JP2013030856A

JP2013030856A - 無線基地局及び無線通信方法

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Publication number: JP2013030856A
Application number: JP2011163721A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Matsumoto; 直久松本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: JP5719250B2

Abstract

【課題】データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷を増加させず、より重要なデータチャネルのデコード処理への影響を低減でき、かつ、リアルタイムなチャネル品質を推定できる無線基地局及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線基地局１は、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の全てについて前記推定処理に要する処理量と、前記復号処理に要する処理量との合計が所定の閾値以上である場合、前記復号処理に要する処理量を低減せずに、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の一部についてのみ前記推定処理を行うことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線基地局及び無線通信方法に関する。

ＬＴＥにおいては、各ユーザの通信装置（ＵＥ：ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）のスケジューリングを効果的に行うために、通信装置毎にシステムにおける周波数帯域全体に渡って、上りリンク（ＵｐＬｉｎｋ）のチャネル品質を推定する。具体的には各通信装置が既知信号であるＳＲＳ（ＳｏｕｎｄｉｎｇＲｅｒｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌ）を無線基地局に送信し、無線基地局は、ＳＲＳを検出し、通信装置毎に上りリンクのチャネル品質を推定している（例えば非特許文献１）。特に、過去にデータチャネル（ＰＵＳＣＨ：ＰｈｙｓｉｃａｌＵｐｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）として割り当てられたことの無い周波数帯域や、過去にデータチャネルに割り当てられたことはあるが、割り当ててから長時間が経過しチャネル品質が変動している可能性の大きい周波数帯域については、ＳＲＳ検出によりチャネル品質を推定する重要度が高い。

なおＳＲＳの検出には、逆特性の乗算、ＩＤＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、ユーザの取り出し、ＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、チャネル等化処理、ＳＩＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＩｎｔｅｒｆａｃｅＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）演算処理が必要である（例えば非特許文献２）。

服部武、諸橋知雄、藤岡雅宣著、「３ＧＥｖｏｌｕｔｉｏｎのすべてＬＴＥモバイルブロード方式技術」、丸善、２００９年、ｐ．４３８ＭｏｔｏｙａＩｗａｓａｋｉ、"ＬＴＥの実現とさらなる飛躍に向けて"、ＮＥＣ、[ｏｎｌｉｎｅ]、［２０１１年５月１９日検索］、インターネット< http://www.mcrg.ee.titech.ac.jp/OH2009Lectures/OH09_lecture_Iwasaki.pdf>

従来の無線基地局のＳＲＳの検出によるチャネル品質推定処理に係る動作を図６に示す。図６に示すように、従来の無線基地局は、まず、無線基地局に接続する、１以上の通信装置からＳＲＳを受信する（ステップＳ１０１）。続いて従来の無線基地局は、ＳＲＳを送信した全通信装置のＳＲＳの検出処理を行い、チャネル品質推定処理をする（ステップＳ１０２）。

ここで、ＳＲＳを送信できる通信装置の数は、１０ＭＨｚ帯域の場合において、最大１９２である。しかしながら、無線基地局が、１９２の通信装置が送信した全てのＳＲＳの検出を行った場合には、データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷が多大となり、データチャネルのデコード処理が遅延する等の悪影響がある。

一方で、無線基地局が計算できる程度の数の通信装置にのみＳＲＳを送信できるように無線基地局が通信装置に割り当てる方法もあるが、この場合、全ての通信装置のチャネル品質を推定することが困難であり、特に各通信装置についてリアルタイムなチャネル品質を推定することが困難になる。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷を増加させず、より重要なデータチャネルのデコード処理への影響を低減でき、かつ、リアルタイムなチャネル品質を推定できる無線基地局及び無線通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る無線基地局は、
１以上の通信装置から受信した既知信号により、当該通信装置との間の無線通信品質を推定する推定処理と、前記通信装置から受信したデータチャネルの復号処理とを行う制御部を備え、
前記制御部は、
１以上の前記通信装置からの前記既知信号の全てについて前記推定処理に要する処理量と、前記復号処理に要する処理量との合計が所定の閾値以上である場合、前記復号処理に要する処理量を低減せずに、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の一部についてのみ前記推定処理を行うことを特徴とする。

また本発明に係る無線基地局は、
前記制御部が、１以上の前記通信装置から受信した前記既知信号の全てについて前記推定処理を行うのに必要な計算リソース及び前記復号処理に必要な計算リソースに基づき、１以上の前記通信装置から受信した前記既知信号の全てについて、前記復号処理に要する処理量を低減せずに、前記推定処理を行うことが可能か否か判定することを特徴とする。

また本発明に係る無線基地局は、
前記既知信号を送信する１以上の前記通信装置毎に優先度を設定し、前記優先度が所定値以上の前記通信装置が送信した前記既知信号について前記推定処理を行うことを特徴とする。

また本発明に係る無線基地局は、
前記制御部が、前記優先度を、前記通信装置が送信した前記既知信号の検出頻度に基づき定めることを特徴とする。

また本発明に係る無線基地局は、
前記制御部が、前記優先度を、前記通信装置のチャネル品質の変動値に基づき定めることを特徴とする。

また本発明に係る無線基地局は、
前記制御部が、前記優先度を、前記通信装置が送信した前記既知信号の信号レベルに基づき定めることを特徴とする。

また本発明に係る無線通信方法は、
通信装置から受信した既知信号により、当該通信装置との間の無線通信品質を推定する推定処理を行う制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
１以上の前記通信装置からの前記既知信号の全てについて前記推定処理を行うことができないと判定した場合、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の一部についてのみ前記推定処理を行うことを特徴とする。

本発明における無線基地局及び無線通信方法によれば、データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷を増加させず、より重要なデータチャネルのデコード処理への影響を低減でき、かつ、リアルタイムなチャネル品質を推定できる。

実施の形態１の無線基地局のブロック図である。実施の形態１の無線基地局の記憶部に格納される情報である。実施の形態１の無線基地局の動作を示すフローチャートである。実施の形態２の無線基地局のブロック図である。実施の形態２の無線基地局の動作を示すフローチャートである。従来技術における無線基地局の動作を表すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る無線基地局のブロック図である。本発明の一実施形態に係る無線基地局１は、受信部１１と、制御部１２と、記憶部１３とを備える。

受信部１１は、無線基地局１に接続する、１以上の通信装置からＳＲＳを受信する。なおＳＲＳとは、通信装置との間のチャネル品質（無線通信品質）を推定するための既知信号である。受信部１１は、ＳＲＳを、無線通信に利用可能な全周波数帯域で受信する。

制御部１２は、無線基地局１における処理の処理負荷を検出する。具体的には、制御部１２は、通信装置から受信したデータチャネルの復号処理及び上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：ＰｈｙｓｉｃａｌＵｐｌｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）の復号処理を行う。また、制御部１２は、無線基地局１のＣＰＵにおいて実行中の処理の処理負荷の合計値を検出する。無線基地局１における処理とは、データチャネルの復号処理、上り制御チャネルの復号処理等である。さらに制御部１２は、検出した処理負荷の合計値に基づき、ＳＲＳ検出に用いることができる、ＳＲＳ検出用の計算リソースを算出する。当該計算リソースは、無線基地局１が処理可能な最大処理量から、前記処理負荷の合計値を差し引くことにより算出する。

また制御部１２は、１以上の通信装置から受信したＳＲＳと、ＳＲＳ検出用の計算リソースとを比較する。そして、制御部１２は、ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分であるか否か、すなわち、該ＳＲＳ検出用の計算リソースにより受信したＳＲＳの全てを検出することが可能か否かを判定する。ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分でない場合とは、１以上の前記通信装置から受信した全てのＳＲＳの検出に基づく推定処理に要する処理量と、データチャネルの復号処理に要する処理量との合計が、所定の閾値以上である場合を意味する。

つまり制御部１２は、１以上の前記通信装置から受信したＳＲＳの全てについてＳＲＳ検出処理を行うのに必要な計算リソース、及びデータチャネルの復号処理に必要な計算リソースに基づき、受信したＳＲＳの全ての検出処理をし、チャネル推定の処理をすることが可能か否かを判定する。ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分である場合には、制御部１２は、受信したＳＲＳの検出処理を行い、チャネル品質の推定処理を行う。一方ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分でない場合には、制御部１２は、データチャネルの復号処理に要する処理量は低減せずにＳＲＳ検出にかかる処理量を低減し、一部の通信装置についてのみＳＲＳの検出処理をする。具体的には制御部１２は、受信したＳＲＳの検出にかかる各通信装置の優先度を設定し、優先度に基づきＳＲＳの検出処理を行い、チャネル品質の推定処理を行う。

制御部１２は、各種基準により優先度を計算する。ＳＲＳの検出にかかる優先度は、通信装置毎に、過去のＳＲＳの検出頻度、チャネル品質の標準偏差、又はＳＲＳの信号強度（ＲＳＳＩ：ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を基準として定められる。制御部１２は、この３つの基準のうち、いずれかひとつを優先度の計算の基準とする。なお、後述するように制御部１２は、この３つの基準の一部または全部を組み合わせて優先度を計算してもよい。

ＳＲＳの検出頻度にかかる基準は、過去に各通信装置が送信したＳＲＳを検出した頻度の高低に応じて優先度を定める基準である。具体的には記憶部１３に格納されたＳＲＳの検出頻度が、第１の閾値未満の場合には、過去にＳＲＳを検出してから時間が経過しており、当該周波数帯の上りリンクのチャネル品質が変動している可能性が高いため、制御部１２は当該場合には優先度を１と設定する。一方で記憶部１３に格納されたＳＲＳの検出頻度が、第１の閾値以上の場合には、過去にＳＲＳを検出してから時間が経過しておらず、当該周波数帯の上りリンクのチャネル品質が変動している可能性が低いため、制御部１２は当該場合には優先度を０と設定する。

また、チャネル品質の標準偏差にかかる基準は、過去に無線基地局１が推定したチャネル品質の標準偏差の大小に応じて優先度を定める基準である。具体的には記憶部１３に格納された各通信装置のチャネル品質の標準偏差が第２の閾値以上の場合には、当該周波数帯の上りリンクのチャネル品質が変動している可能性が高いため、制御部１２は当該場合には優先度を１と設定する。一方で、記憶部１３に格納された各通信装置のチャネル品質の標準偏差が第２の閾値未満の場合には、当該周波数帯の上りリンクのチャネル品質が変動している可能性が低いため、制御部１２は当該場合には優先度を０と設定する。

また、ＳＲＳの信号強度にかかる基準は、受信したＳＲＳの受信強度の強弱に応じて優先度を定める基準である。すなわちＳＲＳの信号強度が弱い場合にはチャネル品質の推定処理が満足に行えないため、制御部１２は、このような場合の優先度を下げる。具体的には、各通信装置から受信したＳＲＳの信号強度が第３の閾値以上の場合には、当該ＳＲＳの検出は可能であるため、制御部１２は、当該場合には優先度を１と設定する。一方で、ステップＳ１で受信した各通信装置のＳＲＳの信号強度が第３の閾値未満の場合には、当該ＳＲＳの検出は不可能であるため、制御部１２は当該場合には優先度を０と設定する。

記憶部１３は、優先度を計算するための情報を格納する。図２は、記憶部１３に格納された情報を示している。記憶部１３には、通信装置毎に、過去のＳＲＳの検出頻度と、過去のＳＲＳ検出に基づくチャネル品質の標準偏差が格納される。

例えば、“通信装置Ａ”については、ＳＲＳの検出頻度が“Ｆａ”、チャネル品質の標準偏差が“Ｄａ”である。“通信装置Ｂ”及び“通信装置Ｃ”についても同様の情報が格納される。優先度の計算においては、このように過去の頻度情報や標準偏差等の統計データを用いる。

次に、本発明に係る無線基地局１について、図３に示すフローチャートによりその動作を説明する。

はじめに、無線基地局１の受信部１１は、無線基地局１に接続する、１以上の通信装置からＳＲＳを受信する（ステップＳ１）。

次に、制御部１２は、無線基地局１における処理の処理負荷を検出する（ステップＳ２）。さらに制御部１２は、検出した処理負荷に基づき、ＳＲＳ検出に用いることができる、ＳＲＳ検出用の計算リソースを算出する。当該計算リソースは、無線基地局１が処理可能な最大の処理量から、前記処理負荷の合計値を差し引くことにより算出する。

続いて、制御部１２は、ステップＳ１で受信したＳＲＳと、ステップＳ２で算出したＳＲＳ検出用の計算リソースとを比較し、該ＳＲＳ検出用の計算リソースが受信したＳＲＳを全て検出するのに十分であるかを判定する（ステップＳ３）。すなわち、制御部１２は、該ＳＲＳ検出用の計算リソースにより受信したＳＲＳの全てを検出することが可能か否かを判定する。つまり制御部１２は、１以上の前記通信装置から受信したＳＲＳの全てについてＳＲＳ検出処理を行うのに必要な計算リソース、及びデータチャネルの復号処理に必要な計算リソースに基づき、受信したＳＲＳの全ての検出処理をし、チャネル推定の処理をすることが可能か否かを判定する。

ステップＳ３の判定の結果、ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分である場合には、制御部１２は、ステップＳ１で受信した全てのＳＲＳの検出処理を行う（ステップＳ４）。すなわち、制御部１２は、全通信装置のＳＲＳを検出し、チャネル品質の推定処理を行い、処理が完了する。

ステップＳ３の判定の結果、ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分でない場合には、制御部１２は、データチャネルの復号処理に要する処理量は低減せずにＳＲＳ検出にかかる処理量を低減し、一部の通信装置についてのみＳＲＳの検出処理をする。具体的にはこの場合、制御部１２は、ステップＳ１で受信したＳＲＳの検出にかかる各通信装置の優先度を計算する（ステップＳ５）。各通信装置の優先度は、通信装置毎に、過去のＳＲＳの検出頻度、ＳＲＳにより検出されたチャネル品質の標準偏差、又はＳＲＳの信号強度を基準として定められる。制御部１２は、この３つの基準のうち、いずれかひとつを優先度の計算の基準とする。

制御部１２が、ＳＲＳの検出頻度にかかる基準を用いる場合、制御部１２は、記憶部１３に格納されたＳＲＳの検出頻度が、第１の閾値未満の場合には、当該場合には優先度を１と設定する。一方で記憶部１３に格納されたＳＲＳの検出頻度が、第１の閾値以上の場合には、制御部１２は、優先度を０と設定する。

制御部１２が、チャネル品質の標準偏差にかかる基準を用いる場合、制御部１２は、記憶部１３に格納された各通信装置のチャネル品質の標準偏差が第２の閾値以上の場合には、当該場合には優先度を１と設定する。一方で、記憶部１３に格納された各通信装置のチャネル品質の標準偏差が第２の閾値未満の場合には、制御部１２は、当該場合には優先度を０と設定する。

制御部１２が、ＳＲＳの信号強度にかかる基準を用いる場合、制御部１２は、ステップＳ１で受信した各通信装置のＳＲＳの信号強度が第３の閾値以上の場合には、当該場合には優先度を１と設定する。一方で、ステップＳ１で受信した各通信装置のＳＲＳの信号強度が第３の閾値未満の場合には、制御部１２は、当該場合には優先度を０と設定する。

続いて制御部１２は、ステップＳ５で計算した優先度が所定値以上の通信装置にかかるＳＲＳのみ検出処理を行い（ステップＳ６）、当該通信装置にかかるチャネル品質の推定処理を行う。ここで優先度にかかる所定値は、例えば１とする。そして処理が終了する。

このように実施形態１に係る無線基地局１によれば、制御部１２がＳＲＳ検出用の計算リソースが十分であるかを判定し、該計算リソースが十分でない場合には、優先度が所定値以上の通信装置にかかるＳＲＳのみを検出するため、データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷を増加させず、より重要なデータチャネルのデコード処理への影響を低減でき、かつ、リアルタイムなチャネル品質を推定できる。また、ＳＲＳの検出のための負荷を増加させないため、基地局１をより低コストであるデバイスにより実現することができる。

なお、ステップＳ５における優先度の計算において、制御部１２がいずれかひとつの基準のみを用いる場合を説明したが、これに限られず、いずれか２つ以上の組合せを基準としてもよい。例えば３つすべての組合せを基準とする場合、上述の優先度は、各基準における優先度の値の合計値とする。このとき優先度は、０から３の値をとることになる。そしてこの場合、前述の所定値は例えば２とする。なお、この所定値は、優先度が所定値以上の通信装置にかかるＳＲＳを検出するときに必要な計算リソースが、上述のＳＲＳ検出用の計算リソースを上回らないように設定される。

なお、ステップＳ５において、チャネル品質の標準偏差にかかる基準を用いる場合を説明したが、これに限られず、チャネル品質の変動値を表す統計値であれば他の統計値を基準とすることもでき、例えばチャネル品質の分散値を用いることもできる。

なお、ステップＳ６において、制御部１２は、優先度が所定値以上の通信装置にかかるＳＲＳの検出のみをし、優先度が所定値未満の通信装置にかかるＳＲＳの検出はしないものとして説明したが、これに限られない。すなわち、優先度が所定値未満の通信装置については、制御部１２は、ＳＲＳ検出にかかるＩＤＦＴのポイント数を減少させて、計算処理負荷を下げた簡易的な検出アルゴリズムにより、ＳＲＳの検出を行うようにしてもよい。

（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について説明をする。図４は本発明の実施の形態２の無線基地局２の構成を示すブロック図である。実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態２に係る無線基地局２は、実施の形態１にかかる構成と比較して、記憶部１３を備えない点が相違する。また実施の形態２に係る無線基地局２は、制御部２２が、ＳＲＳ検出をする周波数帯域を、ＳＲＳ検出用の計算リソースに基づき制限する点が相違する。

次に、実施の形態２に係る無線基地局２について、図５に示すフローチャートによりその動作を説明する。実施の形態１と同一の動作については同一の符号を付す。

はじめのステップＳ１〜ステップＳ３までは実施の形態１と同一の動作である。ステップＳ３においては、制御部２２は、実施の形態１と同様に、ステップＳ１で受信したＳＲＳと、ステップＳ２で算出したＳＲＳ検出用の計算リソースとを比較し、該ＳＲＳ検出用の計算リソースが、受信したＳＲＳを全て検出するのに十分であるかを判定する。そしてステップＳ４において、ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分である場合、制御部２２は、全通信装置のＳＲＳの検出をし、チャネル品質の推定処理を行い、処理を終了する。

ステップＳ３の判定の結果、ＳＲＳ検出用の計算リソースが十分でない場合には、制御部２２は、ＳＲＳを検出する周波数帯域を、ＳＲＳ検出用の計算リソースに基づき制限する（ステップＳ１５）。すなわち、ステップＳ４において制御部２２は、通信装置毎に受信した全ての周波数帯域にかかるＳＲＳの検出処理を行うが、ステップＳ１５において制御部２２は、当該検出処理を行う周波数帯域を、ＳＲＳ検出用の計算リソースで検出可能な一部の周波数帯域幅のみに制限し、受信したＳＲＳの一部についてのみ検出を行う。

そして制御部２２は、全通信装置のＳＲＳの検出を、ステップＳ１５で制限した一部の周波数帯域についてのみ行い（ステップＳ１６）、当該一部の周波数帯域のみのチャネル品質の推定処理を行う。そして処理が終了する。

このように、実施形態２にかかる無線基地局２によれば、制御部２２が、ＳＲＳを検出する帯域を、ＳＲＳ検出用の計算リソースに基づき制限し、該制限したＳＲＳのみを検出するため、データチャネルのデコード負荷と比較してＳＲＳの検出のための負荷を増加させず、より重要なデータチャネルのデコード処理への影響を低減でき、かつ、リアルタイムなチャネル品質を推定できる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１、２無線基地局
１１受信部
１２、２２制御部
１３記憶部

Claims

１以上の通信装置から受信した既知信号により、当該通信装置との間の無線通信品質を推定する推定処理と、前記通信装置から受信したデータチャネルの復号処理とを行う制御部を備え、
前記制御部は、
１以上の前記通信装置からの前記既知信号の全てについて前記推定処理に要する処理量と、前記復号処理に要する処理量との合計が所定の閾値以上である場合、前記復号処理に要する処理量を低減せずに、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の一部についてのみ前記推定処理を行うことを特徴とする無線基地局。
前記制御部は、１以上の前記通信装置から受信した前記既知信号の全てについて前記推定処理を行うのに必要な計算リソース及び前記復号処理に必要な計算リソースに基づき、１以上の前記通信装置から受信した前記既知信号の全てについて、前記復号処理に要する処理量を低減せずに、前記推定処理を行うことが可能か否か判定することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記既知信号を送信する１以上の前記通信装置毎に優先度を設定し、前記優先度が所定値以上の前記通信装置が送信した前記既知信号について前記推定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記優先度を、前記通信装置が送信した前記既知信号の検出頻度に基づき定めることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記優先度を、前記通信装置のチャネル品質の変動値に基づき定めることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
前記制御部は、前記優先度を、前記通信装置が送信した前記既知信号の信号レベルに基づき定めることを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
通信装置から受信した既知信号により、当該通信装置との間の無線通信品質を推定する推定処理を行う制御ステップを含み、
前記制御ステップは、
１以上の前記通信装置からの前記既知信号の全てについて前記推定処理を行うことができないと判定した場合、１以上の前記通信装置からの前記既知信号の一部についてのみ前記推定処理を行うことを特徴とする無線通信方法。