JP2010206476A - 移動通信システムで使用される基地局装置及び方法 - Google Patents

移動通信システムで使用される基地局装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】移動通信システムにおける他セル干渉を抑制する一方、最適な周波数リソースの割り当てを促すこと。
【解決手段】基地局装置は、上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック(RB)毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得部と、チャネル状態情報及び平均値から基準メトリックを計算する基準メトリック計算部と、第１パラメータで、基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正部と、各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信部とを有する。修正部は、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数RBについて第１の値をとり、所定の第２の周波数RBについて第２の値をとる第１パラメータで、基準メトリックを修正する。
【選択図】図２

Description

本発明は移動通信の技術分野に関連し、特に次世代移動通信技術を用いる移動通信システムで使用される基地局装置及び方法に関する。
Super3Gは、W-CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access)の標準化団体3GPP(3rd Generation Partnership Project)にて、ロングタームエボリューション(LTE: Long Term Evolution)として仕様が作成されている。Super3Gは、W-CDMAの拡張技術であるHSPA(High Speed Packet Access)から更に発展した標準規格である。Super3Gでは、下りリンクにおいて100Mbps以上、上りリンクにおいて50Mbps以上の高速通信が実現され、遅延の改善や周波数の利用効率向上などが図られる。
LTEにおける下りリンクの無線アクセス方式は、直交周波数分割多元接続(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式である。上りリンクについては、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA: Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が採用される（例えば、非特許文献１参照）。
OFDMA方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。
SC-FDMA方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、SC-FDMA方式は端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。
さらに、LTEを発展させたシステムであるロングタームエボリューション−アドバンスド（LTE-Advanced）の検討が開始されている。LTEシステムとLTE-Advancedシステムとでは、無線アクセス方式は同様である。LTE-Advancedでも、下りリンクの無線アクセス方式にOFDMAが採用される。
LTEシステム及びLTE-Advancedシステムでは、下りリンクでも上りリンクでもユーザ装置に１つ以上のリソースブロック(RB: Resource Block)又はリソースユニット(RU: Resource Unit)を割り当てることで通信が行われる。
LTEシステムでは、下りリンクにおけるリソースブロックは、時間領域と周波数領域により表される。リソースブロックは、NRB DLNsc RBサブキャリアとNsymb DLOFDMシンボルによるリソースグリッドにより表される。NRB DLは複数のNsc RBにより表される下りリンクの帯域幅である。6≦NRB DL≦110を満たす。Nsc RBは、複数のサブキャリアにより表される周波数領域のリソースブロックサイズである。Nsymb DLは、下りリンクスロットに含まれるOFDMシンボルの数である。例えば、時間領域の分解能は1msであり、周波数領域の分解能は180kHzである。
また、LTEシステムでは、上りリンクにおけるリソースユニットは、下りリンクと同様に、時間軸と周波数軸により表される。リソースユニットは、NRB ULNsc RBサブキャリアとNsymb ULSC-FDMAシンボルによるリソースグリッドにより表される。NRB ULは、複数のNsc RBにより表される上りリンクの帯域幅である。6≦NRB UL≦110を満たす。Nsc RBは、複数のサブキャリアとして表される周波数領域のリソースブロックサイズである。Nsymb ULは、上りリンクスロットに含まれるSC-FDMAシンボルの数である。例えば、時間領域の分解能は1msであり、周波数領域の分解能は180kHzである。
説明の便宜上、リソースブロックとリソースユニットは同義語として使用され、いずれもリソース割当の単位を示す。リソースブロックはシステム内の多数のユーザ装置で共有される。一例として１つのリソースブロックは、180kHzの帯域幅を有する。例えば、5MHzのシステム帯域には25個のリソースブロックが含まれる。基地局装置は、例えばLTEでは1msであるサブフレーム(Sub-frame)毎に、複数のユーザ装置の内どのユーザ装置にリソースブロックを割り当てるかを決定する。サブフレームは送信時間間隔(TTI: Transmission Time Interval)と呼ばれてもよい。無線リソースの割り当ての決定はスケジューリングと呼ばれる。
下りリンクではスケジューリングで選択されたユーザ装置宛に、基地局装置は１以上のリソースブロックで共有チャネルを送信する。該共有チャネルは、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared CHannel)と呼ばれる。
上りリンクではスケジューリングで選択されたユーザ装置が、１以上のリソースブロックで基地局装置に共有チャネルを送信する。この共有チャネルは、物理上りリンク共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared CHannel)と呼ばれる。
共有チャネルを用いた通信システムにおいては、サブフレーム毎にどのユーザ装置に共有チャネルを割り当てるかをシグナリング（通知）する必要がある。このシグナリングに用いられる制御チャネルは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)又は下りリンクL1/L2制御チャネル(DL-L1/L2 Control Channel)と呼ばれる。下りリンクの制御信号には、PDCCHに加えて、物理制御フォーマットインジケータチャネル(PCFICH: Physical Control Format Indicator CHannel）や、物理ハイブリッドARQインジケータチャネル(PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel)等が含まれてもよい。
LTE及びLTE-Advancedでは、１セル繰り返しが適用される。１セル繰返しでは、隣接セルで同じ周波数チャネルを使用可能である。LTE及びLTE-Advancedの下りリンクでは、OFDMAが採用されるため、セル内では各ユーザは直交する。換言すれば、セル内では各ユーザは直交するため、ユーザ間の相互干渉はない。しかし、隣接セルにおいても同じ周波数チャネルが使用されるため、同様のサブキャリアが隣接セルにおいても使用された場合、隣接セルからの干渉を受ける。特に、セル端（境界）に位置するユーザが在圏する基地局からの受信する信号は、該基地局に隣接する隣接基地局からの信号により干渉を受ける。隣接基地局からの信号により干渉を受けることにより、スループットが低下する。
上述したようなセル端に位置するユーザのスループットの低下を改善することを解決するための方法として、フラクショナル周波数リユース(FFR: Fractional Frequency Reuse)による干渉コーディネーションが提案されている。
FFRでは、セル毎にセル端で使用可能な周波数が事前に設定される。換言すれば、FFRでは、セル端の領域と、セル端の領域以外の領域で割り当て可能な周波数帯が異なる。FFRでは、システム帯域が複数に分割される。該分割されたシステム帯域のうち、あるセルのセル端の領域に位置するユーザ装置と、該あるセルに隣接する隣接セルのセル端の領域に位置するユーザ装置とは、分割されたシステム帯域のうち、異なる周波数帯域が割当てられる。
図１は、FFRにおける周波数帯域の割り当ての一例を示す。図１において、横軸は周波数であり、縦軸は基地局の送信電力である。
図１には、説明の容易のために、セル端に位置するユーザに対しては３セル繰り返しが適用されるFFRの例を示す。図１に示される例では、システム帯域が３分割される。以下、システム帯域を分割することにより得られる周波数帯域を分割周波数帯域と呼ぶ。セル１、セル２及びセル３それぞれのセル端の領域以外の領域に位置するユーザ装置には、互いに同じ分割周波数帯域を含む周波数帯域が割当てられる。一方、各セルのセル端の領域に位置するユーザ装置には、隣接セルにおけるセル端の領域で使用される分割周波数帯域と重複しないように、分割周波数帯域が割当てられる。さらに、セル端の領域に位置するユーザ装置に対しては、セル端の領域以外の領域に位置するユーザ装置よりも、送信電力を増大させるように送信電力制御が行われる。
セル端の領域に位置するユーザ装置に対して隣接セルのセル端の領域と異なる周波数帯を割り当て、更に送信電力を増大させることにより、セル端の領域に位置するユーザ装置は、セル間干渉の回避が可能となる。セル間干渉の回避が可能となるため、セル端の領域に位置するユーザ装置のスループットを向上させることができる。
ところで、リソースブロックのスケジューリングでは、サブフレーム毎に、ユーザ毎に及びリソースブロック毎に、或るメトリックMu,f(i)が計算され、それらが互いに比較される。ｉは時間的な要素（例えば、サブフレーム）を示し、ｕはユーザ（ユーザ番号（インデックス））を示し、ｆはリソースブロック(周波数)を示す。メトリックとは、ユーザ装置に対するリソースブロックの割当ての優先度を示す指標である。メトリックは、基地局装置におけるスケジューリングの際に使用される。より大きなメトリックの値を示すユーザ装置に優先的にリソースブロックが割り当てられる。
また、割り当てられたリソースブロックでの伝送フォーマット（データ変調方式及びチャネル符号化率（又はデータ変調方式及びデータサイズ））は、チャネル状態に基づいて決定される。通常、スケジューリングではチャネル状態を表す量（例えば、SINR（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio））がメトリックに含まれている。スケジューリングをどのように行うかに依存して、様々なメトリックが使用される。例えば、システムのスループットを最も高める観点からは、最大CI法が使用され、メトリックMu,f(i)は、次式で与えられる。
Mu,f(i)=γu,f(i)
右辺は、ユーザ装置ｕに関するサブフレームｉにおける瞬時的な受信SINRを示す。説明の便宜上、上りリンクのスケジューリングが仮定されている。チャネル状態のよいユーザ装置が常に通信を行うので、スループットは最大になる。しかしながらユーザ間の公平性に欠ける。そこで、プロポーショナルフェアネス(PF: Proportional Fairness)法と呼ばれるスケジューリング法もある。PF法では、次式のメトリックが使用される。
Mu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f)
ここで、Eは平均をとることを意味する。例えば、Eは平均のデータレートであり、100ms〜1s程度の時間の平均で求められる。この場合における平均は、シャドウイングや距離変動の影響は残るが、瞬時フェージングの影響は平滑化されることを意味する。
より大きなメトリックMu,f(i)のユーザ装置にリソースブロックを割り当てること自体は最大CI法と同じであるが、そのユーザ装置についての受信品質の平均値が加味されている点が異なる。この方法では、各ユーザ装置のチャネル状態が、個々のユーザ装置にとって平均的なチャネル状態よりよくなった時点で、リソースの割り当ての機会が与えられる。従って最大CI法による不公平性を是正しつつ、スループットの向上も或る程度達成できる。
3GPP TR 25.814 (V7.1.0), "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," October 2006 3GPP R1-070103, Downlink L1/L2 Control Signaling Channel Structure: Coding 3GPP TS36.211(V8.5.0),"Physical Channels and Modulation", December 2008 J.Kim, et al., IEICE Trans. Commun., vol. E89-B, No. 2, pp.531-538, Feb. 2006.
フラクショナル周波数リユースを適用した場合、周波数帯域を効率的に使用することができない。具体的には、図１に示される例では、システム帯域の1/3がセル端の領域に位置するユーザ装置に割当てられる。従って、セル端の領域に位置するユーザ装置の数がセル端以外の領域に位置するユーザ装置の数より多くなった場合においても、該セル端の領域に位置するユーザ装置に対しては、システム帯域の1/3の周波数帯域しか割り当てることができない。換言すれば、セル端の領域に位置するユーザ装置に割当てることができる周波数帯域が固定されているため、全周波数帯域を効率的に用いることができない。
また、周波数割り当ての選択の幅が狭くなるため、周波数ダイバーシチによる利得が低下する。セル端の領域に位置するユーザ装置に対しては周波数割り当ての選択の幅が1/3となり、セル端の領域以外の領域に位置するユーザ装置に対しては周波数割り当ての選択の幅が2/3となるためである。
本発明の課題は、移動通信システムにおける他セル干渉を抑制する一方、最適な周波数リソースの割り当てを促すことである。
上記課題を解決するため、本基地局装置は、
移動通信システムにおける基地局装置であって、
ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得部と、
該取得部により取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対する周波数リソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算部と、
第１パラメータで、前記基準メトリック計算部により計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正部と、
前記修正部により用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、
該スケジューラによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信部と
を有し、
前記修正部は、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する。
本方法は、
移動通信システムの基地局装置における方法であって、
ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得ステップと、
該取得ステップにより取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対するリソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算ステップと、
第１パラメータで、前記基準メトリック計算ステップにより計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正ステップと、
前記修正ステップにより用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリングステップと、
該スケジューリングステップによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信ステップと
を有し、
前記修正ステップでは、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する。
開示された基地局装置及び方法によれば、移動通信システムにおける他セル干渉を抑制する一方、最適な周波数リソースの割り当てを促すことができる。
フラクショナル周波数リユースを説明するための図である。 本実施例に従った基地局装置の機能ブロック図である。 本実施例に従った基地局装置における周波数帯域の割り当ての一例を示す図である。 本実施例に従った動作例を示すフローチャートである。 修正メトリックの一例を示す図である。 本発明の一実施例による別の動作例を示すフローチャートである。 係数の値の別の設定例を示す図である。 パスロスグループ毎に異なる周波数の利用を促す係数の設定例を示す図である。
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
＜基地局装置＞
図２は本実施例に従った基地局装置を示す。
本基地局装置１００は、下りリンクに直交周波数分割多元接続(OFDMA)方式を適用する移動通信システムで使用される。しかしながら、OFDMA方式のシステムだけでなく、他セル干渉を抑制するようにスケジューリングの適正化を図る如何なるシステムに使用されてもよい。但し、本実施例はセル端で他セル干渉の影響が特に強くなりやすいと想定されるシステムに特に有利である。
本基地局装置１００は、高速フーリエ変換部(FFT)１２と、CQI受信部１４と、リソース割当部１６と、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)生成部１８とを有する。リソース割当部１６は、FFR強調係数乗算部(B)２４と、スケジューラ２６とを有する。CQI受信部１４は、基準メトリック計算部１４２を有する。
ユーザ装置（図示なし）からの上りリンクの信号は、基地局装置１００により受信され、該受信信号は高速フーリエ変換部１２に入力される。該上りリンクの信号には、下りリンクのチャネル状態(CQI: Channel Quality Indicator)情報と、該チャネル状態の平均値が含まれる。
高速フーリエ変換部(FFT)１２は、ベースバンドの受信信号を高速フーリエ変換し、受信信号を周波数領域の信号に変換する。上りリンクではSC-FDMA方式が使用されているので、上りリンクの受信信号を周波数領域に変換することにより、各周波数(リソースブロック又はリソースユニット)にマッピングされている信号を適切に取り出すことができる。高速フーリエ変換部(FFT)１２は、周波数領域の信号をCQI受信部１４に入力する。
CQI受信部１４は、高速フーリエ変換部１２により入力された周波数領域の信号からチャネル状態(CQI)情報を取得する。また、CQI受信部１４は、CQIの平均値を取得する。
LTEでは、ユーザ装置は下りリンクにおけるチャネル状態を求め、該チャネル状態をCQI情報として報告する。CQI情報が求められる周期は最短で2msである。また、ユーザ装置は、CQI情報から、該CQIの平均値を算出する。該平均値を算出するための時間は10ms〜1sであってもよい。そして、ユーザ装置は、CQI情報とともにCQIの平均値を報告する。ユーザ装置は、定期的にCQI情報をレポートしてもよいし、周期的にレポートしてもよい。該周期は、ユーザ装置毎に異なってもよい。また、ユーザ装置は、CQI情報を物理上りリンク制御チャネル(PUCCH: Physical Uplink Control Channel)により送信してもよいし、物理上りリンク共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)により送信してもよい。
基準メトリック計算部１４２は、ユーザ装置により報告されたCQI及び該CQIの平均値を利用して基準メトリックPu,f(i)を算出する。基準メトリックは、式(1)により示される。
Pu,f(i)=γu,f／E(γu,f) (1)
式(1)で、ｕはユーザ装置の番号（インデックス）を表し、ｆは周波数ブロック番号を表し、ｉは時間又はサブフレームを表す。また、γu,fとしてCQIを用いることができ、E(γu,f)としてCQIの平均値を用いることができる。また、CQIを変換してγu,fとしてもよいし、CQIの平均値を変換してE(γu,f)としてもよい。該変換には、何らかの変換式が用いられてもよい。本実施例では、スケジューリングにプロポーショナルフェアネス(PF)法が使用されるが、他の方法が使用されてもよい。基準メトリックはスケジューリング法に依存して様々に用意されてもよい。例えば、最大CI法が使用される場合、基準メトリックは、Pu,f(i)=γu,fのように用意されてよい。
リソース割当部１６は、CQI受信部１４からの基準メトリックPu,f(i)を係数Bu,f(i)で修正（補正）し、修正後のメトリックMu,f(i)に基づいてスケジューリングを行う。上記係数Bu,f(i)については後述される。以下の説明では、便宜上、式(2)に示されるように上記係数Bu,f(i)が乗算される場合について説明するが、後述するように修正メトリックは別の形式で表現されてもよい。
Mu,f(i)= Bu,f(i)×Pu,f(i) (2)
リソース割当部１６は、無線リソースの割当計画を示す制御情報を出力する。基地局装置１００は、該制御情報に従って下りリンクの信号を送信する。なお、CQI測定値γu,fから基準メトリックPu,f(i)を導出する処理は、リソース割当部１６で行われてもよいし、更に別の手段で行われてもよい。
物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)生成部１８は、リソース割当部１６から無線リソースの割当計画を示す制御情報を受信し、下りリンクの制御チャネルを用意する。下りリンクの制御チャネルは例えばLTEではPDCCH(物理下りリンク制御チャネル)を利用することができる。
＜FFR強調係数（その1）＞
FFR強調係数乗算部(B)２４は、基準メトリックを修正する係数の１つBu,f(i)を用意する。FFR強調係数Bu,f(i)は、一例として、式(3)のように表現されてよい。
Figure 2010206476
 式(3)で、ｕはユーザ装置を表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間又はサブフレームを表す。PLuはユーザ装置ｕに対するパスロス又は伝搬損失を表し、距離減衰やシャドーイング等の影響を示す。PLrefBは、パスロスに関する何らかの一定値であり、システムパラメータとして用意される。概して、基地局から遠く離れるにつれてパスロスは大きくなるので、PLuはユーザ装置ｕが基地局からどの程度遠く離れているかの指標になる。PLuとPLrefBとを比較することにより、ユーザ装置が基地局から或る距離以上離れたか否かを判定できる。例えば、ユーザ装置ｕがセル端に位置しているか否かを判定することができる。以下の説明では、PLuがPLrefBより大きいユーザ装置は、セル端に在圏しているように判定される（それが実現できる程度に大きなパスロスが、PLrefBの値に設定されている。）。所定の場合とは、リソースブロックが、所定のリソースブロックである場合である。
式(3)に示されるように、FFR強調係数Bu,fは係数bu,fに比例する。換言すれば、係数bu,fを適切に規格化したものがFFR強調係数Bu,fである。FFR強調係数Bu,fの性質は、係数bu,fの性質に実質的に等しい。係数bu,fは、所定の場合には１と異なる値をとり、所定の場合以外で１の値をとる。但し、係数bu,fについての所定の場合は、リソースブロックが所定のリソースブロックであった場合であり、サブフレームやスケジューリングの状況によらない。例えば、所定のリソースブロックをfBとすると、セル端のユーザ装置についてはリソースブロックfBを割り当てることが促され、セル端でないユーザ装置についてはfB以外のリソースブロックが使用されやすくなる。各セルでこのようなリソースブロックの割当が行われる。但し、セル端で使用を促すリソースブロックは、隣接セル間で異なる周波数であるとする（それが実現されるように、予め基地局間で連絡し合っていてもよいし、システムで当初から決められていてもよい。）。セル端のユーザ装置について、特定の周波数の利用を促すことで、他セル干渉の影響をなるべく小さくすることができる。
なお、あるユーザ装置ｕがセル端に位置するか否かは、該あるユーザ装置ｕについてのパスロスと、基準となるパスロスとの大小比較で判定することができる。
＜FFR強調係数（その2）＞
また、係数bu,fは、式(4)のように表されてもよい。
Figure 2010206476
 FFR強調係数Bu,fは、式(3)と同様である。係数bu,fが式(4)のように表されても、FFR強調係数Bu,fは係数bu,fに比例する。換言すれば、係数bu,fを適切に規格化したものがFFR強調係数Bu,fである。FFR強調係数Bu,fの性質は、係数bu,fの性質に実質的に等しい。係数bu,fは、所定の場合には１と異なる値をとり、所定の場合以外で１の値をとる。但し、係数bu,fについての所定の場合は、リソースブロックが所定のリソースブロックであった場合であり、サブフレームやスケジューリングの状況によらない。例えば、所定のリソースブロックをfBとすると、セル端のユーザ装置についてはリソースブロックfBを割り当てることが促され、セル端でないユーザ装置についてはfB以外のリソースブロックが使用されやすくなる。式(4)が式(3)と異なる点は、式(3)ではPLuをPLrefBにより除算した値が用いられているのに対し、式(4)ではPLuをPLrefBにより減算した値をα乗した値が用いられる点である。PLuをPLrefBにより減算した値をα乗することにより、セル端のユーザに対してリソースブロックfBを割り当てることを促したり、促すことを抑制したりすることができる。
図３は、本実施例に従った基地局装置１００における周波数帯域の割り当ての一例を示す。図３において、横軸は周波数であり、縦軸は送信電力である。図３には、説明の容易のために、セル端に位置するユーザに対しては３セル繰り返しが適用される場合を示すが、２セル繰り返しとしてもよいし、４セル以上の繰り返しとしてもよい。図１に示したFFRにおける周波数帯域の割り当てと異なる点は、セル端の領域に位置するユーザ装置に割当てることができる周波数帯域が厳密には固定されていない点である。従って、セル端のユーザ装置に対して、セル端のユーザ装置に優先的に割り当てる周波数帯以外の周波数帯を割当てることもありうる。また、セル端以外のユーザ装置に対して、セル端のユーザ装置に優先的に割り当てる周波数帯を割当てることもありうる。さらに、セル端のユーザ装置に優先的に割り当てる周波数帯が割当てられたユーザ装置に対しては、該ユーザ装置以外のユーザ装置よりも、送信電力を増大させるように送信電力制御が行われる。
αは、ユーザ装置に対して所定のリソースブロックfBを割り当てる際の重み付けを表すパラメータとして用いられる。該αは１以上であることが好ましい。αの値を大きくすることにより、セル端に位置するユーザ装置に優先して割当てる周波数帯のメトリックを増大させることができる。
しかしながら、PLuをPLrefBにより減算した値が大きい場合には、α乗されることにより係数bu,fがより大きくなる。係数bu,fがより大きくなることによりセル端のユーザ装置に対応するメトリックが大きくなり、セル端のユーザ装置への割当が多くなる。セル端のユーザ装置への割り当てが多くなるため、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間で、リソースブロックの割り当てが不公平になる。リソースブロックの割り当てが不公平となることを低減する観点からは、αを１未満としてもよい。実際には、αはシミュレーションにより決定されてもよい。
具体的には、パスロス差（PLu-PLrefB)が大きい場合には、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間でリソースブロックの割り当てが不公平になる問題が生じると想定されるので、αの値を小さくする。また、パスロス差（PLu-PLrefB)が小さい場合には、セル端のユーザ装置に対するリソースブロックの割り当てを促す必要があるので、αの値を大きくする。パスロス差に基づいてαの値を調整することにより、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間で、リソースブロックの割り当てが不公平とならないように調整できる。例えば、パスロス差に閾値を設けて、αの値を調整するようにしてもよい。
各セルでリソースブロックの割当が行われる。但し、セル端で使用を促すリソースブロックは、隣接セル間で異なる周波数であるとする（セル端で使用を促すリソースブロックが隣接セル間で異なる周波数であることが実現されるように、予め基地局間で連絡し合っていてもよいし、システムで当初から決められていてもよい。）。セル端のユーザ装置について、特定の周波数の利用を促すことで、他セル干渉の影響をなるべく小さくすることができる。
なお、あるユーザ装置がセル端に位置するか否かは、そのユーザ装置ｕについてのパスロスと、基準となるパスロスとの大小比較で行うことができる。
FFR強調係数は上記の数式(3)、(4)に限定されず、より一般的には、パスロスで区別される特定のユーザ装置に、ある特定のリソースが割り当てられるように、基準メトリックを変更する適切な如何なる係数が使用されてもよい。例えば、FFR強調係数の重み定数Brefを用いて、bu,f(i)= （PLu/PLrefB）Brefとしてもよい。
スケジューラ２６は、修正メトリックMu,f(i)=Bu,f(i)×Pu,f(i)を用いて、リソースの割当計画を立てる。基準メトリックは、上記の係数Bu,f(i)で必要に応じて修正されている。本実施例では修正メトリックの大小比較を行うことで、リソースの割当計画が決定される。リソース割当の具体的な方法については、図４を参照しながら後述される。
＜動作例＞
図４はスケジューリングの動作例を説明するためのフローチャートである。
基地局装置１００は、上りリンクの信号を受信する（ステップＳ４０２）。該上りリンクの信号には、CQI測定値と、該CQIの平均値が含まれる。CQI受信部１４は、CQI情報とCQIの平均値を取得する。CQI受信部１４は、ユーザ毎に、1又は複数のリソースブロック毎にCQIを取得する。また、CQI受信部１４は、CQIの平均値も取得する。
基地局装置１００は、基準メトリックを計算する（ステップＳ４０４）。基準メトリック計算部１４２は、CQIとCQIの平均値とに基づいて、基準メトリックPu,f(i) を計算する。基準メトリック計算部１４２は、ユーザ装置により報告されたCQIの平均値を複数用いて、さらなる平均化を行うようにしてもよい。本実施例では、プロポーショナルフェアネス法によるスケジューリングを行う観点から、基準メトリックPu,f(i)は式(5)で表現される。
Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f) (5)
基準メトリックPu,f(i)を計算するに当たり、必要に応じて、CQI及びCQIの平均値からγu,f(i)、E(γu,f)を算出するようにしてもよい。また、γu,f(i)としてCQIを用い、E(γu,f)としてCQIの平均値を用いてもよい。
基地局装置１００は、ステップＳ４０４により計算された基準メトリックを所定の係数Bu,fに基づいて修正し、修正メトリックを計算する（ステップＳ４０６）。修正メトリックは式(6)で表現される。FFR強調係数乗算部(B)２４は、基準メトリックに、FFR強調係数Bu,fを乗算する。
Mu,f(i)= Bu,f(i)×Pu,f(i) (6)
基地局装置１００は、無線リソースの割当計画を決定する。スケジューラ２６は、FFR強調係数部(B)２４により入力された修正メトリックに基づいて、ユーザ装置に対してリソースブロックを割当てる。より大きな修正メトリックをもたらすユーザ装置にリソースブロックを割り当てる観点からは、割当を希望するユーザ装置とリソースブロックの可能な全ての組み合わせ（割当パターン）を考慮することが好ましい。下りリンクにOFDMAが使用されている場合、ユーザ装置に複数のリソースブロックを割り当てる際、周波数方向に離間したリソースブロックを割当てることができる。各割当パターンの各々について、修正メトリックの総和が計算され、最も大きな総和をもたらす割当パターンが、実際の割当パターンとして採用される。
例えば、３つのリソースブロックRB1,RB2,RB3を３人のユーザUE1,UE2,UE3の１人以上に割り当てることを考察する。この場合、修正メトリックは図５に示されるような数値をとっていたとする。
リソースブロックRB1,RB2,RB3全てをユーザUE1に割り当てた場合、この組み合わせ(割当パターン)についての修正メトリックの総和は、６＋１０＋４＝２０になる。
リソースブロックRB1,RB2をユーザUE1に、RB3をユーザUE2に割り当てた場合、この組み合わせ(割当パターン)についての修正メトリックの総和は、６＋１０＋７＝２３になる。
以下同様にして、可能な割当パターンの全てについて、修正メトリックの総和が導出される。これらの総和の内、最も大きな値をもたらす割当パターンが、実際の割当パターンとして決定される。この方法によれば、利用可能な全ての割当パターンを考察するので、真に最適な割当パターンを決定することができる。しかしながら、割当パターンの全てを考察することは、必ずしも容易ではない。多数のリソースブロックを多数のユーザに割当てる際、割当パターン数は極めて多くなってしまうからである。このような観点からは、以下に示されるような簡易化された方法が利用されてもよい。
図６はスケジューリングの別の動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ６０２〜Ｓ６０６は図４を参照して説明したステップと同様である。
Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f)。
Mu,f(i)= Bu,f(i)×Pu,f(i)。
ステップＳ６０８では、修正メトリックが大きい順に並べられ、一連の修正メトリック系列｛Mu,f｝が用意される。
ステップＳ６１０では、最大の修正メトリックmax({Mu,f})に対応するユーザ装置ｕ及びリソースブロックｆが特定される。そして、該ユーザ装置uにリソースブロックｆが割り当てられる。下りリンクにOFDMAが使用されている場合、ユーザ装置に複数のリソースブロックを割り当てる際、周波数方向に離間したリソースブロックを割当てることができる。
ステップＳ６１２では、リソースブロックｆがスケジューリングの対象から除外される。この場合、割当済みのリソースブロックｆに関する全てのユーザ装置の修正メトリックが、修正メトリック系列の中から除外される。
ステップＳ６１４では、全てのリソースブロックが何らかのユーザ装置に割り当てられたか否かが判定される。未割当のリソースブロックが残っていた場合、フローはステップＳ６１０に進む。未割当てのリソースブロックが残っていなかった場合、フローは終了する。
図５に示されるように、修正メトリックが得られたとする。図６の方法によれば、これら９個の修正メトリックが大きい順に並べられる。その内最も大きな修正メトリックは10であり、UE1及びRB2に対応する。従ってRB2はUE1に割り当てられる。次に、RB2に関する修正メトリック全てが、修正メトリックの系列から除外される。図中、RB2に関するUE1,UE2,UE3の修正メトリック１０，１，３が、修正メトリック系列{Mu,f}から除外される。その結果、修正メトリック系列は、RB1及びRB3に関する６つの修正メトリックしか含まないようになる。
次に、この６つの修正メトリックの内、最大の修正メトリックが見出される。目下の例の場合、それは９であり、UE3及びRB3に対応する。従ってRB3はUE3に割り当てられる。そして、RB3に関する修正メトリック全てが、修正メトリック系列から除外される。図中、RB3に関するUE1,UE2,UE3の修正メトリック４，７，９が除外される。その結果、修正メトリック系列は、RB1に関する３つの修正メトリックしか含まないようになる。
最後に、この３つの修正メトリックの内、最大の修正メトリックが見出される。目下の例の場合、それは７であり、UE3及びRB1に対応する。従ってRB1はUE3に割り当てられる。このようにして３つのリソースブロックが一人以上のユーザに簡易に割り当てられる。
＜変形例＞
１．修正メトリック
上記の例では修正メトリックは、基準メトリックに係数が乗算された数式で表現されていた：
Mu,f(i)= Bu,f(i)×Pu,f(i)。
しかしながら、本発明はこのような数式表現に限定されず適切な如何なる数式が使用されてもよい。特定のユーザの特定の周波数について基準メトリックを修正できればよいからである。例えば、修正メトリックは、上記の係数を累乗又はべき乗として含んでもよい。
Mu,f(i)=Pu,f(i)α
α＝Bu,f(i)
上述したように、所定の場合にはBu,fは１より大きくなり、所定の場合でなければBu,fは１である。所定の場合にはαは１より大きくなり、所定の場合でなければ１である。従って所定の場合に基準メトリックは１より大きな累乗数αで強調され、所定の場合でなければ１乗のままである。該αは、上述した実施例のαとは異なる。一方、基準メトリックPu,fは、一般的なプロポーショナルフェアネス法では、Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f) として算出される。CQIの瞬時値がCQIの平均値を上回る場合、基準メトリックは１より大きくなり、CQIの瞬時値がCQIの平均値を上回らなければ１より小さくなる。従って、セル端のユーザについて、リソースが所定のリソースであった場合、１より大きな基準メトリックは１乗より急激に増えるように強調される。１より小さな基準メトリックは１乗より急激に減るように強調される。その結果、所定の場合にそのユーザに所定のリソースを割り当てるべきことが、より色濃く修正メトリックに反映される。
２．係数の値
上記の係数Bu,f(i)は、所定の場合に基準メトリックを大きくするように修正する観点からとり得る値が決定されていた。より大きな修正メトリックは、そのユーザにそのリソースブロックを使用させることを促す。しかしながら、逆に、あるユーザにあるリソースブロックを使用させないように基準メトリックを修正することも考えられる。長期的に見て他セル干渉が相対的に減っていればよいからである。このような観点からは、セル端以外のユーザの係数について、図７に示されるような値が使用されてもよい。図７の場合、リソースブロック２，３で係数の値が小さくなっている。このようにしても、結果的にセル端ユーザがリソースブロック２，３を使用するのを促すことができる。
３．グループ化
パスロスの値は、ユーザ装置がセル端に位置するか否かだけでなく、ユーザを基地局からの距離に応じてグループ分けするのにも使用できる。この場合において、第1グループに属するユーザ装置には第1周波数の利用を促し、第２グループのユーザ装置には第２周波数の利用を促し、以下同様にグループ毎に異なる周波数の利用を促すこともできる。
図８は、パスロスのグループ毎に、異なる周波数の利用を促すように、係数の値が設定されている様子を示す。第１周波数f1や第２周波数f2等は1つ以上のリソースブロックに対応する。セル端のユーザ装置のグループについては、隣接セルのセル端のユーザ装置のグループと異なる周波数の利用が促されるように係数が設定される。
従来のグループ分けでは、グループ毎に使用可能な周波数が固定されていたが、図８に示される例では、周波数は固定されておらず、基準メトリックを修正する係数により、特定の周波数の利用が推奨されているに過ぎない。本方法は、修正メトリックのとる値に応じて、システム帯域全域を使用可能な点で、周波数を固定していた従来法と大きく異なる。
４．別の係数
上記の説明では、基準メトリックは１つの係数で修正され、修正メトリックが導出されていた。しかしながら本発明は１つの係数に限定されず、適切な他の観点から基準メトリックが更に修正されてもよい。例えば、修正メトリックは、
Mu,f(i)= Bu,f(i)×Cu,f(i)×Pu,f(i)。
のようにして導出されてもよい。Cu,f(i)は、何らかの別の観点による強調係数である。例えば、CQIの平均値E(γf)が所定値を超えていた場合、Cu,f(i)が１より大きな値をとるようにすることで、そのユーザ装置にリソースブロックが割り当てられやすくしてもよい。
上述した実施例では、主に下りリンクについて説明したが、上りリンクに適用してもよい。上りリンクに適用する場合、基地局装置は、上りリンクの受信品質をユーザ装置毎に測定する。例えば、ユーザ装置により送信されたリファレンス信号に基づいて、上りリンクの受信品質を測定する。そして、基地局装置は、上りリンクの受信品質を用いて上述した基準メトリックを計算する。
本実施例では、移動通信システムにおける基地局装置が実現される。
該基地局装置は、ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得部と、該取得部により取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対する周波数リソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算部と、第１パラメータで、前記基準メトリック計算部により計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正部と、該修正部により用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、該スケジューラによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信部とを有する。前記修正部は、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する。
第１パラメータで、基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意することにより、セル端に位置するユーザに優先的に割当てる周波数リソースブロックにおいて、セル端のユーザほど大きな値を取るように修正できる。また、CQIを用いることにより瞬時のチャネル状態も考慮した上で部分的な周波数繰り返しを実現できるため、効率的な周波数割り当てとマルチユーザダイバーシチの増大を実現できる。
本実施例によれば、前記第１パラメータBu,f(i)は上記式(3)で、bu,fは式(4)で計算される。式(3)及び式(4)において、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間を表し、Fはシステム帯域に含まれるリソースブロック数を表し、PLuはユーザ装置のパスロスを表し、PLrefBはパスロスに関する所定の基準値を表し、αはユーザ装置に対して所定のリソースブロックfBを割り当てる際の重み付けを示すパラメータを表す。また、所定の場合とは周波数リソースブロックが、所定の第１の周波数リソースブロックである場合である。
第1パラメータを式(3)及び式(4)に示すように設定することにより、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間で、リソースブロックの割り当てが不公平とならないように調整できる。セル端の領域に位置するユーザ装置に割当てることができる周波数帯域が厳密には固定されないため、全周波数帯域を効率的に用いることができる。また、周波数割り当ての選択の幅が狭くなることもない。
本実施例によれば、前記修正部は、ユーザ装置のパスロスとパスロスに関する所定の基準値のパスロス差に基づいて、前記αの値を調節する。
パスロス差が大きい場合にαの値を小さくすることにより、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間でリソースブロックの割り当てが不公平になる問題を回避できる。また、パスロス差が小さい場合にαの値を大きくすることにより、セル端のユーザ装置に対するリソースブロックの割り当てを促すことができる。
本実施例によれば、前記修正部は、前記パスロス差が所定の閾値以上である場合にはαの値を小さくし、前記パスロス差が前記所定の閾値未満である場合にはαの値を大きくする。
パスロス差が前記所定の閾値以上であるか未満であるかによってαの値を調節することにより、セル端のユーザ装置とセル端でないユーザ装置との間でリソースブロックの割り当てが不公平になる問題を回避でき、さらに、セル端のユーザ装置に対するリソースブロックの割り当てを促すことができる。
本実施例によれば、前記修正部は、前記基準メトリックに前記第１パラメータを乗算することにより修正メトリックを計算する。
基準メトリックに前記第１パラメータを乗算することにより修正メトリックを計算することにより、セル端に位置するユーザに優先的に割当てる周波数リソースブロックにおいて、セル端のユーザほど大きな値を取るように修正できる。
本実施例によれば、前記スケジューラは、プロポーショナルフェアネス法に従って無線リソースの割当計画を立てる。
プロポーショナルフェアネス法に従って無線リソースの割当計画を立てることにより、リソースブロックの割り当てが不公平となることを低減することができる。
また、本実施例では、移動通信システムの基地局装置おける方法が実現される。
該方法は、ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得ステップと、該取得ステップにより取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対するリソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算ステップと、第１パラメータで、前記基準メトリック計算ステップにより計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正ステップと、前記修正ステップにより用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリングステップと、該スケジューリングステップによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信ステップとを有する。前記修正ステップでは、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する。
第１パラメータで、基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意することにより、セル端に位置するユーザに優先的に割当てる周波数リソースブロックにおいて、セル端のユーザほど大きな値を取るように修正できる。
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。
発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
１２ 高速フーリエ変換部(FFT)
１４ CQI(Channel Quality Indicator)受信部
１６ リソース割当部
１８ 物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)生成部
２４ FFR強調係数乗算部(B)
２６ スケジューラ
１００ 基地局装置
１４２ 基準メトリック計算部

Claims (6)

  1. 移動通信システムにおける基地局装置であって、
    ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得部と、
    該取得部により取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対する周波数リソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算部と、
    第１パラメータで、前記基準メトリック計算部により計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正部と、
    該修正部により用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、
    該スケジューラによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信部と
    を有し、
    前記修正部は、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する基地局装置。
  2. 請求項１記載の基地局装置において、
    前記第１パラメータBu,f(i)は、
    Figure 2010206476
     で計算され、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間を表し、Fはシステム帯域に含まれるリソースブロック数を表し、PLuはユーザ装置のパスロスを表し、PLrefBはパスロスに関する所定の基準値を表し、αはユーザ装置に対して所定のリソースブロックfBを割り当てる際の重み付けを示すパラメータを表し、
    所定の場合とは周波数リソースブロックが、所定の第１の周波数リソースブロックである場合である基地局装置。
  3. 請求項２記載の基地局装置において、
    前記修正部は、ユーザ装置のパスロスとパスロスに関する所定の基準値のパスロス差に基づいて、前記αの値を調節する基地局装置。
  4. 請求項３に記載の基地局装置において、
    前記修正部は、前記パスロス差が所定の閾値以上である場合にはαの値を小さくし、前記パスロス差が前記所定の閾値未満である場合にはαの値を大きくする基地局装置。
  5. 請求項１に記載の基地局装置において、
    前記スケジューラは、プロポーショナルフェアネス法に従って無線リソースの割当計画を立てる基地局装置。
  6. 移動通信システムの基地局装置における方法であって、
    ユーザ装置から上りリンクの信号を受信し、１又は複数の周波数リソースブロック毎にチャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値を取得する取得ステップと、
    該取得ステップにより取得された前記チャネル状態情報及び該チャネル状態情報の平均値からユーザ装置に対するリソースブロックの割当ての優先度を示す基準メトリックを計算する基準メトリック計算ステップと、
    第１パラメータで、前記基準メトリック計算ステップにより計算された基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正ステップと、
    前記修正ステップにより用意された各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリングステップと、
    該スケジューリングステップによる無線リソースの割当計画に従って、下りリンクの信号を送信する送信ステップと
    を有し、
    前記修正ステップでは、ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる第１パラメータで、前記基準メトリックを修正する方法。
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