JP3995460B2 - タイムスロット割当装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＤＭＡ方式(Patｈ Division Multiple Access：パス分割多元接続方式) により複数のＰＨＳ端末、携帯電話機等の無線電話装置（以下、「移動局」という。）と無線接続する無線基地局に関し、特に、移動局に対して割り当てる通信チャネルの選定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の移動局と無線通信する無線基地局では、周波数資源を有効利用して各移動局に通信チャネルを割り当てるために時分割多重方式（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ、Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）が用いられており、更なる周波数資源の有効利用のためＰＤＭＡ方式が用いられる。
【０００３】
ここで、ＰＤＭＡ方式は、無線基地局が、異なる方向に存在する複数の移動局に対し、アダプティブアレイ装置等を用いた指向性パターンの形成により、同一周波数帯において同時刻に通信を行う方式である。
なお、アダプティブアレイ装置は、固定的に設置された複数のアンテナを備え、個々のアンテナに対する送受信信号の振幅と位相とを動的に調整することにより、アンテナ全体として、送信、受信のための指向性パターンを動的に形成するものであり、所望の移動局の方向へ送信強度及び受信感度を高めつつ、多重している他の移動局の方向に対する送信強度及び受信感度を低下させるような信号の相互干渉除去のための制御を行う。
【０００４】
例えば、ＰＤＭＡ方式により同一周波数帯で同時刻に最大４つの移動局からの信号を多重する無線基地局であって、時分割多重方式により周期的な一定時間を、送信用タイムスロット４つと受信用タイムスロット４つとの合計８つに区分し、送信用タイムスロットと受信用タイムスロットとの組である送受信タイムスロット４組のうちの３組を、それぞれ最大４つまでの移動局に双方向の通信チャネル（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ：ＴＣＨ）として割り当てるような無線基地局が研究開発されている。
【０００５】
ところで、従来、無線基地局における移動局の新規接続時又はＴＣＨ切替必要時の通信チャネル割当は、ＤＤＲ（Desired to Desired Ratio）なる指標を基準にし、割当後を想定した場合に、同一の送受信タイムスロットに空間多重している移動局間のＤＤＲ値のうちの最大値（以下、「最悪ＤＤＲ値」という。）が、小さい値となる送受信タイムスロットを優先的に割当候補として順次多重可否判定を行い、最初に多重可能であると判定したときに割当候補としていた送受信タイムスロットを移動局に割り当てるといった手順で行われている。
【０００６】
ここで、ＤＤＲは移動局間の受信電力レベルの比（比が１以上の値を示すように、除数と被除数の入替え調整したものの比）を示す数値であり、２つの移動局についての受信応答ベクトルの大きさの比により算出される。なお、受信応答ベクトルは移動局から無線基地局までの信号の伝播路を示す数値である。ＤＤＲは、通信品質に大きく影響する１つの指標であり、その値が大きい状況下では、無線基地局は各移動局からの信号の分離が困難となり、通信品質は低下する。
【０００７】
上述の多重可否判定は、割当候補である送受信タイムスロットにおいて、ある程度の品質の通信が可能か否かを、ＤＤＲ値や他の通信品質に影響を与えるパラメータ等について予め定めた閾値との比較により行うものであり、高品質とは言えないまでも、ある程度の通信品質で通信可能であれば多重可能と判定する。このため、最悪ＤＤＲ値がかなり大きな値である送受信タイムスロットは、多重可否判定において多重不可と判定される可能性が大きい。
【０００８】
そこで、従来、ＤＤＲが通信品質に与える影響が大きいことに着目し、また通信チャネル割当の迅速化の見地等にも鑑み、上述したように最悪ＤＤＲ値の小さい送受信タイムスロットを優先的に割当候補とする手順を用いて、通信チャネル割当を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような最悪ＤＤＲ値のみに着目して割当候補の選定を行う従来の手順によれば、移動局の新規接続時又はＴＣＨ切替必要時に、他の送受信タイムスロットと比べて通信チャネルを割当てられた移動局数（以下、「多重度」という）の多い１つの送受信タイムスロットが結果的に新たな移動局に割り当てられる場合が生じる。この場合、無線基地局は、アダプティブアレイ装置等を用いて指向性パターンを適切に形成することが技術的に困難となり、即ち各移動局の移動等に追従して指向性パターンを適切に変動させることが困難となり、多重度の多い送受信スロットに通信チャネルを割り当てた各移動局と、高い通信品質で通信を行うことができなくなってしまう。又、多重度が多くなると、ＤＤＲ値等の他のパラメータがより通信品質に影響を与えるようになり、例えば、多重度が多くなった送受信スロット内の最悪ＤＤＲの大きさに変動が無くても、当該送受信スロットにおいて、最悪ＤＤＲに対する許容レベルが低下することにより、通信品質の劣化が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、無線基地局が各移動局と安定した通信品質を保持して通信できる確率を従来より高め得るように、移動局に割当てるべき送受信タイムスロットの割当候補を選択する割当候補選択装置、無線基地局等を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局内のＣＰＵに、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを選択する選択ステップと、選択したタイムスロットを前記移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムであってもよい。
この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、通信品質の劣化の可能性が少ない安定した通信品質を保持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る無線基地局について、図を用いて説明する。
＜構成＞
本発明の実施の形態に係る無線基地局は、パス分割多元接続方式により、複数の各送受信タイムスロットに複数の移動局の通信チャネルを空間多重して、各移動局と通信する機能を有する無線基地局である。
【００１４】
図１は、本実施形態における無線基地局１００の構成を示すブロック図である。無線基地局１００は、アンテナ１a₁〜１a_n、無線部２a₁〜２a_n、信号処理部３、モデム部４、ベースバンド部５、通信チャネル割当部１５から構成される。
無線基地局１００は、アダプティブアレイ装置を備え、複数の移動局からの各通信信号（以下、「移動局信号」という。）が多重化された信号（以下、「多重信号」という。）から、個々の移動局信号を分離するために、各アンテナから入力された多重信号に対して、振幅と位相を調整するための重み係数を算出することにより、各移動局信号を分離する。
【００１５】
ここで、重み係数は、最少２乗誤差法（Minimum Mean Square Error:MMSE）によって算出される。具体的には、アンテナから入力された多重信号に当該アンテナ用の重み係数を乗じた値と参照信号との誤差の総和が最少になるように重み係数が算出される。
ここで、参照信号とは、既知の信号、例えば、移動局がＰＨＳの場合は、シンボル列を構成するプリアンブルやユニークワード等の信号のことをいう。
【００１６】
なお、アダプティブアレイ装置の動作原理については、「空間領域における適応信号処理とその応用技術論文特集」（電子情報通信学会論文誌ＶＯＬ.Ｊ７５−Ｂ−２Ｎｏ.１１）に詳細に記載されているので、アダプティブアレイ装置についてのこれ以上の説明は省略する。
各無線部２a₁〜２a_nは、送信部１１と受信部１２から構成される。送信部１２は、信号処理部３から入力されるベースバンド信号（シンボル列）を中間周波数信号（以下、「ＩＦ信号」という。）に変調し、さらに変調したＩＦ信号を高周波信号（以下、「ＲＦ信号」という。）に変調し、アンテナ１a₁〜１a_nに出力する。
【００１７】
受信部１２は、アンテナ１a₁〜１a_nから入力されたｍ個の移動局からの多重信号を受信し、受信した多重信号をベースバンド信号に復調した後、信号処理部３に出力する。
信号処理部３は、プログラマブルなディジタルプロセッサを中心に構成され、ユーザ別信号処理部ｂ₁〜ｂ_nとＤＤＲ算出部１４とを有する。
【００１８】
信号処理部３は、制御部６の制御下で、指向性パターンの形成に関する制御を行い、各無線部２a₁〜２a_nから入力される多重信号から移動局信号を分離抽出し、モデム部４に出力し、また、モデム部４から入力された送信信号のベースバンド信号から、各無線部毎に算出された、重み係数により重み付けをしたベースバンド信号を生成し、生成した各ベースバンド信号を各無線部２a₁〜２a_nに出力する。
【００１９】
各ユーザー別信号処理部ｂ₁〜ｂ_nは、同等の構成を有し、それぞれが各無線部２a₁〜２a_nから出力された多重信号から特定の移動局信号を分離抽出し、モデム部４に出力し、又、当該移動局信号の伝播路を示す係数である受信応答ベクトルを算出し、ＤＤＲ算出部１４に出力する。
図２は、上記の各ユーザー別信号処理部ｂ₁〜ｂ_nのうちの１つであるユーザー別信号処理部b₁の構成を示すブロック図である。
【００２０】
ユーザー別信号処理部１３b₁は、入力ポート２０a₁〜２０a_n、スイッチ回路２１a₁〜２１a_n、乗算器２２a₁〜２２a_n、乗算器２３a₁〜２３a_n、加算器２４、メモリ２５、判定部２６、ウェイトベクトル制御部２７を有する。
入力ポート２０a₁〜２０a_nは、各無線部２a₁〜２a_nから入力された多重信号Ｘ₁(t) 〜Ｘ_n（ｔ）を受けとる。
【００２１】
スイッチ回路２１a₁〜２１a_nは、各入力ポートから入力された多重信号Ｘ₁(t)〜Ｘ_n（ｔ）を、乗算器２２a₁〜２２a_nとウェイトベクトル制御部２６に出力する。
乗算器２２a₁〜２２a_nは、スイッチ回路２１a₁〜２１a_nから入力された各多重信号と、ウェイトベクトル制御部２７によって与えられたウェイトベクトルＷ₁₁〜Ｗ_n1とをそれぞれ乗算し、加算器２４に出力する。
【００２２】
加算器２４は、乗算器２２a₁〜２２a_nから出力された各多重信号を加算し、加算した仮多重信号Ｙ₁（ｔ）を判定部２６に出力する。
メモリ２５は、ＰＨＳ規格により固定的に定まっている、例えばスタートシンボル、プリアンブル、ユニークワード等を参照信号として記憶している。又、メモリ２５は、ウェイトベクトル制御部２７によって算出された各ウエイトベクトルＷ₁₁〜Ｗ_n1を記憶している。
【００２３】
判定部２６は、加算器から入力されたＹ₁（ｔ）の位相値を、その値に最も近い、π／４の整数倍である値となるように補正することにより、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）を得て、Ｓ_r1（ｔ）をモデム部４とウェイトベクトル制御部２７に出力する。
ウェイトベクトル制御部２７は、メモリ２４に記憶されている参照信号を参照し、判定部２６から入力される信号Ｓ_r1（ｔ）を用いて、スイッチ回路２１a₁〜２１a_nから入力される各多重信号Ｘ₁(t) 〜Ｘ_n（ｔ）に対して次の時刻に（ｔ＋１）において、乗算すべき各ウエイトベクトルＷ₁₁〜Ｗ_n1を算出する。すなわち、上記の乗算器２２a₁〜２２a_nに与えられる各ウエイトベクトルＷ₁₁〜Ｗ_n1は、前回出力された信号Ｓ_r1（ｔ−１）を用いて、算出される。なお、ウェイトベクトルの算出方法については、後述する。
【００２４】
又、ウェイトベクトル制御部２７は、スイッチ回路２１a₁〜２１a_nから入力される各多重信号Ｘ₁(t) 〜Ｘ_n（ｔ）と、判定部２６から入力される信号Ｓ_r1（ｔ）とから、受信応答ベクトルＨ₁を算出し、ＤＤＲ算出部１４に出力する。
乗算器２３a₁〜２３a_nは、モデム部４から入力された、受信された抽出信号Ｓ_r1（ｔ）に対する送信信号Ｓ_t1（ｔ）に対して、Ｓ_r1（ｔ−１）を用いて算出された各ウェイトベクトルＷ₁₁〜Ｗ_n1を乗算し、乗算して得られた各送信信号を、受信の場合とは逆にスイッチ回路２１a₁〜２１a_nを介して、各無線部２a₁〜２a_nに出力する。
【００２５】
以上、ユーザー別信号処理部b₁の機能について説明したが、他のユーザー別信号処理部ｂ₂〜ｂ_nについても機能は同じであるので、他のユーザー別信号処理部ｂ₂〜ｂ_nについての説明は省略する。
ＤＤＲ算出部１４は、各ユーザー別信号処理部より出力された受信応答ベクトルＨ₁〜Ｈ_mに基いて、後述する各移動局間における受信電力レベル比（ＤＤＲ）を比の値が１以上になるように算出し、通信チャネル割当部１５に出力する。
【００２６】
モデム部４は、ベースバンド信号をπ／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式により変調及び復調を行う。
ベースバンド部５は、時分割多重化処理を行う。図３は、時分割多重を行うための送受信タイムスロットから構成されるフレームの例を示す。図３のＴ０〜Ｔ３は、送信用タイムスロットを示し、Ｒ０〜Ｒ３は、受信用タイムスロットを示す。通信チャネル（ＴＣＨ）は、送受信タイムスロット（Ｔ１,Ｒ１）、（Ｔ２，Ｒ２）、（Ｔ３，Ｒ３）に割当てられ、さらに各送受信タイムスロットにおいて、複数の通信チャネルを空間多重することにより、１つの送受信スロット内に複数の通信チャネルが形成される。
【００２７】
又、制御チャネルは、送受信タイムスロット（Ｔ０，Ｒ０）に割当てられる。制御チャネルは通信チャネルの割当待ち状態の移動局に、通信チャネルが割当てられるまでの間、一時的に割当てられる。
制御部６は、ハードウェアとしてはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリ１６等で構成され、ＣＰＵがメモリ中のプログラムを実行することにより無線基地局１００の各部を制御する機能を有し、移動局に１組の送受信タイムスロットを割り当てる機能を担う通信チャネル割当部１５を含む。
【００２８】
通信チャネル割当部１５は、移動局からの接続要求時又は通信チャネル（ＴＣＨ）切替必要時に、移動局に対して送受信タイムスロットを割当てるための制御を行う。
より具体的には、メモリ１６に記憶されている割当て管理テーブル２０に基いて、対象となる送受信タイムスロットの中から、多重度が最少の送受信タイムスロットを順次選択するように制御し、選択した送受信タイムスロットについて、割当可否判定を行い、最初に割当可能であると判定した送受信スロットの通信チャネルを移動局に割り当てる。
【００２９】
ここで、割当管理テーブル２０は、送受信タイムスロットと当該送受信タイムスロットに多重化されている移動局との対応関係を示すチャネル割当テーブルと、送受信タイムスロットと当該送受信スロットの多重度との対応関係を示す多重度テーブルとから成り、通信チャネル割当部１５は、送受信タイムスロットに移動局の通信チャネルを割当てる毎に又、接続中の送受信タイムスロットの通信チャネルにおける通信が終了する毎に、チャネル割当テーブルと多重度テーブルの当該送受信タイムスロットのテーブル欄を通信チャネル割当後又は当該通信が終了した後の新たな対応関係を示すように更新する。
【００３０】
図４に割当管理テーブル２０の例を示す。図４−（１）は、チャネル割当テーブルの例を示し、図４−（２）は、多重度テーブルの例を示す。
又、通信チャネル割当部１５は、選択した送受信スロットが複数有る場合、受信電力レベル算出部１４より出力された各移動局間における受信電力レベル比（ＤＤＲ）に基いて、通信チャネルの割当を要する移動局に、選択した各送受信スロットの通信チャネルを割当てた場合における各移動局間のＤＤＲを比較し、各送受信スロットについて最悪ＤＤＲを求め、求めた最悪ＤＤＲが最小の送受信スロットを選択する。
【００３１】
なお、通信チャネル割当部１５の行う通信チャネル割当処理の詳細については、後述する。
メモリ１６は、上記プログラム、割当管理テーブル２０、予め設定された多重度の最大値を示す閾値（Ｍａｘ）及び割当可能な最大送受信スロット数（ＳＭａｘ）及び割当トライ数の最大値（ＴＭａｘ）、ＤＤＲ閾値、各送受信タイムスロットについて算出された最悪ＤＤＲ等を記憶している。
【００３２】
＜動作＞
以下、上述の構成を備える無線基地局１００の動作について説明する。
まず、抽出信号Ｓ_ri（ｔ）（ｉ＝１，２，３・・・，ｍ）及びウェイトベクトルＷ_ji（ｊ＝１，２，３・・・，ｎ）の算出について説明する。以下、説明を簡略化するために、n＝２、m＝２とし、ユーザー別信号処理部ｂ₁におけるウェイトベクトルＷ_j1の算出を例として説明する。
[数１] Ｙ₁（ｔ）＝Ｗ₁₁（ｔ）ｘＸ₁(t)＋Ｗ₂₁（ｔ）ｘＸ₂(t)
数１に示すように、ユーザー別信号処理部１３b₁は、各無線部から出力される各多重信号Ｘ₁(t) 、Ｘ₂（ｔ）のそれぞれに対してウェイトベクトルＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）をそれぞれ乗算した値の総和である仮多重信号Ｙ₁（ｔ）を求め、判定部２６により、位相を補正した結果である抽出信号Ｓ_r1（ｔ）を出力する。
【００３３】
なお、ｔは信号が到達する時間を示し、ＰＨＳ規格における１シンボルを受信する時間を単位とした受信タイムスロット内での経過時間を示す。
従って、多重信号Ｘ₁(t) 、Ｘ₂（ｔ）、ウェイトベクトルＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）等はｔの値が１、２、・・・という信号列である。また、多重信号Ｘ₁(t) 、Ｘ₂（ｔ）、ウェイトベクトルＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）、仮多重信号Ｙ₁（ｔ）、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）は、振幅、位相を有するもので、複素数で表すことができる。
【００３４】
ウェイトベクトルＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）には、適当な値の初期値が定められており、参照信号ｄ（ｔ）と、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）との誤差を最少とするように、予め定められた範囲内でＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）の値をそれぞれ変動させて調整することにより、単位時間毎にＷ₁₁（ｔ＋１）、Ｗ₂₁（ｔ＋１）に更新される。
【００３５】
以下、具体的に説明する。
［数２］ ｅ（ｔ）＝ｄ（ｔ）−Ｓ_r1（ｔ）≒ｄ（ｔ）−Ｙ₁（ｔ）＝ｄ（ｔ）−（Ｗ₁₁（ｔ）×Ｘ₁（ｔ）＋Ｗ₂₁（ｔ）×Ｘ₂（ｔ））
Ｗ₁（ｔ＋１）、Ｗ₂（ｔ＋１）は、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）と参照信号ｄ（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）を小さくするようにそれぞれＷ₁₁（ｔ）、Ｗ₂₁（ｔ）を修正した値をとる。時間経過と共にウェイトベクトルの値は一定値に収束し、プリアンブル、ユニークワード等に続いて送られるところの通信内容である本体的なデータの受信段階では、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）は正確なものとなる。なお、通信が開始された後は、前回のタイムスロットにおいて最終的に得られたウェイトベクトルの値がその次の回のタイムスロットに関してのウェイトベクトルの初期値として用いられることもある。
次にウェイトベクトル制御部２７による受信応答ベクトルの算出処理について、上記の例を用いて説明する。
【００３６】
２つの移動局からの各移動局信号Ｓ_r1’（ｔ）、Ｓ_r2’（ｔ）とＸ₁（ｔ）、Ｘ₂（ｔ）との間には次の数３及び数４の関係が成立する。
［数３］ Ｘ₁（ｔ）＝ｈ₁₁Ｓ_r1’（ｔ）＋ｈ₂₁Ｓ_r2’（ｔ）＋ｎ₁（ｔ）
［数４］ Ｘ₂（ｔ）＝ｈ₁₂Ｓ_r1’（ｔ）＋ｈ₂₂Ｓ_r2’（ｔ）＋ｎ₂（ｔ）
なお、ｈ_jイは、第ｉ番目の移動局から第ｊ番目のアンテナまでの伝播路を表す複素数であり、ｎ₁（ｔ）及びｎ₂（ｔ）は雑音である。また、無線基地局１００が分離抽出した抽出信号Ｓ_r1（ｔ）と、１番目の移動局から送信される信号であるＳ_r1’（ｔ）とは、送信された信号が正常に受信でき分離抽出が適切に行えたとすれば等しいものとなる。
ウェイトベクトル制御部２７は、抽出信号Ｓ_r1（ｔ）の複素共役であるＳ_r1 ^*（ｔ）と、受信信号Ｘ₁（ｔ）及びＸ₂（ｔ）とを用いて次の数５及び数６に示すように受信応答ベクトルの成分であるｈ₁₁及びｈ₂₁を算出する。
［数５］ ｈ₁₁＝Ｅ［Ｘ₁（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］
［数６］ ｈ₂₁＝Ｅ［Ｘ₂（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］
ここでＥはアンサンブル平均を表しており、ある程度の期間、ｔ＝１、２、・・・、ｎにおける平均値を意味する。例えばｎを１００とし、１００シンボル期間における平均値を算出する。
【００３７】
抽出信号Ｓ_r1（ｔ）、Ｓ_r2（ｔ）が正常に得られ、２つの移動局からの移動局信号Ｓ_r1’（ｔ）、Ｓ_r2’（ｔ）と同等とみなせる状態においては、数３及び数４について、Ｓ_r1’（ｔ）、Ｓ_r2’（ｔ）をそれぞれＳ_r1（ｔ）、Ｓ_r2（ｔ）と置き換え、両辺にＳ_r1 ^*（ｔ）を乗じてアンサンブル平均をとると、次の数７及び数８が得られる。
［数７］ Ｅ［Ｘ₁（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＝Ｅ［ｈ₁₁Ｓ_r1（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＋Ｅ［ｈ₂₁Ｓ_r2（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＋Ｅ［ｎ₁（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］
［数８］ Ｅ［Ｘ₂（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＝Ｅ［ｈ₁₂Ｓ_r1（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＋Ｅ［ｈ₂₂Ｓ_r2（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＋Ｅ［ｎ₂（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］
ここでＥ［Ｓ_r1（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＝１であり、また、基本的に各移動局から送信された信号Ｓ_r1’（ｔ）とＳ_r2’（ｔ）には相関関係がなく、信号Ｓ_r1’（ｔ）と雑音成分にも相関関係がないため、Ｅ（Ｓ_r2（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ））＝０、Ｅ［ｎ₁（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＝０、Ｅ［ｎ₂（ｔ）Ｓ_r1 ^*（ｔ）］＝０である。従って、数７及び数８から、数５及び数６が導出できることになる。なお、これにより雑音成分の影響を数式上除去している。
ユーザ別信号処理部ｂ₁のウェイトベクトル制御部２７は、数５及び数６に示した計算を行いｈ₁₁及びｈ₂₁を求め、ｈ₁₁及びｈ₂₁を成分とした受信応答ベクトルＨ₁を算出してＤＤＲ算出部１４に出力する。ユーザー別信号処理部ｂ₂〜ｂ_mについても同様の手順により、各ウェイトベクトル制御部は、受信応答ベクトルＨ₂〜Ｈ_mを算出してＤＤＲ算出部１４に出力する。
【００３８】
ＤＤＲ算出部１４は、受信応答ベクトルＨ₁、Ｈ₂に基づいて、次の数９に示すように、第１番目の移動局の、第２番目の移動局に対する受信電力レベル比であるＤ１／Ｄ２を算出する。
［数９］ Ｄ１／Ｄ２＝｜Ｈ₁｜²／｜Ｈ₂｜²＝（｜ｈ₁₁｜²＋｜ｈ₂₁｜²）／（｜ｈ₁₂｜²＋｜ｈ₂₂｜²）
このような２つの移動局間における受信電力レベル比がＤＤＲである。
【００３９】
なお、ここでは説明の便宜上２つの成分について示したが、実際上は、多重度ｍに対応するｍ個のユーザ別信号処理部ｂｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）は、ｈ_1i、ｈ_2iを成分とする受信応答ベクトルＨｉを算出してＤＤＲ算出部１４に出力し、ＤＤＲ算出部１４は、受信用タイムスロット別に、その受信用タイムスロットにおいて多重化されている各移動局相互間についてのＤＤＲを求める。例えば、ＤＤＲ値が１以上となるように、上述のＤ１とＤ２とを定めてＤＤＲを求め、ＤＤＲ算出部１４は、受信タイムスロット別に、その求めたＤＤＲの値のうち最大なものである最悪ＤＤＲ値を特定して、最悪ＤＤＲ値を制御部６に送出する。また、ＤＤＲ算出部は各移動局についての受信電力レベルＤ１、Ｄ２等を制御部６に出力する。
【００４０】
次に通信チャネル割当部１５の行う通信チャネル割当処理について説明する。図５は、通信チャネル割当部１５の行う通信チャネル割当処理を示すフローチャートである。以下、図５のフローチャートを参照して通信チャネル割当部１５の行う通信チャネル割当処理について説明する。
通信チャネル割当部１５は、移動局から接続要求される場合や通信チャネル切替必要時になされる送受信タイムスロットの通信チャネル割当要求を検知すると（ステップＳ１００１）、割当トライ数を示す変数ｔと送受信タイムスロットの番号を示すｉを１とし（ステップＳ１００２、ステップＳ１００３）、最少多重度値を示す（Ｍ）を、予め設定された多重度の最大値を示す閾値（Ｍａｘ）に初期化し（ステップＳ１００４）、メモリ１６に記憶されている割当管理テーブル２０の多重度テーブルを参照することにより、ｉ（ｉ＝１）番目の送受信スロットにおける多重度（Ｍi）を特定し（ステップＳ１００５）、特定した多重度Ｍ１がＭより小さいか否かを判定する（ステップＳ１００６）。
小さい場合（ステップＳ１００６：Ｙ）、ＭをＭ１とし（ステップＳ１００７）、Ｍが０か否かを判定し（ステップＳ１００８）、Ｍが０でない場合（ステップＳ１００８：Ｎ）、変数ｉを１インクリメントし（ステップＳ１００９）、変数ｉの値が、予め設定された割当可能な最大送受信スロット数（ＳＭａｘ）より大きいか否かにより、全ての送受信タイムスロットについて、Ｍとの多重度の比較が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０１０）。
多重度Ｍ１がＭより小さくない場合（ステップＳ１００６：Ｎ）、変数ｉを１インクリメントし（ステップＳ１００９）、変数ｉの値が、ＳＭａｘより大きいか否かを判定する（ステップＳ１０１０）。
【００４１】
ＳＭａｘより大きくない場合（ステップＳ１０１０：Ｎ）、ステップＳ１００５〜Ｓ１０１０の処理を繰り返す。ＳＭａｘより大きい場合（ステップＳ１０１０：Ｙ）、ＭがＭａｘより小さいか否かを判定する（ステップＳ１０１１）。
ＭがＭａｘより小さい場合（ステップＳ１０１１：Ｙ）、メモリ１６に記憶されている割当管理テーブル２０の多重度テーブルを参照することにより、多重度がＭの送受信スロットを多重度が最少の送受信スロット（以下、「割当候補スロット」という。）として選択し（ステップＳ１０１２）、選択した割当候補スロットが複数有るか否かを判定する(ステップＳ１０１３)。
【００４２】
複数有る場合（ステップＳ１０１３：Ｙ）、各割当候補スロットにおいて、通信チャネルを割当要求がなされた移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てたと仮定した場合における各移動局間のＤＤＲを比較し（ステップＳ１０１４）、各割当候補スロットについて最悪ＤＤＲを求め、求めた最悪ＤＤＲが最小の割当候補スロットを選択し（ステップＳ１０１５）、選択した割当候補スロットにおける最悪ＤＤＲが予め設定されたＤＤＲ閾値よりも小さいか否かにより、通信チャネルの割当可否を判定する（ステップＳ１０１６）。
小さい場合（ステップＳ１０１６：Ｙ）、選択した割当候補スロットの通信チャネルを割当要求がなされた移動局に割当てる（ステップＳ１０１７）。小さくない場合（ステップＳ１０１６：Ｎ）、当該割当候補スロットを割当候補から外し（ステップＳ１０１８）、変数ｔが予め設定された割当トライ数の最大値であるＴＭａｘより小さいか否かを判定し（ステップＳ１０１９）、小さい場合（ステップＳ１０１９：Ｙ）、ステップＳ１００３の処理に戻り、ステップＳ１００３以降の処理を繰り返す。変数ｔがＴＭａｘより小さくない場合（ステップＳ１０１９：Ｎ）、通信チャネル割当処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ１０１３において、割当候補スロットが１つの場合（ステップＳ１０１３：Ｎ）、ステップＳ１０１６以降の処理を行う。
ステップＳ１０１１において、Ｍが４より小さくない場合（ステップＳ１０１１：Ｎ）、通信チャネル割当処理を終了する。
ステップＳ１００８において、Ｍが０の場合、ｉ番目の多重度０の送受信スロットに新たな通信チャネルを割当てる（ステップＳ１０２１）。
【００４４】
以上、本発明について、実施の形態に基いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られないことはもちろんである。
例えば、本実施の形態では、図５のステップＳ１０１６において、割当可否判定をＤＤＲ閾値によって行ったが、空間相関値Ｃ等の他のパラメータの閾値を用いて判定してもよいし、これらのパラメータの閾値の組み合わせによって判定することとしてもよい。
【００４５】
ここで、空間相関値Ｃとは、各移動局信号の相互の相関の度合いを示す値のことをいい、各ウェイトベクトル制御部２７から出力された受信応答ベクトルＨ₁〜Ｈ_mに基いて、以下に示す数式により、制御部６によって、各移動局信号間の空間相関値を算出させることとしてもよい
Ｃ＝｜（Ｈ_i・Ｈ_j）｜／（｜Ｈ_i｜・｜Ｈ_j｜）
なお、（Ｈ_i・Ｈ_j）は、ｉ番目の移動局信号とｊ番目の移動局信号についての各受信応答ベクトルＨ_i、Ｈ_jの内積を示し、｜Ｈ_i｜、｜Ｈ_j｜は、各受信応答ベクトルＨ_i、Ｈ_jの大きさを示す。
【００４６】
又、本実施の形態においては、図５のフローチャートのステップＳ１０１３〜Ｓ１０１５に示すように、割当候補スロットが複数の場合において、割当可否判定の対象とする割当候補スロットを選択するための最悪ＤＤＲの算出を、割当要求をしている移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てたとした場合における各移動局間のＤＤＲの比較により行うこととしたが、割当要求している移動局に当該割当候補スロットの通信チャネルを割当てる前の各移動局間のＤＤＲを比較することにより、当該割当候補スロットにおける最悪ＤＤＲを算出することとしてもよい。
【００４７】
又、図５のフローチャートのステップＳ１０１４、Ｓ１０１５において、最悪ＤＤＲの代わりに、選択した複数の割当候補スロットについての空間相関値の最大値を比較することにより、当該最大値が最も小さい割当候補を選択することとしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行うことを特徴とする。
【００４９】
また、本発明は、パス分割多元接続方式の無線基地局内のＣＰＵに、割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを選択する選択ステップと、選択したタイムスロットを前記移動局に割当てる割当ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムであってもよい。
この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、通信品質の劣化の可能性が少ない安定した通信品質を保持することができる。
また、本発明を、移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局であって、割当てられたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録手段と、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御手段と、前記選択制御手段により、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定手段と、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当手段とを備える構成としてもよい。
また、本発明を、移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局局内のＣＰＵに、割当てたタイムスロットにおける多重度をタイムスロット別に記録する記録ステップと、記録されたタイムスロット別の多重度が少ない順に、タイムスロットの選択順を定める選択制御ステップと、前記選択制御ステップにより、定められた選択順に従って選択されたタイムスロットについて、順次割当可否判定を行う割当可否判定ステップと、最初に割当可能と判定されたタイムスロットを、新たな移動局に割当てる割当ステップと
を実行させるためのコンピュータプログラムとしてもよい。
【００５０】
この構成により、新たな移動局の割当てや接続する移動局の切替や移動局との接続の切断がされない限り、通信中に変動することがない多重度を基準にして、タイムスロットが選択され、かつ、通信品質の劣化する可能性が最も少ない多重度が最少のタイムスロットに、新たな移動局が優先的に割当られるので、割当後の当該タイムスロットにおいて、基準として用いた通信品質を示す評価値が変動することによって、割当時に当該評価値の基準に適合していたタイムスロットが、割当後に当該評価値の基準に適合しなくなり、当該タイムスロットに割当てられている移動局の通信チャネルを切替えなければならないという事態が発生することを防ぐことができ、又、特定のタイムスロットにおいて、多重度の増加が集中することにより各タイムスロット間に通信品質のバラツキが生ずるのを防ぐことができ、無線基地局に接続している移動局に対し、安定した通信品質を保持することができる。さらに、最悪ＤＤＲに基いて、タイムスロットを選択する場合に比較して、受信応答ベクトルの算出処理等が不要なため、より簡易な処理で割当可否判定のためのタイムスロットを順次選択をすることができる。
また、上記の本発明の無線基地局における構成において、前記選択制御手段は、選択したタイムスロットが複数あるか否かを判定する選択数判定手段を有し、前記選択制御手段は、複数あると判定した場合に、当該タイムスロットに係る、多重度以外の通信品質を示す評価値に基いて、割当可否判定の対象となるタイムスロットを選択することとしてもよい。
ここで、前記評価値は、選択したタイムスロットのそれぞれを、新たな移動局に割当てたと仮定した場合において、それぞれの当該タイムスロットについて求めた、割当てられた各移動局間の各受信電力レベルの比であるＤＤＲ値を各ＤＤＲ値が１以上になるようにＤＤＲ値を算出した場合におけるＤＤＲ値の最大値である最悪ＤＤＲ値であり、前記選択制御手段は、求めた最悪ＤＤＲ値が最少のタイムスロットを割当可否判定の対象となるタイムスロットとして選択することとしてもよい。
この構成により、タイムスロットが複数選択された場合には、多重度以外の他の通信品質を示す評価値に基いて、より通信品質の高いタイムスロットを割当可否判定の対象として選択することができるので、より安定した通信品質をもつタイムスロットを優先的に移動局に割当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線基地局１００の構成を示すブロック図である。
【図２】ユーザー別信号処理部b₁の構成を示すブロック図である。
【図３】時分割多重を行うための送受信タイムスロットから構成されるフレームの例を示す。
【図４】割当管理テーブル２０の例を示し、図４(１)は、チャネル割当テーブルの例を示し、図４(２)は、多重度テーブルの例を示す。
【図５】通信チャネル割当部１５の行う通信チャネル割当処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１a₁〜１an アンテナ
２a₁〜２a_n 無線部
３ 信号処理部
ｂ₁〜ｂ_m ユーザー別信号処理部
４ モデム部
５ ベースバンド部
６ 制御部
１１ 送信部
１２ 受信部
１４ ＤＤＲ算出部
１５ 通信チャネル割当部
１６ メモリ
２０ 割当管理テーブル
２０a₁〜２０a_n 入力ポート
２１a₁〜２１a_n スイッチ回路
２２a₁〜２２a_n 乗算器
２３a₁〜２３a_n 乗算器
２４ 加算器
２５ メモリ
２６ 判定部
２７ ウェイトベクトル制御部

Claims (3)

1. 移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局に備えられるタイムスロット割当装置であって、
   割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行う割当制御手段と、
   新たな移動局に割当てるべき、多重度が最少のタイムスロットが複数あるか否かを判定する判定手段と、
   多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、
   複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局間の受信電力レベルの比であるＤＤＲ値を各ＤＤＲ値が１以上になるようにＤＤＲ値を算出した場合におけるＤＤＲ値の最大値である最悪ＤＤＲ値、又は複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局信号の相互の相関の度合いを示す値である空間相関値の最大値を比較する比較手段と
   を備え、
   前記割当制御手段は、多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、多重度が最少のタイムスロットの内、最悪ＤＤＲ値が最小のタイムスロット、又は前記空間相関値の最大値が最小のタイムスロットを新たな移動局に割当てる
   ことを特徴とするタイムスロット割当装置。
2. 移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局であって、
   割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行う割当制御手段と、
   新たな移動局に割当てるべき、多重度が最少のタイムスロットが複数あるか否かを判定する判定手段と、
   多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、
   複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局間の受信電力レベルの比であるＤＤＲ値を各ＤＤＲ値が１以上になるようにＤＤＲ値を算出した場合におけるＤＤＲ値の最大値である最悪ＤＤＲ値、又は複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局信号の相互の相関の度合いを示す値である空間相関値の最大値を比較する比較手段と
   を備え、
   前記割当制御手段は、多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、多重度が最少のタイムスロットの内、最悪ＤＤＲ値が最小のタイムスロット、又は前記空間相関値の最大値が最小のタイムスロットを新たな移動局に割当てる
   ことを特徴とする無線基地局。
3. 移動局に複数のタイムスロットのいずれかを割当てるパス分割多元接続方式の無線基地局にタイムスロット割当処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記タイムスロット割当処理は、
   割当判定基準を満たすタイムスロットのうち、多重度が最少のタイムスロットを新たな移動局に割当てるように割当制御を行う割当制御ステップと、
   新たな移動局に割当てるべき、多重度が最少のタイムスロットが複数あるか否かを判定する判定ステップと、
   多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、
   複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局間の受信電力レベルの比であるＤＤＲ値を各ＤＤＲ値 が１以上になるようにＤＤＲ値を算出した場合におけるＤＤＲ値の最大値である最悪ＤＤＲ値、又は複数の各タイムスロットを新たな移動局に割当てたと仮定した場合における、前記各タイムスロットについての、各移動局信号の相互の相関の度合いを示す値である空間相関値の最大値を比較する比較ステップと
   を含み、
   前記割当制御ステップは、多重度が最少のタイムスロットが複数ある場合に、多重度が最少のタイムスロットの内、最悪ＤＤＲ値が最小のタイムスロット、又は前記空間相関値の最大値が最小のタイムスロットを新たな移動局に割当てる
   ことを特徴とするコンピュータプログラム。

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