JP5167065B2

JP5167065B2 - 基地局装置およびスケジューリング方法

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Publication number: JP5167065B2
Application number: JP2008269907A
Authority: JP
Inventors: 光彦宮武
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP2010098675A

Description

本発明は、基地局装置およびスケジューリング方法に関し、特に、周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局装置それぞれと無線通信を行う基地局装置によるサブチャネルの割り当てに関する。

データ通信では、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request：自動再送制御）方式による誤り制御が行われている（たとえば、特許文献１参照）。ＡＲＱは、受信装置により受信されたフレーム中のデータに誤りが生じた場合に、受信装置が送信装置に誤ったデータの再送を要求するものである。

このＡＲＱは、移動通信システムにも採用されている。特に、周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを用いて複数の移動局それぞれと無線通信を行う基地局は、無線状態の良い（たとえばフェージング変動量の小さい）サブチャネルをデータの初回送信に優先的に割り当て、残りのサブチャネルをデータの再送に割り当てるようにしている。
特開平９−２８４２６１号公報

しかしながら、上記従来の移動通信システムでは、ひとたびデータに誤りが生じると再送されるデータにも誤りが生じやすい、すなわちデータの連続再送回数が増大しやすいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、データの連続再送回数を低減することができる基地局装置およびスケジューリング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る基地局装置は、周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局装置それぞれと無線通信を行う基地局装置であって、前記各移動局装置から送信される無線信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信される無線信号に基づいて、前記各サブチャネルの状態を推定するチャネル推定手段と、前記受信手段により受信される無線信号に含まれるデータの誤りを検出する誤り検出手段と、前記チャネル推定手段により推定される前記各サブチャネルの状態に基づいて、前記誤り検出手段により誤りが検出されたデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルを割り当てるスケジューリング手段と、を含み、前記基地局装置は、直交周波数分割多元接続方式により複数の移動局装置それぞれと無線通信を行い、前記スケジューリング手段は、前記誤り検出手段により２つ以上のデータの誤りが検出された場合に、該誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てるサブチャネルの周波数間隔を所定幅以上離す、ことを特徴とする。

本発明によれば、データの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルが割り当てられるので、データの連続再送回数を低減することができる。

また、本発明の一態様では、前記基地局装置は、直交周波数分割多元接続方式により複数の移動局装置それぞれと無線通信を行い、前記スケジューリング手段は、前記誤り検出手段により２つ以上のデータの誤りが検出された場合に、該誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てるサブチャネルの周波数間隔を所定幅以上離す。

この態様によれば、誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てられるサブチャネルが近接しないので、それらの直交性が崩れても再送データに誤りが生じにくくなる。このため、データの連続再送回数をさらに低減することができる。

なお、上記各態様において、前記各サブチャネルの状態は、前記各サブチャネルにおけるフェージング変動量であってもよい。

また、本発明に係るスケジューリング方法は、周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局装置それぞれと無線通信を行う基地局装置のスケジューリング方法であって、前記各移動局装置から送信される無線信号を受信するステップと、前記受信された無線信号に基づいて、前記各サブチャネルの状態を推定するステップと、前記受信された無線信号に含まれるデータの誤りを検出する誤り検出ステップと、前記推定された各サブチャネルの状態に基づいて、前記誤りが検出されたデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルを割り当てるスケジューリングステップと、を含み、前記基地局装置は、直交周波数分割多元接続方式により複数の移動局装置それぞれと無線通信を行い、前記誤り検出ステップにおいて２つ以上のデータの誤りが検出された場合に、前記スケジューリングステップにおいて、該誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てるサブチャネルの周波数間隔を所定幅以上離す、ことを特徴とする。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動通信システム１０の構成図である。同図に示すように、移動通信システム１０は、基地局１２と、複数の移動局１４（ここでは移動局１４−１〜１４−３のみを示す）と、を含んで構成される。基地局１２は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割双方向通信）方式により、複数の移動局１４と多重通信を行う。

図２は、移動通信システム１０のフレーム構成の一例を示す図である。同図に示すように、移動通信システム１０では、１つのＴＤＭＡフレームに、基地局１２が移動局１４へ送信を行う下りサブフレームと、移動局１４が基地局１２へ送信を行う上りサブフレームと、基地局１２が送信から受信に切り替えるためのガード時間ＴＴＧ（Transmit Transition Gap）と、基地局１２が受信から送信に切り替えるためのガード時間ＲＴＧ（Receive Transition Gap）と、が設けられている。

基地局１２と移動局１４との間の通信に使用される無線チャネルの最小単位は、「スロット」と呼ばれ、ＯＦＤＭＡによる複数のサブチャネルのいずれか１つと時間軸上で連続する少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルと、により特定される。図２に示すように、下りサブフレームおよび上りサブフレームはそれぞれ、データ伝送用のデータ・バーストや制御チャネルなどのいくつかの領域に区切られるが、それらの領域を区切る最小単位がスロットである。

また、同図に示すように、上りサブフレームにおけるデータ・バースト（上りバースト＃１〜３）は、スロット数のみで指定される階段形の領域となる。上りサブフレームには、データ・バーストのほかに、レンジング、ＣＱＩＣＨ（Channel Quality Information Channel：チャネル品質情報チャネル）、ＡＣＫ（Acknowledgement：確認応答）などの制御チャネル領域が割り当てられる。

一方、下りサブフレームにおけるデータ・バースト（下りバースト＃１〜５）は、時間幅（ＯＦＤＭシンボル数）と周波数幅（サブチャネル数）とで指定される矩形の領域となる。下りサブフレームには、データ・バーストのほかに、プリアンブル、ＦＣＨ（Frame Control Header：フレーム制御ヘッダ）、下りの無線リソース割り当てを示すＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）などの領域が割り当てられる。なお、上りの無線リソース割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）は、ＤＬ−ＭＡＰにより示される最初のデータ・バースト（下りバースト＃１）に含まれる。これにより、基地局１２は、移動局１４に対する下りの無線リソース割り当てと上りの無線リソース割り当てを１フレームごとに変更できるようになっている。

基地局１２は、少なくとも１つのスロットからなる上りバーストを介して移動局１４から送信される無線信号を受信し、その無線信号から取得されるデータに誤りがあるか否かを判定する。ここでデータの誤りが検出されると、基地局１２は、誤りが検出されたデータの再送をそのデータを送信した移動局１４に要求する。このとき、基地局１２は、そのデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルに属するスロットからなる上りバーストを割り当てる。すなわち、移動通信システム１０では、データの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルが割り当てられるので、移動局１４によるデータの連続再送回数を低減することができる。

以下では、上記処理を実現するために基地局１２が備える構成について説明する。図３は、基地局１２の機能ブロック図である。同図に示すように、基地局１２は、アンテナ２０、無線通信部２２、ベースバンド処理部２４、干渉信号除去部２６、復調部２８、チャネル推定部３０、ＭＡＣ（Media Access Control）部３２、変調部４２、およびフレーム生成部４４を含んで構成される。

アンテナ２０は、無線信号を受信し、受信された無線信号を無線通信部２２に出力する。また、アンテナ２０は、無線通信部２２から供給される無線信号を移動局１４に対して送信する。

無線通信部２２は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換回路、帯域通過フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。無線通信部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅し、中間周波数信号にダウンコンバートしてから、ディジタルに変換された信号をベースバンド処理部２４に出力する。また、無線通信部２２は、ベースバンド処理部２４から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。

ベースバンド処理部２４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部、直並列変換器、および並直列変換器を含んで構成される。

ベースバンド処理部２４は、無線通信部２２から入力されるディジタル信号に、ＣＰ（Cyclic Prefix：サイクリックプレフィックス）の除去、直並列変換、離散フーリエ変換などを施し、得られた複素シンボル列の各サブキャリア成分をサブチャネル別に区分する。さらに、ベースバンド処理部２４は、後述するＭＡＣ部３２のスケジューラ３８により決定される上り無線リソース割り当てに従って、サブチャネル別の複素シンボル列を移動局１４別に区分し、移動局１４別の複素シンボル列を干渉信号除去部２６およびチャネル推定部３０に出力する。

また、ベースバンド処理部２４は、フレーム生成部４４からＯＦＤＭシンボルごとに順次入力される下りサブフレームに、直並列変換、逆離散フーリエ変換、並直列変換、ＣＰの挿入などを施し、得られたディジタル信号を無線通信部２２に出力する。

干渉信号除去部２６は、ベースバンド処理部２４から入力される移動局１４別の複素シンボル列から干渉信号を除去し、干渉信号が除去された移動局１４別の複素シンボル列を復調部２８に出力する。

復調部２８は、干渉信号除去部２６から入力される移動局１４別の複素シンボル列を復調し、復調により得られたデータをＭＡＣ部３２に出力する。

チャネル推定部３０は、図示しない既知信号生成部を含み、ベースバンド処理部２４から入力される移動局１４別の複素シンボル列に基づいて、各サブチャネルの状態を推定する。すなわち、チャネル推定部３０は、移動局１４別の複素シンボル列と既知信号生成部により生成される既知信号との相関を算出し、その算出結果に基づいて各サブチャネルにおけるフェージング変動量をチャネル推定値として取得する。そして、チャネル推定部３０は、得られた各サブチャネルのチャネル推定値をＭＡＣ部３２に出力する。なお、本実施形態では、チャネル推定値としてフェージング変動量を用いるが、フェージング変動量以外の特性値（Ｓ／Ｎ比、妨害波レベルなど）をチャネル推定値として用いてもよい。

ＭＡＣ部３２は、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、ＭＡＣ層の制御を行う。また、ＭＡＣ部３２は、誤り訂正部３４、誤り検出部３６、スケジューラ３８、およびＭＡＰ生成部４０を機能的に含む。

誤り訂正部３４は、所定の誤り訂正アルゴリズムより、復調部２８から入力されるデータの誤り訂正を行う。ここで、データの誤りが完全に訂正されなければ、後続の誤り検出部３６で誤りが検出されることになる。

誤り検出部３６は、誤り訂正部３４から入力されるデータに誤りがあるか否かを判定し、その判定結果をスケジューラ３８に通知する。ここでデータの誤りが検出されなければ、誤り検出部３６は、そのデータを受信データとして図示しない上位層に出力する。なお、誤り検出の方式には、たとえばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）が用いられる。

スケジューラ３８は、各移動局１４に対する上りの無線リソース割り当てと下りの無線リソース割り当てとを決定する。特に、誤り検出部３６によりデータの誤りが検出された場合、スケジューラ３８は、チャネル推定部３０により推定される各サブチャネルの状態（ここでは各サブチャネルにおけるフェージング変動量）に基づいて、誤りが検出されたデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルに属するスロットからなる上りバーストを割り当てる。たとえば、各サブチャネルにおけるフェージング変動量が図４に示す状態である場合、スケジューラ３８は、フェージング変動量が所定閾値よりも小さい帯域、すなわち帯域Ｂまたは帯域Ｄのいずれかに属するスロットからなる上りバーストをデータの再送に優先的に割り当てる。これにより、移動局１４によるデータの連続再送回数が低減される。

なお、誤り検出部３６により２つ以上のデータの誤りが検出された場合、スケジューラ３８は、誤りが検出されたそれら２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てる上りバーストの周波数間隔を所定幅（少なくとも１サブチャネル分の帯域幅）以上離してもよい（図５（ａ）の斜線部参照）。こうすれば、誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てられるサブチャネルが近接しないため、受信電力の小さいサブチャネルが受信電力の大きいサブチャネルに埋没しない（図６（ａ）の実線部参照）。このため、それらの直交性が崩れても再送データに誤りが生じにくくなり、移動局１４によるデータの連続再送回数がさらに低減される。

逆にこうしなければ（図５（ｂ）の斜線部参照）、誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てられるサブチャネルが近接するため、受信電力の小さいサブチャネルが受信電力の大きいサブチャネルに埋没してしまう（図６（ｂ）の実線部参照）。この場合、それらの直交性が崩れると、再送データに誤りが生じやすくなる。

ＭＡＰ生成部４０は、スケジューラ３８により決定される上り無線リソース割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰと、スケジューラ３８により決定される下り無線リソース割り当てを示すＤＬ−ＭＡＰと、を生成し、生成されたＵＬ−ＭＡＰおよびＤＬ−ＭＡＰを変調部４２を介してフレーム生成部４４に出力する。

変調部４２は、ＭＡＣ部３２から入力される各移動局１４宛ての送信データ、ＵＬ−ＭＡＰおよびＤＬ−ＭＡＰに対してシンボルマッピング（振幅と位相の割り当て）を行い、得られた複素シンボル列をフレーム生成部４４に出力する。

フレーム生成部４４は、変調部４２から入力される各移動局１４宛ての送信データ、ＵＬ−ＭＡＰおよびＤＬ−ＭＡＰそれぞれに対応する複素シンボル列を、ＭＡＣ部３２のスケジューラ３８により決定される下り無線リソース割り当てに従って下りサブフレームに格納する（図２参照）。また、フレーム生成部４４は、データの再送の要否に応じて、各移動局１４にＡＣＫまたはＮＡＫをフィードバックするための情報を下りサブフレームの所定領域に格納する。こうして生成された下りサブフレームは、ＯＦＤＭシンボルごとに順次ベースバンド処理部２４に出力される。

次に、基地局１２の動作について説明する。図７は、基地局１２において毎フレーム実行される受信処理の一例を示すフロー図である。

同図に示すように、基地局１２は、当該フレームの上りサブフレームにおいて、各移動局１４から送信される無線信号を受信する（Ｓ１００）。次に、基地局１２は、受信された各移動局１４からの無線信号に基づいて、各サブチャネルの状態（フェージング変動量）を推定するとともに（Ｓ１０２）、各移動局１４からの無線信号を復調することにより、その無線信号に含まれるデータを取得する（Ｓ１０４）。そして、基地局１２は、得られたデータに誤り訂正を施した後、ＣＲＣチェックを行い（Ｓ１０６）、そのデータに誤りがあるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

ここで、データの誤りが検出されなければ（Ｓ１０８：Ｎ）、基地局１２は、そのデータを受信データとして上位層に出力する（Ｓ１１０）。一方、データの誤りが検出されると（Ｓ１０８：Ｙ）、基地局１２は、無線リソースを割り当てる優先順位を決定する（Ｓ１１２）。ここでは、誤りが検出されたデータの再送に、他のデータの初回送信よりも高い優先順位が付与される。その後、基地局１２は、決定された優先順位に従って、スケジューリング処理を行う（Ｓ１２０）。

図８は、図７におけるＳ１２０のスケジューリング処理の一例を示すフロー図である。Ｓ１２０において、基地局１２はまず、Ｓ１０２で推定された各サブチャネルのフェージング変動量に基づいて、フェージング変動量が所定閾値以下であるサブチャネルを特定する（Ｓ１２１）。

次に、基地局１２は、フェージング変動量が所定閾値以下であるサブチャネルの中から、Ｓ１０８で誤りが検出されたデータの再送に割り当てるサブチャネルを選択し（Ｓ１２２）、選択されたサブチャネルに属するスロットからなる上りバーストを当該データの再送に割り当てる（Ｓ１２３）。なお、Ｓ１０８で２つ以上のデータの誤りが検出された場合には、基地局１２は、誤りが検出されたそれら２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てる上りバーストの周波数間隔を所定幅（たとえば２サブチャネル分の帯域幅）以上離す。

その後、基地局１２は、使用可能なサブチャネルの中から他のデータの初回送信に割り当てるサブチャネルを選択し（Ｓ１２４）、選択されたサブチャネルに属するスロットからなる上りバーストを当該他のデータの初回送信に割り当てる（Ｓ１２５）。

Ｓ１２０のスケジューリング処理が終了すると、基地局１２は、図７に示すように、Ｓ１２０で決定された上りバーストの割り当てに基づいてＵＬ−ＭＡＰを生成し（Ｓ１３０）、生成されたＵＬ−ＭＡＰを次フレームの下りサブフレームで送信することにより、誤りが検出されたデータの再送をそのデータを送信した移動局１４に要求する（Ｓ１３２）。

以上説明した実施形態によれば、データの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルが割り当てられるので、移動局１４によるデータの連続再送回数を低減することができる。これにより、連続再送回数の増大によるスループットの低下を防ぐことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、本発明は、図２に示すフレーム構成に従って複数の移動局１４それぞれと無線通信を行う基地局１２だけでなく、周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局それぞれと無線通信を行う基地局に広く適用可能である。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成図である。本発明の実施形態に係る移動通信システムのフレーム構成を示す図である。本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。フェージング変動量の一例を示す図である。ＵＬ−ＭＡＰの一例を示す図である。サブチャネルの割り当て例を示す図である。本発明の実施形態に係る基地局における受信処理の一例を示すフロー図である。図７におけるＳ１２０のスケジューリング処理の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１０移動通信システム、１２基地局、１４移動局、２０アンテナ、２２無線通信部、２４ベースバンド処理部、２６干渉信号除去部、２８復調部、３０チャネル推定部、３２ＭＡＣ部、３４誤り訂正部、３６誤り検出部、３８スケジューラ、４０ＭＡＰ生成部、４２変調部、４４フレーム生成部。

Claims

周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局装置それぞれと無線通信を行う基地局装置であって、
前記各移動局装置から送信される無線信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信される無線信号に基づいて、前記各サブチャネルの状態を推定するチャネル推定手段と、
前記受信手段により受信される無線信号に含まれるデータの誤りを検出する誤り検出手段と、
前記チャネル推定手段により推定される前記各サブチャネルの状態に基づいて、前記誤り検出手段により誤りが検出されたデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルを割り当てるスケジューリング手段と、
を含み、
前記基地局装置は、直交周波数分割多元接続方式により複数の移動局装置それぞれと無線通信を行い、
前記スケジューリング手段は、前記誤り検出手段により２つ以上のデータの誤りが検出された場合に、該誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てるサブチャネルの周波数間隔を所定幅以上離す、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記各サブチャネルの状態は、前記各サブチャネルにおけるフェージング変動量である、
ことを特徴とする基地局装置。
周波数分割された複数のサブチャネルの少なくとも１つを介して複数の移動局装置それぞれと無線通信を行う基地局装置のスケジューリング方法であって、
前記各移動局装置から送信される無線信号を受信するステップと、
前記受信された無線信号に基づいて、前記各サブチャネルの状態を推定するステップと、
前記受信された無線信号に含まれるデータの誤りを検出する誤り検出ステップと、
前記推定された各サブチャネルの状態に基づいて、前記誤りが検出されたデータの再送に他のデータの初回送信よりも状態の良いサブチャネルを割り当てるスケジューリングステップと、
を含み、
前記基地局装置は、直交周波数分割多元接続方式により複数の移動局装置それぞれと無線通信を行い、
前記誤り検出ステップにおいて２つ以上のデータの誤りが検出された場合に、前記スケジューリングステップにおいて、該誤りが検出された２つ以上のデータの再送それぞれに割り当てるサブチャネルの周波数間隔を所定幅以上離す、
ことを特徴とするスケジューリング方法。