JP4260160B2 - 割当方法、およびそれを利用した基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、スケジューリング技術に関し、特に通信対象の端末装置に対する通信スロットの割当方法、およびそれを利用した基地局装置に関する。

一般的に、ワイヤレス通信においては、限りある周波数資源の有効利用が望まれている。特に、携帯電話や第二世代コードレス電話システムの普及に伴い、その要請はさらに高まっている。この要請に応えるための技術のひとつが、空間多重方式である。空間多重方式とは、複数の端末装置のそれぞれに対して、アンテナの指向性パターンを調節することによって、同一周波数かつ同一タイミングにおいて、複数の端末装置と通信する技術である。このような空間多重方式は、アンテナの指向性パターンによって、複数の端末装置との間の信号を分離することに相当する。このような指向性パターンの形成には、アダプティブアレイアンテナ技術が適用される。また、一般的に、空間多重方式においては、スロットを単位時間とする時間軸と、空間を単位とする空間軸とに、複数の端末装置をそれぞれ割り当てるためのスケジューリング処理が必要となる。（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２６２２７７号公報

一般的に、空間多重方式が用いられる場合、空間多重されたそれぞれのスロットの先頭に配置されたプリアンブルを用いてウエイトを算出することによって、空間多重された複数の端末装置から送信された信号を受信側において分離する。しかしながら、ウエイトを算出するためのプリアンブルは、同一スロット内の同じタイミングに配置されている必要がある。また、たとえば、２つのスロットを連結させ、後方のスロットにプリアンブルを配置させないことによって通信効率を向上させるようなスロット割当が実行される場合がある。このような場合、後方のスロットにはプリアンブルが存在しないため、他の端末装置を空間多重することができず、リソースの利用効率が低減するといった課題がある。いいかえると、同一リソース内においては、通信効率の向上と、利用効率の向上とはトレードオフの関係にあり、双方を同時に向上することは難しいといった課題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空間分割多重を行う端末装置のスロット割り当てに際し、システムのリソースの利用効率を低減することなく、かつ、通信効率を高めることができる基地局装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる基地局装置であって、スロット割当部と、通信量測定部と、信号処理部とを備える。スロット割当部は、複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てる。通信量測定部は、複数の端末装置との間における通信量を測定する。信号処理部は、通信量測定部によって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、スロット割当部に対し、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させる。

ここで、「時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる」とは、同一のスロット時間に、空間多重して、複数の端末装置を割り当てることなどを含む。また、複数のスロット時間が単一の端末装置に割り当てられている場合、複数のスロット時間のうち、いずれかのスロット時間と重複するように、他の空間に他の端末装置を割り当てることなども含む。また、「重複する」とは、割り当てられたスロット時間の先頭が同一でない場合も含み、少なくとも、スロット時間の一部が他の空間におけるスロットと空間多重されるように割り当てられればよい。「プリアンブル」とは、スロット時間の先頭に配置され、同期処理や空間分離するために用いられる既知信号やユニークワードなどを含む。この態様によると、通信量の増加を契機として、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した複数スロットの割り当てを禁止することによって、リソースの利用効率を向上できる。

信号処理部は、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させた後に、通信量測定部によって測定された通信量が通信量に関するしきい値より小さくなった場合、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てられていた端末装置に対して、再度、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てさせるとともに、当該端末装置に対して、より高速な通信の実行を許容してもよい。この態様によると、通信量の増加に伴って禁止された「先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続したスロットの割り当て」を、その後に通信量が低減した場合に、再び、許容することによって、通信効率を向上できる。

スロット割当部は、端末装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、端末装置に対して割り当てられた通信スロットと隣接するスロットが空きスロットであることを確認する割当確認部と、受信レベル測定部によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている場合であって、前記割当確認部によって、前記端末装置に割り当てられた通信スロットと隣接するスロットが空きスロットであることが確認された場合、前記端末装置に対し、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てることを決定する割当決定部と、を有してもよい。この態様によると、未使用のリソースに対し、受信レベルの高い端末装置を割り当てることによって、未使用のリソースを有効利用できる。

割当決定部は、受信レベル測定部によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている端末装置が複数存在する場合、その複数の端末装置のうち、受信レベルがより高い端末装置に対し、優先して、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当ててもよい。この態様によると、リソースを早期に解放させられるように、受信レベルの高い端末装置に対し、優先して、「先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てる」ことによって、通信効率が向上でき、また、リソースの利用効率を向上できる。

本発明の別の態様は、割当方法である。この方法は、空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる割当方法であって、複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てるステップと、複数の端末装置との間における通信量を測定するステップと、測定するステップによって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置するステップと、を含む。この態様によると、通信量の増加を契機として、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットの割り当てを禁止することによって、リソースの利用効率を向上できる。

本発明のさらに別の態様は、コンピュータに実行させるためのプログラムである。このプログラムは、無線ネットワークを介し、空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる割当方法であって、複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てるステップと、複数の端末装置との間における通信量を測定するステップと、測定するステップによって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置するステップと、を含む。この態様によると、通信量の増加を契機として、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した複数スロットの割り当てを禁止することによって、リソースの利用効率を向上できる。

配置するステップは、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させた後に、測定するステップによって測定された通信量が通信量に関するしきい値より小さくなった場合、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てられていた端末装置に対して、再度、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てさせるとともに、当該端末装置に対して、より高速な通信の実行を許容してもよい。

割り当てるステップは、複数の端末装置から送信されたそれぞれの信号の受信レベルを測定するステップと、複数の端末装置に対して割り当てられたそれぞれの通信スロットと隣接するスロットがいずれの端末装置にも割り当てられていないことを確認するステップと、複数の端末装置のうち、受信レベル測定部によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている端末装置であって、確認するステップによって、当該端末装置に割り当てられた通信スロットと隣接するスロットが当該端末装置以外の端末装置のいずれにも割り当てられていないことが確認された場合、当該端末装置に対し、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てることを決定するステップと、を有してもよい。

決定するステップは、受信レベルを測定するステップによって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている端末装置が複数存在する場合、その複数の端末装置のうち、受信レベルがより高い端末装置に対し、優先して、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当ててもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、空間分割多重を行う複数の端末装置のスロット割り当てに際し、システムのリソースの利用効率を低減することなく、かつ、通信効率を高めることができる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施形態は、第二世代コードレス電話システムのごとく、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）によって複数の端末装置を接続する基地局装置である。第二世代コードレス電話システムのひとつのフレームは、８つのタイムスロットによって構成され、さらにフレームが連続して配置されている。ひとつの端末装置に対して、フレーム単位にひとつのタイムスロットが割り当てられることによって、（π／４シフト）ＱＰＳＫ変調方式の場合、３２ｋｂｐｓのデータレートが実現される。また、ＢＰＳＫ変調方式の場合、１６ｋｂｐｓのデータレートが実現され、また、１６ＱＡＭ変調方式の場合、６４ｋｂｐｓのデータレートが実現される。なお、上下回線を考慮すれば、ひとつの端末装置に対して、フレーム単位にふたつのタイムスロットが割り当てられる。また、通信効率を向上するために、先頭のスロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続するタイムスロット（以下、「連結スロット」と表記する。）にひとつの端末装置を割り当てられる（以下、「スロット連結割当」と表記する。）。なお、「プリアンブル」とは、スロット時間の先頭に配置され、同期処理や空間多重されたユーザごとの信号を分離するために用いられる既知信号やユニークワードなどを含む。

本実施形態に係る基地局装置は、さらにＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）も適用し、ひとつのタイムスロットに複数の端末装置を割り当てる。ここで、スロット連結割当が実施されている場合、後方のスロットにはプリアンブルが存在しないため、他の端末装置を空間多重することができず、リソースの利用効率が低減する。したがって、本実施形態に係る基地局装置においては、基地局装置における通信量が所定のしきい値を超えた場合、スロット連結割当を実施している端末装置のスロット割当方法を通常のスロット割当に切替え、スロット連結割当を強制的に解除することとした。これによりリソースが解放され、空間多重することができなかったスロットにおいて空間多重が可能となるため、利用効率を向上できる。なお、「リソース」とは、端末装置を割り当てることができる時間または空間を含む概念である。また、通信量が所定のしきい値以下であった場合、早期にリソースを解放できるような端末装置に対してスロット連結割当を実施することによって、通信効率を向上させる。詳細は後述する。

図１は、本発明の実施形態に係る基地局装置１０の構成例を示す図である。基地局装置１０は、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第４アンテナ１２ｄ、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、処理部２２と総称される第１処理部２２ａ、第２処理部２２ｂ、第４処理部２２ｄ、変復調部２４と総称される第１変復調部２４ａ、第２変復調部２４ｂ、第４変復調部２４ｄ、インタフェース部２６（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ部。以下、「ＩＦ部２６」と略称する。）、制御部３０、管理部３２を含む。また信号として、無線部側信号２００と総称される第１無線部側信号２００ａ、第２無線部側信号２００ｂ、第４無線部側信号２００ｄ、変復調部側信号２０２と総称される第１変復調部側信号２０２ａ、第２変復調部側信号２０２ｂ、第４変復調部側信号２０２ｄを含む。

アンテナ１２は、受信動作として、図示しない端末装置から無線周波数の信号を受信する。また、アンテナ１２は、送信動作として、図示しない端末装置へ無線周波数の信号を送信する。なお、受信動作と送信動作のタイミングは、後述の制御部３０によって制御される。アンテナ１２は、アダプティブアレイアンテナ技術に対応しており、アンテナの指向性は、後述の処理部２２によって制御される。ここで、アンテナ１２の数を「４」とするが、これ以外の数であってもよい。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２において受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を無線部側信号２００として処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、自動利得制御装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ。以下、「ＡＧＣ」と略称する。）やアナログデジタル変換部（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ変換部。以下、「Ａ／Ｄ変換部」と略称する。）も含まれる。無線部２０は、送信動作として、処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、処理部２２からのベースバンドの信号も無線部側信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ。以下、「ＰＡ」と略称する。）、デジタルアナログ変換部（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ変換部。以下、「Ｄ／Ａ変換部」と略称する。）も含まれる。

処理部２２は、受信動作として、複数の無線部側信号２００に対して、アダプティブアレイ信号処理を実行する。処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を変復調部側信号２０２として出力する。ひとつの変復調部側信号２０２が、空間多重された複数の端末装置のうちのひとつに対応した信号に相当する。処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から入力した変復調部側信号２０２に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。さらに、処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理した信号を無線部側信号２００として出力する。

具体的には、処理部２２は、受信処理として、受信信号から導出した受信ウエイトベクトルによって、無線部２０から送られた受信信号のそれぞれを重み付けし加算する。受信ウエイトベクトルの導出方法は、任意のものでよく、そのひとつはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕｅａｒｅ）アルゴリズムによる導出である。ここで、加算された信号が、変復調部側信号２０２として示される。なお、図示しない乗算部と加算部の処理が、重み付けを行いながらの合成に相当する。また、トレーニング信号の期間中において予め記憶したトレーニング信号を参照信号として出力する。またこれらの期間以外は、予め規定しているしきい値によって、受信信号を判定し、その結果を参照信号として出力する。なお、判定は硬判定でなく、軟判定でもよい。ここで、端末装置との通信は、所定のタイムスロットにおいてなされる。そのため、バースト信号によって通信が実行される。第二世代コードレス電話システムでは、バースト信号の先頭部分にプリアンブルが配置される。プリアンブルは、既知の信号であるので、トレーニング信号に相当する。

また、処理部２２は、送信処理として、受信ウエイトベクトルから、送信信号の重み付けに必要な送信ウエイトベクトルを推定する。送信ウエイトベクトルの推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理との時間差によって生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮し、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。なお、ここでは、受信ウエイトベクトルをそのまま送信ウエイトベクトルに使用するものとする。さらに、送信ウエイトベクトルによって、送信ベクトルを重み付けし、その結果のバースト信号の先頭部分に、プリアンブルを付加する。なお、以上の動作は、前述のごとく、図１の制御部３０によって制御されるものとする。

変復調部２４は、受信処理として、処理部２２からの変復調部側信号２０２に対して、復調を実行する。変復調部２４は、復調した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を変復調部側信号２０２として処理部２２に出力する。ここで、変調方式には、第二世代コードレス電話システムに対応したπ／４シフトＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を使用する。一方、復調は、遅延検波などを行う。

ＩＦ部２６は、図示しないネットワークと接続し、受信処理として、変復調部２４において復調した個々の端末の信号を図示しないネットワークに出力する。また、ＩＦ部２６は、復調した個々の端末の信号のいずれかに通信要求を示す旨の情報が含まれていた場合、制御部３０に対し、通信要求を旨を示す情報にかかる端末装置を示す情報を通知する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ネットワークからデータを入力し、これを変復調部２４に出力する。以上のごとく、アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４は、図示しない複数の端末装置との通信を実現する。通信を実現するために、連続して配置されるフレームのそれぞれに含まれる複数のタイムスロットが使用される。

制御部３０は、ＩＦ部２６から通知された通信要求と、処理部２２から送られた受信信号を入力として、基地局装置１０と通信すべき複数の端末装置に対して、無線チャネルを割り当てる。いいかえると、制御部３０は、空間分割多重を行うべき複数の端末装置を決定する。また、基地局装置１０に含まれる構成要素のタイミングを制御する。なお、ＴＤＭＡにおいては、端末装置と通信するために、端末装置に対してタイムスロットを割り当てるので、無線チャネルはタイムスロットに相当する。ここでは、ＴＤＭＡに加えてＳＤＭＡも対象とするので、ひとつのタイムスロットに、複数の無線チャネルが配置される。そのため、ひとつのタイムスロットに、複数の端末装置が割り当てられる。なお、制御部３０は、タイムスロットを割り当てる際に、管理部３２において管理されているデータを参照してもよい。詳細は後述する。

図２（ａ）、（ｂ）は、制御部３０によってスロット割当されたフレームの構成例を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、制御部３０が複数の端末装置にタイムスロットを割り当てた場合に相当する。特に、図２（ａ）は、スロット連結割当てを実施した場合におけるフレームの構造例を示している。また、図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、横軸の方向に、時間軸上のタイムスロットの配置、すなわち無線チャネルの配置を示し、縦軸の方向に、空間軸上の無線チャネルの配置を示す。すなわち、横軸に対する多重化がＴＤＭＡに相当し、縦軸に対する多重化がＳＤＭＡに相当する。

また、図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれには、１フレームにおける「第１タイムスロット」から「第４タイムスロット」が含まれている。ここでは、上り回線あるいは下り回線の一方を示しているので、ひとつのフレームに含まれたタイムスロットの数を「４」としたが、実際には「８」つのタイムスロットが含まれているので、図示しない「第５タイムスロット」から「第８タイムスロット」も含まれている。なお、フレームには、所定の番号が付与されている。「タイムスロット」は、端末装置に割り当てるタイムスロットを示す。前述のごとく、ひとつのフレームには、８つのタイムスロットが含まれているが、上り回線あるいは下り回線に対して、４つのタイムスロットのそれぞれが端末装置に割り当てられる。ここでは、フレーム内の先頭から順に、第１タイムスロット、第２タイムスロット、第３タイムスロット、第４タイムスロットとする。そのため、異なるフレームであっても、第１タイムスロット同士は、フレーム内での相対的なタイミングが一致しているといえる。

しかしながら、「第１タイムスロット」に割り当てられた端末装置には、「第５タイムスロット」も割り当てられるように、上り回線用のタイムスロットと下り回線用のタイムスロットは、一般的に１対１で対応している。そのため、以下において、図示のごとく、「４」つのタイムスロットのみを説明の対象とする。

また、図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいては、別個の端末装置が多重されていることを示すために、図２中の各スロットに記載されている四角（符号３４，３６、または３８）の中に、「Ａ」、「Ｂ」または、「Ｃ」と記載した。また、それぞれの端末信号の送信信号には、プリアンブルが含まれているタイムスロットを明示するために、「Ａ」、「Ｂ」または、「Ｃ」と記載された四角の先頭に「Ｐ」もしくは「Ｐ’」と表示した。ここで、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は、それぞれ別個の端末装置を指す。また、「Ｐ」、「Ｐ’」は、それぞれ別個のプリアンブルを指す。なお、このような表示は説明を明瞭にするために行っているものであり、実際には、端末装置、または、プリアンブルに対して、これら以外の識別番号が付与されていてもよい。

図２（ａ）に図示するスロットの割当方法において、制御部３０は、「第１タイムスロット」の第１空間１００に、端末装置「Ａ」を割り当てる。また、制御部３０は、「第１タイムスロット」の第２空間１１０に、「Ａ」と空間多重する端末装置として、それぞれのプリアンブルが時間的に重複するように、「Ｂ」を割り当てる。また、制御部３０は、「第２タイムスロット」の第１空間１００にも「Ａ」を割り当てる。この場合、「第２タイムスロット」の第１空間１００にはプリアンブルＰは配置されない。そのため、プリアンブルＰの分だけ、「Ａ」が送信できるデータ量を増加できるため、通信効率が向上する。しかし、「第２タイムスロット」の第１空間１００にはプリアンブルＰは配置されないため、「第２タイムスロット」の第２空間１１０には、前述したごとく、他のいずれの端末装置も割り当てられない。なぜなら、プリアンブルを時間的に重複するように配置しない場合、空間分離が困難となるためである。したがって、リソースの利用効率が低減することとなる。なお、以下においては、図２（ａ）に図示する第１空間１００における「第１タイムスロット」と「第２タイムスロット」のように、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された連続する複数のスロットを「連結スロット」とよぶ。

図２（ｂ）に図示するスロットの割当方法において、制御部３０は、通常のスロット割当として、「第１タイムスロット」と「第２タイムスロット」の第１空間１００に、端末装置「Ａ」を割り当てる。また、制御部３０は、「第１タイムスロット」の第２空間１１０に、「Ａ」と空間多重する端末装置として「Ｂ」を割り当てる。図２（ａ）との相違は、「第２タイムスロット」の第１空間１００にプリアンブルＰが配置されている点にある。また、図２（ｂ）に図示するように、制御部３０は、「第２タイムスロット」の第２空間１１０に「Ａ」と空間多重する端末装置として「Ｃ」を割り当てられる。したがって、図２（ｂ）に図示するスロット割当は、図２（ａ）に図示するスロット連結割当てより、リソースの利用効率が高い。一方、図２（ｂ）に図示するスロット割当は、図２（ａ）に図示するスロット連結割当てより、プリアンブルＰが存在する分だけ、通信効率は低い。

したがって、後述する制御部３０により、基地局装置１０における通信量が増加した場合、すなわち、割り当てるべき端末装置が増加した場合、図２（ａ）から図２（ｂ）の割当方法に切替え、スロット連結割当を解除することによって、リソースの利用効率を高めるとした。一方、基地局装置１０における通信量が少ない場合、基地局装置１０は、図２（ｂ）から図２（ａ）の割当方法に切替え、リソースを早期に解放できる端末装置に対してスロット連結割当を実行することにより、通信効率を高めることとした。

ここで、図３を用いて制御部３０について詳細に説明する。図３は、図１の制御部３０の構成例を示す図である。制御部３０は、信号処理部４０とスロット割当部４２と通信量測定部４４とを含む。

スロット割当部４２は、複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、スロット連結割当を実施する。スロット連結割当は、処理部２２を経由して受信された端末装置からのスロット連結割当要求をもとに実施される。また、基地局装置１０がリソースの使用状態をもとに、自律的に実施してもよい。このとき、スロット連結割当が実施される端末装置に対して、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てる。その際、他の通信端末に対しては、そのプリアンブルと時間的に重複するように、タイムスロットが割り当てられる。たとえば、図２（ａ）の第１空間１００に図示するごとく、「Ａ」に対してスロット連結割当を実施する。また、スロット連結割当ての対象となった複数のスロットの先頭スロットである「第１タイムスロット」に、「Ｂ」を割当てることによって、「Ａ」と「Ｂ」とを空間多重する。

通信量測定部４４は、処理部２２から通知された情報をもとに、基地局装置１０と複数の端末装置との間における通信量を測定する。通信量は、端末装置が１フレームあたりに使用しているスロット数や、通信を実行している端末装置の個数から導出されてもよい。

信号処理部４０は、通信量測定部４４によって測定された通信量が通信量に関するしきい値（以下、「第２しきい値」と表記する）を超えた場合、スロット割当部４２に対し、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させる。いいかえると、図２（ａ）に図示するようにスロット連結割当が実施されていた端末装置「Ａ」の割当方法を図２（ｂ）に図示するような割当方法に切替える。割当方法の切替えは、たとえば、２スロット区間においてスロット連結割当が実施されていた場合、後半のスロットの先頭にプリアンブルを配置させることによって実行されてもよい。また、後半のスロットを別の端末装置に割り当てることによって実行されてもよい。いずれの場合も、後半のスロットにおけるプリアンブル分の通信効率の低減となるが、後半のスロットにおける他の空間に別の端末装置を割り当てることができるので、リソースの利用効率が向上できる。また、割当方法の切替えは、リソースの使用状態を考慮して、実行されてもよい。

また、信号処理部４０は、割当方法がスロット連結割当以外の図２（ｂ）に図示するような割当方法で実行されている場合において、通信量測定部４４によって測定された通信量が通信量に関するしきい値より小さくなった場合、割当方法を図２（ａ）に図示するようなスロット連結割当に切替えてもよい。また、割当方法をスロット連結割当に切替える際に、早期にリソースを解放できるように、新たにスロット連続割当を実施する端末装置に対し、より高速な通信を許可してもよい。端末装置における「より高速な通信」は、端末装置に対して変調方法、符号化率などを変更させることによって実現されてもよい。

図４は、図３のスロット割当部４２の構成例を示す図である。スロット割当部４２は、割当決定部５０と、割当確認部５２と、受信レベル測定部５４とを含む。

受信レベル測定部５４は、処理部２２を介して通知された複数の端末装置から送信されたそれぞれの信号の受信レベルを測定して、割当決定部５０に出力する。ここでは、複数の端末装置からそれぞれ受信した信号の強度を受信レベルとする。なお、前述のごとく、ＳＤＭＡを使用しているので、無線周波数の信号や無線部側信号２００には、ひとつのタイムスロットに割り当てられた複数の端末装置からの信号が含まれている。そのため、受信レベル測定部５４は、第１処理部２２ａから第４処理部２２ｄにおいてそれぞれ導出された受信ウエイトベクトルにもとづいて、受信レベルを導出してもよい。受信ウエイトベクトルのそれぞれは、複数の端末装置のそれぞれに対応するように計算されるからである。

また、受信レベル測定部５４は、ひとつの端末装置に対応した受信ウエイトベクトルの各成分を積算することによって、当該端末装置に対応した信号の強度を導出する。なお、ＳＤＭＡを実行していない場合に、受信レベル測定部５４は、無線周波数の信号や無線部側信号２００から信号の強度を導出してもよい。また、受信レベル測定部５４は、端末装置で測定した下り信号品質を、無線回線を介して、取得しても良い。なお、測定される受信レベルは、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）であってもよく、また、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）やＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）であってもよい。また、これらの受信レベルを組み合わせたものであってもよい。

割当確認部５２は、スロット連結割当の実施が可能であるか否かの判断のために、スロット連結割当の対象となる連続したスロットの使用状態を確認して、その結果を割当決定部５０に通知する。「スロットの使用状態」は、基地局装置１０が通信を実行している複数の端末装置のいずれの端末装置にも割り当てられていない場合は「未使用状態」を示し、そうでない場合は「使用状態」を示す。ここで、スロット連結割当を実施しようとしている端末装置が、現在、通常のスロット割当が実施されている場合、割当確認部５２は、その端末装置がすでに割り当てられているスロットと隣接するスロットについての使用状態を確認する。「隣接するスロット」とは、スロット連結割当を実施しようとしている端末装置に割り当てられているスロットと隣接しているスロットだけでなく、その隣接しているスロットにさらに隣接しているスロットも含む。いいかえると、割当確認部５２は、スロット連結割当を実施しようとしている端末装置に割り当てられているスロットと隣接する複数の連続したスロットの使用状態を確認する。

割当決定部５０は、割当確認部５２において、スロット連結割当の実施が可能と判断された場合、受信レベル測定部５４によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値（以下、「第１しきい値」と表記する）を超えている端末装置に対して、スロット連結割当を実施することを決定する。ただし、前述したように、図３の通信量測定部４４において測定された通信量がしきい値を超えている場合は、スロット連結割当が禁止されるため、このかぎりではない。

上述したこれらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による基地局装置１０の動作を説明する。図５は、図１の制御部３０の動作例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、端末装置からのスロット連結割当の要求を契機として実行されてもよく、また、基地局装置１０が自律的に実行してもよい。また、同一フレーム内において、複数の端末装置からスロット連結割当の要求があった場合、要求をした端末装置のすべての受信レベルをもとに、スロット連結割当を実施すべき端末装置を決定する。

まず、割当確認部５２は、空きリソースの確認、すなわち、スロットの使用状態を確認する（Ｓ１０）。スロットの使用状態が、管理部３２において管理されている場合、割当確認部５２は管理部３２にアクセスすることによって確認する。つぎに、確認した空きリソースの量を考慮して、スロット連結割当が可能であるか否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２においては、同一の空間において、未使用状態にあるスロットが２以上連続している場合、スロット連結割当が可能であると判断される。ここで、スロット連結割当が可能であると判断された場合（Ｓ１２のＹ）、受信レベル測定部５４は、スロット連結割当の要求をした端末装置の受信レベルを測定する（Ｓ１４）。ここで、受信レベルが第１しきい値を超えている場合（Ｓ１６のＹ）、スロット割当部４２は、スロット連結割当が可能であるか判断し、スロット連結割当の要求をした端末装置に対し、割当処理を実施する（Ｓ１８）。

以上がスロット連結割当処理が実施されるまでの動作フローとなる。なお、スロット連結割当が不可能であると判断された場合（Ｓ１２のＮ）、もしくは、受信レベルが第１しきい値より小さいと判断された場合（Ｓ１６のＮ）、割当決定部５０は、スロット連結割当の要求をした端末装置に対し、通常のスロット割当を実施する（Ｓ２２）。通常のスロット割当においては、すべてのスロットにプリアンブルを配置することを条件として、複数のスロットを割り当ててもよい。

つぎに、スロット連結割当されている状態において、通常のスロット割当処理に割当方法が切替えられる場合について説明する。以下における割当方法の切替え判断は、少なくとも１フレームに１回実施されてもよく、また、不定期に実施されてもよい。割当方法の切替え判断においては、まず、通信量測定部４４が処理部２２を介して通知された基地局装置１０における通信量を測定する。この通信量が第２しきい値より大きい値となった場合（Ｓ２０のＹ）、信号処理部４０はスロット割当部４２に対し、以後のフレームにおけるスロット連結割当の実施を強制的に停止させ、通常のスロット割当に切替えさせる（Ｓ２２）。一方、通信量が第２しきい値より小さい値となった場合（Ｓ２０のＮ）、スロット連結割当を継続させる。この際、スロット連結割当の対象となる端末装置の受信レベルを再度測定することによって（Ｓ１４）、リソースを早期に解放できるか否かを判断した上で、スロット連結割当を継続させる（Ｓ１６、Ｓ１８）。

本発明の実施形態によれば、通信量の増加を契機として、スロット連結割当を禁止することによって、リソースの利用効率を向上できる。また、後半のスロットにおけるプリアンブル分の通信効率の低減となるが、後半のスロットにおける他の空間に別の端末装置を割り当てることができるので、リソースの利用効率が向上できる。また、通信量の増加に伴って禁止されたスロット連結割当が、その後に通信量が低減した場合は、再び、許容することによって、通信効率を向上できる。また、割当方法をスロット連結割当に切替える際に、新たにスロット連続割当を実施する端末装置に対し、より高速な通信を許可することによって、早期にリソースを解放できる。また、さらに、その端末装置に対して高速通信を許容することによって、早期にリソースを解放させることができる。また、これにより、リソースの利用効率が向上できるとともに、通信効率も向上できる。また、未使用のリソースに対し、受信レベルの高い端末装置を割り当てることによって、未使用のリソースを有効利用できる。また、受信レベルの高い端末装置を割り当てることによって、早期にリソースを解放させられ、リソースの利用効率が向上でき、また、通信効率が向上できる。また、リソースを早期に解放させられるように、受信レベルの高い端末装置に対し、優先して、スロット連結割当を実施することによって、通信効率を向上でき、また、リソースの利用効率を向上できる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施形態において、基地局装置１０が実行するスロットの割当方法を通信量に応じて切替えるとして説明した。しかしながらこれに限らず例えば、基地局装置１０が設置された場所に応じて、通信方法の切替えを実行してもよい。たとえば、時間によって平均的な通信量が極端に変化するエリア、たとえば、基地局装置１０をベッドタウンなどに設置した場合、昼間においては、通信量は少ないと考えられるため、常時、スロット連結割当を実行すればよい。また、夜間においては、通信量が多くなる可能性があるため、上述したような切替え動作を実行すればよい。また、たとえば、基地局装置１０を過疎地に設置した場合は、常時、通信量が低いと考えられるため、常にスロット連結割当を実行するように設定してもよい。

本発明の実施形態に係る基地局装置の構成例を示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、制御部によってスロット割当されたフレームの構成例を示す図である。 図１の制御部の構成例を示す図である。 図３のスロット割当部の構成例を示す図である。 図１の制御部の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 基地局装置、 １２ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ 処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ３０ 制御部、 ３２ 管理部、 ４０ 信号処理部、 ４２ スロット割当部、 ４４ 通信量測定部、 ５０ 割当決定部、 ５２ 割当確認部、 ５４ 受信レベル測定部。

Claims (6)

1. 空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる基地局装置であって、
   前記複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てるスロット割当部と、
   前記複数の端末装置との間における通信量を測定する通信量測定部と、
   前記通信量測定部によって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、前記スロット割当部に対し、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させる信号処理部と、
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記信号処理部は、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置させた後に、前記通信量測定部によって測定された通信量が通信量に関するしきい値より小さくなった場合、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てられていた端末装置に対して、再度、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てさせるとともに、当該端末装置に対して、より高速な通信の実行を許容することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記スロット割当部は、
   端末装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、
   前記端末装置に対して割り当てられた通信スロットと隣接するスロットが空きスロットであることを確認する割当確認部と、
   前記受信レベル測定部によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている場合であって、前記割当確認部によって、前記端末装置に割り当てられた通信スロットと隣接するスロットが空きスロットであることが確認された場合、前記端末装置に対し、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てることを決定する割当決定部と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
4. 前記割当決定部は、前記受信レベル測定部によって測定された受信レベルが受信レベルに関するしきい値を超えている端末装置が複数存在する場合、その複数の端末装置のうち、受信レベルがより高い端末装置に対し、優先して、先頭スロットにのみプリアンブルが配置された複数の連続した通信スロットを割り当てることを特徴とする請求項３に記載の基地局装置。
5. 空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てる割当方法であって、
   前記複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てるステップと、
   前記複数の端末装置との間における通信量を測定するステップと、
   前記測定するステップによって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置するステップと、
   を含むことを特徴とする割当方法。
6. 無線ネットワークを介し、空間多重方式をもちいて、複数の端末装置に対して、時間的に重複するように、通信スロットをそれぞれ割り当てるプログラムであって、
   前記複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置に対して、他の通信端末に割り当てられた通信スロットに配置されたプリアンブルと時間的に重複するようなプリアンブルが、先頭スロットにのみ配置された複数の連続した通信スロットを割り当てるステップと、
   前記複数の端末装置との間における通信量を測定するステップと、
   前記測定するステップによって測定された通信量が通信量に関するしきい値を超えた場合、通信スロットのそれぞれにプリアンブルを配置するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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