JP2010232847A - Radio base station - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、各送信アンテナの最大送信電力、基地局全体の最大総送信電力を超えない範囲で送信アンテナウェイト制御を行い、固有ビーム伝送を行う無線基地局に関するものである。 The present invention relates to a radio base station that performs eigen beam transmission by performing transmission antenna weight control within a range not exceeding the maximum transmission power of each transmission antenna and the maximum total transmission power of the entire base station.
近年、移動体通信における電波資源不足は深刻なものとなっており、一方で、ワイヤレスブロードバンド高速大容量化の要求は日増しに大きくなっている。こういった状況から、伝送容量を飛躍的に向上させる手法として、移動体通信、無線LAN等に多重入力多重出力(MIMO:Multiple-Input Multiple-Output)通信方式が導入されている。また、移動体通信等において、アップリンクサウンディング、高速フィードバックチャネル等を用いて送信側でチャネル情報を取得し、その情報に基づいてサブストリーム毎に送信アンテナウェイト制御を行い、固有ビーム伝送を行うClosed−Loop−MIMOについても、実用化に向けた研究開発が急速に進められている。 In recent years, the shortage of radio wave resources in mobile communications has become serious, while the demand for high-speed and high-capacity wireless broadband has been increasing day by day. Under these circumstances, a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system has been introduced in mobile communication, wireless LAN, and the like as a technique for dramatically improving the transmission capacity. Also, in mobile communication, etc., Closed that acquires channel information on the transmission side using uplink sounding, high-speed feedback channel, etc., performs transmission antenna weight control for each substream based on the information, and performs eigenbeam transmission -Loop-MIMO is also being rapidly researched and developed for practical use.
一方で、MIMO技術が導入されることにより、アンテナ数に応じた送信アンプを用意する必要がある。一般的には、最大出力が高い送信アンプほど価格が高いため、送信アンプの最大出力は、各国の法律等で規定される装置全体の最大送信出力を送信アンテナ数で割った値とすることが多い。従って、送信アンテナウェイト制御を行う場合、アンテナ(送信アンプ)毎の最大出力値の制約のもと、ウェイト値を調整する必要がある。 On the other hand, with the introduction of MIMO technology, it is necessary to prepare transmission amplifiers corresponding to the number of antennas. Generally, a transmitter amplifier with a higher maximum output is more expensive, so the maximum output of the transmitter amplifier may be the value obtained by dividing the maximum transmit output of the entire device specified by the laws of each country by the number of transmit antennas. Many. Therefore, when performing transmission antenna weight control, it is necessary to adjust the weight value under the restriction of the maximum output value for each antenna (transmission amplifier).
このような背景の中、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いたマルチチャネル通信システムにおいて、各チャネルの電力割り当てを効果的かつ効率的に判断するための技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。アンテナ毎の最大出力値の制約を考慮しつつ、サブチャネル及びアンテナ毎に電力(送信アンテナウェイト値)を割り当てる方法を提案している。 In such a background, in a multi-channel communication system using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system, a technique for effectively and efficiently determining the power allocation of each channel has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). A method has been proposed in which power (transmission antenna weight value) is assigned to each subchannel and antenna while taking into account the restriction on the maximum output value for each antenna.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。上記の従来のアンテナ間電力割り当て方法では、複雑な計算式を反復して実行することにより、各サブチャネル及び各アンテナに対する電力割り当ての最適化を図っており、回路規模及び処理の遅延が増大してしまうという問題点があった。 However, the prior art has the following problems. In the conventional inter-antenna power allocation method, it is possible to optimize the power allocation for each subchannel and each antenna by repeatedly executing a complicated calculation formula, which increases circuit scale and processing delay. There was a problem that it was.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、送信アンテナ毎の最大出力値の制約を考慮しつつ、各サブチャネル及び各送信アンテナに対する送信電力割り当てを簡易に決定することができる無線基地局を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and easily determines the transmission power allocation for each subchannel and each transmission antenna while considering the limitation of the maximum output value for each transmission antenna. An object of the present invention is to obtain a radio base station that can be used.
本発明に係る無線基地局は、自身が生成するセルの圏内にある複数の移動機と、複数の送信アンテナ、及び複数の受信アンテナを通じて、周波数方向に並列チャネルを形成するマルチキャリア方式、及びMIMO通信方式により多元接続を行う無線基地局であって、ネットワーク側から受信するIPパケットから、各移動機に対するQoSクラスを抽出し、ユーザデータ、及びQoS情報を出力するQoS検出部と、前記QoS検出部からの前記ユーザデータ、及び前記QoS情報、チャネル品質情報、並びに送信アンテナのサブチャネルを構成するサブキャリアに対する送信電力、及びサブキャリアに割り当てる総送信電力を用いて、マッピング指示を行うスケジューリング部と、前記スケジューリング部からのマッピング指示に従い、ユーザデータを下り論理無線フレームへマッピングするリソースマッピング部と、前記リソースマッピング部からの前記下り論理無線フレーム、及び複数の移動機の各サブチャネルの送信アンテナウェイト行列を用いて無線信号処理を行い、下り物理無線フレームを生成するベースバンド処理部と、前記ベースバンド処理部により復調された上り無線フレームから、前記チャネル品質情報、及び伝送路情報を取得し、前記チャネル品質情報を前記スケジューリング部へ出力するチャネル品質情報・伝送路情報取得部と、前記チャネル品質情報・伝送路情報取得部からの前記伝送路情報に基づき、前記総送信電力、前記送信アンテナウェイト行列、及び前記送信電力を計算する送信アンテナウェイト計算部とを備え、前記スケジューリング部は、前記ユーザデータ、及び前記QoS情報、前記チャネル品質情報、並びに前記送信電力、及び前記総送信電力に基づいて、複数の移動機のそれぞれに割り当てた送信電力の合計である、送信アンテナ毎に割り当てる送信電力量が、各送信アンテナの最大送信電力を超えないよう、かつ複数の送信アンテナのそれぞれに割り当てた送信電力の合計である送信電力量が、基地局全体の最大総送信電力を超えないよう、前記送信アンテナウェイト行列を含む、移動機及び送信サブチャネル数を割り当てたマッピング制御情報を生成して前記リソースマッピング部に出力するものである。 The radio base station according to the present invention includes a multi-carrier scheme that forms parallel channels in the frequency direction through a plurality of mobile stations within a cell generated by itself, a plurality of transmission antennas, and a plurality of reception antennas, and MIMO A wireless base station that performs multiple access according to a communication method, extracts a QoS class for each mobile device from an IP packet received from the network side, and outputs user data and QoS information, and the QoS detection A scheduling unit for performing a mapping instruction using the user data from the unit, the QoS information, the channel quality information, the transmission power for the subcarriers constituting the subchannel of the transmission antenna, and the total transmission power allocated to the subcarriers; In accordance with the mapping instruction from the scheduling unit, Radio signal processing is performed using the resource mapping unit that maps the data to the downlink logical radio frame, the downlink logical radio frame from the resource mapping unit, and the transmission antenna weight matrix of each subchannel of the plurality of mobile stations, and The baseband processing unit that generates a physical radio frame, and the channel quality information and the transmission path information are acquired from the uplink radio frame demodulated by the baseband processing unit, and the channel quality information is output to the scheduling unit A channel quality information / transmission path information acquisition unit, and a transmission antenna that calculates the total transmission power, the transmission antenna weight matrix, and the transmission power based on the transmission path information from the channel quality information / transmission path information acquisition unit A weight calculator, and the scheduling unit The transmission allocated to each transmission antenna, which is the sum of the transmission power allocated to each of a plurality of mobile stations based on the user data, the QoS information, the channel quality information, the transmission power, and the total transmission power The amount of power does not exceed the maximum transmission power of each transmission antenna, and the transmission power amount that is the sum of the transmission power assigned to each of the plurality of transmission antennas does not exceed the maximum total transmission power of the entire base station. Mapping control information including the transmission antenna weight matrix and assigned to the mobile station and the number of transmission subchannels is generated and output to the resource mapping unit.
本発明に係る無線基地局によれば、送信アンテナ毎の最大出力値の制約を考慮しつつ、各サブチャネル及び各送信アンテナに対する送信電力割り当てを簡易に決定することができる。 According to the radio base station of the present invention, it is possible to easily determine transmission power allocation for each subchannel and each transmission antenna while taking into consideration the restriction on the maximum output value for each transmission antenna.
以下、本発明の無線基地局の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a radio base station of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る無線基地局について図1から図7までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局を含む無線システムの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
A radio base station according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a diagram showing a configuration of a radio system including a radio base station according to Embodiment 1 of the present invention. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1において、無線基地局10は、自身が生成するセル1の圏内にある移動機A21−移動機D24と、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを通じて、OFDM/直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)などの周波数方向に並列チャネルを形成するマルチキャリア方式及びMIMO通信方式により多元接続を行う。なお、図1では多元接続を行う移動機を4台記載しているが、本発明では台数の制約を考慮する必要は無い。
In FIG. 1, a
図2は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局の下り無線フレーム送信に関連する機能の構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of functions related to downlink radio frame transmission of the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention.
図2において、無線基地局10は、QoS検出部11と、スケジューリング部12と、リソースマッピング部13と、ベースバンド処理部14と、チャネル品質情報・伝送路情報取得部15と、送信アンテナウェイト計算部16とが設けられている。
In FIG. 2, the
図3は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局のスケジューリング部の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the scheduling unit of the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention.
図3において、スケジューリング部12は、ユーザデータ蓄積部121と、品質保証処理部122と、リソース割り当て決定部123とが設けられている。
In FIG. 3, the
つぎに、この実施の形態1に係る無線基地局の動作について図面を参照しながら説明する。 Next, the operation of the radio base station according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings.
図4は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局の下り論理無線フレームへのマッピングを示す図である。また、図5は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局のスケジューリング部のリソース割り当て決定部の動作を示すフローチャートである。さらに、図6は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局が4本の送信アンテナに対応している場合の送信アンテナ毎の割り当て電力量を示す図である。図7は、この発明の実施の形態1に係る無線基地局の割り当て電力量を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing mapping to the downlink logical radio frame of the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the resource allocation determining unit of the scheduling unit of the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention. Further, FIG. 6 is a diagram showing the allocated power amount for each transmission antenna when the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention supports four transmission antennas. FIG. 7 is a diagram showing the allocated power amount of the radio base station according to Embodiment 1 of the present invention.
まず、QoS検出部11は、ネットワーク側から受信するIPパケットから、各移動機に対するQoS(Quality of Service)クラスを抽出し、ユーザデータ(User Data)と、QoS情報をスケジューリング部12に渡す。このIPパケットは、制御メッセージとユーザデータが分離されていても構わない。
First, the
次に、スケジューリング部12は、QoS検出部11から渡されたユーザデータとQoS情報、チャネル品質情報・伝送路情報取得部15から渡されたチャネル品質情報、送信アンテナウェイト計算部16から渡された送信電力P(i) k、総送信電力Psc、移動機21−24の各サブチャネルの送信アンテナウェイト行列を用いて、リソースマッピング部13にマッピング指示を行う。詳細な動作については後述する。
Next, the
次に、リソースマッピング部13は、スケジューリング部12からのマッピング指示に従い、ユーザデータを下り論理無線フレームへマッピングし、ベースバンド処理部14に渡す。この下り論理無線フレームへのマッピングは、図4に示すように、周波数方向のサブチャネルを分割して、移動機21に最上段に示すダウンリンクバースト(DL Burst)領域を、移動機22に中段に示すダウンリンクバースト(DL Burst)領域を、移動機23に最下段に示すダウンリンクバースト(DL Burst)領域をそれぞれ割り当てるような形態でも構わない。
Next, the
次に、ベースバンド処理部14は、リソースマッピング部13により渡された下り論理無線フレームと、送信アンテナウェイト行列を用いて無線信号処理を行い、下り物理無線フレームを生成する。そして、複数の送信アンテナから下り物理無線フレームを送信する。また、ベースバンド処理部14は、移動機21−24から送信され、複数の受信アンテナにより受信される上り無線フレームに対し、復調処理等の無線信号処理を行い、チャネル品質情報・伝送路情報取得部15に処理結果を渡す。
Next, the baseband processing unit 14 performs radio signal processing using the downlink logical radio frame passed by the
なお、ベースバンド処理部14が行う無線信号処理には、誤り訂正符復号、インタリーブ・デインタリーブ、MIMOエンコード・デコード、四位相偏移変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)等の変復調、送信アンテナウェイト乗算処理、逆離散フーリエ変換(IDFT:Inverse Discreat Fourier Transfer)、離散フーリエ変換(DFT:Descreat Fourier Transfer)によるOFDM処理などが含まれる。 The radio signal processing performed by the baseband processing unit 14 includes error correction code decoding, interleaving / deinterleaving, MIMO encoding / decoding, modulation / demodulation such as quadrature phase shift keying (QPSK), and transmission antenna weight. Examples include multiplication processing, inverse discrete Fourier transform (IDFT), OFDM processing by discrete Fourier transform (DFT), and the like.
ここで、上記の送信アンテナウェイト乗算処理は、送信アンテナウェイト行列Tkを送信サブストリームベクトルskに乗算する処理を指す。なお、kは複数のサブキャリアからなるサブチャネルの番号を示し、サブチャネルは1サブキャリアで構成しても良い。 Here, the transmission antenna weight multiplication process described above refers to a process of multiplying the transmission antenna weight matrix T k by the transmission substream vector s k . Note that k indicates the number of a subchannel composed of a plurality of subcarriers, and the subchannel may be composed of one subcarrier.
チャネル品質情報・伝送路情報取得部15は、復調後の上り無線フレームから、下り無線フレーム送信に必要となる搬送波対干渉及び雑音比(CINR:Carrier to Interference plus Noise Ratio)、受信信号強度表示(RSSI:Received Signal Strength Indicator)等のチャネル品質情報と、伝送路情報(伝送路行列)を抽出し、前者はスケジューリング部12に、後者は送信アンテナウェイト計算部16にそれぞれ渡される。チャネル品質情報は、移動機21−24から報告される値を元に、平均化等の処理を加えたものとする。また、伝送路情報は、移動機21−24から報告される情報を用いても良いし、時分割複信(TDD:Time Division Dupulexing)の場合、上り無線フレームで送信されるパイロットサブキャリア、または、サウンディング用サブキャリアを使用して、無線基地局10側で下り伝送路を推定し、伝送路情報を抽出しても良い。
The channel quality information / transmission path
送信アンテナウェイト計算部16は、サブチャネル平均伝送路行列Hk(受信アンテナ数×送信アンテナ数の行列)に対し、次の式(1)に示す固有値分解(特異値分解)を行い、ユニタリ行列Vkを得る。
The transmission antenna
そして、当該サブチャネルに含まれる各データサブキャリアに対して、送信アンテナ合計での総送信電力Pscを割り当てる。ここで、無線基地局10が送信可能な総送信電力をPtotal、パイロット信号等データサブキャリア以外に必要とする送信電力をPpilot、データサブキャリア数をnとすると、次の式(2)とする。つまり、各サブキャリアに対する割り当て電力は一定とする。
Then, the total transmission power P sc in the transmission antenna total is assigned to each data subcarrier included in the subchannel. Here, assuming that the total transmission power that can be transmitted by the
次に、各サブキャリアに割り当てられた電力Pscを注水(Water Filling)アルゴリズム等の電力割り当てアルゴリズムに従いサブストリーム間で分配し、各サブストリームに対する割り当て電力を次の式(3)のように決定する。 Next, the power P sc allocated to each subcarrier is distributed among the substreams according to a power allocation algorithm such as a water filling algorithm, and the allocated power for each substream is determined by the following equation (3). To do.
ここで、mはサブストリーム数であり、送信アンテナ数と一致した値である。ただし、電力割り当て“0”のサブストリームについては、実際には送信処理を行わない。(後述するスケジューリング部12でその決定を行う。)以上により、送信アンテナウェイト行列を次の式(4)で求める。
Here, m is the number of substreams and is a value that matches the number of transmission antennas. However, the transmission process is not actually performed for the substream with the power allocation “0”. (The determination is performed by the
この送信アンテナウェイト行列Tkのi行目をT(i) kとすると、送信アンテナ番号iのサブチャネルkを構成するサブキャリアに対する送信電力P(i) kは、次の式(5)で求める。 Assuming that the i-th row of the transmission antenna weight matrix T k is T (i) k , the transmission power P (i) k for the subcarrier constituting the subchannel k of the transmission antenna number i is given by the following equation (5). Ask.
なお、送信アンテナウェイト行列の計算を簡略化するため、送信アンテナウェイト行列Tkを求める際には、複数サブチャネル平均の伝送路行列から求めても良い。その場合は平均化処理を行った複数サブチャネル間で同じ値の送信アンテナウェイト行列Tkが用いられる。 In order to simplify the calculation of the transmission antenna weight matrix, the transmission antenna weight matrix T k may be obtained from an average transmission channel matrix of a plurality of subchannels. In this case, the transmission antenna weight matrix T k having the same value is used among a plurality of subchannels subjected to the averaging process.
送信アンテナウェイト計算部16は、計算結果として、送信アンテナ番号iのサブチャネルkを構成するサブキャリアに対する送信電力P(i) k、送信アンテナウェイト行列、また、アンテナ毎、サブキャリア毎に使用される送信電力割り当てが“0”であるサブストリーム数、送信アンテナウェイト処理後に推定されるチャネル品質情報等をスケジューリング部12に渡す。なお、送信アンテナ番号iのサブチャネルkを構成するサブキャリアに対する送信電力P(i) kは、スケジューリング部12で送信アンテナウェイト行列から求めても良い。また、送信アンテナウェイト行列Tkは、ベースバンド処理部14と共有のメモリに確保しておき、リソースマッピング部13経由でベースバンド処理部14に渡す情報はアドレス情報のみとしても良い。また、上記計算処理は、スケジューリング部12の指示により、必要な移動機、サブキャリアに対して求めても良いし、全ての移動機21−24、サブチャネルに対して、事前に計算をしておいても良い。
The transmission antenna
最後に、スケジューリング部12の詳細動作について、図3に示す詳細構成図(ブロック図)を用いて説明する。
Finally, the detailed operation of the
図3に示すように、スケジューリング部12のユーザデータ蓄積部121は、QoS検出部11からのユーザデータ(User Data)を、キュー(Queue)に蓄積し、リソース割り当て決定部123の指示に従い、蓄積されたユーザデータをリソースマッピング部13に出力する。
As shown in FIG. 3, the user
また、品質保証処理部122は、QoS検出部11からのQoS情報に基づき、ユーザデータの優先度を決定して、その優先度情報をその他のQoS情報と共にリソース割り当て決定部123に通知する。
Further, the quality
さらに、リソース割り当て決定部123は、キューのユーザデータ量、及び優先度情報、QoS情報、チャネル品質情報、並びに送信アンテナ番号iのサブチャネルkを構成するサブキャリアに対する送信電力P(i) k、及びサブキャリアに割り当てる総送信電力Pscに基づいて、複数の移動機のそれぞれに割り当てた送信電力の合計である、送信アンテナ毎に割り当てる送信電力量が、各送信アンテナの最大送信電力を超えないよう、かつ複数の送信アンテナのそれぞれに割り当てた送信電力の合計である送信電力量が、基地局全体の最大総送信電力を超えないよう、送信アンテナウェイト行列を含む、移動機及び送信サブチャネル数を割り当てたマッピング制御情報を生成してリソースマッピング部13に出力する。
Further, the resource
すなわち、リソース割り当て決定部123は、図5に示すフローチャートに基づいて動作する。
That is, the resource
最初に、ステップS101において、リソース割り当て決定部123は、各送信アンテナの残り送信電力量P(i) restを、次の式(6)に示すように、各送信アンテナの最大送信電力P(i) antに初期化するとともに、無線基地局10の残り総送信電力量Prestを、次の式(7)に示すように、基地局最大総送信電力Ptotalに初期化する。
First, in step S101, the resource
次に、ステップS102において、品質保証処理部122から通知される優先度情報及びその他QoS情報、ユーザデータ蓄積部121のキューに蓄積されているユーザデータ(User Data)量、送信アンテナウェイト処理後のチャネル品質情報及びサブストリーム数等の送信アンテナウェイト計算結果により、リソース割り当て予定の移動機及び送信サブチャネル量(最小送信サブチャネル数と最大送信サブチャネル数)をそれぞれ決定する。
Next, in step S102, the priority information and other QoS information notified from the quality
次に、ステップS103において、上記の決定の際(ステップS102)に、割り当て可能な移動機が有るかを確認し、無い場合(NO)は、ステップS106−S109で示すリソース割り当て処理に移行する。割り当て可能な移動機が有る場合(YES)は、次のステップS104に移行する。 Next, in step S103, at the time of the above determination (step S102), it is confirmed whether there is a mobile station that can be allocated. If there is no mobile station (NO), the process proceeds to the resource allocation process shown in steps S106 to S109. If there is an assignable mobile device (YES), the process proceeds to the next step S104.
次に、ステップS104において、全送信アンテナに対して電力割り当てが可能かを判定するために、送信アンテナウェイト計算部16が計算した、送信アンテナ番号iのサブチャネルkを構成するサブキャリアに対する送信電力P(i) kを用いて、以下の式(8)が成立する割当可能サブチャネル数SubCh_Numが、ステップS102で決定した最小送信サブチャネル数以上であることを確認する。ここで、1サブチャネルを構成するサブキャリア数をCarrier_Numとする。
Next, in step S104, the transmission power for the subcarriers constituting the subchannel k of the transmission antenna number i, calculated by the transmission antenna
さらに、無線基地局10の最大総送信電力の規定を守るため、以下の式(9)を満たしているかを確認する。
Further, in order to comply with the maximum total transmission power of the
割当可能サブチャネル数SubCh_Numが、ステップS102で決定した最大送信サブチャネル数以上の場合は、SubCh_Num=最大送信サブチャネル数とする。上記の式(8)及び式(9)を満たさない場合は、当該移動機をリソース割り当て済みとし、ステップS102の処理に戻る。 When the assignable subchannel number SubCh_Num is equal to or greater than the maximum transmission subchannel number determined in step S102, SubCh_Num = maximum transmission subchannel number. If the above equations (8) and (9) are not satisfied, it is determined that the mobile device has already been assigned a resource, and the process returns to step S102.
なお、移動機の移動速度等の条件に従い、送信アンテナウェイト制御を動的にオフしても良い。その場合は、送信アンテナ数をmとすると、次の式(10)となる。 Note that the transmission antenna weight control may be dynamically turned off in accordance with conditions such as the moving speed of the mobile device. In this case, when the number of transmission antennas is m, the following equation (10) is obtained.
ステップS104の判定式である式(8)及び式(9)を満たす場合は、当該移動機に対するリソース割り当てを決定し、各送信アンテナの残り送信電力量、無線基地局10の残り総送信電力量を以下の式(11)、式(12)により更新し、ステップS102に戻る。
When Expressions (8) and (9), which are the determination expressions in Step S104, are satisfied, resource allocation for the mobile device is determined, the remaining transmission power amount of each transmission antenna, and the remaining total transmission power amount of the
図6は、無線基地局10が4本の送信アンテナに対応している場合の送信アンテナ毎の割り当て電力量を示す図であり、図7は、無線基地局10の割り当て電力量を示す図である。図6に示すように、移動機A−Cのそれぞれに割り当てた送信電力の合計である、送信アンテナ(♯1−4)毎に割り当てる送信電力量が、各送信アンテナの最大送信電力を超えないよう、かつ図7に示すように、送信アンテナ♯1−4のそれぞれに割り当てた送信電力の合計である送信電力量が、基地局全体の最大総送信電力を超えないよう、移動機及び送信サブチャネル数を割り当てる必要がある。なお、各送信アンテナの最大送信電力は、基地局全体の最大総送信電力を送信アンテナ数で割った値とする必要は無く、送信アンプの制約に応じて自由に設定することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the allocated power amount for each transmission antenna when the
次に、ステップS101−S105の処理が終わった後、残りの送信アンテナ、送信電力を使用してリソース割り当てを行う。固有ビーム伝送のための送信電力割り当てを実施した際に発生する余剰送信電力を、使用する送信アンテナ本数を減らした上で、他チャネルのMIMO通信方式又は1入力1出力(SISO:Single-Input Single-Output)通信方式に利用する。なお、送信アンテナ本数を減らした上で、ステップS101−S105の処理を再度行っても良いが、本実施の形態1では簡単のため、送信アンテナウェイト制御を行わないリソース割り当てを行う。最も簡単な例として、残り電力の割り当てを1送信アンテナ毎とした例について説明する。 Next, after the processing of steps S101 to S105 is completed, resource allocation is performed using the remaining transmission antennas and transmission power. The surplus transmission power generated when transmission power allocation for eigenbeam transmission is performed is performed by reducing the number of transmission antennas to be used, and the MIMO communication system of other channels or 1-input 1-output (SISO: Single-Input Single). -Output) Used for communication method. Note that the processing in steps S101 to S105 may be performed again after reducing the number of transmission antennas. However, in the first embodiment, for simplicity, resource allocation without performing transmission antenna weight control is performed. As the simplest example, an example in which the remaining power is assigned for each transmission antenna will be described.
まず、ステップS106において、移動機21−24に対するリソース割り当て済み情報をリセットし、再度、品質保証処理部122から通知された優先度情報及びその他QoS情報、キューに蓄積されているユーザデータ量、各送信アンテナのチャネル品質情報等により、リソース割り当て予定の移動機及び送信サブチャネル量(最小送信サブチャネル数と最大送信サブチャネル数)をそれぞれ決定する。なお、この際にステップS105でリソースを割り当てた移動機はスケジューリングの候補から外しても良い。
First, in step S106, the resource allocation information for the mobile devices 21-24 is reset, and the priority information and other QoS information notified from the quality
次に、ステップS107おいて、割り当て可能な移動機があるかを確認し、無い場合(NO)は、リソース割り当て処理を終了する。割り当て可能な移動機が有る場合(YES)は、次のステップS108に移行する。 Next, in step S107, it is confirmed whether there is a mobile device that can be allocated. If there is no mobile device (NO), the resource allocation process is terminated. If there is an assignable mobile device (YES), the process proceeds to the next step S108.
次に、ステップS108おいて、サブキャリアに割り当てる総送信電力Pscを用いて、下記の式(13)が成立する割当可能サブチャネル数SubCh_Numが、ステップS106で決定した最小送信サブチャネル数以上であることを確認する。 Next, in step S108, using the total transmission power P sc allocated to the subcarriers, the number of subchannels that can be allocated SubCh_Num satisfying the following expression (13) is equal to or greater than the minimum number of transmission subchannels determined in step S106. Make sure that there is.
さらに、無線基地局10の最大総送信電力の規定を守るため、下記の式(14)を満たしているかを確認する。
Further, in order to comply with the maximum total transmission power of the
なお、SubCh_NumがステップS106で決定した最大送信サブチャネル数以上の場合は、SubCh_Num=最大送信サブチャネル数とする。上記の式(13)及び式(14)を満たさない場合は、当該移動機をリソース割り当て済みとし、ステップS106の処理に戻る。 When SubCh_Num is equal to or greater than the maximum transmission subchannel number determined in step S106, SubCh_Num = maximum transmission subchannel number. If the above equations (13) and (14) are not satisfied, it is determined that the mobile device has already been assigned a resource, and the process returns to step S106.
そして、ステップS109において、ステップS108の判定式である式(13)及び式(14)を満たす場合は、当該移動機に対するリソース割り当てを決定し、各送信アンテナの残り送信電力量、無線基地局10の残り総送信電力量を下記の式(15)、式(16)により更新し、ステップS106に戻る。 In Step S109, when Expressions (13) and (14), which are the determination expressions in Step S108, are satisfied, resource allocation for the mobile device is determined, and the remaining transmission power amount of each transmission antenna is determined. The remaining total transmission power amount is updated by the following equations (15) and (16), and the process returns to step S106.
なお、ステップS106−S109に示した例では、残り電力の割り当てを1送信アンテナ毎としたが、2送信アンテナ以上の場合も同様であり、使用する送信アンテナ数をl(エル)とした時に、当該送信アンテナ、かつ、サブキャリア毎の割り当て電力をPsc/l(エル)とすれば良い。 In the example shown in steps S106 to S109, the remaining power is assigned to each transmission antenna. However, the same applies to the case of two or more transmission antennas. When the number of transmission antennas to be used is 1 (el), The allocated power for each transmission antenna and each subcarrier may be P sc / l (L).
本実施の形態1により、送信アンテナウェイト決定のための繰り返し処理を必要としないため、固有ビーム伝送処理を実現する際に、回路規模及び処理の遅延を削減することができる。本実施の形態1は、送信アンプの最大出力に使用送信アンテナ数をかけた値が、無線基地局10全体の最大総送信出力より大きい場合に特に有効であり、一方で、送信アンプの最大出力を自由に設定できるため、送信アンプの価格上昇を抑えることが可能である。
According to the first embodiment, since iterative processing for determining transmission antenna weights is not required, the circuit scale and processing delay can be reduced when eigenbeam transmission processing is realized. The first embodiment is particularly effective when the value obtained by multiplying the maximum output of the transmission amplifier by the number of transmission antennas used is larger than the maximum total transmission output of the entire
さらに、本実施の形態1は、各移動機に等しく送信電力密度を割り当てることで電力割り当てにおけるユーザ間フェアネスを実現しているという特徴も持つ。 Furthermore, this Embodiment 1 also has the characteristic that the fairness between users in power allocation is implement | achieved by allocating transmission power density equally to each mobile station.
実施の形態2.
上記の実施の形態1に対して、スケジューリング部12のリソース割り当て決定部123は、各データサブキャリアに割り当てる送信アンテナ合計での電力Pscを、品質保証処理部122から通知される優先度情報、送信アンテナウェイト計算結果、チャネル品質情報に応じて、移動機毎に可変に設定可能とする。
Embodiment 2. FIG.
In contrast to the first embodiment, the resource
本実施の形態2により、上記の実施の形態1に対して、余剰となる電力を減らし、セル通信容量を上げる、または、QoSに応じたチャネル品質改善が可能となる。 According to the second embodiment, it is possible to reduce surplus power, increase the cell communication capacity, or improve the channel quality according to the QoS compared to the first embodiment.
実施の形態3.
上記の実施の形態1に対して、送信アンテナウェイト計算部16が行う処理を、移動機21−24に実施させ、その結果を量子化し、コード番号として上り信号を送信させる。
Embodiment 3 FIG.
In contrast to the first embodiment, the mobile station 21-24 performs the process performed by the transmission antenna
本実施の形態3により、フィードバック量を大幅に削減することができる、または、無線基地局10において、アップリンクとダウンリンク間のRFキャリブレーションが必要とならない、という効果がある。
According to the third embodiment, there is an effect that the amount of feedback can be significantly reduced, or the
実施の形態4.
図8に示すように、2つ以上のセル1、3が重なる領域に位置する(マルチサイト環境の)移動機C23、移動機E25に対して、無線基地局間で連携し、固有ビーム伝送を実施する際にも、各無線基地局で上記の実施の形態1と同様な送信アンテナウェイト制御及びリソース割り当て制御によるアンテナ間電力割り当てを行う。
Embodiment 4 FIG.
As shown in FIG. 8, eigen beam transmission is performed between radio base stations in cooperation with a mobile device C23 and a mobile device E25 (in a multi-site environment) located in a region where two or more cells 1 and 3 overlap. Also in implementation, inter-antenna power allocation is performed in each radio base station by transmission antenna weight control and resource allocation control similar to those in the first embodiment.
上記の実施の形態1と異なる点は、図2の送信アンテナウェイト計算部16において、移動機C23、移動機E25に対しては、送信アンテナ数を基地局数倍、すなわち、基地局数倍の行数の送信ウェイトベクトルを計算する必要があり、スケジューリング部12でその結果を各無線基地局の割り当て電力に反映する必要があることである。さらに、他の無線基地局の伝送路情報を移動機からの送信、または、ネットワーク経由で取得する必要がある。
The difference from the first embodiment is that, in the transmission antenna
1 セル、10 無線基地局、11 QoS検出部、12 スケジューリング部、13 リソースマッピング部、14 ベースバンド処理部、15 チャネル品質情報・伝送路情報取得部、16 送信アンテナウェイト計算部、21、22、23、24 移動機、121 ユーザデータ蓄積部、122 品質保証処理部、123 リソース割り当て決定部。 1 cell, 10 radio base station, 11 QoS detection unit, 12 scheduling unit, 13 resource mapping unit, 14 baseband processing unit, 15 channel quality information / transmission path information acquisition unit, 16 transmission antenna weight calculation unit, 21, 22, 23, 24 Mobile device, 121 User data storage unit, 122 Quality assurance processing unit, 123 Resource allocation determination unit.
Claims (5)
ネットワーク側から受信するIPパケットから、各移動機に対するQoSクラスを抽出し、ユーザデータ、及びQoS情報を出力するQoS検出部と、
前記QoS検出部からの前記ユーザデータ、及び前記QoS情報、チャネル品質情報、並びに送信アンテナのサブチャネルを構成するサブキャリアに対する送信電力、及びサブキャリアに割り当てる総送信電力を用いて、マッピング指示を行うスケジューリング部と、
前記スケジューリング部からのマッピング指示に従い、ユーザデータを下り論理無線フレームへマッピングするリソースマッピング部と、
前記リソースマッピング部からの前記下り論理無線フレーム、及び複数の移動機の各サブチャネルの送信アンテナウェイト行列を用いて無線信号処理を行い、下り物理無線フレームを生成するベースバンド処理部と、
前記ベースバンド処理部により復調された上り無線フレームから、前記チャネル品質情報、及び伝送路情報を取得し、前記チャネル品質情報を前記スケジューリング部へ出力するチャネル品質情報・伝送路情報取得部と、
前記チャネル品質情報・伝送路情報取得部からの前記伝送路情報に基づき、前記総送信電力、前記送信アンテナウェイト行列、及び前記送信電力を計算する送信アンテナウェイト計算部とを備え、
前記スケジューリング部は、前記ユーザデータ、及び前記QoS情報、前記チャネル品質情報、並びに前記送信電力、及び前記総送信電力に基づいて、複数の移動機のそれぞれに割り当てた送信電力の合計である、送信アンテナ毎に割り当てる送信電力量が、各送信アンテナの最大送信電力を超えないよう、かつ複数の送信アンテナのそれぞれに割り当てた送信電力の合計である送信電力量が、基地局全体の最大総送信電力を超えないよう制御された前記送信アンテナウェイト行列を含む、移動機及び送信サブチャネル数を割り当てたマッピング制御情報を生成して前記リソースマッピング部に出力する
ことを特徴とする無線基地局。 A radio base that performs multiple access using a multi-carrier scheme and a MIMO communication scheme that form parallel channels in the frequency direction through a plurality of mobile stations within the range of cells generated by itself, a plurality of transmission antennas, and a plurality of reception antennas Station,
A QoS detection unit that extracts a QoS class for each mobile device from an IP packet received from the network side, and outputs user data and QoS information;
A mapping instruction is performed using the user data from the QoS detection unit, the QoS information, channel quality information, transmission power for subcarriers constituting the subchannel of the transmission antenna, and total transmission power allocated to the subcarriers. A scheduling unit;
In accordance with a mapping instruction from the scheduling unit, a resource mapping unit that maps user data to a downlink logical radio frame;
A baseband processing unit that performs radio signal processing using the downlink logical radio frame from the resource mapping unit and a transmission antenna weight matrix of each subchannel of a plurality of mobile devices, and generates a downlink physical radio frame;
From the uplink radio frame demodulated by the baseband processing unit, acquire the channel quality information and transmission path information, and output the channel quality information to the scheduling unit, channel quality information / transmission path information acquisition unit,
Based on the transmission path information from the channel quality information / transmission path information acquisition unit, the total transmission power, the transmission antenna weight matrix, and a transmission antenna weight calculation unit that calculates the transmission power,
The scheduling unit is a total of transmission power allocated to each of a plurality of mobile stations based on the user data, the QoS information, the channel quality information, the transmission power, and the total transmission power. The transmission power amount assigned to each antenna does not exceed the maximum transmission power of each transmission antenna, and the total transmission power assigned to each of the plurality of transmission antennas is the maximum total transmission power of the entire base station. A radio base station characterized by generating mapping control information to which a mobile station and the number of transmission subchannels are assigned, including the transmission antenna weight matrix controlled so as not to exceed A, and outputting the mapping control information to the resource mapping unit.
ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。 The scheduling unit uses surplus transmission power generated when transmission power allocation for eigenbeam transmission is performed for a MIMO communication system or SISO communication system of another channel after reducing the number of transmission antennas to be used. The radio base station according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。 The scheduling unit does not perform transmission antenna weight control when determining that it is better not to perform transmission antenna weight control when performing transmission power allocation for eigenbeam transmission. 1. A radio base station according to 1.
ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。 The radio base station according to claim 1, wherein the scheduling section increases / decreases a total transmission power of transmission antennas allocated to each subcarrier according to the QoS information and the channel quality information.
前記スケジューリング部は、前記送信アンテナウェイト計算部の計算結果を各無線基地局の割り当て送信電力に反映する
ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。 The transmission antenna weight calculation unit calculates the total transmission power, the transmission antenna weight matrix, and the transmission power for a mobile station that performs eigenbeam transmission in a multi-site environment by multiplying the number of transmission antennas by the number of radio base stations. Calculate
The radio base station according to claim 1, wherein the scheduling unit reflects a calculation result of the transmission antenna weight calculation unit in an allocated transmission power of each radio base station.
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