JP5161048B2 - Communication apparatus and communication method - Google Patents
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本発明は、アダプティブアレイアンテナ方式で通信を行う通信装置及びアダプティブアレイアンテナ方式を使用した通信方法に関する。 The present invention relates to a communication apparatus that performs communication using an adaptive array antenna system and a communication method that uses the adaptive array antenna system.
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１，２には、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）と呼ばれる、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う無線通信技術が開示されている。
Conventionally, various techniques relating to wireless communication have been proposed. For example,
さて、上述の特許文献２にも記載されているように、ＷｉＭＡＸでも、基地局（無線基地局）と通信端末（移動又は固定の端末）との間の無線通信において、信号対干渉及び雑音電力比（ＳＩＮＲ：Signal-to-Interference-and-Noise-Ratio）を向上させる技術として、アダプティブアレイアンテナ（Adaptive Array Antenna）方式を用いることが知られている。アダプティブアレイアンテナ方式では、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナより得られる信号に関して、所望の信号に対する利得が増加するとともに、不要な信号に対する減衰量が大きくなるように、アダプティブ（適用的）に各アンテナ素子へウェイト付け（重み付け）を行う。ＷｉＭＡＸでの基地局は、通信端末から送信される、サウンディング信号と呼ばれる既知信号を用いてアレイアンテナに適用するウェイトを算出し、そのウェイトに基づいてアレイアンテナから通信端末に信号を送信している。これにより、基地局では、アレイアンテナによる指向性が通信端末に向くようにビームフォーミングされる。
Now, as described in
このように、基地局が、通信端末からの既知信号に基づいて当該通信端末に対応したウェイトを算出し、算出したウェイトに基づいて当該通信端末にアレイアンテナから信号を送信する場合には、基地局における、通信端末に対する信号の送信の時間帯によっては、基地局では、ウェイトの算出が完了する前に、通信端末に信号を送信する必要が生じる。ウェイトの算出には収束演算が使用されることが多く、この場合には、基地局では、ウェイトの値が十分に収束しない時点で演算を打ち切る必要があり、基地局は精度が十分でないウェイトに基づいて信号をアレイアンテナから通信端末に送信することになる。その結果、基地局と通信端末との通信品質を十分に確保できないことがある。 In this way, when the base station calculates a weight corresponding to the communication terminal based on a known signal from the communication terminal and transmits a signal from the array antenna to the communication terminal based on the calculated weight, Depending on the time zone of signal transmission to the communication terminal in the station, the base station needs to transmit a signal to the communication terminal before the weight calculation is completed. In many cases, a convergence operation is used to calculate the weight. In this case, the base station needs to terminate the operation when the weight value does not sufficiently converge. Based on this, a signal is transmitted from the array antenna to the communication terminal. As a result, communication quality between the base station and the communication terminal may not be sufficiently ensured.
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、アダプティブアレイアンテナ方式を使用した通信技術に関して、通信相手装置との通信品質を向上することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the communication quality with a communication partner apparatus with respect to a communication technique using an adaptive array antenna system. And
上記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、通信相手装置からの信号をアレイアンテナで受信する受信部と、前記受信部で受信された既知信号に基づいて、前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出するウェイト算出部と、前記ウェイト算出部での前記ウェイトの算出に必要な時間であるウェイト算出時間を取得する取得部と、前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて前記アレイアンテナから信号を送信する送信部と、前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯を前記ウェイト算出時間に基づいて決定する時間帯決定部とを備える。 In order to solve the above problems, a communication device according to the present invention is applied to the array antenna based on a reception unit that receives a signal from a communication partner device by an array antenna and a known signal received by the reception unit. A weight calculation unit for calculating a weight; an acquisition unit for acquiring a weight calculation time which is a time required for calculating the weight in the weight calculation unit; and the array antenna based on the weight for the communication counterpart device And a time zone determining unit that determines a time zone in which the transmission unit transmits a signal to the communication counterpart device based on the weight based on the weight calculation time.
また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記通信装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で定義された複数のサブキャリアを用いて複数の通信相手装置と多元接続通信を行う、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）での基地局であって、前記既知信号はＷｉＭＡＸで使用されるサウンディング信号である。 In one aspect of the communication apparatus according to the present invention, the communication apparatus performs multiple access communication with a plurality of communication partner apparatuses using a plurality of subcarriers defined by an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme. In the base station in (Worldwide Interoperability for Microwave Access), the known signal is a sounding signal used in WiMAX.
また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記通信相手装置に対する送信データ量を決定する送信データ量決定部が設けられ、前記複数のサブキャリアは、複数のサブチャネルに分けられ、前記複数のサブチャネルは、複数のメジャーグループに分けられ、一つのサブチャネルと少なくとも一つのＯＦＤＭシンボルとでスロットが構成され、前記時間帯決定部は、前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯と、前記送信部が当該信号を送信する際に使用するサブチャネルとで構成される無線リソースを、時間−サブチャネル平面上での当該無線リソースの形状が矩形となるように、スロット単位かつメジャーグループ単位で前記通信相手装置に割り当てる無線リソース割り当て部として機能し、前記送信データ量決定部は、前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する際において、必要なスロットの数が、前記通信相手装置に割り当てられる少なくとも一つのメジャーグループを構成するサブチャネルの総数の倍数となるように、前記通信相手装置に対する送信データ量を決定する。
Further, in one aspect of the communication apparatus according to the present invention, a transmission data amount determination unit that determines a transmission data amount for the communication partner apparatus is provided, wherein the plurality of subcarriers are divided into a plurality of subchannels, The subchannels are divided into a plurality of major groups, and a slot is formed by one subchannel and at least one OFDM symbol, and the time zone determination unit is configured such that the transmission unit transmits the weight to the communication partner device. and times for transmitting signals on the basis of the transmission unit is a radio resource composed of a sub-channel used in transmitting the signal, the time - of the wireless Li source over scan on subchannel plane Functions as a radio resource allocation unit that allocates to the communication partner device in units of slots and units of major groups so that the shape is rectangular, The transmission data amount determination unit includes at least one major group in which the number of necessary slots is allocated to the communication partner device when the transmission unit transmits a signal to the communication partner device based on the weight. The amount of data transmitted to the communication partner device is determined so as to be a multiple of the total number of subchannels constituting the channel.
また、本発明に係る通信方法は、（ａ）通信相手装置からの既知信号をアレイアンテナで受信する工程と、（ｂ）前記既知信号に基づいて、前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）での前記ウェイトの算出に必要な時間であるウェイト算出時間を取得する工程と、（ｄ）前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて前記アレイアンテナから信号を送信する工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）において前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯を前記ウェイト算出時間に基づいて決定する工程とを備える。 Further, the communication method according to the present invention includes (a) a step of receiving a known signal from a communication partner device by an array antenna, and (b) a step of calculating a weight to be applied to the array antenna based on the known signal. And (c) obtaining a weight calculation time that is a time required for calculating the weight in the step (b), and (d) from the array antenna based on the weight to the communication counterpart device. A step of transmitting a signal; and (e) a step of determining, based on the weight calculation time, a time zone for transmitting a signal based on the weight to the communication counterpart device in the step (d).
本発明によれば、通信相手装置に対してウェイトに基づいて信号を送信する時間帯が、当該ウェイトの算出に必要な時間に基づいて決定されるため、算出完了後のウェイトに基づいて通信相手装置に信号を送信することができる。よって、通信相手装置との通信品質を向上することができる。 According to the present invention, the time zone for transmitting a signal to the communication partner apparatus based on the weight is determined based on the time required for the calculation of the weight, so the communication partner based on the weight after the calculation is completed. A signal can be sent to the device. Therefore, communication quality with the communication partner apparatus can be improved.
また、本発明の一態様によれば、通信相手装置に信号を送信する際に必要なスロットの数が、当該通信相手装置に割り当てられる少なくとも一つのメジャーグループを構成するサブチャネルの総数の倍数となるように、当該通信相手装置に対する送信データ量が決定されるため、当該通信相手装置に割り当てられる無線リソースを構成するすべてのスロットを使用してデータを送信することができる。よって、無線リソース中に未使用のスロットが無くなり、通信相手装置に対するデータの送信効率が向上する。 Further, according to one aspect of the present invention, the number of slots necessary for transmitting a signal to a communication partner device is a multiple of the total number of subchannels constituting at least one major group assigned to the communication partner device. As described above, since the amount of transmission data for the communication partner apparatus is determined, data can be transmitted using all slots constituting the radio resource allocated to the communication partner apparatus. Therefore, there are no unused slots in the radio resource, and the data transmission efficiency to the communication partner apparatus is improved.
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。また図２は、本実施の形態に係る無線通信システムが備える基地局１の構成を示す図である。本実施の形態に係る無線通信システムは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに規定されているモバイルＷｉＭＡＸに準拠したシステムであって、基地局１はＯＦＤＭＡ方式で複数の通信端末２と双方向の無線通信を行う。ＯＦＤＭＡ方式で通信を行う基地局１は、サブチャネルとＯＦＤＭシンボルとで特定される無線リソースを複数の通信端末２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末２と同時に通信することが可能となっている。また、基地局１はネットワーク３と接続されており、当該ネットワーク３から送られてくるデータを通信端末２に送信したり、通信端末２からのデータをネットワーク３に出力する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the structure of the
図２に示されるように、基地局１は、無線受信部１１及び無線送信部１２を有する無線通信部１０と、データ処理部１４と、ネットワーク通信処理部１５と、ウェイト算出部１６と、ウェイト算出時間取得部１７と、無線リソース割り当て部１８とを備えている。無線受信部１１及び無線送信部１２は、アンテナとして、複数のアンテナ素子１３ａから成るアレイアンテナ１３を共有している。つまり、アレイアンテナ１３は、通信端末２に無線信号を送信する送信アンテナ及び通信端末２からの無線信号を受信する受信アンテナとして機能する。基地局１は、アレイアンテナ１３を構成する複数のアンテナ素子１３ａのそれぞれにウェイト付けを行うことによって、アレイアンテナ１３による指向性を通信対象の通信末２に向ける。
As shown in FIG. 2, the
ネットワーク通信処理部１５は、ネットワーク３から送られてくるＩＰ（Internet Protocol）パケットを受信して、それをデータ処理部１４に出力する。
The network
無線受信部１１は、アレイアンテナ１３の複数のアンテナ素子１３ａで受信された信号のそれぞれに対して増幅処理やダウンコンバートを行って、複数のアンテナ素子１３ａで受信された信号をそれぞれベースバンド信号に変換して出力する。
The
ウェイト算出部１６は、通信対象の通信端末２ごとに、通信端末２から送信されてくる既知のサウンディング信号に基づいて、当該通信端末２に割り当てる各サブキャリアの伝送路の品質を推定する。そして、ウェイト算出部１６は、その推定結果に基づいて、通信対象の通信端末２ごとに、アレイアンテナ１３に適用する受信用のウェイトと送信用のウェイトを、通信端末２に割り当てる各サブキャリアについて算出する。ウェイト算出部１６では、受信用及び送信用のウェイトは、例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムなどを用いた収束演算で算出される。
For each
例えば、ある通信端末２が基地局１にデータを送信する際に使用するサブキャリアとして１００本のサブキャリアが割り当てられている場合には、本実施の形態に係るアレイアンテナ１３は３つのアンテナ素子１３ａで構成されていることから、ウェイト算出部１６では、当該通信端末２について、（１００×３）個の受信用のウェイトが算出される。また、基地局１がある通信端末２にデータを送信する際に使用するサブキャリアとして１５０本のサブキャリアが割り当てられている場合には、ウェイト算出部１６では、当該通信端末２について、（１５０×３）個の送信用のウェイトが算出される。
For example, when 100 subcarriers are assigned as subcarriers used when a
このように、ウェイト算出部１６では、受信用及び送信用のそれぞれについて、アレイアンテナ１３を構成するアンテナ素子１３ａの数と、通信端末２に割り当てられたサブキャリアの数とを掛け合わせて得られる数のウェイトが、通信端末２ごとに求められる。
As described above, the
ウェイト算出時間取得部１７は、ウェイト算出部１６での送信用のウェイトの算出に必要な時間（以後、「ウェイト算出時間」と呼ぶ）を、通信対象の通信端末２ごとに求める。例えば、基地局１がある通信端末２に対して１５０個のサブキャリアを使用してデータを送信する場合には、ウェイト算出時間取得部１７では、ウェイト算出部１６において（１５０×３）個の送信用のウェイトを算出するのに必要な時間が求められる。
The weight calculation time acquisition unit 17 obtains the time required for calculating the transmission weight in the weight calculation unit 16 (hereinafter referred to as “weight calculation time”) for each
データ処理部１４は、無線受信部１１から出力される複数のベースバンド信号のそれぞれに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行って、当該複数のベースバンド信号のそれぞれについて、それに含まれる複数のサブキャリアを分離して取得する。データ処理部１４は、複数のベースバンド信号に含まれていた同一のサブキャリアごとに、当該同一のサブキャリアのそれぞれに対して、ウェイト算出部１６で算出された、対応する受信用のウェイトを設定して、各サブキャリアの位相及び振幅を制御する。そして、データ処理部１４は、複数のベースバンド信号に含まれていた同一のサブキャリアごとに、ウェイト設定後の当該同一のサブキャリアを合成する。これにより、アレイアンテナ１３のビームを希望波に向けることができ、妨害波を除去することができる。データ処理部１４は、ウェイト設定後の同一のサブキャリアを合成して得られた信号（以後、「合成サブキャリア」と呼ぶ）のそれぞれに対して復調処理等を行って、通信端末２からの各種データを再生する。
The
また、データ処理部１４はシリアル送信データを生成する。データ処理部１４は、生成したシリアル送信データをパラレル送信データに変換して、当該パラレル送信データで、送信に使用する複数のサブキャリアを変調する。この変調後の複数のサブキャリアから成るサブキャリア群は、アンテナ素子１３ａの数だけ準備される。本実施の形態では、同一の３つのサブキャリア群が準備される。データ処理部１４は、複数のサブキャリア群に含まれる同一のサブキャリアごとに、当該同一のサブキャリアのそれぞれに対して、ウェイト算出部１６で算出された、対応する送信用のウェイトを設定する。そして、データ処理部１４は、複数のサブキャリア群のそれぞれについて、当該サブキャリア群に含まれるウェイト設定後の複数のサブキャリアを合成してベースバンド信号を生成する。これにより、アレイアンテナ１３のアンテナ素子１３ａの数だけ、ベースバンド信号が生成される。データ処理部１４は、生成された複数のベースバンド信号を無線送信部１２に出力する。
Further, the
さらに、データ処理部１４は、ネットワーク通信処理部１５から送られてくるＩＰパケットをＭＡＣ（Medium Access Control）プロトコルデータユニット（以後、単に「ＰＤＵ」と呼ぶ）に変換する。図３はその変換の様子を示す図である。なお、図３中の♯１〜♯Ｎ（Ｎ≧２）までの記号は、複数の通信端末２を区別するために本実施の形態で便宜上定めた通信端末２の識別番号を示している。
Further, the
図３に示されるように、データ処理部１４は、直列的に入力される複数のＩＰパケット２００を変換部１４０において複数のＰＤＵ３００に変換し、得られた複数のＰＤＵ３００を通信端末２ごとに振り分ける。そして、データ処理部１４は、バッファ１４１において、通信端末２ごとに、振り分けられたＰＤＵ３００を一時的に蓄積する（キューイングする）。データ処理部１４は、ある通信端末２に対してデータを送信する際には、バッファ１４１内から当該通信端末２向けの一つあるいは複数のＰＤＵを取得し、当該ＰＤＵを含むシリアル送信データを生成する。
As shown in FIG. 3, the
無線リソース割り当て部１８は、ウェイト算出時間取得部１７で取得されたウェイト算出時間を考慮して、下り方向の通信対象の通信端末２に割り当てる無線リソースを決定する。つまり、無線リソース割り当て部１８は、下り方向の通信対象の通信端末２にデータを送信する際に使用する無線リソースを、その送信時に使用されるウェイトの算出に必要な時間を考慮して決定する。また無線リソース割り当て部１８は、上り方向の通信対象の通信端末２に割り当てる無線リソースを決定する。つまり、無線リソース割り当て部１８は、上り方向の通信対象の通信端末２が基地局１にデータを送信する際に使用する無線リソースを決定する。複数の通信端末２に無線リソースが割り当てられる際には、各ＯＦＤＭシンボルにおいて、周波数軸上に配置された複数のサブキャリアが重複しないように複数の通信端末２に割り当てられる。
The radio
無線送信部１２は、データ処理部１４から入力された複数のベースバンド信号を、アップコンバート及び増幅処理を行った後、複数のアンテナ素子１３ａにそれぞれ入力する。これにより、アレイアンテナ１３からは、通信対象の通信端末２に向かって無線信号が送信される。
The
次に、モバイルＷｉＭＡＸでのフレーム１００の構成について説明する。図４はフレーム１００の構成例を示す図である。モバイルＷｉＭＡＸでは、基地局１と通信端末２との間の複信方式には、ＴＤＤ（Time Division Duplexing、時分割複信）方式が採用されている。図４に示されるように、一つのフレーム１００は、基地局１から通信端末２へ信号を送信するための下りサブフレーム１０１と、通信端末２から基地局１に信号を送信するための上りサブフレーム１０２とで構成されている。そして、フレーム１００内には、基地局１が送信から受信に切り替える際のガード時間であるＴＧＧ（Transmit Transition Gap）と、基地局１が受信から送信に切り替える際のガード時間であるＲＴＧ（Receive Transition Gap）が設けられている。
Next, the configuration of the
図４に示されるように、下りサブフレーム１０１と上りサブフレーム１０２のそれぞれは、ＯＦＤＭシンボルの番号で与えられる時間軸と、サブチャネルの番号で与えられる周波数軸とから成る２次元で表現される。ここで、ＯＦＤＭＡ方式では、複数のサブキャリアが複数のサブチャネルにグループ分けされ、通信端末２へのサブキャリアの割り当ては、サブチャネル単位で行われる。ＯＦＤＭＡ方式では、各通信端末２に対する無線リソースの割り当てが、周波数軸と時間軸とで表現される２次元で行われる。
As shown in FIG. 4, each of the
下りサブフレーム１０１には、例えば、プリアンブル領域１０１ａ、ＦＣＨ（Frame Control Header）領域１０１ｂ、ＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）メッセージ１０１ｃ、ＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）メッセージ１０１ｄ及び複数の下りバースト領域１０１ｅが配置される。下りサブフレーム１０１における、プリアンブル領域１０１ａ等の各領域の範囲は、サブチャネル数とＯＦＤＭシンボル数とで決定される。このような下りサブフレーム１０１は、基地局１のデータ処理部１４で生成される。
In the
一方で、上りサブフレーム１０２には、例えば、レンジング領域１０２ａ、ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂ、ＡＣＫ領域１０２ｃ、サウンディングゾーン１０２ｄ及び複数の上りバースト領域１０２ｅが配置される。下りサブフレーム１０１と同様に、上りサブフレーム１０２における、レンジング領域１０２ａ等の各領域の範囲は、サブチャネル数とＯＦＤＭシンボル数とで決定される。
On the other hand, in the
プリアンブル領域１０１ａには、通信端末２が基地局１との同期をとるために必要な信号が含められる。ＦＣＨ領域１０１ｂには、ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃの長さと、そこで使用されている誤り訂正符号の方式及び繰り返し符号の繰り返し数を示すＤＬＦＰ（Downlink Frame Prefix）などが含められる。通信端末２はＤＬＦＰの内容に従ってＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃを復調する。
In the
複数の下りバースト領域１０１ｅのそれぞれには、互いに異なった通信端末２をＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃによって割り当てることが可能であって、各下りバースト領域１０１ｅには、対応する通信端末２へのデータが含められる。図４の下りサブフレーム１０１では、５つの下りバースト領域１０１ｅに対して、♯１〜♯５までの５つの通信端末２がそれぞれ割り当てられている。したがって、図４の下りサブフレーム１０１においては５つの通信端末２に対するデータが含められる。
Each of the plurality of
ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃは、それが属する下りサブフレーム１０１において通信を行う各通信端末２に対する無線リソースの割り当てを示している。ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃには、下りサブフレーム１０１において各下りバースト領域１０１ｅがどの領域に割り当てられているのか、各下りバースト領域１０１ｅに対してどの通信端末２が割り当てられているのかなどの情報が含まれている。したがって、ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃによって、それが属する下りサブフレーム１０１で通信を行う通信端末２と、当該通信端末２と通信を行う際に使用されるサブチャネルと、当該通信端末２と通信を行う時間帯とが特定される。各通信端末２は、ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃの内容を解析することによって、自装置宛のデータが基地局１からどの時間帯（ＯＦＤＭシンボル）でどのサブチャネルを使用して送信されるかを知ることができる。その結果、各通信端末２では、基地局１からの自装置宛のデータを適切に受信することができる。
The DL-
ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄは、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において通信対象となる各通信端末２に対する無線リソースの割り当てを示している。ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄには、上りサブフレーム１０２において各上りバースト領域１０２ｅがどの領域に割り当てられているのか、上りサブフレーム１０２中の各上りバースト領域１０２ｅに対してどの通信端末２が割り当てられているのかなどの情報が含まれている。したがって、ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄによって、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において通信を行う通信端末２と、当該通信端末２と通信を行う際に使用されるサブチャネルと、当該通信端末２と通信を行う時間帯とが特定される。各通信端末２は、ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄの内容を解析することによって、基地局１宛のデータをどの時間帯でどのサブチャネルを使用して送信すべきかを知ることができる。
The UL-MAP message 101d indicates allocation of radio resources to each
このようなＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃ及びＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄは、データ処理部１４が、無線リソース割り当て部１８での通信端末２に対する無線リソースの割り当て結果に基づいて生成する。
The DL-
上りサブフレーム１０２での複数の上りバースト領域１０２ｅのそれぞれには、互いに異なった通信端末２がＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄによって割り当てられており、各上りバースト領域１０２ｅには、対応する通信端末２が送信するデータが含められる。図４の上りサブフレーム１０２では、４つの上りバースト領域１０２ｅに対して、♯１〜♯４までの４つの通信端末２がそれぞれ割り当てられている。したがって、図４の上りサブフレーム１０２においては４つの通信端末２からのデータが含められる。
A
レンジング領域１０２ａには、帯域要求やレンジングを行うための信号が含められる。ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂにはチャネル品質情報が含められる。ＡＣＫ領域１０２ｃには、基地局１からのＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）に対するＡＣＫ（Acknowledgement）あるいはＮＡＣＫ（Negative Acknowledgement）が含められる。
The ranging
サウンディングゾーン１０２ｄには、基地局１のウェイト算出部１６がアレイアンテナ１３へのウェイトを算出する際に使用する既知のサウンディング信号が含められる。サウンディングゾーン１０２ｄには、すべてのサブチャネル、つまりすべてのサブキャリアが割り当てられている。サウンディングゾーン１０２ｄに割り当てられている複数のサブチャネルは、当該サウンディングゾーン１０２ｄが属する上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う複数の通信端末２に対して重複しないように割り振られている。上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う各通信端末２は、サウンディング信号を、割り当てられているサブチャネルを使用して基地局１に送信する。なお、上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う通信端末２が一つの場合には、当該一つの通信端末２にすべてのサブチャネルが割り当てられ、当該一つの通信端末２は、すべてのサブチャネルを使用してサウンディング信号を送信する。
The sounding
図５はサウンディングゾーン１０２ｄにおける各サブチャネルの通信端末２への割り当て例を示す図である。図５中の♯１〜♯４は、図４の４つの上りバースト領域１０２ｅにそれぞれ割り当てられている３つの通信端末２を示している。図５に示される例では、サウンディングゾーン１０２ｄに割り当てられている複数のサブチャネルのそれぞれには、♯１〜♯４の４つの通信端末２のいずれか一つが割り当てられている。より具体的には、番号順に並べられた複数のサブチャネルに対して、♯１〜♯４の通信端末２が、最初のサブチャネルから最後のサブチャネルに向かって順番に繰り返して割り当てられている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of assignment of each subchannel to the
このように、モバイルＷｉＭＡＸにおいては、通信端末２がサウンディング信号を送信する際に使用するサブキャリアとして定められている固定数のサブキャリア（ＯＦＤＭＡで規定されているすべてのサブキャリア）が、上りサブフレーム１０２での通信対象の複数の通信端末２に重複しないように割り当てられている。したがって、上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う通信端末２の数が少なくなると、上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う各通信端末２がサウンディング信号を送信する際に使用するサブキャリアの数が多くなる。このような通信端末２に対するサブキャリアの割り当ては、下りサブフレーム１０１のＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄで行われている。ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄでは、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において基地局１と通信する各通信端末２がサウンディング信号を送信する際にどのサブチャネルを使用するかが記述されている。ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄを含む下りサブフレーム１０１の後に続く上りサブフレーム１０２において基地局１と通信を行う各通信端末２は、当該ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄにおいて自装置用として指定されているサブチャネル（複数のサブキャリア）を使用してサウンディング信号を基地局１に送信する。具体的には、通信端末２は、指定された複数のサブキャリアをサウンディング信号で変調し、変調後の複数のサブキャリアを重畳して得られる信号を基地局１に送信する。
As described above, in mobile WiMAX, a fixed number of subcarriers (all subcarriers defined in OFDMA) defined as subcarriers used when
なお、下りサブフレーム１０１における、プリアンブル領域１０１ａ、ＦＣＨ領域１０１ｂ、ＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃ及びＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄのデータは、基地局１の通信エリアに存在するすべての通信端末２に向けたデータであるため、これらのデータが送信される際には、アレイアンテナ１３はビームフォーミングされない。一方で、下りバースト領域１０１ｅのデータについては、特定の通信端末２に向けたデータであるため、アレイアンテナ１３はビームフォーミングされる。つまり、無線送信部１２及びデータ処理部１４から成る送信部は、下りバースト領域１０１ｅのデータを含む信号を、対象の通信端末２に対して、ウェイト算出部１６で算出された、当該通信端末２に対応した送信用のウェイトに基づいてアレイアンテナ１３から送信する。
Note that the data of the
また、モバイルＷｉＭＡＸでは、サブチャネル配置法として、様々な方法が規定されている。そのうちのＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels）では、下り方向の通信で適用される下りＰＵＳＣと、上り方向の通信で適用される上りＰＵＳＣとが存在する。下りＰＵＳＣでは、それぞれが複数のサブチャネルを含む複数のメジャーグループが規定されている。図６は、ＦＦＴサイズが１０２４の場合において、下りＰＵＳＣで規定されている６つのメジャーグループ０〜５の構成を示す図である。 In Mobile WiMAX, various methods are defined as subchannel arrangement methods. Among them, in PUSC (Partial Usage of Subchannels), there are a downlink PUSC applied in downlink communication and an uplink PUSC applied in uplink communication. In the downlink PUSC, a plurality of major groups each including a plurality of subchannels are defined. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of six major groups 0 to 5 defined by the downlink PUSC when the FFT size is 1024.
図６に示されるように、メジャーグループ０，２，４のそれぞれには６つのサブチャネルが含まれており、メジャーグループ１，３，５のそれぞれには４つのサブチャネルが含まれている。基地局１が、下りバースト領域１０１ｅでのサブチャネル配置法として下りＰＵＳＣを採用した場合には、下りバースト領域１０１ｅには、メジャーグループ単位でサブチャネルを割り当てる必要がある。つまり、基地局１は、データバーストを送信する対象の通信端末２に対するサブチャネルの割り当てはメジャーグループ単位で行わなければならない。下りバースト領域１０１ｅには、一つのメジャーグループを割り当てても良いし、複数のメジャーグループを割り当てても良い。ただし、複数のメジャーグループを割り当てる際には、番号が連続した複数のメジャーグループしか割り当てることができない。
As shown in FIG. 6, each of the
さらに、モバイルＷｉＭＡＸでは、下りバースト領域１０１ｅについては、図４や図６のように、横軸にＯＦＤＭシンボルをとり、縦軸にサブチャネルをとった、ＯＦＤＭシンボル（時間）−サブチャネル平面上において、その形状が矩形とならなければならない。
Further, in the mobile WiMAX, the
なお、図６において太線で示された下りバースト領域１０１ｅでは、３つのメジャーグループ０〜２が割り当てられている。以後、下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル配置法としては、下りＰＵＳＣが採用されているものとする。
Note that three major groups 0 to 2 are allocated in the
本実施の形態に係る基地局１では、無線リソース割り当て部１８が、ウェイト算出時間取得部１７で取得されるウェイト算出時間に基づいて、下りサブフレーム１０１における、下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を決定する。つまり、無線リソース割り当て部１８は、通信端末２に対してデータバーストを送信する時間帯を、当該通信端末２に適用される送信用のウェイトについてのウェイト算出時間に基づいて決定する。これにより、通信端末２に適用されるウェイトの算出が完了した後に当該ウェイトを使用して当該通信端末２にデータを送信することができる。以下に、このことについて詳細に説明する。
In the
なお、以下の説明では、説明を簡単にするために、一例として、下りバースト領域１０１ｅが占めるメジャーグループは、０番及び１番の２つのメジャーグループ、２番及び３番の２つのメジャーグループ及び４番及び５番の２つのメジャーグループのいずれかの２つのメジャーグループであるものとし、下りバースト領域１０１ｅが占めるＯＦＤＭシンボルの数は常に一定であるとする。つまり、以下の説明では、下りサブフレーム１０１において、互いに異なる通信端末２に割り当てられる複数の下りバースト領域１０１ｅの形状は同一とする。したがって、下りサブフレーム１０１において、通信端末２にデータバーストを送信する際に使用されるサブキャリアの数と、当該通信端末２にデータバーストを送信している時間とは、常に一定となる。通信端末２にデータバーストを送信する際に使用されるサブキャリアの数をＭとして説明する。
In the following description, in order to simplify the description, as an example, the major groups occupied by the
図７は通信端末２にデータバーストが送信されるまでの基地局１の動作を示すフローチャートである。図７に示されるように、ステップｓ１において、基地局１は、ある下りサブフレーム１０１のＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄを利用して、次の下りサブフレーム１０１においてデータバーストを送信すべき各通信端末２に対してサウンディング信号を送信するように指示を行う。ステップｓ１では、データ処理部１４が、サウンディング信号を送信すべき通信端末２と、当該通信端末２がサウンディング信号を送信する際に使用するサブチャネルとを指定するＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄを生成する。データ処理部１４で生成されたＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄを含む下りサブフレーム１０１は、無線送信部１２を通じて対象の通信端末２に送信される。この下りサブフレーム１０１に含まれるＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄを受信した通信端末２は、当該ＵＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｄにおいて自装置用のサブチャネルが指定されている場合には、当該サブチャネルを使用してサウンディング信号を基地局１に送信する。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the
次にステップｓ２において、基地局１は、ステップｓ１で送信された下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２を受信して、ステップｓ１の下りサブフレーム１０１で指定した各通信端末２からサウンディング信号を受信する。
Next, in step s2, the
次にステップｓ３において、基地局１は、ウェイト算出部１６において、受信したサウンディング信号に基づいて、次の下りサブフレーム１０１においてデータバーストを送信する対象の各通信端末２についての送信用のウェイトの算出を開始する。ウェイト算出部１６では、通信端末２についての送信用のウェイトが１台ずつ順に算出される。つまり、ウェイト算出部１６は、ある通信端末２についての送信用のウェイトの算出が完了すると、別の通信端末２についての送信用のウェイトの算出を開始する。
Next, in step s3, the
次にステップｓ４において、基地局１は、ウェイト算出時間取得部１７において、次の下りサブフレーム１０１においてデータバーストを送信する対象の通信端末２ごとに、当該通信端末２に適用される送信用のウェイトについてのウェイト算出時間を求める。
Next, in step s4, the
ここで、ウェイト算出部１６では、各通信端末２についての送信用のウェイトを、当該通信端末２に割り当てるサブキャリアごとに算出していることから、ある通信端末２にデータバーストを送信する際に割り当てるサブキャリアの数が多くなれば、それに比例して、当該通信端末２についての送信用のウェイトの算出が完了するまでの時間が増加する。したがって、ある通信端末２にデータバーストを送信する際に割り当てるサブキャリアの数を変数ｍとすると、当該通信端末２についてのウェイト算出時間Ｔｃａｌは、以下の式（１）で表すことができる。
Here, since the
Ｔｃａｌ＝Ｆ（ｍ） ・・・（１）
ここで、Ｆ（ｍ）はｍの値によって単調増加する関数を意味する。
Tcal = F (m) (1)
Here, F (m) means a function that monotonously increases with the value of m.
ウェイト算出時間取得部１７は、式（１）を用いて、次の下りサブフレーム１０１でデータバーストを送信する対象の各通信端末２についてウェイト算出時間Ｔｃａｌを計算し取得する。本例では、基地局１がデータバーストを送信する際に各通信端末２に割り当てるサブキャリア数はＭで固定であるため、各通信端末２についてのウェイト算出時間Ｔｃａｌは、Ｔｃａｌ＝Ｆ（Ｍ）となる。以後、♯１〜♯５の通信端末２についてのウェイト算出時間Ｔｃａｌを、それぞれウェイト算出時間Ｔｃａｌ１〜Ｔｃａｌ５とする。
The weight calculation time acquisition unit 17 calculates and acquires the weight calculation time Tcal for each
なお、本例のように、基地局１がデータバーストを送信する際に通信端末２に割り当てるサブキャリアの数が固定である場合には、式（１）の変数ｍにＭを代入して得られるウェイト算出時間Ｔｃａｌをメモリに予め記憶しておいて、ウェイト算出時間取得部１７は、当該メモリからウェイト算出時間Ｔｃａｌを取得しても良い。これにより、ウェイト算出時間取得部１７は、計算することなくウェイト算出時間Ｔｃａｌを取得できる。
As in this example, when the number of subcarriers allocated to the
次にステップｓ５において、基地局１は、無線リソース割り当て部１８において、次の下りサブフレーム１０１での通信対象の各通信端末２に対して無線リソースを割り当てる。具体的には、無線リソース割り当て部１８は、次の下りサブフレーム１０１での通信対象の各通信端末２について、データバーストを送信する時間帯と当該データバーストを送信する際に使用するサブチャネルを決定する。つまり、無線リソース割り当て部１８は、各通信端末２に割り当てる下りバースト領域１０１ｅの下りサブフレーム１０１での位置を決定する。
Next, in step s5, the
図８は、下りサブフレーム１０１において、♯１の通信端末２だけと通信を行う場合において、♯１の通信端末２に割り当てる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する方法を説明するための図である。図８に示されるように、上りサブフレーム１０２に含まれる、♯１の通信端末２からのサウンディング信号に基づいて、基地局１が♯１の通信端末２の送信用のウェイトの算出を開始する時間Ｔｅから、当該上りサブフレーム１０２に続く下りサブフレーム１０１における、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ１までの時間間隔Ｔｉ１がＴｃａｌ１よりも大きくなるように、♯１の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向（ＯＦＤＭシンボル軸方向）の位置を設定する。これにより、基地局１では、♯１の通信端末２に対するデータバーストの送信を開始する時点（開始時間Ｔｓ１）においては、♯１の通信端末２に適用される送信用のウェイトの算出は完了するようになり、基地局１は、算出完了後の送信用のウェイトに基づいてデータバーストをアレイアンテナ１３から♯１の通信端末２に送信することができる。一方で、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル軸方向の位置は、例えば、当該下りバースト領域１０１ｅがメジャーグループ０，１を占めるように設定する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of determining the position of the
なお、下りサブフレーム１０１では、プリアンブル領域１０１ａやＦＣＨ領域１０１ｂ等の制御データが含まれる領域が時間的に最初に配置されるため、当該領域の時間的に後に下りバースト領域１０１ｅを配置する必要がある。また、♯１の通信端末２に対して早期にデータバーストを送信するために、♯１の通信端末２に割り当てるバースト領域１０１ｅは、できるだけ時間的に前に配置する方が望ましい。つまり、♯１の通信端末２に割り当てるバースト領域１０１ｅは、プリアンブル領域１０１ａやＦＣＨ領域１０１ｂ等の制御データが含まれる領域に隣接して配置する方が望ましい。
Note that in the
図９は、下りサブフレーム１０１において、♯１及び♯２の２つの通信端末２と通信を行う場合において、♯１及び♯２の通信端末２のそれぞれに割り当てる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する方法を説明するための図である。まず、無線リソース割り当て部１８は、上述と同様にして、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する。
FIG. 9 determines the position of the
次に、無線リソース割り当て部１８は、図９に示されるように、上りサブフレーム１０２に含まれる、♯１の通信端末２からのサウンディング信号に基づいて、基地局１が♯１の通信端末２の送信用のウェイトの算出を開始する時間Ｔｅから、当該上りサブフレーム１０２に続く下りサブフレーム１０１における、♯２の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ２までの時間間隔Ｔｉ２が、（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２）よりも大きくなるように、♯２の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定する。ウェイト算出部１６では、♯１の通信端末２、♯２の通信端末２の順に、送信用のウェイトが算出されることから、時間間隔Ｔｉ２を（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２）よりも大きくすることによって、基地局１では、♯２の通信端末２に対するデータバーストの送信を開始する時点（開始時間Ｔｓ２）においては、♯２の通信端末２に適用される送信用のウェイトの算出は完了するようになり、基地局１は、算出完了後の送信用のウェイトに基づいてデータバーストを♯２の通信端末２に送信することができる。
Next, as shown in FIG. 9, the radio
一方で、♯２の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル軸方向の位置は、例えば、当該下りバースト領域１０１ｅがメジャーグループ２，３を占めるように設定する。
On the other hand, the position in the sub-channel axis direction of the
なお、♯２の通信端末２に対して早期にデータバーストを送信するために、♯２の通信端末２に割り当てる下りバースト領域１０１ｅも、できるだけ時間的に前に配置する方が望ましい。例えば、図１０に示されるように、下りサブフレーム１０１において下りバースト領域１０１ｅをできるだけ時間的に前に配置した♯１の通信端末２についての時間間隔Ｔｉ１が（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２）よりも大きい場合には、♯２の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅを、♯１の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅと同じ時間帯に配置する。つまり、♯１及び♯２の通信端末２についての２つの下りバースト領域１０１ｅを、時間−サブチャネル平面上において上下に並べる。なお、本例では、最大で３つの下りバースト領域１０１ｅを同一時間帯に配置できる。
In order to transmit a data burst to the # 2
図１１は、下りサブフレーム１０１において、♯１〜♯３の３つの通信端末２と通信を行う場合において、♯１〜♯３の通信端末２のそれぞれに割り当てる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する方法を説明するための図である。まず、無線リソース割り当て部１８は、上述と同様にして、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯２の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する。
FIG. 11 determines the position of the
次に、無線リソース割り当て部１８は、図１１に示されるように、上りサブフレーム１０２に含まれる、♯１の通信端末２からのサウンディング信号に基づいて、基地局１が♯１の通信端末２の送信用のウェイトの算出を開始する時間Ｔｅから、当該上りサブフレーム１０２に続く下りサブフレーム１０１における、♯３の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ３までの時間間隔Ｔｉ３が、（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３）よりも大きくなるように、♯３の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定する。ウェイト算出部１６では、♯１の通信端末２、♯２の通信端末２、♯３の通信端末２の順に、送信用のウェイトが算出されることから、時間間隔Ｔｉ３を（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３）よりも大きくすることによって、基地局１では、♯３の通信端末２に対するデータバーストの送信を開始する時点（開始時間Ｔｓ３）においては、♯３の通信端末２に適用される送信用のウェイトの算出は完了するようになる。よって、基地局１は、算出完了後の送信用のウェイトに基づいてデータバーストを♯３の通信端末２に送信することができる。
Next, as shown in FIG. 11, the radio
一方で、♯３の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル軸方向の位置は、例えば、当該下りバースト領域１０１ｅがメジャーグループ４，５を占めるように設定する。
On the other hand, the position in the sub-channel axis direction of the
なお、♯３の通信端末２に対して早期にデータバーストを送信するために、♯３の通信端末２に割り当てるバースト領域１０１ｅも、できるだけ時間的に前に配置する方が望ましい。例えば、図１２に示されるように、下りサブフレーム１０１において下りバースト領域１０１ｅをできるだけ時間的に前に配置した♯１の通信端末２についての時間間隔Ｔｉ１が（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３）よりも大きい場合には、♯２及び♯３の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅを、♯１の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅと同じ時間帯に配置する。つまり、♯１〜♯３の通信端末２についての３つの下りバースト領域１０１ｅを、時間−サブチャネル平面上において上下に１列に並べる。
In order to transmit a data burst to the # 3
図１３は、下りサブフレーム１０１において、♯１〜♯４の４つの通信端末２と通信を行う場合において、♯１〜♯４の通信端末２のそれぞれに割り当てる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する方法を説明するための図である。まず、無線リソース割り当て部１８は、上述と同様にして、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯２の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯３の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する。これにより、図１３に示されるように、♯１〜♯３の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅが、例えば図１２のように配置される。
FIG. 13 determines the positions of the
次に、無線リソース割り当て部１８は、図１３に示されるように、上りサブフレーム１０２に含まれる、♯１の通信端末２からのサウンディング信号に基づいて、基地局１が♯１の通信端末２の送信用のウェイトの算出を開始する時間Ｔｅから、当該上りサブフレーム１０２に続く下りサブフレーム１０１における、♯４の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ４までの時間間隔Ｔｉ４が、（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４）よりも大きくなるように、♯４の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定する。ウェイト算出部１６では、♯１の通信端末２、♯２の通信端末２、♯３の通信端末２、♯４の通信端末２の順に、送信用のウェイトが算出されることから、時間間隔Ｔｉ４を（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４）よりも大きくすることによって、基地局１では、♯４の通信端末２に対するデータバーストの送信を開始する時点（開始時間Ｔｓ４）においては、♯４の通信端末２に適用される送信用のウェイトの算出は完了するようになる。よって、基地局１は、算出完了後の送信用のウェイトに基づいてデータバーストを♯４の通信端末２に送信することができる。
Next, as shown in FIG. 13, the radio
一方で、♯４の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル軸方向の位置は、例えば、当該下りバースト領域１０１ｅがメジャーグループ０，１を占めるように設定する。
On the other hand, the position in the sub-channel axis direction of the
なお、♯４の通信端末２に対して早期にデータバーストを送信するために、♯４の通信端末２に割り当てるバースト領域１０１ｅも、できるだけ時間的に前に配置する方が望ましい。
In order to transmit a data burst to the # 4
また、図１４に示されるように、♯３の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ３から、♯４の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ４までの時間間隔Ｔｉ３４が、（Ｔｃａｌ４）よりも大きくなるように、♯４の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定しても良い。この場合であっても、♯４の通信端末２についての時間間隔Ｔｉ４は、結果的には（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４）よりも大きくなる。
Further, as shown in FIG. 14, the time interval Ti34 from the start time Ts3 of the
図１５は、下りサブフレーム１０１において、♯１〜♯５の５つの通信端末２と通信を行う場合において、♯１〜♯５の通信端末２のそれぞれに割り当てる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する方法を説明するための図である。まず、無線リソース割り当て部１８は、上述と同様にして、♯１の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯２の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯３の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定し、その後、上述と同様にして、♯４の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの位置を決定する。これにより、図１５に示されるように、♯１〜♯４の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅが、例えば図１３のように配置される。
FIG. 15 determines the positions of the downlink burst
次に、無線リソース割り当て部１８は、図１５に示されるように、上りサブフレーム１０２に含まれる、♯１の通信端末２からのサウンディング信号に基づいて、基地局１が♯１の通信端末２の送信用のウェイトの算出を開始する時間Ｔｅから、当該上りサブフレーム１０２に続く下りサブフレーム１０１における、♯５の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ５までの時間間隔Ｔｉ５が、（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４＋Ｔｃａｌ５）よりも大きくなるように、♯５の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定する。ウェイト算出部１６では、♯１の通信端末２、♯２の通信端末２、♯３の通信端末２、♯４の通信端末２、♯５の通信端末２の順に、送信用のウェイトが算出されることから、時間間隔Ｔｉ５を（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４＋Ｔｃａｌ５）よりも大きくすることによって、基地局１では、♯５の通信端末２に対するデータバーストの送信を開始する時点（開始時間Ｔｓ５）においては、♯５の通信端末２に適用される送信用のウェイトの算出は完了するようになる。その結果、基地局１は、算出完了後の送信用のウェイトに基づいてデータバーストを♯５の通信端末２に送信することができる。
Next, as shown in FIG. 15, the radio
一方で、♯５の通信端末２に割り当てられる下りバースト領域１０１ｅのサブチャネル軸方向の位置は、例えば、当該下りバースト領域１０１ｅがメジャーグループ２，３を占めるように設定する。
On the other hand, the position in the sub-channel axis direction of the
なお、♯５の通信端末２に対して早期にデータバーストを送信するために、♯５の通信端末２に割り当てるバースト領域１０１ｅも、できるだけ時間的に前に配置する方が望ましい。
In order to transmit a data burst to the # 5
また、図１６に示されるように、上述の条件を満たす限り、♯４の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅと、♯５の通信端末２の下りバースト領域１０１ｅとを同じ時間帯に配置しても良い。
Also, as shown in FIG. 16, as long as the above conditions are satisfied, the
また、図１７に示されるように、♯４の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ４から、♯５の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの開始時間Ｔｓ５までの時間間隔Ｔｉ４５が、（Ｔｃａｌ５）よりも大きくなるように、♯５の通信端末２についての下りバースト領域１０１ｅの時間軸方向の位置を設定しても良い。この場合であっても、♯５の通信端末２についての時間間隔Ｔｉ５は、結果的には（Ｔｃａｌ１＋Ｔｃａｌ２＋Ｔｃａｌ３＋Ｔｃａｌ４＋Ｔｃａｌ５）よりも大きくなる。
Also, as shown in FIG. 17, the time interval Ti45 from the start time Ts4 of the
次にステップｓ６において、基地局１は、次の下りサブフレーム１０１において通信対象となる各通信端末２について、ステップｓ５で割り当てられた無線リソースで送信するデータバーストのデータ量をデータ処理部１４で決定する。つまり、データ処理部１４は、通信端末２に対する送信データ量を決定する送信データ量決定部として機能する。
Next, in step s6, the
ここで、モバイルＷｉＭＡＸにおいては、通信端末２に対する無線リソースの割り当ては「スロット」と呼ばれる単位で行われる。サブチャネル配置法として下りＰＵＳＣを採用した場合には、１つサブチャネルと２つのＯＦＤＭシンボルで１つのスロットが構成される。なお、上りＰＵＳＣでは１つサブチャネルと３つのＯＦＤＭシンボルで１つのスロットが構成され、ＦＵＳＣ（Full Usage of Subchannels）では１つサブチャネルと１つのＯＦＤＭシンボルで１つのスロットが構成される。
Here, in mobile WiMAX, radio resources are allocated to the
本実施の形態では、通信端末２に対してデータバーストを送信する際において、必要なスロットの数が、当該通信端末２に割り当てられる少なくとも一つのメジャーグループ（本例では２つのメジャーグループ）を構成するサブチャネルの総数Ｌ（本例ではＬ＝１０）の倍数となるように、当該通信端末２に対するデータバーストの送信データ量を決定する。これにより、各通信端末２に割り当てられた下りバースト領域１０１ｅが占める全スロット４００を使用して、言い換えれば、各通信端末２に割り当てられた無線リソースを構成する全スロット４００を使用してバーストデータを送信することができる。図１８はその様子を示す図である。図１８に示される斜線の四角形はデータバーストの送信で使用されるスロット４００を示している。図１８の例では、通信端末２にデータバーストを送信する際に必要なスロット４００の数が、当該通信端末２に割り当てられた２つのメジャーグループを構成するサブチャネルの総数である“１０”の６倍となるように、データバーストの送信データ量が決定されている。
In the present embodiment, when transmitting a data burst to a
これに対して、通信端末２に対してデータバーストを送信する際において、総数Ｌを考慮せずに、当該通信端末２に対するデータバーストの送信データ量を決定した場合には、図１９に示されるように、当該通信端末２に割り当てられた無線リソース中に使用されないスロット４００（図１９での斜線の無い四角形）が存在する可能性がある。その結果、基地局１での通信端末２に対するデータの送信効率が低下することがある。
On the other hand, when the data burst transmission data amount for the
本実施の形態では、通信端末２に割り当てられた無線リソースを構成する全スロット４００を使用してバーストデータを送信することができるため、基地局１での通信端末２に対するデータの送信効率が向上する。
In the present embodiment, burst data can be transmitted using all the
なお、通信端末２に割り当てられた下りバースト領域１０１ｅが、６個のサブチャネルで構成された１つのメジャーグループを占める場合には、図２０に示されるように、通信端末２にデータバーストを送信する際に必要なスロット４００の数が、６の倍数となるように、データバーストの送信データ量が決定される。また、下りバースト領域１０１ｅが、それぞれが６個のサブチャネルで構成された２つのメジャーグループと、４個のサブチャネルで構成された１つのメジャーグループとを占める場合には、図２１に示されるように、通信端末２にデータバーストを送信する際に必要なスロット４００の数が、１６の倍数となるように、データバーストの送信データ量が決定される。
When the
ステップｓ６において、次の下りサブフレーム１０１での通信対象の各通信端末２に対する送信データ量が決定されると、ステップｓ７において、データ処理部１４は、各通信端末２について、ステップｓ６で決定された送信データ量のＰＤＵ３００をデータバーストしてバッファ１４１から読み出す。そして、データ処理部１４は、各通信端末２に対して、読み出したデータバーストを、割り当てられている無線リソースを使用して無線送信部１２を通じて送信する。
In step s6, when the amount of transmission data for each
以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、通信端末２に対して当該通信端末２に対応するウェイトに基づいて信号を送信する時間帯が、当該ウェイトの算出に必要な時間であるウェイト算出時間に基づいて決定されるため、算出完了後のウェイトに基づいて通信端末２に信号を送信することができる。その結果、アレイアンテナ１３の指向性を適切に通信端末２に向けることができ、基地局１と通信端末２との通信品質を向上することができる。
As described above, in the
なお、上述の例では、データバーストを送信する対象の複数の通信端末２に対して無線リソースを割り当てる際には、同じ数のサブチャネルと同じ数のＯＦＤＭシンボルを割り当てていたが、異なる数のサブチャネルを割り当てても良いし、異なる数のＯＦＤＭシンボルを割り当てても良い。通信端末２に割り当てるサブチャネルの数やＯＦＤＭシンボルの数はＱｏＳ（Quality of Service）等によって決定すればよい。
In the above example, when radio resources are allocated to a plurality of
１ 基地局
２ 通信端末
１１ 無線受信部
１２ 無線送信部
１３ アレイアンテナ
１４ データ処理部
１６ ウェイト算出部
１７ ウェイト算出時間取得部
１８ 無線リソース割り当て部
４００ スロット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記受信部で受信された既知信号に基づいて、前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出するウェイト算出部と、
前記ウェイト算出部での前記ウェイトの算出に必要な時間であるウェイト算出時間を取得する取得部と、
前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて前記アレイアンテナから信号を送信する送信部と、
前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯を前記ウェイト算出時間に基づいて決定する時間帯決定部と
を備える、通信装置。 A receiving unit that receives signals from the communication partner device with an array antenna;
A weight calculating unit that calculates a weight to be applied to the array antenna based on a known signal received by the receiving unit;
An acquisition unit for acquiring a weight calculation time which is a time required for calculating the weight in the weight calculation unit;
A transmission unit that transmits a signal from the array antenna based on the weight to the communication partner device;
A communication device comprising: a time zone determination unit that determines a time zone in which the transmission unit transmits a signal to the communication counterpart device based on the weight based on the weight calculation time.
前記通信装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で定義された複数のサブキャリアを用いて複数の通信相手装置と多元接続通信を行う、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）での基地局であって、
前記既知信号はＷｉＭＡＸで使用されるサウンディング信号である、通信装置。 The communication device according to claim 1,
The communication apparatus is a base station in WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) that performs multiple access communication with a plurality of communication partner apparatuses using a plurality of subcarriers defined by an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme. And
The communication apparatus, wherein the known signal is a sounding signal used in WiMAX.
前記通信相手装置に対する送信データ量を決定する送信データ量決定部を備え、
前記複数のサブキャリアは、複数のサブチャネルに分けられ、
前記複数のサブチャネルは、複数のメジャーグループに分けられ、
一つのサブチャネルと少なくとも一つのＯＦＤＭシンボルとでスロットが構成され、
前記時間帯決定部は、前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯と、前記送信部が当該信号を送信する際に使用するサブチャネルとで構成される無線リソースを、時間−サブチャネル平面上での当該無線リソースの形状が矩形となるように、スロット単位かつメジャーグループ単位で前記通信相手装置に割り当てる無線リソース割り当て部として機能し、
前記送信データ量決定部は、前記送信部が前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する際において、必要なスロットの数が、前記通信相手装置に割り当てられる少なくとも一つのメジャーグループを構成するサブチャネルの総数の倍数となるように、前記通信相手装置に対する送信データ量を決定する、通信装置。 The communication device according to claim 2 ,
A transmission data amount determination unit for determining a transmission data amount for the communication counterpart device;
The plurality of subcarriers are divided into a plurality of subchannels,
The plurality of subchannels are divided into a plurality of major groups,
A slot is composed of one subchannel and at least one OFDM symbol,
The time zone determination unit includes a time zone in which the transmission unit transmits a signal to the communication counterpart device based on the weight, and a subchannel used when the transmission unit transmits the signal. the that radio resources, time - so that the shape of the radio re source over scan on subchannel plane is rectangular, and functions as a radio resource allocation unit for allocating to the communication partner device in slot units and measure group units,
The transmission data amount determination unit includes at least one major group in which the number of necessary slots is allocated to the communication partner device when the transmission unit transmits a signal to the communication partner device based on the weight. A communication device that determines the amount of transmission data for the communication partner device so as to be a multiple of the total number of subchannels constituting the channel.
（ｂ）前記既知信号に基づいて、前記アレイアンテナに適用するウェイトを算出する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）での前記ウェイトの算出に必要な時間であるウェイト算出時間を取得する工程と、
（ｄ）前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて前記アレイアンテナから信号を送信する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）において前記通信相手装置に対して前記ウェイトに基づいて信号を送信する時間帯を前記ウェイト算出時間に基づいて決定する工程と
を備える、通信方法。 (A) receiving a known signal from a communication partner device with an array antenna;
(B) calculating a weight to be applied to the array antenna based on the known signal;
(C) obtaining a weight calculation time which is a time required for calculating the weight in the step (b);
(D) transmitting a signal from the array antenna based on the weight to the communication partner device;
(E) A communication method comprising: a step of determining, based on the weight calculation time, a time zone for transmitting a signal based on the weight to the communication counterpart device in the step (d).
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