise ratio.
The estimated total throughput calculation unit 150d calculates an estimated total throughput when the frequency of the changed number of carrier allocations is used based on the estimated signal quality.
The total throughput increase determination unit 150e determines whether or not the calculated estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the current uplink communication signal quality.
When it is determined that the total throughput increases, the allocation number control unit 150f performs control so that uplink communication is performed using the frequency of the allocation number after the change.

上記入力部160は、情報を入力したり、表示部170の表示画面に表示された選択肢の何れかを選択する際に使用するものであり、各種キーおよび各種ボタンを有している。なお、入力部160、表示部170は、必要に応じて省略することもできる。
上記システム記憶部180は、RAM等のメモリによって構成され、アプリケーションプログラムや一時的なデータを保存するものである。
The input unit 160 is used when inputting information or selecting one of the options displayed on the display screen of the display unit 170, and has various keys and various buttons. Note that the input unit 160 and the display unit 170 may be omitted as necessary.
The system storage unit 180 includes a memory such as a RAM, and stores application programs and temporary data.

上記本実施形態の無線通信方法を適用する無線通信システムとしては、ワイヤレス・ブロードバンド・システムが好ましいが、特に、本願出願人らが提唱している「iBurst(登録商標)システム」と称せられるワイヤレス・ブロードバンド・システムに適用することが好ましい。「iBurst(登録商標)システム」は、マルチキャリアを採用したTDMA/TDDのシステムであり、上り(アップリンク)および下り(ダウンリンク)のタイム・スロット数は、各3タイム・スロットの合計6タイム・スロットで構成されており、上りおよび下りのタイム・スロット長が異なる非対称構成となっており、下りのデータ転送レートに重きをおいた構成である。iBurst(登録商標)システムのシンボル・レートは500kシンボル/secであり、1キャリアの場合3タイム・スロットの全てを1ユーザが使用した最大データ転送レートは、下りは1061kbpsになり、上りは346kbpsになる。また、iBurst(登録商標)システムで使用する周波数帯域は5MHzであり、1キャリア当たりの帯域は625kHzであり、iBurst(登録商標)システムの1フレームは5msecである。なお、iBurst(登録商標)システムに適用する場合には、無線通信装置100はiBurst(登録商標)対応無線通信端末となり、基地局はiBurst(登録商標)対応基地局となる。   As a wireless communication system to which the wireless communication method of the present embodiment is applied, a wireless broadband system is preferable. In particular, a wireless communication system called “iBurst (registered trademark) system” proposed by the applicants of the present application is proposed. It is preferably applied to a broadband system. The “iBurst (registered trademark) system” is a TDMA / TDD system adopting multi-carrier, and the number of uplink (uplink) and downlink (downlink) time slots is 6 times in total of 3 time slots. It is composed of slots, and has an asymmetrical configuration with different upstream and downstream time slot lengths, with a particular emphasis on downstream data transfer rates. The symbol rate of the iBurst (registered trademark) system is 500 k symbols / sec. In the case of one carrier, the maximum data transfer rate at which one user uses all three time slots is 1061 kbps for downlink and 346 kbps for uplink. Become. The frequency band used in the iBurst (registered trademark) system is 5 MHz, the band per carrier is 625 kHz, and one frame of the iBurst (registered trademark) system is 5 msec. When applied to an iBurst (registered trademark) system, the wireless communication apparatus 100 is an iBurst (registered trademark) compatible wireless communication terminal, and the base station is an iBurst (registered trademark) compatible base station.

次に、本実施形態の無線通信方法を適用する無線通信システムにおいて端末に対するキャリア周波数の割当数(以下、キャリア数ともいう)と送信電力変化量(以下、パワー減衰量ともいう)との関係、および、端末が通信を行う際の変調クラスと目標信号品質(terget SINR )とスループットとの関係について、図2および図3に基づいて説明する。   Next, in a wireless communication system to which the wireless communication method of the present embodiment is applied, the relationship between the number of carrier frequencies allocated to terminals (hereinafter also referred to as the number of carriers) and the amount of transmission power change (hereinafter also referred to as power attenuation), The relationship among the modulation class, target signal quality (terget SINR) and throughput when the terminal performs communication will be described with reference to FIGS.

図2に示すように、キャリア数を1から2に増加させた場合のパワー減衰量は−3(dB)となり、キャリア数を2から3に増加させた場合のパワー減衰量は−1.77(dB)であり、キャリア数を3から4に増加させた場合のパワー減衰量は−1.23(dB)である。なお、キャリア数を減少させた場合は、上記の逆になる。   As shown in FIG. 2, the power attenuation when the number of carriers is increased from 1 to 2 is −3 (dB), and the power attenuation when the number of carriers is increased from 2 to 3 is −1.77. (DB), and the power attenuation when the number of carriers is increased from 3 to 4 is -1.23 (dB). When the number of carriers is reduced, the reverse is true.

図3に示すように、変調クラス0における目標信号品質(terget SINR )は−0.8(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は19.2(kbps)であり、変調クラス1における目標信号品質(terget SINR )は0.8(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は38.4(kbps)であり、変調クラス2における目標信号品質(terget SINR )は2.5(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は76.8(kbps)であり、変調クラス3における目標信号品質(terget SINR )は5.4(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は129.6(kbps)であり、変調クラス4における目標信号品質(terget SINR )は7.5(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は216.0(kbps)であり、変調クラス5における目標信号品質(terget SINR )は9.8(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は292.2(kbps)であり、変調クラス6における目標信号品質(terget SINR )は11.9(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は345.6(kbps)であり、変調クラス7における目標信号品質(terget SINR )は13.2(dB)であり、上り通信のスループットは(up-link throughput)は427.2(kbps)である。   As shown in FIG. 3, the target signal quality (terget SINR) in modulation class 0 is −0.8 (dB), the uplink communication throughput (up-link throughput) is 19.2 (kbps), The target signal quality (terget SINR) in the modulation class 1 is 0.8 (dB), the uplink communication throughput (up-link throughput) is 38.4 (kbps), and the target signal quality in the modulation class 2 ( terget SINR) is 2.5 (dB), the uplink communication throughput (up-link throughput) is 76.8 (kbps), and the target signal quality (terget SINR) in modulation class 3 is 5.4 ( dB), the uplink communication throughput (up-link throughput) is 129.6 (kbps), the target signal quality (terget SINR) in modulation class 4 is 7.5 (dB), and the uplink communication Throughput is Up-link throughput) is 216.0 (kbps), target signal quality (terget SINR) in modulation class 5 is 9.8 (dB), and uplink communication throughput (up-link throughput) is 292. 2 (kbps), target signal quality (terget SINR) in modulation class 6 is 11.9 (dB), uplink communication throughput (up-link throughput) is 345.6 (kbps), and modulation The target signal quality (terget SINR) in class 7 is 13.2 (dB), and the uplink communication throughput (up-link throughput) is 427.2 (kbps).

図2および図3より、変調クラス毎に定められた基地局側での目標信号品質(terget SINR )およびキャリア周波数の割当数の変更(増加)によるパワー減衰量を数値的に判断することが可能になる。
ここで、単純に、「パワー減衰量=基地局側でのSINR減衰量」と見なした場合、例えば、1つのキャリア周波数で変調クラス2の通信中の端末に対して、キャリア周波数の割当数を1から2に増加させると、図2より、1キャリア周波数当たりの上り受信SINRは3(dB)減衰するため、図3に示す変調クラス0の目標信号品質(terget SINR )を満たすことができなくなる。このような場合には、キャリア周波数の割当数の変更を実施しないことによって無駄な無線リソースの使用を無くして、基地局全体のデータ・スループットを上げるようにする。「キャリア周波数の割当数の変更の実施の可否の判断」は、キャリア周波数の割当数の変更後の送信パワー減衰による受信SINRの低下量が、変調クラス毎に規定された目標信号品質(terget SINR )を満たしているか否かを基本の判断基準としている。
2 and 3, it is possible to numerically determine the target signal quality (terget SINR) on the base station side determined for each modulation class and the amount of power attenuation due to the change (increase) in the number of assigned carrier frequencies. become.
Here, simply assuming that “power attenuation amount = SINR attenuation amount on the base station side”, for example, the number of allocations of carrier frequencies to terminals in communication of modulation class 2 at one carrier frequency 2 is increased from 1 to 2, the uplink received SINR per carrier frequency is attenuated by 3 (dB) from FIG. 2, so that the target signal quality (terget SINR) of modulation class 0 shown in FIG. 3 can be satisfied. Disappear. In such a case, by not changing the number of carrier frequency allocations, useless radio resources are eliminated and the data throughput of the entire base station is increased. “Determining whether or not the carrier frequency allocation number can be changed” means that the amount of decrease in received SINR due to transmission power attenuation after the change in the carrier frequency allocation number is the target signal quality (terget SINR) defined for each modulation class. ) Is the basic criterion.

次に、本実施形態の無線通信システムにおいて端末に対するキャリア周波数の割当数の変更を含む通信制御について説明する。以下においては、キャリア周波数の割当数の変更がキャリア周波数の割当数の増加である場合について説明しているが、キャリア周波数の割当数の変更がキャリア周波数の割当数の減少である場合も同様に制御可能である。
マルチキャリア方式の端末における送信電力は、同一時刻(同一タイムスロット)における送信時のキャリア周波数の割当数に拘わらず、同一時刻での全てのキャリア周波数の合計出力が最大送信パワー制限値を超えないようにする必要がある。そこで、本実施形態では、以下に説明する図4の制御プログラムをを実行することにより、マルチキャリア方式の端末におけるキャリア周波数の割当数を最適化するようにしている。
Next, communication control including a change in the number of assigned carrier frequencies for terminals in the wireless communication system of this embodiment will be described. In the following, the case where the change in the number of allocations of carrier frequencies is an increase in the number of allocations of carrier frequencies is described. It can be controlled.
The transmission power in a multi-carrier terminal does not exceed the maximum transmission power limit value regardless of the number of assigned carrier frequencies during transmission at the same time (same time slot). It is necessary to do so. Therefore, in the present embodiment, the number of carrier frequencies allocated in a multicarrier terminal is optimized by executing a control program shown in FIG. 4 described below.

図4は第1実施形態の無線通信システムにおける無線通信装置(端末)に対するキャリア周波数の割当数の変更を含む通信制御の制御プログラムを示すフローチャートである。まず、ステップS11では、キャリア周波数の割当数の変更を行うか否かを判断し、変更すると判断した場合(YESの場合)はステップS12に進み、変更しないと判断した場合(NOの場合)はそのまま終了する。ステップS11の判断は、例えば、データの滞留を予測した基地局から当該端末に対するキャリア周波数の割当数変更要求が送られたか否か、あるいは、当該端末自身がキャリア周波数の割当数変更要求を発したか否かにより行う。ステップS12では、送信電力および変調クラスから、上り通信の信号品質に対応する上り受信SINR(基地局での受信SINR)を推定(取得)する。次のステップS13では、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の送信電力変化量であるパワー減衰量を取得する。このパワー減衰量の取得は、例えば変更前のキャリア周波数の割当数が1で変更後のキャリア周波数の割当数が2である場合、図2を参照することにより、パワー減衰量=−3(dB)を取得するようにして行うものとするが、例えば基地局からパワー減衰量を送出することにより端末が取得するようにしてもよい。   FIG. 4 is a flowchart showing a control program for communication control including a change in the number of assigned carrier frequencies for the wireless communication apparatus (terminal) in the wireless communication system of the first embodiment. First, in step S11, it is determined whether or not the allocation number of carrier frequencies is to be changed. If it is determined to be changed (YES), the process proceeds to step S12, and if it is determined not to be changed (NO). It ends as it is. The determination in step S11 is, for example, whether or not a request for changing the number of allocations of carrier frequencies to the terminal has been sent from the base station that has predicted data retention, or the terminal itself has issued a request for changing the number of allocations of carrier frequencies Depending on whether or not. In step S12, an uplink received SINR (received SINR at the base station) corresponding to the signal quality of the uplink communication is estimated (acquired) from the transmission power and the modulation class. In the next step S13, a power attenuation amount that is a transmission power change amount when using the changed number of carrier frequencies is acquired. For example, when the number of assigned carrier frequencies before the change is 1 and the number of assigned carrier frequencies is 2, the power attenuation is obtained by referring to FIG. For example, the terminal may acquire the power attenuation amount by sending it from the base station.

次のステップS14では、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の変調クラスの有無を判断し、変調クラスあり(YES)の場合はステップS15に進み、変調クラス無し(NO)の場合はそのまま終了する。この変調クラスの有無の判断は、キャリア周波数の割当数の増加変更に伴い減衰した送信電力では変更前の変調クラスを維持できないため変調クラスを低下させることになるが、変更前の変調クラスが0の場合はそれ以上変調クラスを低下させることができないため「変調クラス無し(NO)」になり、それ以外の場合は「変調クラスあり(YES)」になる。ステップS15では、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の推定トータルスループットを取得(算出)する。この推定トータルスループットの取得(算出)は、例えば1つのキャリア周波数で変調クラス2の通信中の端末が、キャリア周波数の割当数の増加変更により2つのキャリア周波数で変調クラスが0の通信を行うことになる場合、図3を参照することにより、推定トータルスループット=19.2×2=38.4(kbps)となる。   In the next step S14, the presence / absence of a modulation class is determined when the changed number of assigned carrier frequencies are used. If there is a modulation class (YES), the process proceeds to step S15, and if there is no modulation class (NO). It ends as it is. The determination of the presence / absence of the modulation class reduces the modulation class because the modulation class before the change cannot be maintained with the transmission power attenuated as the number of allocations of the carrier frequency increases, but the modulation class before the change is 0. In this case, since the modulation class cannot be lowered any further, “no modulation class (NO)” is indicated, and in other cases, “modulation class exists (YES)”. In step S15, an estimated total throughput is obtained (calculated) when the changed number of assigned carrier frequencies are used. This acquisition (calculation) of the estimated total throughput is, for example, that a terminal in communication with modulation class 2 at one carrier frequency performs communication with modulation class 0 at two carrier frequencies by increasing and changing the allocation number of carrier frequencies. In this case, by referring to FIG. 3, the estimated total throughput = 19.2 × 2 = 38.4 (kbps).

次のステップS16では、推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加するか否かを判断し、増加する場合(YES)にはステップS17に進み、増加しない場合(NO)にはそのまま終了する。ステップS17では、変更後の割当数のキャリア周波数を用いて上り通信を行うように通信制御を行う。   In the next step S16, it is determined whether or not the estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication. If it increases (YES), the process proceeds to step S17, and if it does not increase (NO) ) Ends as it is. In step S17, communication control is performed so that uplink communication is performed using the changed number of carrier frequencies.

次に、上記無線通信装置(端末)に対するキャリア周波数の割当数の変更を含む通信制御の動作について説明する。
まず、図4の制御プログラムのステップS11において、キャリア周波数の割当数の変更を行うか否かを判断し、キャリア周波数の割当数の変更を行う場合には、ステップS12において、現在の送信電力および変調クラスから上り受信SINRを取得する。その際、あるキャリア周波数の割当数およびある変調クラスで通信が成立していた場合、図3に示すように当該変調クラスにおける目標信号品質(terget SINR )を満たしているものとする。なお、図3に示した数値は一例であり、上り受信SINRについては、本実施形態のように図3を参照して取得するする方法の他、上り受信SINRを基地局から周期的に通知する方法など、様々な方法を用いることができる。
Next, communication control operation including change of the number of assigned carrier frequencies for the wireless communication apparatus (terminal) will be described.
First, in step S11 of the control program of FIG. 4, it is determined whether or not the carrier frequency allocation number is to be changed. When the carrier frequency allocation number is to be changed, in step S12, the current transmission power and The uplink received SINR is acquired from the modulation class. At this time, if communication is established with the number of allocations of a certain carrier frequency and a certain modulation class, it is assumed that the target signal quality (terget SINR) in the modulation class is satisfied as shown in FIG. In addition, the numerical value shown in FIG. 3 is an example, and the uplink reception SINR is periodically notified from the base station in addition to the method of acquiring the uplink reception SINR with reference to FIG. 3 as in the present embodiment. Various methods such as a method can be used.

次に、ステップS13において、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合のパワー減衰量を取得する。マルチキャリア方式の端末における送信電力は、各キャリア周波数における送信電力の合計が最大送信パワー制限値を超えないようにする必要がある。つまり、キャリア周波数の割当数が増加するにつれて、図2に示す関係に従うように、それぞれのキャリア周波数当たりの送信電力を減衰させなければならない。
次に、ステップS14において、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の変調クラスの有無を判断する。具体的には、現在の上り受信SINRおよびパワー減衰量から、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の上り受信SINRを求め、目標信号品質(terget SINR )と比較することにより、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の通信可能な変調クラスを求める。その際、変調クラス0でも通信不可能な上り受信SINRである場合(−0.8dB以下の場合)には、キャリア周波数の割当数の変更を不可とする。
Next, in step S13, the power attenuation when the changed number of assigned carrier frequencies is used is acquired. The transmission power in a multi-carrier terminal needs to be such that the total transmission power at each carrier frequency does not exceed the maximum transmission power limit value. That is, as the number of assigned carrier frequencies increases, the transmission power per carrier frequency must be attenuated so as to follow the relationship shown in FIG.
Next, in step S14, it is determined whether or not there is a modulation class when using the changed number of carrier frequencies. Specifically, the uplink reception SINR when using the changed number of carrier frequencies after the change is obtained from the current uplink reception SINR and power attenuation, and compared with the target signal quality (terget SINR), after the change The modulation class that can be communicated when the carrier frequency of the assigned number is used is obtained. At that time, if the uplink reception SINR is impossible even in the modulation class 0 (in the case of −0.8 dB or less), the carrier frequency allocation number cannot be changed.

次に、ステップS15において、変更後の割当数のキャリア周波数を用いた場合の上りの推定トータルスループットを取得(算出)した後に、ステップS16において、現在の上りトータルスループットと上り推定トータルスループットとを比較することにより、推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加するか否かを判断する。例えば、1つのキャリア周波数で変調クラス2の通信中の端末が、キャリア周波数の割当数を1から2に変更する(増加させる)場合には、2つのキャリア周波数で変調クラス0の通信を行うことになる場合、図3を参照することにより、変更前の上りトータルスループット=76.8(kbps)>変更後の上り推定トータルスループット=19.2×2=38.4(kbps)となって変更前の上りトータルスループットの方が高くなるため、キャリア周波数の割当数の変更を実施しない。なお、上記ステップS16の判断の際に、上り通信のデータ量を参照することにより、キャリア周波数の割当数変更要求の要因が上り通信にあるのか、下り通信にあるのかを判断することで、より正確に「キャリア周波数の割当数の変更」の実施によるデメリットを回避することができる。   Next, after obtaining (calculating) the estimated total throughput of the uplink when using the changed number of assigned carrier frequencies in step S15, in step S16, the present uplink total throughput is compared with the estimated uplink total throughput. Thus, it is determined whether or not the estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the current signal quality of uplink communication. For example, when a terminal in communication of modulation class 2 at one carrier frequency changes (increases) the number of allocation of carrier frequencies from 1 to 2, communication of modulation class 0 at two carrier frequencies is performed. 3, by referring to FIG. 3, the total uplink throughput before change = 76.8 (kbps)> the estimated uplink total throughput after change = 19.2 × 2 = 38.4 (kbps). Since the previous total uplink throughput is higher, the carrier frequency allocation number is not changed. When determining in step S16, by referring to the data amount of uplink communication, it is possible to determine whether the cause of the carrier frequency allocation number change request is in uplink communication or in downlink communication. It is possible to avoid the disadvantages caused by the implementation of “changing the number of assigned carrier frequencies”.

本実施形態の無線通信装置、ならびに、該無線通信装置および基地局を含む無線通信システムで実施する本実施形態の無線通信方法によれば、基地局のトータルスループットが向上する条件を考慮してキャリア周波数の割当数の変更の実施の可否を判断するので、言い換えれば、推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質(SINR)に基づくトータルスループットに対し増加すると判断した場合のみキャリア周波数の割当数の変更を実施するので、無線通信装置に対するキャリア周波数の割当数の変更を実施すべきか否かを的確に判断することができ、端末側で適用されるキャリア周波数の割当数および変調クラスが最適化されることになる。したがって、基地局の周波数リソースの利用効率が向上するので、基地局全体のデータスループットを向上させ得る無線通信装置および無線通信方法となる。   According to the radio communication apparatus of the present embodiment and the radio communication method of the present embodiment implemented in the radio communication system including the radio communication apparatus and the base station, the carrier is considered in consideration of the conditions for improving the total throughput of the base station. Since it is determined whether or not the frequency allocation number can be changed, in other words, only when it is determined that the estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality (SINR) of the current uplink communication, Since the change is performed, it is possible to accurately determine whether or not the change in the number of allocations of carrier frequencies to the wireless communication apparatus should be performed, and the number of allocations of carrier frequencies and the modulation class applied on the terminal side are optimized. Will be. Therefore, since the utilization efficiency of the frequency resource of the base station is improved, the wireless communication apparatus and the wireless communication method can improve the data throughput of the entire base station.

本発明の第1実施形態の無線通信方法を適用する無線通信システムの無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the radio | wireless communication apparatus of the radio | wireless communications system to which the radio | wireless communication method of 1st Embodiment of this invention is applied. 第1実施形態の無線通信システムにおいて無線通信装置(端末)に対するキャリア周波数の割当数(キャリア数)と送信電力変化量(パワー減衰量)との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the allocation number (carrier number) of the carrier frequency with respect to a radio | wireless communication apparatus (terminal) and the transmission power variation | change_quantity (power attenuation amount) in the radio | wireless communications system of 1st Embodiment. 第1実施形態の無線通信システムにおいて無線通信装置(端末)が通信を行う際の変調クラスと目標信号品質(terget SINR )とスループットとの関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the modulation class, target signal quality (terget SINR), and throughput when a wireless communication apparatus (terminal) performs communication in the wireless communication system of the first embodiment. 第1実施形態の無線通信システムにおける無線通信装置(端末)に対するキャリア周波数の割当数の変更を含む通信制御の制御プログラムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control program of communication control including the change of the allocation number of the carrier frequency with respect to the radio | wireless communication apparatus (terminal) in the radio | wireless communications system of 1st Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 無線通信装置(無線通信端末;端末)
110 アンテナ
130 RF部
140 RF制御部
140a 受信部
140b 送信部
150 システム制御部
150a 割当数変更判断部
150b 送信電力変化量取得部
150c 信号品質推定部
150d 推定トータルスループット算出部
150e トータルスループット増加判断部
150f 割当数制御部
160 入力部
170 表示部
180 システム記憶部
100 wireless communication device (wireless communication terminal; terminal)
110 antenna 130 RF unit 140 RF control unit 140a reception unit 140b transmission unit 150 system control unit 150a allocation number change determination unit 150b transmission power change amount acquisition unit 150c signal quality estimation unit 150d estimated total throughput calculation unit 150e total throughput increase determination unit 150f Allocation number control unit 160 Input unit 170 Display unit 180 System storage unit

Claims (4)

複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信装置であって、
周波数の割当数を変更するか否かを判断する割当数変更判断手段と、
周波数の割当数を変更すると判断した場合、変更後の割当数の周波数を用いた場合の送信電力変化量を求める送信電力変化量取得手段と、
求めた送信電力変化量に基づいて、前記変更後の割当数の周波数を用いた場合の上り通信の信号品質を推定する信号品質推定手段と、
推定した信号品質に基づいて推定トータルスループットを算出する推定トータルスループット算出手段と、
算出した推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加するか否かを判断するトータルスループット増加判断手段と、
トータルスループットが増加すると判断した場合、前記変更後の割当数の周波数を用いて上り通信を行うように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
A wireless communication device capable of performing wireless communication with a base station using a plurality of frequencies simultaneously,
An allocation number change determining means for determining whether or not to change the frequency allocation number;
When it is determined that the frequency allocation number is to be changed, transmission power change amount obtaining means for obtaining a transmission power change amount when the frequency of the allocation number after the change is used;
Based on the obtained transmission power change amount, signal quality estimation means for estimating the signal quality of uplink communication when using the frequency of the allocated number after the change,
An estimated total throughput calculating means for calculating an estimated total throughput based on the estimated signal quality;
A total throughput increase determination means for determining whether or not the calculated estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication;
And a control unit configured to control to perform uplink communication using the frequency of the allocated number after the change when it is determined that the total throughput is increased.
前記トータルスループット増加判断手段は、前記無線通信が適応変調方式の無線通信である場合に、周波数の割当数の変更前後においてそれぞれ周波数毎に設定される変調クラスでのトータルスループット同士を比較することにより、トータルスループットが増加しているか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。   When the wireless communication is adaptive modulation wireless communication, the total throughput increase determining means compares the total throughput in the modulation class set for each frequency before and after the change of the frequency allocation number. The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not the total throughput has increased. 前記送信電力変化量として、基地局側での信号品質の変化量を用いることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。   The radio communication apparatus according to claim 1, wherein an amount of change in signal quality on the base station side is used as the amount of change in transmission power. 無線通信装置が複数の周波数を同時に使用して基地局との間で無線通信を行うことができる無線通信方法であって、
周波数の割当数を変更する場合、変更後の割当数の周波数を用いた場合の送信電力変化量に基づいて、前記変更後の割当数の周波数を用いた場合の上り通信の信号品質を推定する信号品質推定ステップと、
推定した信号品質に基づいて推定トータルスループットを算出する推定トータルスループット算出ステップと、
算出した推定トータルスループットが現在の上り通信の信号品質に基づくトータルスループットに対し増加すると判断した場合、前記変更後の割当数の周波数を用いて上り通信を行うように制御する制御ステップと、を行うことを特徴とする無線通信方法。
A wireless communication method in which a wireless communication device can perform wireless communication with a base station using a plurality of frequencies simultaneously,
When changing the frequency allocation number, based on the transmission power change amount when using the frequency of the allocation number after the change, the signal quality of uplink communication when using the frequency of the allocation number after the change is estimated A signal quality estimation step;
An estimated total throughput calculating step for calculating an estimated total throughput based on the estimated signal quality;
When it is determined that the calculated estimated total throughput increases with respect to the total throughput based on the signal quality of the current uplink communication, a control step is performed to perform control so that uplink communication is performed using the frequency of the allocated number after the change. A wireless communication method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112004266A (en) * 2019-05-27 2020-11-27 苹果公司 Dynamic processing resource allocation across multiple carriers

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