JP4558828B2

JP4558828B2 - 基地局および通信対象端末決定方法

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Publication number: JP4558828B2
Application number: JP2008326054A
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Inventors: 義三佐藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-10-06
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Also published as: JP2010148033A

Description

本発明は、複数の通信端末を集約する基地局、および、その基地局での通信対象端末決定方法に関するものである。

従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。無線通信技術の一つとして、プロポーショナル・フェアネスがある。プロポーショナル・フェアネスでは、通信品質が良好にある通信端末が、通信品質が良好である間になるべく多くのビット数を伝送するように送信の優先度を設定することで、短時間で伝送を完了することができる。ただし、過去のデータ送信量の多い通信端末については優先度を落として、データ送信量の少ない通信端末も通信できるようにして、公平性を保っている。一方、特許文献１には、ＷｉＭＡＸに準拠する基地局が、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて、通信端末と無線通信を行う技術が開示されている。

特開２００８−０４８２３６号公報

さて、ＷｉＭＡＸなどでの基地局が、アダプティブアレイアンテナ方式などのビームフォーミング技術を用いて複数の通信端末にデータを送信する場合、データを送信するフレームの数フレーム前に通信対象の通信端末を決定し、通信対象の通信端末のそれぞれにサウンディング信号を送信させるための制御情報を、通信対象の通信端末に対して送信する。そして、基地局は、通信対象の通信端末のそれぞれから送信されたサウンディング信号に基づいて、通信対象の通信端末のそれぞれについてアレイアンテナに適用するウェイトを算出する。そして、基地局は算出されたウェイトに基づいて、サウンディング信号を送信した通信対象の通信端末に対して、アレイアンテナを介してデータを送信する。このように、基地局は、データを送信するフレームの数フレーム前に、データを送信すべき所定数の通信端末を決定する。

上述のように、ＷｉＭＡＸでは、データを送信するフレームの数フレーム前に、通信対象の通信端末を決定していることから、通信対象の通信端末が決定される時点と、基地局から通信端末にデータが送信される時点との間に大きなタイムラグがある。この大きなタイムラグの間に電波状態が変化し、通信品質が変化することがあるため、仮にプロポーショナル・フェアネスを用いて通信対象の通信端末を決定すると、通信対象と決定する時には通信品質が良くても、データ送信時には通信品質が悪くなることがある。その結果、基地局が、通信品質の良い通信端末と通信できないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、ＷｉＭＡＸの基地局が、通信品質の良い通信端末と通信可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数の通信端末を集約する基地局であって、前記通信端末からの信号をアレイアンテナを介して受信する受信部と、前記受信部で受信された、通信端末からの既知信号に基づいて、当該通信端末について前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出するウェイト算出部と、前記通信端末に対して、前記アレイアンテナを介して信号を送信する送信部と、通信対象の候補として、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末を決定する候補決定部と、通信端末に前記既知信号を送信させるための制御情報を、前記個数ｍの通信端末に対して前記送信部に送信させる制御部と、前記候補決定部が前記個数ｍの通信端末を決定した後における、前記基地局と前記個数ｍの通信端末との通信品質に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を通信対象として決定する通信対象決定部とを備え、前記制御部は、前記個数ｎの通信端末に対して、前記ウェイト算出部で算出されたウェイトに基づいて、データを前記送信部に送信させる。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信対象決定部は、前記候補決定部が前記個数ｍの通信端末を決定した後に前記受信部で受信した１フレームでのＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）を、過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から前記個数ｎの通信端末を選択し、当該選択した通信端末を通信対象として決定する。

また、本発明に係る通信対象端末決定法は、複数の通信端末を集約する基地局で行われる通信対象端末決定方法であって、（ａ）前記通信端末からの信号をアレイアンテナを介して受信部で受信する工程と、（ｂ）前記受信部で受信された、通信端末からの既知信号に基づいて、当該通信端末について前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出する工程と、（ｃ）通信対象の候補として、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末を決定する工程と、（ｄ）通信端末に前記既知信号を送信させるための制御情報を、前記個数ｍの通信端末に対して前記アレイアンテナを介して送信する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）の後における、前記基地局と前記個数ｍの通信端末との通信品質に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を通信対象として決定する工程と、（ｆ）前記個数ｎの通信端末に対して、前記工程（ｄ）で算出されたウェイトに基づいて、データを前記アレイアンテナを介して送信する工程とを備える。

また、本発明に係る通信端末決定法の一態様では、前記工程（ｅ）は、前記工程（ｃ）の後に前記受信部で受信した１フレームでのＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）を、過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から前記個数ｎの通信端末を選択し、当該選択した通信端末を通信対象として決定する。

本発明によれば、基地局は、通信対象の候補として、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末を決定し、当該決定後における、基地局と個数ｍの通信端末との通信品質に基づいて、個数ｍの通信端末の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を決定する。そして、基地局は、当該決定された個数ｎの通信端末のそれぞれに対して、データを送信する。これにより、データを送信すべき個数ｎの通信端末が決定される時点と、基地局から個数ｎの通信端末にデータが送信される時点とのタイムラグを小さくすることができる。したがって、それら時点の間における通信品質の変化が抑制されるため、基地局は、通信品質の良い通信端末と通信することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システムは、基地局１と複数の通信端末２とを備える。なお、図１では簡単のため、複数の通信端末２のうちの１つの端末を示している。本実施の形態に係る基地局１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに規定されているモバイルＷｉＭＡＸに準拠した基地局１である。図２は、基地局１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局１は、アレイアンテナ３と、受信部４と、送信部５と、ウェイト算出部６と、候補決定部７と、送信制御部８と、通信対象決定部９とを備える。

受信部４および送信部５は、複数のアンテナ素子３ａからなるアレイアンテナ３を共用している。受信部４は、複数の通信端末２からの信号をアレイアンテナ３を介して受信する。受信部４は、アレイアンテナ３の複数のアンテナ素子３ａで受信された信号のそれぞれに対して、増幅処理やダウンコンバート処理を行い、複数のアンテナ素子３ａで受信された信号をそれぞれベースバンド信号に変換する。

受信部４は、複数のベースバンド信号のそれぞれに対してウェイトを設定して（重み付けを行って）、各ベースバンド信号の位相および振幅を制御する。そして、受信部４は、ウェイト設定後の複数のベースバンド信号を合成する。これにより、アレイアンテナ３のビームを希望波に向けることができ、妨害波を除去することができる。受信部４は、ウェイト設定後のベースバンド信号を合成して得られた信号（以降、「合成ベースバンド信号」と呼ぶ）に対して復調処理等を行って、各通信端末２からの各種データを再生する。

ウェイト算出部６は、受信部４で受信された、複数の通信端末２からの既知信号であるサウンディング信号に基づいて、当該複数の通信端末２のそれぞれについてアレイアンテナ３に適用する受信用のウェイトおよび送信用のウェイトを算出する。ここで、サウンディング信号は、既知信号であるため、ウェイト算出部６は、通信端末２から送信されてくるサウンディング信号がどのような信号であるかを認識している。受信部４が、合成ベースバンド信号に対して復調処理を行って、通信端末２からのサウンディング信号を適切に再生できるように、ウェイト算出部６は、受信用のウェイトを算出し、受信部４は、その受信用のウェイトを、受信部４で変換した複数のベースバンド信号のそれぞれに対して設定する。また、ウェイト算出部は、算出した受信用のウェイトに基づいて、送信用のウェイトを算出する。

送信部５は、送信制御部８からの制御により、シリアル送信データを生成する。そして、送信部５は、シリアル送信データをパラレル送信データに変換して、当該パラレル送信データで、送信に使用する複数のサブキャリアを変調する。送信部５は、変調後の複数のサブキャリアを合成してベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号は、アンテナ素子３ａの数だけ準備される。送信部５は、ウェイト算出部６で算出された送信用のウェイトを、生成したベースバンド信号に設定する。そして、送信部５は、複数のベースバンド信号に対して、アップコンバートおよび増幅処理を行った後、複数のアンテナ素子３ａにそれぞれ入力する。こうして、送信部５は、サウンディング信号を送信した複数の通信端末２に対して、ウェイト算出部６で算出された送信用のウェイトに基づいて、アレイアンテナ３を介して信号を送信する。

ＷｉＭＡＸで使用されるフレームは、基地局１から通信端末２に送信される下りサブフレームと、通信端末２から基地局１に送信される上りサブフレームとから構成される。上りサブフレーム内には、ＦＦ（FastFeedback）領域が配置される。通信端末２は、このＦＦ領域に配置されたＣＱＩＣＨ（Channel Quality Information CHannel）で、ＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）を送信する。ＣＩＮＲは、基地局１と各通信端末２との間の通信品質を表し、値が大きいほど、その通信品質が良いことを表す。このＣＩＮＲは、各通信端末２において測定され、各通信端末２から基地局１に送信される上りサブフレーム内に含められる。

候補決定部７は、通信可能な通信端末２から、通信対象の候補として、個数ｍの通信端末２（ｍ＞１）を決定する。以下、候補決定部７で決定された個数ｍの通信端末２を、「候補端末群」と記すこともある。本実施の形態に係る候補決定部７は、各通信端末２について、受信部４で受信した１フレームに含まれるＣＩＮＲを、過去の複数フレームに含まれるＣＩＮＲの平均値で割った値（以下、「評価値」と記すこともある）を計算する。評価値は、一つの通信端末２において、ある１フレームでのＣＩＮＲ（通信品質）が平均よりも良くなると、大きくなる。また、評価値が大きくなる頻度は、ＣＩＮＲが平均的に良い通信端末２であっても、ＣＩＮＲが平均的に悪い通信端末２であっても同じと考えることができる。つまり、評価値が大きくなる頻度は、全ての通信端末２において均等である。

候補決定部７は、基地局１と通信可能な全ての通信端末２の中から、個数ｍの通信端末を、評価値の大きい順から選択する。その結果、長期的にみれば、基地局１と通信可能な全ての通信端末２のそれぞれが、均等の機会で、かつ、平均よりも通信品質がよくなったときに選択されることになる。候補決定部７は、当該選択した個数ｍの通信端末２を候補端末群として決定する。こうして、候補決定部７が、評価値に基づいて候補端末群（個数ｍの通信端末２）を決定することにより、プロポーショナル・フェアネスが行われる。

ＷｉＭＡＸでは、基地局１から通信端末２に送信される下りサブフレーム内に、ＵＬ（UpLink）−ＭＡＰ領域、および、ＤＬ（DownLink）−ＭＡＰ領域が配置される。ＵＬ−ＭＡＰ領域には、ＵＬ−ＭＡＰメッセージが含められる。ＵＬ−ＭＡＰメッセージには、上りサブフレーム内に配置されるサウンディング領域や上りバースト領域などの領域を特定する情報、その領域にどの通信端末２が割り当てられているのかを特定する情報、および、候補決定部７で決定された候補端末群のそれぞれにサウンディング信号を送信させるための制御情報などが含まれている。一方、ＤＬ−ＭＡＰ領域には、ＤＬ−ＭＡＰメッセージが含められる。ＤＬ−ＭＡＰメッセージには、下りサブフレーム内に下りバースト領域などの領域を特定する情報、その領域にどの通信端末２が割り当てられているのかを特定する情報などが含まれている。

送信制御部８は、上述したＵＬ−ＭＡＰメッセージを送信部５に送信させる。これにより、候補決定部７で決定された候補端末群のそれぞれにサウンディング信号を送信させるための制御情報が、前記送信部５から当該候補端末群に送信される。候補端末群のそれぞれは、制御情報が含まれる下りサブフレームを基地局から受信すると、制御情報において自装置用として指定されているサブチャネルを使用して、サウンディング信号を送信する。サブチャネルは、特定の複数のサブキャリアから構成される。

なお、サウンディング信号用の個定数のサブキャリアは、複数の通信端末２に割り当てられる。そのため、１フレームでサウンディング信号を送信すべき通信端末２の個数が多くなると、１つの通信端末２当たりに割り当てられるサウンディング信号用のサブキャリアの数が少なくなる。こうして、サウンディング信号用のサブキャリア（情報）が少なくなると、その情報から求められるウェイトの精度が悪化する。そこで、一般に、ウェイトの精度を確保するため、１フレームでサウンディング信号を送信すべき通信端末２の個数の上限が、システムの性能に基づいて、適当な個数Ｘに設定されている。本実施の形態では、あるフレームにおいて、サウンディング信号を送信させる通信端末２の個数、つまり、上述の候補決定部７で決定される通信端末２の個数ｍは、システムの性能に基づいて設定されている適当な個数Ｘ以下に設定される。

通信対象決定部９は、候補決定部７が候補端末群を決定した後における、基地局１と候補端末群との通信品質（ＣＩＮＲ）に基づいて、候補端末群の中から個数ｎの通信端末２を決定する。本実施の形態に係る通信対象決定部９は、通信端末２ごとに、候補決定部７が候補端末群を決定した後に受信部４で受信した１フレームでのＣＩＮＲを、過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値を算出する。通信対象決定部９で算出される値と、候補決定部７で算出される評価値とにおける差異点は、通信対象決定部９での算出に用いられるＣＩＮＲが、候補決定部７が候補端末群を決定した後に受信部４で受信されている点である。つまり、通信対象決定部９は、新しく受信部４で受信されたＣＩＮＲを用いて評価値を算出する。そこで、以下、通信対象決定部９で算出される評価値を「新しい評価値」と記すこともある。

通信対象決定部９は、候補端末群（個数ｍの通信端末２）の中から、ｍより少ない個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を、新しい評価値の大きい順から選択する。その結果、長期的にみれば、全ての候補端末群のそれぞれが、均等の機会で、かつ、平均よりも通信品質が良くなったときに選択されることになる。本実施の形態に係る通信対象決定部９は、当該選択した個数ｎの通信端末２を、通信対象として決定する。こうして、本実施の形態に係る通信対象決定部９が、新しい評価値に基づいて個数ｎの通信端末２を決定することにより、プロポーショナル・フェアネスが行われる。

基地局１から通信端末２に送信される下りサブフレーム内には、一以上の下りバースト領域が配置される。この下りバースト領域は、ＤＬ−ＭＡＰメッセージによって特定される領域であり、各バースト領域には、少なくとも一つの通信端末２に送信すべきデータが含められる。送信制御部８は、下りサブフレーム内に配置された下りバースト領域に、個数ｎの通信端末２のそれぞれを割り当てるように、ＤＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。送信制御部８は、通信対象決定部９で決定された個数ｎの通信端末２のそれぞれに対して、ウェイと算出部６で算出されたウェイトに基づいて、データを送信部５に送信させる。

なお、１フレームでデータを送信すべき通信端末２の個数が多くなると、そのフレームでは、ＵＬ−ＭＡＰ領域が大きくなり、その結果、下りバースト領域を配置できる領域が小さくなる。その結果、データを送信すべき通信端末２の個数が多くなると、１つの下りサブフレームにおいて基地局１から通信端末２のそれぞれに送信されるデータの量が少なくなる。そこで、一般に、１フレームで通信端末２に送信されるデータ量を確保するため、その個数の上限が、システムの性能に基づいて、適当な個数Ｙに設定されている。本実施の形態では、１フレームでデータを送信すべき通信端末２の個数、つまり、上述の通信対象決定部９で決定される通信端末２の個数ｎは、システムの性能に基づいて設定されている個数Ｙ以下に設定される。

図３は、本実施の形態に係る無線通信システムの動作を１フレームごとに示す図である。図３では、簡単に図示するため、全ての動作を示さずに、プロポーショナル・フェアネスにより、Ｎ＋４フレーム目に基地局１から通信端末２にデータが送信される動作についてのみ示されている。

図３に示されるＭＡＣでの処理は、基地局１がＭＡＣ層で行う処理を意味する。つまり、基地局１が、ＤＬ−ＭＡＰメッセージ、および、ＵＬ−ＭＡＰメッセージを生成する処理を意味する。図３に示されるＰＨＹでの処理は、基地局１が物理層で行う処理を行うことを意味する。つまり、基地局１が、ＤＬ−ＭＡＰメッセージによって特定される各下りバースト領域に、対応するデータを含める（格納する）処理等を意味する。図３に示されるＭＳでの処理は、通信端末２での処理を意味する。ＰＨＹとＭＳとの間の矢印は、基地局１と通信端末２との信号のやりとりを示す。図３の横軸は、時間を示し、Ｎフレーム〜Ｎ＋４フレームでの無線通信システムの動作が、左側から右側に順に示されている。次に各フレームでの動作について説明する。

まず、Ｎフレーム目において、基地局１は、ＭＡＣ層で処理を行う。本実施の形態では、候補決定部７が、Ｎフレーム目の前に複数の通信端末２から送信されたＣＩＮＲを用いて上述の評価値を算出し、その評価値に基づいて候補端末群（個数ｍの通信端末２）を決定する。それから、送信制御部８は、Ｎ＋２フレーム目の下りサブフレーム内での複数の下りバースト領域等を特定するＤＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。また、送信制御部８は、上りサブフレーム内での複数の上りバースト領域等を特定するＵＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。本実施の形態では、送信制御部８は、ＵＬ−ＭＡＰメッセージが、候補端末群のそれぞれにサウンディング信号を送信させるための制御情報を有するように、ＵＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。それから、送信制御部８は、ＤＬ−ＭＡＰメッセージを下りサブフレーム内のＤＬ−ＭＡＰ領域内に含め、ＵＬ−ＭＡＰメッセージを下りサブフレーム内のＵＬ−ＭＡＰ領域内に含める。

以上の処理が終わった後、基地局１は、図３に示されるＮ＋１フレーム目においてＭＡＣからＰＨＹに向かう矢印に示すように、物理層で処理を行う。ここでは、送信制御部８が、ＤＬ−ＭＡＰメッセージによって特定される下りサブフレーム内の下りバースト領域に、Ｎ＋２フレーム目で送信すべきデータを含める（格納する）処理等を行う。これにより、Ｎ＋２フレーム目の下りサブフレームが完成する。

送信制御部８は、Ｎ＋２フレーム目の下りサブフレームを、送信部５に送信させる。これにより、図３に示されるＮ＋２フレーム目においてＰＨＹからＭＳに向かう矢印に示すように、下りサブフレームが基地局１から候補端末群に送信される。Ｎ＋１フレーム目の動作により、Ｎ＋２フレーム目の下りサブフレームには、候補端末群にサウンディング信号を送信させるための制御情報が含まれる。こうして、送信制御部８は、候補端末群のそれぞれにサウンディング信号を送信させるための制御情報を、候補端末群に対して送信部５に送信させる。

また、基地局１の受信部４は、図３に示されるＮ＋２フレーム目においてＭＳからＰＨＹに向かう矢印に示すように、ＣＩＮＲを含む上りサブフレームを、候補端末群から受信する。この受信により、基地局１は、通信対象決定部９および送信制御部８により、ＭＡＣ層で処理を行う。

図４は、Ｎ＋２フレーム目においてＣＩＮＲを受信部４で受信したときに、本実施の形態に係る通信対象決定部９が行う動作を示すフローチャートである。まず、通信対象決定部９は、各通信端末２のＱｏＳ（Quality of Service）を評価する（ステップＳ１）。このＱｏＳは、本実施の形態では、通信端末２と基地局１との間のサービスフロー確立時に基地局１により決定される。次に、通信対象決定部９は、その評価結果に基づいて、候補端末群の中に、Ｎ＋４フレーム目にデータの送信先とならなければならない通信端末２（以下、「必須通信端末」と記すこともある）があるかを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２で、Ｎ＋４フレーム目にデータの送信先とならなければならない通信端末２があると判定された場合には、通信対象決定部９は、その通信端末２に最大の優先度を割り当てる（ステップＳ３）。

ステップＳ２で、Ｎ＋４フレーム目にデータの送信先とならなければならない通信端末２があると判定されなかった場合には、通信対象決定部９は、候補決定部７が候補端末群を決定した後に受信部４で受信した当該候補端末群からのＣＩＮＲを用いて、全ての候補端末群について新しい評価値を算出する。また、ステップＳ３で、Ｎ＋４フレーム目にデータの送信先とならなければならない通信端末２に、最大の優先度を割り当てた場合には、候補決定部７が候補端末群を決定した後に受信部４で受信した当該候補端末群からのＣＩＮＲを用いて、ステップＳ３で最大の優先度が割り当てられた通信端末２以外の残りの候補端末群について、新しい評価値を算出する。

図３に示す例では、新しい評価値を算出するのに用いられるＣＩＮＲは、Ｎ＋２フレーム目に受信部４で受信されたＣＩＮＲである。そして、通信対象決定部９は、算出した評価値が大きい順から、大きい優先度を順に割り当てる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３で最大優先度を必須通信端末に割り当てた場合、残りの候補端末群にそれぞれステップＳ４で割り当てられる優先度は、必須通信端末に割り当てられる最大優先度よりも小さくなるように設定される。

ステップＳ４の後、通信対象決定部９は、候補端末群（個数ｍの通信端末２）の中から、個数ｍよりも少ない個数ｎ（ｎ＜ｍ）の通信端末２を、優先度の大きい順から選択する（ステップＳ５）。ステップＳ３において、必須通信端末に割り当てた優先度は最大であるため、必須通信端末２は、個数ｎの通信端末２の一つとして必ず選択される。

送信制御部８は、図３に示されるＮ＋３フレーム目において、Ｎ＋４フレーム目の下りサブフレーム内に複数の下りバースト領域等を特定するＤＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。また、送信制御部８は、上りサブフレーム内に複数の上りバースト領域等を特定するＵＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。本実施の形態では、送信制御部８は、Ｎ＋４フレーム目の下りサブフレームに、通信対象決定部９により決定された個数ｎの通信端末２の下りバースト領域が配置されるように、ＤＬ−ＭＡＰメッセージを生成する。それから、送信制御部８は、ＤＬ−ＭＡＰメッセージを下りサブフレーム内のＤＬ−ＭＡＰ領域内に含め、ＵＬ−ＭＡＰメッセージを下りサブフレーム内のＵＬ−ＭＡＰ領域内に含める。

以上の処理が終わった後、基地局１は、図３に示されるＮ＋３フレーム目においてＭＡＣからＰＨＹに向かう矢印に示すように、物理層で処理を行う。ここでは、送信制御部８が、ＤＬ−ＭＡＰメッセージによって特定される下りサブフレーム内の下りバースト領域に、Ｎ＋４フレーム目で送信すべきデータを含める（格納する）処理を行う。これにより、Ｎ＋４フレーム目の下りサブフレームが完成する。

また、図３に示されるＮ＋３フレーム目においてＭＳからＰＨＹに向かう矢印に示すように、候補端末群それぞれは、Ｎ＋２フレーム目で受信した制御情報により自装置用として指定されているサブチャネルを使用して、サウンディング信号を送信する。受信部４は、候補端末群からのサウンディング信号を受信する。ウェイト算出部６は、受信部４で受信したサウンディング信号に基づいて、個数ｎの通信端末２のそれぞれの受信用のウェイト、および、送信用のウェイトを算出する。

送信制御部８は、個数ｎの通信端末２のそれぞれに対して、Ｎ＋４フレーム目の下りサブフレームを、送信部５に送信させる。送信部５は、ウェイト算出部６で算出された送信用のウェイトに基づいて、アレイアンテナ３を介してＮ＋４フレーム目の下りサブフレームを、個数ｎの通信端末２のそれぞれに送信する。これにより、図３に示されるＮ＋４フレーム目においてＰＨＹからＭＳに向かう矢印に示すように、下りサブフレームが個数ｎの通信端末２に送信される。こうして、送信制御部８は、通信対象決定部９で決定された個数ｎの通信端末２のそれぞれに対して、送信部５を介してデータを送信する。

以上のような本実施の形態に係る無線通信システムの効果を説明するために、次に、本発明と比較される無線通信システムについて説明する。ここでは、Ｎフレーム目で複数の通信端末２の中から通信すべき通信端末２を決定し、Ｎ＋４フレーム目で、決定した通信端末２にデータを送信する場合について図５を用いて説明する。

図５に示すように、基地局１では、アレイアンテナ３を用いて通信端末２にデータを送信するために、Ｎフレーム目に、Ｎ＋４フレーム目にデータを送信すべき個数ｎの通信端末２を決定する。ここで、基地局１は、Ｎ＋４フレーム目にデータを送信すべき通信端末２を、Ｎフレーム目にプロポーショナル・フェアネスを用いて決定すると仮定する。この場合、データを送信すべき個数ｎの通信端末２が決定される時点（Ｎフレーム目）と、基地局１から個数ｎの通信端末２にデータが送信される時点（Ｎ＋４フレーム目）との間に大きなタイムラグがある。この大きなタイムラグの間に電波状態が変化し、通信品質が変化することがあるため、通信対象として通信端末２を決定する時には通信品質が良くても、データ送信時には通信品質が悪くなることがある。その結果、基地局１が、通信品質の良い通信端末２と通信できないという問題があった。

それに対し、本実施の形態に係る基地局１は、Ｎフレーム目に、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末２を候補端末群として決定する。そして、基地局１は、新しい評価値に基づいて、候補端末群の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末２を決定する。そして、基地局１は、当該決定された個数ｎの通信端末２のそれぞれに対して、Ｎ＋４フレーム目にデータを送信する。これにより、データを送信すべき個数ｎの通信端末２が決定される時点（Ｎ＋２フレーム目）と、基地局１から個数ｎの通信端末２にデータが送信される時点（Ｎ＋４フレーム目）とのタイムラグを小さくすることができる。したがって、それら時点の間における通信品質の変化が抑制されるため、基地局１は、通信品質の良い通信端末２と通信することができる。

なお、本実施の形態では、候補決定部７が、Ｎフレーム目前に複数の通信端末２から送信されたＣＩＮＲを用いて上述の評価値を算出し、その評価値に基づいて候補端末群（個数ｍの通信端末２）を決定した。しかし、これに限ったものではなく、候補決定部７は、ＱｏＳに基づいて候補端末群を決定してもよい。

また、本実施の形態では、通信対象決定部９が、ＱｏＳと、新しい評価値とに基づいて個数ｎの通信端末２を決定した。しかし、これに限ったものではなく、通信対象決定部９は、新しい評価値のみに基づいて個数ｎの通信端末２を決定してもよい。

また、本実施の形態では、個数ｎの通信端末２を決定する際に用いる評価値に、Ｎ＋２フレーム目で受信したＣＩＮＲを用いたが、これに限ったものではなく、候補決定部７が候補端末群を決定した後であれば、Ｎ＋１フレーム目に受信したＣＩＮＲを用いてもよい。

実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。実施の形態に係る基地局の動作を示す図である。実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。本発明と比較される基地局の動作を示す図である。

符号の説明

１基地局
２通信端末
３アレイアンテナ
４受信部
５送信部
６ウェイト算出部
７候補決定部
８送信制御部
９通信対象決定部

Claims

複数の通信端末を集約する基地局であって、
前記通信端末からの信号をアレイアンテナを介して受信する受信部と、
前記受信部で受信された、通信端末からの既知信号に基づいて、当該通信端末について前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出するウェイト算出部と、
前記通信端末に対して、前記アレイアンテナを介して信号を送信する送信部と、
通信対象の候補として、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末を決定する候補決定部と、
通信端末に前記既知信号を送信させるための制御情報を、前記個数ｍの通信端末に対して前記送信部に送信させる制御部と、
前記候補決定部が前記個数ｍの通信端末を決定した後における、前記基地局と前記個数ｍの通信端末との通信品質に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を通信対象として決定する通信対象決定部と
を備え、
前記制御部は、前記個数ｎの通信端末に対して、前記ウェイト算出部で算出されたウェイトに基づいて、データを前記送信部に送信させる、基地局。
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信対象決定部は、
前記候補決定部が前記個数ｍの通信端末を決定した後に前記受信部で受信した１フレームでのＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）を、過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から前記個数ｎの通信端末を選択し、当該選択した通信端末を通信対象として決定する、基地局。
複数の通信端末を集約する基地局で行われる通信対象端末決定方法であって、
（ａ）前記通信端末からの信号をアレイアンテナを介して受信部で受信する工程と、
（ｂ）前記受信部で受信された、通信端末からの既知信号に基づいて、当該通信端末について前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出する工程と、
（ｃ）通信対象の候補として、個数ｍ（ｍ＞１）の通信端末を決定する工程と、
（ｄ）通信端末に前記既知信号を送信させるための制御情報を、前記個数ｍの通信端末に対して前記アレイアンテナを介して送信する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）の後における、前記基地局と前記個数ｍの通信端末との通信品質に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から個数ｎ（１≦ｎ＜ｍ）の通信端末を通信対象として決定する工程と、
（ｆ）前記個数ｎの通信端末に対して、前記工程（ｄ）で算出されたウェイトに基づいて、データを前記アレイアンテナを介して送信する工程と
を備える通信対象端末決定方法。
請求項３に記載の通信対象端末決定方法であって、
前記工程（ｅ）は、
前記工程（ｃ）の後に前記受信部で受信した１フレームでのＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）を、過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値に基づいて、前記個数ｍの通信端末の中から前記個数ｎの通信端末を選択し、当該選択した通信端末を通信対象として決定する、通信対象端末決定方法。