JP5107069B2 - 移動通信システムで使用される基地局装置及び方法 - Google Patents

移動通信システムで使用される基地局装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は移動通信の技術分野に関連し、特に次世代移動通信技術を用いる移動通信システムで使用される基地局装置及び方法に関する。
この種の技術分野では、いわゆる第３世代の後継となる移動通信方式が、ワイドバンド符号分割多重接続(W-CDMA)方式の標準化団体３ＧＰＰにより検討されている。特に、W-CDMA方式、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)方式及び高速アップリンクパケットアクセス（HSUPA）方式等の後継として、ロングタームエボリューション(LTE: Long Term Evolution)に関する検討が急ピッチで進められている。ＬＴＥにおける下りリンクの無線アクセス方式は、直交周波数分割多重接続(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式である。上りリンクについてはシングルキャリア周波数分割多重接続(SC-FDMA: Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）方式が使用される（これについては例えば、非特許文献１参照）。
ＯＦＤＭA方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。
ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、この方式は端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。
ＬＴＥシステムでは、下りリンクでも上りリンクでもユーザ装置に１つ以上のリソースブロック(RB: Resource Block)又はリソースユニット(RU: Resource Unit)を割り当てることで通信が行われる。説明の便宜上、リソースブロックとリソースユニットは同義語として使用され、いずれもリソース割当の周波数単位を示す。リソースブロックはシステム内の多数のユーザ装置で共有される。一例として１つのリソースブロックは、180kHzの帯域幅を有する。例えば、5MHzのシステム帯域には25個のリソースブロックが含まれている。基地局装置は、例えばＬＴＥでは１ｍｓであるサブフレーム(Sub-frame)毎に、複数のユーザ装置の内どのユーザ装置にリソースブロックを割り当てるかを決定する。サブフレームは送信時間間隔(ＴＴＩ)と呼ばれてもよい。無線リソースの割り当ての決定はスケジューリングと呼ばれる。下りリンクではスケジューリングで選択されたユーザ装置宛に、基地局装置は１以上のリソースブロックで共有チャネルを送信する。この共有チャネルは、下り物理共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared CHannel)と呼ばれる。上りリンクではスケジューリングで選択されたユーザ装置が、１以上のリソースブロックで基地局装置に共有チャネルを送信する。この共有チャネルは、上り物理共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared CHannel)と呼ばれる。
上述したような共有チャネルを用いた通信システムにおいては、サブフレーム毎にどのユーザ装置に共有チャネルを割り当てるかをシグナリング（通知）する必要がある。このシグナリングに用いられる制御チャネルは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)または下りL1/L2制御チャネル (DL-L1/L2 Control Channel)と呼ばれる。下り制御信号には、このPDCCHに加えて、物理制御フォーマットインジケータチャネル(PCFICH: Physical Control Format Indicator CHannel）や、物理ハイブリッドARQインジケータチャネル(PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel)等が含まれてもよい。
PDCCHには、例えば次の情報が含まれてよい（これについては例えば、非特許文献２参照）：
・下りスケジューリング情報(Downlink Scheduling Information)、
・上りリンクスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)、
・オーバロードインジケータ(Overload Indicator)及び
・送信電力制御コマンドビット(Transmission Power Control Command Bit)。
下りスケジューリング情報には、例えば、下りリンクの共有チャネルに関する情報が含まれ、具体的には、下りリンクのリソースブロックの割り当て情報、ユーザ装置の識別情報(UE-ID)、ストリーム数、プリコーディングベクトル(Pre-coding Vector)に関する情報、データサイズ、変調方式、HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)に関する情報等が含まれる。
また、上りリンクスケジューリンググラントには、例えば、上りリンクの共有チャネルに関する情報が含まれ、具体的には、上りリンクのリソースの割り当て情報、ユーザ装置の識別情報(UE-ID)、データサイズ、変調方式、上りリンクの送信電力情報、アップリンクMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)におけるデモジュレーションレファレンスシグナル(Demodulation Reference Signal)の情報等が含まれる。
PCFICHは、PDCCHのフォーマットを通知するための情報である。より具体的には、PDCCHのマッピングされるOFDMシンボル数が、PCFICHにより通知される。LTEでは、PDCCHのマッピングされるOFDMシンボル数は１，２又は３であり、サブフレームの先頭OFDMシンボルから順にマッピングされる。なお、PCFICHは、PDCCHの一部の情報として定義されてもよいし、PDCCHとは別の情報として定義されてもよい。PCFICHについては、例えば非特許文献３に説明されている。
PHICHは、上りリンクで伝送されたPUSCHについて再送を要するか否かを示す送達確認情報(ACK/NACK: Acknowledgement/Non-Acknowledgement information) を含む。
なお、用語の定義の問題であるが、PDCCH、PCFICH及びPHICHがそれぞれ対等な独立したチャネルとして定義されてもよいし、或いはPDCCHの中にPCFICH及びPHICHが含まれるように定義されてもよい。
上りリンクではPUSCHによりユーザデータ(通常のデータ信号)及びそれに付随する制御情報が伝送される。また、PUSCHとは別に、上りリンク制御チャネル（PUCCH: Physical Uplink Control CHannel）により、下りリンクの品質情報(CQI: Channel Quality Indicator)及びPDSCHの送達確認情報(ACK/NACK)等が伝送される。CQIは、下りリンクにおける共有物理チャネルのスケジューリング処理や適応変復調及びチャネル符号化処理(AMC: Adaptive Modulation and channel Coding)等に使用される。上りリンクでは、ランダムアクセスチャネル(RACH: Random Access CHannel)や、上下リンクの無線リソースの割り当て要求を示す信号等も必要に応じて伝送される。
ところで、リソースブロックのスケジューリングでは、サブフレーム毎に、各ユーザ毎に及びリソースブロック毎に、或るメトリックMu,f(i)が計算され、それらが互いに比較される。ｉはサブフレームを示し、ｕはユーザを示し、ｆはリソースブロック(周波数)を示す。そして、より大きなメトリックの値を示すユーザに優先的にリソースブロックが割り当てられる。また、割り当てられたリソースブロックでの伝送フォーマット（データ変調方式及びチャネル符号化率（又はデータ変調方式及びデータサイズ））は、チャネル状態に基づいて決定される。通常、スケジューリングではチャネル状態を表す量（例えば、SINR（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio））がメトリックに含まれている。スケジューリングをどのように行うかに依存して、様々なメトリックが使用される。例えば、システムのスループットを最も高める観点からは、最大CI法が使用され、メトリックMu,f(i)は、次式で与えられる。
Mu,f(i)=γu,f(i)
右辺は、ユーザｕに関するサブフレームｉにおける瞬時的な受信SINRを示す。説明の便宜上、上りリンクのスケジューリングが仮定されている。チャネル状態の良いユーザが常に通信を行うので、スループットは最大になる。しかしながらユーザ間の公平性に欠ける。そこで、プロポーショナルフェアネス(PF: Proportional Fairness)法と呼ばれるスケジューリング法もある。PF法では、次式のメトリックが使用される。
Mu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f)
ここで、Eは平均をとることを意味する。この場合における平均は、シャドウイングや距離変動の影響は残るが、瞬時フェージングの影響は平滑化されることを意味する。
より大きなメトリックMu,f(i)のユーザにリソースを割り当てること自体は最大CI法と同じであるが、そのユーザについての受信品質の平均値が加味されている点が異なる。この方法では、各ユーザのチャネル状態が、個々のユーザ装置にとって平均的なチャネル状態より良くなった時点で、リソースの割り当ての機会が与えられる。従って最大CI法による不公平性を是正しつつ、スループットの向上も或る程度達成できる。
3GPP TR 25.814 (V7.1.0), "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," October 2006 3GPP R1-070103, Downlink L1/L2 Control Signaling Channel Structure: Coding 3GPP TR36.211(V8.1.0),"Physical Channels and Modulation", December 2007
上記のように、無線リソースをチャネル状態に応じてスケジューリングを行うことは、周波数リソースの利用効率を向上させる等の観点から好ましい。しかしながら、あるサブフレームと次のサブフレームで無線リソースの割り当てられるユーザが大幅に変わると、干渉の発生状況も大幅に変わってくる。特に、セル端のユーザは、大きく変動する他セル干渉を受けることになる。例えば、或るセルのセル端のユーザと、隣接セルのセル端の別のユーザが同じ周波数で上りリンクの送信を行った場合、互いに大きな干渉を与え合ってしまう。従って、スケジューリングで過剰にユーザが入れ替わってしまうことは、ある時点のチャネル状態に基づいて次の時点でのリンクアダプテーション(AMC)を行う観点からは好ましくない。AMCの追従性が悪くなった場合、適切なスケジューリングを期待することができなくなってしまう。
他セル干渉を抑制する方法の１つは、オーバーロードインジケータのような何らかのシグナリングを用いて、他セルユーザの送信電力を抑制することである。この方法は、簡易且つ直接的な方法であるが、自セルの中で他セル干渉を正確に測定しなければならないことに加えて、他セルユーザへのシグナリング用リソースも別途確保しなければならない点で最適ではない。
他セル干渉を抑圧する別の方法は、セル内のユーザ装置を基地局からの距離（例えば、パスロス）に応じてグループ分けし、グループ毎に使用する周波数を固定しておくことである。隣接セル間では、セル端ユーザのグループ同士が互いに干渉しないように、周波数が予め決定される。この方法は、他セル干渉を抑制する観点からは好ましいが、チャネル状態に応じて最適なリソースブロックを選択できなくなる点で好ましくない。
また、ユーザのグループ化とは別に、セル毎にセル端で使用可能な周波数を事前に決めておくことも考えられる。これは、フラクショナル周波数再利用(FFR: Fractional Frequency Reuse)法と呼ばれる。この方法も、他セル干渉を抑制する観点からは好ましいが、チャネル状態に応じて最適なリソースブロックを選択できなくなる点で好ましくない。
本発明の課題は、移動通信システムにおける他セル干渉の変動を抑制する一方、最適な周波数リソースの割り当てを促すことである。
本発明では、移動通信システムにおける基地局装置が使用される。基地局装置は、ユーザ装置からのリファレンス信号を受信し、周波数リソースブロック毎に受信品質を測定する測定手段と、前記受信品質から基準メトリックを用意する手段と、少なくとも第１及び第２パラメータで前記基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正手段と、 各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、前記割当計画を示す制御情報を前記ユーザ装置に通知する手段とを有する。あるサブフレームについて無線リソースの割当計画を立てる際、前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、ある周波数リソースブロックについて該ユーザ装置用に使用される前記第１パラメータの値は、先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていたか否かに応じて異なる。前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、該ユーザ装置用に使用される第２パラメータの値は、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる。
本発明によれば、移動通信システムにおける他セル干渉の変動を抑制する一方、最適な周波数リソースの割り当てを促すことができるようになる。
上記本発明の一形態では、前記先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていた場合、前記第１パラメータは、より大きな値をとってもよい。これは、連続するサブフレームで同じ周波数リソースブロックの使用を促し、他セル干渉をなるべく同程度にする観点から好ましい。
或いは逆に、前記先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていた場合、前記第１パラメータは、より小さな値をとってもよい。これは、連続するサブフレームで異なる周波数リソースブロックの使用を促し、他セル干渉のランダム化を図る観点から好ましい。
同様に、前記第２パラメータの第１の値は前記第２の値より小さくてもよいし、大きくてもよい。
前記修正メトリックは、前記基準メトリックに前記第１パラメータ及び前記第２パラメータを乗算することで用意されてもよい。
前記修正メトリックは、前記基準メトリックを、前記第１及び第２パラメータの算術平均値だけ累乗することで用意されてもよい。これは、基準メトリックを急激に強調する観点から好ましい。
本発明の一形態による方法は、移動通信システムにおける基地局装置で使用される。本方法は、ユーザ装置からのリファレンス信号を受信し、周波数リソースブロック毎に受信品質を測定する測定ステップと、前記受信品質から基準メトリックを用意するステップと、少なくとも第1及び第２パラメータで前記基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正ステップと、各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリングステップと、前記割当計画を示す制御情報を前記ユーザ装置に通知するステップとを有する。あるサブフレームについて無線リソースの割当計画を立てる際、前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属していた場合、ある周波数リソースブロックについて該ユーザ装置用に使用される前記第１パラメータの値は、先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていたか否かに応じて異なる。前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、該ユーザ装置用に使用される第２パラメータの値は、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとる。
前記スケジューリングステップは、前記修正メトリックを周波数リソースブロック毎に大きさの順に並べるステップと、最大の修正メトリックに対応するユーザ装置及周波数リソースブロックを特定し、該ユーザ装置に該周波数リソースブロックを割り当てるステップ、該周波数リソースブロックを次回の割り当て対象から除外するステップとを有し、前記割り当てるステップ及び前記除外するステップが、システム帯域に含まれる周波数リソースブロック数に応じて反復されるようにしてもよい。これは、概ね最適な割当パターンを簡易に発見する観点から好ましい。
発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
＜基地局装置＞
図１は本発明の一実施例による基地局装置を示す。基地局装置は、上りリンクにシングルキャリアの周波数分割多重接続(SC-FDMA)方式を使用する移動通信システムで使用される。しかしながら、本発明はSC-FDMA方式のシステムだけでなく、他セル干渉を抑制するようにスケジューリングの適正化を図る如何なるシステムに使用されてもよい。但し、SC-FDMA方式ではセル端で他セル干渉の影響が特に強くなりやすいので、本実施例はそのようなシステムに特に有利である。
図１には、高速フーリエ変換部(FFT)１２、受信品質測定部１４−１〜N、リソース割当部１６、下り制御チャネル(PDCCH)生成部１８、連続割当強調係数部(A)２２、FFR強調係数部(B)２４及びスケジューラ２６が示されている。
高速フーリエ変換部(FFT)１２は、ベースバンドの受信信号を高速フーリエ変換し、受信信号を周波数領域の信号に変換する。上りリンクではSC-FDMA方式が使用されているので、上りリンクで受信した信号を周波数領域に変換することで、各周波数(リソースブロック又はリソースユニット)にマッピングされている信号を適切に取り出すことができる。
受信品質測定部１４−１〜Nは、上りリンクの受信品質をユーザ装置毎に測定する。Nはユーザ数を表す。受信品質は、チャネル状態を表す適切な如何なる量で表現されてもよく、一例として、SINR、Ec/No、RSRP(Reference Signal Received Power)等で表現されてもよい。いずれにせよ、受信品質は、上りリンクで送信されたリファレンス信号に基づいて測定される。LTEでは、ユーザ装置は定期的にサウンディングリファレンス信号をシステム帯域全域にわたって送信している。図示の例では受信品質としてSINRが使用されている。受信品質測定部の各々は、ユーザ装置各々の測定値を出力する。各測定値は、リソースブロック毎の受信品質測定値γu,fで表現される。例えば、5MHzのシステム帯域の中に25個のリソースブロックが含まれていた場合、25個の受信品質測定値γ1〜γ25が各測定部から得られる。受信品質測定値γu,fは、パスロス(シャドーイング及び距離減衰を含む)に加えて、瞬時的なフェージングの影響も受けている瞬時値である。受信品質測定部１４−１〜Nは、この瞬時値を所定のある期間にわたって及び／又は所定数のサンプル値にわたって平均化し、平均値E(γu,f)も算出する。受信品質測定部１４−１〜Nは、瞬時値及び平均値を利用して基準メトリックPu,f(i)を算出する。
Pu,f(i)=γu,f／E(γu,f)
ここで、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間又はサブフレームを表し、γu,fは受信品質測定値を表し、E(γu,f)は受信品質測定値の平均値を表す。本実施例では、スケジューリングにプロポーショナルフェアネス(PF)法が使用されるが、他の方法が使用されてもよい。基準メトリックはスケジューリング法に依存して様々に用意されてよい。例えば、最大CI法が使用される場合、基準メトリックは、Pu,f(i)=γu,fのように用意されてよい。
リソース割当部１６は、受信品質測定部１４−１〜Nからの基準メトリックPu,f(i)を２種類の係数(Au,f(i),Bu,f(i))で修正し、修正後のメトリックMu,f(i)に基づいてスケジューリングを行う。２種類の係数については後述される。以下の説明では、便宜上、
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)
であるとするが、後述するように修正メトリックは別の形式で表現されてもよい。
リソース割当部１６は、無線リソースの割当計画を示す制御情報(例えば、アップリンクスケジューリンググラント)を出力する。なお、受信品質測定値γu,fから基準メトリックPu,f(i)を導出する処理は、受信品質測定部１４−１〜Nで行われてもよいし、リソース割当部１６で行われてもよいし、更に別の手段で行われてもよい。
下り制御チャネル(PDCCH)生成部１８は、リソース割当部１６から無線リソースの割当計画を示す制御情報を受信し、下り制御チャネルを用意する。下り制御チャネルは例えばLTEではPDCCH(下り物理制御チャネル)を利用することができる。
連続割当強調係数部２２は、上記の係数の１つを用意する。連続割当強調係数Au,f(i)は、一例として次のように表現されてよい。
Figure 0005107069
 ここで、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間又はサブフレームを表す。PLuはユーザｕに対するパスロス又は伝搬損失を表し、距離減衰やシャドーイング等の影響を示す。PLrefAは、パスロスに関する何らかの一定値であり、システムパラメータとして用意される。概して、基地局から遠く離れるにつれてパスロスは大きくなるので、PLuはそのユーザｕが基地局からどの程度遠く離れているかの指標になる。PLuとPLrefAを比較することで、ユーザが基地局から或る距離以上離れたか否かを判定できる。例えば、ユーザｕがセル端に位置しているか否かを判定することができる。以下の説明では、PLuがPLrefAより大きいユーザは、セル端に在圏しているように判定される（それが実現できる程度に大きなパスロスが、PLrefAの値に設定されている。）。所定の場合とは、あるサブフレームiのスケジューリングの際、先行するサブフレーム(i-1)で該ユーザ装置ｕに該周波数リソースブロックｆが割り当てられていた場合である。
図２は連続割当強調係数Au,fを説明するための図である。上記の定義式のように、連続割当強調係数Au,fは係数au,fに比例する。より正確には、係数au,fを適切に規格化したものが連続割当強調係数Au,fである。連続割当強調係数Au,fの性質は、係数au,fの性質に実質的に等しいので、簡明化のため、係数au,fが図示されている。説明の便宜上、システム帯域にＦ個のリソースブロックが含まれているものとする。上りリンクに関し、あるサブフレーム(ｉ−１)でユーザ装置ｕに初めてリソースブロック２，３が割り当てられた後、サブフレームｉに対するスケジューリングが行われるものとする。この場合、サブフレーム（ｉ−１）のスケジューリングの際、ユーザ装置ｕに使用される係数au,f(i-1)は、上側の図に示されるように、全てのリソースブロック１〜Ｆについて等しく１の値をとる：
au,f(i-1)=1
となる。次のサブフレームｉのスケジューリングの際、ユーザ装置ｕに使用される係数au,f(i)は、リソースブロック２，３を除いて等しく１であるが、リソースブロック２，３については、PLu/PLrefAの値をとる。目下の例では、ユーザ装置はセル端に位置するので、PLu/PLrefAは１より大きな値をとる：
au,f(i)= PLu/PLrefA(リソースブロック２，３の場合)又は1(それ以外)
となる。
上述したように、目下の例ではスケジューリングに使用される修正メトリックMu,f(i)は、連続割当強調係数Au,f(i)又は係数au,f(i)に比例する：
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)
従って、サブフレームｉでのスケジューリングの際、このユーザ装置にとって、リソースブロック２，３は、他のリソースブロックよりも割り当てられやすくなる。連続割当強調係数が、リソースブロック２，３についての修正メトリックを大きくするよう強調する一方、他のリソースブロックの修正メトリックについては強調していないからである。サブフレーム(ｉ−１)でユーザ装置ｕにリソースブロック２，３が割り当てられた場合、次のサブフレームｉでは、ユーザ装置ｕに同じリソースブロック２，３が割り当てられやすくなる。但し、修正メトリックが実際にどのような値になるかは、連続割当強調係数だけでなく、基準メトリックそのものの値やＦＦＲ強調係数の値に応じて異なる。従ってサブフレームｉでこのユーザ装置にリソースブロック２，３が必ず割り当てられるわけではない。この点、周波数の固定的な割当を行う従来例と大きく異なる。
サブフレーム（ｉ−１）及びｉで連続的にリソースブロック２，３を割り当てるようするユーザが、セル端のユーザに限定されているのは、セル端のユーザにより引き起こされる他セル干渉が、なるべく長い時間にわたって同程度になるようにするためである。パケットスケジューリングでリソースブロックの割当状況が過剰に変化すると、引き起こされる干渉も大幅に変動することになり、リンクアダプテーションの追従性の悪化、ひいてはシステムのスループットの低下を招くおそれがある。上記の例は、セル端のユーザｕに対して、サブフレーム(ｉ−１)及びｉ双方で同じリソースブロックが使用されやすくすることで、少なくとも２つのサブフレームに関してユーザｕにより引き起こされる干渉を同程度にしようとする。
従って、より一般的には、連続割当強調係数は上記の数式に限定されず、あるサブフレームと次のサブフレームで同じユーザに同じリソースが割り当てられるように、基準メトリックを変更する適切な如何なる係数が使用されてもよい。例えば、連続割当強調係数の重み定数Arefを用いて、au,f(i)=(PLu/PLrefA)Arefとしてもよい。FFR強調係数部(B)２４も、基準メトリックを修正する係数の１つを用意する。FFR強調係数Bu,f(i)は、一例として次のように表現されてよい。
Figure 0005107069
 ここで、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間又はサブフレームを表す。PLuはユーザｕに対するパスロス又は伝搬損失を表し、距離減衰やシャドーイング等の影響を示す。PLrefBは、パスロスに関する何らかの一定値であり、システムパラメータとして用意される。パスロスが、基地局からユーザがどの程度遠く離れているかの指標になることや、PLuとPLrefBを比較することで、ユーザが基地局から或る距離以上離れたか否かを判定できること等は、連続割当強調係数Au,fの場合と同様である。基準値となるパスロスPLrefBは、上記のPLrefAと同じでもよいし、異なってもよい。所定の場合とは、リソースブロックが、所定のリソースブロックである場合である。
上記の定義式のように、FFR強調係数Bu,fは係数bu,fに比例する。より正確には、係数bu,fを適切に規格化したものがFFR強調係数Bu,fである。FFR強調係数Bu,fの性質は、係数bu,fの性質に実質的に等しい。係数bu,fも係数Au,fと同様に、所定の場合には１と異なる値をとり、それ以外で１の値をとる。但し、係数bu,fについての所定の場合は、リソースブロックが所定のリソースブロックであった場合であり、サブフレームやスケジューリングの状況によらない。例えば、所定のリソースブロックをfBとすると、セル端のユーザについてはリソースブロックfBを割り当てることが促され、セル端でないユーザについてはfB以外のリソースブロックが使用されやすくなる。各セルでこのようなリソースブロックの割当が行われる。但し、セル端で使用を促すリソースブロックは、隣接セル間で異なる周波数であるとする（それが実現されるように、予め基地局間で連絡し合っていてもよいし、システムで当初から決められていてもよい。）。セル端のユーザについて、特定の周波数の利用を促すことで、他セル干渉の影響をなるべく小さくすることができる。
なお、あるユーザがセル端に位置するか否かは、そのユーザｕについてのパスロスと、基準となるパスロスとの大小比較で行うことができる。この基準となるパスロスの値に関し、連続割当強調係数Au,fで使用されるPLrefAと、FFR強調係数Bu,fで使用されるPLrefBは同じでもよいし、異なっていてもよい。例えばPLrefA＜PLrefBのように設定し、連続割当は比較的多くのユーザに促されるが、特定の周波数の利用についてはセル端のユーザに厳密に限定されるように促すことができる。
FFR強調係数は上記の数式に限定されず、より一般的には、パスロスで区別される特定のユーザに、ある特定のリソースが割り当てられるように、基準メトリックを変更する適切な如何なる係数が使用されてもよい。例えば、FFR強調係数の重み定数Brefを用いて、bu,f(i)= （PLu/PLrefB）Brefとしてもよい。
スケジューラ２６は、修正メトリックMu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)を用いて、リソースの割当計画を立てる。基準メトリックは、上記の係数で必要に応じて修正されている。本実施例では修正メトリックの大小比較を行うことで、リソースの割当計画が決定される。リソース割当の具体的な方法については、図３を参照しながら後述される。
＜動作例＞
図３はスケジューリングの動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップS1では、リファレンス信号が基地局で受信され、ユーザ毎にリソースブロック毎に瞬時的な受信品質測定値γu,f(例えば、SINR)が測定される。必要に応じて、受信品質測定値の平均値E(γu,f)も用意される。
ステップS2では、基準メトリックPu,f(i)が用意される。本実施例では、プロポーショナルフェアネス法によるスケジューリングを行う観点から、基準メトリックは次式で表現される：
Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f)。
ステップS3では、基準メトリックが、上記の所定の係数Au,f,Bu,fに基づいて修正され、修正メトリックが用意される。
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)。
ステップS4では、無線リソースの割当計画が実際に決定される。より大きな修正メトリックをもたらすユーザにリソースブロックを割り当てる観点からは、割当を希望するユーザとリソースブロックの可能な全ての組み合わせ（割当パターン）を考慮することが好ましい。上りリンクにSC-FDMAが使用されている場合、ユーザ装置に複数のリソースブロックを割り当てる際、周波数方向に隣接する一連のリソースブロックしか利用できないことに留意を要する。各割当パターンの各々について、修正メトリックの総和が計算され、最も大きな総和をもたらす割当パターンが、実際の割当パターンとして採用される。
例えば、３つのリソースブロックRB1,RB2,RB3を３人のユーザUE1,UE2,UE3の１人以上に割り当てることを考察する。この場合、修正メトリックは図４に示されるような数値をとっていたとする。
リソースブロックRB1,RB2,RB3全てをユーザUE1に割り当てた場合、この組み合わせ(割当パターン)についての修正メトリックの総和は、６＋１０＋４＝２０ になる。
リソースブロックRB1,RB2をユーザUE1に、RB3をユーザUE2に割り当てた場合、この組み合わせ(割当パターン)についての修正メトリックの総和は、６＋１０＋７＝２３ になる。
以下同様にして、可能な割当パターンの全てについて、修正メトリックの総和が導出される。これらの総和の内、最も大きな値をもたらす割当パターンが、実際の割当パターンとして決定される。この方法によれば、利用可能な全ての割当パターンを考察するので、真に最適な割当パターンを決定することができる。しかしながら、割当パターンの全てを考察することは、必ずしも容易ではない。多数のリソースブロックを多数のユーザに割当てる際、割当パターン数は極めて多くなってしまうからである。このような観点からは、以下に示されるような簡易化された方法が利用されてもよい。
図５はスケジューリングの別の動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップS1〜S3は図３で説明済みのステップと同様である。
Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f)。
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)。
ステップS4では、修正メトリックが大きい順に並べられ、一連の修正メトリック系列｛Mu,f｝が用意される。
ステップS5では、最大の修正メトリックmax({Mu,f})に対応するユーザｕ及びリソースブロックｆが特定される。そして、そのユーザuにリソースブロックｆが割り当てられる。上りリンクにSC-FDMAが使用されている場合、ユーザ装置に複数のリソースブロックを割り当てる際、周波数方向に隣接する一連のリソースブロックしか利用できないことに留意を要する。
ステップS6では、リソースブロックｆがスケジューリングの対象から除外される。この場合、割当済みのリソースブロックｆに関する全てのユーザの修正メトリックが、修正メトリック系列の中から除外される。
ステップS7では、全てのリソースブロックが何らかのユーザに割り当てられたか否かが判定される。未割当のリソースブロックが残っていた場合、フローはステップS5に進む。未割当てのリソースブロックが残っていなかった場合、フローは終了する。
図4に示されるように、修正メトリックが得られたとする。図５の方法によれば、これら９個の修正メトリックが大きい順に並べられる。その内最も大きな修正メトリックは10であり、UE1及びRB2に対応する。従ってRB2はUE1に割り当てられる。次に、RB2に関する修正メトリック全てが、修正メトリックの系列から除外される。図中、RB2に関するUE1,UE2,UE3の修正メトリック１０，１，３が、修正メトリック系列{Mu,f}から除外される。その結果、修正メトリック系列は、RB1及びRB3に関する６つの修正メトリックしか含まないようになる。
次に、この６つの修正メトリックの内、最大の修正メトリックが見出される。目下の例の場合、それは９であり、UE3及びRB3に対応する。従ってRB3はUE3に割り当てられる。そして、RB3に関する修正メトリック全てが、修正メトリック系列から除外される。図中、RB3に関するUE1,UE2,UE3の修正メトリック４，７，９が除外される。その結果、修正メトリック系列は、RB1に関する３つの修正メトリックしか含まないようになる。
最後に、この３つの修正メトリックの内、最大の修正メトリックが見出される。目下の例の場合、それは７であり、UE3及びRB1に対応する。しかしながら、UE3にはRB3が既に割り当てられており、RB3とRB1は隣接していないので、RB1をUE3に割り当てることは禁止される（SC-FDMAでは、リソース割当は連続するリソースブロックに限定されるからである。）。従って、最大の修正メトリックの７は除外され、次善の修正メトリックの６が割当候補になる。これはUE1に対応し、UE1には割当可能なので、RB1はUE1に割り当てられる。このようにして３つのリソースブロックが一人以上のユーザに簡易に割り当てられる。
＜変形例＞
１．修正メトリック
上記の例では修正メトリックは、基準メトリックに２つの係数が乗算された数式で表現されていた：
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Pu,f(i)。
しかしながら、本発明はこのような数式表現に限定されず適切な如何なる数式が使用されてもよい。特定のユーザの特定の周波数について基準メトリックを修正できればよいからである。例えば、修正メトリックは、上記の係数を累乗又はべき乗として含んでもよい。
Mu,f(i)=Pu,f(i)α
α＝(Au,f(i)+Bu,f(i))/2
上述したように、所定の場合、Au,fもBu,fも１より大きくなり、そうでなければそれらは１である。所定の場合、αは１より大きくなり、そうでなければ１である。従って所定の場合に基準メトリックは１より大きな累乗数αで強調され、所定の場合でなければ１乗のままである。一方、基準メトリックPu,fは、一般的なプロポーショナルフェアネス法では、Pu,f(i)=γu,f(i)／E(γu,f) として算出される。受信品質測定値の瞬時値が平均値を上回る場合、基準メトリックは１より大きくなり、そうでなければ１より小さくなる。従って、セル端のユーザについて、先行するサブフレームでリソースが割り当てられていた場合や、リソースが所定のリソースであった場合、１より大きな基準メトリックは１乗より急激に増えるように強調される。１より小さな基準メトリックは１乗より急激に減るように強調される。その結果、所定の場合にそのユーザに所定のリソースを割り当てるべきことが、より色濃く修正メトリックに反映される。
なお、基準メトリックを更に急激に強調する観点からは、α＝Au,f(i)×Bu,f(i) のように算出してもよい。
２．係数の値
上記の係数Au,f(i)，Bu,f(i)は、所定の場合に基準メトリックを大きくするように修正する観点からとり得る値が決定されていた。より大きな修正メトリックは、そのユーザにそのリソースブロックを使用させることを促す。しかしながら、逆に、あるユーザにあるリソースブロックを使用させないように基準メトリックを修正することも考えられる。長期的に見て他セル干渉が相対的に減っていればよいからである。このような観点からは、セル端のユーザの係数の値として図２下側に示されるような値を使用する代わりに、セル端以外のユーザの係数について、図６に示されるような値が使用されてもよい。図２の場合、リソースブロック２，３に関する係数の値を大きくしていたが、図６の場合、リソースブロック２，３で係数の値が小さくなっている。このようにしても、結果的にセル端ユーザがリソースブロック２，３を使用するのを促すことができる。
あるいは、先行するサブフレーム(i-1)でユーザuにリソースブロック２，３が割り当てられた場合、次のサブフレームiではそのユーザuにリソースブロック２，３を割り当てにくくすることも有利である。そのユーザについて次のサブフレームiではリソースブロック２，３以外のリソースブロックの使用が促される。この２つのサブフレームに関する短期的な観点からは、他セル干渉が大幅に異なるようになる点で好ましくないように見えるかもしれない。しかしながら、連続するサブフレームでなるべく異なるリソースブロックでユーザuが送信するようにし、周波数ホッピングを促すことで、長期的には他セル干渉をランダム化することが期待できる。従って上記のように連続的な割り当てを促す観点からは、使用したリソースブロックについての係数の値を大きくした方がよいが、他セル干渉のランダム化を促す観点からは、使用したリソースブロックについての係数の値を小さくする方が好ましい。いずれにせよ、セル端ユーザについては、あるリソースブロックに使用される係数の値は、先行するサブフレームで該ユーザに該リソースブロックが割り当てられていたか否かに応じて異なっていればよい。
３．グループ化
パスロスの値は、ユーザがセル端に位置するか否かだけでなく、ユーザを基地局からの距離に応じてグループ分けするのにも使用できる。この場合において、第1グループに属するユーザには第1周波数の利用を促し、第２グループのユーザには第２周波数の利用を促し、以下同様にグループ毎に異なる周波数の利用を促すこともできる。
図７は、パスロスのグループ毎に、異なる周波数の利用を促すように、係数の値が設定されている様子を示す。第１周波数f1や第２周波数f2等は1つ以上のリソースブロックに対応する。セル端のユーザのグループについては、隣接セルのセル端のユーザのグループと異なる周波数の利用が促されるように係数が設定される。
従来のグループ分けでは、グループ毎に使用可能な周波数が固定されていたが、図７に示される例では、周波数は固定されておらず、基準メトリックを修正する係数により、特定の周波数の利用が推奨されているに過ぎない。本方法は、修正メトリックのとる値に応じて、システム帯域全域を使用可能な点で、周波数を固定していた従来法と大きく異なる。
４．別の係数
上記の説明では、基準メトリックは２つの係数で修正され、修正メトリックが導出されていた。しかしながら本発明は２つの係数に限定されず、適切な他の観点から基準メトリックが更に修正されてもよい。例えば、修正メトリックは、
Mu,f(i)= Au,f(i)×Bu,f(i)×Cu,f(i)×Pu,f(i)。
のようにして導出されてもよい。Cu,f(i)は、何らかの別の観点による強調係数である。例えば、受信品質測定値の平均値E(γf)が所定値を超えていた場合、Cu,f(i)が１より大きな値をとるようにすることで、そのユーザにリソースが割り当てられやすくしてもよい。
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。
発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。
説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
本発明の一実施例による基地局装置の機能ブロック図を示す。 連続割当強調係数を説明するための図である。 本発明の一実施例による動作例を示すフローチャートである。 修正メトリックの一例を示す図である。 本発明の一実施例による別の動作例を示すフローチャートである。 係数の値の別の設定例を示す図である。 パスロスグループ毎に異なる周波数の利用を促す係数の設定例を示す図である。
符号の説明
１２ 高速フーリエ変換部(FFT)
１４−１〜N 受信品質測定部
１６ リソース割当部
１８ 下り制御チャネル(PDCCH)生成部
２２ 連続割当強調係数部(A)
２４ FFR強調係数部(B)
２６ スケジューラ

Claims (13)

  1. 移動通信システムにおける基地局装置であって、
    ユーザ装置からのリファレンス信号を受信し、周波数リソースブロック毎に受信品質を測定する測定手段と、
    前記受信品質から基準メトリックを用意する手段と、
    少なくとも第１及び第２パラメータで前記基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正手段と、
    各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューラと、
    前記割当計画を示す制御情報を前記ユーザ装置に通知する手段と、
    を有し、あるサブフレームについて無線リソースの割当計画を立てる際、前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、ある周波数リソースブロックについて該ユーザ装置用に使用される前記第１パラメータの値は、先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていたか否かに応じて異なり、
    前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、該ユーザ装置用に使用される第２パラメータの値は、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、所定の第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとるようにした基地局装置。
  2. 前記先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていた場合、前記第１パラメータは、より大きな値をとる請求項１記載の基地局装置。
  3. 前記先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていた場合、前記第１パラメータは、より小さな値をとる請求項１記載の基地局装置。
  4. 前記第２パラメータの第１の値は前記第２の値より小さい請求項１記載の基地局装置。
  5. 前記第２パラメータの第１の値は前記第２の値より大きい請求項１記載の基地局装置。
  6. 前記修正メトリックは、前記基準メトリックに前記第１パラメータ及び前記第２パラメータを乗算することで用意される請求項１記載の基地局装置。
  7. 前記修正メトリックは、前記基準メトリックを、前記第１及び第２パラメータの算術平均値だけ累乗することで用意される請求項１記載の基地局装置。
  8. 前記第１パラメータAu,f(i)は、
    Figure 0005107069
     で計算され、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間を表し、Fはシステム帯域に含まれるリソースブロック数を表し、PLuはユーザ装置のパスロスを表し、PLrefAはパスロスに関する所定の基準値を表し、所定の場合とは、前記先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていた場合である請求項１記載の基地局装置。
  9. 前記第２パラメータBu,f(i)は、
    Figure 0005107069
     で計算され、ｕはユーザを表し、ｆはリソースブロックを表し、ｉは時間を表し、Fはシステム帯域に含まれるリソースブロック数を表し、PLuはユーザ装置のパスロスを表し、PLrefBはパスロスに関する所定の基準値を表し、所定の場合とは、周波数リソースブロックが、所定の第１の周波数リソースブロックであった場合である請求項１記載の基地局装置。
  10. 前記スケジューラは、プロポーショナルフェアネス法に従って無線リソースの割当計画を立てる請求項１記載の基地局装置。
  11. 前記移動通信システムは、上りリンクにシングルキャリアの周波数分割多重接続(SC-FDMA)方式を使用する請求項１記載の基地局装置。
  12. 移動通信システムにおける基地局装置で使用される方法であって、
    ユーザ装置からのリファレンス信号を受信し、周波数リソースブロック毎に受信品質を測定する測定ステップと、
    前記受信品質から基準メトリックを用意するステップと、
    少なくとも第1及び第２パラメータで前記基準メトリックを修正し、修正メトリックを用意する修正ステップと、
    各周波数リソースブロックの修正メトリックを比較し、無線リソースの割当計画を立てるスケジューリングステップと、
    前記割当計画を示す制御情報を前記ユーザ装置に通知するステップと、
    を有し、あるサブフレームについて無線リソースの割当計画を立てる際、前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、ある周波数リソースブロックについて該ユーザ装置用に使用される前記第１パラメータの値は、先行するサブフレームで該ユーザ装置に該周波数リソースブロックが割り当てられていたか否かに応じて異なり、
    前記ユーザ装置がパスロスで区別される或るグループに属する場合、該ユーザ装置用に使用される第２パラメータの値は、所定の第１の周波数リソースブロックについて第１の値をとり、第２の周波数リソースブロックについて第２の値をとるようにした方法。
  13. 前記スケジューリングステップは、
    前記修正メトリックを周波数リソースブロック毎に大きさの順に並べるステップと、
    最大の修正メトリックに対応するユーザ装置及周波数リソースブロックを特定し、該ユーザ装置に該周波数リソースブロックを割り当てるステップ、
    該周波数リソースブロックを次回の割り当て対象から除外するステップと、
    を有し、前記割り当てるステップ及び前記除外するステップが、システム帯域に含まれる周波数リソースブロック数に応じて反復されるようにした請求項１２記載の方法。
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