JP4918852B2

JP4918852B2 - 電力割当方法及びそれを用いた無線基地局装置

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Publication number: JP4918852B2
Application number: JP2006334944A
Authority: JP
Inventors: 弘好佐藤; 俊範飯岡; 輝彦仙波
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: US20080137579A1; JP2008148152A; EP1933473A1; EP1933473B1

Description

本発明は、電力割当方法及びそれを用いた無線基地局装置に関し、複数の移動局と無線基地局装置間の回線品質に基づいて移動局を選択するための指標値を計算し、前記指標値を基に移動局を選択して前記無線基地局装置からデータを送信する無線通信システムの電力割当方法及びそれを用いた無線基地局装置に関する。

回線を複数ユーザで共有するような無線通信システムはいくつか存在するが、ＩＭＴ−２０００を例にとって説明する。

図１は、移動通信システムの一例の構成図を示す。同図中、移動通信システムは、コアネットワーク１、無線基地局制御装置（ＲＮＣ：ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２，３、多重分離装置４，５、無線基地局装置（ＮｏｄｅＢ）６ａ〜６ｅ、移動局（ＵＥ：Ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）７より構成される。

コアネットワーク１は、移動通信システム内においてルーティングを行うためのネットワークであり、例えば、ＡＴＭ交換網、パケット交換網、ルータ網等により構成される。なお、コアネットワーク１は、他の公衆網（ＰＳＴＮ）等とも接続され、移動局７が固定電話等との間で通信を行うことも可能としている。

無線基地局制御装置２，３は、無線基地局装置６ａ〜６ｅの上位装置として位置付けられ、これらの無線基地局装置６ａ〜６ｅの使用する無線リソースの管理等を行う制御機能を備えている。また、ハンドオーバ時において、１つの移動局７からの信号を配下の複数の無線基地局装置から受信し、品質が良い方のデータを選択してコアネットワーク１側へ送出するハンドオーバ制御機能も備えている。

多重分離装置４，５は、無線基地局制御装置２，３と無線基地局装置６ａ〜６ｅとの間に設けられ、無線基地局制御装置２，３から受信した各無線基地局装置６ａ〜６ｅ宛ての信号を分離し、各無線基地局装置宛てに出力すると共に、各無線基地局装置６ａ〜６ｅからの信号を多重して無線基地局制御装置２，３側に引き渡す制御を行う。

無線基地局装置６ａ〜６ｃは無線基地局制御装置２、無線基地局装置６ｄ，６ｅは無線基地局制御装置３により無線リソースを管理されつつ、移動局７との間の無線通信を行う。

移動局７は、無線基地局装置６ａ〜６ｅそれぞれの無線エリア内に在圏することで、無線基地局装置６ａ〜６ｅとの間で無線回線を確立し、コアネットワーク１を介して他の通信装置との間で通信を行う。

なお、コアネットワーク１と無線基地局制御装置２，３との間のインタフェースをＩｕインタフェース、無線基地局制御装置２，３間のインタフェースをＩｕｒインタフェース、無線基地局制御装置２，３と各無線基地局装置６ａ〜６ｅとの間のインタフェースをＩｕｂインタフェース、無線基地局装置６ａ〜６ｅと移動局７との間のインタフェースをＵｕインタフェースと称し、無線基地局制御装置２〜無線基地局装置６ｅで形成されるネットワークを特に無線アクセスネットワークと称する。

また、コアネットワーク１と無線基地局制御装置２，３との間の回線は、Ｉｕ、Ｉｕｒインタフェース（複数の無線基地局制御装置との間の複数のＩｕｒインタフェース）のために共用され、無線基地局制御装置２，３と多重分離装置４、５との間の回線は、複数の無線基地局装置用のＩｕｂインタフェースのために共用されている。

更に、下り方向の高速パケット通信を行う技術の１つとしてＨＳＤＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）が採用されている。ここで、ＨＳＤＰＡは、適応符号化変調方式（ＡＭＣ：ＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇ）を採用しており、例えば、ＱＰＳＫ変調方式（ＱＰＳＫｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ）と、１６値ＱＡＭ方式（１６ＱＡＭｓｃｈｅｍｅ）とを無線基地局装置、移動局間の無線環境に応じて適応的に切り換えている。

また、ＨＳＤＰＡは、Ｈ−ＡＲＱ（ＨｙｂｒｉｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔｒｅＱｕｅｓｔ）方式を採用している。Ｈ−ＡＲＱでは、移動局は無線基地局装置からの受信データについて誤りを検出した場合に、当該無線基地局装置に対して再送要求（ＮＡＣＫ信号の送信）を行う。

この再送要求を受信した無線基地局装置は、データ再送を行うので、移動局は、既に受信済みのデータと、再送された受信データとの双方を用いて誤り訂正復号化を行う。このようにＨ−ＡＲＱでは、誤りがあっても既に受信したデータを有効に利用することで、誤り訂正復号の利得が高まり、結果的に再送回数が少なく抑えられることとなる。なお、ＡＣＫ信号を移動局から受信した場合は、データ送信は成功であるから再送は不要であり、次のデータの送信を行うこととなる。

従来の無線基地局装置における送信電力制御は、例えば特許文献１に記載のように、送信開始の初期期間に予め定められた送信電力初期値で送信を行い、移動局からの再送要求に応じて送信電力を段階的に大きくし、再送要求を検出しなくなったときに、送信電力の増大を停止することが行われている。

なお、特許文献２には、サブキャリア毎に再送要求があると、再送要求のサブキャリアを使用せずに別のサブキャリアを使用することにし、使用しないサブキャリアの電力を削減して代りに使用するサブキャリアに割当てる電力配分を増やし再送を行うことが記載されている。
特開２００４−３２８３９４号公報特開２００４−１０４５７４号公報

無線基地局装置では、メインシステムで音声通信やｉモード（登録商標）等既存データ通信の通常パケット通信を主に行い、サブシステムでＨＳＤＰＡ等の高速パケット通信を行う。無線基地局装置では予め最大送信電力が決められており、メインシステムの通常パケット通信で使われていない残り電力（＝最大送信電力 − メインシステムの使用電力）を高速パケット通信に割当てる。

同時に複数（ｎ）の移動局への高速パケット通信を行うため、残り電力の一部（１／ｎ以下）を使用して、ある移動局に対し新たに高速パケット通信を送信したとき、当該移動局でこの高速パケット通信を受信できなかったとする。

このとき、移動局が確実に受信するためには無線基地局装置から初回送信よりも大きな電力で再送する必要がある。しかし、無線基地局装置における残り電力が不足している場合には、初回送信時の高速パケット通信に割当てられた電力Ａに対し、再送時に高速パケット通信に割当てられる電力はＡとほぼ同じとなる。この場合、再送を行っても移動局では再び受信できない可能性が高く、再送を繰り返すことになりかねないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、高速パケット通信における移動局での再送パケット受信精度を向上させ、パケット再送の繰り返しを低減することができる電力割当方法及びそれを用いた無線基地局装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による電力割当方法は、無線基地局装置と複数の移動局との間で第１のパケット通信を行う第１のシステムと、前記第１のパケット通信より高速の第２のパケット通信を行う第２のシステムを持つ無線基地局装置の電力割当方法において、
前記無線基地局装置の送信電力から前記第１のシステムの使用電力を差し引いた残り電力の一部を用いて前記第２のパケット通信を行い、
一つの移動局に対する前記第２のパケット通信におけるパケットの再送時には、前記残り電力を用いて前回送信の電力より前記第２のパケット通信の送信電力を増加可能か判別し、
前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができる場合には前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加させ、前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができない場合は前記第１のシステムの使用電力を低下させて前記低下させた前記第１のシステムの使用電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力の増加を行うことにより、高速パケット通信における移動局での再送パケット受信精度を向上させ、パケット再送の繰り返しを低減することができる。

前記電力割当方法において、
前記前回送信の電力は、前記初回送信の送信電力である構成とすることができる。

本発明の一実施態様による無線基地局装置は、無線基地局装置と複数の移動局との間で第１のパケット通信を行う第１のシステムと、前記第１のパケット通信より高速の第２のパケット通信を行う第２のシステムを持つ無線基地局装置において、
前記無線基地局装置の送信電力から前記第１のシステムの使用電力を差し引いた残り電力の一部を用いて前記第２のパケット通信を行う手段と、
一つの移動局に対する前記第２のパケット通信におけるパケットの再送時には、前記残り電力を用いて前回送信の電力より前記第２のパケット通信の送信電力を増加可能か判別する手段と、
前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができる場合には前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加させ、前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができない場合は前記第１のシステムの使用電力を低下させて前記低下させた前記第１のシステムの使用電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力の増加を行う手段とを有することにより、高速パケット通信における移動局での再送パケット受信精度を向上させ、パケット再送の繰り返しを低減することができる。

本発明によれば、高速パケット通信における移動局での再送パケット受信精度を向上させ、パケット再送の繰り返しを低減することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

<無線基地局装置と移動局の構成>
図２は、本発明が適用される無線通信システムの無線基地局装置６と移動局７のブロック図を示す。同図中、無線基地局装置６のハイウェイインタフェース（ＨＷＩＦ）１１には無線基地局制御装置２から音声通信や既存データ通信の通常パケット通信のデータ及び高速パケット通信のデータが供給され、これらのデータはベースバンド部（ＢＢ）１２に供給される。

ベースバンド部１２で送信データ量、変調方式、送信電力等を決定された各データはチャネルコーディング部１３に供給され、チャネルコーディング部１３で各データの符号化が行われる。符号化された各データは変調部１４で変調され、増幅器（ＡＭＰ）１５で電力増幅され、アンテナ１６から送信される。

移動局７のアンテナ２１で受信された信号はフィルタ２２にて不要周波数成分を除去されて復調部２３に供給される。復調部２３で復調された信号はチャネルデコーディング部２４で復号されてベースバンド信号とされ、後続回路に供給される。

<ベースバンド部の構成>
図３は、ベースバンド部１２の一実施形態のブロック図を示す。同図中、ベースバンド部１２は、メインシステム３０とサブシステム４０から構成されている。メインシステム３０において、ＡＴＭ／ＩＰ処理部３１は、ハイウェイインタフェース１１から供給される音声通信や既存データ通信のＡＴＭセル又はＩＰパケットを無線回線の通常パケット通信用のパケットに変換してチャネル毎にキュー３２_１〜３２ｍそれぞれに格納する。

キュー３２_１〜３２ｍそれぞれからは制御部３５の制御によりパケットが読出されて送信電力計算部３３_１〜３３ｍそれぞれに供給される。送信電力計算部３３_１〜３３ｍは送信電力管理部３４を介して制御部３５から指示を受け、フィードバック制御により各パケットの送信電力を計算する。ここで計算された各パケットの送信電力はパケットと共にチャネルコーディング１３に供給される。送信電力計算部３３_１〜３３ｍで計算された各チャネルの送信電力は送信電力管理部３４で管理され、送信電力管理部３４から制御部３５に通知される。

また、サブシステム４０において、ＡＴＭ／ＩＰ処理部４１は、ハイウェイインタフェース１１から供給される高速パケットのＡＴＭセル又はＩＰパケットを無線回線の高速パケット通信用のパケットに変換してキュー４２に格納する。キュー４２内にはチャネル別にパケットが格納され、各パケットには初回送信か再送かを表すフラグが制御部３５によって付加される。

無線基地局装置は、高速パケット通信を行っている移動局から送信された受信結果情報（ＡＣＫ信号、ＮＡＣＫ信号）及び回線品質情報を図示しない受信部で受信しており、制御部３５は上記受信結果情報及び回線品質情報を受信部から供給されている。制御部３５は各移動局の回線品質、送信データレートに基づき送信対象のｎ局の移動局を選択する（スケジューリング）。そして、選択したｎ局の移動局に対応するチャネルのパケットをキュー４２から読出して送信電力計算部４３_１〜４３ｎそれぞれに供給する。

送信電力計算部４３_１〜４３ｎは、各チャネルの送信電力を計算しパケットと共にチャネルコーディング１３に供給する。送信電力計算部４３_１〜４３ｎで計算された各チャネルの送信電力は送信電力管理部３４で管理され、送信電力管理部３４から制御部３５に通知される。

<電力割当処理の第１実施形態のフローチャート>
図４は、ベースバンド部１２が実行する高速通信パケットの電力割当処理の第１実施形態のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ１０で高速パケット通信用のキュー４２にパケットが存在するか否かを判別する。キュー４２にパケットが存在しない場合にはステップＳ１１に進み、メインシステム３０のみで通常パケット通信動作を行って、この処理サイクルを終了する。

キュー４１にパケットが存在する場合にはステップＳ１２に進み、スケジューリングを行う。ここで、サブシステム４０では、数十局（チャネル）の移動局と高速パケット通信を行う場合、数局（チャネル）の移動局をスケジューリングにより選択し、選択した数局の移動局と同一時間帯に異なるチャネルで高速パケット通信を行う。

高速パケット通信を行っている移動局は受信結果を示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、及びＨＳＤＰＡの適応変調制御のために受信品質をＣＱＩ情報として、定期的に無線基地局装置６に送信している。無線基地局装置６は回線品質、送信データレートに基づき指標値を算出し、指標値を基に送信対象となる移動局を選択し、その送信速度、変調方式等を決定する。

次にステップＳ１３で選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んだか否かを判別し、まだ、選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んでいない場合はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では選択した移動局のうちの１つに送信するためキュー４２から読出したパケットが初回送信であるか否かを判別し、初回送信であればステップＳ１５に進み、メインシステム３０の通常パケット通信で使われていない残り電力の一部を初回送信の高速パケット通信に割当てる。なお、無線基地局装置６の最大送信電力からメインシステムの使用電力を減算した結果が残り電力（Ｚ）であり、同一時間帯に異なるチャネルで高速パケット通信を行う移動局数をｎとし、Ｚ／ｎ以下の電力（Ｂ）を初回送信の高速パケット通信に割当てる。

ステップＳ１４にてキュー４１から読出したパケットが初回送信でなく再送の場合には、ステップＳ１６に進み、このパケットを再送するための電力を初回送信の電力（Ｂ）から一定量（α）だけ増加させることが可能か否かを判別する。この判別ではその時点の高速パケット通信の全電力（Ｘ）とすると、Ｘ＋α≦Ｚである場合を電力増加可能とする。そして、ステップＳ１６で電力増加が可能であれば、ステップＳ１７に進み、初回送信の電力から一定量（α）だけ増加させた電力を上記再送の高速パケット通信に割当てる。

ステップＳ１６で電力増加が不可能であればステップＳ１８にてメインシステム３０の通常パケット通信で使用する電力を一定割合（β）だけ低下させ、更に、ステップＳ１９にて初回送信の電力から一定量（α）だけ増加させた電力を上記再送の高速パケット通信に割当てる。このステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１９を実行した後ステップＳ１３に進む。

また、ステップＳ１３で選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んだ場合にはステップＳ２０に進み、選択した全ての移動局に対する高速パケット通信を行って、この処理サイクルを終了する。

ここで、無線基地局装置６の最大送信電力は例えば４３ｄＢｍ程度であり、メインシステムの使用電力は例えば３８ｄＢｍ程度であり、所定電力（Ａ）は例えば３０ｄＢｍ程度であり、一定量（α）は例えば１〜３０ｄＢｍの範囲の値である。

このように、高速パケット通信のパケットを移動局が受信できずに無線基地局装置６から再送する場合、初回送信の電力に一定量だけ増加させた電力で再送を行うため、移動局での、再送パケットの受信精度が高くなり、パケットの再送を繰り返すことを低減することが可能となる。

<電力割当処理の第２実施形態のフローチャート>
図５は、ベースバンド部１２が実行する高速通信パケットの電力割当処理の第２実施形態のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ３０で高速パケット通信用のキュー４２にパケットが存在するか否かを判別する。キュー４２にパケットが存在しない場合にはステップＳ３１に進み、メインシステム３０のみで通常パケット通信動作を行って、この処理サイクルを終了する。

キュー４１にパケットが存在する場合にはステップＳ３２に進み、スケジューリングを行う。ここで、サブシステム４０では、数１０局（チャネル）の移動局と高速パケット通信を行う場合、数局（チャネル）の移動局をスケジューリングにより選択し、選択した数局の移動局と同一時間帯に異なるチャネルで高速パケット通信を行う。

次にステップＳ３３で選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んだか否かを判別し、まだ、選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んでいない場合はステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では選択した移動局のうちの１つに送信するためキュー４１から読出したパケットが初回送信であるか否かを判別し、初回送信であればステップＳ３５に進み、メインシステム３０の通常パケット通信で使われていない残り電力の一部を初回送信の高速パケット通信に割当てる。なお、無線基地局装置６の最大送信電力からメインシステムの使用電力を減算した結果が残り電力（Ｚ）であり、同一時間帯に異なるチャネルで高速パケット通信を行う移動局数をｎとし、所定電力をＡとすると、Ｚ／ｎ以下であり、Ａを最大値とする電力（Ｂ）を初回送信の高速パケット通信に割当てる。

ステップＳ３４にてキュー４１から読出したパケットが初回送信でなく再送の場合には、ステップＳ３６に進み、このパケットを再送するための電力を前回送信の電力（Ｄ）から一定量（α）だけ増加させることが可能か否かを判別する。この判別ではその時点の高速パケット通信の全電力（Ｘ）とすると、Ｘ＋α<Ｚである場合を電力増加可能とする。そして、ステップＳ３６で電力増加が可能であれば、ステップＳ３７に進み、前回送信の電力から一定量（α）だけ増加させた電力を上記再送の高速パケット通信に割当てる。つまり、初回送信時の電力はＢであり、１回目の再送時の電力はＤ＝Ｂ＋αとなり、２回目の再送時の電力はＤ＝Ｂ＋２αとなる。

ステップＳ３６で電力増加が不可能であればステップＳ３８にてメインシステム３０の通常パケット通信で使用する電力を一定割合（β）だけ低下させ、更に、ステップＳ３９にて前回送信の電力から一定量（α）だけ増加させた電力を上記再送の高速パケット通信に割当てる。このステップＳ３５，Ｓ３７，Ｓ３９を実行した後ステップＳ３３に進む。

また、ステップＳ３３で選択した全ての移動局に対する送信電力計算が済んだ場合にはステップＳ４０に進み、選択した全ての移動局に対する高速パケット通信を行って、この処理サイクルを終了する。

このように、高速パケット通信のパケットを移動局が受信できずに無線基地局装置６から再送する場合、前回送信の電力に一定量だけ増加させた電力で再送を行うため、移動局での再送パケットの受信精度が更に高くなり、パケットの再送を繰り返すことを更に低減することが可能となる。

なお、ステップＳ１５，Ｓ３５が請求項記載の初回送信送信電力割当手段に相当し、ステップＳ１７，Ｓ３７が送信電力増加手段に相当し、ステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ３８，Ｓ３９がメインシステム使用電力低下手段に相当する。

移動通信システムの一例の構成図である。本発明が適用される無線通信システムの無線基地局装置と移動局のブロック図である。ベースバンド部の一実施形態のブロック図である。高速通信パケットの電力割当処理の第１実施形態のフローチャートである。高速通信パケットの電力割当処理の第２実施形態のフローチャートである。

符号の説明

６無線基地局装置
７移動局
１１ハイウェイインタフェース（ＨＷＩＦ）
１２ベースバンド部（ＢＢ）
１３チャネルコーディング部
１４変調部
１５増幅器（ＡＭＰ）
１６，２１アンテナ
２２フィルタ
２３復調部
２４チャネルデコーディング部
３０メインシステム
４０サブシステム
３１，４１ＡＴＭ／ＩＰ処理部
３２_１〜３２ｍ，４２キュー
３３_１〜３３ｍ，４３_１〜４３ｎ送信電力計算部
３４送信電力管理部
３５制御部

Claims

無線基地局装置と複数の移動局との間で第１のパケット通信を行う第１のシステムと、前記第１のパケット通信より高速の第２のパケット通信を行う第２のシステムを持つ無線基地局装置の電力割当方法において、
前記無線基地局装置の送信電力から前記第１のシステムの使用電力を差し引いた残り電力の一部を用いて前記第２のパケット通信を行い、
一つの移動局に対する前記第２のパケット通信におけるパケットの再送時には、前記残り電力を用いて前回送信の電力より前記第２のパケット通信の送信電力を増加可能か判別し、
前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができる場合には前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加させ、前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができない場合は前記第１のシステムの使用電力を低下させて前記低下させた前記第１のシステムの使用電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力の増加を行う
ことを特徴とする電力割当方法。
請求項１記載の電力割当方法において、
前記前回送信の電力は、前記初回送信の送信電力であることを特徴とする電力割当方法。
無線基地局装置と複数の移動局との間で第１のパケット通信を行う第１のシステムと、前記第１のパケット通信より高速の第２のパケット通信を行う第２のシステムを持つ無線基地局装置において、
前記無線基地局装置の送信電力から前記第１のシステムの使用電力を差し引いた残り電力の一部を用いて前記第２のパケット通信を行う手段と、
一つの移動局に対する前記第２のパケット通信におけるパケットの再送時には、前記残り電力を用いて前回送信の電力より前記第２のパケット通信の送信電力を増加可能か判別する手段と、
前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができる場合には前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加させ、前記残り電力を用いて前記送信電力の増加ができない場合は前記第１のシステムの使用電力を低下させて前記低下させた前記第１のシステムの使用電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力の増加を行う手段と
を有することを特徴とする無線基地局装置。
無線基地局装置と複数の移動局との間で第１のパケット通信を行う第１のシステムと、前記第１のパケット通信より高速の第２のパケット通信を行う第２のシステムを持つ無線基地局装置の電力割当方法において、
前記無線基地局装置の送信電力から前記第１のシステムの使用電力を差し引いた残り電力の一部を用いて前記第２のパケット通信を行い、
一つの移動局に対する前記第２のパケット通信におけるパケットの再送時には、前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加させていき、
前記残り電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力を増加できなくなった場合は、前記第１のシステムの使用電力を低下させて前記低下させた前記第１のシステムの使用電力を用いて前記第２のパケット通信の送信電力の増加を行う
ことを特徴とする電力割当方法。