JP2011049842A - Base station, and channel allocation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基地局およびチャネル割当方法に関し、特に、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)方式を採用した移動通信システムに関する。 The present invention relates to a base station and a channel allocation method, and more particularly to a mobile communication system employing a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) scheme.
電波状況などに応じて基地局が移動局に割り当てる無線チャネルの位置(周波数帯域、タイムスロットなど)や数を決定または変更することにより、通信品質の維持向上を図る移動通信システムが知られている。 2. Description of the Related Art Mobile communication systems are known that maintain or improve communication quality by determining or changing the position (frequency band, time slot, etc.) and number of radio channels that a base station allocates to mobile stations in accordance with radio wave conditions. .
たとえば非特許文献1に記載された規格に準拠するXGP(eXtended Global Platform)では、基地局が、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして移動局に割り当てた後、割り当てた無線チャネルを1フレームごとに変更することができる。
For example, in XGP (eXtended Global Platform) conforming to the standard described in Non-Patent
SM(Spatial Multiplexing:空間多重)やSDM(Space Division Multiplexing:空間分割多重)などのMIMO方式を用いて、基地局と移動局との間の無線区間に複数の空間ストリームを形成すれば、無線チャネル当たりの伝送容量を増やすことできる。 If a plurality of spatial streams are formed in a radio section between a base station and a mobile station using a MIMO scheme such as SM (Spatial Multiplexing) or SDM (Space Division Multiplexing), a radio channel is formed. The transmission capacity per hit can be increased.
しかしながら、上記XGPなどの移動通信システムでは、MIMO方式に対応した移動局への無線チャネルの割当方法が未だ確立されていない。特に、SMやSDMでは、基地局と移動局との間で同時に異なる数の空間ストリームを形成することができない、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの特性は全て同じになる、などの特徴を考慮して無線チャネルを割り当てることが望ましい。 However, in the mobile communication system such as XGP, a method for assigning a radio channel to a mobile station corresponding to the MIMO scheme has not been established yet. In particular, in SM and SDM, it is not possible to form different numbers of spatial streams at the same time between a base station and a mobile station, and the characteristics of spatial streams formed on the same radio channel are all the same. It is desirable to assign a radio channel in consideration.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、MIMO方式に適した無線チャネルの割当てを行うことができる基地局およびチャネル割当方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a base station and a channel allocation method capable of performing radio channel allocation suitable for the MIMO scheme.
上記課題を解決するために、本発明に係る基地局は、MIMO方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局であって、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成可能な無線チャネルを通信チャネル候補として選出するとともに、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定する伝送容量推定手段と、前記伝送容量推定手段により前記空間ストリームの数のそれぞれについて推定される前記通信チャネル候補の総伝送容量を比較し、該比較結果に基づいて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数を決定するストリーム数決定手段と、前記ストリーム数決定手段により決定される空間ストリームの数について選出された前記通信チャネル候補の全部または一部を通信チャネルとして前記移動局に割り当てるチャネル割当手段と、前記ストリーム数決定手段により決定される空間ストリームの数と、前記チャネル割当手段により割り当てられる通信チャネルと、を前記移動局に通知する手段と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a base station according to the present invention is a base station that allocates at least a part of a plurality of radio channels as communication channels to a mobile station that supports the MIMO scheme. For each of the number of spatial streams that can be formed, a radio channel that can form the number of spatial streams is selected as a communication channel candidate, and the total transmission capacity of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed Transmission capacity estimation means for estimating the total transmission capacity of the communication channel candidates estimated for each of the number of spatial streams by the transmission capacity estimation means, and based on the comparison result, A stream number determining means for determining the number of spatial streams to be formed in between, and the stream number determining means Channel allocating means for allocating all or part of the communication channel candidates selected for the number of spatial streams to the mobile station as communication channels, the number of spatial streams determined by the stream number determining means, and the channel Means for notifying the mobile station of the communication channel assigned by the assigning means.
本発明によれば、MIMO方式により形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量を考慮して、無線チャネルを割り当てることができる。このため、MIMO方式に適した無線チャネルの割当てが可能となる。 According to the present invention, it is possible to assign a radio channel in consideration of a transmission capacity that increases in accordance with the number of spatial streams formed by the MIMO scheme. For this reason, it is possible to assign a radio channel suitable for the MIMO scheme.
また、本発明の一態様では、前記基地局は、前記複数の無線チャネルそれぞれの回線品質を表す回線品質値を検出する検出手段と、複数の空間ストリーム数のそれぞれに関連づけて、該数の空間ストリームを形成するために要する回線品質の閾値を記憶する記憶手段と、をさらに含み、前記伝送容量推定手段は、前記検出手段により検出される前記複数の無線チャネルそれぞれの回線品質値と、前記記憶手段に記憶される閾値と、の比較結果に基づき、前記空間ストリームの数のそれぞれについて、前記通信チャネル候補を選出してもよい。 Also, in one aspect of the present invention, the base station associates the number of space streams with detection means for detecting a channel quality value representing the channel quality of each of the plurality of radio channels, and each of the plurality of spatial streams. Storage means for storing a threshold of channel quality required to form a stream, wherein the transmission capacity estimation means includes channel quality values for each of the plurality of radio channels detected by the detection means, and the storage The communication channel candidates may be selected for each of the number of spatial streams based on the comparison result with the threshold value stored in the means.
また、本発明の一態様では、前記伝送容量推定手段は、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成した場合に前記通信チャネル候補のそれぞれに適用可能な変調方式を判定するとともに、該判定結果にさらに基づいて、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定してもよい。 Also, in one aspect of the present invention, the transmission capacity estimation unit may determine each of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed for each number of spatial streams that can be formed with the mobile station. May be determined, and the total transmission capacity of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed may be estimated based on the determination result.
この態様によれば、MIMO方式により形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量をより正確に推定することができる。 According to this aspect, it is possible to more accurately estimate the transmission capacity that increases in accordance with the number of spatial streams formed by the MIMO scheme.
また、本発明の一態様では、前記複数の無線チャネルのそれぞれは、所定の周波数帯域内に規定された複数のサブチャネルのいずれかと、所定時間幅のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのいずれかと、に属し、前記伝送容量推定手段による通信チャネル候補の選出および通信チャネル候補の総伝送容量の推定と、前記ストリーム数決定手段による空間ストリームの数の決定と、前記チャネル割当手段による通信チャネルの割当てと、をタイムスロットごとに行ってもよい。 In the aspect of the invention, each of the plurality of radio channels may include one of a plurality of subchannels defined in a predetermined frequency band and a plurality of time slots defined in a frame having a predetermined time width. Any of the above, the selection of communication channel candidates by the transmission capacity estimation means, the estimation of the total transmission capacity of the communication channel candidates, the determination of the number of spatial streams by the number of stream determination means, and the communication channel by the channel allocation means May be performed for each time slot.
この態様によれば、複数のタイムスロットに一律に同数の空間ストリームを形成する場合に比べて、無線リソースの利用効率を高めることができる。 According to this aspect, it is possible to improve the use efficiency of radio resources as compared to the case where the same number of spatial streams are uniformly formed in a plurality of time slots.
また、本発明の一態様では、前記MIMO方式の種別は、SMまたはSDMであってもよい。 In one aspect of the present invention, the type of the MIMO scheme may be SM or SDM.
また、本発明に係るチャネル割当方法は、MIMO方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局のチャネル割当方法であって、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成可能な無線チャネルを通信チャネル候補として選出するとともに、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定する伝送容量推定ステップと、前記伝送容量推定ステップで前記空間ストリームの数のそれぞれについて推定される前記通信チャネル候補の総伝送容量を比較し、該比較結果に基づいて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数を決定するストリーム数決定ステップと、前記ストリーム数決定ステップで決定される空間ストリームの数について選出された前記通信チャネル候補の全部または一部を通信チャネルとして前記移動局に割り当てるチャネル割当ステップと、前記ストリーム数決定ステップで決定される空間ストリームの数と、前記チャネル割当ステップで割り当てられる通信チャネルと、を前記移動局に通知するステップと、を含むことを特徴とする。 Further, the channel allocation method according to the present invention is a channel allocation method of a base station that allocates at least a part of a plurality of radio channels as communication channels to a mobile station compatible with the MIMO scheme. For each of the number of spatial streams that can be formed, radio channels that can form the number of spatial streams are selected as communication channel candidates, and the total transmission capacity of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed is The total transmission capacity of the communication channel candidates estimated for each of the number of spatial streams in the transmission capacity estimation step and the estimated transmission capacity estimation step are compared with each other based on the comparison result. Stream number determining step for determining the number of spatial streams to be formed, and the number of streams A channel assignment step of assigning all or part of the communication channel candidates selected for the number of spatial streams determined in the determination step to the mobile station as communication channels, and the number of spatial streams determined in the number of streams determination step And a step of notifying the mobile station of the communication channel assigned in the channel assignment step.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る移動通信システム10の構成を示す図である。図1に示すように、移動通信システム10は、基地局12と、複数の移動局14(ここでは移動局14−1〜14−3のみを示す)と、を含んで構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
基地局12は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式およびTDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex:時分割多元接続/時分割複信)方式により、複数の移動局14と多重通信を行う。
The
図2は、移動通信システム10における無線チャネル構成を示す図である。同図に示すように、移動通信システム10では、所定時間幅のTDMAフレーム(ここでは5ms)が上りサブフレーム(2.5ms)と下りサブフレーム(2.5ms)とに区分され、さらに各サブフレームがそれぞれ複数のタイムスロット(ここではSlot1〜Slot4)に均等に区分されている。また、所定の周波数帯域に複数のOFDMAサブチャネル(ここではSch1〜Sch18)が規定されている。基地局12が移動局14に割り当てる無線チャネルの最小単位はPRU(Physical Resource Unit)と呼ばれ、各PRUは、タイムスロット(Slot1〜Slot4)のいずれかと、サブチャネル(Sch1〜Sch18)のいずれかと、に属する。そして、全72のPRUは、1から始まる連続するPRU番号(1,2,3,・・・,72)で識別されるよう定められている。
FIG. 2 is a diagram showing a radio channel configuration in the
これら72のPRUのうち、特定のサブチャネル(ここではSch1)に属する4つのPRU(PRU1〜PRU4)については、1以上の移動局14に共用されるCCH(Common Channel:共通チャネル)として用いられる。一方、他の68のPRU(PRU5〜PRU72)については、各移動局14に個別に割り当てられるICH(Individual Channel:個別チャネル)として用いられる。ICHには、各移動局14に原則1つ割り当てられ主に制御情報の伝送に用いられるANCH(Anchor Channel)、各移動局14に通信チャネルとして1つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるEXCH(Extra Channel)などが含まれる。なお、基地局12は、移動局14にICHとして割り当てるPRU(特にEXCH)を1フレームごとに変更することができる。
Of these 72 PRUs, four PRUs (PRU1 to PRU4) belonging to a specific subchannel (here, Sch1) are used as a CCH (Common Channel) shared by one or more mobile stations 14. . On the other hand, the other 68 PRUs (PRU5 to PRU72) are used as ICH (Individual Channel) individually assigned to each mobile station 14. In principle, one ICH is assigned to each mobile station 14 and is mainly used for transmission of control information, and one or more communication channels are assigned to each mobile station 14 and are mainly used for transmission of communication data. EXCH (Extra Channel) or the like. Note that the
また、移動局14の少なくとも一部および基地局12は、それぞれ、複数のアンテナ素子を備えており、MIMO方式(SMまたはSDM)を用いてPRUごとに複数の空間ストリームを形成することにより、PRU当たりの伝送容量を増やすことができる。このSMやSDMには、基地局12と移動局14との間で同時に異なる数の空間ストリームを形成することができない、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの特性は全て同じになる、などの特徴がある。
Further, at least a part of the mobile station 14 and the
移動通信システム10では、基地局12がMIMO方式に対応した移動局14に通信チャネルを割り当てる際に、基地局12と移動局14との間に形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量が考慮される。
In the
たとえば、基地局12は、MIMO方式(空間ストリーム数4まで)に対応した移動局14に通信チャネルを割り当てる際、その移動局14との間に形成可能な空間ストリームの数(1,2,4)のそれぞれについて、その数の空間ストリームを形成可能なPRUを通信チャネル候補として選出する。具体的には、PRUの空き状況、移動局14との間で送受されるデータの量、各PRUの無線品質などに基づいて、空間ストリーム数を1とした場合に移動局14に割り当て可能な通信チャネル候補Aと、空間ストリーム数を2とした場合に移動局14に割り当て可能な通信チャネル候補Bと、空間ストリーム数を4とした場合に移動局14に割り当て可能な通信チャネル候補Cと、を選出する。
For example, when the
次に、基地局12は、選出された通信チャネル候補A〜Cの総伝送容量を推定する。たとえば、通信チャネル候補Aに含まれるPRUの数に空間ストリーム数1を乗じた値を通信チャネル候補Aの総伝送容量として推定する。同様に、通信チャネル候補Bに含まれるPRUの数に空間ストリーム数2を乗じた値を通信チャネル候補Bの総伝送容量として、通信チャネル候補Cに含まれるPRUの数に空間ストリーム数4を乗じた値を通信チャネル候補Cの総伝送容量として、それぞれ推定する。
Next, the
そして、基地局12は、推定された通信チャネル候補A〜Cの総伝送容量を比較し、その比較結果に基づいて、移動局14との間に形成する空間ストリームの数を決定する。たとえば、3つの通信チャネル候補の中で通信チャネル候補Bの総伝送容量が最も大きければ、移動局14との間に形成する空間ストリームの数を2とする。また、基地局12は、決定された空間ストリーム数2に対応する通信チャネル候補B(またはその一部)を通信チャネルとして移動局14に割り当てる。
Then, the
このように、移動通信システム10では、基地局12が、空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量を考慮して、移動局14に通信チャネルを割り当てる。
Thus, in the
以下では、上記処理を実現するために基地局12が備える構成を具体的に説明する。
Below, the structure with which the
図3は、基地局12の機能ブロック図である。図3に示すように、基地局12は、複数のアンテナ素子20(ここではアンテナ素子20−1〜20−4)、無線通信部22、ベースバンド部24、信号処理部26、制御部28(回線品質検出部30、伝送容量推定部32、ストリーム数決定部34、チャネル割当部36、チャネル通知部38)、および記憶部40を含んで構成される。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
アンテナ素子20−1〜20−4は、移動局14から無線信号を受信し、受信された無線信号を無線通信部22に出力する。また、アンテナ素子20−1〜20−4は、無線通信部22から供給される無線信号を移動局14に対して送信する。
The antenna elements 20-1 to 20-4 receive a radio signal from the mobile station 14 and output the received radio signal to the
無線通信部22は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、A/D変換器、およびD/A変換器を含んで構成される。無線通信部22は、アンテナ素子20−1〜20−4から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにディジタル信号に変換してから、ベースバンド部24に出力する。また、無線通信部22は、ベースバンド部24から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ素子20−1〜20−4に供給する。
The
ベースバンド部24は、FFT(Fast Fourier Transform)部、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部、直並列変換器、および並直列変換器を含んで構成される。ベースバンド部24は、無線通信部22から入力されるディジタル信号に、GI(Guard Interval)の除去、直並列変換、離散フーリエ変換などを施し、得られた複素シンボル列を信号処理部26に出力する。また、ベースバンド部24は、信号処理部26から入力される複素シンボル列に、逆離散フーリエ変換、並直列変換、GIの付加などを施し、得られたディジタル信号を無線通信部22に出力する。
The
信号処理部26は、ベースバンド部24から入力される複素シンボル列に対して、各空間ストリームに対応する信号成分への分離、復調、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部28に出力する。また、信号処理部26は、制御部28から入力される移動局14への送信データに対して、誤り検出符号の付加、符号化、変調、各空間ストリームへの信号分配などを施し、得られた複素シンボル列をベースバンド部24に出力する。
The
制御部28は、たとえばCPUおよびCPUの動作を制御するプログラムで構成され、基地局12の各部を制御する。特に、制御部28は、回線品質検出部30、伝送容量推定部32、ストリーム数決定部34、チャネル割当部36、およびチャネル通知部38を機能的に含み、移動局14との間に形成する空間ストリームの数の決定、移動局14に割り当てるPRUの決定、決定された空間ストリーム数およびPRUの通知などを行う。
The
回線品質検出部30は、各PRUの回線品質を表す回線品質値を検出する。各PRUの回線品質値としては、たとえば、キャリアセンス(妨害波測定)により検出されるRSSI(Received Signal Strength Indication:受信信号強度)やSNR(Signal to Noise Ratio:信号対雑音電力比)を用いることができる。
The line
伝送容量推定部32は、移動局14がMIMO方式に対応したものである場合、その移動局14との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、その数の空間ストリームを形成可能なPRUを通信チャネル候補として選出するとともに、その数の空間ストリームを形成した場合における通信チャネル候補の総伝送容量を推定する。移動局14が何ストリームまでのMIMO方式に対応したものであるかは、たとえば通信開始時に移動局14から通知されるプロトコルバージョン番号によって識別される。なお、SMやSDMでは、基地局12と移動局14との間に形成可能な空間ストリームの数の上限は、それぞれが備えるアンテナ素子の本数に依存する。
When the mobile station 14 is compatible with the MIMO scheme, the transmission
ここで、移動局14との間に形成可能な空間ストリームの数が1,2または4であるものとすると、伝送容量推定部32は、空間ストリーム数を1,2,4とした場合に移動局14に割り当て可能なPRUを通信チャネル候補としてそれぞれ選出する。これらの通信チャネル候補の選出は、たとえばPRUチャネルの空き状況、移動局14との間で送受されるデータの量、通信種別(音声通信、データ通信など)、移動局14の契約情報(その移動局14に割当て可能な無線チャネルの上限数に関連する情報)、各PRUの無線品質などの少なくとも1つに基づいて、行われる。
Here, assuming that the number of spatial streams that can be formed with the mobile station 14 is 1, 2 or 4, the transmission
特に、空間ストリーム数を2以上とした場合の通信チャネル候補の選出は、回線品質検出部30により検出される各PRUの回線品質値と、記憶部40に記憶される回線品質の閾値(図4参照)と、の比較結果に基づいて行われる。もちろん、空間ストリーム数を2以上とした場合の通信チャネル候補の選出は、その他の指標にさらに基づいて行ってもよい。
In particular, the selection of communication channel candidates when the number of spatial streams is two or more is determined by selecting the channel quality value of each PRU detected by the channel
図4は、複数の空間ストリーム数(ここでは1,2,4)と、それら各数の空間ストリームを形成するために要する回線品質の閾値と、の対応関係を示すテーブルの一例である。ここで、回線品質検出部30により検出される各PRUの回線品質値がRSSIである場合(RSSIが低いほど回線品質が高い)、伝送容量推定部32は、RSSIがγ未満であるPRUを4つの空間ストリームを形成可能なPRUであると判定し、RSSIがγ以上β未満であるPRUを2つの空間ストリームを形成可能なPRUであると判定し、RSSIがβ以上α未満であるPRUを1つの空間ストリームを形成可能な(つまりMIMO方式を適用できない)PRUであると判定する(この場合、α>β>γ)。一方、回線品質検出部30により検出される各PRUの回線品質値がSNRである場合(SNRが高いほど回線品質が高い)、伝送容量推定部32は、SNRがγ以上であるPRUを4つの空間ストリームを形成可能なPRUであると判定し、SNRがβ以上γ未満であるPRUを2つの空間ストリームを形成可能なPRUであると判定し、SNRがα以上β未満であるPRUを1つの空間ストリームを形成可能な(つまりMIMO方式を適用できない)PRUであると判定する(この場合、α<β<γ)。
FIG. 4 is an example of a table showing a correspondence relationship between a plurality of spatial streams (here, 1, 2, and 4) and a threshold of channel quality required to form each number of spatial streams. Here, when the channel quality value of each PRU detected by the channel
図5A、図5B、図5Cは、空間ストリームの数(1,2,4)のそれぞれについて選出されたユーザAの移動局14に対する通信チャネル候補およびその総伝送容量(延べPRU数)の一例を示す図である。同図に示す例では、空間ストリーム数を1,2,4とした場合の通信チャネル候補のPRU数が、それぞれ17PRU,9PRU,4PRUとなっている(太線枠内参照)。PRU数で比較すると、3つの通信チャネル候補の中では、空間ストリーム数を1とした場合の通信チャネル候補のPRU数(17PRU)が最も多い。 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are examples of communication channel candidates for user A's mobile station 14 selected for each of the number of spatial streams (1, 2, 4) and their total transmission capacity (total number of PRUs). FIG. In the example shown in the figure, the number of PRUs of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1, 2, and 4 is 17 PRU, 9 PRU, and 4 PRU, respectively (see the bold frame). In comparison with the number of PRUs, among the three communication channel candidates, the number of PRUs (17 PRUs) of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1 is the largest.
しかし、伝送容量推定部32は、単にPRU数だけで各通信チャネル候補の総伝送容量を推定するのではなく、各PRUに形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量を踏まえて、各通信チャネル候補の総伝送容量を推定する。
However, the transmission
たとえば、伝送容量推定部32は、図5A〜図5Cに示すように、PRU数に空間ストリーム数を乗じた値(延べPRU数)を通信チャネル候補の総伝送容量として推定する。同図に示す例では、空間ストリーム数を1,2,4とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は、それぞれ17PRU(17PRU×1),18PRU(9PRU×2),16PRU(4PRU×4)となる。このため、延べPRU数で比較すると、3つの通信チャネル候補の中では、空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量(18PRU)が最大となる。
For example, as shown in FIGS. 5A to 5C, the transmission
ストリーム数決定部34は、伝送容量推定部32により空間ストリームの数のそれぞれについて推定される通信チャネル候補の総伝送容量を比較し、その比較結果に基づいて、移動局14との間に形成する空間ストリームの数を決定する。
The number-of-streams determination unit 34 compares the total transmission capacities of the communication channel candidates estimated for each of the number of spatial streams by the transmission
たとえば図5A〜図5Cに示す例では、ストリーム数決定部34は、総伝送容量(延べPRU数)が最大となる空間ストリーム数2を移動局14との間に形成する空間ストリームの数としてもよい。ただし、同図に示す例のように、各通信チャネル候補の総伝送容量にあまり差がない場合(たとえば総伝送容量の差が所定値以下である場合)には、PRU占有率が最小となる空間ストリーム数4を移動局14に割り当てる空間ストリーム数としてもよい。こうすれば、移動局14の通信スループットの向上と、基地局12のユーザ収容数の向上と、を両立させることができる。
For example, in the example illustrated in FIGS. 5A to 5C, the stream number determination unit 34 may calculate the number of spatial streams that form the maximum total transmission capacity (total number of PRUs) 2 with the mobile station 14 as the number of spatial streams. Good. However, as in the example shown in the figure, when there is not much difference between the total transmission capacities of the respective communication channel candidates (for example, when the difference between the total transmission capacities is equal to or less than a predetermined value), the PRU occupancy is minimum. The number of
チャネル割当部36は、ストリーム数決定部34により決定される空間ストリームの数について選出された通信チャネル候補の全部または一部を移動局14に割り当てる。
The
たとえば図5A〜図5Cに示す例において、ストリーム数決定部34が空間ストリーム数2を移動局14に割り当てる空間ストリーム数として決定したとすると、チャネル割当部36は、空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補(図5Bの太線枠内参照)を移動局14に割り当てるPRUとして決定する。
For example, in the example shown in FIGS. 5A to 5C, when the number-of-streams determination unit 34 determines that the number of
チャネル通知部38は、ストリーム数決定部34により決定される空間ストリームの数と、チャネル割当部36により移動局14に割り当てられる通信チャネルと、を移動局14に通知する。すなわち、チャネル通知部38は、ストリーム数決定部34により決定される空間ストリームの数と、チャネル割当部36により通信チャネルとして移動局14に割り当てられるPRUと、を含む所定フォーマットのチャネル通知メッセージを生成し、信号処理部26に出力することにより、このチャネル通知メッセージを移動局14に通知する。
The
なお、図5A〜図5Cでは、基地局12が移動局14との間に形成する空間ストリームの数をタイムスロットの区別なく一律に決定する例を示したが、基地局12は、通信チャネル候補の選出、通信チャネル候補の総伝送容量の推定、空間ストリーム数の決定、および通信チャネルの割当てを、タイムスロットごとに行ってもよい。SMやSDMを採用した移動通信システム10では、基地局12と移動局14との間で同時に異なる数の空間ストリームを形成することができないが、タイムスロットごとに空間ストリームの数を変えることは可能だからである(たとえば、Slot1の空間ストリーム数を2、Slot2の空間ストリーム数を4にすることは可能)。
5A to 5C show an example in which the number of spatial streams formed between the
図6A、図6B、図6Cは、空間ストリームの数(1,2,4)のそれぞれについてタイムスロットごとに選出されたユーザAの移動局14に対する通信チャネル候補およびその総伝送容量(延べPRU数)の一例を示す図である。同図に示す例では、空間ストリーム数を1,2,4とした場合のSlot1における通信チャネル候補のPRU数が、それぞれ6PRU,6PRU,4PRUとなっている(Slot1の太線枠内参照)。PRU数で比較すると、3つの通信チャネル候補の中では、空間ストリーム数を4とした場合のSlot1における通信チャネル候補のPRU数(4PRU)が最も少ない。
6A, 6B, and 6C show communication channel candidates for the mobile station 14 of user A selected for each time slot for each of the number of spatial streams (1, 2, 4) and their total transmission capacity (total number of PRUs). It is a figure which shows an example. In the example shown in the figure, the number of PRUs of communication channel candidates in
しかし、図5A〜図5Cと同様、PRU数に空間ストリーム数を乗じた値(延べPRU数)をSlot1における通信チャネル候補の総伝送容量として推定すれば、図6A〜図6Cに示す例では、空間ストリーム数を1,2,4とした場合のSlot1における通信チャネル候補の総伝送容量は、それぞれ6PRU(6PRU×1),12PRU(6PRU×2),16PRU(4PRU×4)となる。このため、延べPRU数で比較すると、Slot1における3つの通信チャネル候補の中では、空間ストリーム数を4とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量(16PRU)が最大となる。
However, as in FIGS. 5A to 5C, if the total transmission capacity of communication channel candidates in
他のタイムスロットでも同様に延べPRU数で比較すると、Slot2では空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量(12PRU)が、Slot3では空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量(6PRU)が、Slot4では空間ストリーム数を1とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量(4PRU)が、それぞれ最大となる。
Similarly, when comparing the total number of PRUs in other time slots, the total transmission capacity (12 PRU) of communication channel candidates when the number of spatial streams is 2 in
このため、図6A〜図6Cに示す例では、Slot1,2,3,4において、ストリーム数決定部34が移動局14との間に形成する空間ストリームの数をそれぞれ4,2,2,1とし、チャネル割当部36が空間ストリームの数を4,2,2,1とした場合の通信チャネル候補をそれぞれ通信チャネルとして移動局14に割り当てれば、移動局14に割り当てられる通信チャネルの総伝送容量は延べPRU数換算で38PRUとなる(図7参照)。これは、基地局12が移動局14との間に形成する空間ストリーム数をタイムスロットの区別なく一律に2とした場合の総伝送容量32PRU(延べPRU数換算、図6B参照)よりも大きい。
For this reason, in the example shown in FIGS. 6A to 6C, the number of spatial streams formed between the mobile station 14 and the stream number determination unit 34 is 4, 2, 2, 1 in
このように、基地局12が、通信チャネル候補の選出、通信チャネル候補の総伝送容量の推定、空間ストリーム数の決定、および通信チャネルの割当てを、タイムスロットごとに行えば、複数のタイムスロットに一律に同数の空間ストリームを形成する場合に比べて、無線リソースの利用効率を高めることができる。
As described above, if the
なお、図5A〜図5Cおよび図6A〜図6Cでは、延べPRU数を通信チャネル候補の総伝送容量とみなす例を示したが、通信チャネル候補のそれぞれに適用可能な変調方式を考慮した合計伝送レートを通信チャネル候補の総伝送容量とみなしてもよい。 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C show examples in which the total number of PRUs is regarded as the total transmission capacity of communication channel candidates. However, the total transmission considering the modulation scheme applicable to each of the communication channel candidates is shown. The rate may be regarded as the total transmission capacity of the communication channel candidates.
図8A、図8Bは、空間ストリームの数(1,2)のそれぞれについて選出された通信チャネル候補およびその総伝送容量(延べPRU数)の一例を示す図である。同図に示す例では、空間ストリーム数を1,2とした場合の通信チャネル候補のPRU数がそれぞれ4PRU,1PRUであり(太線枠内参照)、その総伝送容量は延べPRU数換算でそれぞれ4PRU(4PRU×1),2PRU(1PRU×2)である。 8A and 8B are diagrams illustrating examples of communication channel candidates selected for each of the number of spatial streams (1, 2) and their total transmission capacity (total number of PRUs). In the example shown in the figure, the number of PRUs of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1 and 2 is 4 PRU and 1 PRU, respectively (see the thick line frame), and the total transmission capacity is 4 PRUs in terms of the total number of PRUs. (4PRU × 1), 2PRU (1PRU × 2).
一方、図9は、図8A、図8Bに示す例において、各通信チャネル候補に適用可能な変調方式を考慮した通信チャネル候補の総伝送容量(合計伝送レート)を示す図である。SMやSDMを採用した移動通信システム10では、同じPRUに形成される空間ストリームの特性は全て同じになるため、同じPRUに形成される空間ストリームに適用される変調方式も通常は全て同じになる。
On the other hand, FIG. 9 is a diagram showing the total transmission capacity (total transmission rate) of communication channel candidates in consideration of the modulation scheme applicable to each communication channel candidate in the examples shown in FIGS. 8A and 8B. In the
空間ストリーム数を1とした場合に各PRUに適用可能な変調方式がBPSKであり、空間ストリーム数を2とした場合に各PRUに適用可能な変調方式もBPSKであれば(図9左列参照)、空間ストリーム数を1とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は4(bit/symbol)、空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は2(bit/symbol)となる。この場合、空間ストリーム数を1とした方が、総伝送容量は大きくなる。 The modulation scheme applicable to each PRU when the number of spatial streams is 1 is BPSK, and the modulation scheme applicable to each PRU when the number of spatial streams is 2 is also BPSK (see the left column in FIG. 9). ), The total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1 is 4 (bit / symbol), and the total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 2 is 2 (bit / symbol). Become. In this case, the total transmission capacity increases when the number of spatial streams is 1.
空間ストリーム数を1とした場合に各PRUに適用可能な変調方式がBPSKであり、空間ストリーム数を2とした場合に各PRUに適用可能な変調方式がQPSKであれば(図9中央列参照)、空間ストリーム数を1とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は4(bit/symbol)、空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量も4(bit/symbol)となる。この場合、総伝送容量に差が出ないため、たとえばPRU占有率がより少なくなるよう、空間ストリーム数を2とする方が好ましい。 When the number of spatial streams is 1, the modulation scheme applicable to each PRU is BPSK, and when the number of spatial streams is 2, the modulation scheme applicable to each PRU is QPSK (see the middle column in FIG. 9). ), The total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1 is 4 (bit / symbol), and the total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 2 is 4 (bit / symbol). Become. In this case, since there is no difference in the total transmission capacity, it is preferable to set the number of spatial streams to 2, for example, so that the PRU occupancy rate becomes smaller.
空間ストリーム数を1とした場合に各PRUに適用可能な変調方式がBPSKであり、空間ストリーム数を2とした場合に各PRUに適用可能な変調方式が64QAMであれば(図9右列参照)、空間ストリーム数を1とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は4(bit/symbol)、空間ストリーム数を2とした場合の通信チャネル候補の総伝送容量は12(bit/symbol)となる。この場合、空間ストリーム数を2とした方が、総伝送容量は大きくなる。 The modulation scheme applicable to each PRU when the number of spatial streams is 1 is BPSK, and the modulation scheme applicable to each PRU when the number of spatial streams is 2 is 64QAM (see the right column in FIG. 9). ), The total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 1 is 4 (bit / symbol), and the total transmission capacity of communication channel candidates when the number of spatial streams is 2 is 12 (bit / symbol). Become. In this case, the total transmission capacity increases when the number of spatial streams is two.
このように、各PRUに適用可能な変調方式を踏まえて通信チャネル候補の総伝送容量を推定すれば、MIMO方式により形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量をより正確に推定することができる。 Thus, if the total transmission capacity of communication channel candidates is estimated based on the modulation scheme applicable to each PRU, the transmission capacity that increases according to the number of spatial streams formed by the MIMO scheme can be estimated more accurately. be able to.
記憶部40は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、制御部28により実行されるプログラムや図4に示すテーブルなどを記憶する。
The
次に、基地局12の動作を説明する。
Next, the operation of the
図10は、基地局12で実行されるチャネル割当処理の一例を示すフロー図である。本処理は、たとえば1フレームごとに実行される。なお、ここでは、移動局14との間に形成可能な空間ストリームの数が1,2または4であるものとする。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of channel assignment processing executed by the
図10に示すように、基地局12は、各PRUの回線品質値(RSSI、SNRなど)を検出する(S100)。そして、基地局12は、検出された各PRUの回線品質値と、記憶部に記憶される回線品質の閾値(図4参照)と、の比較結果に基づき、空間ストリーム数1,2,4のそれぞれについて移動局14への通信チャネル候補を選出する(S102)。
As shown in FIG. 10, the
ここで、空間ストリーム数2以上についての通信チャネル候補が存在する場合(S104:Y)、基地局12は、たとえば延べPRU数や合計伝送レートを総伝送容量とみなして、選出された通信チャネル候補の総伝送容量をそれぞれ推定する(S106)。そして、基地局12は、推定された総伝送容量の比較結果に基づいて移動局14との間に形成する空間ストリームの数を決定する(S108)。たとえば、基地局12は、推定された総伝送容量が最大となる空間ストリームの数を、移動局14との間に形成する空間ストリームの数としてもよい。
Here, when there are communication channel candidates for two or more spatial streams (S104: Y), the
一方、空間ストリーム数2以上についての通信チャネル候補が存在しない場合(S104:N)、基地局12は、移動局14との間に形成する空間ストリームの数を1に決定する(S110)。すなわち、基地局12は、移動局14との通信にはMIMO方式を適用しないことに決定する。
On the other hand, when there are no communication channel candidates for two or more spatial streams (S104: N), the
S108またはS110で空間ストリームの数が決定されると、基地局12は、決定された空間ストリームの数について選出された通信チャネル候補の全部または一部を通信チャネルとして移動局14に割り当てる(S112)。そして、基地局12は、S108またはS110で決定された空間ストリームの数と、S112で通信チャネルとして割り当てられたPRUと、を移動局14に通知する(S114)。
When the number of spatial streams is determined in S108 or S110, the
なお、基地局12は、上記S102〜S112までの処理を、複数のタイムスロット一括で行ってもよいし、タイムスロットごと別々に行ってもよい。
Note that the
以上説明した移動通信システム10によれば、基地局12が、MIMO方式により形成される空間ストリームの数に応じて増加する伝送容量を考慮して、移動局14に通信チャネルを割り当てることができる。
According to the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
たとえば、本発明は、TDMA方式およびOFDMA方式を併用した基地局に限らず、複数の無線チャネルの少なくとも一部を、MIMO方式に対応した移動局に割り当てる基地局に広く適用可能である。ここでいうMIMO方式は、基地局と移動局との間で同時に異なる数の空間ストリームを形成することができない、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの特性は全て同じになる、などSMやSDMと類似の特徴を有する種別であればよい。 For example, the present invention is not limited to a base station using both the TDMA scheme and the OFDMA scheme, and can be widely applied to a base station that allocates at least a part of a plurality of radio channels to mobile stations that support the MIMO scheme. In the MIMO scheme here, SM and SDM cannot be formed at the same time with different numbers of spatial streams between the base station and the mobile station, and the characteristics of the spatial streams formed on the same radio channel are all the same. Any type that has similar characteristics to the above may be used.
10 移動通信システム、12 基地局、14 移動局、20 アンテナ素子、22 無線通信部、24 ベースバンド部、26 信号処理部、28 制御部、30 回線品質検出部、32 伝送容量推定部、34 ストリーム数決定部、36 チャネル割当部、38 チャネル通知部、40 記憶部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成可能な無線チャネルを通信チャネル候補として選出するとともに、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定する伝送容量推定手段と、
前記伝送容量推定手段により前記空間ストリームの数のそれぞれについて推定される前記通信チャネル候補の総伝送容量を比較し、該比較結果に基づいて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数を決定するストリーム数決定手段と、
前記ストリーム数決定手段により決定される空間ストリームの数について選出された前記通信チャネル候補の全部または一部を通信チャネルとして前記移動局に割り当てるチャネル割当手段と、
前記ストリーム数決定手段により決定される空間ストリームの数と、前記チャネル割当手段により割り当てられる通信チャネルと、を前記移動局に通知する手段と、
を含むことを特徴とする基地局。 A base station that allocates at least a part of a plurality of radio channels as communication channels to a mobile station that supports the MIMO scheme,
For each of the number of spatial streams that can be formed with the mobile station, a radio channel that can form the number of spatial streams is selected as a communication channel candidate, and the communication when the number of spatial streams is formed is selected. Transmission capacity estimation means for estimating the total transmission capacity of channel candidates;
The total transmission capacity of the communication channel candidates estimated for each of the number of spatial streams by the transmission capacity estimation means is compared, and based on the comparison result, the number of spatial streams formed with the mobile station is determined. A means for determining the number of streams to be determined;
Channel allocating means for allocating all or part of the communication channel candidates selected for the number of spatial streams determined by the stream number determining means to the mobile station as a communication channel;
Means for notifying the mobile station of the number of spatial streams determined by the stream number determining means and the communication channel allocated by the channel allocating means;
A base station comprising:
前記複数の無線チャネルそれぞれの回線品質を表す回線品質値を検出する検出手段と、
複数の空間ストリーム数のそれぞれに関連づけて、該数の空間ストリームを形成するために要する回線品質の閾値を記憶する記憶手段と、
をさらに含み、
前記伝送容量推定手段は、前記検出手段により検出される前記複数の無線チャネルそれぞれの回線品質値と、前記記憶手段に記憶される閾値と、の比較結果に基づき、前記空間ストリームの数のそれぞれについて、前記通信チャネル候補を選出する、
ことを特徴とする基地局。 In the base station according to claim 1,
Detecting means for detecting a line quality value representing the line quality of each of the plurality of radio channels;
Storage means for storing a line quality threshold required to form the number of spatial streams in association with each of a plurality of spatial streams;
Further including
The transmission capacity estimation unit is configured to determine the number of spatial streams based on a comparison result between a channel quality value of each of the plurality of radio channels detected by the detection unit and a threshold value stored in the storage unit. Selecting the communication channel candidates;
A base station characterized by that.
前記伝送容量推定手段は、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成した場合に前記通信チャネル候補のそれぞれに適用可能な変調方式を判定するとともに、該判定結果にさらに基づいて、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定する、
ことを特徴とする基地局。 In the base station according to claim 1 or 2,
The transmission capacity estimation means determines, for each of the number of spatial streams that can be formed with the mobile station, a modulation scheme applicable to each of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed. In addition, based on the determination result, the total transmission capacity of the communication channel candidates when the number of spatial streams is formed is estimated.
A base station characterized by that.
前記複数の無線チャネルのそれぞれは、所定の周波数帯域内に規定された複数のサブチャネルのいずれかと、所定時間幅のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのいずれかと、に属し、
前記伝送容量推定手段による通信チャネル候補の選出および通信チャネル候補の総伝送容量の推定と、前記ストリーム数決定手段による空間ストリームの数の決定と、前記チャネル割当手段による通信チャネルの割当てと、をタイムスロットごとに行う、
ことを特徴とする基地局。 In the base station according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of radio channels belongs to one of a plurality of subchannels defined in a predetermined frequency band and one of a plurality of time slots defined in a frame having a predetermined time width,
Selection of communication channel candidates and estimation of the total transmission capacity of communication channel candidates by the transmission capacity estimation means, determination of the number of spatial streams by the stream number determination means, and allocation of communication channels by the channel allocation means For each slot,
A base station characterized by that.
前記MIMO方式の種別は、SMまたはSDMである、
ことを特徴とする基地局。 In the base station according to any one of claims 1 to 4,
The type of the MIMO scheme is SM or SDM.
A base station characterized by that.
前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数のそれぞれについて、該数の空間ストリームを形成可能な無線チャネルを通信チャネル候補として選出するとともに、該数の空間ストリームを形成した場合における前記通信チャネル候補の総伝送容量を推定する伝送容量推定ステップと、
前記伝送容量推定ステップで前記空間ストリームの数のそれぞれについて推定される前記通信チャネル候補の総伝送容量を比較し、該比較結果に基づいて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数を決定するストリーム数決定ステップと、
前記ストリーム数決定ステップで決定される空間ストリームの数について選出された前記通信チャネル候補の全部または一部を通信チャネルとして前記移動局に割り当てるチャネル割当ステップと、
前記ストリーム数決定ステップで決定される空間ストリームの数と、前記チャネル割当ステップで割り当てられる通信チャネルと、を前記移動局に通知するステップと、
を含むことを特徴とするチャネル割当方法。 A channel allocation method of a base station that allocates at least part of a plurality of radio channels as a communication channel to a mobile station compatible with the MIMO scheme,
For each of the number of spatial streams that can be formed with the mobile station, a radio channel that can form the number of spatial streams is selected as a communication channel candidate, and the communication when the number of spatial streams is formed is selected. A transmission capacity estimation step for estimating a total transmission capacity of channel candidates;
The total transmission capacity of the communication channel candidates estimated for each of the number of spatial streams in the transmission capacity estimation step is compared, and based on the comparison result, the number of spatial streams formed with the mobile station is determined. Determining the number of streams to be determined;
A channel assignment step of assigning all or part of the communication channel candidates selected for the number of spatial streams determined in the stream number determination step to the mobile station as a communication channel;
Notifying the mobile station of the number of spatial streams determined in the stream number determining step and the communication channel allocated in the channel allocation step;
A channel assignment method comprising:
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