JP2011223192A - 基地局および伝送制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空きリソースを無駄なく割り当てて、スループットを最大化する基地局を得ること。
【解決手段】本発明は、在圏している移動局に対して所定長の時間単位で送信機会を与えるとともに、データ伝送用チャネルの電力を、所定の電力制御が実施される特定チャネルとの電力比で指定することによって上りリンクの伝送速度を制御する基地局２００であって、受信信号を構成する各チャネルの電力を測定する電力測定部２１２と、各チャネルの受信電力に基づいて空きリソースを計算し、送信機会を与える移動局から直近に受信したデータのサイズと、空きリソースと、受信データサイズごとに予め決定されている所要通信品質と、特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、移動局が送信するデータ伝送用チャネルと特定チャネルの電力比を決定するＥＵＬ制御部２１３と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信システムの基地局および伝送制御方法に関する。

複数の移動局と基地局から構成される無線システムにおいてデータの送受信を行う場合、無線帯域のリソース（無線リソース）やハードウェアリソースを有効に活用するために、データの種別に応じて無線回線の伝送速度を柔軟に変更できることが望ましい。第三世代移動通信システムの標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規格化されたＨＳＰＡ（High Speed Packet Access）では、従来は無線回線制御局が行っていた伝送制御機能を基地局に配置することにより、より高精度な伝送制御を行うことが可能である。ＨＳＰＡには、下り方向のＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）、および上り方向のＥＵＬ（Enhanced Uplink）が含まれる。

ＨＳＤＰＡ，ＥＵＬは、共に３ＧＰＰで規格化されているＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）の一部であり、無線リソースは、同一の周波数および時間を用い、直交する符号でデータを直交化することにより多元接続を実現している。データの伝送速度を制御する方法としては、データの符号化レートを変更する方法、データの拡散率を変更する方法、および変調方式を変更する方法があるが、いずれも伝送速度と誤り率の相反性がある。ＱｏＳ（Quality of Service）の観点から、希望波へ電力をより多く割り当てることでＳＩＮＲ（Signal Interference Noise Ratio）を高くし、所望の誤り率を満たす伝送速度を決定することが望ましい。ここで、ＥＵＬではＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）の送信電力を制御することによって所望のＳＩＮＲを満たし、Ｅ−ＤＰＤＣＨ（E-DCH（Enhanced Dedicated Channel） Dedicated Physical Data Channel）の送信電力は基地局から通知されたＤＰＣＣＨとの電力比によって制御される。なお、Ｅ−ＤＰＤＣＨは前記電力比に応じてデータの符号化レート，拡散率を変更することによってデータの伝送速度を変更することができる。すなわち、基地局が移動局のＤＰＣＣＨの送信電力を制御することで所望の誤り率を満たし、且つ、空きリソースにＥ−ＤＰＤＣＨの送信電力を割り当てることで伝送速度を柔軟に制御することが可能となる。

また、使用する基地局として、建物内や高層階で十分なＳＩＮＲを確保するため、従来の基地局に対して非常に小型，安価，低消費電力である基地局（フェムト基地局）が注目されている。フェムト基地局は各家庭や、オフィスのフロアといった不感地帯に設置されることを想定しており、同時接続可能な移動局の数は数台と非常に少ないが、移動局と基地局の距離が短いためＳＩＮＲが高く、高速データ伝送を実現できる。フェムト基地局は、小型化，低コスト化，低消費電力化を達成するためにも簡易な伝送制御方法を適用することが望ましく、その適用技術として、Ｔｉｍｅ＆Ｒａｔｅ ＣｏｎｔｒｏｌをＥＵＬに適用する方法が考えられる。

Ｔｉｍｅ＆Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌでは、複数の移動局が基地局に在圏している場合、Ｅ−ＤＰＤＣＨの送信機会を任意の時間間隔で切り替えるため、移動局は送信停止状態と送信可能状態を繰り返す。しかし、下記非特許文献１の記載によれば、送信停止状態と送信可能状態の電力比は３０ｄＢ程度の差が生じ、他移動局、ならびに他セルに対する上りリンクの干渉レベルが急峻に増大するという問題がある。

そこで、移動局は、送信停止状態から基地局が受信可能な電力上限値まで、段階的に電力を増加することで基地局における受信電力の変動を一定値以下に抑えることが可能となる。たとえば、下記特許文献１には、基地局が移動局に対して最大許容伝送速度を通知し、移動局は所定ステップでＥ−ＤＰＤＣＨの送信電力を増加する技術が開示されている。

国際公開第２００６／０９５８７１号

３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３２１ Ｖ６．１４．０

しかしながら、上記従来の技術によれば、空きリソースにＥ−ＤＰＤＣＨの送信電力を割り当てることによってデータの伝送速度を変更することができるが、一般的にデータの伝送速度が高いほど所望の誤り率を満たすＳＩＮＲは高くなり、データの伝送速度が低いほど所望の誤り率を満たすＳＩＮＲは低くなる。すなわち、伝送速度の変更に伴って所要ＳＩＮＲが変動した場合、ＤＰＣＣＨの電力が変動し、これに伴って、ＤＰＣＣＨとの電力比として表現されるＥ−ＤＰＤＣＨの電力も変動することとなり、結果としてリソースを正しく割り当てることができない、という問題があった。たとえば、Ｅ−ＤＰＤＣＨに対してより多くの電力を割り当てて伝送速度を上げるように制御した場合は所望の誤り率を満たせなくなる可能性があり、一方、より少ない電力を割り当てて伝送速度を下げるように制御した場合には空きリソースを使い切る（全て割り当てる）ことができず、伝送効率が低下する可能性がある。

さらに、Ｔｉｍｅ＆Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌでは、移動局の伝送速度を頻繁に変更する必要があるため、時々刻々と変化する受信電力に対して空きリソースを正確に求める必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上りリンクにおいて伝送速度を柔軟に変更した場合においても、所要ＳＩＮＲの変化量を推定し、Ｅ−ＤＰＤＣＨに適切な電力を割り当てることによって、空きリソースを無駄なく割り当て、スループットを最大化する基地局、および伝送制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、在圏している移動局に対して所定長の時間単位で送信機会を与えるとともに、データ伝送用チャネルの電力を、所定の電力制御が実施される特定チャネルとの電力比で指定することによって上りリンクの伝送速度を制御する基地局であって、受信信号を構成する各チャネルの電力を測定する電力測定手段と、前記各チャネルの受信電力に基づいて空きリソースを計算する空きリソース算出手段と、送信機会を与える移動局から直近に受信したデータのサイズと、前記空きリソースと、受信データサイズごとに予め決定されている所要通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、前記移動局が送信するデータ伝送用チャネルと前記特定チャネルの電力比を決定する上りリンク制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、Ｅ−ＤＰＤＣＨの伝送速度を変更したことによってＤＰＣＣＨの所要ＳＩＮＲが変動する場合においても、空きリソースを最大限に割り当てる伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）を決定することができるため、上りリンクのスループットを向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる基地局を備えた無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、移動局と基地局との間の通信に用いられる物理チャネルを示す図である。 図３は、ＥＵＬにおいて、基地局が各チャネルに割り当てる送信電力の一例を示す図である。 図４は、基地局の構成例を示す図である。 図５は、移動局の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１の基地局における伝送フォーマットの決定手順の一例を示したフローチャートである。 図７は、実施の形態２の基地局における伝送フォーマットの決定手順の一例を示したフローチャートである。

以下に、本発明にかかる基地局および伝送制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる基地局を備えた無線通信システム（以下、単に通信システムと記載する）の構成例を示す図である。この通信システムは、１つ以上の移動局１００（図１では２つとしている）と、１つ以上の基地局２００（図１では２つとしている）と、無線回線制御局３００と、交換局４００と、から構成される。各移動局１００は、無線回線を介して、いずれか一つの基地局２００と通信を行う。各基地局２００は、無線回線制御局３００によって制御されている。移動局１００は、基地局２００、無線回線制御局３００を経由し、交換局４００を介して公衆網とデータを送受信できる。

図２は、移動局１００と基地局２００との間の通信に用いられる物理チャネルを示す図である。図２において、実線はデータ信号を伝送する物理チャネル、点線は制御信号を伝送する物理チャネル、矢印の向きは信号が送信される方向を示す。

ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel）は、移動局１００から基地局２００へ送信される物理チャネルであり、基地局２００において上りリンクのＳＩＮＲを測定する際に使用される。また、移動局１００ごとに異なる符号で拡散変調される。

Ｅ−ＡＧＣＨ（E-DCH（Enhanced Dedicated Channel） Absolute Grant Channel）は、基地局２００から移動局１００へ送信される物理チャネルであり、後述するＥ−ＤＰＤＣＨ（E-DCH Dedicated Physical Data Channel）とＤＰＣＣＨの送信電力比の情報を送信する際に使用される。また、複数の移動局１００間で共有される。

Ｅ−ＤＰＤＣＨは、移動局１００から基地局２００へ送信される物理チャネルであり、移動局１００の上位機能が生成したユーザデータを、基地局２００へ送信する際に使用される。また、移動局１００ごとに異なる符号で拡散変調される。

Ｅ−ＤＰＣＣＨ（E-DCH Dedicated Physical Control Channel）は、移動局１００から基地局２００へ送信される物理チャネルであり、Ｅ−ＤＰＤＣＨの伝送フォーマットの情報（詳細は後述する）を送信する際に使用される。また、移動局１００ごとに異なる符号で拡散変調される。

Ｅ−ＨＩＣＨ（E-DCH HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest） Indicator Channel）は、基地局２００から移動局１００へ送信される物理チャネルであり、移動局１００から送信されたＥ−ＤＰＤＣＨの復号結果を移動局１００へ送信する際に使用される。また、複数の移動局１００間で共有される。

なお、図２に示した物理チャネルのフレームフォーマットは、「ｓｌｏｔ」を最小単位とし、３ｓｌｏｔの集合を「ｓｕｂ ｆｒａｍｅ」、１５ｓｌｏｔ（５ｓｕｂ ｆｒａｍｅ）の集合を「ｆｒａｍｅ」と定義する。

ここで、本実施の形態のＥＵＬ（Enhanced Uplink）における伝送速度制御の基本動作について説明する。図３は、ＥＵＬにおいて、基地局２００が各チャネルに割り当てる送信電力の一例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は移動局１００が基地局２００へ送信する上りリンクで各チャネルに割り当てる送信電力（基地局２００から見ると受信電力）を示す。

基地局２００は、ある移動局１００に対して送信を許可する場合、まず、Ｅ−ＤＰＤＣＨ以外のチャネルの受信電力、および干渉電力を計算し、自身（基地局２００）が受信可能な電力上限値から前記受信電力および干渉電力を差し引いた値をＥ−ＤＰＤＣＨの受信電力に割り当てる。つぎに、ＤＰＣＣＨの受信電力を測定し、ＤＰＣＣＨの受信電力とＥ−ＤＰＤＣＨの受信電力の比（Absolute Grant Value）の情報をＥ−ＡＧＣＨを用いて移動局１００へ送信する。

移動局１００は、基地局２００から受信した情報（Absolute Grant Value）、およびＤＰＣＣＨの送信電力に基づいてＥ−ＤＰＤＣＨの伝送フォーマット（Ｅ−ＴＦＣＩ：E-DCH Transport Format Combination Indicator）を決定する。この伝送フォーマットは、拡散率と符号化率の組み合わせから導出される送信データサイズをインデックスにしたもの（送信データサイズの情報）である。なお、詳細については説明を省略するが、ＤＰＣＣＨの送信電力は、従来から使用されている方法にて基地局２００から指示されることになっており、直近の指示内容に従った値となる。移動局１００は、前記伝送フォーマット（送信データサイズの情報）をＥ−ＤＰＣＣＨを用いて基地局２００へ送信する。また、移動局１００は、保持するデータ信号から、前記決定した伝送フォーマットに対応するデータサイズ分を切り出して、Ｅ−ＤＰＤＣＨを用いて基地局２００へ送信する。

このように、基地局２００は、データ信号を送信する物理チャネル（Ｅ−ＤＰＤＣＨ）の電力を最大限に割り当て、さらに、ＤＰＣＣＨとＥ−ＤＰＤＣＨの電力の比を移動局１００へ通知することによって、ＥＵＬにおける伝送速度を柔軟に制御できる。本実施の形態では、Ｔｉｍｅ＆Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌを想定しているため、所定の時間間隔でＥ−ＤＰＤＣＨに割り当て可能な送信電力が変動する。

つづいて、図１で示した通信システムを構成する基地局２００と移動局１００の構成について説明する。図４は、基地局２００の構成例を示す図である。基地局２００は、ＦＰ（Frame Protocol）部２０１と、バッファ部２０２と、ＭＵＸ部２０３と、符号化部２０４と、変調部２０５と、ＴＲＸ（送受信）部２０６と、アンテナ部２０７と、復調部２０８と、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）部２０９と、復号部２１０と、ＤＥＭＵＸ部２１１と、電力測定部２１２と、ＥＵＬ制御部２１３と、を備える。

ＦＰ部２０１は、無線回線制御局３００と基地局２００間で決められたプロトコルでデータの送受信を行う。バッファ部２０２は、ＦＰ部２０１で受信したデータを一時的に蓄積する。ＭＵＸ部２０３は、バッファ部２０２から所望のデータサイズを切り出す。符号化部２０４は、ＭＵＸ部２０３で切り出されたデータに対して誤り訂正符号化を行う。変調部２０５は、符号化部２０４で符号化された後のデータを直交符号で拡散し、ＥＵＬ制御部２１３から指示された変調方式で複素平面上にマッピングする。ＴＲＸ部２０６は、変調部２０５で変調された後のデータを無線周波数帯信号へ変換するとともに、アンテナ部２０７で受信した無線周波数帯信号をベースバンドの変調信号へ変換する。アンテナ部２０７は、移動局１００との間で無線周波数帯信号を送受信する。

復調部２０８は、移動局１００から受信した信号を直交符号で逆拡散し、復調する。ＨＡＲＱ部２０９は、再送制御により復調後のデータを合成する。復号部２１０は、ＨＡＲＱ部２０９で合成されたデータを復号し、誤り判定を行う。ＤＥＭＵＸ部２１１は、復号に成功したデータをＦＰ部２０１で扱うデータ単位に分離する。電力測定部２１２は、復調部２０８で復調した信号の受信電力、および干渉電力を測定する。ＥＵＬ制御部２１３は、空きリソース算出手段および上りリンク制御手段としての機能を有し、移動局１００が送信するＥ−ＤＰＤＣＨの伝送制御を行う。

図５は、移動局１００の構成例を示す図である。移動局１００は、バッファ部１０１と、ＭＵＸ部１０２と、符号化部１０３と、変調部１０４と、ＴＲＸ部１０５と、アンテナ部１０６と、復調部１０７と、ＨＡＲＱ部１０８と、復号部１０９と、ＤＥＭＵＸ部１１０と、電力測定部１１１と、伝送制御部１１２と、を備える。

バッファ部１０１は、アプリケーションを含む上位機能で生成されたデータを一時的に蓄積する。ＭＵＸ部１０２は、伝送制御部１１２から指示されたデータを、バッファ部１０１から切り出す。符号化部１０３は、ＭＵＸ部１０２で切り出されたデータに対して誤り訂正符号化を行う。変調部１０４は、符号化部１０３で符号化された後のデータを直交符号で拡散し、伝送制御部１１２から指示された変調方式で複素平面上にマッピングする。ＴＲＸ部１０５は、変調部１０４で変調された後のデータを無線周波数帯信号へ変換するとともに、アンテナ部１０６で受信した無線周波数帯信号をベースバンドの変調信号へ変換する。アンテナ部１０６は、基地局２００との間で無線周波数帯信号を送受信する。

復調部１０７は、基地局２００から受信した信号を直交符号で逆拡散し、復調する。ＨＡＲＱ部１０８は、再送制御により復調後のデータを合成する。復号部１０９は、ＨＡＲＱ部１０８で合成されたデータを復号し、誤り判定を行う。ＤＥＭＵＸ部１１０は、復号に成功したデータを上位機能が扱うデータ単位に分離する。電力測定部１１１は、復調部１０７で復調した信号の受信電力、および干渉電力を測定する。伝送制御部１１２は、基地局２００から受信した制御信号に応じて伝送制御を行う。

つづいて、本実施の形態の通信システムにおいて基地局２００と移動局１００が通信する場合の動作について説明する。ここでは、本発明で対象としている上りリンクでの通信動作、すなわち、移動局１００が、上位機能で生成したデータを基地局２００へ送信するＥＵＬの動作について説明する。

移動局１００は、上位機能で送信すべきデータが発生した場合、基地局２００から送信機会が与えられ、送信が完了するまでバッファ部１０１でデータを保持しておく。バッファ部１０１は、複数のバッファを保持していてもよい。複数のバッファを保持している場合、たとえば、アプリケーションの種別を区別する識別子を「論理チャネル」と定義し、バッファ部１０１は、論理チャネル毎、または、複数の論理チャネルのグループ毎にデータを蓄積することが可能である。

伝送制御部１１２は、バッファ部１０１にデータ（送信すべきデータ）が蓄積されているかを監視する。そして、送信すべきデータが蓄積されている場合は、基地局２００に対して当該データの送信機会を要求するため、符号化部１０３に対して送信要求の生成を指示する。またこのとき、伝送制御部１１２は、符号化部１０３に対して、バッファ部１０１に蓄積されているデータ量を通知する。送信要求に前記データ量を含めることで、より高精度な送信要求を生成することができる。なお、バッファ部１０１に蓄積されたデータのうち、任意の論理チャネルのデータ量のみを送信要求に含めることとしてもよい。

符号化部１０３は、伝送制御部１１２からの指示内容に従って送信要求の生成、および生成した送信要求の符号化を行う。符号化の方法としては、ターボ符号や畳み込み符号が広く知られているが、移動局１００と基地局２００の間で符号化のルールが取り決めされていれば、いかなる符号化方法を用いてもよい。また、送信するデータの種別（例えば図２に示す物理チャネルの種別）毎に異なる符号化方法を用いてもよい。この場合、伝送制御部１１２が、種別毎の符号化方法を符号化部１０３に指示することで実現できる。

変調部１０４は、符号化部１０３で生成された送信要求の符号化後データを任意の直交符号を用いて拡散し、複素平面上にマッピングする。符号化部１０３と同様、直交符号の種類，拡散率，変調方式は、データの種別に応じて異なる方法を用いることができる。移動局１００と基地局２００の間で変調方法のルールが取り決めされていればよい。

ＴＲＸ部１０５は、変調部１０４で変調されたデータを無線周波数帯域の信号に変換し、アンテナ部１０６を介して基地局２００へ送信する。

基地局２００では、移動局１００から送信された上記の無線周波数帯信号を、アンテナ部２０７を介して受信し、ＴＲＸ部２０６でベースバンドの変調信号に変換する。

復調部２０８は、ＴＲＸ部２０６で変換された変調信号を逆拡散することにより復調する。上述したように、逆拡散に用いる直交符号の種類，拡散率，変調方式は、データの種別に応じて異なる方法を用いることができる。移動局１００と基地局２００との間で復調方式のルールが取り決めされていればよい。なお、図２に示したＥ−ＤＰＣＣＨおよびＥ−ＤＰＤＣＨでは、共に予め決められた直交符号と変調方式が用いられ、Ｅ−ＤＰＣＣＨでは拡散率も予め決められている。Ｅ−ＤＰＤＣＨの拡散率は、Ｅ−ＤＰＣＣＨに含まれる伝送フォーマットで指示される構成となっている。基地局２００は、まずＥ−ＤＰＣＣＨを復調および復号してＥ−ＤＰＣＣＨに含まれる伝送フォーマットを取得し、伝送フォーマットからＥ−ＤＰＤＣＨの拡散率を導出することにより、Ｅ−ＤＰＤＣＨを逆拡散することができる。

ＨＡＲＱ部２０９は、復調部２０８で復調されたデータを一時的に蓄積し、復号部２１０で復号に失敗した場合、移動局１００から送信された再送データと、一時的に蓄積しておいたデータを合成する。なお、復号部２１０で復号に成功した場合、蓄積していたデータは削除する。また、ＨＡＲＱ部２０９は、複数のバッファを構成することで、ＨＡＲＱのプロセス単位にデータを蓄積することができるため、Ｎ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｗａｉｔの再送方式を実現できる。

復号部２１０は、ＨＡＲＱ部２０９で合成されたデータを誤り訂正符号によって復号し、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）による復号判定を行う。復号部２１０は、ＣＲＣによる復号結果（復号を成功したか否か）をＥＵＬ制御部２１３へ通知する。ＥＵＬ制御部２１３は、符号化部２０４を介して、Ｅ−ＨＩＣＨ（図２参照）を用いて復号結果を移動局１００へ送信する。また、復号部２１０は、復号を成功した場合には、復号後のデータをＥＵＬ制御部２１３およびＤＥＭＵＸ部２１１へ出力する。なお、移動局１００は、基地局２００がＥ−ＨＩＣＨにて送信した復号結果を受信した場合、その内容を確認し、復号失敗を示していれば復号に失敗したデータを基地局２００へ再送する。

電力測定部２１２は、復調部２０８で復調された物理チャネル毎の受信電力、干渉電力、およびＴＲＸ部２０６で受信した信号の総受信電力を測定し、ＥＵＬ制御部２１３へ通知する。

ＥＵＬ制御部２１３は、復号部２１０から通知された復号データと、電力測定部２１２から通知された受信電力値に基づいて、Ｅ−ＤＰＤＣＨの送信機会を与える移動局１００を選択し、また、選択した移動局１００に対して通知する伝送フォーマット（詳細については後述する）を決定する。ここで、ＥＵＬ制御部２１３は、復号部２１０から通知された復号データに送信要求が含まれている場合、当該送信要求を送信した移動局１００に対してＥ−ＤＰＤＣＨの送信機会を与えるため、この移動局１００をＥ−ＤＰＤＣＨの送信機会を与える移動局１００として選択し、さらに、データの送信で使用させるＥ−ＤＰＤＣＨの伝送フォーマットを決定する。

ここで、本実施の形態の基地局２００における特徴的な動作である、ＥＵＬ制御部２１３が移動局１００に使用させる伝送フォーマットを決定する方法について図６を用いて説明する。なお、図６は、本実施の形態の基地局における伝送フォーマットの決定手順の一例を示したフローチャートである。

基地局２００が、Ｅ−ＤＰＤＣＨの送信機会を与える移動局１００に使用させる伝送フォーマットを決定する場合、この処理を実施するＥＵＬ制御部２１３は、はじめに伝送フォーマット「ｎ」を「０」に初期化する（ステップＳ１）。ここで、伝送フォーマット「ｎ」は、上記非特許文献１（３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３２１）および文献「３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１２」に記載された「Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｇｒａｎｔ Ｖａｌｕｅ」のＩｎｄｅｘであり、０から３１の３２通り（３２値）となる。また、「Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｇｒａｎｔ Ｖａｌｕｅ」は、Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比を示す情報である。すなわち、図６に示した伝送フォーマットの決定手順は、Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比を決定する手順である。

ＥＵＬ制御部２１３は、次に、電力測定部２１２からＥ−ＤＰＤＣＨ以外のチャネルの受信電力および干渉電力を取得し、これらの電力を用いて空きリソースを計算する（ステップＳ２）。具体的には、自局（基地局２００）が受信可能な電力の上限値から、Ｅ−ＤＰＤＣＨ以外のチャネルの受信電力および干渉電力を差し引いた値を空きリソースとして求める。

次に、伝送フォーマット「ｎ」から受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩ（Ｅ−ＤＰＤＣＨで送信されるデータの最大サイズ）を求める（ステップＳ３）。この受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩは、ＥＵＬ制御部２１３より上位の機能部から通知される、参照Ｅ−ＴＦＣＩのビット数，参照Ｅ−ＴＦＣＩのチャネル数，参照Ｅ−ＴＦＣＩとＤＰＣＣＨとの電力比，固有のオフセット値（デルタＨＡＲＱ）と、上記伝送フォーマット「ｎ」とを用いて、上記非特許文献１に記載された方法にて求めることができる。

次に、復号部２１０から通知されたＥ−ＤＰＣＣＨの復号結果からＥ−ＴＦＣＩ（移動局１００から通知された、Ｅ−ＤＰＤＣＨで送信するデータのサイズを示す情報）を取得する（ステップＳ４）。Ｅ−ＴＦＣＩは、非特許文献１に記載されており、ＴＴＩ（Transmission Time Interval）によって値域が異なる。たとえば、ＴＴＩが２ｍｓの場合は０から１２７の１２８通りであり、ＴＴＩが１０ｍｓの場合は０から１２０の１２１通りである。なお、図６に示した処理を実行するタイミングにおいてＥ−ＤＰＣＣＨを受信しなかった場合は、当該タイミングから遡って直近の受信タイミングで受信したＥ−ＤＰＣＣＨに含まれるＥ−ＴＦＣＩを用いる。

次に、予め保持してある、任意のＥ−ＴＦＣＩと所望のＢＬＥＲ（Block Error Rate）を満たす所要ＳＩＮＲとの対応関係を示したテーブルを用いて、ステップＳ３で求めた受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲ（受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩに対応する所要ＳＩＮＲ）をテーブル引きする。同様にステップＳ４で取得したＥ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲをテーブル引きする（ステップＳ５）。ここで、Ｅ−ＴＣＦＩと所要ＳＩＮＲの対応関係を示したテーブルはＢＬＥＲのポイント数によって複数のテーブルを保持する必要があるが、任意のＢＬＥＲ（例えばＢＬＥＲ１０％）を満たす所要ＳＩＮＲについてのテーブル（説明の便宜上、基準テーブルと呼ぶ）のみを用意し、その他のＢＬＥＲ（例えばＢＬＥＲ＝５０％）は基準テーブルに対する固定のオフセットによって表現することでテーブル数を削減することができる。同様に、Ｅ−ＴＦＣＩのポイント数によってテーブルの配列数は最大で１２８通りとなるが、ｋ毎（ｋは整数）のＥ−ＴＦＣＩに対して任意のＢＬＥＲを満たす所要ＳＩＮＲのテーブルのみを用意し、その間のＥ−ＴＦＣＩ（ｋ毎のＥ−ＴＦＣＩ以外）に対応する所要ＳＩＮＲは補間処理（例えば線形補間）により求めるようにしてテーブルの配列数を削減することができる。

次に、電力測定部２１２から取得したＤＰＣＣＨの受信電力と、ステップＳ５で求めた、受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲと、直近に受信したＥ−ＤＰＣＣＨに含まれるＥ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲとを用い、次式に従ってＤＰＣＣＨ受信電力推定値を計算する（ステップＳ６）。

（ＤＰＣＣＨ受信電力推定値）＝ＤＰＣＣＨの受信電力−（直近に受信したＥ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲ−受信可能最大Ｅ−ＴＦＣＩの所要ＳＩＮＲ）

次に、ステップＳ２で求めた空きリソースと、ステップＳ６で求めたＤＰＣＣＨ受信電力推定値と、この時点の伝送フォーマット「ｎ」に基づき文献「３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１２」に記載された「Ｔａｂｌｅ１６Ｂ」からテーブル引きを行い、その結果得られるＤＰＣＣＨとＥ−ＤＰＤＣＨの電力比ｆ（ｎ）と、を用いて判定式「空きリソース＜ＤＰＣＣＨ受信電力推定値×ｆ（ｎ）」が成立しているかどうかを確認する（ステップＳ７）。

そして、上記の判定式が成立していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、更に大きな伝送フォーマットを割り当てられる可能性がある、すなわち、更に大きな伝送フォーマットを割り当ててもＥ−ＤＰＤＣＨ受信電力が空きリソースを超過しない可能性があると判断し、（ｎ）を１つインクリメントする（ステップＳ８）。そして、インクリメント後の（ｎ）が規定範囲内であれば（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に遷移して、上述したステップＳ３以降の各処理を、インクリメント後の（ｎ）を対象として実施する。一方、ステップＳ７で判定式が成立していると判断した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、その時点の（ｎ）を伝送フォーマットに決定するとＥ−ＤＰＤＣＨ受信電力が空きリソースを超過してしまうため、（ｎ−１）を伝送フォーマットに決定する（ステップＳ１０）。また、ステップＳ９でインクリメント後の（ｎ）が規定範囲外と判断した場合、すなわち（ｎ）が上限を超えたと判断した場合には（ステップＳ９：Ｎｏ）、上限である（ｎ−１）を伝送フォーマットに決定する（ステップＳ１０）。

以上のステップＳ１〜Ｓ１０の処理を実行することにより、ＥＵＬ制御部２１３は伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）を決定する。ＥＵＬ制御部２１３は、伝送フォーマットを決定すると、決定結果としてＥ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比を符号化部２０４に通知する。

符号化部２０４は、ＥＵＬ制御部２１３から伝送フォーマットの決定結果（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）の通知を受けると、それを符号化し、符号化後のデータを変調部２０５へ出力する。符号化の方法は、移動局１００の符号化部１０３と同様、移動局１００と基地局２００との間で符号化のルールが取り決めされていれば、いかなる符号化方法を用いてもよい。また、送信するデータの種別（例えば図２に示す物理チャネルの種別）毎に異なる符号化方法を用いてもよい。この場合、ＥＵＬ制御部２１３が、種別毎の符号化方法を符号化部２０４に指示することで実現する。

変調部２０５は、符号化部２０４で符号化されたデータ（伝送フォーマットの決定結果を符号化したもの）を任意の直交符号を用いて拡散し、複素平面上にマッピングする。符号化部２０４と同様、直交符号の種類，拡散率，変調方式は、データの種別に応じて異なる方法を用いることができる。移動局１００と基地局２００で変調方法のルールが取り決めされていればよい。

ＴＲＸ部２０６は、変調部２０５で変調されたデータを受け取り、それを無線周波数帯域の信号に変換し、アンテナ部２０７を介して移動局１００へ送信する。

一方、移動局１００では、基地局２００から送信された上記の無線周波数帯信号を、アンテナ部１０６で受信し、ＴＲＸ部１０５でベースバンドの変調信号に変換する。

復調部１０７は、ＴＲＸ部１０５で変換された変調信号を逆拡散し、復調する。復調後のデータはＨＡＲＱ部１０８および電力測定部１１１へ出力される。なお、逆拡散に用いる直交符号の種類，拡散率，変調方式は、基地局２００の復調部２０８と同様、データの種別に応じて異なる方法を用いることができる。移動局１００と基地局２００で復調方式のルールが取り決めされていればよい。

ＨＡＲＱ部１０８は、復調部１０７で復調されたデータを一時的に蓄積し、再送制御を実施する機能部である。ただし、ＥＵＬでは、基地局２００から送信される下りリンクの物理チャネルは制御信号のＥ−ＡＧＣＨおよびＥ−ＨＩＣＨ（図２参照）と、図示を省略したＥ−ＲＧＣＨ（E-DCH Relative Grant Channel）であるが、これらの物理チャネルについてはいずれも再送制御を行わず、復号部１０９へ出力する。なお、Ｅ−ＲＧＣＨは、Ｅ−ＡＧＣＨ，Ｅ−ＨＩＣＨと同様に、上記の非特許文献１で規定されている物理チャネルである。

復号部１０９は、ＨＡＲＱ部１０８から受け取ったデータを誤り訂正符号によって復号し、ＣＲＣによる復号判定を行う。なお、ＥＵＬの下りリンクでは、Ｅ−ＡＧＣＨにのみＣＲＣが付与されている。そのため、Ｅ−ＨＩＣＨについてはＣＲＣによる復号判定を行わない。Ｅ−ＡＧＣＨの復号に成功した場合、復号後のデータを伝送制御部１１２へ通知する。Ｅ−ＨＩＣＨについては復号の成否によらず復号後のデータを伝送制御部１１２へ通知する。

電力測定部１１１は、復調部１０７で復調された物理チャネルのうち、既知信号が挿入されている物理チャネルの受信電力および干渉電力を測定し、測定結果を伝送制御部１１２へ通知する。

伝送制御部１１２は、復号部１０９から受け取った復号後のデータのうちＥ−ＡＧＣＨに含まれる伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）に基づいて、Ｅ−ＤＰＤＣＨで送信可能なデータサイズを決定する。データサイズは、伝送フォーマットに加え、基地局２００から別途指定されているＤＰＣＣＨの送信電力と、送信時に使用する符号化率および拡散率とを用いて決定する。また、データサイズを決定後は、ＭＵＸ部１０２に対して、バッファ部１０１に蓄積されているデータから、決定したデータサイズ分のデータを切り出すよう指示する。さらに、伝送制御部１１２は、バッファ部１０１から切り出したデータを送信する際に使用する符号化方法および変調方法を、符号化部１０３および変調部１０４にそれぞれ通知する。またさらに、復号部１０９から通知された復号後のデータのうち、Ｅ−ＨＩＣＨに含まれるＥ−ＤＰＤＣＨの復号結果（以前送信したデータの基地局２００側での復号結果）を参照する。そして、復号結果が復号失敗（ＣＲＣ ＮＧ）を示す場合、既に送信済みのＥ−ＤＰＤＣＨを再送する。これに対して、復号結果が復号成功（ＣＲＣ ＯＫ）を示す場合、新規データを送信するようにＭＵＸ部１０２、符号化部１０３および変調部１０４に対して指示する。

その後、移動局１００では、ＭＵＸ部１０２が切り出したデータに対して、符号化部１０３が符号化を行い、さらに変調部１０４が変調を施し、ＴＲＸ部１０５およびアンテナ部１０６を介して基地局２００へ送信する。また、各構成における動作は、既に説明したとおりである。なお、既に説明したように、移動局１００は、送信データのサイズの情報であるＥ−ＴＦＣＩを伝送フォーマット情報としてＥ−ＤＰＣＣＨで送信する。

基地局２００では、移動局１００から送信されたＥ−ＤＰＤＣＨを受信し、復号部２１０で復号する。復号部２１０以前の各構成における動作は、前述の動作と同様である。

ＤＥＭＵＸ部２１１は、復号部２１０で復号されたデータを受け取り、ＦＰ部２０１が扱うデータ単位に分離した後、ＦＰ部２０１へ出力する。

ＦＰ部２０１は、ＤＥＭＵＸ部２１１から出力されたデータを無線回線制御局３００と基地局２００の間で扱う通信プロトコルに変換し、無線回線制御局３００へ送信する。

このように、ＥＵＬでは、上述した一連の動作をＥ−ＤＰＤＣＨの送信時間単位（ＴＴＩ）毎に繰り返すことで上りリンク伝送を実現する。

以上説明したように、本実施の形態では、基地局２００のＥＵＬ制御部２１３は、移動局１００からの送信要求を受信し、当該移動局１００に対してＥ−ＤＰＤＣＨの伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）を決定する過程において、基地局２００が直近に受信したデータサイズの所要ＳＩＮＲと、伝送フォーマット変更後に受信可能なデータサイズの所要ＳＩＮＲから、伝送フォーマット変更後のＤＰＣＣＨ受信電力推定値を求め、このＤＰＣＣＨ受信電力推定値と空きリソースとの比較結果に基づいて伝送フォーマットを決定することとした。これにより、Ｅ−ＤＰＤＣＨの伝送速度を変更したことによってＤＰＣＣＨの所要ＳＩＮＲが変動する場合においても、基地局２００の空きリソースを最大限に割り当てる伝送フォーマットを決定することができるため、上りリンクのスループットを向上させることができる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２について説明する。実施の形態１では、基地局のＥＵＬ制御部が伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）を決定する場合、図６で示したように、空きリソースを予め計算しておき、この空きリソースをＥ−ＤＰＤＣＨの受信電力が超過しないように考慮して伝送フォーマットを決定していた。

これに対して、本実施の形態では、Ｅ−ＤＰＤＣＨ以外の上り物理チャネルの電力もＤＰＣＣＨとの電力比で決定されることに着目し、実施の形態１とは異なる手順で伝送フォーマットを決定する方法について説明する。なお、通信システムの構成は実施の形態１と同一とする（図１参照）。また、通信システムを構成している基地局および移動局の構成についても実施の形態１と同一とする（図４，５参照）。

本実施の形態の通信システムにおいては、基地局のＥＵＬ制御部が伝送フォーマット（Ｅ−ＤＰＤＣＨとＤＰＣＣＨの電力比）を決定する手順以外は実施の形態１の通信システムと同様である。そのため、実施の形態１と共通の部分については説明を省略する。

図７は、実施の形態２の基地局における伝送フォーマットの決定手順の一例を示したフローチャートである。図７においては、実施の形態１で説明した伝送フォーマット決定手順（図６参照）と同じ処理に対して同一のステップ番号を付している。そのため、図６に示した処理と同一のステップ番号が付された処理については説明を省略する。

本実施の形態の基地局２００において伝送フォーマットを決定する場合、ＥＵＬ制御部２１３は、電力測定部２１２から取得したＤＰＣＣＨの受信電力と、ステップＳ６で求めたＤＰＣＣＨ受信電力推定値とを用いて、ＤＰＣＣＨの受信電力が変動したことによって生じた、Ｅ−ＤＰＤＣＨ以外の上りリンク物理チャネルであるＤＰＣＣＨ、ＨＳ−ＤＰＣＣＨ（HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel) Dedicated Physical Control Channel）およびＥ−ＤＰＣＣＨの余剰電力の総和を次式に従って計算する（ステップＳ１１）。

（余剰電力）＝（ＤＰＣＣＨ受信電力−ＤＰＣＣＨ受信電力推定値）×（１＋βｈｓ＾２＋βｅｃ＾２）

ここで、βｈｓはＨＳ−ＤＰＣＣＨとＤＰＣＣＨとの振幅比であり、βｅｃはＥ−ＤＰＣＣＨとＤＰＣＣＨとの振幅比である。βｈｓとβｅｃは、ＥＵＬ機能部２１３より上位の機能部から通知される。なお、「＾」はべき乗を示す。

次に、ステップＳ２で求めた空きリソースに対してステップＳ１１で求めた余剰電力を足し合わせて、最終的な空きリソースを算出する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ７では、ステップＳ１２で算出した空きリソースを用いて判定処理を実施する。

このように、本実施の形態の基地局において、ＥＵＬ制御部は、空きリソースを計算する際、ＤＰＣＣＨの受信電力が変動したことによって生じたＥ−ＤＰＤＣＨ以外の上りリンク物理チャネルの余剰電力を、空きリソースに加えることとした。これにより、空きリソースを正確に求めることができ、データ伝送（Ｅ−ＤＰＤＣＨ）に割り当てることが可能なリソースが増加するので、上りリンクのスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、余剰電力を計算する過程において、Ｅ−ＤＰＤＣＨ以外の上りリンクの物理チャネルがＤＰＣＣＨ、Ｅ−ＤＰＣＣＨ、ＨＳ−ＤＰＣＣＨのみであるかのように説明したが、これに限らず、他の物理チャネルも同様に余剰電力の計算対象として加えることも可能である。

また、上述した各実施の形態では、３ＧＰＰで規格化されているＨＳＰＤＡ、ＥＵＬの物理チャネル名，フレームフォーマット名，パラメータ名を用いて説明を行ったが、適用可能なシステムをＨＳＰＤＡ、ＥＵＬに限定するものではない。伝送速度の制御動作（送信チャネルへの電力割り当て制御動作）として同様の制御、すなわち、基地局が移動局に対して、特定の送信チャネルの送信電力と各送信チャネルの電力の比率とを指示することにより伝送速度を制御する他の通信システムにも適用することが可能である。

以上のように、本発明にかかる基地局は、無線通信システムに有用であり、特に、移動局に対して、上りリンクの特定チャネルの送信電力、および各チャネルの電力の比率を指定して伝送速度を制御する基地局に適している。

１００ 移動局
１０１，２０２ バッファ部
１０２，２０３ ＭＵＸ部
１０３，２０４ 符号化部
１０４，２０５ 変調部
１０５，２０６ ＴＲＸ部
１０６，２０７ アンテナ部
１０７，２０８ 復調部
１０８，２０９ ＨＡＲＱ部
１０９，２１０ 復号部
１１０，２１１ ＤＥＭＵＸ部
１１１，２１２ 電力測定部
１１２ 伝送制御部
２００ 基地局
２０１ ＦＰ部
２１３ ＥＵＬ制御部
３００ 無線回線制御局
４００ 交換局

Claims (10)

1. 在圏している移動局に対して所定長の時間単位で送信機会を与えるとともに、データ伝送用チャネルの電力を、所定の電力制御が実施される特定チャネルとの電力比で指定することによって上りリンクの伝送速度を制御する基地局であって、
   受信信号を構成する各チャネルの電力を測定する電力測定手段と、
   前記各チャネルの受信電力に基づいて空きリソースを計算する空きリソース算出手段と、
   送信機会を与える移動局から直近に受信したデータのサイズと、前記空きリソースと、受信データサイズごとに予め決定されている所要通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、前記移動局が送信するデータ伝送用チャネルと前記特定チャネルの電力比を決定する上りリンク制御手段と、
   を備えることを特徴とする基地局。
2. 前記上りリンク制御手段は、
   前記電力比の決定処理において、
   まず、前記移動局に対して指定する予定の電力比を仮決定し、
   次に、前記仮決定した電力比を使用した場合に伝送可能な最大データサイズを算出し、
   前記空きリソースと、前記算出した最大データサイズに対応する所要通信品質である第１の通信品質と、前記移動局から直近に受信したデータのサイズに対応する所要通信品質である第２の通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力と、に基づいて、前記仮決定した電力比を最終的な電力比とするかどうかを判定し、
   最終的な電力比としない場合には、前記移動局に対して指定する予定の電力比を再度仮決定し、再度仮決定した電力比を処理対象として、前記最大データサイズの算出処理および最終的な電力比とするかどうかの判定処理を実行し、
   以降、前記最終的な電力比とするかどうかの判定処理において「最終的な電力比とする」と判定するまで、前記電力比の仮決定処理、最大データサイズの算出処理および最終的な電力比とするかどうかの判定処理を繰り返し実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記最終的な電力比とするかどうかの判定処理では、
   前記第１および第２の通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、前記特定チャネルの次回の受信電力を推定し、その結果得られた電力推定値に前記仮決定した電力比を乗算した結果と、前記空きリソースとの比較結果に基づいて、前記仮決定した電力比を最終的な電力比とするかどうかを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 前記電力推定値を、前記第２の通信品質と前記第１の通信品質の差を前記特定チャネルの直近の受信電力から差し引いた値とする
   ことを特徴とする請求項３に記載の基地局。
5. 前記上りリンク制御手段は、
   任意のデータサイズに対して任意の誤り率を満たす通信品質を示すテーブルを保持しておき、前記最大データサイズ、および前記移動局から直近に受信したデータのサイズに基づいて、前記第１および第２の通信品質を前記テーブルから求める
   ことを特徴とする請求項２、３または４に記載の基地局。
6. 前記空きリソース算出手段は、
   受信可能な電力の上限値から、データ伝送用チャネル以外のチャネルの受信電力および干渉電力を差し引いた結果を空きリソースとする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基地局。
7. 前記空きリソース算出手段は、
   受信可能な電力の上限値から、データ伝送用チャネル以外のチャネルの受信電力および干渉電力を差し引き、さらに、前記特定チャネルの直近の受信電力と前記電力推定値に基づいて算出した余剰電力を加算した結果を空きリソースとする
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の基地局。
8. 在圏している移動局に対して所定長の時間単位で送信機会を与えるとともに、データ伝送用チャネルの電力を、所定の電力制御が実施される特定チャネルとの電力比で指定することによって上りリンクの伝送速度を制御する基地局が実行する伝送制御方法であって、
   受信信号を構成する各チャネルの電力を測定する電力測定ステップと、
   前記各チャネルの受信電力に基づいて空きリソースを計算する空きリソース算出ステップと、
   送信機会を与える移動局から直近に受信したデータのサイズと、前記空きリソースと、受信データサイズごとに予め決定されている所要通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、前記移動局が送信するデータ伝送用チャネルと前記特定チャネルの電力比を決定する電力比決定ステップと、
   を含むことを特徴とする伝送制御方法。
9. 前記電力比決定ステップでは、
   まず、前記移動局に対して指定する予定の電力比を仮決定し、
   次に、前記仮決定した電力比を使用した場合に伝送可能な最大データサイズを算出し、
   前記空きリソースと、前記算出した最大データサイズに対応する所要通信品質である第１の通信品質と、前記移動局から直近に受信したデータのサイズに対応する所要通信品質である第２の通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力と、に基づいて、前記仮決定した電力比を最終的な電力比とするかどうかを判定し、
   最終的な電力比としない場合には、前記移動局に対して指定する予定の電力比を再度仮決定し、再度仮決定した電力比を処理対象として、前記最大データサイズの算出処理および最終的な電力比とするかどうかの判定処理を実行し、
   以降、前記最終的な電力比とするかどうかの判定処理において「最終的な電力比とする」と判定するまで、前記電力比の仮決定処理、最大データサイズの算出処理および最終的な電力比とするかどうかの判定処理を繰り返し実行する
   ことを特徴とする請求項８に記載の伝送制御方法。
10. 前記空きリソース算出ステップでは、
    受信可能な電力の上限値から、データ伝送用チャネル以外のチャネルの受信電力、および干渉電力を差し引いて暫定空きリソースを算出し、
    前記電力比決定ステップでは、
    前記第１および第２の通信品質と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて、前記特定チャネルの次回の受信電力を推定し、その結果得られた電力推定値と、前記特定チャネルの直近の受信電力とに基づいて余剰電力を算出し、
    前記最終的な電力比とするかどうかの判定処理においては、前記暫定空きリソースに対して前記余剰電力を加算した結果を、前記空きリソースとして使用する
    ことを特徴とする請求項９に記載の伝送制御方法。

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