JP2009081818A - 無線通信基地局装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の伝送方式が共存する無線通信システムにおいてフレームのゾーン数及びフレーム情報伝送量を削減し、ユーザデータの伝送効率を向上できる無線通信基地局装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 送信データを伝送方式毎のフレームに割り当てるスケジューリング処理部116と、自局装置110のエリア内にある端末局の伝送方式を記憶するメモリ部118と、端末局からの受信データに基づいて端末局の伝送方式を識別し、識別した端末局の伝送方式の情報をメモリ部118に記憶させ、メモリ部118に記憶した端末局の伝送方式の情報に基づく伝送方式毎の端末局の数に応じて、各伝送方式間のフレーム比率を制御するフレーム制御部117とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 送信データを伝送方式毎のフレームに割り当てるスケジューリング処理部116と、自局装置110のエリア内にある端末局の伝送方式を記憶するメモリ部118と、端末局からの受信データに基づいて端末局の伝送方式を識別し、識別した端末局の伝送方式の情報をメモリ部118に記憶させ、メモリ部118に記憶した端末局の伝送方式の情報に基づく伝送方式毎の端末局の数に応じて、各伝送方式間のフレーム比率を制御するフレーム制御部117とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、MIMO(Multi−Input Multi−Output)伝送と通常伝送が共存する無線通信システムで用いられる無線通信基地局装置に関し、特にユーザデータのスケジューリング機能を構成する無線通信基地局装置に関するものである。
従来技術のフレームフォーマットは、図11のIEEE802.16eによるフレーム構成で示すように、プリアンブル310、当該フレームに関する情報を通知する報知情報315、圧縮されたダウンリンク割当情報316、ダウンリンク及びアップリンクのサブ割当情報317、ダウンリンクMIMO対応1stゾーン311、ダウンリンク2ndゾーン322、ユーザデータを伝送するダウンリンクMIMO Matrix A対応の3rdゾーン510、ダウンリンクMIMO Matrix B対応の4thゾーン511、アップリンクPUSC(Partial Usage of Subchannels)サブキャリア配置の1stゾーン512、アップリンクMIMO対応2ndゾーン513で構成される(例えば、非特許文献1参照)。
従来技術のフレームフォーマットでは、MIMOによる伝送を行わないダウンリンクMIMO対応1stゾーン311とダウンリンク2ndゾーン322、MIMOによる伝送を行うダウンリンクMIMO Matrix A対応の3rdゾーン510、ダウンリンクMIMO Matrix B対応の4thゾーン511の合計4つのゾーンでユーザデータの伝送を行う必要がある。
IEEE Std 802.16e−2005(8.4.4 Frame structure)
しかしながら、上記のような従来技術の場合、MIMO伝送と通常伝送を1つのフレームで複数のゾーンに分割して伝送する為、ゾーン数が増加するという問題があった。また、各ゾーンに対するフレーム情報を端末局に通知する必要があり、フレーム情報伝送量が増加するという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、複数の伝送方式が共存する無線通信システムにおいてフレームのゾーン数及びフレーム情報伝送量を削減し、ユーザデータの伝送効率を向上できる無線通信基地局装置を提供することを目的とする。
本発明に係る無線通信基地局装置は、送信データを伝送方式毎のフレームに割り当てるスケジューリング処理部と、自局装置のエリア内にある端末局からの受信データに基づいて端末局の伝送方式を識別する識別制御部と、識別した各端末局の伝送方式の情報を記憶するメモリ部とを備え、識別制御部は、メモリ部に記憶した伝送方式毎の端末局の数に応じて、スケジューリング処理部によりフレームを伝送方式毎に割り当て、各伝送方式間のフレーム比率を制御することを特徴とするものである。
本発明によれば、識別制御部が端末局からの受信データに基づいて端末局の伝送方式を識別し、識別した端末局の伝送方式の情報に基づく伝送方式毎の端末局の数に応じて、当該フレームの各伝送方式間のフレーム比率を制御することにより、当該フレーム内のゾーン分割数を最小化し、フレーム情報の伝送量を削減することができる。
以下、本発明に係る無線通信基地局装置の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における無線通信基地局装置110の構成を示すブロック図である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における無線通信基地局装置110の構成を示すブロック図である。
図1において、111は送信データリンク処理を行う送信MAC(Media Access Control)処理部、112はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)変調処理を行う送信PHY(Physical layer)処理部、113はMIMO符号化を行う符号化処理部、114は無線の送受信信号を処理する無線送受信部、115は無線信号を送受信するアンテナである。
116は送受信データを各伝送方式毎のフレームに割り当てる処理を行うスケジューリング処理部、117は無線通信基地局装置110のエリア内にある端末局からの受信データに基づいて端末局の伝送方式を識別し、スケジューリング処理部116による各伝送方式毎のフレームの割り当てと各伝送方式間のフレーム数の比率(以下、フレーム比率と称する)の制御を行う識別制御部としてのフレーム制御部である。
118は端末局情報やフレーム情報を格納するメモリ、119は受信データリンク処理を行う受信MAC処理部、120はOFDMA復調処理を行う受信PHY処理部、121はMIMO復号を行う復号処理部である。
図2は、本実施の形態1における無線通信基地局装置110を、Mobile WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)システムに適用して使用する場合の無線区間のフレームの構成を示す。
図2において、210は例えば100msec周期のマルチフレーム、211は5msec周期のフレーム、212はPUSC(Partial Usage of Subchannels)サブキャリア配置でのMIMO伝送を行う為のMIMO伝送用フレーム、213はPUSCサブキャリア配置での通常伝送を行う為の通常伝送用フレームである。
310はプリアンブル、315は報知情報、316は圧縮されたダウンリンク割当情報、317はダウンリンク割当情報316を補足するためのダウンリンクとアップリンクのサブ割当情報である。
311はダウンリンクMIMOフレーム対応の1stゾーン、312はダウンリンクMIMO Matrix A対応の2nd ゾーン、313はダウンリンクMIMO Matrix B対応の3rd ゾーン、314はアップリンクMIMOゾーンである。
324はダウンリンク割当情報、321はダウンリンク1stゾーン、322はダウンリンク2ndゾーン、323はPUSCサブキャリア配置のアップリンクゾーンである。
図3は、本実施の形態1の無線通信基地局装置110を適用するMobile WiMAXシステムにおける無線区間のフレームの構成とエリア内にある端末局の関係を示す図である。図3において、130はMIMO非対応の端末局装置で、150はMIMO端末局装置である。
図4は、本実施の形態1の無線通信基地局装置110を適用するMobile WiMAXシステムにおける初期エントリーの流れを示すシーケンス図である。まず、MIMO非対応の端末局装置130又はMIMO端末局装置150は、無線通信基地局装置110から送信される電波を探し出し(ダウンリンクチャネルスキャン、S280)、受信した電波に含まれるマップ情報からプリアンブル及びダウンリンク情報を取得する。
続いて、MIMO非対応の端末局装置130又はMIMO端末局装置150は、無線通信基地局装置110からアップリンクフレーム情報を取得(S281)した後、無線通信基地局装置110からレンジング成功の応答が返ってくると(S282)、アップリンクでデータを送信できる状態になる。
次いで、MIMO非対応の端末局装置130又はMIMO端末局装置150と無線通信基地局装置110との間では、ベーシック・ケーパビリティ交換が行われ、通信に必要な詳細情報が交換される。MIMO非対応の端末局装置130又はMIMO端末局装置150からのベーシック・ケーパビリティ交換要求(SBC−REQ:Basic Capability−Request、S283)の送信に対し、無線通信基地局装置110からのベーシック・ケーパビリティ交換応答(SBC−RSP:Basic Capability−Response、S284)の受信により、初期エントリーは完了する。
次に、図5のフローチャートに従い、本実施の形態1の無線通信基地局装置110の動作について説明する。まず、無線通信基地局装置110においてフレーム制御部117は、スケジューリング処理部116によりMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213をマルチフレーム210内に所定のフレーム比率で割り当て、アンテナ115により無線送信する(S501)。
続いて、無線通信基地局装置110は、MIMO非対応の端末局130又はMIMO対応の端末局150により初期エントリー時に送信されるベーシック・ケーパビリティ交換要求(端末局の能力通知)を受信し(S502)、フレーム制御部117は複号処理部121により復調したデータから得られる端末局のMIMO対応の可否の情報をメモリ118に格納する(S503)。
このメモリ118に格納したMIMO対応可否の情報を基に、フレーム制御部117は、セル内の端末局についてMIMO対応可否の数を把握し、MIMO対応可否の数に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率をスケジューリング処理部116により変更する(S504)。
例えば、無線通信基地局110のエリア以内に、MIMO対応端末局150が2台、MIMO非対応端末局130が3台存在した場合、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を2対3に設定する。
また、他の無線通信基地局装置のエリアからMIMO非対応の端末局130又はMIMO対応の端末局150が、ハンドオーバーによってエントリーしてきた場合(S505)においても同様に、無線通信基地局装置110は、端末局が送信するベーシック・ケーパビリティ交換要求を受信し(S502)、復調したデータから得られる端末局のMIMO対応の可否の情報をメモリ118に格納する(S503)。
この格納したMIMO対応可否の情報を基に、フレーム制御部117は、セル内の端末局についてMIMO対応可否の数を把握し、MIMO対応可否の数の変動に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を変更する(S504)。
更にセル内の端末局についてMIMO対応可否の数に変動があれば、S502乃至S504のステップを繰り返す。変動がなければ、フレーム制御部117は、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を維持する(S506)。
以上のように、本実施の形態1では、無線区間のフレーム210をマルチフレームの周期でフレーム毎にMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213を割り当てる構成とし、フレーム制御部117が、ベーシック・ケーパビリティ交換要求のデータから得られる端末局のMIMO対応の可否の情報に基づくMIMO対応可否の数に応じて、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率をスケジューリング処理部116により変更するようにしたので、フレーム内のゾーン分割数の低減によりフレーム毎の情報の伝送量を削減することができ、ユーザデータの伝送効率を向上できる
実施の形態2.
本実施の形態1の無線通信基地局装置110においては、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を、端末局がMIMOに対応しているか否かにより決定する場合について示した。実施の形態2では、無線通信基地局のエリア内の伝送路環境によりMIMO伝送可能であるか否かにより決定する場合について示す。
本実施の形態1の無線通信基地局装置110においては、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を、端末局がMIMOに対応しているか否かにより決定する場合について示した。実施の形態2では、無線通信基地局のエリア内の伝送路環境によりMIMO伝送可能であるか否かにより決定する場合について示す。
本実施の形態2における無線通信基地局装置110の構成、及び無線通信基地局装置110をMobile WiMAXシステムに適用して使用する場合の無線区間のフレーム構成に関しては、実施の形態1の図1及び図2と同様であり、その説明を省略する。
図6は、本実施の形態2の無線通信基地局装置110を適用するWiMAXシステムにおける無線区間のフレームの構成とエリア内にある端末局の関係を示す図である。図6において、131はMIMO伝送不可能な端末局装置で、151はMIMO伝送可能な端末局装置で、340は端末局からの通常伝送時の通信品質情報で、341は端末局からのMIMO伝送時の通信品質情報である。通信品質情報としては、CINR(搬送波レベル対干渉・雑音比)値、パケットエラーレート等の情報があり、MIMO伝送が可能か否かの判断基準となる。
次に、図7のフローチャートに従い、本実施の形態2の無線通信基地局装置110の動作について説明する。まず、無線通信基地局装置110においてフレーム制御部117は、スケジューリング処理部116によりMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213をマルチフレーム210内に所定のフレーム比率で割り当て、アンテナ115により無線送信する(S701)。
続いて、無線通信基地局装置110は、MIMO伝送不可能な端末局装置131又はMIMO伝送可能な端末局装置151により通常伝送時に通知される通信品質情報を受信し(S702)、MIMO伝送不可能な端末局装置131からの通信品質情報については通常伝送用フレーム213を使用するものとして、MIMO伝送可能な端末局装置151からの通信品質情報についてはMIMO伝送用フレーム212を使用するものとして、それぞれメモリ118に格納する(S703)。
このメモリ118に格納したMIMO伝送可否の通信品質情報を基に、フレーム制御部117は、無線通信基地局装置110のセル内の端末局についてMIMO伝送可否の数を把握し、MIMO伝送可否の数に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率をスケジューリング処理部116により変更する(S704)。
例えば、無線通信基地局110のエリア以内に、MIMO伝送可能な通信状態の端末局151の数が1台、MIMO伝送不可能な通信状態の端末局131の数が4台存在した場合、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を1対4に設定する。
また、他の無線通信基地局装置のエリアからMIMO伝送不可能な端末局装置131又はMIMO伝送可能な端末局装置151が、ハンドオーバーによってエントリーしてきた場合(S705)においても同様に、無線通信基地局装置110は、端末局が通知する通信品質情報を受信し(S702)、通信品質情報とともに通信品質情報からのMIMO伝送可否の情報を、メモリ118に格納する(S703)。
この格納したMIMO伝送可否の通信品質情報を基に、フレーム制御部117は、セル内の端末局についてMIMO伝送可否の数を把握し、MIMO伝送可否の数の変動に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を変更する(S704)。
更にセル内の端末局についてMIMO伝送可否の数に変動があれば、S702乃至S704のステップを繰り返す。変動がなければ、フレーム制御部117は、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率を維持する(S706)。
以上のように、本実施の形態2では、フレーム制御部117が、通信品質情報から得られる端末局のMIMO伝送可否の情報に基づくMIMO伝送可否の数に応じて、MIMO伝送用フレーム212と通常伝送用フレーム213のフレーム比率をスケジューリング処理部116により変更するようにしたので、MIMO対応端末がMIMO伝送不可能な場所にある場合等、MIMO伝送不可能な端末局が存在する場合であっても、実際の通信状態に適合した割合でフレームを送信でき、ユーザデータの伝送効率を向上できる。
実施の形態3.
本実施の形態1及び実施の形態2の無線通信基地局装置110においては、非リアルタイム用フレームを伝送する場合について示した。実施の形態2では、リアルタイム用フレームを伝送する場合について示す。
本実施の形態1及び実施の形態2の無線通信基地局装置110においては、非リアルタイム用フレームを伝送する場合について示した。実施の形態2では、リアルタイム用フレームを伝送する場合について示す。
本実施の形態3における無線通信基地局装置110の構成に関しては、実施の形態1の図1と同様であり、その説明を省略する。
図8は、本実施の形態3における無線通信基地局装置110を、Mobile WiMAXシステムに適用して使用する場合の無線区間のフレームの構成を示す。
本実施の形態1及び実施の形態2の無線通信基地局装置110のスケジューリング処理部116では、MIMO対応/伝送可能な端末局150、151向けのパケットに対しては、MIMO伝送用フレーム212で、MIMO非対応/MIMO伝送不可能な端末局130、131向けのパケットに対しては、通常伝送用フレーム213で、伝送する処理を行う。
本実施の形態3では、図8に示すように、リアルタイムQoSパケット用フレーム231を設けることにより、優先的にパケットを割当てることができる。リアルタイムQoSパケット用フレーム231はマルチフレーム210内で一定間隔に配置する。リアルタイムQoSパケットで要求される遅延時間に応じて、配置間隔を設定してもよい。
無線通信基地局装置110のスケジューリング処理部116は、リアルタイムQoSパケットの信号を受信すると、このパケットをリアルタイムQoSパケット用フレーム231で伝送する処理を行う。
以上のように、本実施の形態3では、スケジューリング処理部116により、リアルタイムQoSパケット用フレーム231を割り当て、処理するようにしたので、非リアルタイム用フレームだけでなく、リアルタイム用フレームについてもゾーン分割数の低減によりフレーム毎の情報の伝送量を削減することができ、ユーザデータの伝送効率を向上できる。
実施の形態4.
本実施の形態1の無線通信基地局装置110においては、MIMO伝送と通常伝送を割り当てる場合について示した。実施の形態4では、3種類以上のサブキャリア配置伝送を割り当てる場合について示す。
本実施の形態1の無線通信基地局装置110においては、MIMO伝送と通常伝送を割り当てる場合について示した。実施の形態4では、3種類以上のサブキャリア配置伝送を割り当てる場合について示す。
複数のサブキャリア配置方法が存在するシステムにおいては、このサブキャリア配置方法毎に専用フレームを設けることができる。本実施の形態4における無線通信基地局装置110の構成に関しては、実施の形態1の図1と同様であり、その説明を省略する。
図9は、本実施の形態4における無線通信基地局装置110を、Mobile WiMAXシステムに適用して使用する場合の無線区間のフレームの構成を示す。
図9において、210は例えば100msec周期のマルチフレーム、211は5msec周期のフレーム、212はPUSCサブキャリア配置でのMIMO伝送を行う為のフレーム、213はPUSCサブキャリア配置での通常伝送を行う為のフレーム、242はFUSC(Full Usage of Subchannels)サブキャリア配置用のフレーム、243はAMC(Advanced Modulation and Coding)サブキャリア配置用のフレームである。
310はプリアンブル、315は報知情報、324はダウンリンク割当情報、321はダウンリンク1stゾーン、322はダウンリンク2ndゾーン、323はPUSCサブキャリア配置のアップリンクゾーン、330はFUSCサブキャリア配置用のダウンリンク2ndゾーン、331はAMCサブキャリア配置のダウンリンク2ndゾーン、332はAMCサブキャリア配置のアップリンクゾーンである。
次に、図10のフローチャートに従い、本実施の形態4の無線通信基地局装置110の動作について説明する。まず、無線通信基地局装置110においてフレーム制御部117は、スケジューリング処理部116によりMIMO伝送用フレーム212、通常伝送用フレーム213、FUSCサブキャリア配置伝送用フレーム242、及びAMCサブキャリア配置伝送用フレーム243をマルチフレーム210内に所定のフレーム比率で割り当て、アンテナ115により無線送信する(S1001)。
続いて、無線通信基地局装置110は、端末局により初期エントリー時に送信されるベーシック・ケーパビリティ交換要求を受信し(S1002)、フレーム制御部117は複号処理部121により復調したデータから得られるMIMO伝送、通常伝送、FUSCサブキャリア配置伝送、又はAMCサブキャリア配置伝送のいずれの伝送方法かの情報をメモリ118に格納する(S1003)。
このメモリ118に格納したいずれの伝送方法かの情報を基に、フレーム制御部117は、セル内の端末局について各伝送方法毎に端末局の数を把握し、この各伝送方法毎の端末局の数に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212、通常伝送用フレーム213、FUSCサブキャリア配置伝送用フレーム242、及びAMCサブキャリア配置伝送用フレーム243のフレーム比率をスケジューリング処理部116により変更する(S1004)。
また、他の無線通信基地局装置のエリアから端末局が、ハンドオーバーによってエントリーしてきた場合(S1005)においても同様に、無線通信基地局装置110は、端末局が送信するベーシック・ケーパビリティ交換要求を受信し(S1002)、復調したデータから得られるMIMO伝送、通常伝送、FUSCサブキャリア配置伝送、又はAMCサブキャリア配置伝送のいずれの伝送方法かの情報をメモリ118に格納する(S1003)。
この格納したいずれの伝送方法かの情報を基に、フレーム制御部117は、セル内の端末局について各伝送方法毎に端末局の数を把握し、この各伝送方法毎の端末局の数の変動に応じて、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212、通常伝送用フレーム213、FUSCサブキャリア配置伝送用フレーム242、及びAMCサブキャリア配置伝送用フレーム243のフレーム比率を変更する(S1004)。
更にセル内の端末局について各伝送方法毎の端末局の数に変動があれば、S1002乃至S1004のステップを繰り返す。変動がなければ、フレーム制御部117は、マルチフレーム210の周期でMIMO伝送用フレーム212、通常伝送用フレーム213、FUSCサブキャリア配置伝送用フレーム242、及びAMCサブキャリア配置伝送用フレーム243のフレーム比率を維持する(S1006)。
以上のように、本実施の形態4では、複数のサブキャリア配置方法が存在するシステムにおいてもサブキャリア配置方法毎にフレームを設けるようにしたので、サブキャリア配置伝送用フレームが3以上存在する場合においてもゾーン分割数の低減によりフレーム毎の情報の伝送量を削減することができ、ユーザデータの伝送効率を向上できる。
110 無線通信基地局装置
116 スケジューリング処理部
117 フレーム制御部
118 メモリ部
116 スケジューリング処理部
117 フレーム制御部
118 メモリ部
Claims (4)
- 送信データを伝送方式毎のフレームに割り当てるスケジューリング処理部と、
自局装置のエリア内にある端末局からの受信データに基づいて前記端末局の伝送方式を識別する識別制御部と、
前記識別した各端末局の伝送方式の情報を記憶するメモリ部とを備え、
前記識別制御部は、前記メモリ部に記憶した伝送方式毎の端末局の数に応じて、前記スケジューリング処理部により前記フレームを伝送方式毎に割り当て、各伝送方式間のフレーム比率を制御することを特徴とする無線通信基地局装置。 - 受信データは、端末局が所定の伝送方式に対応するか否かの情報であることを特徴とする請求項1に記載の無線通信基地局装置。
- 受信データは、端末局が所定の伝送方式での伝送が可能な状態であるか否かの情報であることを特徴とする請求項1に記載の無線通信基地局装置。
- フレームは、リアルタイム用フレームを含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信基地局装置。
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