JP2009239472A - 基地局装置、及びスケジューリング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基地局相互の同期が失われた場合であっても、夫々の基地局からの電波が相互に干渉することを抑制する無線通信に関する技術を提供する。
【解決手段】端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、前記端末に対して送信するデータをスケジューリングするスケジューリング部と、前記基地局と該基地局に隣接する基地局との間の同期に関する同期情報を取得し、取得した同期情報に基づいて、前記基地局に同期外れが発生しているか否かを判断する同期外れ判断部と、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、前記基地局からの電波と前記隣接する基地局からの電波との干渉を抑制するように前記スケジューリング部によるスケジューリングを変更する変更部と、を備える。
【選択図】図9

Description

本件は、無線通信システムの技術に関する。
無線通信に用いられている通信方式として、直交周波数分割多重方式や直交周波数分割多元接続方式が知られている。直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式は、送信データを複数に分割し、その分割された送信データを直交する複数の搬送波(サブキャリア)にそれぞれマッピングし、周波数軸上で並列に伝送する方式である。
直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Access)方式は、サブキャリアをサブセット化し、論理的にサブチャネル化する。ユー
ザへの無線リソースの割り当ては、サブチャネル単位で行うことが可能である。
なお、送信機又は受信機を制御するスケジューリング部に関する技術として特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、数個の基地局のスケジューリング部を時間同期させることで基地局相互の干渉を低減することが開示されている。また、特許文献1には、スケジューリング部に時間基準を持たせ、同じセルにサービスしている基地局の負荷状況を確認することで、同じセルにサービスしている基地局が同時に同一のリソースを使用しないようにすることが開示されている。
特開2007−74718号公報
無線通信に用いられる通信方式として、OFDM方式やOFDMA方式が知られている。このような無線通信技術では、全ての基地局が同期していることが求められる。しかしながら、基地局の設置環境や天候といった要素により、基地局の中には、同期を実現することができなくなる場合もある。このような場合には、各基地局からの無線フレームの位相がずれてしまい、夫々の基地局からの電波が相互に干渉するといった問題を生じる虞がある。
本件では、上記した問題に鑑み、基地局相互の同期が失われた場合であっても、夫々の基地局からの電波が相互に干渉することを抑制する無線通信に関する技術を提供することを課題とする。
本件では、上述した課題を解決するために、基地局に同期外れが発生した場合、同期外れによる基地局相互の干渉が起こらないように基地局から所定の端末へ送信されるデータのスケジューリングを変更することとした。
詳細には、第一の態様は、端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、前記端末に対して送信するデータをスケジューリングするスケジューリング部と、前記基地局と該基地局に隣接する基地局との間の同期に関する同期情報を取得し、取得した同期情報に基づいて、前記基地局に同期外れが発生しているか否かを判断する同期外れ判断部と、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、前記基地局からの電波と前記隣接する基地局からの電波との干渉を抑制するように前記スケジューリング部によるスケジューリングを変更する変更部と、を備える。
上記第一の態様では、同期外れ判断部により、基地局に同期外れが発生しているか否かが判断される。変更部では、同期外れ判断部の判断結果に基づいてスケジューリング部によるスケジューリングが変更される。すなわち、スケジューリング部によって行われているデータの割り当てが、同期外れによる干渉を抑制するように変更される。その結果、第一の態様によれば、基地局相互の同期が失われた場合であっても、隣接する基地局からの電波が相互に干渉することを防止することが可能となる。
ここで、上記第一の態様は、前記無線通信の電波状況に関する電波情報を取得し、取得した電波情報に基づいて前記端末の受信レベルを判断する受信レベル判断部を更に備え、前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、時間軸上で、セグメント分けされた領域としてのセグメンテッド領域と、セグメント分けされずに全てのサブチャネルを使用したデータ領域としてのオールサブチャネル領域と、に区分けされ、前記スケジューリング部は、前記受信レベル判断部の判断結果に基づいて、前記サブフレーム上のデータの割り当てを行い、前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、前記オールサブチャネル領域の前に、データを有さない領域を少なくとも1スロット分割り当てるようにしてもよい。
受信レベル判断部を備えることで、受信レベルに応じたデータの割り当てが可能となる。また、変更部では、同期外れ判断部によって同期外れが発生していると判断された場合、オールサブチャネル領域の前に少なくとも1スロット分のデータを割り当てない領域が割り当てられる。これにより、同期外れによって、基地局から送信されるデータを構成するサブフレームと、隣接する基地局から送信されるデータを構成するサブフレームとの間にずれが生じた場合でも、1スロット分でこのずれを許容することが可能となる。なお、スロットが結合することで、サブフレームに割り当てられるデータ領域(データ・バーストともいう)が形成される。また、上記第一態様における基地局装置は、直交周波数分割多重(OFDM)方式や直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式を用いた無線通信システムの基地局装置として好適に用いることができる。そして、これらOFDM方式やOFDMA方式では、最小のデータ単位がスロット単位である。
ここで、上記第一の態様において、前記スケジューリング部は、前記端末の受信レベルが所定閾値以上の場合、該端末へ送信するデータを前記オールサブチャネル領域に割り当て、前記端末の受信レベルが所定閾値を下回る場合、該端末へ送信するデータを前記セグメンテッド領域に割り当てるようにしてもよい。
上記のようなデータの割り当ては、例えば、OFDM方式やOFDMA方式を用いた無線通信システムの基地局装置において好適に用いられている。そして、このようなデータの割り当てを行うことで、同一周波数を使用していながら、異なる周波数を使用する従来技術と同じような効果を得ることができる。なお、所定閾値は、端末が隣接するセルからの影響を受け易い端末か否かを識別できる値として、実験等によって予め設定することができる。
ここで、上記第一の態様では、前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、前記端末と該端末と異なる他の端末とに対して共通データを送信するための共通データ領域を有し、前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力を低減するようにしてもよい。
これにより、同期外れ判断部の判断結果に基づいて基地局から送信されるデータを構成するサブフレーム上の共通データ領域の送信電力を調整することが可能となる。すなわち
、同期外れ判断部によって同期外れが発生していると判断されると、変更部によって、同期外れが発生した基地局のサブフレーム上の共通データ領域の送信電力が低減される。その結果、同期外れが発生した場合における、共通データ領域に割り当てられているデータが互いに干渉することを抑制することができる。
なお、上記第一態様では、前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力を、前記受信レベル判断部によって判断される受信レベルに応じて低減するようにしてもよい。これにより、より確実にデータが互いに干渉することを抑制することができる。
なお、別態様として、以上のような基地局装置とこの基地局装置と無線通信する端末とを有する無線通信システムとしてもよい。また、別態様として、以上の何れかの機能をコンピュータ、ICチップ等に実現させるスケジューリング方法、若しくは、以上の何れかの機能を実現させるプログラムとしてもよい。更に、別態様として、そのようなプログラムを記録するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であってもよい。
開示の態様によれば、基地局相互の同期が失われた場合であっても、夫々の基地局からの電波が相互に干渉することを抑制する無線通信に関する技術を提供することができる。
<実施形態の概要>
実施形態の無線通信システムは、基地局相互の同期が失われた場合であっても、夫々の基地局からの電波が相互に干渉することを防止するものである。以下に説明する実施形態の無線通信システムでは、GPSの同期外れを検出した場合、基地局内のスケジューリング部がセグメント分けされた領域とセグメント分けされない領域との間にデータを割り当てない領域を設けることで、干渉の防止が実現される。なお、以下に説明する実施形態の無線通信システムは、直交周波数分割多重方式や直交周波数分割多元接続方式を用いた無線通信に好適に用いることができる。そこで、直交周波数分割多重方式や直交周波数分割多元接続方式等の背景技術について、背景技術における課題を交えながら説明した上で、実施形態の通信システムの詳細について説明する。
直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式は、送信データを複数に分割し、その分割された送信データを直交する複数の搬送波(サブキャリア)にそれぞれマッピングし、周波数軸上で並列に伝送する方式である。OFDM方式は、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)によるI
EEE802.16−2004規格において採用され、高い周波数利用効率による高速データ通信を実現している。
直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Access)方式は、サブキャリアをサブセット化し、論理的にサブチャネル化する。ユー
ザへの無線リソースの割り当ては、サブチャネル単位で行うことが可能である。OFDMA方式は、モバイルWiMAXとも呼ばれ、ブロードバンドシステムに関するIEEE802.16e規格で採用されている。
OFDM方式やOFDMA方式を用いる無線通信技術では、更にFFR(Fractional Frequency Reuse)技術を用いることができる。FFR(Fractional Frequency Reuse)とは、複数のセルで同一の周波数を使用していながら、無線リソースの割り当てを、一つの無線フレーム上で、セグメント分けされた領域(Segmented Zone)とセグメント分けされ
ない領域(All Subchannel Zone)とに区分けする技術である。具体的には、隣接するセ
ルからの干渉を受け易いセル端に位置する端末には、セグメント分けされた領域の無線リソースが割り当てられる。セル中心付近に位置する、他のセルからの影響を受け難い端末には、セグメント分けされない領域の無線リソースが割り当てられる。
ここで、図1は、実施形態の無線通信システムの概略構成と、隣接セルの割り当て状況の一例を示す。図1に示す無線通信システムは、基地局装置(以下、基地局という。)10、端末装置(以下、端末という。)20により構成されている。
基地局10(11、12、13)は、所定のネットワーク(図示せず)により接続される。以降、基地局を示す際には、各基地局を区別する必要がある場合を除いて、基地局10と表記する。基地局10は、夫々が、六角形のセルC1、C2、C3を形成している。セルC1、C2、C3は、夫々、セルの中心に位置する隣接セルからの干渉を受けていない領域(例えば、C1であればC1−1)と、隣接セルからの干渉を受け易い領域(例えば、C1であればC1−2)とによって構成されている。基地局10は、端末20を、無線通信を介して無線通信システムに接続し、接続される端末20へ所定の通信サービスを提供する。なお、端末を示す際には、端末を区別する必要がある場合を除いて、端末20と表記する。
図2は、FFR技術を用いる場合の下りサブフレームの構成を示す。下りサブフレーム1は、基地局11のセルC1に対応する。下りサブフレーム2は、基地局12のセルC2に対応する。下りサブフレーム3は、基地局13のセルC3に対応する。下りサブフレーム1、2、3は、同一周波数上の下りサブフレーム(基地局10から端末20方向に送信されるフレーム)である。なお、図2では、下りサブフレームのみが示されているが、基地局10から送信されるデータを構成するフレームには、上りサブフレーム(端末20から基地局10方向に送信されるフレーム)や、送信/受信領域の切り替えのためのTTG(Tx/Rx Transition Gap)、TRG(Rx/Tx Transition Gap)が含まれる。図3は、上りサブフレーム等を含むフレーム構成の一例を示す。
図2に示すように、下りサブフレーム1、2、3は、時間軸上で、セグメント分けされたセグメンテッド領域(Segmented zone)T1と、セグメント分けされずに全てのサブチャネルを使用したオールサブチャネル(All Subchannel)領域T2に区分けされている。なお、図2に示す下りサブフレーム1、2、3は、Frequency Reuse Configuration(F
RC)=1に基づいてFFR技術を用いたセル設計が実現されている。
セグメンテッド領域T1は、プリアンブル(Preamble)領域、FCH(Frame Control Header:フレーム制御ヘッダ)/MAP(Mapping message:割り当てメッセージ)領域
、データ振り分け領域によって構成されている。プリアンブル領域は、通信の初期段階で端末20がネットワークに同期を確立するためや基地局10からの信号の品質を計測する目的で使用される。FCHは、所定の形式で送信され、後続するMAPなどの制御情報が正しく読み取れるように、MAP領域の変調方式や符号方式等を端末に伝えるための報知情報を含む。MAPは、ユーザデータの位置(周波数や時間スロット)を示す情報を含む。データ振り分け領域は、セル端に位置する他のセルからの干渉を受け易い端末に対して割り当てられる。セグメンテッド領域T1に後続するオールサブチャネル領域T2は、セグメント分けされていない領域であり、セル中心付近に位置する他のセルからの干渉を受け難い端末に割り当てられる。つまり、セルの中心に位置する隣接セルからの干渉を受けていない領域(例えば、C1−1)に存在する端末22には、オールサブチャネル領域が割り当てられる。
なお、本実施形態では、下りサブフレーム1、2、3の先頭が一致しているが、これは
、各基地局11、12、13が互いに同期していることを示している。
また、図2における右側の図は、下りサブフレーム1、2、3に対応する、送信出力と周波数との関係を示す。図2に示すように、セグメントテッド領域T1では、送信データが、隣接するセル同士で干渉しないように割り当てられている。一方、オールサブチャネル領域T2では、全てのサブチャネルに基地局10に対する送信データが割り当てられている。なお、基地局10同士の間には十分な距離が確保されており干渉の虞が少ないことから、送信出力は、全て同じ出力に設定されている。
次にFFRに対応したデータの割り当てフローについて説明する。図4は、FFRに対応したデータの割り当てフローを示す。ステップS01では、端末20に対して送信される下り送信データが送信される際の電波状況に関する下りの電波情報が取得される。続いてステップS02では、下りの電波情報に基づいて、端末20の受信レベルが判断される。すなわち、基地局内の制御部は、下り電波情報に含まれるCINR情報を取得し、端末20の受信レベルを判断する。具体的には、制御部が、端末20の受信レベル(dBm)が予め設定された閾値(dBm)よりも高いか否かを判断する。受信レベルが閾値以上の場合、ステップS03へ進む。一方、受信レベルが閾値を下回る場合、ステップS04へ進む。
ステップS03では、端末20が隣接セルからの干渉を受けていない端末と判断され、送信データがオールサブチャネル領域T2に割り当てられる。例えば、制御部は、所定の端末22の受信レベルが閾値以上であることから、所定の端末22が、セルの中心に位置する端末(隣接セルからの干渉を受けていない端末)であると判断し、この端末22に送信する送信データをオールサブチャネル領域T2に割り当てる。
一方、ステップS04では、端末20が隣接セルからの干渉を受け易い端末と判断され、送信データがセグメンテッド領域T1に割り当てられる。例えば、制御部は、所定の端末21の受信レベルが閾値を下回っていることから、所定の端末21が、セルエッジ付近にいる端末(隣接セルからの干渉を受け易い端末)と判断し、この端末21に送信する送信データをセグメンテッド領域T1に割り当てる。
次に上述したFFR技術で起こりうる干渉について説明する。上記FFR技術によれば、同一周波数を使用していながら、異なる周波数を使用する従来技術と同じような効果を得ることができる。このようにFFRでは、全ての基地局10が同期している必要があるため、FFRでは、全ての基地局10にGPS(Global Positioning System)が搭載さ
れている。しかしながら、基地局10の設置環境や天候といった要素により、基地局10の中には、一定期間GPS信号を受信することができないこともある。このような場合には、基地局10内に搭載されているクロック発信器による同期が行われる。しかし、GPS信号を受信不可能な状態が継続的に発生すると、正確な同期を実現することができなくなる。また、GPS信号を受信不可能な状態が数十分以上続いたような場合には、クロック発信器の精度が高くても、正確な同期を実現することは困難である。そして、正確な同期が実現されない場合には、基地局10からの送信データを構成するサブフレームの位相がずれ、夫々の基地局からの信号が相互に干渉するといった問題を生じる虞がある。
特に、FFRでは、全ての基地局10が正確に同期していることが求められる。例えば、IEEE802.16e規格により、基地局10は、1/8サイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)のレベルで同期することが規定されている。
ここで、図5は、CPを説明する図を示す。図6は、CPが付された下りサブフレームを示す。CPは、ガードインターバル(GI)の概念に含まれるものであり、多重波によ
る符号干渉の影響を軽減するために、ブロック信号の先頭に付される。IEEE802.16e規格では、基地局10が1/8CPのレベルで同期することが規定されている。従って、仮に、基地局10からの無線のフレームの位相が1/8CPを超えると、基地局10からの信号が相互に干渉するといった事態が起こりうる。
図7は、基地局11が同期外れを起こした状態のセルを示す。また、図8は、基地局11が同期外れを起こした状態の下りサブフレームを示す。例えば、基地局11が同期外れを起こした場合において、位相差が1/8サイクリックプレフィックスを超えると、セルC1のオールサブチャネル領域T2に割り当ていられている送信データが、隣接セルC2に在圏する。その結果、セルC2のセルエッジでデータを受信している端末21で受信される信号が、相互に干渉することになる。すなわち、基地局11に同期外れが発生することで、セルC1の下りサブフレームの先頭位置と、セル2、3の下りサブフレームの先頭位置との間にずれが生じる。その結果、図7、8に示す例であれば、セルC1のT2領域のデータと、セルC2のT1領域のデータが干渉することになる。
実施形態の無線通信システムは、上記のように基地局10の同期が失われた場合であっても、基地局10からの信号(電波)が相互に干渉することを防止するものである。本実施形態の無線通信システムでは、このような干渉を防止するため、GPSの同期外れが検出されると、基地局10内のスケジューリング部が、干渉を抑制するようにデータの割り当てを変更する。具体的には、スケジューリング部は、オールサブチャネル領域T2の先頭にデータを割り当てない領域を設ける。その結果、実施形態の無線通信システムによれば、仮にある基地局に同期外れが生じた場合でも、データを割り当てない領域によって、基地局10の無線フレームの位相のずれが許容される。その結果、基地局10からの信号が相互に干渉するといった問題を解消することができる。
<第一実施形態>
以下、図面を参照して、第一実施形態の無線通信システムの詳細について説明する。なお、以下に説明する無線通信システムでは、変調方式として、直交周波数分割多元接続方式(OFDMA方式)を用いる場合を例に説明するが、実施の態様は、以下に説明する実施形態の構成には限定されない。変調方式は、例えば、OFDM方式であってもよい。
(システム構成)
第一実施形態の無線通信システムは、基地局10、端末20により構成される(図1参照)。基地局10は、所定のネットワーク(図示せず)により接続される。基地局10は、夫々セルC1、C2、C3を形成する。端末20は、任意の位置に配置されている。基地局10は、端末20を、無線通信を介して無線通信システムに接続し、接続される端末20へ所定の通信サービスを提供する。
(基地局の構成)
次に基地局10の装置構成について説明する。図9は、第一実施形態の基地局10の概略構成を示す。第一実施形態の基地局10は、アンテナ31が接続された無線処理部30、GPSモジュール40、制御部50、によって構成されている。無線処理部30は、送受信周波数共用器(以下、DUP(DUPlexer)という。)32、無線送信制御部33、無線受信制御部34によって構成されている。GPSモジュール40は、GPS同期検出部41、クロック生成部42によって構成されている。また、制御部50は、信号終端部51、通信制御部52、スケジューリング部53によって構成されている。これらの基地局10の各機能部は、ソフトウェアの構成要素、又はハードウェアの構成要素、若しくはこれらの組み合わせとしてそれぞれ実現される(<その他>の項参照)。以下、これら基地局10を構成する各機能部についてそれぞれ説明する。
無線送信制御部33は、制御部50からのアナログ信号に対し周波数変換や増幅等を行い、高周波数信号を生成する。生成された信号は、DUP32を介してアンテナ31から送出される。DUP32は、アンテナ31を送受信で共用するために送信信号及び受信信号を分離して、送信信号をアンテナ31から送出させ、受信信号を無線受信制御部33へ送る。
無線受信制御部34は、アンテナ31で受信される受信信号であって、DUP32を介して送られる受信信号を受け、この受信信号の増幅及び周波数を変換する。このように処理された受信信号は、制御部50へ送られる。
GPSモジュール40には、GPS衛星からの電波を受信するGPSアンテナ43が接続されている。GPSモジュール40を構成するGPS同期検出部41は、GPSアンテナ43を介してGPS衛星からの信号を検出する。具体的には、GPSアンテナ43で受信された信号には、時間情報(時分)、リファレンス情報(例えば10MHzのクロック信号)、タイミング情報(例えば1秒に一回出力される1pps信号)が含まれている。GPS同期検出部41は、クロック生成部42で生成されるクロック信号とGPSアンテナ43で受信しGPSクロック信号とを比較することで、GPSの同期外れを検出する。なお、GPS同期検出部41は、PLL(Phase Locked Loop)によって構成することが
できる。検出された同期に関する情報(以下、同期情報ともいう。)は、制御部50へ送られる。
クロック生成部42は、所定の周波数のクロック信号を生成する。クロック生成部42は、GPSアンテナ43で受信されるGPSクロックに合わせて、生成する周波数が設定される。クロック生成部42で生成されるクロック信号は、GPS同期検出部41へ送られる。
(制御部)
次に制御部について説明する。制御部50を構成する信号終端部51は、無線信号若しくは有線信号を終端する処理を行う。すなわち、無線処理部30から送られる無線信号若しくは有線連結部60から送られる有線信号を終端する。
(通信制御部)
通信制御部52は、信号終端部51によって終端された信号に対して、無線通信を行うのに必要な所定の処理を実行する。通信制御部52は、電波情報取得部521、受信レベル判断部522、同期情報取得部523、同期外れ判断部524によって構成されている。
電波情報取得部521は、端末20に対して送信される下り送信データの電波状況に関する下り電波情報を取得する。アンテナ31を介して送られる下り送信データを受信した端末20は、自らが受けている電波状況を下り電波情報として基地局10へ報告する。従って、基地局10内の電波情報取得部521は、このように端末20から送られる下り電波情報を取得する。取得された下り電波情報は、受信レベル判断部532へ送られる。
受信レベル判断部522は、下り電波情報に基づいて端末20の受信レベルを判断する。具体的には、受信レベル判断部532は、下り電波情報に含まれるCINR情報に基づいて、端末20の受信レベル(dBm)が予め設定された閾値(dBm)よりも高いか否かを判断する。これにより、端末20が、隣接セルからの干渉を受け難い領域にいるのか、それとも、隣接セルからの干渉の影響を受け易い領域にいるか、といった判断が可能となる。従って、閾値(dBm)は、このような判断が可能な値として適宜設定すればよい。なお、本実施形態では、電波情報取得部521と受信レベル判断部522とが別々に構
成されているが、いずれか一方が双方の機能を果たすように構成してもよい。
同期情報取得部523は、同期情報を取得する。同期情報は、GPSモジュール40を介して取得することができる。本実施形態では、同期情報として、GPSモジュール40から送られるGPS信号に基づく同期情報を用いているがこれに限定されるものではない。同期情報は、基地局10の同期を判断可能な情報であればよい。例えば、基地局10同士は、優先連結部60によって互いに電気的に接続することができる。従って、このように電気的に接続されている基地局10間に同期を図るための信号を流し、このような信号を同期情報として取得するようにしてもよい。取得された同期情報は、同期外れ判断部524へ送られる。
同期外れ判断部524は、同期情報に基づいて、基地局10に同期外れが発生しているか否かを判断する。本実施形態では、同期情報にGPSモジュール40のGPS同期検出部41によって検出されたGPSの同期外れに関する情報が含まれている。従って、同期外れ判断部524は、このGPSの同期外れに関する情報に基づいて基地局10に同期外れが発生しているか否かを判断する。同期外れ判断部524による判断結果は、スケジューラ53へ送られる。なお、本実施形態では、同期情報取得部523と同期外れ判断部524とが別々に構成されているが、いずれか一方が双方の機能を果たすように構成してもよい。
なお、通信制御部52には、上記機能に加えて、無線通信を行うのに必要な所定の処理を実行するための構成を適宜設けることができる。具体的には、通信制御部52には、制御情報生成部、エンコーディング(ENCODING)部、マッピング部、逆高速フーリエ変換(以下、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)という。)部、高速フーリエ変換(以下、FFT(Fast Fourier Transform)という。)部、チャネル補償部・チャネル推定部、デマッピング部、デコーディング(DECODING)部、制御情報取得部等を設けることができる。
制御情報生成部は、他の機能部(図示せず)から下りの制御情報を受け、スケジューリング部53からスケジューリング情報(例えば、UL−MAP情報等)を受け、これらから下りの制御データを生成する。エンコーディング部は、制御情報生成部から送られる制御データに対し、スケジューリング部53から送られる送信パラメータ情報に基づく符号化、変調等を行う。例えば、エンコーディング部は、サブキャリアごとのチャネル符号化処理を行う。なお、エンコーディング部は、他の機能部(図示せず)から送られるユーザデータに対しても同様に処理を行う。マッピング部は、エンコーディング部から送られる各データ系列をスケジューリング部53から送られるマッピング情報により各サブキャリアにそれぞれマッピングする。IFFT部は、データ系列をIFFT処理し、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を生成する。OFDMA信号は、無線処理部30の無線送信制御部33へ送られる。
FFT部は、無線受信制御部34からの信号に対してFFT処理を行い、各サブキャリア成分に対応する所定数の周波数領域信号を出力する。チャネル推定部は、FFT部から送られるデータ系列のうちパイロットシンボルを用いて、送信元となる端末から本基地局への上りリンクに関する伝搬路特性(チャネル推定値)を取得する。チャネル補償部は、伝搬路特性情報を用いて、FFT部から送られる各サブキャリア成分に対応するシリアルデータ系列に対しチャネル補償処理を行う。デマッピング部は、各サブキャリア成分に対応するシリアルデータ系列をデマッピングする。デコーディング部は、スケジューリング部53から送られる上りの制御データのための送信パラメータ情報を用いて、デマッピング部から送られるデータ系列を復調及び復号し、上りの制御情報を取得する。制御情報取得部は、上りの制御情報から、NACK情報、隣接セル情報などを取得する。なお、これ
ら各構成は、あくまで一例にすぎない。本実施形態の無線通信システムは、OFDM方式、OFDMA方式、FFR技術を用いた無線通信システムとして好適に用いることから、これらの技術に必要な構成を適宜用いることができる。
(スケジューリング部)
スケジューリング部53は、GPSの同期外れを検知すると、これをトリガとして干渉を抑制するようにデータの振り分けを変更する。具体的には、セグメンテッド領域T1とオールサブチャネル領域T2との間にデータを割り当てない領域を設ける。このような機能を実現するため、第一実施形態のスケジューリング部53は、データ割り当て部531、変更部532によって構成されている。
データ割り当て部531は、受信レベル判断部522の判断結果に基づいて、送信データの割り当てを行う。具体的には、データ割り当て部522は、端末20の受信レベルが閾値以上であれば、端末20がセルの中心に位置する端末であるとして、オールサブチャネル領域T2に送信データを割り当てる。例えば、図1に示す例では、端末22は他のセルからの干渉を受け難い領域C1−2に位置するので、端末22について、オールサブチャネル領域T2に送信データが割り当てられる。一方、データ割り当て部531は、端末20の受信レベルが閾値を下回るようであれば、端末20がセルエッジ付近に位置する端末であるとして、セグメンテッド領域T1に送信データを割り当てる。例えば、図1に示す例では、端末21は他のセルからの干渉受け易い領域C1−1に位置するので、端末21について、セグメンテッド領域T1に送信データが割り当てられる。
変更部532は、同期外れ判断部524の判断結果に基づいて、下り送信データを構成する下りサブフレーム上のデータの割り当てを変更する。具体的には、同期外れ判断部524によって同期外れが発生していると判断された場合、変更部532は、オールサブチャネル領域T2の先頭、換言すると、セグメンテッド領域T1とオールサブチャネル領域T2との間の1スロット(2シンボル)分の領域にユーザ用の帯域を割り当てない領域(データを割り当てない領域)を設ける。これにより、同期外れによって下り送信フレームの先頭にずれが生じても、データを割り当てない領域でこのずれが許容され、干渉が防止される。なお、本実施形態では、1スロット分の領域にデータを割り当てない領域を設けたが、スロット数は特に限定されない。同期外れ、すなわち周波数のずれは、時間のずれに置き換えることが可能であることから、スロット数を多くすることで、同期外れを許容できる時間を長くすることが可能となる。
なお、OFDMAでは、最小のデータ単位がスロットである。従って、データを割り当てない領域もスロット単位で行われる。一つのスロットは、時間とサブチャネル数といった二つの次元を有している。そして、複数のスロットが結合して一つのデータ領域(データ・バーストともいう。)が形成される。
同期外れ判断部524によって同期外れが発生していると判断されなかった場合、変更部532は、何もせずに処理を終了する。すなわち、このような場合には、上述したデータ割り当て部531による処理のみが実行される。
(下りサブフレームの構成)
次に下りサブフレームの構成について説明する。図10は、データを割り当てない領域が設けられた下りサブフレームの構成を示す。下りサブフレーム1aは、基地局11のセルC1に対応する。下りサブフレーム2aは、基地局12のセルC2に対応する。下りサブフレーム3aは、基地局13のセルC3に対応する。図11では、下りサブフレームのみが示されているが、基地局10から送信されるフレームには、上りサブフレーム(端末20から基地局10方向に送信されるフレーム)や、送信/受信領域の切り替えのための
TTG(Tx/Rx Transition Gap)、TRG(Rx/Tx Transition Gap)が含まれる。
下りサブフレーム1a、2a、3aは、時間軸上で、セグメント分けされたデータ領域としてのセグメンテッド領域(Segmented zone)T1と、セグメント分けされずに全てのサブチャネルを使用したデータ領域としてのオールサブチャネル(All Subchannel)領域T2に分けられている。図11に示す下りサブフレームは、Frequency Reuse Configuration(FRC)=1に基づいてFFR技術を用いたセル設計が実現されている。なお、上述したようにOFDMAでは、最小のデータ単位がスロットであり、スロット単位でデータ領域にマッピングされる。
なお、本実施形態では、置換タイプ(Permutation type)として、PUSC(Partially Used Subchnnelization)が用いられている。PUSCは、OFDMAで使用される置
換タイプの一つであり、使用可能なサブチャネルの一部だけが使用される。なお、置換タイプは、PUSCに限定されるものではない。置換タイプは、例えば、FUSC(Fully Used Subchnnelization)やAMC(Adaptive Modulation and Coding)でもよい。
本実施形態では、オールサブチャネル領域T2の先頭、換言すると、セグメンテッド領域T1とオールサブチャネル領域T2との間に、1スロット分のデータを割り当てない領域Nが設けられている。その結果、例えば、同期外れによって下り送信フレーム1aの先頭にずれが生じても、データを割り当てない領域Nでこのずれが許容され、干渉が防止される。
(処理フロー)
次に、第一実施形態の無線通信システムで実行される処理のうち、データの割り当て処理を中心に説明する。図11は、データの割り当て処理のフローを示す。ステップS11では、電波情報取得部521が、端末20に対して送信される下り送信データの電波状況に関する下り電波情報を取得する。電波情報が取得されると、ステップS12へ進む。
ステップS12では、受信レベル判断部522が、下り電波情報に含まれるCINR情報に基づいて、端末20の受信レベル(dBm)が予め設定された閾値(dBm)よりも高いか否かを判断する。端末20の受信レベルが閾値以上である場合、ステップS13へ進む。一方、端末20の受信レベルが閾値を下回っている場合、ステップS16へ進む。
ステップS13では、同期情報取得部523が、GPSモジュール40を介してGPS信号に基づく同期情報を取得する。同期情報が取得されると、ステップS14へ進む。
ステップS14では、同期外れ判断部524が、同期情報に基づいて、基地局10に同期外れが発生しているか否かを判断する。同期外れが発生していると判断された場合、ステップS15へ進む。一方、同期外れが発生していないと判断された場合、ステップS16へ進む。
ステップS15では、変更部532が、オールサブチャネル領域T2の前、換言すると、セグメンテッド領域T1とオールサブチャネル領域T2との間の1スロット(2シンボル)分の領域にユーザ用の帯域を割り当てない領域(データを割り当てない領域)を設ける。データを割り当てない領域の設定が終わると、ステップS16へ進む。
ステップS16では、データ割り当て部531が、オールサブチャネル領域T2に送信データを割り当てる。すなわち、ステップS12において、端末20の受信レベルが閾値以上であると判断されていることから、端末20が他のセルからの干渉を受け難い端末であると判断して、オールサブチャネル領域T2に送信データが割り当てられる。オールサ
ブチャネル領域T2への送信データの割り当てが終わると、データの割り当て処理が終了する。
ステップS17では、データ割り当て部531が、端末20の受信レベルが閾値を下回るようであれば、端末20がセルエッジ付近に位置する端末であるとして、セグメンテッド領域T1に送信データを割り当てる。セグメンテッド領域T1への送信データの割り当てが終わると、データの割り当て処理が終了する。
(作用効果)
以上説明した第一実施形態の無線通信システムによれば、同期外れ判断部524の判断結果に基づいて下り送信データを構成する下りサブフレーム上のデータの割り当てを変更することができる。すなわち、同期外れ判断部524によって同期外れが発生していると判断されると、変更部532によって、セグメンテッド領域T1とオールサブチャネル領域T2との間の1スロット(2シンボル)分の領域にユーザ用の帯域を割り当てない領域(データを割り当てない領域)が設けられる。これにより、同期外れによって下り送信フレームの先頭にずれが生じても、データを割り当てない領域でこのずれが許容され、干渉が防止される。
例えば、FFRでは、IEEE802.16e規格により、基地局10は、1/8サイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)のレベルで同期することが規定されて
いる。この1/8サイクリックプレフィックスを時間換算すると、凡そ1.42μsecである。従って、同期外れが発生した場合には、1.42μsecのずれしか許容することができなかった。これに対し、第一実施形態の無線通信システムでは、1スロット分、すなわち、凡そ206μsecのずれまで許容することが可能となる(1スロット=2シンボル、1シンボルが103μsecとして算出)。その結果、例えば1スロット分にデータを割り当てない領域を設けた場合、GPS信号が受信できない時間が3時間程であれば、この間干渉を防止することが可能となる。すなわち、干渉が発生するまでの時間を従来よりも大幅に長くすることで、送信が停止されると言った無線通信システムのアウテージ確率を低減し、無線通信システムの信頼性を向上することが可能となる。
<第二実施形態>
第二実施形態の無線通信システムは、第一実施形態の無線通信システムの機能に加えて、GPSの同期外れが検出された場合に、所定の領域の送信電力を低下させる機能を有する。
オールサブチャネル領域T2には、ダイバーシティゲインを得るため基地局10に対して同時に共通データを送信する領域としてMBS(Multicast Broadcast Service)領域
を割り当てることができる。MBS領域には基地局10に対して同時に送信する共通データが割り当てられており、ダイバーシティゲインを得るためには、基地局10同士が同期していることが求められる。なお、MBS領域は、オールサブチャネル領域に割り当てられている領域であり、同期状態が確立されていれば、MBS領域に割り当てられている送信データが互いに干渉することは考え難い。しかし、ある基地局に同期外れが発生すると共に端末20が移動し、端末20が同期外れを起こした基地局に近づくと、移動した端末20では、同期外れが発生した基地局のMBS領域のデータを受信することが可能となる。その結果、MBS領域に割り当てられたデータが干渉することが懸念される。そこで、第二実施形態の無線通信システムでは、GPSの同期外れが検出された場合、同期外れが検出された基地局のMBS領域の送信電力を低減させることとした。
ここで、図12は、第二実施形態の基地局の概略構成を示す。なお、第一実施形態の無線通信システムの基地局10と同様の装置構成については、同じ符号を付すこととし、そ
の説明は省略する。
第二実施形態の無線通信システムの基地局10は、第一実施形態の基地局10に加えて、スケジューリング部53に低減部533が設けられている。低減部533は、同期外れが発生していると判断された場合、同期外れが発生した基地局の下りサブフレームにおけるMBS領域の送信電力を低減する。低減する値は、限定されないが、端末の受信レベルに応じて低減する値を調整することが好ましい。すなわち、端末の受信レベルに基づいて、端末が近づいていることが予測される場合には、送信電力をより多く低減することで、干渉を防止することが可能となる。なお、これらの第二実施形態の基地局10の各機能部は、ソフトウェアの構成要素、又はハードウェアの構成要素、若しくはこれらの組み合わせとしてそれぞれ実現される([その他]の項参照)。
図13は、MBS領域が割り当てられている下りサブフレームの構成を示す。下りサブフレーム1bは、基地局11のセルC1に対応する(セルの配置については、図1参照)。下りサブフレーム2bは、基地局12のセルC2に対応する。下りサブフレーム3bは、基地局13のセルC3に対応する。図13では、下りサブフレームのみが示されているが、基地局10から送信されるフレームには、上りサブフレームや、送信/受信領域の切り替えのためのTTG、TRGが含まれる。
図13に示すように、第二実施形態の下りサブフレームには、オールサブチャネル領域にMBS領域が割り当てられている。なお、第一実施形態の下りサブフレームと同様の構成については、説明を省略する。
次に、第二実施形態の無線通信システムで実行される処理のうち、データの割り当て処理を中心に説明する。図14は、第二実施形態の無線通信システムにおける、データの割り当て処理のフローを示す。なお、第二実施形態の無線通信システムでは、第一実施形態の無線通信システムで説明したデータの割り当て処理に加えて、以下に説明する処理が行われるものとする。
ステップS21では、同期情報取得部523が、GPSモジュール40を介してGPS信号に基づく同期情報を取得する。同期情報が取得されると、ステップS22へ進む。
ステップS22では、同期外れ判断部524が、同期情報に基づいて、基地局10に同期外れが発生しているか否かを判断する。同期外れが発生していると判断された場合、ステップS23へ進む。一方、同期外れが発生していないと判断された場合、処理が終了する
ステップS23では、低減部533が、同期外れが発生していると判断された基地局のMBS領域の送信電力を低減する。MBS領域の送信電力の低減が完了すると処理が終了する。
以上説明した第二実施形態の無線通信システムによれば、第一実施形態の無線通信システムの効果に加えて、同期外れ判断部524の判断結果に基づいて下り送信データを構成する下りサブフレーム上のMBS領域の送信電力を調整することが可能となる。すなわち、同期外れ判断部524によって同期外れが発生していると判断されると、低減部533によって、同期外れが発生した基地局のサブフレーム上のMBS領域の送信電力が低減される。これにより、同期外れが発生した場合、MBS領域に割り当てられている送信データが干渉することを抑制することができる。
<その他の実施形態>
上記説明では、第二実施形態の無線通信システムが、第一実施形態の無線通信システムの構成に加えて、低減部533を備えるものとして説明した。すなわち、第二実施形態の無線通信システムでは、制御部50が、データ割り当て変更部532と、低減部533の双方を備えている。但し、実施形態の無線通信システムは、これに限定されるわけではない。実施形態の無線通信システムは、低減部533のみを備える構成であってもよい。また、第二実施形態の説明では、FFRを用いたOFDMA方式を例に説明したが、下りサブフレーム上にMBS領域を有するものであれば適宜用いることができる。従って、FFRを用いない送信方式にも好適に用いることができる。
<その他>
(ハードウェアの構成要素(Component)及びソフトウェアの構成要素(Component)について)
ハードウェアの構成要素とは、ハードウェア回路であり、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲートウェイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、ゲートアレイ、論理ゲートの組み合わせ、信号処理回路、アナログ回路等がある。ソフトウェアの構成要素とは、ソフトウェアとして上記機能を実現する部品(断片)であり、そのソフトウェアを実現する言語、開発環境等を限定する概念ではない。ソフトウェアの構成要素としては、例えば、タスク、プロセス、スレッド、ドライバ、ファームウェア、データベース、テーブル、関数、プロシジャ、サブルーチン、プログラムコードの所定の部分、データ構造、配列、変数、パラメータ等がある。これらソフトウェアの構成要素は、1又は複数のメモリ(1または複数のプロセッサ(例えば、CPU(Central Processing Unit)、
DSP(Digital Signal Processer)等)上で実現される。
なお、上述の各実施形態は、上記各機能部の実現手法を限定するものではないため、上記各機能部は、上記ハードウェアの構成要素又はソフトウェアの構成要素若しくはこれらの組み合わせとして、本技術分野の通常の技術者において実現可能な手法により構成されていればよい。
実施形態の無線通信システムの概略構成と、隣接セルの割り当て状況の一例を示す。 FFR技術を用いる場合の下りサブフレームの構成を示す。 上りサブフレーム等を含むフレーム構成を示す。 FFRに対応したデータの割り当てフローを示す。 CPを説明する図を示す。 CPが割り当てられた下りサブフレームを示す。 任意の基地局が同期外れを起こした状態のセルを示す。 任意の基地局が同期外れを起こした状態の下りサブフレームを示す。 第一実施形態の基地局の概略構成を示す。 データを割り当てない領域が設けられた下りサブフレームの構成を示す。 データの割り当て処理のフローを示す。 第二実施形態の基地局の概略構成を示す。 MBS領域が割り当てられている下りサブフレームの構成を示す。 第二実施形態の無線通信システムにおける、データの割り当て処理のフローを示す。
符号の説明
10、11、12、13・・・基地局
20、21、22・・・端末
30・・・無線処理部
31・・・アンテナ
32・・・DUP
33・・・無線送信制御部
34・・・無線受信制御部
40・・・GPSモジュール
41・・・GPS同期検出部
42・・・クロック生成部
43・・・GPSアンテナ
50・・・制御部
51・・・信号終端部
52・・・通信制御部
53・・・スケジューリング部
521・・・電波情報取得部
522・・・受信レベル判断部
523・・・同期情報取得部
524・・・同期外れ判断部
531・・・データ割り当て部
532・・・変更部
533・・・低減部

Claims (10)

  1. 端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、
    前記端末に対して送信するデータをスケジューリングするスケジューリング部と、
    前記基地局と該基地局に隣接する基地局との間の同期に関する同期情報を取得し、取得した同期情報に基づいて、前記基地局に同期外れが発生しているか否かを判断する同期外れ判断部と、
    前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、前記基地局からの電波と前記隣接する基地局からの電波との干渉を抑制するように前記スケジューリング部によるスケジューリングを変更する変更部と、
    を備える基地局装置。
  2. 前記無線通信の電波状況に関する電波情報を取得し、取得した電波情報に基づいて前記端末の受信レベルを判断する受信レベル判断部を更に備え、
    前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、時間軸上で、セグメント分けされた領域としてのセグメンテッド領域と、セグメント分けされずに全てのサブチャネルを使用したデータ領域としてのオールサブチャネル領域と、に区分けされ、
    前記スケジューリング部は、前記受信レベル判断部の判断結果に基づいて、前記サブフレーム上のデータの割り当てを行い、
    前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、前記オールサブチャネル領域の前に、データを有さない領域を少なくとも1スロット分割り当てる、
    請求項1に記載の基地局装置。
  3. 前記スケジューリング部は、前記端末の受信レベルが所定閾値以上の場合、該端末へ送信するデータを前記オールサブチャネル領域に割り当て、前記端末の受信レベルが所定閾値を下回る場合、該端末へ送信するデータを前記セグメンテッド領域に割り当てる、
    請求項2に記載の基地局装置。
  4. 前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、前記端末と該端末と異なる他の端末とに対して共通データを送信するための共通データ領域を有し、
    前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力を低減する、
    請求項1から請求項3のいずれか一に記載の基地局装置。
  5. 前記変更部は、前記同期外れ判断部が前記基地局に同期外れが発生していると判断した場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力を、前記受信レベル判断部によって判断される受信レベルに応じて低減する、
    請求項4に記載の基地局装置。
  6. 端末との間で無線通信を行う基地局装置が、
    前記端末に対して送信するデータをスケジューリングするスケジューリングステップと、
    前記基地局と該基地局に隣接する基地局との間の同期に関する同期情報を取得し、取得した同期情報に基づいて、前記基地局に同期外れが発生しているか否かを判断する同期外れ判断ステップと、
    前記同期外れ判断ステップにおいて前記基地局に同期外れが発生していると判断された場合、前記基地局からの電波と前記隣接する基地局からの電波との干渉を抑制するように
    前記スケジューリングステップにおけるスケジューリングを変更する変更ステップと、
    を実行するスケジューリング方法。
  7. 前記基地局装置が、前記無線通信の電波状況に関する電波情報を取得し、取得した電波情報に基づいて前記端末の受信レベルを判断する受信レベル判断ステップを更に実行し、
    前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、時間軸上で、セグメント分けされた領域としてのセグメンテッド領域と、セグメント分けされずに全てのサブチャネルを使用したデータ領域としてのオールサブチャネル領域と、に区分けされ、
    前記スケジューリングステップでは、前記受信レベル判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記サブフレーム上のデータの割り当てが行われ、
    前記変更ステップでは、前記同期外れ判断ステップにおいて前記基地局に同期外れが発生していると判断された場合、前記オールサブチャネル領域の前に、データを有さない領域を少なくとも1スロット分割り当てられる、
    請求項6に記載のスケジューリング方法。
  8. 前記スケジューリングステップでは、前記端末の受信レベルが所定閾値以上の場合、該端末へ送信するデータが前記オールサブチャネル領域に割り当てられ、前記端末の受信レベルが所定閾値を下回る場合、該端末へ送信するデータを前記セグメンテッド領域に割り当てられる、
    請求項7に記載のスケジューリング方法。
  9. 前記端末に対して送信されるデータを構成するサブフレームは、前記端末と該端末と異なる他の端末とに対して共通データを送信するための共通データ領域を有し、
    前記変更ステップでは、前記同期外れ判断ステップにおいて前記基地局に同期外れが発生していると判断された場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力が低減される、
    請求項6から請求項8のいずれか一に記載のスケジューリング方法。
  10. 前記変更ステップでは、前記同期外れ判断ステップにおいて前記基地局に同期外れが発生していると判断された場合、同期外れが発生した基地局から送信されるデータを構成するサブフレームにおける前記共通データ領域の送信電力が、前記受信レベル判断ステップで判断される受信レベルに応じて低減される、
    請求項9に記載のスケジューリング方法。
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