JP2013214831A - 基地局装置、移動局装置、無線送信方法及び無線受信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】適切なコンポーネントキャリアへデータを割り当てて、スループットを向上させること。
【解決手段】基地局10において、LCHプライオリティ抽出部101は、送信データに付加されているLCHプライオリティを抽出し、抽出したLCHプライオリティを割当CC決定部102に出力し、割当CC決定部102は、LCHプライオリティ抽出部101から入力されたLCHプライオリティに基づいて、送信データを割り当てるCCを決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部102は、LCHプライオリティが高い送信データを低い周波数帯に含まれるコンポーネントキャリアに割り当てる一方で、LCHプライオリティが低いデータを高い周波数帯に含まれるコンポーネントキャリアに割り当てる。
【選択図】図2
【解決手段】基地局10において、LCHプライオリティ抽出部101は、送信データに付加されているLCHプライオリティを抽出し、抽出したLCHプライオリティを割当CC決定部102に出力し、割当CC決定部102は、LCHプライオリティ抽出部101から入力されたLCHプライオリティに基づいて、送信データを割り当てるCCを決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部102は、LCHプライオリティが高い送信データを低い周波数帯に含まれるコンポーネントキャリアに割り当てる一方で、LCHプライオリティが低いデータを高い周波数帯に含まれるコンポーネントキャリアに割り当てる。
【選択図】図2
Description
本発明は、基地局装置、移動局装置、無線送信方法及び無線受信方法に関する。
3GPP―LTE−A(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced)では、1つの基地局装置(以下「基地局」と省略する)は、移動局装置(以下「移動局」と省略する)との通信に、互いに異なる複数の周波数帯を使用することができる。また、3GPP―LTE−Aでは、通信帯域の基本単位(以下「単位バンド」という)は、コンポーネントキャリア(Component Carrier;以下「CC」と省略する)と称される。基地局が使用可能な複数の周波数帯はそれぞれ、複数のCCを含む。基地局は、移動局へデータを送信するに際し、いずれかの周波数帯のいずれかのCCにデータを割り当てる。
しかしながら、各CCへの適切なデータ割当についての具体的な検討はなされていない。
本明細書に開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、適切なCCへデータを割り当てて、スループットを向上させることを目的とする。
本願の開示する基地局は、それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局であって、データの優先度、データの最大伝送レート、データの送信先の移動局装置と前記基地局装置との間の距離、または、前記移動局装置からランダムアクセスチャネルを介して送信されたプリアンブル信号の受信試行回数に基づいて、前記データを割り当てる単位バンドを決定する決定部と、決定された前記単位バンドを用いて前記データを送信する送信部と、を具備する。
本願の開示する移動局は、それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な移動局であって、前記複数の単位バンドのいずれかに、データの優先度、データの最大伝送レート、当該移動局と基地局との間の距離、または、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル信号の基地局における受信試行回数に基づいて割り当てられたデータ、及び、前記データが割り当てられた単位バンドを示す割当結果を受信する受信部と、前記複数の周波数帯において前記受信部の受信周波数帯を前記割当結果に応じて制御する制御部と、を具備する。
本願の開示する基地局、移動局、無線送信方法及び無線受信方法によれば、適切なCCへデータを割り当てて、スループットを向上させることができる。
図1は、データ信号の送信に用いられる周波数帯の一例を示す図である。図1に示すように、3GPP―LTE−Aでは、基地局は、移動局との通信に、複数の周波数帯を使用することができる。例えば基地局は、700MHz帯、800MHz帯、900MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2.0GHz帯等の複数の周波数帯を使用可能である。図1には、低い周波数帯の一例として800MHz帯を示し、高い周波数帯の一例として2.0GHz帯を示す。本明細書に開示の技術では、基地局が使用可能な複数の周波数帯は、高い周波数帯、または、低い周波数帯のいずれかに分類される。例えば、700MHz帯、800MHz帯、900MHz帯は低い周波数帯に分類され、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2.0GHz帯は高い周波数帯に分類される。
ここで、低い周波数帯は、高い周波数帯に比べ、回折性が良いため、低い周波数帯では、障害物があっても電波が届きやすく、室内へも電波が届きやすい。一方で、高い周波数帯は直進性が強いため、高い周波数帯では、障害物があると電波が届きにくい。よって、障害物がある環境では、低い周波数帯の方が、高い周波数帯よりも、遠くまで電波が届きやすい。
本発明者は、このように、基地局が使用可能な複数の周波数帯において、低い周波数帯は、高い周波数帯に比べ、電波の伝搬特性が良好であることに着目し、以下の実施の形態に想到した。
以下に、本願の開示する基地局装置、移動局装置、無線送信方法及び無線受信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、以下の実施の形態により本願の開示する基地局装置、移動局装置、無線送信方法及び無線受信方法が限定されるものではない。また、各実施の形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
[実施の形態1]
<基地局10の構成>
図2は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図2において、基地局10は、LCH(Logical Channel)プライオリティ抽出部101、割当CC決定部102、符号化/変調部103、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT(Fast Fourier Transform)部111、及び、復調/復号部112を有する。
<基地局10の構成>
図2は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図2において、基地局10は、LCH(Logical Channel)プライオリティ抽出部101、割当CC決定部102、符号化/変調部103、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT(Fast Fourier Transform)部111、及び、復調/復号部112を有する。
LCHプライオリティ抽出部101は、送信データに付加されているLCHプライオリティを抽出し、抽出したLCHプライオリティを割当CC決定部102に出力するとともに、送信データを符号化/変調部103に出力する。LCHプライオリティは送信データの優先度を示すものであり、データの重要度、緊急度、リアルタイム性、QoS(Quality of Service)、または、総データ量等に応じて上位のレイヤにおいて送信データ毎に設定されて、送信データに付加されるものである。
割当CC決定部102は、LCHプライオリティ抽出部101から入力されたLCHプライオリティに基づいて、各送信データを割り当てるCC(以下「割当CC」という)を決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部102は、割当結果に応じた周波数帯を示す制御信号を局部信号発生部106に出力することにより、局部信号発生部106が発生するローカル信号の周波数を制御する。これにより、割当結果に応じて、アップコンバータ107における送信周波数帯、及び、ダウンコンバータ109における受信周波数帯が制御される。また、割当CC決定部102は、決定した割当CCを示す割当結果を符号化/変調部103に出力する。割当CC決定部102の処理の詳細は後述する。
符号化/変調部103は、送信データ及び割当結果を符号化後に変調し、変調後のデータをIFFT部104に出力する。
IFFT部104は、変調後のデータにIFFT処理を施してOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を生成し、生成したOFDM信号をD/A変換部105に出力する。
D/A変換部105は、デジタルのOFDM信号をアナログのOFDM信号に変換し、変換後のOFDM信号をアップコンバータ107に出力する。
局部信号発生部106は、割当CC決定部102から入力される制御信号に従った周波数のローカル信号を発生してアップコンバータ107及びダウンコンバータ109に出力する。なお、局部信号発生部106は、割当結果については、所定の周波数のローカル信号を発生してアップコンバータ107に出力する。
アップコンバータ107は、D/A変換部105から入力されるOFDM信号と、局部信号発生部106から入力されるローカル信号とをミキサしてOFDM信号の周波数をアップコンバートし、アップコンバート後のOFDM信号をアンテナ108を介して移動局へ送信する。
なお、割当結果は、各CCに割り当てられたデータに先だって、移動局へ送信される。
一方、ダウンコンバータ109は、移動局から送信されたOFDM信号をアンテナ108を介して受信し、受信したOFDM信号と、局部信号発生部106から入力されるローカル信号とをミキサしてOFDM信号の周波数をダウンコンバートし、ダウンコンバート後のOFDM信号をA/D変換部110に出力する。
A/D変換部110は、アナログのOFDM信号をデジタルのOFDM信号に変換し、変換後のOFDM信号をFFT部111に出力する。
FFT部111は、A/D変換後のOFDM信号にFFT処理を施し、FFT処理後の信号を復調/復号部112に出力する。
復調/復号部112は、FFT処理後の信号を復調後に復号して、受信データを得る。
なお、OFDM信号にはCP(Cyclic Prefix)が付加されてもよい。この場合には、IFFT部104の出力段でCPが付加され、FFT部111の入力段でCPが除去される。
<割当CC決定部102の処理>
優先度が高いデータほど、より確実に移動局へ届けたい。一方で、優先度が低いデータは、移動局に届かなくても影響が少ないデータであることが多い。また、優先度が高いデータが伝送途中で失われると、スループットの低下に対する影響が大きいことが多い。換言すれば、優先度が高いデータを確実に移動局へ届けることにより、スループットの向上を望める。つまり、優先度が高いデータほどスループットの向上に対する寄与度が大きい。そこで、本実施の形態では、以下のように、優先度が高いデータを伝搬特性が良好である低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
優先度が高いデータほど、より確実に移動局へ届けたい。一方で、優先度が低いデータは、移動局に届かなくても影響が少ないデータであることが多い。また、優先度が高いデータが伝送途中で失われると、スループットの低下に対する影響が大きいことが多い。換言すれば、優先度が高いデータを確実に移動局へ届けることにより、スループットの向上を望める。つまり、優先度が高いデータほどスループットの向上に対する寄与度が大きい。そこで、本実施の形態では、以下のように、優先度が高いデータを伝搬特性が良好である低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
図3は、本実施の形態の割当CC決定部の処理の説明に供する図である。
基地局10が使用可能な複数の周波数帯のそれぞれに含まれるCCの数をXi(i=1〜Mの整数)とする。また、各送信データのLCHプライオリティをPj(j=1〜Nの整数)とし、PNをLCHプライオリティの最大値とする。
割当CC決定部102は、全周波数帯のCC数に対する特定の周波数帯のCC数Xiの比率に応じて、LCHプライオリティPjを各周波数帯に配分する。
割当CC決定部102は、式(1)によりLCHプライオリティ数Yiを求めた後、LCHプライオリティの最大値PNからLCHプライオリティの最小値P1までのLCHプライオリティPjを、基地局10が使用可能なM個の周波数帯において、最も低い周波数帯から順番に配分する。図3に示すように、M個の周波数帯がそれぞれ、X1,X2,X3…,XM個のCCを含む場合、Xi個のCCを含む周波数帯にはYM個のLCHプライオリティのうちYi個のLCHプライオリティが配分される。
そして、割当CC決定部102は、この配分に従って、各送信データのLCHプライオリティに基づいて割当CCを決定する。
具体例を以下に示す。図4は、本実施の形態の割当の具体例の説明に供する図である。
基地局10が使用可能な周波数帯を、800MHz帯及び2GHz帯の2つの周波数帯とする。また、800MHz帯が含むCCの数をX1=6とし、2GHz帯が含むCCの数をX2=2とする。また、送信データに設定可能なLCHプライオリティはP1〜P16の16個とし、P16をLCHプライオリティの最大値とする。すなわち、P16を設定された送信データが最も優先度が高く、P1を設定された送信データが最も優先度が低い。よって、式(1)において、M=2,N=16となる。そこで、割当CC決定部102は、式(1)を用いて、以下のようにYi(i=1,2)を求める。
よって、割当CC決定部102は、図4に示すように、低い周波数帯である800MHz帯に含まれる6個のCCのいずれかに、P5〜P16のいずれかのLCHプライオリティが設定された送信データ、すなわち、高い優先度の送信データを割り当てる。また、割当CC決定部102は、図4に示すように、高い周波数帯である2GHz帯に含まれる2個のCCのいずれかに、P1〜P4のいずれかのLCHプライオリティが設定された送信データ、すなわち、低い優先度の送信データを割り当てる。
<基地局10の動作>
図5は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図5に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
図5は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図5に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
まず、LCHプライオリティ抽出部101は、送信データに付加されているLCHプライオリティを抽出する(ステップS201)。
次いで、割当CC決定部102は、送信データの優先度に応じて、割当CCを上記<割当CC決定部102の処理>に示すようにして決定する(ステップS202)。
次いで、割当CC決定部102は、ステップS202で決定した割当CCに空きが有るか否か確認し(ステップS203)、空きが有る場合は(ステップS203:Yes)、割当CCへ送信データを割り当てて処理を終了する(ステップS204)。
一方、割当CC決定部102は、ステップS202で決定した割当CCに空きが無い場合は(ステップS203:No)、他の周波数帯のCCに空きが有るか否か確認する(ステップS205)。
そして、割当CC決定部102は、他の周波数帯のCCに空きが有る場合は(ステップS205:Yes)、そのCCに送信データを割り当てて処理を終了する(ステップS206)。この際、割当CC決定部102は、ステップS202で決定した割当CCにより近い周波数のCCに送信データを割り当てるのが好ましい。
一方、割当CC決定部102は、他の周波数帯のCCに空きが無い場合は(ステップS205:No)、CCへの送信データの割り当てを保留にしたまま、処理を終了する。
以上のように本実施の形態によれば、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局10において、割当CC決定部102は、高い優先度のデータを低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる一方で、低い優先度のデータを高い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
これにより、優先度が高いデータほど、より伝搬特性が良好な周波数帯に割り当てられ、よって、スループットを向上させることができる。
[実施の形態2]
本実施の形態は、データの最大伝送レートに基づいて割当CCを決定するものである。
本実施の形態は、データの最大伝送レートに基づいて割当CCを決定するものである。
<基地局30の構成>
図6は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図6において、基地局30は、割当CC決定部301、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、及び、復調/復号部112を有する。
図6は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図6において、基地局30は、割当CC決定部301、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、及び、復調/復号部112を有する。
割当CC決定部301には、送信データに設定されたAMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)値が入力される。AMBR値は、MME(Mobility Management Entity)によって送信データに設定されるものである。また、AMBR値は送信データの最大伝送レートを示すものであり、データの重要度、緊急度、リアルタイム性、QoS、または、総データ量等に応じて送信データ毎に設定されるものである。
割当CC決定部301は、入力されたAMBR値に基づいて割当CCを決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部301は、割当結果に応じた周波数帯を示す制御信号を局部信号発生部106に出力することにより、局部信号発生部106が発生するローカル信号の周波数を制御する。これにより、割当結果に応じて、アップコンバータ107における送信周波数帯、及び、ダウンコンバータ109における受信周波数帯が制御される。また、割当CC決定部301は、割当結果を符号化/変調部103に出力する。割当CC決定部301の処理の詳細を以下に説明する。
<割当CC決定部301の処理>
AMBR値が高いデータが伝送途中で失われると、スループットの低下に対する影響が大きい。換言すれば、AMBR値が高いデータほどより確実に移動局へ届けることにより、スループットの向上を望める。つまり、AMBR値が高いデータほどスループットの向上に対する寄与度が大きい。そこで、本実施の形態では、以下のように、AMBR値が高いデータを伝搬特性が良好である低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
AMBR値が高いデータが伝送途中で失われると、スループットの低下に対する影響が大きい。換言すれば、AMBR値が高いデータほどより確実に移動局へ届けることにより、スループットの向上を望める。つまり、AMBR値が高いデータほどスループットの向上に対する寄与度が大きい。そこで、本実施の形態では、以下のように、AMBR値が高いデータを伝搬特性が良好である低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
図7は、本実施の形態の割当CC決定部の処理の説明に供する図である。
基地局30が使用可能な複数の周波数帯のそれぞれに含まれるCCの数をXi(i=1〜Mの整数)とする。また、各送信データのAMBR値をARSとする。また、設定可能なAMBR値の最大値をARmaxとし、ARmaxを整数Nで割って得られるそれぞれの範囲をAMBR範囲Rj(j=1〜Nの整数)とする。
よって例えば、ARmax=1.6Mbps,N=16,ARS=250kbpsとすると、(ARmax/N)=100kbpsとなり、200kbps≦ARS<300kbpsなので、ARS=250kbpsは範囲R3に属すると決定される。
次いで、割当CC決定部301は、全周波数帯のCC数に対する特定の周波数帯のCC数Xiの比率に応じて、AMBR範囲Rjを各周波数帯に配分する。
まず、割当CC決定部301は、特定の周波数帯に配分するAMBR範囲の数Yiを式(1)により求める。割当CC決定部301は、Yiが小数になる場合は、Yiを四捨五入して整数にする。
割当CC決定部301は、式(1)によりAMBR範囲数Yiを求めた後、AMBR範囲の最大値RNからAMBR範囲の最小値R1までのAMBR範囲Rjを、基地局30が使用可能なM個の周波数帯において、最も低い周波数帯から順番に配分する。図7に示すように、M個の周波数帯がそれぞれ、X1,X2,X3…,XM個のCCを含む場合、Xi個のCCを含む周波数帯にはYM個のAMBR範囲のうちYi個のAMBR範囲が配分される。
そして、割当CC決定部301は、この配分に従って、各送信データのAMBR値に基づいて割当CCを決定する。
具体例を以下に示す。図8は、本実施の形態の割当の具体例の説明に供する図である。
基地局30が使用可能な周波数帯を、800MHz帯及び2GHz帯の2つの周波数帯とする。また、800MHz帯が含むCCの数をX1=6とし、2GHz帯が含むCCの数をX2=2とする。また、AMBR範囲をR1〜R16の16個とし、R16をAMBR範囲の最大値とする。すなわち、R16に属するAMBR値が最も高く、R1に属するAMBR値が最も低い。また、AMBR値の最大値をARmax=1.6Mbpsとする。
割当CC決定部301は、式(2)に従って、各Rjを、R1:0〜100kbps,R2:100〜200kbps,R3:200〜300kbps,R4:300〜400kbps,R5:400〜500kbps,R6:500〜600kbps,R7:600〜700kbps,R8:700〜800kbps,R9:800〜900kbps,R10:900〜1000kbps,R11:1.0〜1.1Mbps,R12:1.1〜1.2Mbps,R13:1.2〜1.3Mbps,R14:1.3〜1.4Mbps,R15:1.4〜1.5Mbps,R16:1.5〜1.6Mbpsと求める。なお、「A〜B」なる記載は、「A以上B未満の範囲」を表す。
よって、式(1)において、M=2,N=16となる。そこで、割当CC決定部301は、式(1)を用いて、実施の形態1と同様にしてY1=12,Y2=4と求める。
よって、割当CC決定部301は、図8に示すように、低い周波数帯である800MHz帯に含まれる6個のCCのいずれかに、R5〜R16のいずれかのAMBR範囲に属するAMBR値が設定された送信データ、すなわち、高い最大伝送レートの送信データを割り当てる。また、割当CC決定部301は、図8に示すように、高い周波数帯である2GHz帯に含まれる2個のCCのいずれかに、R1〜R4のいずれかのAMBR範囲に属するAMBR値が設定された送信データ、すなわち、低い最大伝送レートの送信データを割り当てる。よって例えば、ARS=250kbpsに設定された送信データは、2GHz帯のCCに割り当てられる。
<基地局30の動作>
図9は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図9に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
図9は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図9に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
まず、割当CC決定部301は、入力されるAMBR値を取得する(ステップS401)。
次いで、割当CC決定部301は、送信データのAMBR値に応じて、割当CCを上記<割当CC決定部301の処理>に示すようにして決定する(ステップS402)。
以上のように本実施の形態によれば、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局30において、割当CC決定部301は、高い最大伝送レートのデータを低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる一方で、低い最大伝送レートのデータを高い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
これにより、最大伝送レートが高いデータほど、より伝搬特性が良好な周波数帯に割り当てられ、よって、スループットを向上させることができる。
[実施の形態3]
本実施の形態は、データの送信先の移動局と基地局との間の距離に基づいて割当CCを決定するものである。
本実施の形態は、データの送信先の移動局と基地局との間の距離に基づいて割当CCを決定するものである。
<基地局50の構成>
図10は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図10において、基地局50は、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、復調/復号部112、TA(Timing Advance)算出部501、及び、割当CC決定部502を有する。
図10は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図10において、基地局50は、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、復調/復号部112、TA(Timing Advance)算出部501、及び、割当CC決定部502を有する。
TA算出部501は、FFT処理後の信号をFFT部111から入力され、入力された移動局毎の信号の受信タイミングから、基地局50の通信エリア内にあって基地局50と通信可能な移動局毎のTAを算出し、算出したTAの値を割当CC決定部502に出力する。
ここで、TAとは、各移動局から送信された信号の基地局での受信タイミングが一致するように、各移動局と基地局との間の距離に応じて、各移動局の送信タイミングを調整するために用いられるものである。すなわち、基地局との距離が長い移動局ほど、より早く送信を開始する必要があるため、より大きなTAが算出される。よって、TAは基地局と移動局との間の距離を示す。また、このTAを算出するために、TA算出部501は従来の基地局にも備えられているものである。
割当CC決定部502は、TA算出部501から入力されたTA値に基づいて割当CCを決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部502は、割当結果に応じた周波数帯を示す制御信号を局部信号発生部106に出力することにより、局部信号発生部106が発生するローカル信号の周波数を制御する。これにより、割当結果に応じて、アップコンバータ107における送信周波数帯、及び、ダウンコンバータ109における受信周波数帯が制御される。また、割当CC決定部502は、割当結果を符号化/変調部103に出力する。割当CC決定部502の処理の詳細を以下に説明する。
<割当CC決定部502の処理>
上記のように、障害物がある環境では、低い周波数帯の方が、高い周波数帯よりも、遠くまで電波が届きやすい。また、基地局との距離が短い移動局へのデータは、高い周波数帯でも移動局へ届けることができる。そこで、本実施の形態では、TA値が大きい、すなわち、基地局との距離が長い移動局へのデータを、低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
上記のように、障害物がある環境では、低い周波数帯の方が、高い周波数帯よりも、遠くまで電波が届きやすい。また、基地局との距離が短い移動局へのデータは、高い周波数帯でも移動局へ届けることができる。そこで、本実施の形態では、TA値が大きい、すなわち、基地局との距離が長い移動局へのデータを、低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
図11は、本実施の形態の割当CC決定部の処理の説明に供する図である。
基地局50が使用可能な複数の周波数帯のそれぞれに含まれるCCの数をXi(i=1〜Mの整数)とする。また、各移動局のTA値をTACとする。また、算出可能なTAの最大値をTAmaxとし、TAmaxを整数Nで割って得られるそれぞれの範囲をTA範囲Tj(j=1〜Nの整数)とする。
よって例えば、TAmax=160us,N=16,TAC=25usとすると、(TAmax/N)=10usとなり、20us≦TAC<30usなので、TAC=25usは範囲T3に属すると決定される。
次いで、割当CC決定部502は、全周波数帯のCC数に対する特定の周波数帯のCC数Xiの比率に応じて、TA範囲Tjを各周波数帯に配分する。
まず、割当CC決定部502は、特定の周波数帯に配分するTA範囲の数Yiを式(1)により求める。割当CC決定部502は、Yiが小数になる場合は、Yiを四捨五入して整数にする。
割当CC決定部502は、式(1)によりTA範囲数Yiを求めた後、TA範囲の最大値TNからTA範囲の最小値T1までのTA範囲Tjを、基地局50が使用可能なM個の周波数帯において、最も低い周波数帯から順番に配分する。図11に示すように、M個の周波数帯がそれぞれ、X1,X2,X3…,XM個のCCを含む場合、Xi個のCCを含む周波数帯にはYM個のTA範囲のうちYi個のTA範囲が配分される。
そして、割当CC決定部502は、この配分に従って、各移動局のTA値に基づいて、割当CCを決定する。
具体例を以下に示す。図12は、本実施の形態の割当の具体例の説明に供する図である。
基地局50が使用可能な周波数帯を、800MHz帯及び2GHz帯の2つの周波数帯とする。また、800MHz帯が含むCCの数をX1=6とし、2GHz帯が含むCCの数をX2=2とする。また、TA範囲をT1〜T16の16個とし、T16をTA範囲の最大値とする。すなわち、T16に属するTA値が最も高く、T1に属するTA値が最も低い。
割当CC決定部502は、式(3)に従って、各Tjを、T1:0〜10us,T2:10〜20us,T3:20〜30us,T4:30〜40us,T5:40〜50us,T6:50〜60us,T7:60〜70us,T8:70〜80us,T9:80〜90us,T10:90〜100us,T11:100〜110us,T12:110〜120us,T13:120〜130us,T14:130〜140us,T15:140〜150us,T16:150〜160usと求める。なお、「A〜B」なる記載は、「A以上B未満の範囲」を表す。
よって、式(1)において、M=2,N=16となる。そこで、割当CC決定部502は、式(1)を用いて、実施の形態1と同様にしてY1=12,Y2=4と求める。
よって、割当CC決定部502は、図12に示すように、低い周波数帯である800MHz帯に含まれる6個のCCのいずれかに、T5〜T16のいずれかのTA範囲に属するTA値を有する移動局への送信データ、すなわち、基地局50との距離が長い移動局への送信データを割り当てる。また、割当CC決定部502は、図12に示すように、高い周波数帯である2GHz帯に含まれる2個のCCのいずれかに、T1〜T4のいずれかのTA範囲に属するTA値を有する移動局への送信データ、すなわち、基地局50との距離が短い移動局への送信データを割り当てる。よって例えば、TAC=25usを有する移動局への送信データは、2GHz帯のCCに割り当てられる。
<基地局50の動作>
図13は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図13に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
図13は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図13に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
まず、TA算出部501は、移動局毎のTA値を抽出する(ステップS601)。
次いで、割当CC決定部502は、移動局毎のTA値に応じて、割当CCを上記<割当CC決定部502の処理>に示すようにして決定する(ステップS602)。
以上のように本実施の形態によれば、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局50において、割当CC決定部502は、TA値が大きい移動局(すなわち、基地局50と遠い距離にある移動局)へのデータを低い周波数帯に含まれるCCに割り当てる一方で、TA値が小さい移動局(すなわち、基地局50と近い距離にある移動局)へのデータを高い周波数帯に含まれるCCに割り当てる。
これにより、基地局50との距離が遠い移動局へのデータほど、より伝搬特性が良好な周波数帯に割り当てられ、よって、スループットを向上させることができる。
[実施の形態4]
本実施の形態は、移動局からランダムアクセスチャネルを介して送信されたプリアンブル信号の受信試行回数に基づいて割当CCを決定するものである。
本実施の形態は、移動局からランダムアクセスチャネルを介して送信されたプリアンブル信号の受信試行回数に基づいて割当CCを決定するものである。
<基地局70の構成>
図14は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図14において、基地局70は、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、復調/復号部112、プリアンブル受信部701、及び、割当CC決定部702を有する。
図14は、本実施の形態の基地局の構成例を示すブロック図である。図14において、基地局70は、符号化/変調部103、IFFT部104、D/A変換部105、局部信号発生部106、アップコンバータ107、アンテナ108、ダウンコンバータ109、A/D変換部110、FFT部111、復調/復号部112、プリアンブル受信部701、及び、割当CC決定部702を有する。
プリアンブル受信部701は、FFT処理後の信号をFFT部111から入力され、入力された信号のうち、RACH(Random Access Channel;ランダムアクセスチャネル)を介して移動局から送信されたプリアンブル信号を受信する。また、プリアンブル受信部701は、プリアンブル信号の受信に成功するまで、所定の時間間隔で、プリアンブル信号の受信を繰り返し試行する。また、プリアンブル受信部701は、移動局毎にプリアンブル信号の受信試行回数をカウントし、カウントした受信試行回数と、受信試行回数の閾値Thとを比較する。そして、プリアンブル受信部701は、受信試行回数が閾値Thに達するまでに(閾値Th以下で)プリアンブル信号の受信に成功したときに、受信成功通知を割当CC決定部702に出力する。一方で、プリアンブル受信部701は、受信試行回数が閾値Thを超えたとき、すなわち、プリアンブル信号の受信に失敗したときに、受信失敗通知を割当CC決定部702に出力する。プリアンブル受信部701は、受信成功通知または受信失敗通知を出力すると、受信試行回数を0にリセットする。
ここで、RACHとは、移動局から基地局への初期アクセスに用いられるチャネルである。移動局は、基地局への初期アクセス時にRACHを用いて、基地局への接続要求、及び、基地局への帯域割当要求等を行うためのプリアンブル信号を基地局へ送信する。また、移動局は、基地局が移動局との通信に使用可能な複数の周波数帯の中からいずれか1つの周波数帯をランダムに選択し、その選択した周波数帯のRACHを用いてプリアンブル信号を送信する。この際、移動局は、送信電力を徐々に上げながら、所定の時間間隔で繰り返しプリアンブル信号を送信する。また、基地局が移動局との通信に使用可能な複数の周波数帯のそれぞれの伝搬環境は、各々独立に時々刻々と変化する。よって、移動局が選択した周波数帯の伝搬環境が、プリアンブル信号送信時に良ければ、基地局は、受信試行回数が閾値Thに達するまでにプリアンブル信号の受信に成功する。一方で、移動局が選択した周波数帯の伝搬環境が、プリアンブル信号送信時に悪ければ、受信試行回数が閾値Thを超え、基地局はプリアンブル信号の受信に失敗する。
そこで、割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から入力される通知に基づいて割当CCを決定し、割当結果に応じて、局部信号発生部106の周波数を制御する。割当CC決定部702は、割当結果に応じた周波数帯を示す制御信号を局部信号発生部106に出力することにより、局部信号発生部106が発生するローカル信号の周波数を制御する。これにより、割当結果に応じて、アップコンバータ107における送信周波数帯、及び、ダウンコンバータ109における受信周波数帯が制御される。また、割当CC決定部702は、割当結果を符号化/変調部103に出力する。
割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から成功通知を入力されたとき、すなわち、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Th以下のときには、移動局が選択した周波数帯の伝搬環境が良いと判断し、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と同一の周波数帯に含まれるCCに送信データを割り当てる。一方で、割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から失敗通知を入力されたとき、すなわち、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Thより大きいときには、移動局が選択した周波数帯の伝搬環境が悪いと判断し、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と異なる周波数帯に含まれるCCに送信データを割り当てる。
例えば、基地局70が使用可能な周波数帯を800MHz帯及び2GHz帯の2つの周波数帯とし、移動局が2GHz帯のRACHを用いてプリアンブル信号を送信したとする。この場合において、割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から成功通知を入力されると、2GHz帯のCCに送信データを割り当てる。一方で、割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から失敗通知を入力されると、800MHz帯のCCに送信データを割り当てる。
<基地局70の動作>
図15は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図15に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
図15は、本実施の形態の基地局の動作の説明に供するフローチャートである。なお、図15に示す一連の処理は、1サブフレーム分の送信データに対し繰り返し実行される。
プリアンブル受信部701は、プリアンブル信号の受信試行回数をカウントし、受信成功通知、または、受信失敗通知を割当CC決定部702に出力する(ステップS801)。
割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から失敗通知を入力されたとき、すなわち、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Thより大きいときには(ステップS802:Yes)、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と異なる周波数帯のCCを割当CCに決定する(ステップS803)。
一方、割当CC決定部702は、プリアンブル受信部701から成功通知を入力されたとき、すなわち、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Th以下のときには(ステップS802:No)、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と同一の周波数帯のCCを割当CCに決定する(ステップS804)。
以上のように本実施の形態によれば、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局70において、割当CC決定部702は、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Th以下のときには、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と同一の周波数帯に含まれるCCにデータを割り当てる一方で、プリアンブル信号の受信試行回数が閾値Thより大きいときには、プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と異なる周波数帯に含まれるCCにデータを割り当てる。
これにより、伝搬環境が悪い周波数帯のCCにデータが割り当てられることを避けることができるので、スループットを向上させることができる。
[実施の形態5]
本実施の形態では、実施の形態1〜4の基地局10,30,50,70と通信可能な移動局90について説明する。すなわち、移動局90は、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて基地局10,30,50,70と通信可能なものである。また、移動局90は、複数のCCのいずれかに、データの優先度(実施の形態1)、データのAMBR値(実施の形態2)、移動局90と基地局50との間の距離(実施の形態3)、または、RACHのプリアンブル信号の受信試行回数(実施の形態4)に基づいて割り当てられたデータ、及び、割当結果を受信するものである。
本実施の形態では、実施の形態1〜4の基地局10,30,50,70と通信可能な移動局90について説明する。すなわち、移動局90は、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて基地局10,30,50,70と通信可能なものである。また、移動局90は、複数のCCのいずれかに、データの優先度(実施の形態1)、データのAMBR値(実施の形態2)、移動局90と基地局50との間の距離(実施の形態3)、または、RACHのプリアンブル信号の受信試行回数(実施の形態4)に基づいて割り当てられたデータ、及び、割当結果を受信するものである。
<移動局90の構成>
図16は、本実施の形態の移動局の構成例を示すブロック図である。図16において、移動局90は、アンテナ901、ダウンコンバータ902、A/D変換部903、FFT部904、周波数制御部905、局部信号発生部906、復調/復号部907、符号化/変調部908、IFFT部909、D/A変換部910、及び、アップコンバータ911を有する。
図16は、本実施の形態の移動局の構成例を示すブロック図である。図16において、移動局90は、アンテナ901、ダウンコンバータ902、A/D変換部903、FFT部904、周波数制御部905、局部信号発生部906、復調/復号部907、符号化/変調部908、IFFT部909、D/A変換部910、及び、アップコンバータ911を有する。
ダウンコンバータ902は、基地局10,30,50,70から送信されたOFDM信号をアンテナ901を介して受信し、受信したOFDM信号と、局部信号発生部906から入力されるローカル信号とをミキサしてOFDM信号の周波数をダウンコンバートし、ダウンコンバート後のOFDM信号をA/D変換部903に出力する。
A/D変換部903は、アナログのOFDM信号をデジタルのOFDM信号に変換し、変換後のOFDM信号をFFT部904に出力する。
FFT部904は、A/D変換後のOFDM信号にFFT処理を施し、FFT処理後の信号を復調/復号部907に出力する。
復調/復号部907は、FFT処理後の信号を復調後に復号して、受信データを得る。復調/復号部907は、得られた受信データを周波数制御部905に出力する。なお、復調/復号部907で得られる受信データは、基地局10,30,50,70での割当結果、または、基地局10,30,50,70によってCCに割り当てられたデータである。割当結果は、各CCに割り当てられたデータに先だって受信される。
周波数制御部905は、割当結果に応じて、局部信号発生部906の周波数を制御する。周波数制御部905は、割当結果に応じた周波数帯を示す制御信号を局部信号発生部906に出力することにより、局部信号発生部906が発生するローカル信号の周波数を制御する。これにより、割当結果に応じて、ダウンコンバータ902における受信周波数帯、及び、アップコンバータ911における送信周波数帯が制御される。
局部信号発生部906は、周波数制御部905から入力される制御信号に従った周波数のローカル信号を発生してダウンコンバータ902及びアップコンバータ911に出力する。なお、局部信号発生部906は、割当結果の受信時には、所定の周波数のローカル信号を発生してダウンコンバータ902に出力する。
符号化/変調部908は、送信データを符号化後に変調し、変調後のデータをIFFT部909に出力する。
IFFT部909は、変調後のデータにIFFT処理を施してOFDM信号を生成し、生成したOFDM信号をD/A変換部910に出力する。
D/A変換部910は、デジタルのOFDM信号をアナログのOFDM信号に変換し、変換後のOFDM信号をアップコンバータ911に出力する。
アップコンバータ911は、D/A変換部910から入力されるOFDM信号と、局部信号発生部906から入力されるローカル信号とをミキサしてOFDM信号の周波数をアップコンバートし、アップコンバート後のOFDM信号をアンテナ901を介して基地局10,30,50,70へ送信する。
なお、OFDM信号にはCPが付加されてもよい。この場合には、FFT部904の入力段でCPが除去され、IFFT部909の出力段でCPが付加される。
以上のように本実施の形態によれば、それぞれが複数のCCを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な移動局90において、ダウンコンバータ902は、基地局10,30,50,70によっていずれかのCCに割り当てられたデータ、及び、割当結果を受信する。また、周波数制御部905は、通信可能な複数の周波数帯においてダウンコンバータ902の受信周波数帯を割当結果に応じて制御する。
これにより、移動局90は、基地局10,30,50,70によって最適なCCに割り当てられたデータを受信することができる。
[他の実施の形態]
<基地局のハードウェア構成>
実施の形態1〜4の基地局10,30,50,70は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
<基地局のハードウェア構成>
実施の形態1〜4の基地局10,30,50,70は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
図17は、基地局のハードウェア構成例を示す図である。図17に示すように、基地局10,30,50,70は、ハードウェア的には、DSP(Digital Signal Processor)11と、FPGA(Field-Programmable Gate Array)12と、RF回路13と、アンテナ108とを有する。符号化/変調部103、復調/復号部112、LCHプライオリティ抽出部101、TA算出部501、プリアンブル受信部701、及び、割当CC決定部102,301,502,702は、DSP11により実現される。IFFT部104及びFFT部111は、FPGA12により実現される。D/A変換部105、A/D変換部110、アップコンバータ107、ダウンコンバータ109、及び、局部信号発生部106は、RF回路13により実現される。
<移動局のハードウェア構成>
実施の形態5の移動局90は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
実施の形態5の移動局90は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
図18は、移動局のハードウェア構成例を示す図である。図18に示すように、移動局90は、ハードウェア的には、アンテナ901と、RF回路91と、FPGA92と、DSP93と、タッチパネル94と、LCD(Liquid Crystal Display)95と、メモリ96とを有する。ダウンコンバータ902、アップコンバータ911、A/D変換部903、及び、D/A変換部910は、RF回路91により実現される。FFT部904及びIFFT部909は、FPGA92により実現される。割当CCデータ取得部905、割当CC抽出部906、復調/復号部907、及び、符号化/変調部908は、DSP93により実現される。
以上、本発明の実施の形態について説明した。
なお、上記実施の形態では、OFDM信号が送信及び受信される場合について説明した。しかし、送信及び受信される信号は、OFDM信号に限定されない。すなわち、上記に開示の技術はマルチキャリア信号だけでなく、シングルキャリアの信号にも上記同様にして実施可能である。上記に開示の技術をシングルキャリアの信号に適用する場合には、図2,6,10,14においてIFFT部104及びFFT部111が不要となり、図16においてFFT部904及びIFFT部909が不要となる。
10,30,50,70 基地局
11,93 DSP
12,92 FPGA
13,91 RF回路
90 移動局
94 タッチパネル
95 LCD
96 メモリ
101 LCHプライオリティ抽出部
102,301,502,702 割当CC決定部
103,908 符号化/変調部
104,909 IFFT部
105,910 D/A変換部
106,906 局部信号発生部
107,911 アップコンバータ
108 アンテナ
109,902 ダウンコンバータ
110,903 A/D変換部
111,904 FFT部
112,907 復調/復号部
501 TA算出部
701 プリアンブル受信部
905 周波数制御部
11,93 DSP
12,92 FPGA
13,91 RF回路
90 移動局
94 タッチパネル
95 LCD
96 メモリ
101 LCHプライオリティ抽出部
102,301,502,702 割当CC決定部
103,908 符号化/変調部
104,909 IFFT部
105,910 D/A変換部
106,906 局部信号発生部
107,911 アップコンバータ
108 アンテナ
109,902 ダウンコンバータ
110,903 A/D変換部
111,904 FFT部
112,907 復調/復号部
501 TA算出部
701 プリアンブル受信部
905 周波数制御部
Claims (8)
- それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局装置であって、
データの優先度、データの最大伝送レート、データの送信先の移動局装置と前記基地局装置との間の距離、または、前記移動局装置からランダムアクセスチャネルを介して送信されたプリアンブル信号の受信試行回数に基づいて、前記データを割り当てる単位バンドを決定する決定部と、
決定された前記単位バンドを用いて前記データを送信する送信部と、
を具備する基地局装置。 - 前記複数の周波数帯は、低周波数帯と、前記低周波数帯より周波数が高い高周波数帯とを含み、
前記優先度は、低優先度と、前記低優先度より優先度が高い高優先度とを含み、
前記決定部は、前記高優先度のデータを前記低周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる一方で、前記低優先度のデータを前記高周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる、
請求項1に記載の基地局装置。 - 前記複数の周波数帯は、低周波数帯と、前記低周波数帯より周波数が高い高周波数帯とを含み、
前記最大伝送レートは、低伝送レートと、前記低伝送レートより伝送レートが高い高伝送レートとを含み、
前記決定部は、前記高伝送レートのデータを前記低周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる一方で、前記低伝送レートのデータを前記高周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる、
請求項1に記載の基地局装置。 - 前記複数の周波数帯は、低周波数帯と、前記低周波数帯より周波数が高い高周波数帯とを含み、
前記距離は、短距離と、前記短距離より距離が長い長距離とを含み、
前記決定部は、前記長距離にある移動局装置へのデータを前記低周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる一方で、前記短距離にある移動局装置へのデータを前記高周波数帯に含まれる単位バンドに割り当てる、
請求項1に記載の基地局装置。 - 前記決定部は、
前記受信試行回数が閾値以下のときには、前記プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と同一の周波数帯に含まれる単位バンドに前記データを割り当てる一方で、
前記受信試行回数が前記閾値より大きいときには、前記プリアンブル信号の受信に用いられた周波数帯と異なる周波数帯に含まれる単位バンドに前記データを割り当てる、
請求項1に記載の基地局装置。 - それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な移動局装置であって、
前記複数の単位バンドのいずれかに、データの優先度、データの最大伝送レート、当該移動局装置と基地局装置との間の距離、または、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル信号の前記基地局装置における受信試行回数に基づいて割り当てられたデータ、及び、前記データが割り当てられた単位バンドを示す割当結果を受信する受信部と、
前記複数の周波数帯において前記受信部の受信周波数帯を前記割当結果に応じて制御する制御部と、
を具備する移動局装置。 - それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な基地局装置において用いられる無線送信方法であって、
データの優先度、データの最大伝送レート、データの送信先の移動局装置と前記基地局装置との間の距離、または、前記移動局装置からランダムアクセスチャネルを介して送信されたプリアンブル信号の受信試行回数に基づいて、前記データを割り当てる単位バンドを決定し、
決定された前記単位バンドを用いて前記データを送信する、
無線送信方法。 - それぞれが複数の単位バンドを含む複数の周波数帯のいずれかを用いて通信可能な移動局装置において用いられる無線受信方法であって、
前記複数の単位バンドのうちの、データが割り当てられた単位バンドを示す割当結果を受信し、
前記複数の周波数帯において受信周波数帯を前記割当結果に応じて制御し、
前記複数の単位バンドのいずれかに、データの優先度、データの最大伝送レート、当該移動局装置と基地局装置との間の距離、または、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル信号の前記基地局装置における受信試行回数に基づいて割り当てられたデータを、制御後の前記受信周波数帯に従って受信する、
無線受信方法。
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