JP3583355B2 - 基地局装置およびチャネル割当て方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラ方式の移動通信システムに用いられ、ダイナミックチャネル割当て方式を採用する基地局装置およびチャネル割当て方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8に示すように、移動体通信システムは、一般的にサービスエリア全体を複数のセルに分割し、各セルに1つの基地局装置を設置する。そして、各移動局装置は、自局が所属するセルの基地局装置と無線通信を行う。
【0003】
図8の場合、移動局装置31、32は、ともにセル11に所属しているので、セル11に設置された基地局装置21と無線通信を行う。同様に、移動局装置33は、セル12に所属しているので、セル12に設置された基地局装置22と無線通信を行う。
【0004】
ここで、各移動局装置は、基地局装置で割当てられたチャネルで上り回線の信号を送信し、下り回線の信号を受信する。このセルラ方式を用いた移動体通信システムにおけるチャネル割当て方法として、従来からいくつか提案されている。
【0005】
そして、チャネル割当て方法の一例として、金井敏仁:”マイクロセル移動通信システムにおける自律分散ダイナミックチャネル割当て方式(ARP)”,信学技報,RCS91−32(1991)に記載されているものがある。このARP(Autonomous Reuse Partitioning)方式では、すべてのセルで同一である優先順序に従ってチャネルが選択され、選択されたチャネルのうちCIR(希望波対干渉波電力比)が所定の閾値以上となるチャネルから順に使用される。
【0006】
以下、従来のARP方式によるチャネル割当てについて、図9に示すフロー図を用いて説明する。
【0007】
まず、ステップ(以下、「ST」と省略する)51で通話要求があると、ST52で、基地局装置が上り回線の希望波レベルを測定し、移動局装置が下り回線の希望波レベルを測定する。
【0008】
次に、ST53で、基地局装置が、すべての基地局装置において共通な優先順序に従って、最も優先度の高い空きチャネルを選択する。なお、空きチャネルとは、TDMA方式の場合、未使用スロットを指し、CDMA/TDD方式の場合、未割当てスロットあるいは割当てようとする回線の上り/下りが同一でかつ空きコードリソースのあるスロットのことである。
【0009】
次に、ST54で、選択したチャネルについて、基地局装置が上り回線の干渉波レベルを測定し、移動局装置が下り回線の干渉波レベルを測定する。
【0010】
次に、ST55で、基地局装置が、選択したチャネルの上り回線および下り回線のCIR(以下、「上りCIR」及び「下りCIR」という)と予め設定された閾値との大小比較を行う。
【0011】
そして、上りCIR及び下りCIRがともに閾値より大きい場合、ST56で、基地局装置は、選択したチャネルに呼を割当てる。一方、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも閾値以下の場合、ST57で、基地局装置は、未だチャネル検索を行っていない空きチャネル(以下、「未検索チャネル」という)の有無を判定する。
【0012】
そして、未検索チャネルが残っている場合、ST58で、基地局装置及び移動局装置は、チャネル検索を行ったチャネルを除外した上で、ST53以降の処理を繰り返す。一方、未検索チャネルが残っていない場合、ST59で、基地局装置は呼損として処理を完了する。
【0013】
ARPのチャネル割当てを行うことにより、移動局装置から基地局装置までの距離、すなわち伝播路損失の大きさに基づいてチャネル毎に最適なセル繰り返し数(cell reuse factor)を設定することができるいわゆるリユースパーティショニング(Halpern:”Reuse Partitioning in Cellular Systems”,Proc.of VTC’83,pp.322−327(1983))を各セルにおいて自律分散的に実現することができる。
【0014】
そして、リユースパーティショニングが実現されて最適なセル繰り返し数が設定されることにより、システム全体としてより多くの呼を収容することができる。
【0015】
ここで、上り回線と下り回線とが同一キャリア周波数であるTDD方式を用いる無線通信システムでは、オープンループ送信電力制御がシステム容量の向上に有効である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オープンループ送信電力制御が上り回線に適用されている場合、基地局装置における各移動局装置から送信された信号の受信電力が、基地局装置と移動局装置との距離に関わらず同程度に揃うため、リユースパーティショニングを実現することがでいないという問題がある。
【0017】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、オープンループ送信電力制御を上り回線に適用する場合であっても、リユースパーティショニングを実現することができる基地局装置およびチャネル割当て方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の基地局装置は、内部クロックに基づくスロット先頭時刻に対する先行波の到来時刻の遅延時間である受信タイミング偏差を測定するタイミング偏差測定手段と、各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを参照して受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順序を決定し、決定した順序に従って下り回線のCIRに基づき下り回線のチャネル割当てを行い、上り回線のCIRに基づき上り回線のチャネル割当てを行うチャネル割当て手段とを具備する構成を採る。
【0019】
本発明の基地局装置は、チャネル割当て手段は、選択したスロットの上りCIR、下りCIRと予め設定された閾値との大小比較を行い、上りCIR及び下りCIRがともに前記閾値より大きい場合には選択したスロットに呼を割当て、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも前記閾値以下の場合には受信タイミング偏差の範囲が短くなる方向でスロットを順次選択し、受信タイミング偏差の範囲が短いスロットがない場合には、受信タイミング偏差の範囲が長くなる方向でスロットを順次選択し、選択したスロットにおいてチャネル検索を行う構成を採る。
【0021】
これらの構成により、無線路の伝播遅延時間に基づいて、チャネル検索を行うスロットの順番を決定することができるので、無線路の伝播遅延時間が基地局装置に対する移動局装置の地理的距離に比例することから、オープンループ送信電力制御を上り回線に適用する場合であっても、リユースパーティショニングを実現することができる。
【0022】
本発明のチャネル割当て方法は、自律分散ダイナミックチャネル割当てにおいて、内部クロックに基づくスロット先頭時刻に対する先行波の到来時刻の遅延時間である受信タイミング偏差を測定する工程と、各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを参照して受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順序を決定する工程と、決定した順序に従って下り回線のCIRに基づき下り回線のチャネル割当てを行い、上り回線のCIRに基づき上り回線のチャネル割当てを行う工程とを具備する方法をとる。
【0023】
本発明のチャネル割当て方法は、選択したスロットの上りCIR、下りCIRと予め設定された閾値との大小比較を行い、上りCIR及び下りCIRがともに前記閾値より大きい場合には選択したスロットに呼を割当て、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも前記閾値以下の場合には受信タイミング偏差の範囲が短くなる方向でスロットを順次選択し、受信タイミング偏差の範囲が短いスロットがない場合には、受信タイミング偏差の範囲が長くなる方向でスロットを順次選択し、選択したスロットにおいてチャネル検索を行う方法をとる。
【0024】
これらの方法により、無線路の伝播遅延時間に基づいて、チャネル検索を行うスロットの順番を決定することができるので、無線路の伝播遅延時間が基地局装置に対する移動局装置の地理的距離に比例することから、オープンループ送信電力制御を上り回線に適用する場合であっても、リユースパーティショニングを実現することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、受信タイミング偏差が基地局装置に対する移動局装置の地理的距離に比例することに着目し、受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順番を決定することである。
【0026】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明を適用するのに好適な移動体通信システムの構成例を示す図である。図1において、セルを構成する基地局装置(BS)101は、セル内に存在する移動局装置(MS)102及び移動局装置(MS)103とTDD方式で無線通信を行う。また、移動局装置102は、移動局装置103よりも基地局装置101に近い位置に存在している。
【0027】
図2は、TDD方式の無線フレーム構成及び遅延プロファイルの例を示す図である。
【0028】
上り回線と下り回線とが同一キャリア周波数である無線フレーム201は、複数のタイムスロット202で構成されている。基地局装置203では、無線フレーム201の所定のタイムスロットに同期チャネル205をマッピングし、セル内に存在する移動局装置に送信する。移動局装置204に電源が投入されたとすると、移動局装置204は、受信した同期チャネル207を用いて同期をとる。
【0029】
ここで、移動局装置における同期チャネルの受信タイミングは、基地局装置からの距離に依存する。例えば、上記図1において、移動局装置103よりも基地局装置101に近い位置に存在している移動局装置102では、移動局装置103より同期チャネルの受信タイミングが早い。
【0030】
次に、移動局装置204は発呼要求を行う。具体的には、移動局装置204が、ランダムアクセスチャネル208に発呼要求制御信号を重畳して基地局装置203に送信する。
【0031】
基地局装置203は、発呼要求制御信号を受信すると受信タイミング偏差209を測定する。受信タイミング偏差209は、内部クロックに基づくスロット先頭時刻と受信したランダムアクセスチャネル206の先行波211の到来時刻との差である。
【0032】
受信タイミング偏差209は、基地局装置203に対する移動局装置204の地理的距離に比例することから、基地局装置203は、受信タイミング偏差209に基づいてチャネル割当てを行えば、自局と移動局装置204との距離に応じたリユースパーティショニングを実現することができる。
【0033】
なお、上記説明では、ランダムアクセスチャネルを用いて受信タイミング偏差を推定したが、他のチャネルを用いて受信タイミング偏差を推定することもできる。
【0034】
以下、本発明の一実施の形態に係る基地局装置の概略構成について説明する。図3は、本発明の一実施の形態に係る基地局装置300の概略構成を示すブロック図であり、図4は、図3の基地局装置300と無線通信を行う移動局装置400の概略構成を示すブロック図である。
【0035】
なお、基地局装置300および移動局装置400は、CDMA/TDD方式の移動体通信システムに適用されるものである。CDMA/TDD方式では、無線通信回線チャネルがタイムスロット及びコードで規定される。
【0036】
図3に示す基地局装置300において、制御信号多重部301は、送信データにパイロット信号、チャネル割当て情報等の制御信号を多重する。チャネル割当て情報は、自局の通話チャネルがどのタイムスロット及びコードに割当てられたかを示す情報である。
【0037】
符号化/変調部302は、制御信号多重部301の出力信号に対し所定の符号化処理及び変調処理を施して拡散部303に出力する。拡散部303は、符号化/変調部302の出力信号に対してチャネル割当て部315から指示された拡散符号で拡散処理を施し、送信RF部304に出力する。
【0038】
送信RF部304は、拡散部303の出力信号に対し、チャネル割当て部315から指示されたタイムスロットにおいて所定の無線処理を施し、共用器305に出力する。
【0039】
共用器305は、無線送受信を同一アンテナで行うために送受信切り替えを行い、送信RF部304の出力信号をアンテナ306から無線送信し、アンテナ306に受信された信号を受信RF部307に出力する。
【0040】
受信RF部307は、共用器305の出力信号に対し、チャネル割当て部315から指示されたタイムスロットにおいて所定の無線処理を施し、逆拡散部308に出力する。
【0041】
逆拡散部308は、チャネル割当て部315から指示された拡散符号と受信RF部307の出力信号のパイロット信号部分との相関を取って遅延プロファイルを作成し、先行波及び遅延波の到来時刻を推定する。そして、逆拡散部308は、推定した到来時刻で受信信号に対して逆拡散処理を行って希望波及び干渉波を分離する。そして、逆拡散部308は、逆拡散後の信号を復調/復号部309及び受信電力測定部311に出力し、先行波の到来時刻を示す信号をタイミング偏差測定部313に出力する。
【0042】
復調/復号部309は、逆拡散部308の出力信号に対して復調処理及び復号処理を施し、分離部310に出力する。
【0043】
分離部310は、復調/復号部309の出力信号を制御信号と受信データとに分離し、制御信号に含まれる下り回線の希望波受信電力及び所定タイムスロットの干渉波受信電力を示す情報をCIR算出部312に出力する。また、分離部310は、制御信号に通信要求を示す情報が含まれていた場合、その旨を受信電力測定部311及びチャネル割当て部315に知らせる。
【0044】
受信電力測定部311は、希望波受信電力及び所定タイムスロットの干渉波受信電力を測定し、測定結果をCIR算出部312に出力する。
【0045】
CIR算出部312は、分離部310から出力された希望波及び干渉波の受信電力を示す情報に基づいて下り回線のCIRを算出し、受信電力測定部311にて測定された希望波及び干渉波の各受信電力に基づいて上り回線のCIRを算出し、チャネル割当て部315に出力する。
【0046】
タイミング偏差測定部313は、内部クロックに基づくスロット先頭時刻に対する先行波の到来時刻の遅延時間である受信タイミング偏差を測定する。
【0047】
タイムテーブル314は、各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを記憶する。
【0048】
チャネル割当て部315は、タイムテーブル314を参照し、タイミング偏差測定部313にて測定された受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順序を決定する。そして、チャネル割当て部315は、下り回線のCIRに基づき下り回線のチャネル割当てを行い、上り回線のCIRに基づき上り回線のチャネル割当てを行う。
【0049】
そして、チャネル割当て部315は、下り回線のチャネル割当て結果に基づいて拡散部303及び送信RF部304を制御し、上り回線のチャネル割当て結果に基づいて受信RF部307及び逆拡散部308を制御する。また、チャネル割当て部315は、チャネル割当て情報を制御信号多重部301に出力する。なお、チャネル割当て動作の詳細については後述する。
【0050】
一方、図4に示す移動局装置400において、制御信号多重部401は、送信データに制御信号を多重する。なお、制御信号多重部401が多重する制御信号には、パイロット信号、下り回線の希望波受信電力、所定タイムスロットの干渉波受信電力、あるいは、通話要求を示す情報等がある。
【0051】
符号化/変調部402は、制御信号多重部401の出力信号に対し所定の符号化処理及び変調処理を施し、拡散部403に出力する。拡散部403は、符号化/変調部402の出力信号に対し、チャネル制御部412から指示された拡散符号で拡散処理を施し、送信RF部404に出力する。
【0052】
送信RF部404は、拡散部403の出力信号に対し、チャネル制御部412から指示されたタイムスロットにおいて所定の無線処理を施し、共用器405に出力する。
【0053】
共用器405は、無線送受信を同一アンテナで行うために送受信切り替えを行い、送信RF部404の出力信号をアンテナ406から無線送信し、アンテナ406に受信された信号を受信RF部407に出力する。
【0054】
受信RF部407は、共用器405の出力信号に対し、チャネル制御部412から指示されたタイムスロットにおいて所定の無線処理を施し、逆拡散部408に出力する。
【0055】
逆拡散部408は、チャネル制御部412から指示された拡散符号と受信RF部407の出力信号のパイロット信号部分との相関を取って遅延プロファイルを作成し、先行波及び遅延波の到来時刻を推定する。そして、逆拡散部408は、推定した到来時刻で受信信号に対して逆拡散処理を行って希望波及び干渉波を分離する。そして、逆拡散部408は、逆拡散後の信号を復調/復号部409及び受信電力測定部411に出力する。
【0056】
復調/復号部409は、逆拡散部408の出力信号に対して復調処理及び復号処理を施し、分離部410に出力する。分離部410は、復調/復号部409の出力信号を制御信号と受信データとに分離し、制御信号に含まれるチャネル割当て情報をチャネル制御部412に出力する。
【0057】
受信電力測定部411は、逆拡散部408にて分離された希望波及び干渉波の各受信電力を測定し、測定結果を示す情報を制御信号多重部401に出力する。
【0058】
チャネル制御部412は、チャネル割当て情報に基づいて、拡散部403、送信RF部404、受信RF部407及び逆拡散部408を制御する。
【0059】
次に、基地局装置300におけるチャネル割当てについて説明する。
【0060】
図5は、本実施の形態に係る無線フレームの構成の一例を示す図である。図5に示すように、無線フレーム501は、♯0〜♯14の15個のタイムスロット502で構成されている。そして、図5において、タイムスロット♯2からタイムスロット♯7までに上り回線チャネルを割当てるものとし、下り回線は上り回線とペアで所定のタイムスロットに割当てるものとする。例えば、タイムスロット♯2とタイムスロット♯8とをペアとして、タイムスロット♯2に上り回線が割当てられたチャネルの下り回線はタイムスロット♯8に割当てられるものとする。
【0061】
図6は、タイムテーブル314に記憶されている各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを示す図である。
【0062】
図7は、基地局装置300におけるチャネル割当て動作を示すフロー図である。
【0063】
まず、ST601で通話要求があると、ST602で、タイミング偏差測定部313にて受信タイミング偏差を測定する。
【0064】
次に、ST603で、チャネル割当て部315が、タイムテーブル314に記憶されているテーブルを参照して、測定された受信タイミング偏差に対応するスロットを選択する。例えば、図6において、測定された受信タイミング偏差Δtがtとtの間であればスロット♯4を選択する。
【0065】
次に、ST604で、チャネル割当て部315が、選択したスロットの上りCIR、下りCIRと予め設定された閾値との大小比較を行う。
【0066】
そして、上りCIR及び下りCIRがともに閾値より大きい場合、ST605で、チャネル割当て部315が、選択したスロットに呼を割当てる。一方、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも閾値以下の場合、ST604、ST606及びST607で、受信タイミング偏差の範囲が短くなる方向でスロットを順次選択し、受信タイミング偏差の範囲が短いスロットがない場合には、受信タイミング偏差の範囲が長くなる方向でスロットを順次選択する。そして、選択したスロットにおいてチャネル検索を行う。例えば、スロット♯4が最初に選択された場合、チャネル検索を行う順番は、スロット♯3、スロット♯2であり、さらに、スロット♯5、スロット♯6、スロット♯7の順でチャネル検索を行う。
【0067】
そして、未検索チャネルが残っていない場合、ST608で、基地局装置は呼損として処理を完了する。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順番を決定することにより、オープンループ送信電力制御を上り回線に適用する場合であっても、リユースパーティショニングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用するのに好適な移動体通信システムの構成例を示す図
【図2】TDD方式の無線フレーム構成及び遅延プロファイルの例を示す図
【図3】本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図
【図4】上記実施の形態に係る基地局装置と無線通信を行う移動局装置の構成を示すブロック図
【図5】上記実施の形態に係る無線フレームの構成の一例を示す図
【図6】上記実施の形態に係る各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを示す図
【図7】上記実施の形態に係る基地局装置におけるチャネル割当て動作を示すフロー図
【図8】移動体通信システムの構成を示す図
【図9】従来のチャネル割当て動作を示すフロー図
【符号の説明】
301 制御信号多重部
310 分離部
311 受信電力測定部
312 CIR算出部
313 タイミング偏差測定部
314 タイムテーブル
315 チャネル割当て部
401 制御信号多重部
410 分離部
411 受信電力測定部
412 チャネル制御部

Claims (4)

  1. 内部クロックに基づくスロット先頭時刻に対する先行波の到来時刻の遅延時間である受信タイミング偏差を測定するタイミング偏差測定手段と、
    各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを参照して受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順序を決定し、決定した順序に従って下り回線のCIRに基づき下り回線のチャネル割当てを行い、上り回線のCIRに基づき上り回線のチャネル割当てを行うチャネル割当て手段とを具備することを特徴とする基地局装置。
  2. チャネル割当て手段は、選択したスロットの上りCIR、下りCIRと予め設定された閾値との大小比較を行い、上りCIR及び下りCIRがともに前記閾値より大きい場合には選択したスロットに呼を割当て、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも前記閾値以下の場合には受信タイミング偏差の範囲が短くなる方向でスロットを順次選択し、受信タイミング偏差の範囲が短いスロットがない場合には、受信タイミング偏差の範囲が長くなる方向でスロットを順次選択し、選択したスロットにおいてチャネル検索を行うことを特徴とする請求項1記載の基地局装置。
  3. 自律分散ダイナミックチャネル割当てにおいて、内部クロックに基づくスロット先頭時刻に対する先行波の到来時刻の遅延時間である受信タイミング偏差を測定する工程と、
    各スロットに対して割当てた受信タイミング偏差の範囲を示すテーブルを参照して受信タイミング偏差に基づいてチャネル検索を行うスロットの順序を決定する工程と、
    決定した順序に従って下り回線のCIRに基づき下り回線のチャネル割当てを行い、上り回線のCIRに基づき上り回線のチャネル割当てを行う工程とを具備することを特徴とするチャネル割当て方法。
  4. 選択したスロットの上りCIR、下りCIRと予め設定された閾値との大小比較を行い、上りCIR及び下りCIRがともに前記閾値より大きい場合には選択したスロットに呼を割当て、上りCIR又は下りCIRのいずれか一方でも前記閾値以下の場合には受信タイミング偏差の範囲が短くなる方向でスロットを順次選択し、受信タイミング偏差の範囲が短いスロットがない場合には、受信タイミング偏差の範囲が長くなる方向でスロットを順次選択し、選択したスロットにおいてチャネル検索を行うことを特徴とする請求項3記載のチャネル割当て方法。
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