JP5088149B2 - スケジューリング方法及び無線基地局 - Google Patents

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Description

本発明は、スケジューリング方法及び無線基地局に関する。本発明は、直交周波数分割多重方式を用いており、周波数資源を3以上の通信チャネルに分割して使用する無線通信システムに適用するのが特に好適である。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数多重方式)を利用する移動通信システムでは、隣接するセル同士が同じ周波数資源を同時に利用すると相互干渉を引き起こすため、隣接するセル同士が異なる周波数資源が割当てられるように周波数割当てを設定する必要がある。
ところが、周波数資源を細かく分割し全セルそれぞれに異なる周波数資源を割当てることは不可能であるため、隣接していないセル同士が同じ周波数資源を繰り返し利用し、周波数資源の再利用を行う手法がよく利用される。
この周波数割当て方式において、更なる周波数利用効率を上げる手段としてFFR(Fractional Frequency Reuse:周波数再利用)が注目されている。このFFRとは移動局と無線基地局との距離に応じて周波数再使用距離(frequency reuse distance)を変化させる方法であり、無線基地局から遠い(干渉が大きい)移動局に対しては周波数再使用距離を大きくすることで隣接セル間干渉を防ぎ、無線基地局から近い(干渉が少ない)移動局に対しては周波数再使用距離を小さくすることで周波数利用効率を上げ、システム全体の周波数利用効率を向上させる方法である。
このFFRにおいて、更に周波数利用効率を向上させる手段として、送信電力制御と併用する方式が非特許文献1で提案されている。
この非特許文献1では無線基地局から遠い(干渉が大きい)移動局に対しては、隣接セルと異なる周波数帯域(優先チャネル)を利用し、無線基地局から近い(干渉が小さい)移動局に対しては、送信電力を隣接セルに干渉を及ぼさない程度に抑え、隣接セルが利用している帯域(非優先チャネル)に割当てる。つまり、送信電力を抑え隣接セルへの干渉を抑圧することで、従来利用していない帯域を利用し、周波数利用効率を向上させることを提案している。
また、特許文献1には、一般的な周波数繰り返し距離が3のFFRにおいて、移動局の無線基地局からの距離に応じて周波数繰り返し距離を変更する手法が記載されている。ここでは、周波数帯域を4つの通信チャネルに分け、3つの通信チャネルはセル端付近の端末用に用いられる時間的に周波数繰り返し=3の領域に利用し、残りの1つの通信チャネルはセル中心付近の端末用に用いられる周波数繰り返し距離=1の領域に利用する。そうすることで、隣接干渉による品質の劣化を抑えつつ、周波数利用効率を上げている。
特許文献2には、隣接セルと同一周波数を使用する場合、セルを同心円状に中心エリアと周辺エリアに分け、中心エリアは隣接セルと干渉しない程度に送信電力を抑圧することが記載されている。
特開2004−159345号公報 特開2007−235201号公報 Samsung,"Flexible Fractional Frequency Reuse Appro", 3rd Generation Partnership Project TSG−RAN WG1, R1−051341, 8.2, November 2005
非特許文献1には、非優先チャネルに割当てる場合は、その送信電力を隣接セルに影響を及ぼさない程度に設定するとしか記載されておらず、優先チャネルと非優先チャネル間の干渉を含めた制御方法については開示がない。そのため、最適な変調方式(MCS:Modulation and Coding Scheme)を設定することができず、スループットが低下する等の問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、移動局毎に好適な変調方式を設定できスループットを向上できるスケジューリング方法及び無線基地局を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様では、直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線基地局において、
前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い得る送信手段と、
自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出する受信状態検出手段と、
検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行うスケジュール手段と、
を有し、
前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に前記第1のチャンネルを割当て、第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に前記第2のチャンネルを割当てる。
好ましくは、前記スケジュール手段は、受信状態の指標値それぞれに対応する変調方式を予め設定したテーブルと、
検出した各移動局の受信状態で前記テーブルを検索して変調方式を決定するテーブル検索手段を有する。
好ましくは、前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に割当てて残った第1のチャンネルを第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に割当てる。
好ましくは、前記スケジュール手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が、送信電力閾値を超えないように制限する送信電力制限手段を有する。
好ましくは、前記送信電力制限手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が前記送信電力閾値を超えたとき、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する変調方式をより符号化率の低い変調方式に変更する変調方式変更手段を有する。
好ましくは、前記スケジュール手段は、自セルの第1のチャンネルと他セルの第2のチャンネル間及び自セルの第2のチャンネルと他セルの第1のチャンネル間の干渉を補償するため補償値を決定する補償値決定手段と、
前記補償値を用いて前記第1のチャンネルを割当てる移動局の受信状態を補正する補正手段を有する。
好ましくは、前記補正手段は、更に、前記補償値を用いて前記第2のチャンネルを割当てる移動局の利用する変調方式と送信電力を補正する。
好ましくは、前記干渉電力補償値決定手段は、パケット誤り率が大きくなると前記干渉電力補償値を増加させ、パケット誤り率が小さくなると前記干渉電力補償値を減少させる。
本発明の一実施態様では、直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線通信システムのスケジューリング方法において、
前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い、
自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出し、
検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行い、
前記決定の際に、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に前記第1のチャンネルを割当て、第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に前記第2のチャンネルを割当てる。
このような無線基地局によれば、移動局毎に好適な変調方式を設定できスループットを向上することができる。
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。
本発明の実施形態として、繰り返し周波数距離が3のときのFFR手法について説明する。なお、繰り返し周波数距離は4,5,6等の3以上であれば良い。また、受信状態の指標としてCINR(Carrier to Interference and Noise Ratio),CQI(Channel Quality Indicator)のどちらを利用しても良いが、本実施形態ではCINRを利用した場合の手順について説明する。
<周波数割当て>
まず、セル設計時にOFDMの周波数帯域(F1+F2+F3)を3つの通信チャネル(F1,F2,F3)に分け、図1に示すように、隣接セルが利用する通信チャネルと重ならないように第1のチャンネルとしての優先チャネルを各セルに割当てる。セル1aにはハッチングで示す優先チャネル(F1)を割当ててグレーで示す第2のチャンネルとしての非優先チャネル(F2+F3)を割当てる。セル1bには梨地で示す優先チャネル(F2)を割当ててグレーで示す非優先チャネル(F3+F1)を割当てる。セル1cにはメッシュで示す優先チャネル(F3)を割当ててグレーで示す非優先チャネル(F1+F2)を割当てる。
図2に、FFRを適用した場合のOFDMA(OFDM Access)無線フレームの下りリンクサブフレームの一例を示す。なお、IEEE802.16d/eの場合には、FCH(Frame Control Header)、UL−MAPその他の制御情報領域が存在するが、この図では省略している。また、TDD(Time Division Duplexing)では下りリンク(Downlink;無線基地局から移動局への下り方向)のサブフレーム、上りリンク(Uplink;移動局から無線基地局への上り方向)のサブフレームに分割されるが、この図では簡単のため、共通的な構成例として1つのみ示している。横軸はシンボルを単位とする時間方向を、縦軸はサブチャネルを単位とする周波数方向を表している。
図2に示すように、セル1aの無線基地局BS1ではDL−MAP及び下りリンク(DL)をハッチングで示す優先チャネル(F1)により大きいパワーで送信し、別の下りリンクをグレーで示す非優先チャネル(F2+F3)により小さいパワーで送信する。セル1bの無線基地局BS2ではDL−MAP及び下りリンクを梨地で示す優先チャネル(F2)により大きいパワーで送信し、別の下りリンクをグレーで示す非優先チャネル(F3+F1)により小さいパワーで送信する。セル1cの無線基地局BS3ではDL−MAP及び下りリンクをメッシュで示す優先チャネル(F3)により大きいパワーで送信し、別の下りリンクをグレーで示す非優先チャネル(F1+F2)により小さいパワーで送信する。なお、図2の右端に示すBS1〜BS3の周波数/パワー特性は、中央に示すBS1〜BS3のマッピングにおける時間T2の部分の周波数/パワー特性を示している。
図3に、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)におけるOFDMA無線フレームの一例の構成図を示す。同図中、横軸はOFDMAシンボル番号(OFDMA symbol number)を示しており、時間軸方向を示している。縦軸はサブチャネル論理番号(subchannel logical number)を示している。
OFDMAのフレームは、下りリンクのサブフレーム、及び、上りリンクのサブフレーム、及び、TTG(Transmit/Receive Transition Gap)、及び、RTG(Receive/Transmit Transition Gap)から構成される。
更に、DLサブフレームは、プリアンブル(Preamble)、FCH(Frame Control Header)、DL−MAP、UL−MAP、複数のDLバースト(DL burst)から構成される。プリアンブルは、移動局がフレーム同期を実現するために必要なプリアンブルパターンを含む。FCHは、使用するサブチャネルや直後に位置するDL−MAPに関する情報が含まれる。DL−MAPは、DLサブフレームのDLバーストのマッピング情報を含み、これを受信し、解析することによって、移動局は、UL−MAP(DLバースト#1で送信)、DLバースト(#2〜#6)を識別することができる。
UL−MAPは、ULサブフレームのレンジング領域(Ranging Region)及びULバーストのマッピング情報を含む。これを読むことによって、移動局は、レンジング領域及びULバースト(#1〜#4)を識別することができる。
バーストとは、MS宛の下りユーザデータや制御メッセージ、及びMS発の上りユーザデータや制御メッセージについて、無線フレームにおける下りサブフレーム及び上りサブフレーム上のスロットの割当及び配置であり、同一の変調方式と同一のFEC(Forward Error Correction;前方エラー訂正)の組合せを有する領域であり、DL−MAP/UL−MAPが、各バーストの変調方式とFECの組合せを指定する。無線基地局がスケジューリングした結果は、フレーム毎に、DLサブフレーム先頭に設定されるDL−MAP,UL−MAPを用いて全ての移動局に通知される。
ここで、図3におけるOFDMAシンボル番号k+1,k+2のDL−MAP(FCHを除く)が、図2のマッピングにおける時間T1に相当し、また、図3におけるOFDMAシンボル番号k+3〜k+1のDLバーストが、図2のマッピングにおける時間T2に相当する。
<無線基地局側の構成>
図4は、無線基地局の一実施形態のブロック構成図を示す。同図中、プリアンブル生成部10は自セルIDとセグメント番号に応じたプリアンブル信号を生成してマッピング部11に供給する。セグメント番号とは、例えば図1においてセル1a,1b,1cを区別する番号である。
パイロット生成部12はパイロット信号を生成して電力制御部14に供給する。変調部13は下りデータと報知情報の変調処理を行う。このときの変調方式(MCS)はスケジューラ20から指示される。変調部13は変調によって得た変調信号を電力制御部14に供給する。電力制御部14は、スケジューラ20から指示された送信電力となるよう上記のパイロット信号及び変調信号を増幅してマッピング部11に供給する。
マッピング部11は、スケジューラ20から指示されたマッピング情報にしたがってプリアンブル信号とパイロット信号及び変調信号のマッピングを行う。マッピング部11の出力信号はIFFT(Inverse FFT)部15でIFFT変換されて時間領域の信号とされ、DAC16でデジタル/アナログ変換され、送信側増幅器17で高周波信号とされると共に増幅され、無線共用部18を経てアンテナ19から送信される。
また、アンテナ19で受信された移動局(MS)からの高周波信号は無線共用部18を経て受信側増幅器21で増幅されると共にベースバンドの信号とされ、ADC22でアナログ/デジタル変換され、FFT部23でFFT変換されて周波数領域の信号とされ、デマッピング部24に供給される。
デマッピング部24は、上記周波数領域の信号からプリアンブル信号とパイロット信号及び上りデータと制御情報の変調信号を抽出し、パイロット信号をパイロット電力測定部25に供給し、上りデータと制御情報の変調信号を復調部27に供給する。なお、デマッピング情報はスケジューラ20から指示されている。
パイロット電力測定部25は、パイロット信号の電力を測定することで上りリンクのCINR(又はCQI)情報を得て、移動局毎に記憶部26のMSプロファイルリストに書き込む。上りリンクのCINRとしては、CINRPilotがある。
復調部27は、上りデータと制御情報の変調信号を復調し、復調した上りデータを図示しない後続回路に供給すると共に、復調した制御情報を制御情報読込部28に供給する。
制御情報読込部28は復調した制御情報を図示しない後続回路に供給すると共に、制御情報中の下りリンクのCINR(又はCQI)情報を得て、移動局毎に記憶部26のMSプロファイルリストに書き込む。下りリンクのCINRとしては、CINR1R,CINR3R,CINRPilotがある。
スケジューラ20は、自無線基地局に無線接続されている各移動局のID等の下りスケジューリング情報を上位回路から供給されており、記憶部26のMSプロファイルリスト及びスケジューリングテーブルを参照して各移動局が使用する通信チャネルと変調方式(MCS)と送信電力を決定して変調部13,電力制御部14,マッピング部11,デマッピング部24それぞれの制御を行う。
<移動局の構成>
図5は、移動局の一実施形態のブロック構成図を示す。同図中、アンテナ31で受信された無線基地局からの高周波信号は無線共用部32を経て受信側増幅器33で増幅されると共にベースバンドの信号とされ、ADC34でアナログ/デジタル変換され、FFT部35でFFT変換されて周波数領域の信号とされ、デマッピング部36に供給される。
デマッピング部36は、上記周波数領域の信号からプリアンブル信号とパイロット信号及び下りデータと報知情報の変調信号を抽出し、プリアンブル信号とパイロット信号をプリアンブル/パイロット電力測定部38に供給し、下りデータと報知情報の変調信号を復調部37に供給する。なお、デマッピング情報は受信したDL−MAPに基づいて図示しない制御部から指示されている。
復調部37は、上りデータと報知情報の変調信号を復調し、復調した上りデータ及び報知情報を図示しない後続回路に供給する。
プリアンブル/パイロット電力測定部38は、プリアンブル信号とパイロット信号の電力を測定することで下りリンクのCINR(又はCQI)情報を得て、制御情報生成部39に供給する。制御情報生成部39は下りリンクのCINR(又はCQI)情報と上位回路から指示されるAck/NAck等の情報から制御情報を生成して変調部41に供給する。
パイロット生成部42はパイロット信号を生成して電力制御部43に供給する。
変調部41は上りデータと制御情報の変調処理を行う。このときの変調方式(MCS)は受信したUL−MAPに基づいて図示しない制御部から指示されている。変調部41は変調によって得た変調信号を電力制御部43に供給する。
電力制御部43は、指示された送信電力となるよう上記のパイロット信号及び変調信号を増幅してマッピング部44に供給する。マッピング部44は、指示されたマッピング情報にしたがってプリアンブル信号とパイロット信号及び変調信号のマッピングを行う。なお、送信電力及びマッピング情報は受信したUL−MAPに基づいて図示しない制御部から指示されている。
マッピング部44の出力信号はIFFT部45でIFFT変換されて時間領域の信号とされ、DAC46でデジタル/アナログ変換され、送信側増幅器47で高周波信号とされると共に増幅され、無線共用部32を経てアンテナ31から送信される。
<周波数割当てと干渉対策の事前準備>
優先チャネルの送信パワーは固定値を用い、非優先チャネルの送信パワーは以下のようにして求める。自セルの優先チャネル(又は非優先チャネル)と、他セルの非優先チャネル(又は優先チャネル)間の干渉を補償するため、非優先チャネルからの干渉の干渉許容電力値Plimit[dBm]を固定的に設定し、各セルのセル端の干渉電力がその許容電力値を超えないように、非優先チャネルの送信電力閾値Tr[dBm]を次式より導出する。ここで、BWは非優先チャネルの帯域幅、cは減衰定数、dはセルのカバーエリアの半径、αは減衰指数である。
Tr=Plimit/[Γ(redge)×BW]
Γ(d)=c/dα
…(1)
<無線基地局の通信チャネル選択及び初期スケジューリング処理>
まず、無線基地局は各移動局がプリアンブル信号より求めた優先チャネル(繰り返し周波数=3)のCINR値(CINR3R)並びに非優先チャネル(繰り返し周波数=1)のCINR値(CINR1R)と、パイロット信号より求めた下りリンク及び上りリンクのCINR値(CINRPilot)とを移動局毎に取得し、それらの値を記憶部26のMSプロファイルリストに書き込む。また、各移動局から返送されるAck,NAck回数の平均値をMSプロファイルリストに書き込む。
図6に、MSプロファイルリストの一例のフォーマットを示す。MSプロファイルリストには、移動局(MS1,MS2〜MSn)毎に、下りリンクのCINR値(CINR1R)、下りリンクのCINR値(CINR3R)、下りリンクのCINR値(CINRPilot)、上りリンクのCINR値(CINRPilot)、FFRゾーンすなわち優先チャネルか非優先チャネルかの区別、当該移動局から返送されたAck又はNAckの区別、MCS、NAck率が格納される。
なお、プリアンブル信号より取得するCINR1R、CINR3Rの違いは他セルからの干渉を含んでいるかいないかの違いであり、図7に示すように自セルの希望信号電力と他セルから干渉電力の比より求める。
すなわち、
C:自セル(Segment #0 ID_cell=0)からの信号レベル
:最も近い他セル(Segment #0 ID_cell≠0)からの干渉レベル
:隣接する他セル(Segment #1)からの干渉レベル
:隣接する他セル(Segment #2 )からの干渉レベル
N:ノイズレベル
としたとき、CINR1Rは(2)式、CINR3Rは(3)式で表される。
CINR1R=C/(I+I+I+N) …(2)
CINR3R=C/(I+N) …(3)
<無線基地局側の通信チャネル選択及び下りリンクの初期スケジューリング処理>
図8は、無線基地局の通信チャネル選択及び下りリンクの初期スケジューリング処理の一実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップS1でスケジューラ20は最初にMSプロファイルリストから、各移動局の下りリンクのプリアンブルのCINR情報(CINR3R,CINR1R)を取得する。
ステップS2で、各移動局のCINR値(CINR1R)がチャネル閾値Tchより小さい移動局郡Aと、閾値Tch以上の移動局郡Bに分け、その情報(移動局郡A又はB)をMSプロファイルリストのFFRゾーン欄に書き込む。これは、受信状態が悪い場合は、他セルからの干渉が多いので隣接セルからの干渉が少ない優先チャネルに割り当て、逆に、受信状態が良好な場合は、他セルからの干渉が少ないので隣接セルへの干渉が及ぼさない程度の送信電力を設定し非優先チャネルに割当てるためである。
なお、チャネル閾値Tch[dB]は、送信電力を送信電力閾値Tr[dBm]以下に設定しても、十分ロバスト性(外乱等に対する頑強性)が高い移動局を選択できるように次式のように定義する。
Tch>CINR(MCSmin)−(Tr−PPRE
CINR(MCSmin):符号化率が最も低いMCSの所要CINR[dB]
PRE:プリアンブル信号の送信電力値[dBm]
ステップS3でMSプロファイルリストから移動局郡Aの中から1つの移動局を選択し、優先チャネルの帯域に割当てる。ステップS4で隣接セルの非優先チャネルからの干渉を考慮するため(4)式にてマージンの意味を持つ干渉電力補正値βだけ優先チャネルのCINR3Rの補正を行って、送信電力PにPPriorを設定する。
CINRadjust=PPrior−PPRE+CINR3R−β [dB]…(4)
P=PPrior
ここで、PPREはプリアンブルの送信電力(固定値)、PPriorは優先チャネルの送信電力(自セル内に在圏する全移動局が十分受信可能な固定値)であり、プリアンブルと優先チャネルの送信電力の誤差分だけCINR3Rの補正を行っている。
ステップS5で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の下りリンクのMCSとする。例えばスケジューリングテーブルのCINRが選択された場合には、MCSは、QPSK,CTC(畳み込みターボ符号),R(符号化率)=1/2,Repetition(繰り返し回数)=1となる。
スケジューリングテーブルは、図9に示すように、各MCSの所要CINRがCINRからCINRまで受信状態が徐々に良くなる順に並べられ、各CINR値に対応する変調方式つまり16QAM又はQPSK,CTC(誤り訂正符号),R(符号化率)と、Repetition(繰り返し回数)が予め登録されている。
ステップS6で移動局群Aにおける帯域割当てが済んでいない移動局がいなくなるか、もしくは優先チャネルが全て割当てられたと判別されるまで、ステップS3〜S5を繰り返す。
ステップS7では、移動局郡Bから移動局を1つ選び、上記ステップS3で割当てられずに残った優先チャネルの帯域、もしくは、非優先チャネルの帯域に割当てる。ここでは、残った優先チャネルの帯域を優先して割当てる。
ステップS8で割当てる帯域は優先チャネルであるか否かを判別し、優先チャネルであればステップS9で隣接セルの非優先チャネルからの干渉を考慮するため(4)式にて干渉電力補正値βだけ、優先チャネルのCINR3Rの補正を行って、送信電力PにPPriorを設定する。
CINRadjust=PPrior−PPRE+CINR3R−β [dB]…(4)
P=PPrior
そして、ステップS10で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の下りリンクのMCSとする。
一方、非優先チャネルに割当てる場合はステップS11に進み、送信電力をできるだけ抑えるため、初めに図9に示すスケジューリングテーブルの例えばCINRに対応するMCS(QPSK,CTC,R=1/2,Repetition=1)等の符号化率が十分低いものを初期値として選択する。
そして、ステップS11で選択したMCSの所要CINRをCINRMCSとし、CINRMCSを干渉電力補正値βで補正して、非優先チャネルのCINR値(CINR1R)との差分ΔPを計算し、その差分ΔPだけプリアンブルの送信電力PPREを弱めることで、最適な送信電力Pを求める((5)式)。
P=PPRE−(CINR1R−CINRMCS+β) [dBm] …(5)
非優先チャネルでは送信電力閾値Trより低い送信電力値を設定する必要があるため、ステップS13で送信電力Pが送信電力閾値Tr以上となった場合は、ステップS14で符号化率を更に低いMCSに選択しなおし、ステップS11,S12を実行して送信電力Pの再計算を行う。
ステップS15で全帯域が全て埋まった、もしくは移動局部Bに属する移動局が全て割当て終わったと判別されるまで、ステップS7〜S14を繰り返してスケジューリングを終了する。なお、ステップS9,S10を実行する際に、移動局郡Bであったのに優先チャネルを割当てた移動局についてはMSプロファイルリストのFFRゾーン欄をBからAに書き替える。
上記プロセスにて下りリンクのスケジューリングが終了後、変調部13にてスケジューリンラ20で求めたMCSに従い送信データの各種変調処理を行い、電力制御部14にて非優先チャネル部の下りデータ及びパイロット信号の送信電力をスケジューラ20で求めた値に合わせる。そしてマッピング部11にて帯域割当てを行う。
<無線基地局側の通信チャネル選択後の下りリンクのスケジューリング処理>
図10は、無線基地局の通信チャネル選択後の下りリンクのスケジューリング処理の一実施形態のフローチャートを示す。ステップS21でスケジューラ20は最初にMSプロファイルリストから、各移動局の下りリンクのパイロット信号のCINR情報(CINRPilot)を取得する。
非優先チャネルに所属する移動局の伝搬状態が悪化し、送信電力閾値以下の送信電力で送信できない場合があるため、ステップS22において移動局郡Bの移動局であり、かつ、CINRPilotがチャネル閾値Tch以下の移動局があれば、ステップS23で該当移動局を移動局郡Aに変更する。なお、利用する通信チャネルが変化したときは、パイロット信号のCINRではなく、プリアンブルのCINR値を用いる。
ステップS24でMSプロファイルリストから移動局郡Aの中から1つの移動局を選択し、優先チャネルの帯域に割当てる。ステップS25でCINRと送信電力Pを設定する。
CINRadjust=CINRPilot
P=PPrior
ステップS26で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の下りリンクのMCSとする。
ステップS27で移動局群Aにおける帯域割当てが済んでいない移動局がいなくなるか、もしくは優先チャネルが全て割当てられたと判別されるまで、ステップS24〜S26を繰り返す。
ステップS28では、移動局郡Bから移動局を1つ選び、上記ステップS24で割当てられていない優先チャネルの帯域、もしくは、非優先チャネルの帯域に割当てる。
ステップS29で割当てる帯域は優先チャネルであるか否かを判別し、優先チャネルであればステップS30でCINRと送信電力Pを設定する。
CINRadjust=CINRPilot
P=PPrior
そして、ステップS31で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の下りリンクのMCSとする。
一方、非優先チャネルに割当てる場合はステップS32に進み、送信電力をできるだけ抑えるため、初めに図9に示すスケジューリングテーブルの例えばCINRに対応するMCS(QPSK,CTC,R=1/2,Repetition=1)等の符号化率が十分低いものを初期値として選択する。
そして、ステップS32で選択したMSCの所要CINRをCINRMCSとし、CINRMCSとパイロットのCINR情報(CINRPilot)との差分ΔPを計算し、その差分ΔPだけプリアンブルの送信電力閾値Trを弱めることで、最適な送信電力Pを求める((6)式)。
P=Tr−(CINRPilot−CINRMCS) [dBm] …(6)
非優先チャネルでは送信電力閾値Trより低い送信電力値を設定する必要があるため、ステップS34で送信電力Pが送信電力閾値Tr以上となった場合は、ステップS35で符号化率を更に低いMCSに選択しなおし、ステップS32,S33を実行して送信電力Pの再計算を行う。
ステップS36で全帯域が全て埋まった、もしくは移動局部Bに属する移動局が全て割当て終わったと判別されるまで、ステップS28〜S35を繰り返して下りリンクのスケジューリングを終了する。
<無線基地局側の上りリンクのスケジューリング処理>
図11は、無線基地局の上りリンクのスケジューリング処理の一実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップS41でスケジューラ20は最初にMSプロファイルリストから、各移動局の上りリンクのパイロット信号のCINR情報(CINRPilot)を取得する。
ステップS43でMSプロファイルリストから移動局郡Aの中から1つの移動局を選択し、優先チャネルの帯域に割当てる。ステップS44でCINRと送信電力Pを設定する。
CINRadjust=CINRPilot
P=PPrior
ステップS45で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の下りリンクのMCSとする。
ステップS46で移動局群Aにおける帯域割当てが済んでいない移動局がいなくなるか、もしくは優先チャネルが全て割当てられたと判別されるまで、ステップS43〜S45を繰り返す。
ステップS47では、移動局郡Bから移動局を1つ選び、上記ステップS43で割当てられていない優先チャネルの帯域、もしくは、非優先チャネルの帯域に割当てる。
ステップS48で割当てる帯域は優先チャネルであるか否かを判別し、優先チャネルであればステップS49でCINRと送信電力Pを設定する。
CINRadjust=CINRPilot
P=PPrior
そして、ステップS50で、図9に示すスケジューリングテーブルから、CINRadjustに対応する所要CINRの行を選択し、選択した所要CINRの行に対応するMCSを当該移動局の上りリンクのMCSとする。
一方、非優先チャネルに割当てる場合はステップS51に進み、送信電力をできるだけ抑えるため、初めに図9に示すスケジューリングテーブルの例えばCINRに対応するMCS(QPSK,CTC,R=1/2,Repetition=1)等の符号化率が十分低いものを初期値として選択する。
そして、ステップS51で選択したMCSの所要CINRをCINRMCSとし、CINRMCSとパイロットのCINR情報(CINRPilot)との差分ΔPを計算し、その差分ΔPだけプリアンブルの送信電力閾値Trを弱めることで、最適な送信電力Pを求める((6)式)。
P=Tr−(CINRPilot−CINRMCS) [dBm] …(6)
非優先チャネルでは送信電力閾値Trより低い送信電力値を設定する必要があるため、ステップS53で送信電力Pが送信電力閾値Tr以上となった場合は、ステップS54で符号化率を更に低いMCSに選択しなおし、ステップS51,S52を実行して送信電力Pの再計算を行う。
ステップS55で全帯域が全て埋まった、もしくは移動局部Bに属する移動局が全て割当て終わったと判別されるまで、ステップS47〜S54を繰り返してスケジューリングを終了する。
上記図8又は図10及び図11の処理にて上りリンク及び下りリンクのスケジューリングが終了後、変調部13にてスケジューリンラ20で決定された下りリンクのMCSに従い各種変調処理を行い、電力制御部14にて非優先チャネル部の下りデータ及びパイロット信号の送信電力をスケジューラ20で求めた下りリンク送信電力に合わせる。そしてマッピング部11にて帯域割当てを行う。なお、上りリンクのスケジュール情報については移動局側変調部41と電力制御部43に必要となるため、BSは上りリンクのスケジュール情報を制御情報としてUL−MAPに載せ送信し、各移動局に伝える。
図12に図8又は図10でスケジューリングされた下りリンクのBS1〜BS3の周波数/パワー特性を示す。図12において、優先チャネルは一定パワーとされ、非優先チャネルは送信電力閾値Tr未満のパワーとされている。
<干渉電力補正値βと送信電力閾値Trの修正>
スケジューラ20は、所定時間毎に図13に示す干渉電力補正値修正処理を実行する。同図中、ステップS61で移動局毎に記憶部26のMSプロファイルリストからAck回数とNack回数を読み出してPER(Packet Error Rate:パケット誤り率)としてのNack率を求めMSプロファイルリストに書き込む。また、ステップS62で移動局(MS1〜MSn)のNack率の平均値NAVEを求める。
次に、ステップS63,S64で平均値NAVEを通信品質閾値TRMAX,TRMINと比較する。通信品質閾値TRMAX,TRMINは、TRMAX>TRMINとして予め設定された固定値である。
この結果、NAVE≧TRMAXであれば、すなわちNackが多く平均値NAVEが悪化していれば、ステップS65で干渉電力補正値βを修正量Δβ(微少固定値)だけ増加させ、また送信電力閾値Trは修正量ΔTr(微少固定値)だけ減少させる。一方、NAVE<TRMINであれば、すなわちNackが少なく平均値NAVEが向上していれば、ステップS65で干渉電力補正値βは修正量Δβ(微少固定値)だけ減少させ、その一方で送信電力閾値Trは修正量ΔTr(微少固定値)だけ増加させる。
これにより、干渉電力補正値βと送信電力閾値Trを最適化することができる。
(付記1)
直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線基地局において、
前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い得る送信手段と、
自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出する受信状態検出手段と、
検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行うスケジュール手段と、
を有すること特徴とする無線基地局。
(付記2)
付記1記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、受信状態の指標値それぞれに対応する変調方式を予め設定したテーブルと、
検出した各移動局の受信状態で前記テーブルを検索して変調方式を決定するテーブル検索手段を
有すること特徴とする無線基地局。
(付記3)
付記2記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に前記第1のチャンネルを割当て、第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に前記第2のチャンネルを割当てる
こと特徴とする無線基地局。
(付記4)
付記3記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に割当てて残った第1のチャンネルを第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に割当てる
こと特徴とする無線基地局。
(付記5)
付記3又は4記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が、送信電力閾値を超えないように制限する送信電力制限手段を
有すること特徴とする無線基地局。
(付記6)
付記5記載の無線基地局において、
前記送信電力制限手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が前記送信電力閾値を超えたとき、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する変調方式をより符号化率の低い変調方式に変更する変調方式変更手段を
有すること特徴とする無線基地局。
(付記7)
付記6記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、自セルの第1のチャンネルと他セルの第2のチャンネル間及び自セルの第2のチャンネルと他セルの第1のチャンネル間の干渉を補償するため補償値を決定する補償値決定手段と、
前記補償値を用いて前記第1のチャンネルを割当てる移動局の受信状態を補正する補正手段を
有すること特徴とする無線基地局。
(付記8)
付記7記載の無線基地局において、
前記補正手段は、更に、前記補償値を用いて前記第2のチャンネルを割当てる移動局の利用する変調方式と送信電力を補正する
こと特徴とする無線基地局。
(付記9)
付記8記載の無線基地局において、
前記干渉電力補償値決定手段は、パケット誤り率が大きくなると前記干渉電力補償値を増加させ、パケット誤り率が小さくなると前記干渉電力補償値を減少させる
こと特徴とする無線基地局。
(付記10)
直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線通信システムのスケジューリング方法において、
前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い、
自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出し、
検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行う
こと特徴とするスケジューリング方法。
(付記11)
付記1乃至9のいずれか1項記載の無線基地局において、
前記スケジュール手段は、前記各移動局が利用する下りリンク及び上りリンクの通信チャネルと変調方式と送信電力を決定する
こと特徴とする無線基地局。
(付記12)
付記3又は4記載の無線基地局において、
前記チャネル閾値は、各セルのカバーエリア半径と第2のチャンネルの帯域幅に基づいて設定する
こと特徴とする無線基地局。
本発明の実施形態で繰り返し周波数距離が3のときの周波数割当て例を示す図である。 FFRを適用した場合のOFDMA無線フレームの下りリンクサブフレームの一例を示す図である。 OFDMA無線フレームの一例の構成図である。 無線基地局の一実施形態のブロック構成図である。 移動局の一実施形態のブロック構成図である。 MSプロファイルリストの一例のフォーマットを示す図である。 CINR1R、CINR3Rを説明するための図である。 無線基地局の通信チャネル選択及び下りリンクの初期スケジューリング処理の一実施形態のフローチャートである。 スケジューリングテーブルの一例を示す図である。 無線基地局の通信チャネル選択後の下りリンクのスケジューリング処理の一実施形態のフローチャートである。 無線基地局の上りリンクのスケジューリング処理の一実施形態のフローチャートである。 下りリンクのBS1〜BS3の周波数/パワー特性を示す図である。 干渉電力補正値修正処理のフローチャートである。
符号の説明
10 プリアンブル生成部
11 マッピング部
12 パイロット生成部
13 変調部
14 電力制御部
15 IFFT部
16 DAC
17 送信側増幅器
18 無線共用部
19 アンテナ
20 スケジューラ
21 受信側増幅器
22 ADC
23 FFT部
24 デマッピング部
25 パイロット電力測定部
26 記憶部
27 復調部
28 制御情報読込部
38 プリアンブル/パイロット電力測定部
39 制御情報生成部

Claims (9)

  1. 直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線基地局において、
    前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い得る送信手段と、
    自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出する受信状態検出手段と、
    検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行うスケジュール手段と、
    を有し、
    前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に前記第1のチャンネルを割当て、第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に前記第2のチャンネルを割当てる
    こと特徴とする無線基地局。
  2. 請求項1記載の無線基地局において、
    前記スケジュール手段は、受信状態の指標値それぞれに対応する変調方式を予め設定したテーブルと、
    検出した各移動局の受信状態で前記テーブルを検索して変調方式を決定するテーブル検索手段を
    有すること特徴とする無線基地局。
  3. 請求項記載の無線基地局において、
    前記スケジュール手段は、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に割当てて残った第1のチャンネルを第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に割当てる
    こと特徴とする無線基地局。
  4. 請求項記載の無線基地局において、
    前記スケジュール手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が、送信電力閾値を超えないように制限する送信電力制限手段を
    有すること特徴とする無線基地局。
  5. 請求項記載の無線基地局において、
    前記送信電力制限手段は、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する送信電力が前記送信電力閾値を超えたとき、前記第2のチャンネルを割当てた移動局の利用する変調方式をより符号化率の低い変調方式に変更する変調方式変更手段を
    有すること特徴とする無線基地局。
  6. 請求項記載の無線基地局において、
    前記スケジュール手段は、自セルの第1のチャンネルと他セルの第2のチャンネル間及び自セルの第2のチャンネルと他セルの第1のチャンネル間の干渉を補償するため補償値を決定する補償値決定手段と、
    前記補償値を用いて前記第1のチャンネルを割当てる移動局の受信状態を補正する補正手段を
    有すること特徴とする無線基地局。
  7. 請求項記載の無線基地局において、
    前記補正手段は、更に、前記補償値を用いて前記第2のチャンネルを割当てる移動局の利用する変調方式と送信電力を補正する
    こと特徴とする無線基地局。
  8. 請求項記載の無線基地局において、
    前記干渉電力補償値決定手段は、パケット誤り率が大きくなると前記干渉電力補償値を増加させ、パケット誤り率が小さくなると前記干渉電力補償値を減少させる
    こと特徴とする無線基地局。
  9. 直交周波数分割多重方式を用いると共に、3以上の周波数帯域を用いて通信を行う無線通信システムのスケジューリング方法において、
    前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも1つの周波数帯域を用いて第1のチャンネルを送信すると共に、前記3以上の周波数帯域のうち少なくとも残りの1つの周波数帯域を用いて前記第1のチャンネルより電力の小さい第2のチャンネルの送信を共通する時間内で行い、
    自セル内に在圏する1以上の移動局の受信状態を検出し、
    検出した前記受信状態から前記移動局が利用する少なくとも下りリンクについて適用するチャンネルを前記第1のチャンネルとするか前記第2のチャンネルとするかの決定、及び、変調方式、送信電力の決定を行い、
    前記決定の際に、移動局の第2のチャンネルの受信状態がチャネル閾値より小さい移動局に前記第1のチャンネルを割当て、第2のチャンネルの受信状態が前記チャネル閾値以上の移動局に前記第2のチャンネルを割当てる
    こと特徴とするスケジューリング方法。
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