JP2013183166A - 無線リソース割当装置、及び無線リソース割当プログラム - Google Patents

無線リソース割当装置、及び無線リソース割当プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ヘテロジニアスネットワークに下りリンク時分割多重型干渉制御が適用された場合でも、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる無線リソース割当装置、及び無線リソース割当プログラムを提供する。
【解決手段】与干渉局と被干渉局との干渉を時分割多重型干渉制御する無線通信システムにおいて、無線リソース割当装置100aは、干渉を制御するためのサブフレームであるか否かを示すサブフレームタイプを定める設定部110と、サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出するパラメータ算出部150aと、パラメータに基づいて、メトリックを算出するメトリック算出部120と、メトリックに基づいて、被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる割当部130とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、無線リソース割当装置、及び無線リソース割当プログラムに関する。
ヘテロジニアスネットワーク(HetNet)における下りリンクへの干渉を制御する技術として、サブフレーム単位で干渉を制御する時分割多重(Time Division Multiplexing:TDM)型干渉制御が、非特許文献1に開示されている。また、ヘテロジニアスネットワークにおける上りリンクへの干渉を制御することを目的とした通信制御方法が、特許文献1に開示されている。
特開2012−5086号公報
小西 外2名,"TDM型干渉制御手法を適用したピコ局混在型HetNetにおける下りリンクの性能評価,"B‐5‐73,信学総大,Mar. 2011.
時分割多重型干渉制御において、サブフレームタイプには、干渉を制御するためのサブフレーム(以下、「干渉制御サブフレーム」という)と、干渉制御サブフレームでないサブフレーム(以下、「ノーマルサブフレーム」という)とがある。
下りリンクへの干渉を制御するための時分割多重型干渉制御(以下、「下りリンク時分割多重型干渉制御」という)が、ヘテロジニアスネットワークに適用された場合、与干渉局としてのマクロ基地局は、マクロ基地局に接続している端末(以下、「マクロ端末」という)に干渉制御サブフレームを送信するタイミングでは、データ信号のみならず制御信号も停波させる必要がある。ここで、制御信号には、無線リソースを上りリンクに割り当てた結果をマクロ端末に通知するための信号が含まれる。
マクロ基地局に接続しているマクロ端末は、この制御信号が停波された場合、上りリンクの無線リソース割当の結果が判らないので、上りリンクにより無線リソースを送信することができない。これにより、マクロ端末の上りリンクのスループットは、大きく低下してしまうという問題がある。
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、マクロ基地局と他の基地局とを有するヘテロジニアスネットワークに、下りリンク時分割多重型干渉制御が適用された場合でも、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる無線リソース割当装置、及び無線リソース割当プログラムを提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、与干渉局と被干渉局との干渉を時分割多重型干渉制御する無線通信システムにおいて、干渉を制御するためのサブフレームであるか否かを示すサブフレームタイプを定める設定部と、前記サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出するメトリック算出部と、前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる割当部と、を備えることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記メトリック算出部が、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に大きい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出し、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に小さい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出することを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記パラメータ算出部が、所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定する判定部と、前記サブフレームタイプに基づいて端末毎の重み係数を定める重み算出部と、を有し、前記メトリック算出部が、前記端末毎の重み係数を積算することにより、端末毎のメトリックをサブフレーム毎に算出することを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記判定部が、予め定められたパスロス閾値と、端末毎のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定することを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記判定部が、セル毎のパスロス累積分布関数値に基づく閾値と、端末毎のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定することを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記重み算出部が、予め定められた固定値を、前記端末毎の重み係数と定めることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記重み算出部が、前記サブフレームタイプ毎のサブフレーム数に基づいて、前記端末毎の重み係数を定めることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記重み算出部が、端末毎のパスロス値に基づいて、前記端末毎の重み係数を定めることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記パラメータ算出部が、前記サブフレームタイプに基づいて端末の送信電力を定める電力算出部を有し、前記メトリック算出部が、前記端末の送信電力に基づいて、無線リソース毎の受信品質を推定することにより、端末毎のメトリックを算出することを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、ワイドバンド信号対干渉雑音比、又は、端末毎に割り当てられた無線リソースにおける信号対干渉雑音比が、信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、全ての端末について同じ値である前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、端末毎のパスロス値に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、セル毎のパスロス累積分布関数値に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、ワイドバンド信号対干渉雑音比に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、前記電力算出部が、前記端末の送信電力に上限値及び下限値を定めることを特徴とする無線リソース割当装置である。
また、本発明は、与干渉局と被干渉局との干渉を時分割多重型干渉制御する無線通信システムのコンピュータに、干渉を制御するためのサブフレームであるか否かを示すサブフレームタイプを定める手順と、前記サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出する手順と、前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出する手順と、前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる手順と、を実行させるための無線リソース割当プログラムである。
本発明によれば、パラメータ算出部は、サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出する。これにより、無線リソース割当装置は、マクロ基地局と他の基地局とを有するヘテロジニアスネットワークに、下りリンク時分割多重型干渉制御が適用された場合でも、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。
本発明の第1実施形態における、ヘテロジニアスネットワークに適用された下りリンク時分割多重型干渉制御を、時間軸により示す図である。 本発明の第1実施形態における、ヘテロジニアスネットワークに適用された下りリンク時分割多重型干渉制御を、俯瞰図により示す図である。 本発明の第1実施形態における、無線リソース割当装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態における、無線リソース割当装置の構成例を示すブロック図である。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1には、ヘテロジニアスネットワークに適用された下りリンク時分割多重型干渉制御が、時間軸により示されている。与干渉局としてのマクロ基地局は、干渉制御サブフレームと、ノーマルサブフレームとを、サブフレーム単位で下りリンクにより排他的に送信する。マクロ基地局は、干渉制御サブフレームを送信するタイミングで、データ信号のみならず制御信号も停波させることで、被干渉局としてのピコ基地局の下りリンクへの干渉制御を実現している。
一方、被干渉局としてのピコ基地局は、マクロ基地局が送信したサブフレームに同期して、ノーマルサブフレームを下りリンクによりサブフレーム単位で送信する。また、ピコ基地局は、マクロ基地局が送信したサブフレームのサブフレームタイプに応じて、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないための干渉制御を実行する。
図2には、ヘテロジニアスネットワークに適用された下りリンク時分割多重型干渉制御が、俯瞰図により示されている。以下、ピコ基地局に接続している端末を、「ピコ端末」という。図2には、マクロ基地局200と、マクロ端末210と、マクロセル220と、ピコ基地局300と、ピコ端末310−1及び310−2と、ピコセル320とが示されている。
図2(A)には、与干渉局としてのマクロ基地局200がノーマルサブフレームを送信しているタイミングにおける、マクロ基地局200及びマクロ端末210の通信状態と、ピコ基地局300及びピコ端末310の通信状態とが示されている。図2(A)では、マクロ基地局200がデータ信号及び制御信号を停波させていないので、ピコ基地局300の下りリンクへの干渉は制御されていない。制御信号が停波されていない場合、マクロ端末210は、上りリンクの無線リソース割当の結果が判るので、上りリンクにより無線リソースをマクロ基地局200に送信することができる。
一方、図2(B)には、与干渉局としてのマクロ基地局200が干渉制御サブフレームを送信しているタイミングにおける、マクロ基地局200及びマクロ端末210の通信状態と、ピコ基地局300及びピコ端末310の通信状態とが示されている。図2(B)では、マクロ基地局200がデータ信号のみならず制御信号も停波させているので、ピコ基地局300の下りリンクへの干渉は制御されている。制御信号が停波された場合、マクロ端末210は、上りリンクの無線リソース割当の結果が判らないので、上りリンクにより無線リソースをマクロ基地局200に送信することができない。
なお、無線リソース割当装置は、マクロ基地局以外の基地局(ローカルノード)であれば、ピコ基地局に限らず、例えば、フェムト基地局に備えられてもよい。以下では、一例として、無線リソース割当装置はピコ基地局に備えられているものとして説明を続ける。
図3には、無線リソース割当装置の構成例が、ブロック図により示されている。マクロ基地局とピコ基地局とを有するヘテロジニアスネットワークにおいて、無線リソース割当装置100aは、ピコ基地局に備えられる。無線リソース割当装置100aは、ピコ端末の上りリンクにおける無線リソース割当を、ピコ端末毎に重み係数を定めることにより制御する。
これにより、無線リソース割当装置100aは、マクロ基地局の下りリンクへの与干渉を低減させることができる。つまり、無線リソース割当装置100aは、マクロ端末における受信品質を向上させ、そのマクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。
無線リソース割当装置100aは、設定部110と、メトリック算出部120と、割当部130と、処理部140と、パラメータ算出部150aとを備える。パラメータ算出部150aは、判定部151と、重み算出部152とを有する。
設定部110は、マクロ基地局から送信されるサブフレームのサブフレームタイプ毎の送信タイミング、すなわち、ノーマルサブフレーム及び干渉制御サブフレームのそれぞれの送信タイミングを、システムパラメータとして取得する(定める)。設定部110は、サブフレームのサブフレームタイプ毎の送信タイミングを示す情報(以下、「サブフレームタイプ情報」という)を、メトリック算出部120と、重み算出部152とに出力する。
判定部151は、所定条件が成立するピコ端末であるか否かを、ピコ端末毎に判定する。ここで、所定条件とは、例えば、パスロスに基づく条件である。例えば、判定部151は、システムパラメータとして予め定められた下りリンクのパスロス閾値(閾値PLTH)と、ピコ端末毎の下りリンクのパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立するピコ端末の集合Sを定める。また、例えば、判定部151は、下りリンクのパスロス累積分布関数値(Cumulative Distribution Function:CDF)をピコセル毎に算出し、算出した下りリンクのパスロスCDFの [%]閾値(閾値PLTH)と、ピコ端末毎の下りリンクのパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立するピコ端末の集合Sを定めてもよい。また、所定条件とは、例えば、全てのピコ端末に成り立つ条件でもよい。この場合、集合Sは、全てのピコ端末を含む集合である。
判定部151は、前記所定条件が成立するピコ端末であるか否かを示す情報(以下、「対象端末情報」という)を、ピコ端末毎に重み算出部152に出力する。判定部151(パラメータ算出部150a)の詳細については後述する。
重み算出部152には、サブフレームタイプ情報が、設定部110から入力される。重み算出部152は、サブフレームタイプ情報に基づいて、ピコ端末毎の重み係数を定める。ここで、重み係数とは、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリック(指標)を算出するためのパラメータである。
また、重み算出部152には、対象端末情報が、判定部151から入力される。重み算出部152は、サブフレームタイプ情報、及び対象端末情報に基づいて、ピコ端末毎の重み係数を定めてもよい。
重み算出部152は、メトリックを算出するためのパラメータとして、ピコ端末毎の重み係数を、メトリック算出部120に出力する。重み算出部152(パラメータ算出部150a)の詳細については後述する。
メトリック算出部120には、サブフレームタイプ情報と、ピコ端末毎の重み係数とが入力される。メトリック算出部120は、ピコ端末毎の重み係数を積算することにより、ピコ端末毎のメトリックを、サブフレーム毎に算出する。メトリック算出部120は、ピコ端末毎のメトリックを示す情報を、サブフレーム毎に割当部130に出力する。
ここで、メトリック算出部120は、マクロ基地局200からノーマルサブフレームが送信されているタイミングに送信される、ピコ端末の上りリンクの無線リソースを、パスロス値又はパスロスCDFが小さいピコ端末に、優先的に割り当てる。一方、メトリック算出部120は、マクロ基地局200から干渉制御サブフレームが送信されているタイミングに送信される、ピコ端末の上りリンクの無線リソースを、パスロス値又はパスロスCDFが大きいピコ端末に、優先的に割り当てる。
割当部130は、ピコ端末毎のメトリックを示す情報に基づいて、ピコ端末の上りリンクの無線リソースを割り当てる。割当部130は、ピコ端末の上りリンクの無線リソース割当の結果を示す情報(以下、「割当情報」という)を、処理部140に出力する。
処理部140は、割当情報を含めた下りリンク制御信号を変調し、アンテナを介してピコ端末に無線送信する。
ピコ端末310−1及び310−2(図2を参照)は、下りリンク制御信号を受信して復調することにより、割当情報を検知する。ピコ端末は、割当情報に基づいて、自端末に割り当てられた無線リソースにより、ピコ基地局300に上りリンク信号を送信する。
次に、パラメータ算出部150aの詳細について説明する。
<重み係数が、サブフレームタイプに基づいて、固定値として定められる場合>
判定部151は、システムパラメータとして予め定められた下りリンクのパスロス閾値(閾値PLTH)と、ピコ端末j毎の下りリンクのパスロス値PLとを比較することにより、条件「ピコ端末jのパスロス値PL≦閾値PLTH」が成立するピコ端末jの集合(j∈S)を、所定条件が成立するピコ端末jの集合Sと定める。
重み算出部152は、システムパラメータとして予め定められた固定値a及びbを、ピコ端末j、サブフレームiにおける重み係数w(i,j)と定める。固定値a及びbは、例えば、ピコ端末の数NUEに基づいて定められる値である。重み係数w(i,j)は、式(1)により表される。
Figure 2013183166
ここで、「ICIC(Inter‐Cell Interference Coordination)subframe」は、サブフレームiが干渉制御サブフレームであることを表す。また、「Normal subframe」は、サブフレームiがノーマルサブフレームであることを表す。
つまり、ピコ端末jが集合Sの要素であり、且つ、サブフレームiがノーマルサブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、値aである。また、ピコ端末jが集合Sの要素でなく、且つ、サブフレームiが干渉制御サブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、値bである。また、これらのいずれにも当てはまらない場合、重み係数w(i,j)は、値1である。
<重み係数が、サブフレームタイプ毎のサブフレーム数に基づいて定められる場合>
判定部151は、下りリンクのパスロスCDFのC[%]閾値を、ピコセル毎に算出する。判定部151は、算出したパスロスCDFのC [%]閾値(閾値PLTH)と、ピコ端末j毎の下りリンクのパスロス値PLとを比較することにより、条件「ピコ端末jのパスロス値PL≦閾値PLTH」が成立するピコ端末jの集合(j∈S)を、所定条件が成立するピコ端末jの集合Sと定める。
重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される所定サブフレーム数(例えば、40サブフレーム)のサブフレームのうち、ノーマルサブフレーム数を、サブフレームタイプ情報に基づいて計数する。また、重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、干渉制御サブフレーム数を、サブフレームタイプ情報に基づいて計数する。
重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、サブフレームタイプ毎のサブフレーム数(割合)に基づいて、重み係数w(i,j)を算出する。重み係数w(i,j)は、式(2)により表される。
Figure 2013183166
ここで、NNormalは、前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、ノーマルサブフレームの数を表す。また、NICICは、前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、干渉制御サブフレームの数を表す。また、x及びyは、重み係数に乗算される予め定められた固定値を表す。
つまり、ピコ端末jが集合Sの要素であり、且つ、サブフレームiがノーマルサブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、値(x・40/NNormal)である。また、ピコ端末jが集合Sの要素でなく、且つ、サブフレームiが干渉制御サブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、値(y・40/NICIC)である。また、これらのいずれにも当てはまらない場合、重み係数w(i,j)は、値1である。
<重み係数が、ピコ端末毎のパスロス値の差に基づいて定められる場合>
判定部151は、全てのピコ端末jの集合(j∈S)を、所定条件が成立するピコ端末jの集合Sと定める。
重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される所定サブフレーム数(例えば、40サブフレーム)のサブフレームのうち、ノーマルサブフレーム数を、サブフレームタイプ情報に基づいて計数する。また、重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、干渉制御サブフレーム数を、サブフレームタイプ情報に基づいて計数する。
重み算出部152は、マクロ基地局200から送信される前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、サブフレームタイプ毎のサブフレーム数と、ピコ端末j毎のパスロス値の差(=PL−PLmin)とに基づいて、重み係数w(i,j)を算出する。重み係数w(i,j)は、式(3)により表される。
Figure 2013183166
ここで、NNormalは、前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、ノーマルサブフレームの数を表す。また、NICICは、前記所定サブフレーム数のサブフレームのうち、干渉制御サブフレームの数を表す。また、PLmaxは、システムパラメータとして予め定められたパスロスの最大値を表す。また、PLminは、システムパラメータとして予め定められたパスロスの最小値を表す。また、wminは、システムパラメータとして予め定められた重み係数の最小値を表す。
つまり、サブフレームiがノーマルサブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、式(3)の上段に示されているように、ピコ端末j毎のパスロス値の差(=PL−PLmin)及び干渉制御サブフレームの数NICICに基づく値である。また、サブフレームiが干渉制御サブフレームである場合、重み係数w(i,j)は、式(3)の下段に示されているように、ピコ端末j毎のパスロス値の差(=PL−PLmin)及びノーマルサブフレームの数NNormalに基づく値である。
以上のように、与干渉局(マクロ基地局)と被干渉局(例えば、ピコ基地局、フェムト基地局)との干渉を時分割(例えば、サブフレーム単位)多重型干渉制御する無線通信システムにおいて、無線リソース割当装置100aは、干渉を制御するためのサブフレーム(干渉制御サブフレーム)であるか否かを示すサブフレームタイプを定める設定部110と、サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出するパラメータ算出部150aと、前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出するメトリック算出部120と、前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる割当部130と、を備える。
この構成により、パラメータ算出部150aは、サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出する。これにより、無線リソース割当装置は、マクロ基地局と他の基地局(例えば、ピコ基地局、フェムト基地局)とを有するヘテロジニアスネットワークに、下りリンク時分割多重型干渉制御が適用された場合でも、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。つまり、無線リソース割当装置は、下りリンク時分割多重型干渉制御を適用する移動体通信システムの上りリンクにおいて、適応的に無線リソース割当を制御して、マクロ端末の上りリンクのスループットの低下を補償することができる。
また、与干渉局(マクロ基地局)と被干渉局(例えば、ピコ基地局、フェムト基地局)との干渉を時分割(例えば、サブフレーム単位)多重型干渉制御する無線通信システムのコンピュータに、干渉を制御するためのサブフレーム(干渉制御サブフレーム)であるか否かを示すサブフレームタイプを定める手順と、前記サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータ(例えば、重み係数)を算出する手順と、前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出する手順と、前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる手順と、を実行させるための無線リソース割当プログラムである。
また、メトリック算出部120は、前記干渉を制御するためのサブフレーム(干渉制御サブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に大きい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出し、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレーム(ノーマルサブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に小さい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出する。
また、パラメータ算出部150aは、所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定する判定部151と、前記サブフレームタイプに基づいて端末毎の重み係数(w(i,j))を定める重み算出部152と、を有し、メトリック算出部120は、前記端末(ピコ端末)毎の重み係数を積算することにより、端末毎のメトリックをサブフレーム毎に算出する。
また、判定部151は、予め定められたパスロス閾値と、端末毎(ピコ端末)のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定する。
また、判定部151は、セル毎のパスロス累積分布関数値(CDF)に基づく閾値と、端末毎のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定する。
また、重み算出部152は、予め定められた固定値(例えば、値a、値b)を、前記端末毎の重み係数と定める。
また、重み算出部152は、前記サブフレームタイプ毎のサブフレーム数(例えば、NNormal、NICIC)に基づいて、前記端末毎の重み係数を定める。
また、重み算出部152は、端末毎のパスロス値PLに基づいて、前記端末毎の重み係数を定める。
[第2実施形態]
第2実施形態では、メトリックを算出するためのパラメータが、ピコ端末毎の重み係数でなく、ピコ端末の送信電力である点が、第1実施形態と相違する。以下では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図4には、無線リソース割当装置の構成例が、ブロック図により示されている。マクロ基地局とピコ基地局とを有するヘテロジニアスネットワークにおいて、無線リソース割当装置100bは、ピコ基地局に備えられる。無線リソース割当装置100bは、ピコ端末の上りリンクにおける無線リソースの送信電力を、ピコ端末毎に定めることにより制御する。
これにより、無線リソース割当装置100bは、マクロ基地局の下りリンクへの与干渉を低減させることができる。つまり、無線リソース割当装置100bは、マクロ端末における受信品質を向上させ、そのマクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。
無線リソース割当装置100bは、設定部110と、メトリック算出部120と、割当部130と、処理部140と、パラメータ算出部150bとを備える。パラメータ算出部150bは、電力算出部153を有する。
電力算出部153には、サブフレームタイプ情報が、設定部110から入力される。電力算出部153は、サブフレームタイプに基づいて、ピコ端末の送信電力を定める。ここで、電力算出部153は、ピコ端末の送信電力を、各ピコ端末にそのまま通知してもよい。また、電力算出部153は、システムパラメータとして予め定められた送信電力値(基準値)に対する差分値(送信電力変化量)(以下、「差分電力値」という)により、ピコ端末の送信電力を各ピコ端末に通知してもよい。また、電力算出部153は、差分電力値を示す情報を、LTE(Long Term Evolution)規格に基づいて、各ピコ端末に通知してもよい。
また、差分電力値を示す情報は、例えば、前回通知した差分電力値と、今回通知する差分電力値との差分(以下、「差分電力値の差分」という)を示す情報でもよい。以下では、一例として、差分電力値の差分により、ピコ端末の送信電力が各ピコ端末に通知されるものとして説明を続ける。
メトリック算出部120には、サブフレームタイプ情報と、差分電力値の差分を示す情報とが入力される。メトリック算出部120は、差分電力値の差分を示す情報に基づいて、ピコ端末の上りリンクの無線リソース毎の受信品質を推定する。また、メトリック算出部120は、ピコ端末の上りリンクの無線リソース毎の受信品質に基づいて、ピコ端末毎のメトリックを算出する。メトリック算出部120は、ピコ端末毎のメトリックを示す情報を、サブフレーム毎に割当部130に出力する。
次に、パラメータ算出部150bの詳細について説明する。
電力算出部153は、サブフレームタイプ情報に基づいて、差分電力値の差分δPUSCH(i)を、サブフレームタイプ毎に定める。差分電力値の差分δPUSCH(i)には、上限値(Δmax)及び下限値(Δmin)が定められてもよい。
<ピコ端末の送信電力値(差分電力値の差分)が、サブフレームタイプのみに基づいて定められる場合>
電力算出部153は、サブフレームタイプ情報が干渉制御サブフレームを示す場合、ピコ端末の送信電力が増加するように、差分電力値の差分を定める。一方、電力算出部153は、サブフレームタイプ情報がノーマルサブフレームを示す場合、ピコ端末の送信電力が減少するように、差分電力値の差分を定める。差分電力値の差分δPUSCH(i)は、式(4)により表される。
Figure 2013183166
つまり、差分電力値の差分δPUSCH(i)は、サブフレームiが干渉制御サブフレームである場合、+1[dBm]とされる。また、差分電力値の差分δPUSCH(i)は、サブフレームiがノーマルサブフレームである場合、−1[dBm]とされる。
<ピコ端末の送信電力値(差分電力値の差分)が、サブフレームタイプ、及びワイドバンド信号対干渉雑音比(Wideband Signal‐to‐Interference and Noise Ratio:Wideband SINR)値に基づいて定められる場合>
電力算出部153は、システムパラメータとして予め定められたSINR閾値(SINRth)を取得する。
電力算出部153は、サブフレームタイプ情報がノーマルサブフレームを示す場合、ピコ端末jのワイドバンドSINR値(SINR(i,j))がSINR閾値(SINRth(i))を下回らない範囲で、ピコ端末の送信電力が低下するように、差分電力値の差分を定める。一方、電力算出部153は、サブフレームタイプ情報が干渉制御サブフレームを示す場合、ピコ端末の送信電力が増加するように、差分電力値の差分を定める。差分電力値の差分δPUSCH(i)は、式(5)により表される。
Figure 2013183166
ここで、SINR(i,j)は、サブフレームiにおける、ピコ端末(User Equipment:UE)jのワイドバンドSINR値を表す。また、SINRth(i)は、システムパラメータとして予め定められた閾値であって、全てのピコ端末に対して同一の閾値である。
つまり、サブフレームiが干渉制御サブフレームである場合、差分電力値の差分δPUSCH(i)は、式(5)の上段に示されているように、+1[dBm]である。また、サブフレームiがノーマルサブフレームであり、且つ、ワイドバンドSINR値(SINR(i,j))が閾値(SINRth(i))以下である場合、差分電力値の差分δPUSCH(i)は、式(5)の中段に示されているように、0[dBm]である。また、サブフレームiがノーマルサブフレームであり、且つ、ワイドバンドSINR値(SINR(i,j))が閾値(SINRth(i))を超えている場合、差分電力値の差分δPUSCH(i)は、式(5)の下段に示されているように、−1[dBm]である。
<ピコ端末の送信電力値(差分電力値の差分)が、サブフレームタイプ、及び割り当てる無線リソースのSINR値に基づいて定められる場合>
式(5)において、SINR閾値(SINRth)は、ピコ端末毎に異なる閾値でもよい。この場合、SINR閾値(SINRth)は、例えば、下りリンクのパスロス値と閾値との比較に基づいて定められたシステムパラメータとして、予め定められる。
電力算出部153は、サブフレームタイプ情報がノーマルサブフレームを示す場合、ピコ端末に割り当てる無線リソースのSINR値がSINR閾値(SINRth(i))を下回らない範囲で、ピコ端末の送信電力が低下するように、差分電力値の差分を定める。
具体的には、電力算出部153は、下りリンクのパスロス値PLがパスロス閾値(閾値PLTH)以下であるピコ端末jに対して、SINR閾値(SINRth)として、SINR閾値(SINRCenter)を定める。また、電力算出部153は、下りリンクのパスロス値PLがパスロス閾値(閾値PLTH)を超えているピコ端末jに対して、SINR閾値(SINRth)として、SINR閾値(SINREdge)を定める。ここで、SINR閾値(SINRCenter)は、SINR閾値(SINREdge)よりも小さな値であるとする。
つまり、下りリンクのパスロス値PLが大きいピコ端末では、下りリンクのパスロス値PLが小さいピコ端末と比較して、マクロ端末に与える干渉が大きいため、ピコ端末の送信電力は、SINR閾値(SINRCenter)がSINR閾値(SINREdge)よりも小さな値であれば抑制される。これにより、電力算出部153は、マクロ端末への与干渉を低減させ、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。
<ピコ端末の送信電力値(差分電力値の差分)が、サブフレームタイプ、割り当てる無線リソースのSINR値、及びパスロスCDFに基づいて定められる場合>
式(5)において、SINR閾値(SINRth)は、ピコ端末毎に異なる閾値でもよい。この場合、SINR閾値(SINRth)は、例えば、下りリンクのパスロスCDFと閾値との比較に基づいて定められたシステムパラメータとして、予め定められる。
具体的には、電力算出部153は、下りリンクのパスロスCDFのC[%]閾値を、閾値PLTHとしてピコセル毎に算出する。また、電力算出部153は、算出したパスロスCDFのC [%]閾値(閾値PLTH)と、ピコ端末j毎の下りリンクのパスロス値PLとを比較する。
電力算出部153は、下りリンクのパスロス値PLが、パスロスCDFのC[%]閾値(閾値PLTH)以下であるピコ端末jに対して、SINR閾値(SINRth)として、SINR閾値(SINRCenter)を定める。また、電力算出部153は、下りリンクのパスロス値PLが、パスロスCDFのC[%]閾値(閾値PLTH)を超えているピコ端末jに対して、SINR閾値(SINRth)として、SINR閾値(SINREdge)を定める。ここで、SINR閾値(SINRCenter)は、SINR閾値(SINREdge)よりも小さな値であるとする。
<ピコ端末の送信電力値(差分電力値の差分)が、ワイドバンドSINR値に応じた閾値に基づいて定められる場合>
式(5)において、SINR閾値(SINRth)は、ピコ端末毎に異なる閾値でもよい。この場合、SINR閾値(SINRth)は、例えば、ワイドバンドSINR値に基づいて、システムパラメータとして予め定められる。
具体的には、電力算出部153は、ワイドバンドSINR値(SINRwide(i,j))に、オフセット値(offset)を加算した値を、SINR閾値(SINRth)として算出する。ここで、オフセット値は、全てのピコ端末に対して同一の値である。
以上のように、電力算出部153は、前記サブフレームタイプに基づいて端末の送信電力を定める。メトリック算出部120は、前記端末(ピコ端末)の送信電力に基づいて、無線リソース毎の受信品質を推定することにより、端末毎のメトリックを算出する。
これにより、無線リソース割当装置は、マクロ基地局と他の基地局(例えば、ピコ基地局、フェムト基地局)とを有するヘテロジニアスネットワークに、下りリンク時分割多重型干渉制御が適用された場合でも、マクロ端末の上りリンクのスループットを低下させないようにすることができる。つまり、無線リソース割当装置は、下りリンク時分割多重型干渉制御を適用する移動体通信システムの上りリンクにおいて、適応的に無線リソース割当を制御して、マクロ端末の上りリンクのスループットの低下を補償することができる。
また、電力算出部153は、前記干渉を制御するためのサブフレーム(干渉制御サブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレーム(ノーマルサブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、前記干渉を制御するためのサブフレーム(干渉制御サブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレーム(ノーマルサブフレーム)を前記サブフレームタイプが示す場合、ワイドバンド信号対干渉雑音比(SINR)、又は、端末毎に割り当てた無線リソースにおける信号対干渉雑音比(SINR)、が、信号対干渉雑音比の閾値(SINR閾値)を下回らない範囲で、前記端末(ピコ端末)の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、全ての端末(ピコ端末)について同じ値である前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値(SINR閾値)を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、端末毎のパスロス値PLに基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値(SINR閾値)を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、セル毎のパスロス累積分布関数値(CDF)に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値(SINR閾値)を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、ワイドバンド信号対干渉雑音比(SINR)に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値(SINR閾値)を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させる。
また、電力算出部153は、前記端末の送信電力に上限値(Δmax)及び下限値(Δmin)を定める。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
なお、上記に説明した無線リソース割当装置を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、実行処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
100a及び100b…無線リソース割当装置、110…設定部、120…メトリック算出部、130…割当部、140…処理部、150a及び150b…パラメータ算出部、151…判定部、152…重み算出部、153…電力算出部

Claims (17)

  1. 与干渉局と被干渉局との干渉を時分割多重型干渉制御する無線通信システムにおいて、
    干渉を制御するためのサブフレームであるか否かを示すサブフレームタイプを定める設定部と、
    前記サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
    前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出するメトリック算出部と、
    前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる割当部と、
    を備えることを特徴とする無線リソース割当装置。
  2. 前記メトリック算出部は、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に大きい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出し、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、パスロスが相対的に小さい端末に無線リソースを優先して割り当てるよう前記パラメータを算出することを特徴とする請求項1に記載の無線リソース割当装置。
  3. 前記パラメータ算出部は、
    所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定する判定部と、
    前記サブフレームタイプに基づいて端末毎の重み係数を定める重み算出部と、
    を有し、
    前記メトリック算出部は、前記端末毎の重み係数を積算することにより、端末毎のメトリックをサブフレーム毎に算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線リソース割当装置。
  4. 前記判定部は、予め定められたパスロス閾値と、端末毎のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定することを特徴とする請求項3に記載の無線リソース割当装置。
  5. 前記判定部は、セル毎のパスロス累積分布関数値に基づく閾値と、端末毎のパスロス値とを比較することにより、前記所定条件が成立する端末であるか否かを端末毎に判定することを特徴とする請求項3に記載の無線リソース割当装置。
  6. 前記重み算出部は、予め定められた固定値を、前記端末毎の重み係数と定めることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の無線リソース割当装置。
  7. 前記重み算出部は、前記サブフレームタイプ毎のサブフレーム数に基づいて、前記端末毎の重み係数を定めることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の無線リソース割当装置。
  8. 前記重み算出部は、端末毎のパスロス値に基づいて、前記端末毎の重み係数を定めることを特徴とする請求項7に記載の無線リソース割当装置。
  9. 前記パラメータ算出部は、
    前記サブフレームタイプに基づいて端末の送信電力を定める電力算出部
    を有し、
    前記メトリック算出部は、前記端末の送信電力に基づいて、無線リソース毎の受信品質を推定することにより、端末毎のメトリックを算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線リソース割当装置。
  10. 前記電力算出部は、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項9に記載の無線リソース割当装置。
  11. 前記電力算出部は、前記干渉を制御するためのサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、前記端末の送信電力を増加させ、前記干渉を制御するためのサブフレームでないサブフレームを前記サブフレームタイプが示す場合、ワイドバンド信号対干渉雑音比、又は、端末毎に割り当てられた無線リソースにおける信号対干渉雑音比が、信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の無線リソース割当装置。
  12. 前記電力算出部は、全ての端末について同じ値である前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項11に記載の無線リソース割当装置。
  13. 前記電力算出部は、端末毎のパスロス値に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項11に記載の無線リソース割当装置。
  14. 前記電力算出部は、セル毎のパスロス累積分布関数値に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項11に記載の無線リソース割当装置。
  15. 前記電力算出部は、ワイドバンド信号対干渉雑音比に基づいて定められた、前記端末毎の前記信号対干渉雑音比の閾値を取得し、該信号対干渉雑音比の閾値を下回らない範囲で、前記端末の送信電力を低下させることを特徴とする請求項11に記載の無線リソース割当装置。
  16. 前記電力算出部は、前記端末の送信電力に上限値及び下限値を定めることを特徴とする請求項9から請求項15のいずれか一項に記載の無線リソース割当装置。
  17. 与干渉局と被干渉局との干渉を時分割多重型干渉制御する無線通信システムのコンピュータに、
    干渉を制御するためのサブフレームであるか否かを示すサブフレームタイプを定める手順と、
    前記サブフレームタイプに基づいて、無線リソース割当の優先度を定めるためのメトリックのパラメータを算出する手順と、
    前記パラメータに基づいて、前記メトリックを算出する手順と、
    前記メトリックに基づいて、前記被干渉局の上りリンクの無線リソースを割り当てる手順と、
    を実行させるための無線リソース割当プログラム。
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