以下に、基地局装置から端末装置への下りリンクに直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex;以下、「OFDM」という)システムを採用し、少なくとも1つのサブキャリアからなるチャネル毎に適応変調および適応スケジューリング(チャネルの割り当て)を行うセルラーシステムに本発明を適用した実施形態を挙げて説明する。
なお、以下の各実施形態の説明では、受信状態情報として受信したパイロットシンボルに基づき算出した指標、例えば、CNR(Carrier to Noise power Ratio:搬送波電力対雑音電力比)を用いる。
[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態における下りリンクのサブフレーム構成の一例を示した図である。図1に示すように、本実施形態におけるチャネルとは、1つあるいは複数のサブキャリアを意味している。またここで、サブフレームは送信単位を意味するものとし、これを1回のスケジューリング処理においてチャネルの割り当てを行う範囲とする。また、サブフレームを時間軸方向に所定の時間長TTI(Transmission Time Interval:送信時間区間)でT個(Tは自然数)に分割し、1チャネルにおける1TTI内をスケジューリングの単位(以下、「リソースブロック」という)とする場合について説明する。
図1の右上にサブフレーム中で、最初に送信されるリソースブロックのうちの一つの詳細を示す。1つのチャネルは10のサブキャリアに分割され、1つのTTIは10のOFDMシンボルに分割される。このリソースブロックにおける第1番目のOFDMシンボルには周波数が最小と最大のサブキャリアにパイロットシンボルが配置され、その他にも2つのパイロットシンボルが等間隔に配置される。パイロットシンボルが配置されていないサブキャリアには下りリンク制御情報シンボルが配置される。第2番目のOFDMシンボルの全てのサブキャリアには下りリンク制御情報シンボルが配置される。第3番目以降のOFDMシンボルには、データシンボルが配置される。ただし、第5番目のOFDMシンボルの周波数が小さい方から第2、5、8番目のサブキャリアにはパイロットシンボルが配置され、第9番目のOFDMシンボルの第3、6、9番目のサブキャリアにはパイロットシンボルが配置される。
また、図1の右下には、第2番目以降に送信されるリソースブロックの詳細を示す。このリソースブロックは上述のリソースブロックと略同一であるが、下りリンク制御情報シンボルが配置されておらず、その代わりにデータシンボルが配置される。なお、本発明の適用範囲は図1のサブフレーム構成に限定されるものではなく、複数のチャネルを用いて通信を行うシステムにおいて、各端末装置における各チャネルの受信状態が異なる可能性のあるシステムに対して、本発明は適用可能である。
図2は、本実施形態における基地局装置200の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置200は、送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation:高速逆フーリエ変換)部204、GI(Guard Interval:ガード期間)挿入部205、D/A(Digital-to-Analog)変換部206、無線送信部207、アンテナ部208、無線受信部209、A/D(Analog-to-Digital)変換部210、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部213、スケジューリング部214、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部217を具備する。
まず、基地局装置200が下りリンク信号を送信する手順を図2を用いて説明する。送信バッファ部201は、入力された送信データを送信先の端末装置300毎にバッファに蓄積し、バッファに蓄積されている各端末装置300宛の送信データ量(データ量指標)を通知要求決定部213へ出力する。通知要求決定部(要求決定部)213は、送信バッファ部201からの各端末装置300宛の送信データ量情報に基づいて、各端末装置300に対して、全チャネルの受信状態の平均値を表す第1の受信状態情報(1個の情報;以下、「平均受信状態情報」という)と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す第2の受信状態情報(チャネル個数分の情報;以下、「個別受信状態情報」という)という表される受信状態の精度が異なる2種類の受信状態情報のどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部215へ出力する。通知要求決定部213における、通知要求の決定手順の詳細については後述する。
なお、ここで全チャネルとは、各端末装置300に関してそれぞれの端末装置300宛の送信データが割り当てられる可能性のある全てのチャネルを表し、例えば、下りリンクに用いられる周波数帯域に含まれる全てのチャネル、各端末装置300がそれぞれ受信すべき帯域として基地局装置200との間で決定された下りリンクの一部の周波数帯域に含まれる全てのチャネル、または各端末装置300が割り当てを要求する全てのチャネルなどのいずれかを表す。以降の実施形態においても同様である。
スケジューリング部214は、受信状態情報記憶部217に記憶された各端末装置300から通知された受信状態情報を読み出し、該情報に基づいて各チャネルの各リソースブロックに端末装置300を割り当て(スケジューリングし)、それぞれのリソースブロックで使用する変調パラメータを選択し、該スケジューリング結果(スケジューリング情報)と該変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する。なおスケジューリングは、さらに送信バッファ部201からの送信データ量を表す情報に基づいて行われても良い。なお、スケジューリング部214の動作の詳細については後述する。
下りリンク制御情報生成部(要求送信部)215は、通知要求決定部213からの通知要求情報およびスケジューリング部214からのスケジューリング情報と変調パラメータ情報とを含む下りリンク制御情報を生成し出力する。なお、通知要求情報が前回の通知要求情報と同じ端末装置300に関しては該通知要求情報を下りリンク制御情報に含めない構成としても良い。また、例えば、平均受信状態情報の通知要求情報と個別受信状態情報の通知要求情報のうち一方については、該当する宛先の端末装置300に関する要求通知情報に対しては下りリンク制御情報にビットを割り当てない構成としても良い。
符号化部202は、スケジューリング部214から通知される下りリンクへの各端末装置の割り当て情報(スケジューリング情報)に従って送信バッファ部201から各端末装置宛の必要量の送信データを読み出し、さらにスケジューリング部214から通知される変調パラメータ情報およびスケジューリング情報に従って各端末装置300宛の送信データに対して誤り訂正符号化処理を行い、データ系列を生成し出力する。パイロット生成部216は、端末装置300における受信状態測定のために送信信号へ挿入するパイロットシンボルの系列であるパイロット系列を生成し出力する。
マッピング部203は、符号化部202が出力したデータ系列の各ビットをスケジューリング部214から通知される変調パラメータ情報およびスケジューリング情報に基づいたサブキャリア上の変調シンボルへマッピングし、下りリンク制御情報生成部215で生成された下りリンク制御情報およびパイロット生成部216で生成されたパイロット系列を所定のサブキャリア上の所定の変調シンボルへマッピングを行い、出力する。例えば、図1の例において、データ系列は図中のデータシンボルへスケジューリング情報に基づいてマッピングされ、パイロット系列は図中の所定のパイロットシンボルへ、下りリンク制御情報は図中の所定の下りリンク制御情報シンボルへ、それぞれマッピングされる。
IFFT部204は、マッピング部203から出力された変調シンボル系列を逆高速フーリエ変換IFFT処理して、時間軸のOFDM信号に変換し、変換した信号をGI挿入部205へ出力する。GI挿入部205は、IFFT部204で生成されたOFDM信号にガード期間GIを付加する。D/A変換部206は、ガード期間GIを付加された信号をアナログ信号に変換する。無線送信部207は、該アナログ信号を、アップコンバートして、下りリンク信号としてアンテナ部208より端末装置300に送信する。
図3は、本実施形態における端末装置300の構成を示す概略ブロック図である。端末装置300は、アンテナ部301、無線受信部302、A/D変換部303、GI除去部304、FFT(Fast Fourier Transformation:高速フーリエ変換)部305、デマッピング部306、復号化部307、受信状態測定部308、受信状態情報生成部309、符号化部310、マッピング部311、D/A変換部312、無線送信部313、復調制御部314を具備する。
下りリンク信号を端末装置300が受信する動作について図3を用いて説明する。基地局装置200から送信された信号を、アンテナ部301を経て無線受信部302が受信して、ダウンコンバートする。A/D変換部303は、無線受信部302がダウンコンバートしたアナログ信号を、デジタル信号に変換する。GI除去部304は、このデジタル信号からガード期間GIを除去し、ガード期間GIを除去したOFDM信号をFFT部305に出力する。FFT部305は、GI除去部304から出力されたOFDM信号を高速フーリエ変換FFTすることにより、変調シンボル系列に変換する。デマッピング部306は、FFT部305から出力された変調シンボル系列から、まずパイロットシンボルを分離し受信状態測定部308に出力する。次に下りリンク制御情報をデマッピングし復調制御部314に出力する。さらに復調制御部314からのスケジューリング情報および変調パラメータ情報に従ってデータ系列をデマッピングし復号化部307に出力する。なお、パイロットシンボルに基づいて変調シンボル系列に対して伝搬路補償を行っても良い。
復号化部307は、復調制御部314から出力されたスケジューリング情報および変調パラメータ情報に従い、デマッピング部306から出力されたデータ系列に対して誤り訂正復号化処理を行い、受信データを出力する。復調制御部(種類取得部)314は、デマッピング部306から入力された下りリンク制御情報からスケジューリング情報(端末装置300宛の送信データに割り当てられたチャネルに関する情報)、変調パラメータ情報(該割り当てられたチャネルの変調パラメータに関する情報)、および通知要求情報を抽出し、スケジューリング情報および変調パラメータ情報をデマッピング部306および復号化部307へ、通知要求情報を受信状態情報生成部309へそれぞれ出力する。
なお、下りリンク制御情報が基地局装置200において予め誤り訂正符号化されている場合は、復調制御部314が誤り訂正復号化する。また、基地局装置200が、通知要求情報が前回と同じである端末装置300に対して通知要求情報を通知しないようなシステムでは、下りリンク制御情報に自端末装置宛の通知要求情報が存在しない場合、前回基地局装置200へ通知したものと同じ種類の受信状態情報を生成するように受信状態情報生成部309へ指示する。さらに、基地局装置200が、平均受信状態情報の通知要求情報と個別受信状態情報の通知要求情報のうち一方については、下りリンク制御情報にビットを割り当てないようなシステムでは、下りリンク制御情報に自端末装置宛の通知要求情報が存在しない場合、該当する種類の受信状態情報を生成するように受信状態情報生成部309へ指示する。
次に、端末装置300が受信状態情報を基地局装置200にフィードバックする手順を、図3を用いて説明する。受信状態測定部308は、デマッピング部306から出力されたパイロットシンボルから各チャネルにおける搬送波電力対雑音電力比CNRを算出することで、各チャネルにおける受信状態を測定し、この受信状態測定結果を受信状態情報生成部309に出力する。なお、本実施形態では、パイロットシンボルを用いて受信状態を測定するが、データシンボルを用いて受信状態を測定してもよいし、受信データの誤り訂正復号判定結果を用いて受信状態を測定してもよい。受信状態情報生成部309は、復調制御部314から出力された通知要求情報が平均受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態測定部308から出力された全てのチャネルにおける受信状態測定結果の平均値を算出し、該算出結果を表す受信状態情報を生成する。また、通知要求情報が個別受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態情報生成部309は、受信状態測定部308から出力された各チャネルにおける受信状態測定結果を表す受信状態情報を生成し出力する。
符号化部310は、基地局装置200への送信データを誤り訂正符号化し、データ系列を出力する。マッピング部311は、受信状態情報生成部309が生成した受信状態情報と、符号化部310が出力したデータ系列とを変調シンボルにマッピングし出力する。なお受信状態情報は、基地局装置200への送信データとは別に基地局装置200へ通知しても良い。D/A変換部312は、マッピング部311から出力された信号をアナログ信号に変換する。この変換されたアナログ信号を、無線送信部313は、アップコンバートし、アンテナ部301から基地局装置200に送信する。
次に、基地局装置200が、端末装置300から送信された受信状態情報を受信する手順を、図2を用いて説明する。端末装置300から送信された信号を、アンテナ部208を経て無線受信部209が受信して、ダウンコンバートする。このダウンコンバートしたアナログ信号を、A/D変換部210は、デジタル信号に変換し、デマッピング部211へ出力する。デマッピング部211は、A/D変換部210から送られたデジタル信号(変調シンボル)をデマッピングし、受信状態情報とデータ系列とを分離し、受信状態情報を受信状態情報記憶部217へ、データ系列を復号化部212へ、それぞれ出力する。復号化部212は、デマッピング部211で取り出されたデータ系列を誤り訂正復号化し、受信データを取り出す。受信状態情報記憶部217は、デマッピング部211が分離した各端末装置300から通知された受信状態情報を端末装置300毎に記憶し、スケジューリング部214からの要求に応じて出力する。
次に、通知要求決定部213における通知要求情報の決定動作の詳細について図4を用いて説明する。図4は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部213は、送信バッファ部201から各端末装置300宛の送信データ量を取得し(S401)、それぞれの端末装置300(1番目の端末装置300からN番目の端末装置300)について以下の処理を繰り返す(S402からS406のループ1)。通知要求決定部213は、それぞれの端末装置300について、当該端末装置300宛の送信データ量と、所定の閾値、例えば全端末装置300宛の送信データ量の平均値とを比較し(S403)、送信データ量が前記閾値以上である場合は、当該端末装置300に対して個別受信状態情報を要求することを選択する(S404)。一方、ステップS403の比較の結果、送信データ量が前記閾値未満である場合は、通知要求決定部213は、当該端末装置300に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S405)。
なお、本実施形態では、各端末装置300へ基地局装置200が送信する送信データ量の大小を判定し、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値として、「全端末装置300宛の送信データ量の平均値」を用いた場合について説明した。しかしながら、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値は、これに限定されるものではなく、例えば、平均受信状態情報を通知する端末装置数と、個別受信状態情報を通知する端末装置数とが予め定めた割合となるように定めた値や、通知要求情報に応じて全端末装置300から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値のように、各端末装置へ基地局装置が送信する送信データ量の大小を判定できる指標であれば、何を用いても良い。また、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値の大きさは、0より大きく、送信バッファ部201に蓄積可能な各端末装置300当たりの最大送信データ量以下の値であることが望ましい。
次に、スケジューリング部214におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の詳細について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の一例を表すフローチャートである。スケジューリング部214は、受信状態情報記憶部217から各端末装置300から通知された受信状態情報を読み込む(S501)。スケジューリング部214は、まず個別受信状態情報を通知してきた各端末装置300へ送信する送信データを、各端末装置300の各チャネルの受信状態情報に基づいて、リソースブロックに割り当てる(S502)。次に、スケジューリング部214は、ステップS502で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた端末装置300の当該チャネルにおける受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択し(S503)、次に平均受信状態情報を通知してきた各端末装置300へ送信する送信データを、各端末装置300の受信状態情報に基づいて、ステップS502で割り当てた残りのリソースブロックに割り当てる(S504)。スケジューリング部214は、ステップS504で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた各端末装置300の受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択し(S505)、スケジューリング結果(スケジューリング情報)と変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)を出力する(S506)。
本実施形態における、送信データ量に基づく受信状態情報の通知要求の決定の概念を、図6を用いて説明する。図6は、ある端末装置300における、各チャネルの受信状態(図6では受信状態としてSNR(Signal to Noise Ratio:S/N比)を使用)の一例を示すグラフG1と、そのとき各チャネルで選択可能な最大伝送速度を実現する変調パラメータ(図6では変調パラメータとして変調方式を使用)に対して、該端末装置300宛の送信データ量が小さい場合(ケース1)と大きい場合(ケース2)のそれぞれについて各チャネルのリソースブロックに送信データを割り当て可能かどうかの一例を示した図である。図6において変調方式として示したQPSKは、4位相偏移変調(Quadrature Phase Shift Keying)であり、16QAMは、16値直交振幅変調(16 Quadrature Amplitude Modulation)であり、64QAMは、64値直交振幅変調(64 Quadrature Amplitude Modulation)であり、後になるほど伝送効率が高くなり大きな伝送速度を実現できる。
図6の例に示すように、送信バッファ部201に蓄積されている送信データ量が小さく、変調方式がQPSKであるリソースブロック1個によっても伝送可能なケース1においては、どのチャネルのリソースブロックに対しても送信データを割り当て可能となる。このようなケース1では、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す第2の受信状態情報(個別受信状態情報)を通知する必要はなく、全チャネルの受信状態の平均値を表す第1の受信状態情報(平均受信状態情報)を通知すれば十分である。
また、送信バッファ部201に蓄積されている送信データ量が大きく、1個のリソースブロックでは変調方式が64QAMであるチャネル3のリソースブロックのみで伝送可能となるケース2においては、割り当て可能なリソースブロックを抽出して送信データを割り当てなければならない。このようなケース2では、全チャネルの受信状態の平均値を表す第1の受信状態情報(平均受信状態情報)に基づくスケジューリングでは複数のリソースブロックを割り当てることとなるため非効率であり、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す第2の受信状態情報(個別受信状態情報)を通知することによって詳細なスケジューリングを行うことが好ましい。
なお、以降の実施形態においても同様である。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置300から基地局装置200へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置300宛の下りリンク送信データ量に応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、全チャネルそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報を通知するかを選択する。すなわち、送信データ量が多いときは、表される受信状態の精度が高い個別受信状態情報を通知し、送信データ量が少ないときは、個別受信状態情報よりも表される受信状態の精度が低い平均受信状態情報を通知する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置300については、各チャネル個別の詳細な受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。
一方、下りリンクで送信すべきデータが比較的少ない端末装置300については、全チャネルの受信状態の平均値を表す受信状態情報に基づいてスケジューリングおよび適応変調を行うことにより、それらの端末装置300から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置300からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置300に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
[第2の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図7および図8は、それぞれ本実施形態における基地局装置600および端末装置700の構成を示す概略ブロック図である。第1の実施形態では、基地局装置200からそれぞれの端末装置300へ通知要求する受信状態情報として、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報とのどちらかを選択する場合について説明した。本実施形態における基地局装置600は、通知要求する受信状態情報として、第1の受信状態情報である平均受信状態情報と、受信状態が良好な所定数M個(Mは自然数かつ全チャネル数未満)のチャネルに関するチャネルの識別情報と受信状態を表す第2の受信状態情報(以下、「Top−M受信状態情報」という)とのどちらかを選択する。
このため、基地局装置600の機能ブロックのうち、基地局装置200の通知要求決定部213に相当する通知要求決定部613、基地局装置200のスケジューリング部214に相当するスケジューリング部614、および基地局装置200の受信状態情報記憶部217に相当する受信状態情報記憶部617が、第1の実施形態とは異なる。また、本実施形態における端末装置700は、端末装置300の受信状態情報生成部309に相当する受信状態情報生成部709が第1の実施形態とは異なる。基地局装置600および端末装置700のその他の構成(201〜212、215、216、301〜308、310〜314)は第1の実施形態(図2、図3)と同様であり、その説明は省略する。
図7の基地局装置600において、通知要求決定部613は、送信バッファ部からの各端末装置宛の送信データ量情報に基づいて、各端末装置に対して、平均受信状態情報と、Top−M受信状態情報とのどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部へ出力する。なお、通知要求情報の決定手順の詳細については後述する。スケジューリング部614は、受信状態情報記憶部617に記憶された各端末装置から通知された受信状態情報を読み出し、該情報に基づいて各チャネルの各リソースブロックに端末装置700を割り当て(スケジューリングし)、それぞれのリソースブロックで使用する変調パラメータを選択し、該スケジューリング結果(スケジューリング情報)と該変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する。なおスケジューリングは、さらに送信バッファ部201からの送信データ量情報に基づいて行われても良い。なお、スケジューリング部614の動作の詳細については後述する。受信状態情報記憶部617は、デマッピング部211が分離した各端末装置700から通知された受信状態情報を端末装置700毎に記憶し、スケジューリング部614へ出力する。なお、Top−M受信状態情報が通知された場合は、同時に対応するチャネルの識別情報を記憶する。
図8の端末装置700において、受信状態情報生成部709は、復調制御部314から出力された通知要求情報に基づき、該通知要求情報が平均受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態測定部308から出力された全てのチャネルにおける受信状態測定結果の平均値を算出し、該算出結果を表す受信状態情報を生成し、通知要求情報がTop−M受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態測定部308から出力された受信状態測定結果の良好なチャネルをM個選択し、該M個のチャネルの識別情報とM個の該チャネルの受信状態測定結果を表す受信状態情報を生成し出力する。
次に、通知要求決定部613における通知要求情報の決定動作の詳細について図9を用いて説明する。図9は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部613は、送信バッファ部201から各端末装置700宛の送信データ量を取得し(S801)、それぞれの端末装置700(1番目の端末装置700からN番目の端末装置700)について以下の処理を繰り返す(S802からS806のループ2)。それぞれの端末装置700について、当該端末装置700宛の送信データ量と、所定の閾値、例えば全端末装置700宛の送信データ量の平均値とを比較し(S803)、送信データ量が前記閾値以上である場合は、当該端末装置700に対してTop−M受信状態情報を要求することを選択し(S804)、送信データ量が前記閾値未満である場合は、当該端末装置700に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S805)。
なお、本実施形態では、通知要求情報の決定のために、各端末装置700へ基地局装置600が送信するデータ量の大小の判定に用いる所定の閾値として、「全端末装置700宛の送信データ量の平均値」を用いた場合について説明した。しかしながら、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値は、これに限定されるものではなく、例えば、平均受信状態情報を通知する端末装置数とTop−M受信状態情報を通知する端末装置数とが予め定めた割合となるように定めた値、通知要求情報に応じて全端末装置700から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値のように、各端末装置700へ基地局装置600が送信するデータ量の大小を判定できる指標であれば、何を用いても良い。また、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値の大きさは、0より大きく、送信バッファ部201に蓄積可能な各端末装置700当たりの最大送信データ量以下の値であることが望ましい。
次に、スケジューリング部614におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の詳細について図10を用いて説明する。図10は、本実施形態におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の一例を表すフローチャートである。スケジューリング部614は、受信状態情報記憶部617から各端末装置700から通知された受信状態情報を読み込み(S901)、まずTop−M受信状態情報を通知してきた各端末装置700へ送信する送信データを、各端末装置700の通知された各チャネルの受信状態情報に基づいて、リソースブロックに割り当てる(S902)。さらに、スケジューリング部614は、ステップS902で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた端末装置700の当該チャネルにおける受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択する(S903)。
次に、平均受信状態情報を通知してきた各端末装置700へ送信する送信データを、各端末装置700の受信状態情報に基づいて、ステップS902で割り当てた残りのリソースブロックに割り当てる(S904)。さらに、スケジューリング部614は、ステップS904で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた各端末装置700の受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択する(S905)。スケジューリング部614は、ステップS902、S904のスケジューリング結果(スケジューリング情報)と、ステップS903、905の変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する(S906)。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置700から基地局装置600へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置700宛の下りリンク送信データ量に応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、受信状態の良好な所定数M個のチャネルに関する受信状態を表すTop−M受信状態情報を通知するかを選択する。すなわち、送信データ量が多いときは、表される受信状態の精度が高いTop−M受信状態情報を通知し、送信データ量が少ないときは、Top−M受信状態情報よりも表される受信状態の精度が低い平均受信状態情報を通知する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置700については、受信状態の良好なチャネルに関する個別の詳細な受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。
また、全ての端末装置について受信状態の良好な所定数のチャネルに関する受信状態を表すTop−M受信状態情報を通知するシステムと比較して、Top−M受信状態情報を通知させる端末装置700を各端末装置700宛の下りリンク送信データ量に応じて選択し限定するため、複数の端末装置700から通知された所定数の受信状態の良好なチャネルが重複することによるスケジューリング効率低下の可能性を低減することが可能となる。
一方、下りリンクで送信すべきデータが比較的少ない端末装置700については、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報に基づいてスケジューリングおよび適応変調を行うことにより、それらの端末装置700から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置700からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置700に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
なお本実施形態では、受信状態情報として、平均受信状態情報と、受信状態が良好な所定数M個のチャネルに関するチャネルの識別情報と受信状態を表す受信状態情報(Top−M受信状態情報)とのどちらかを選択する場合について説明したが、Top−M受信状態情報に代わって、受信状態が良好な所定数M個のチャネルに関するチャネルの識別情報と該M個のチャネルにおける受信状態の平均値を表す受信状態情報を用いても良い。
[第3の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。図11および図12は、それぞれ本実施形態における基地局装置1000および端末装置1100の構成を示す概略ブロック図である。第1の実施形態では、基地局装置200からそれぞれの端末装置300へ通知要求する受信状態情報として、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報とのどちらかを選択する場合について説明した。本実施形態における基地局装置1000は、通知要求する受信状態情報として、第1の受信状態情報である平均受信状態情報と、全チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す情報を離散コサイン変換によって情報圧縮した第2の受信状態情報(以下、「DCT受信状態情報」という)とのどちらかを選択する。
このため、基地局装置1000の機能ブロックのうち、基地局装置200の通知要求決定部213に相当する通知要求決定部1013、基地局装置200のスケジューリング部214に相当するスケジューリング部1014、および基地局装置200の受信状態情報記憶部217に相当する受信状態情報記憶部1017が、第1の実施形態とは異なる。また、本実施形態における端末装置1100は、端末装置300の受信状態情報生成部309に相当する受信状態情報生成部1109が第1の実施形態とは異なる。基地局装置1000および端末装置1100のその他の構成(201〜212、215、216、301〜308、310〜314)は第1の実施形態(図2、図3)と同様であり、その説明は省略する。
図11の基地局装置1000において、通知要求決定部1013は、送信バッファ部201からの各端末装置1100宛の送信データ量情報に基づいて、各端末装置1100に対して、平均受信状態情報と、DCT受信状態情報とのどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部215へ出力する。なお、通知要求情報の決定手順の詳細については後述する。スケジューリング部1014は、受信状態情報記憶部1017に記憶された各端末装置1100から通知された受信状態情報を読み出し、該情報に基づいて各チャネルの各リソースブロックに端末装置を割り当て(スケジューリングし)、それぞれのリソースブロックで使用する変調パラメータを選択し、該スケジューリング結果(スケジューリング情報)と該変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する。なおスケジューリング部1014によるスケジューリングは、さらに送信バッファ部201からの送信データ量情報に基づいて行われても良い。なお、スケジューリング部1014の動作の詳細については後述する。
受信状態情報記憶部1017は、デマッピング部211が分離した各端末装置1100から通知された受信状態情報を端末装置1100毎に記憶し、スケジューリング部1014へ出力する。なお、DCT受信状態情報が通知された場合は、該DCT受信状態情報に対して逆離散コサイン変換(Inverse Discrete Cosine Transform:IDCT)を施し、各チャネルに関する受信状態を表す情報を復元し、記憶しても良いし、そのまま記憶し、読み出す際に逆離散コサイン変換を施して受信状態を表す情報を復元するようにしても良い。
図12の端末装置1100において、受信状態情報生成部1109は、復調制御部314から出力された通知要求情報に基づき、該通知要求情報が平均受信状態情報である場合は、受信状態測定部308から出力された全てのチャネルにおける受信状態測定結果の平均値を算出し、該算出結果を表す受信状態情報を生成する。また、受信状態情報生成部1109は、通知要求情報がDCT受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態測定部308から出力された各チャネルにおける受信状態測定結果に対して離散コサイン変換を施し、該離散コサイン変換結果を表す受信状態情報を生成し出力する。なお、基地局装置1000と端末装置1100の間の伝搬路の遅延分散値を、受信状態測定部308、または新たに図示しない遅延分散測定部を設けて測定し、その遅延分散測定結果に基づいて、遅延分散値が大きいほど受信状態情報生成部1109における離散コサイン変換のポイント数を多く、遅延分散値が小さいほど離散コサイン変換のポイント数を少なく変更する制御を行っても良い。これにより、受信状態情報生成部1109は離散コサイン変換による受信状態の圧縮効率を最適化することができる。また、受信状態情報生成部1109が、離散コサイン変換結果から高周波成分を除いたものから受信状態情報を生成するようにしてもよい。
次に、通知要求決定部1013における通知要求情報の決定動作の詳細について図13を用いて説明する。図13は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部1013は、送信バッファ部201から各端末装置1100宛の送信データ量を取得し(S1201)、それぞれの端末装置1100(1番目の端末装置1100からN番目の端末装置1100)について以下の処理を繰り返す(S1202からS1206のループ3)。それぞれの端末装置1100について、当該端末装置1100宛の送信データ量と、所定の閾値、例えば全端末装置1100宛の送信データ量の平均値とを比較し(S1203)、送信データ量が前記閾値以上である場合は、当該端末装置1100に対してDCT受信状態情報を要求することを選択する(S1204)。一方、ステップS1203の比較において、送信データ量が前記閾値未満である場合は、通知要求決定部1013は、当該端末装置1100に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S1205)。
なお、本実施形態では、各端末装置1100へ基地局装置1000が送信するデータ量の大小を判定し、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値として、「全端末装置1100宛の送信データ量の平均値」を用いた場合について説明した。しかしながら、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値は、これに限定されるものではなく、例えば、平均受信状態情報を通知する端末装置数と、DCT受信状態情報を通知する端末装置数とが予め定めた割合となるように定めた値、通知要求情報に応じて全端末装置1100から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値、のように、各端末装置1100へ基地局装置1000が送信するデータ量の大小を判定できる指標であれば、何を用いても良い。
また、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値の大きさは、0より大きく、送信バッファ部201に蓄積可能な各端末装置1100当たりの最大送信データ量以下の値であることが望ましい。
次に、スケジューリング部1014におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の詳細について図14を用いて説明する。図14は、本実施形態におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の一例を表すフローチャートである。まずスケジューリング部1014は、受信状態情報記憶部1017から各端末装置1100から通知された受信状態情報または逆離散コサイン変換によって復元された受信状態情報を読み込み(S1301)、まずDCT受信状態情報を通知してきた各端末装置1100へ送信する送信データを、各端末装置1100の逆離散コサイン変換結果の各チャネルの受信状態情報に基づいて、リソースブロックに割り当てる(S1302)。さらに、スケジューリング部1014は、ステップS1302で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた端末装置1100の当該チャネルにおける受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択する(S1303)。
次に、スケジューリング部1014に平均受信状態情報を通知してきた各端末装置1100へ送信する送信データを、各端末装置1100の受信状態情報に基づいて、ステップS1302で割り当てた残りのリソースブロックに割り当てる(S1304)。さらに、スケジューリング部1014は、ステップS1304で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた各端末装置1100の受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択し(S1305)、スケジューリング結果(スケジューリング情報)と変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)を出力する(S1306)。
なお、本実施形態において、第2の受信状態情報であるDCT受信状態情報は、全チャネルの受信状態に対して離散コサイン変換を施した情報であるとして説明したが、受信状態の良好な所定数のチャネルに関する受信状態に対して離散コサイン変換を施した情報としてもよい。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置1100から基地局装置1000へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置1100宛の下りリンク送信データ量に応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、全チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す情報を離散コサイン変換によって情報圧縮したDCT受信状態情報を通知するかを選択する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置1100については、各チャネル個別の受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。
一方、下りリンクで送信すべきデータが比較的少ない端末装置1100については、全チャネルの受信状態の平均値を表す受信状態情報に基づいてスケジューリングおよび適応変調を行うことにより、それらの端末装置1100から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置1100からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置1100に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
[第4の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。図15および図16は、それぞれ本実施形態における基地局装置1400および端末装置1500の構成を示す概略ブロック図である。第1の実施形態では、基地局装置200からそれぞれの端末装置300へ通知要求する受信状態情報として、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報とのどちらかを選択する場合について説明した。本実施形態における基地局装置1400は、通知要求する受信状態情報として、第1の受信状態情報である平均受信状態情報と、最初のチャネルに関する受信状態を表す情報と他のチャネルに関しては受信状態を表す情報の隣接チャネルからの差分値を用いることによって情報削減した第2の受信状態情報(以下、「差分受信状態情報」という)とのどちらかを選択する。
このため、基地局装置1400の機能ブロックのうち、基地局装置200の通知要求決定部213に相当する通知要求決定部1413、基地局装置200のスケジューリング部214に相当するスケジューリング部1414、および基地局装置200の受信状態情報記憶部217に相当する受信状態情報記憶部1417が、第1の実施形態とは異なる。また、本実施形態における端末装置1500は、端末装置300の受信状態情報生成部309に相当する受信状態情報生成部1509が第1の実施形態とは異なる。基地局装置1400および端末装置1500のその他の構成(201〜212、215、216、301〜308、310〜314)は第1の実施形態(図2、図3)と同様であり、その説明は省略する。
図15の基地局装置1400において、通知要求決定部1413は、送信バッファ部201からの各端末装置1500宛の送信データ量情報に基づいて、各端末装置1500に対して、平均受信状態情報と、差分受信状態情報とのどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部215へ出力する。なお、通知要求情報の決定手順の詳細については後述する。スケジューリング部1414は、受信状態情報記憶部1417に記憶された各端末装置1500から通知された受信状態情報を読み出し、該情報に基づいて各チャネルの各リソースブロックに端末装置を割り当て(スケジューリングし)、それぞれのリソースブロックで使用する変調パラメータを選択し、該スケジューリング結果(スケジューリング情報)と該変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する。なおスケジューリング部1414によるスケジューリングは、さらに送信バッファ部201からの送信データ量情報に基づいて行われても良い。なお、スケジューリング部1414の動作の詳細については後述する。
受信状態情報記憶部1417は、デマッピング部211が分離した各端末装置1500から通知された受信状態情報を端末装置1500毎に記憶し、スケジューリング部1414へ出力する。なお、差分受信状態情報が通知された場合は、最初のチャネルの受信状態情報を起点として順番に各チャネルの差分値を加算することによって、各チャネルに関する受信状態を表す情報を復元し、記憶しても良いし、そのまま記憶し、読み出す際に順番に各チャネルの差分値を加算して受信状態を表す情報を復元するようにしても良い。
図16の端末装置1500において、受信状態情報生成部1509は、復調制御部314から出力された通知要求情報に基づき、該通知要求情報が平均受信状態情報である場合は、受信状態測定部308から出力された全てのチャネルにおける受信状態測定結果の平均値を算出し、該算出結果を表す受信状態情報を生成し、通知要求情報が差分受信状態情報を要求する情報である場合は、受信状態測定部308から出力された最初のチャネルの受信状態測定結果を起点として他のチャネルに関する受信状態測定結果の隣接チャネルからの差分値をそれぞれ算出し、最初のチャネルの受信状態測定結果と他のチャネルに関する差分値結果とを表す受信状態情報を生成し出力する。
次に、通知要求決定部1413における通知要求情報の決定動作の詳細について図17を用いて説明する。図17は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部1413は、送信バッファ部201から各端末装置1500宛の送信データ量を取得し(S1601)、それぞれの端末装置1500(1番目の端末装置1500からN番目の端末装置1500)について以下の処理を繰り返す(S1602からS1606のループ4)。通知要求決定部1413は、それぞれの端末装置1500について、当該端末装置1500宛の送信データ量と、所定の閾値、例えば全端末装置1500宛の送信データ量の平均値とを比較し(S1603)、送信データ量が前記閾値以上である場合は、当該端末装置1500に対して差分受信状態情報を要求することを選択し(S1604)、送信データ量が前記閾値未満である場合は、当該端末装置1500に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S1605)。
なお、本実施形態では、各端末装置1500へ基地局装置1400が送信するデータ量の大小を判定し、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値として、「全端末装置宛の送信データ量の平均値」を用いた場合について説明した。しかしながら、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値は、これに限定されるものではなく、例えば、平均受信状態情報を通知する端末装置数と、差分受信状態情報を通知する端末装置数が予め定めた割合となるように定めた値や、通知要求情報に応じて全端末装置から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値、のように、各端末装置1500へ基地局装置1400が送信するデータ量の大小を判定できる指標であれば、何を用いても良い。
また、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値の大きさは、0より大きく、送信バッファ部に蓄積可能な各端末装置1500当たりの最大送信データ量以下の値であることが望ましい。
次に、スケジューリング部1414におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の詳細について図18を用いて説明する。図18は、本実施形態におけるスケジューリング動作と変調パラメータ選択動作の一例を表すフローチャートである。スケジューリング部1414は、受信状態情報記憶部1417から各端末装置から通知された受信状態情報または差分値の加算処理によって復元された受信状態情報を読み込む(S1701)。スケジューリング部1414は、まず差分受信状態情報を通知してきた各端末装置1500へ送信する送信データを、各端末装置1500の各チャネルの復元された受信状態情報に基づいて、リソースブロックに割り当てる(S1702)。さらにスケジューリング部1414は、ステップS1702で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた端末装置1500の当該チャネルにおける受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択する(S1703)。
次に、スケジューリング部1414は、平均受信状態情報を通知してきた各端末装置1500へ送信する送信データを、各端末装置1500の受信状態情報に基づいて、ステップS1702で割り当てた残りのリソースブロックに割り当てる(S1704)。さらにスケジューリング部1414は、ステップS1704で割り当てた各リソースブロックについて、それぞれのリソースブロックに割り当てられた各端末装置の受信状態情報に基づいて、変調パラメータを選択する(S1705)。次に、スケジューリング部1414は、ステップS1702、S1704のスケジューリング結果(スケジューリング情報)と、ステップS1703、1705の変調パラメータ選択結果(変調パラメータ情報)とを出力する(S1706)。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置1500から基地局装置1400へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置1500宛の下りリンク送信データ量に応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、最初のチャネルに関する受信状態を表す情報と他のチャネルに関しては受信状態を表す情報の隣接チャネルからの差分値を用いることによって情報削減した差分受信状態情報を通知するかを選択する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置1500については、各チャネル個別の受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。
一方、下りリンクで送信すべきデータが比較的少ない端末装置1500については、全チャネルの受信状態の平均値を表す受信状態情報に基づいてスケジューリングおよび適応変調を行うことにより、それらの端末装置1500から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置1500からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置1500に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
[第5の実施形態]
図19は、本実施形態における基地局装置1800の構成を示す概略ブロック図である。上述の第1から第4の実施形態では、基地局装置からそれぞれの端末装置へ通知要求する受信状態情報を決定する基準として、送信バッファ部に蓄積されている各端末装置宛の送信データの量を用いる場合について説明した。本実施形態における基地局装置1800は、通知要求する受信状態情報を決定する基準として、送信バッファ部1801に蓄積されている各端末装置300宛の送信データ量の時間変動量(以下、送信データの「瞬時ビットレート」という)またはその時間平均量(以下、送信データの「平均ビットレート」という)を用いる。つまり、本実施形態における瞬時ビットレートおよび平均ビットレートは、通知要求情報に従って各端末装置300が通知してきた受信状態情報に基づいて基地局装置1800が実際に送信するときに送信バッファ部1801に蓄積されている予想送信データ量を表す指標である。
このため、基地局装置1800の機能ブロックのうち、基地局装置200の送信バッファ部201に相当する送信バッファ部1801、および基地局装置200の通知要求決定部213に相当する通知要求決定部1813が、第1の実施形態とは異なる。基地局装置1800のその他の構成および端末装置300の構成は、第1の実施形態(図2、図3)と同様であり、その説明は省略する。
なお、ここでは第1の実施形態に対して通知要求する受信状態情報を決定する基準を送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートに変更した場合について説明するが、同様にして第2から第4の実施形態についても適用可能である。
図19において、送信バッファ部1801は、入力された送信データを送信先の端末装置300毎にバッファに蓄積し、所定の時間内、例えば図1における1サブフレームの時間内に新たに送信バッファに追加された各端末装置宛の送信データ量すなわち送信データの瞬時ビットレート、もしくは該送信データ瞬時ビットレートの所定時間、例えば所定サブフレーム数にわたる平均値である送信データの平均ビットレートを算出し、通知要求決定部1813へ出力する。
なお、各端末装置300宛の送信データのビットレートとして、ネットワークの制御層や媒体アクセス制御層(Media Access Control層:MAC層)などの上位層において該送信データに対応付けられたサービス品質(Quality of Service:QoS)情報によって指示されるビットレートを用いても良い。この場合、各送信データに関するQoS情報が送信バッファ部1801に上位層から入力され、このQoS情報に基づいて各端末装置300宛の送信データのビットレートを算出し、通知要求決定部1813へ出力する。
通知要求決定部1813は、送信バッファ部1801からの各端末装置300宛の送信データの瞬時ビットレートまたは送信データの平均ビットレートに基づいて、各端末装置300に対して、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報とのどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部215へ出力する。
次に、通知要求決定部1813における通知要求情報の決定動作の詳細について図20を用いて説明する。図20は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部1813は、送信バッファ部1801から各端末装置300宛の送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートを取得し(S1901)、それぞれの端末装置300(1番目の端末装置300からN番目の端末装置300)について以下の処理を繰り返す(S1902からS1906のループ6)。それぞれの端末装置300について、当該端末装置300宛の送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートと、所定の閾値、例えば送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートの全端末装置300の平均値とを比較し(S1903)、送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートが前記閾値以上である場合は、当該端末装置300に対して個別受信状態情報を要求することを選択する(S1904)。一方、送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートが前記閾値未満である場合は、通知要求決定部1813は、当該端末装置300に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S1905)。
なお、本実施形態では、各端末装置300へ基地局装置1800が送信するデータ量の大小を判定し、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値として、「全端末装置300宛の送信データ量の平均値」を用いた場合について説明した。しかしながら、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値は、これに限定されるものではなく、例えば、平均受信状態情報を通知する端末装置数と、個別受信状態情報を通知する端末装置数が予め定めた割合となるように定めた値や、通知要求情報に応じて全端末装置300から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値、のように、各端末装置300へ基地局装置1800が送信するデータ量の大小を判定できる指標であれば、何を用いても良い。
また、通知要求情報の決定に用いる所定の閾値の大きさは、0より大きく、送信バッファ部に蓄積可能な各端末装置300当たりの最大通信速度(ビットレート)以下の値であることが望ましい。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置300から基地局装置1800へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置300宛の下りリンク送信データの瞬時ビットレートまたは平均ビットレートに応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、各チャネルそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報を通知するかを選択する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置300については、各チャネル個別の詳細な受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。
一方、下りリンクで単位時間当たりに送信すべきデータが比較的少ない端末装置300については、全チャネルの受信状態の平均値を表す受信状態情報に基づいてスケジューリングおよび適応変調を行うことにより、それらの端末装置300から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置300からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置300に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
[第6の実施形態]
上述の第1から第5の実施形態では、OFDMシステムを想定し、チャネルとは1つあるいは複数のサブキャリアを意味するものとして説明した。本実施形態では、MIMO(Multiple Input Multiple Output)−OFDMシステムにおける適用方法の一例について、各送信アンテナの1つあるいは複数のサブキャリアをそれぞれチャネルとする場合を説明する。
図21は、本実施形態における下りリンクのサブフレーム構成の一例を示した図である。本実施形態における基地局装置はL本(Lは2以上の整数)の送信アンテナA1〜ALから異なる信号を送信する。サブフレームは、送信アンテナA1〜ALのそれぞれから送信されるL個の領域を含み、各領域はさらに周波数方向にK個(Kは自然数)の領域に分割されている。このL×K個の領域をそれぞれチャネルとし、このサブフレームを送信単位を意味するものとし、このサブフレームを1回のスケジューリング処理においてチャネルの割り当てを行う範囲とする。また、サブフレームを時間軸方向に所定の時間長TTI(Transmission Time Interval)でT個(Tは自然数)に分割し、1チャネルにおける1TTI内をスケジューリングの単位(リソースブロック)とする。
このようなサブフレーム構成のMIMO−OFDMシステムにおいても、チャネルあるいはリソースブロックという用語の示す領域が異なるのみで、上述の各実施形態と同様な処理を適用することができる。
以上のように、サブフレーム内の複数のチャネルを用いて通信を行うシステムにおいて、各端末装置における各チャネルの受信状態が異なる可能性のあるシステムに対して、本発明を適用可能であり、システム全体において、各端末装置からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
[第7の実施形態]
本実施形態では、上述の第1の実施形態各々においてさらに、基地局装置200の通知要求決定部213は、端末装置300に対して受信状態情報を最初に要求する場合に該端末装置300に対しては第1の受信状態情報である全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を要求する通知要求情報を生成する。
図22は、本実施形態における基地局装置200と、ある1つの端末装置300との間の最初の通知要求情報と受信状態情報の通知に関係する手順の一例を示した図である。
なお、ここでは第1の実施形態において最初に通知要求を行う場合について説明するが、同様にして第2から第6の実施形態についても同様に適用可能である。
以下、図22を用いて本実施形態について説明する。まず基地局装置200は、端末装置300宛の最初の下りリンク送信データが送信バッファ部201に入力されると(S2101)、端末装置300に対して平均受信状態情報を要求する通知要求情報を生成し(S2102)、該通知要求情報を下りリンク制御情報の一部として端末装置300に通知する(S2103)。
端末装置300は、平均受信状態情報を要求する通知要求情報を受信し、受信状態測定部308が下りリンクのパイロットシンボルから各チャネルに関する受信状態を測定し(S2104)、受信状態情報生成部309が、全チャネルの受信状態測定結果の平均値を算出し、該平均値を表す平均受信状態情報を生成し(S2105)、基地局装置200に対して通知する(S2106)。次に、基地局装置200は、端末装置300からの平均受信状態情報を受信し、その他の端末装置300からの受信状態情報と合わせて、下りリンクのスケジューリングおよび適応変調を行う(S2107)。さらに基地局装置200の通知要求決定部213は、端末装置300宛の送信データ量に基づいて端末装置300に要求する受信状態情報を平均受信状態情報と第2の受信状態情報である個別受信状態情報から選択し、該選択結果を受けて下りリンク制御情報生成部215は、通知要求情報を生成する(S2108)。基地局装置200は、この通知要求情報を下りリンク制御情報の一部として端末装置300に通知する(S2109)。なお、図22では、ステップS2108において個別受信状態情報が選択される場合の例を示している。
端末装置300は、個別受信状態情報を要求する通知要求情報を受信し、また、受信状態測定部308が下りリンクのパイロットシンボルから各チャネルに関する受信状態を測定する(S2110)。受信状態情報生成部309は、ステップS2110にて測定した各チャネルの受信状態測定結果から各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報を生成し(S2111)、端末装置300は、基地局装置200に対して通知する(S2112)。以降、端末装置300宛の送信データが存在する間、上述のステップS2107からステップS2112の手順を繰り返す。なお、ステップS2102からステップS2106までが本実施形態における最初の通知要求情報と受信状態情報の通知の手順となる。
また、図22では、受信状態情報を最初に要求するタイミングとして、対象端末装置300宛の最初の送信データが送信バッファ部に入力されたタイミングとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、対象端末装置300が基地局装置200に対して接続要求を行ったタイミング、基地局装置200と対象端末装置300の間で認証が完了したタイミング、端末装置が300一時的に通信を中断している状態から復帰したタイミング、などにも適用できる。
以上のように、本実施形態では、端末装置300に対して受信状態情報を最初に要求する場合に該端末装置300に対しては全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を要求する。これにより、基地局装置200と端末装置300との間でデータ通信を開始する際に、該端末装置300から全チャネルの受信状態の平均値を表す受信状態情報を用いるため、上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
[第8の実施形態]
上述の第1から第7の実施形態では、各端末装置宛の下りリンク送信データ量に基づいて、各端末装置が受信状態を報告する際の受信状態情報の方式を決定する場合について説明した。本実施形態では、各端末装置宛の下りリンク送信データ量と各端末装置における最大ドップラー周波数fdとに基づいて、各端末が受信状態を報告する際の受信状態情報の方式を決定する場合について説明する。ドップラー周波数は、基地局装置と端末装置との相対速度に比例して大きくなるので、ドップラー周波数が大きいということは、基地局装置と端末装置との相対速度が大きく、基地局装置と端末装置との間の伝搬路すなわち受信状態が変化する可能性が高いということを意味する。これを利用して、本実施形態では、受信状態の時間変動の指標となる値として最大ドップラー周波数を用いる。
以下、図面を参照して、本発明の第8の実施形態について説明する。図23は、本実施形態における基地局装置2300の構成を示す概略ブロック図である。なお、本実施形態における端末装置は第1の実施形態における端末装置300の構成と同様の構成である。 第1の実施形態では、基地局装置200からそれぞれの端末装置300へ通知要求する受信状態情報を決定する際、送信バッファ部201内の送信データ量を参照する場合について説明した。本実施形態における基地局装置2300は、基地局装置2300からそれぞれの端末装置300へ通知要求する受信状態情報を決定する際、送信バッファ部201内の送信データ量および各端末装置300における最大ドップラー周波数fdを参照する。
本実施形態では、各端末装置からの上りリンク信号にパイロット信号を含め、これを用いて基地局装置2300において各端末装置300についての最大ドップラー周波数fdを測定する場合の例を説明する。このため、基地局装置2300の機能ブロックのうち、fd測定部2318を備えることと、基地局装置200の通知要求決定部213に相当する通知要求決定部2313と、基地局装置200のデマッピング部211に相当するデマッピング部2311とが、第1の実施形態とは異なる。基地局装置2300および端末装置300のその他の構成(201〜212、214〜217、301〜314)は第1の実施形態(図2、図3)と同様であり、その説明は省略する。
図23の基地局装置2300において、デマッピング部2311は、A/D変換部210から送られたデジタル信号(変調シンボル)をデマッピングし、受信状態情報とデータ系列とパイロット系列を分離し、受信状態情報を受信状態情報記憶部217へ、データ系列を復号化部212へ、パイロット系列をfd測定部2318へ、それぞれ出力する。fd測定部2318は、デマッピング部2311で取り出されたパイロット系列の時間方向の変動の大きさから最大ドップラー周波数fdを測定し、fd測定結果を出力する。通知要求決定部2313は、fd測定部2318において測定された最大ドップラー周波数fdの測定結果と送信バッファ部201からの各端末装置300宛の送信データ量情報とに基づいて、各端末装置300に対して、全チャネルの受信状態の平均値を表す第1の受信状態情報(平均受信状態情報)と、各チャネルに関するそれぞれの受信状態を表す第2の受信状態情報(個別受信状態情報)とのどちらを通知要求するかを決定し、該決定結果を通知要求情報として下りリンク制御情報生成部215へ出力する。通知要求情報の決定手順の詳細については後述する。なお、本実施形態では、各端末装置300からの上りリンク信号にパイロット信号を含め、これを用いて基地局装置2300において最大ドップラー周波数fdを測定する場合の例で説明したが、この構成に限定されるものではなく、fd測定部2318を端末装置300が具備し、下りリンク信号のパイロット信号等を用いて各端末装置300において最大ドップラー周波数fdを測定し基地局装置2300に報告する構成としても良い。
次に、通知要求決定部2313における通知要求情報の決定動作の詳細について図24を用いて説明する。図24は、本実施形態における通知要求情報の決定の動作の一例を表すフローチャートである。まず通知要求決定部2313は、送信バッファ部201から各端末装置300宛の送信データ量を取得し(S2401)、各端末装置300について最大ドップラー周波数fdの測定結果を取得し(S2402)、それぞれの端末装置300(1番目の端末装置300からN番目の端末装置300)について以下の処理を繰り返す(S2403からS2408のループ)。
通知要求決定部2313は、それぞれの端末装置300について、当該端末装置300宛の送信データ量と所定の第1閾値を比較し(S2404)、送信データ量が所定の第1閾値以上である場合は、さらに当該端末装置300について最大ドップラー周波数fdの測定結果と所定の第2閾値とを比較し(S2405)、最大ドップラー周波数fdの測定結果が所定の第2閾値未満である場合は、個別受信状態情報を要求することを選択する(S2406)。また、送信データ量が所定の第1閾値未満である場合、あるいは最大ドップラー周波数fdの測定結果が所定の第2閾値以上である場合は、通知要求決定部2313は、当該端末装置300に対して平均受信状態情報を要求することを選択する(S2407)。
なお、所定の第1閾値は、全端末装置300宛の送信データ量の平均値や、個別受信状態情報を通知する端末装置数と平均受信状態情報を通知する端末装置数が予め定めた割合となるように定めた値、通知要求情報に応じて全端末装置300から通知される受信状態情報の総情報量が予め定めた値以下となるような端末装置数の割合を実現する値、などを用いることが好ましいが、これに限られるものではなく、0より大きく、送信バッファ部201に蓄積可能な各端末装置300当たりの最大送信データ量以下の値であれば効果が得られる。
また、上述の所定の第2閾値は、端末装置300が受信状態を測定する時刻と、基地局装置200がその受信状態測定結果に基づいてスケジューリング/適応変調した送信データを端末装置300が受信する時刻との間の時間、いわゆる処理遅延が、最大ドップラー周波数fdの逆数に定数を乗算することにより得られるコヒーレント時間と一致するように定めた値を用いることが好ましいが、これに限られるものではなく、端末装置300が受信状態を測定する時刻における受信状態と、基地局装置200がその受信状態測定結果に基づいてスケジューリング/適応変調した送信データを端末装置300が受信する時刻における受信状態との間の変動が許容範囲内となり、これら2つの受信状態がほぼ同様の値となるような最大ドップラー周波数fdの値であれば効果が得られる。
なお、上記の説明では、各端末装置300のチャネルの受信状態測定結果の時間変動の大きさを示す指標として、端末装置300における最大ドップラー周波数fdを用いる場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、端末装置におけるコヒーレント時間、端末装置が受信状態を測定する時刻における受信状態と、基地局がその受信状態測定結果に基づいてスケジューリング/適応変調した送信データを端末が受信する時刻における受信状態との差、端末の移動速度を測定した値など、各端末装置のチャネルの受信状態測定結果の変動の速さに関連する他の指標を用いても良いことは勿論である。
このように、本実施形態によれば、複数の端末装置300から基地局装置2300へ受信状態情報を通知する際に、各端末装置300宛の下りリンク送信データ量と各端末装置300についての最大ドップラー周波数fdとに応じて、全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を通知するか、全チャネルそれぞれの受信状態を表す個別受信状態情報を通知するかを選択する。そのため、多くの送信データが送信されるため、下りリンクで多くのリソースブロックを割り当てる必要のある端末装置300については、詳細な個別受信状態情報を得ることができ、各チャネルの詳細な受信状態情報に基づく効率的なスケジューリングおよび適応変調を優先的に行うことが可能となり、より高速な伝送が実現できる。さらに、多くの送信データを送信する必要があっても、チャネルの受信状態の時間変動が大きく、処理遅延の前後で受信状態が変化するためスケジューリング/適応変調の効果が小さい端末装置300については、平均受信状態情報報告をするため、それらの端末装置300から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
一方、下りリンクで送信すべきデータが比較的少ない端末装置300については、平均受信状態情報を報告するため、それらの端末装置300から上りリンクを用いて通知すべき受信状態情報の情報量を削減することができる。
以上から、システム全体において、各端末装置300からの上りリンクでの受信状態情報の総通知量を抑えて効率の良い受信状態情報の通知を実現し、かつ、高速・大容量の通信を必要とする端末装置300に対して効率的なスケジューリングと適応変調を適用し、システム全体の伝送効率を上げる効率的なスケジューリングと適応変調とを実現することが可能となる。
なお、本実施形態と同様に、第2から第7の実施形態の通知要求決定部において、送信データ量に加えて、最大ドップラー周波数fdなどの受信状態の時間変動を表す指標に基づき、通知を要求する受信状態情報の種類を決定するようにしてもよい。また、送信データ量を用いず、最大ドップラー周波数fdなどの受信状態の時間変動を表す指標のみに基づき、通知を要求する受信状態情報の種類を決定するようにしてもよい。
また、上述の第1から第8の実施形態では、第1の受信状態情報として全チャネルの受信状態の平均値を表す平均受信状態情報を用いる場合について説明したが、平均値に代えて、全チャネルの受信状態の最大値、最小値、中央値など、その他の全チャネルの受信状態を代表する値を用いても良い。
以上のように上述の第1から第8の各実施形態では、伝送システムとしてマルチキャリア伝送システム(特にOFDM伝送システム)、チャネル構成として少なくとも1つのサブキャリアを備える、適応変調の対象単位としてチャネル毎、適応スケジューリング(チャネルの割り当て)としてチャネル毎としたセルラーシステムに、受信状態としてパイロットシンボルに基づき算出したS/N比を用いて本発明を説明した。しかしながら、本発明の適用できる、変調方式、チャネル構成、適応変調の対象単位、適応スケジューリング(チャネルの割り当て)、及び受信状態は上記に限定されるものではない。
例えば、伝送システムとして拡散技術を用いたMC−CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access)システムを、適応変調および適応スケジューリングの単位は、MIMO(Multiple Input Multiple Output)などのSDMA(Space Division Multiple Access:空間分割多元接続)において送信アンテナあるいは固有モードが示す複数のチャネル、CDMAにおける複数のコードチャネル、あるいはこれらの組み合わせとしてのチャネルなど、複数のチャネルを用いて通信を行なう他のシステムであっても、チャネル毎に受信状態が異なる可能性があるシステムにおいて、本発明を適用することができる。
また、受信状態情報としては、RSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度表示信号)、CNR(Carrier to Noise Ratio:搬送波対雑音電力比)、SIR(Signal to Interference power Ratio:受信信号電力対干渉電力比)、SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio:受信信号電力対干渉電力および雑音電力比)、CIR(Carrier to Interference power Ratio:搬送波電力対干渉電力比)、CINR(Carrier to Interference plus Noise power Ratio:搬送波電力対干渉電力および雑音電力比)、など受信信号電力や搬送波電力に関連して受信状態を示す指標や、変調方式とチャネル符号化率の組み合わせであるMCS(Modulation and Coding Scheme)や伝送レートなどの変調パラメータ等の伝搬路状態に応じて選択された変調パラメータなどの伝送速度にかかわる指標を用いても良い。
また、上述の第1から第8の実施形態では、基地局装置と複数の端末装置とから構成されるFDD(Frequency Division Duplex:周波数分割複信)を採用する通信システムであり、下りリンクの通信においてOFDMの適応変調システムを想定し、上りリンクの通信ではOFDMと適応変調は行わないシステムを想定しているが、これに限定されるものではない。
更に、本発明は、複数の無線通信装置のいずれか(基地局装置)がスケジューリング機能と適応変調を実施し、他の無線通信装置(端末装置)が受信状態情報送信機能を実施することができる関係にある無線通信装置同士へ適用することができる。
なお、二つの無線通信装置間で、チャネルの受信状態情報を通知する側(受信状態情報送信機能を有する側)を端末装置、通知された受信状態情報に基づいて各端末装置への送信データを各チャネルに割り当て適応変調を行う側(スケジューリング機能を行う側)を基地局装置として説明したが、一つの無線通信装置が両方の機能を有する構成であってもよい。なお、無線通信装置とは、無線通信を行なう装置であり、基地局装置、端末装置、無線機、携帯端末装置、携帯電話等を含む。
また、図2における送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部213、スケジューリング部214、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部217、あるいは図3におけるGI除去部304、FFT部305、デマッピング部306、復号化部307、受信状態測定部308、受信状態情報生成部309、符号化部310、マッピング部311、復調制御部314、あるいは図7における送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部613、スケジューリング部614、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部617、あるいは図8におけるGI除去部304、FFT部305、デマッピング部306、復号化部307、受信状態測定部308、受信状態情報生成部709、符号化部310、マッピング部311、復調制御部314、あるいは図11における送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部1013、スケジューリング部1014、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部1017、あるいは図12におけるGI除去部304、FFT部305、デマッピング部306、復号化部307、受信状態測定部308、受信状態情報生成部1109、符号化部310、マッピング部311、復調制御部314、あるいは図15における送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部1413、スケジューリング部1414、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部1417、あるいは図16におけるGI除去部304、FFT部305、デマッピング部306、復号化部307、受信状態測定部308、受信状態情報生成部1509、符号化部310、マッピング部311、復調制御部314、あるいは図19における送信バッファ部1801、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部1813、スケジューリング部214、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部217、あるいは図23における送信バッファ部201、符号化部202、マッピング部203、IFFT部204、GI挿入部205、デマッピング部211、復号化部212、通知要求決定部2313、スケジューリング部214、下りリンク制御情報生成部215、パイロット生成部216、受信状態情報記憶部217の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線通信を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。