JP4801740B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
図1〜図3は、従来のHSDPAシステムを説明する図である。
端末において、例えば受信した下りパイロット信号を元に無線回線品質指標(以後CQI : Channel Quality Indicatorと略す)を算出する。具体的には、パイロット信号の受信電力と干渉電力を測定することにより、SIRを算出し、これを元にCQIを算出する。この結果を符号化し変調し、上り無線回線で基地局へ伝送する。すなわちCQIを基地局へ報告する。図2において、アンテナ10で受信された基地局からの信号は、無線部11、復調・復号部12によって復号され、受信データのCQIが、CQI測定・算出部13で算出される。CQI制御部14で、算出されたCQIを所定のフォーマットに換算し、CQI送信部15で、CQIが送信データに構成され、符号化・変調部16、無線部17によって変調され、アンテナ10から基地局へ送信される。
一方、E3Gのサービス開始までに、スケジューリングを行うCPUやDSPの処理性能の向上は、E3Gのサービス開始目標である2010年を基準に考えると、ムーアの法則(18ヶ月で処理速度2倍)を考慮しても4倍程度としかならず、上記16倍には及ばない。よって、E3Gシステムを実現するためには、スケジューリング処理の高速化が必要不可欠である。
・端末数の増加により、CQI報告数が増加する。
・仕様帯域幅が従来のHSDPAシステムと比較し4倍となるため、複数のCQIを測定及び報告する必要がある。
・端末が使用可能な帯域幅が複数あることから、使用帯域幅とシステム帯域幅により、複数の帯域CQIを測定・報告する必要がある
という問題が生じる。
本発明の無線通信システムは、基地局が端末との通信手続をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおいて、基地局は、端末が測定・算出した、下り回線の無線回線品質を取得し、無線回線品質の第1の閾値を算出する下り閾値算出手段と、該下り閾値算出手段で算出された第1の閾値を各端末に送信する送信手段とを備え、端末は、基地局からの下り信号の無線通信品質を測定・算出する下り無線回線品質測定・算出手段と、基地局から送信されてきた第1の閾値を格納する格納手段と、測定・算出して得た下り回線の無線回線品質と該第1の閾値とを比較し、該無線回線品質が該第1の閾値より大きいときには、該無線回線品質を基地局に通知し、該無線回線品質が該第1の閾値以下のときは、該無線回線品質の基地局への送信を停止する制御手段とを備え、前記基地局は、該無線回線品質を送信してこない端末をスケジューリング対象外として下り通信のスケジューリングを行うことを特徴とする。
以下、HSDPAシステムを例として説明する。
図7において、基地局は、端末に対し、無線回線品質測定用信号(パイロット信号)を送信する(1)。端末は、下り回線の無線回線品質を測定し、無線回線品質指標(CQI)を算出し(2)、基地局に無線回線品質指標(CQI)を通知する(3)。基地局は、配下の全ての端末から無線通信品質指標を受信すると、これらの平均を取る、あるいは、スケジューラのスケジューリングの結果を用いるなどして、無線回線品質指標(CQI)の閾値を算出する(4)。そして、無線回線品質指標閾値(CQI)を各端末に通知する(5)。以上により、各端末に閾値の設定が完了する。
CQI値が閾値以下となった場合、端末から基地局に対して、スケジューリング対象外とするために、スケジューリング対象外を要求するメッセージ、あるいは、特定なCQI値を報告しても良い。なお、この特定なCQI値は、事前に基地局から端末に対して伝送されるか、無線通信システムとして設定されているものとする。
閾値設定状態における処理は、第1の原理と同様である。無線回線品質指標(CQI)の閾値が各端末に設定されると、各端末は、定常状態に入る。定常状態では、端末は、CQIを測定、算出し、算出されたCQI値と閾値とを比較して、CQI値を基地局に報告するか否かを判定する(7)。算出されたCQI値が閾値より小さい場合には、基地局に対し、スケジューリング対象としてくれるよう要求するメッセージを通知する(8)。基地局では、配下の端末から、スケジューリング対象のCQI値か、特定のメッセージを受け取ると、どの端末についてスケジューリングするかを確認して(9)、スケジューリングを行う(10)。スケジューリングの結果、スケジューリング対象の端末には、送信制御情報と、データを送信する。スケジューリング対象外の端末には、送信制御情報とデータを送信しない(11)、(12)。
閾値設定状態における処理は、第1の原理と同様である。無線回線品質指標(CQI)の閾値が各端末に設定されると、各端末は、定常状態に入る。定常状態では、端末は、CQIを測定、算出し、算出されたCQI値と閾値とを比較して、CQI値を基地局に報告するか否かを判定する(7)。算出されたCQI値が閾値より小さい場合には、基地局に対し、予め決められた、スケジューリング対象外としてくれるよう要求する意味を持ったCQIを通知する(8)。基地局では、配下の端末から、スケジューリング対象のCQI値か、特定のCQI値を受け取ると、どの端末についてスケジューリングするかを確認して(9)、スケジューリングを行う(10)。スケジューリングの結果、スケジューリング対象の端末には、送信制御情報と、データを送信する。スケジューリング対象外の端末には、送信制御情報とデータを送信しない(11)、(12)。
図11において、端末が特殊なCQI値を報告しスケジューリング対象外とすることで、スケジューリング対象外となっている期間に、その端末は、他基地局や他周波数帯域のCQI値や受信電界強度を測定する。更に、その結果によっては、ハンドオーバ処理を実施する。
図12においては、図9とほぼ同じ動作となるが、定常状態において、端末は、基地局に、自端末をスケジューリング対象外とするよう要求した後、他の基地局や他の周波数帯域のCQI値や受信電界強度を測定しに行く(13)。
図13においては、定常状態において、端末は、他帯域あるいは他基地局からのCQIを測定する必要があるか否かを端末自身が判断し(7)、必要ありと判断した場合には、測定している間、当該基地局との伝送(上りと下り)を停止する必要があると判断する。これに伴って、基地局に対してスケジューリング対象外を通知することで(8)、基地局からの送信を停止し、他帯域あるいは他基地局のCQIを測定しに行く(13)。他帯域または他基地局のCQIを測定する必要性ありとする場合は、たとえば、ハンドオーバが必要と判断した場合や、より高速な伝送を実施するための可能性を確認したい場合等である。
図14においては、スケジューリング非対象となった端末に対して、その旨を通知する。更に、スケジューリング非対象となった端末に対して、CQI値を基地局に報告しないように要求する。通知を受信した端末は、スケジューリング非対象となっている間に、他の基地局や他周波数帯域のCQI値や受信電界強度を測定、算出する。更に、その結果によってはハンドオーバ処理を実施する。
図15は、第1の基地局と端末とのやり取りであり、図12とほぼ同じであるが、スケジューリング対象外となった場合には、基地局からCQI報告停止要求が送られる。端末は、CQI報告停止要求に基づいて、基地局に対し、CQI値の報告を停止するので、上り回線の無線リソースの使用量を少なくすることが出来る。そして、第1の基地局へのCQI値の報告を停止すると、他の帯域または他基地局からのCQIを測定する。
他基地局(第2の基地局)等のCQIを測定しにいくシーケンスも図15と同じであるが、第2の基地局等でもスケジューリング対象外となった場合には、更に他の基地局(第3の基地局)等のCQIを測定に行く。
図17は、本発明の効果を説明する図である。
CQI値が一様分布する32端末の中から、CQI値の順に上位4つの端末を選択するとする。このとき、選択に要する計算回数は、3.2×106回となる。すなわち、32個の端末のCQI値に1〜30の値を一様に割り当てるために105回の試行をシミュレーションで実施し、その結果の優先度計算回数が3.2×106回となる。
図23の端末の構成において、アンテナ10、無線部11、復調・復号部12で受信されたデータは、CQI測定・算出部13に入力され、CQI値が算出される。算出されたCQI値は、CQI制御部14において、1〜30の値に変換される。また、算出されたCQI値は、基地局と端末が通信する際に保持しているQoS(Quality Of Service)の重み付け値と乗算され、この乗算結果がCQI閾値記憶部34に記憶された閾値と比較され、CQI値を基地局に送信するか否かが判断される。送信することに決まった場合には、算出されたCQI値は、CQI送信部15において、CQI値報告フォーマットに組み立てられて、符号化・変調部16、無線部17、アンテナ10を介して送信される。CQI値を送信しないことに決定した場合には、送信制御信号送信部40で、特定のCQI値あるいは、スケジューリング対象外としてくれるよう要求するメッセージを生成し、基地局対して送信する。
図24の基地局では、アンテナ20、無線部21、復調・復号部22において、CQI報告が受信され、CQI部23で、報告されたCQI値が抽出される。抽出されたCQI値は、そのまま下りスケジューラ24に与えられて、下りのスケジューリングに使用される。スケジューリングの結果がCQI閾値作成部46に与えられ、CQI閾値が算出される。すなわち、スケジューリングによって選択されたk個の端末のCQI値をCQI値作成部へ与え、最も小さいCQI値を元にCQI閾値を作成する(たとえば、上記k個のCQI値の最小CQIに−αした結果を閾値とする)。CQI閾値は、符号化・変調部27、無線部28、アンテナ20を介して、端末に送られる。各端末にCQI閾値が設定されると、再び端末からCQI値が報告されるので、CQI値を報告してきた端末に対してのみ、通信を行うために、制御信号と送信データを送信する。
図25の基地局では、アンテナ20、無線部21、復調・復号部22において、端末からの上り信号が受信され、上りCQI測定・算出部42でCQIが算出される。これが上りスケジューラ43に与えられる。また、算出された上りのCQI値は、上りCQI閾値作成部50に与えられて、この閾値が上りスケジューラ43に与えられる。上りスケジューラ43が、当該端末のCQI値が閾値より小さく、当該端末がスケジュール対象外であると判断すると、上りCQI測定・算出部42にこれを通知して、当該端末のCQIの測定、算出を停止する。また、上り制御信号作成部44は、上りスケジューラ43のスケジューリングにしたがって、端末に、上り通信に必要な制御信号を送信するものであるが、スケジューリング対象外となった端末については、上りの制御信号も送出を停止する。
図28においては、図18と比較して、タイマ60が新たに設けられている。タイマ60は、予め定められた時間を計数し、タイムアップしたらCQI制御部14に通知する。CQI制御部14は、測定されたCQI値とCQI閾値との比較によって、CQIの送信停止状態ある端末においても、タイマ60がタイムアップした場合には、CQI値を測定、算出し基地局に送信するようにCQI測定・算出部13およびCQI送信部15を制御する。これにより、いったん、CQI非報告端末となり、スケジューリング対象外となった端末においても、一定時間後には、再びCQI値を基地局に通知するので、その後、スケジューリング対象となって、基地局と通信を再開することが可能となる。タイマの設定時間は、基地局に収容されている端末数、停止する端末のCQI値やそのデータのQoS等を考慮し決定する。
図30の構成においては、端末が基地局にCQIを報告しない場合には、他の周波数帯域あるいは他の基地局のCQIを測定、算出するために、CQI制御部14が無線部11、復調・復号部12の検波周波数を設定し、CQI測定・算出部にCQIの測定・算出を再開させる。特に、他の周波数帯、あるいは、他の基地局のCQIを測定、算出する場合には、元の基地局に特定のCQI値を通知するか、その旨のメッセージを通知する。また、他の周波数帯域、あるいは、他の基地局のCQIの測定、算出及び閾値との比較の結果、その周波数帯域あるいは基地局と通信できると判断された場合には、無線部17、符号化・変調部16を制御して、その周波数帯域あるいは基地局と通信をするようにする。
図31においては、送信制御信号送信部65が設けられている。送信制御信号送信部65は、端末が、他の周波数帯域あるいは他の基地局のCQIの測定、算出を実施するあたり、スケジューリング対象外となった周波数帯域、あるいは、基地局からの送信を停止する停止要求を基地局に送信する。
Claims (13)
- 基地局が端末との通信をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおいて、
基地局は、
端末が測定・算出した、下り回線の無線回線品質を取得し、無線回線品質の閾値を算出する下り閾値算出手段と、
該下り閾値算出手段で算出された閾値を各端末に送信する送信手段とを備え、
端末は、
基地局からの下り信号の無線通信品質を測定・算出する下り無線回線品質測定・算出手段と、
基地局から送信されてきた閾値を格納する格納手段と、
測定・算出して得た下り回線の無線回線品質と該閾値とを比較し、該無線回線品質が該閾値より大きいときには、該無線回線品質を基地局に通知し、該無線回線品質が該閾値以下のときは、該無線回線品質の基地局への送信を停止する制御手段とを備え、
前記基地局は、該無線回線品質を送信してこない端末をスケジューリング対象外とし、該無線回線品質を送信する端末をスケジューリング対象とし、該スケジューリング対象の端末に対して、該無線回線品質をもとに下り通信のスケジューリングを行い、
スケジューリング対象外の端末へは、基地局から送信制御情報やデータを送らないことを特徴とする無線通信システム。 - 前基地局の下り閾値算出手段は、端末とのデータ通信に設定されたサービス品質情報を更に加味して前記閾値を算出し、
前記端末の制御手段は、測定・算出して得た無線回線品質を基地局へ送信するか否かを決定する場合、基地局とのデータ通信に設定されたサービス品質情報を更に加味することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記端末は、更に、
前記無線回線品質を基地局に送信しない場合には、基地局に対し、自端末をスケジューリング対象外とすることを要求することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記自端末をスケジューリング対象外とすることを要求する信号は、予め決められた特定の無線回線品質値を通知するものであることを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。
- 下り通信についてスケジューリング対象外となった端末は、上り通信についてもスケジューリング対象外とすることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 基地局が端末との通信をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
端末からの上り信号の無線回線品質を測定・算出する上り無線回線品質測定・算出手段と、
上り信号の無線回線品質の閾値を算出する上り閾値算出手段とを備え、
該閾値より大きい上りの無線回線品質を有する端末を、上り通信のスケジューリング対象とし、該スケジューリング対象の端末に対して、該無線回線品質をもとに下り通信のスケジューリングを行い、該閾値以下の上りの無線回線品質を有する端末を、上り通信のスケジューリング対象外とし、スケジューリング対象外の端末へは、基地局から送信制御情報やデータを送らないことを特徴とする無線通信システム。 - 基地局は、スケジューリング対象外となった端末に対し、スケジューリング対象外である旨を通知し、該通知を受け取った端末は、一定期間パイロット信号及び上り送信データを送信しないことを特徴とする請求項6に記載の無線通信システム。
- 端末は、更に、
所定時間を計数するタイマ手段を更に備え、
スケジューリング対象外となった端末は、該タイマ手段がタイムアウトした場合には、基地局に対する無線回線品質の送信を再開することを特徴とする請求項1または6に記載の無線通信システム。 - 前記タイマ手段がタイムアウトする時間は、基地局と端末との通信サービスについて設定されたサービス品質情報を加味して設定することを特徴とする請求項8に記載の無線通信システム。
- 前記端末は、前記基地局に対し、無線回線品質を送信しない間、他の周波数帯域、あるいは、他の基地局の下り通信の無線回線品質を測定・算出することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 基地局が端末との通信をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおける端末において、
基地局からの下り信号の無線通信品質を測定・算出する下り無線回線品質測定・算出手段と、
基地局から送信されてきた、無線通信品質の閾値を格納する格納手段と、
測定・算出して得た下り回線の無線回線品質と該閾値とを比較し、該無線回線品質が該閾値より大きいときには、該無線回線品質を基地局に通知し、該無線回線品質が該閾値以下のときは、該無線回線品質の基地局への送信を停止する制御手段と、
を備え、
基地局は、該無線回線品質を送信する端末をスケジューリング対象とし、該スケジューリング対象の端末に対して、該無線回線品質をもとに下り通信のスケジューリングを行い、該無線回線品質を送信してこない端末をスケジューリング対象外とし、スケジューリング対象外の端末へは、基地局から送信制御情報やデータを送らないことを特徴とする端末。 - 基地局が端末との通信をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおける基地局において、
端末が測定・算出した、下り回線の無線回線品質を取得し、無線回線品質の閾値を算出する下り閾値算出手段と、
該下り閾値算出手段で算出された閾値を各端末に送信する送信手段とを備え、
該閾値と測定・算出した無線回線品質の比較をおこなった結果に基づいて、該無線回線品質を送信する端末をスケジューリング対象とし、該スケジューリング対象の端末に対して、該無線回線品質をもとに下り通信のスケジューリングを行い、スケジューリング対象外の端末へは、基地局から送信制御情報やデータを送らないことを特徴とする基地局。 - 基地局が端末との通信をスケジューリングし、端末と通信する無線通信システムにおける通信方法であって、
基地局は、
端末が測定・算出した、下り回線の無線回線品質を取得し、無線回線品質の第1の閾値を算出し、
該下り閾値算出手段で算出された閾値を各端末に送信し、
端末は、
基地局からの下り信号の無線通信品質を測定・算出し、
基地局から送信されてきた閾値を格納し、
測定・算出して得た下り回線の無線回線品質と該閾値とを比較し、該無線回線品質が該閾値より大きいときには、該無線回線品質を基地局に通知し、該無線回線品質が該閾値以下のときは、該無線回線品質の基地局への送信を停止することにより、
前記基地局は、該無線回線品質を送信する端末をスケジューリング対象とし、該スケジューリング対象の端末に対して、該無線回線品質をもとに下り通信のスケジューリングを行い、該無線回線品質を送信してこない端末については、スケジューリング対象外として下り通信のスケジューリングを行わず、
スケジューリング対象外の端末へは、基地局から送信制御情報やデータを送らない
ことを特徴とする通信方法。
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