JP5307784B2 - 基地局装置、移動端末装置及びスケジューリング方法 - Google Patents

基地局装置、移動端末装置及びスケジューリング方法 Download PDF

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Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける基地局装置、移動端末装置及びスケジューリング方法に関する。
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（LTE：Long Term Evolution）が検討されている（非特許文献１）。
第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥのシステムでは、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（LTE-A））。したがって、将来的には、これら複数の移動通信システムが並存することが予想され、これらの複数のシステムに対応できる構成（基地局装置や移動端末装置など）が必要となることが考えられる。
ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥ−Ａシステム）の下りリンクにおいては、Ｉｎｔｒａ−ｅＮＢ（Intra eNode B）により複数セクタ間で協調して送信する多地点協調（CoMP：Coordinated Multiple Point）送信が検討されている。多地点協調法は、ＪＰ（Joint Processing）およびＣＳ／ＣＢ（Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming）に分類される。ＪＰでは、移動端末装置に対して複数エリアから同一時間および同一周波数の無線リソースを用いて同時に送信が行われる。一方、ＣＳ／ＣＢでは、移動端末装置に対して所定のサブフレームにおいて１つのエリアから送信され、他エリアの移動端末に対する干渉を低減するようにスケジューリングおよびビームフォーミングが行われる。
3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006
Ｉｎｔｒａ−ｅＮＢ ＣｏＭＰによりセクタ間を協調させ、セクタ境界のユーザスループットを改善することで、セクタ中央のユーザおよびセクタ境界のユーザ間のフェアネスが向上されるが、ユーザスループットのフェアネスのさらなる改善（ユーザ間のスループット特性の差の縮小）が求められている。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ユーザスループットのフェアネスを向上させることができる基地局装置、移動端末装置及びスケジューリング方法を提供することを目的とする。
本発明の基地局装置は、複数の隣接セクタからなるクラスタにより構成されるクラスタパタンが複数用意され、前記クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられており、移動端末装置に対して前記各クラスタパタンへの前記無線リソース（周波数・時間リソース）の割り当て情報を通知する通知部と、前記無線リソース毎に前記各クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を、前記移動端末装置から受信する受信部と、前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記移動端末装置に対する前記無線リソースの割り当てを制御する制御部とを備え、少なくとも１つのクラスタパタンが、クラスタ内の隣接セクタ間で協調送信される協調クラスタパタンであることを特徴とする。
本発明によれば、協調クラスタパタンにより隣接セクタ間で協調送信されることで、セクタ境界のスループットを改善して、セクタ中央およびセクタ境界のユーザスループットのフェアネスを向上（ユーザ間スループット特性の差を縮小）できる。また、クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられるため、協調クラスタパタンによりユーザスループットが低下する場合には、他のクラスタパタンにより他の無線リソースを移動端末装置に割り当ててユーザスループットを改善できる。したがって、ユーザスループットのフェアネスをさらに改善した基地局装置、移動端末装置及びスケジューリング方法を提供できる。
多地点協調送信しない場合のセクタパタン構成の説明図である。 多地点協調送信しない場合の他のセクタパタン構成の説明図である。 ２つの隣接セクタ間で協調送信するクラスタパタン構成の説明図である。 第１のクラスタパタン構成の説明図である。 第１のクラスタパタン構成の変形例の説明図である。 第２のクラスタパタン構成の説明図である。 第２のクラスタパタン構成の変形例の説明図である。 第２のクラスタパタン構成の他の変形例の説明図である。 クラスタパタンに対する無線リソースの割り当ての説明図である。 基地局装置毎に個別のクラスタパタン構成の説明図である。 無線通信システムのシステム構成の説明図である。 基地局装置の全体構成について説明図である。 移動端末装置の全体構成について説明図である。 基地局装置による固定割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロック図である。 移動端末装置による固定割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロック図である。 固定割り当てのスケジューリング処理のフローチャートである。 基地局装置によるダイナミック割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロック図である。 移動端末装置によるダイナミック割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロック図である。 ダイナミック割り当てのスケジューリング処理のフローチャートである。
まず、本発明のスケジューリング方法について説明する前に、多地点協調送信しない場合のセクタパタン構成について説明する。なお、以下の説明では、基地局装置を６セクタ構成として説明するが、セクタ構成は限定されず、３セクタ構成でもよい。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、このセクタパタンは、６セクタ構成の基地局装置（eNB）を複数配置し、各セクタＳ１からＳ６に無線リソース全体を割り当てて構成される。
移動端末装置は、所定の周波数単位毎に下りチャネルの受信品質（チャネル品質情報）であるＣＱＩとチャネル情報であるＣＳＩ（CSI：Channel State InformationやPMI:Precoding Matrix Index）等のチャネル情報を測定し、基地局装置にフィードバックする。基地局装置は、チャネル情報・チャネル品質情報に基づいてリソースブロックを移動端末装置に対して割り当てることにより、ユーザスループットを向上している。しかしながら、図１（ｃ）に示すように、各セクタに無線リソース全体が割り当てられるため、セクタ間干渉によりセクタ境界においてユーザスループットが低下する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、隣接セクタに異なる無線リソースを割り当てて、セクタ間干渉を低減する構成が考えられる。この場合、２種類のセクタパタン＃１、＃２に対して、２分割された第１、第２の無線リソースが割り当てられる。セクタパタン＃１には、基地局装置の各セクタに一つ置きに第１の無線リソースが割り当てられ、セクタパタン＃２には、セクタパタン＃１以外のセクタに第２の無線リソースが割り当てられる。したがって、基地局装置の各セクタには、第１、第２の無線リソースが交互に割り当てられる。
例えば、セクタＳ２、Ｓ４、Ｓ６には、第１の無線リソースが割り当てられ、セクタＳ１、Ｓ３、Ｓ５には、第２の無線リソースが割り当てられる。このように、隣接セクタ間で異なる無線リソースが割り当てられることで、セクタ間干渉を回避できる。しかしながら、図２（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが配置されないため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減される。
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｉｎｔｒａ−ｅＮＢ ＣｏＭＰによって２つの隣接セクタ間で協調送信することで、セクタ間干渉を低減する構成が考えられる。この場合、協調する２つの隣接セクタをクラスタ単位としてパタン化された協調クラスタパタン＃１に対して、無線リソース全体が割り当てられる。例えば、協調クラスタパタン＃１は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ２］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ６］の組み合わせによりクラスタ化され、各セクタＳ１−Ｓ６に無線リソース全体が割り当てられる。
この構成では、指向性ビームのオーバラップにより隣接セクタ間の協調効果が増大され、セクタ境界のユーザスループットが向上される。また、図３（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが配置されるため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減されることがない。しかしながら、セクタ境界のユーザスループットが向上するが、セクタＳ１、Ｓ６のようなクラスタ境界のクラスタ間干渉が問題となる。なお、クラスタ単位を大きくすることで、クラスタ間干渉を低減できるが、移動端末装置から基地局装置にフィードバックするチャネル情報が増加する。
そこで、本発明者らは、これらの問題を解決するために、本発明に至った。すなわち、本発明の骨子は、少なくとも協調クラスタパタンを含むクラスタパタンを複数用意し、各クラスタパタンに異なる無線リソースを割り当てることにより、移動端末装置に適切に無線リソースを割り当てることである。協調クラスタパタンにより隣接セクタ間で協調送信されることで、セクタ境界のスループットを改善してセクタ中央およびセクタ境界のユーザスループットのフェアネスを向上（ユーザ間スループット特性の差を縮小）できる。また、協調クラスタパタンによりユーザスループットが低下する場合には、他のクラスタパタンにより他の無線リソースを移動端末装置に割り当てることで、ユーザスループットを改善できる。
図４から図１０を参照して、本発明の実施の形態に係るクラスタパタン構成について説明する。最初に、図４を参照して、第１のクラスタパタン構成について説明する。図４は、第１のクラスタパタン構成の説明図である。第１のクラスタパタン構成は、数種類の協調クラスタパタンを使い分けることで、クラスタ間干渉を低減するものである。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のクラスタパタン構成は、協調クラスタパタン＃１、＃２に異なる無線リソースを割り当てて構成される。協調クラスタパタン＃１は、協調する２つの隣接セクタをクラスタ単位としてパタン化され、協調クラスタパタン＃２は、クラスタパタン＃１と隣接セクタの組み合わせを変えてパタン化される。２種類の協調クラスタパタン＃１、＃２には、２分割された第１、第２の無線リソースが割り当てられる。
例えば、協調クラスタパタン＃１は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ２］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ６］の時計回りの組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第１の無線リソースが割り当てられる。協調クラスタパタン＃２は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ６］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ２］の反時計まわりの組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第２の無線リソースが割り当てられる。
各セクタは、第１の無線リソースでは協調クラスタパタン＃１により一方の隣接セクタと協調し、第２の無線リソースでは協調クラスタパタン＃２により他方の隣接セクタと協調する。よって、第１、第２の無線リソースのそれぞれにおいて、指向性ビームのオーバラップにより各クラスタの隣接セクタ間の協調効果が増大され、セクタ境界のユーザスループットが向上される。また、図４（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが割り当てられるため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減されることがない。
さらに、ユーザに対する無線リソースの適切な割り当てにより、クラスタ境界におけるクラスタ間干渉も低減される。例えば、セクタＳ６、Ｓ１のセクタ境界は、協調クラスタパタン＃１ではクラスタ境界となるためクラスタ間干渉が生じるが、協調クラスタパタン＃２では協調エリアとなるためクラスタ間干渉が抑制される。このため、セクタＳ６、Ｓ１のセクタ境界のユーザは、第２の無線リソースの割り当てによりユーザスループットが改善される。
移動端末装置は、所定のリソース単位でＰＭＩ・ＣＱＩ等のチャネル情報・チャネル品質情報を測定し、基地局装置にフィードバックする。基地局装置は、チャネル情報・チャネル品質情報に基づきリソースブロックを移動端末装置に対して割り当てる。具体的には、セクタＳ６、Ｓ１のセクタ境界では、第１の無線リソースよりも第２の無線リソースでチャネル品質が高いため、第２の無線リソースのリソースブロックが移動端末装置に割り当てられる。
一方、セクタＳ１、Ｓ２のセクタ境界では、第２の無線リソースよりも第１の無線リソースでチャネル品質が高いため、第１の無線リソースのリソースブロックが移動端末装置に割り当てられる。このように、クラスタ干渉を避けた無線リソースの割り当てにより、セクタ中央およびセクタ境界におけるユーザスループットのフェアネスをさらに改善（ユーザ間スループット特性の差を縮小）できる。第１のクラスタパタン構成では、２種類の協調クラスタパタン＃１、＃２を用いる構成としたが、３種類以上の協調クラスタパタンを用いることもできる。
この場合、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、協調クラスタパタン＃１−＃３に異なる無線リソースを割り当てる構成としてもよい。各協調クラスタパタン＃１−＃３は、協調する３つの隣接セクタをクラスタ単位として、隣接セクタの組み合わせを変えてパタン化される。３種類の協調クラスタパタン＃１−＃３には、３分割された第１、第２、第３の無線リソースが割り当てられる。
例えば、協調クラスタパタン＃１は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３］、隣接セクタ［Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６］の組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第１の無線リソースが割り当てられる。協調クラスタパタン＃２は、隣接セクタ［Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ６、Ｓ１］の組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第２の無線リソースが割り当てられる。協調クラスタパタン＃３は、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５］、隣接セクタ［Ｓ６、Ｓ１、Ｓ２］の組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第３の無線リソースが割り当てられる。
このような構成でも、指向性ビームのオーバラップにより各クラスタの隣接セクタ間の協調効果が増大され、セクタ境界のユーザスループットが向上される。また、図５（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが配置されるため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減されることがない。さらに、ユーザに対する無線リソースの適切な割り当てにより、クラスタ境界におけるクラスタ間干渉も低減される。
各無線リソースは、無線リソース全体が等分される構成に限定されず、ユーザ分布およびサービス要求条件に応じた割合で分割される構成としてもよい。また、各クラスタパタンに対する無線リソースは、システム形態に応じて、周波数軸方向または時間軸方向で割り当てられてもよいし、周波数軸方向および時間軸方向の組み合わせにより割り当てられてもよい。
図６を参照して、第２のクラスタパタン構成について説明する。図６は、第２のクラスタパタン構成の説明図である。第２のクラスタパタン構成は、協調クラスタパタンと非協調クラスタパタンとを使い分けることで、協調送信による指向性ビーム幅の拡大に起因したセクタ中央のユーザスループットの低下を抑制する。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２のクラスタパタン構成は、協調クラスタパタン＃１および隣接セクタ間の協調がない非協調クラスタパタン＃２に異なる無線リソースを割り当てて構成される。協調クラスタパタン＃１は、協調する２つの隣接セクタをクラスタ単位としてパタン化され、非協調クラスタパタン＃２は、協調しない６つのセクタをクラスタ単位としてパタン化される。
協調クラスタパタン＃１には、所定の割合で２分割した無線リソース全体において、大きな割合を占める第１の無線リソースが割り当てられる。非協調クラスタパタン＃２には、所定の割合で２分割した無線リソース全体において、小さな割合を占める第２の無線リソースが割り当てられる。例えば、協調クラスタパタン＃１は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ２］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ６］の時計回りの組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第１の無線リソースが割り当てられる。非協調クラスタパタン＃２は、各セクタＳ１−Ｓ６に第２の無線リソースが割り当てられる。
各セクタは、第１の無線リソースでは協調クラスタパタン＃１により一方の隣接セクタと協調し、第２の無線リソースでは非協調クラスタパタン＃２により隣接セクタと協調しない。よって、第１の無線リソースにおいて、指向性ビームのオーバラップにより各クラスタの隣接セクタ間の協調効果が増大され、セクタ境界のユーザスループットが向上される。また、図６（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが割り当てられるため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減されることがない。
さらに、第２の無線リソースにおいて、指向性ビーム幅の拡大に起因するセクタ中央のユーザスループットの低下が抑制される。例えば、セクタＳ１中央は、協調クラスタパタン＃１では指向性ビーム幅が拡大により送信電力が低下するが、非協調クラスタパタン＃２では協調送信されないため送信電力が低下しない。このため、セクタＳ１中央は、第２の無線リソースの割り当てにより、ユーザスループットが改善される。
移動端末装置は、所定のリソース単位でＰＭＩ・ＣＱＩ等のチャネル情報・チャネル品質情報を測定し、基地局装置にフィードバックする。基地局装置は、チャネル情報・チャネル品質情報に基づきリソースブロックを移動端末装置に対して割り当てる。具体的には、セクタＳ１、Ｓ２のセクタ境界では、第２の無線リソースよりも第１の無線リソースでチャネル品質が高いため、第１の無線リソースのリソースブロックが移動端末装置に割り当てられる。
一方、セクタＳ１のセクタ中央では、第１の無線リソースよりも第２の無線リソースでチャネル品質が高いため、第２の無線リソースのリソースブロックが移動端末装置に割り当てられる。このように、無線リソースの適切な割り当てにより、協調送信に起因するセクタ中央の送信電力の低下を抑えて、セクタ中央およびセクタ境界におけるユーザスループットのフェアネスをさらに改善（ユーザ間スループット特性の差を縮小）できる。第２のクラスタパタン構成では、第１、第２の無線リソースの平均送信電力が等しい構成としたが、第１、第２の無線リソースの平均送信電力が異なっていてもよい。
この場合、図７に示すように、第１の無線リソースの平均送信電力よりも第２の無線リソースの平均送信電力が低くなるように設定されてもよい。第１の無線リソースは、セクタ境界の移動端末装置に優先的に割り当てられるため伝搬損失が大きいが、第２の無線リソースは、セクタ中央の移動端末装置に優先的に割り当てられるため伝搬損失が小さい。よって、第２の無線リソースの平均送信電力を低くしても、セクタ中央の移動端末装置に対する一定のチャネル品質を確保できる。また、第１の無線リソースの平均送信電力よりも第２の無線リソースの平均送信電力が高くなるように設定することも可能である。
なお、第２のクラスタパタン構成では、協調クラスタパタン＃１および非協調クラスタパタン＃２を用いる構成としたが、複数の協調クラスタパタンおよび１つの非協調クラスタパタンをもちいることもできる。
この場合、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、協調クラスタパタン＃１、＃２、非協調クラスタパタン＃３に異なる無線リソースを割り当てる構成としてもよい。協調クラスタパタン＃１、＃２は、協調する２つの隣接セクタをクラスタ単位として、隣接セクタの組み合わせを変えてパタン化される。非協調クラスタパタン＃３は、協調しない６つのセクタをクラスタ単位としてパタン化される。各クラスタパタン＃１−＃３には、３分割された第１、第２、第３の無線リソースが割り当てられる。
例えば、協調クラスタパタン＃１は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ２］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ６］の時計回りの組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第１の無線リソースが割り当てられる。協調クラスタパタン＃２は、隣接セクタ［Ｓ１、Ｓ６］、隣接セクタ［Ｓ５、Ｓ４］、隣接セクタ［Ｓ３、Ｓ２］の反時計回りの組み合わせによりクラスタ化され、各セクタに第２の無線リソースが割り当てられる。非協調クラスタパタン＃３は、各セクタＳ１−Ｓ６に第３の無線リソースが割り当てられる。
各セクタは、第１の無線リソースでは協調クラスタパタン＃１により一方の隣接セクタと協調し、第２の無線リソースでは協調クラスタパタン＃２により他方の隣接セクタと協調し、第３の無線リソースでは非協調クラスタパタン＃３により隣接セクタと協調しない。よって、第１、第２の無線リソースのそれぞれにおいて、指向性ビームのオーバラップにより各クラスタの隣接セクタ間の協調効果が増大され、セクタ境界のユーザスループットが向上される。第３の無線リソースにおいて、指向性ビーム幅の拡大に起因するセクタ中央のユーザスループットの低下が抑制される。
例えば、セクタＳ６、Ｓ１のセクタ境界は、協調クラスタパタン＃１ではクラスタ境界となるためクラスタ間干渉が生じるが、協調クラスタパタン＃２では協調エリアとなるためクラスタ間干渉が抑制される。このため、セクタＳ６、Ｓ１のセクタ境界は、第２の無線リソースの割り当てによりユーザスループットが改善される。セクタＳ１、Ｓ２のセクタ境界は、協調クラスタパタン＃２ではクラスタ境界となるためクラスタ間干渉が生じるが、協調クラスタパタン＃１では協調エリアとなるためクラスタ間干渉が抑制される。このため、セクタＳ１、Ｓ２のセクタ境界は、第１の無線リソースの割り当てによりユーザスループットが改善される。
さらに、セクタＳ１中央は、協調クラスタパタン＃１、＃２では指向性ビーム幅が拡大により送信電力が低下するが、非協調クラスタパタン＃３では協調されないため送信電力が低下しない。このため、セクタＳ１中央は、第３の無線リソースの割り当てにより、ユーザスループットが改善される。また、図８（ｃ）に示すように、隣接セクタ間で同一の無線リソースが割り当てられるため、各セクタが利用可能な無線リソースが半減されることがない。なお、第１、第２、第３の無線リソースの送信平均電力が異なっていてもよく、第１、第２の無線リソースの平均送信電力よりも第３の無線リソースの平均送信電力が低くなるように設定されてもよい。
各無線リソースは、無線リソース全体が等分される構成に限定されず、ユーザ分布およびサービス要求条件に応じた割合で分割される構成としてもよい。また、各クラスタパタンに対する無線リソースは、システム形態に応じて、周波数軸方向または時間軸方向で割り当てられてもよいし、周波数軸方向および時間軸方向の組み合わせにより割り当てられてもよい。
第１、第２のクラスタパタン構成においては、無線リソースがクラスタパタンに対して固定割り当ての場合、図９（ａ）に示す局所的なリソース割り当てでもよいし、図９（ｂ）に示す分散的なリソース割り当てでもよい。局所的なリソース割り当ては、連続的なリソース割り当てであればよく、キャリアアグリゲーションの一単位となるコンポーネントキャリア等の所定のシステム帯域毎に行われてもよい。分散的なリソース割り当ては、断続的なリソース割り当てであればよく、リソースブロック毎に行われてもよい。
また、図１０（ａ）に示すように、隣接する複数の基地局装置間で個別に、各クラスタパタンに対して無線リソースが割り当てられてもよい。例えば、複数の基地局装置２０Ａ−２０Ｇには、協調する２つの隣接セクタをクラスタ単位として、図４に示す隣接セクタの組み合わせを変えてパタン化された協調クラスタパタン＃１、＃２が適用される。図１０（ｂ）に示すように、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｅ、２０Ｇでは、協調クラスタパタン＃１に第２の無線リソースが割り当てられ、協調クラスタパタン＃２に第１の無線リソースが割り当てられる。基地局装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｆでは、協調クラスタパタン＃１に第１の無線リソースが割り当てられ、協調クラスタパタン＃２に第２の無線リソースが割り当てられる。
図１０（ａ）に示す例では、第１の無線リソースでは、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｅ、２０Ｇに協調クラスタパタン＃１が設定され、基地局装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｆで協調クラスタパタン＃２が設定される。第２の無線リソースでは、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｅ、２０Ｇに協調クラスタパタン＃２が設定され、基地局装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｆで協調クラスタパタン＃１が設定される。このように隣接した基地局装置２０毎に異なるクラスタパタンが適用されるように構成してもよい。
本発明に係るスケジューリングでは、クラスタパタンに対して無線リソースが固定的に割り当てられてもよいし、ダイナミックに割り当てられてもよい。無線リソースの固定割り当てでは、各クラスタパタンに対して事前に定めた割合で無線リソースが固定的に割り当てられる。固定割り当てを用いたスケジューリングは、初回処理の際に基地局装置から移動端末装置に対してクラスタパタンへの無線リソースの割り当て情報が通知され、移動端末装置で各リソースにおいてクラスタパタンに応じたチャネル情報・チャネル品質情報が測定される。基地局装置は、移動端末装置からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報に基づいて、移動端末装置に対して適切なリソースを割り当てる。
無線リソースのダイナミック割り当てでは、ユーザ分布等のシステム状況に応じて各クラスタパタンに対して無線リソースがダイナミックに割り当てられる。ダイナミック割り当てを用いたスケジューリングは、基地局装置から移動端末装置に対して各リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンが通知され、移動端末装置で各リソースにおいて全てのクラスタパタンに対応したチャネル情報・チャネル品質情報が測定される。基地局装置は、移動端末装置からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報に基づいて、各リソースに最良のクラスタパタンを決定すると共に、移動端末装置に対して適切なリソースを割り当てる。なお、クラスタパタンに対する無線リソースの固定割り当て処理、ダイナミック割り当て処理の詳細については後述する。
ここで、本発明の実施例に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図１１は、本実施例に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図１１に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする複数の基本周波数ブロックを一体としたキャリアアグリゲーションが用いられている。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。
図１１に示すように、無線通信システム１は、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、この基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと通信する複数の移動端末装置１０（１０１、１０２、１０３、・・・１０ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。移動端末装置１０は、セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３において基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと通信を行うことができる。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。
各移動端末装置（１０１、１０２、１０３、・・・１０ｎ）は、ＬＴＥ端末及びＬＴＥ−Ａ端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り移動端末装置１０として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと無線通信するのは移動端末装置１０であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（UE：User Equipment）でよい。
無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用されるが、上りリンクの無線アクセス方式はこれに限定されない。ＯＦＤＭＡ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マッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置１０で共有される下りデータチャネルとしてのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（PDCCH、PCFICH、PHICH）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、送信データ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。
上りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、送信データや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（CQI：Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ等が伝送される。
図１２を参照しながら、本実施の形態に係る基地局装置の全体構成について説明する。なお、基地局装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、同様な構成であるため、基地局装置２０として説明する。基地局装置２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（通知部、受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６とを備えている。下りリンクにより基地局装置２０から移動端末装置１０に送信される送信データは、上位局装置３０から伝送路インターフェース２０６を介してベースバンド信号処理部２０４に入力される。
ベースバンド信号処理部２０４において、下りデータチャネルの信号は、ＰＤＣＰレイヤの処理、送信データの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われる。また、下りリンク制御チャネルである物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。
また、ベースバンド信号処理部２０４は、報知チャネルにより、同一セルに接続する移動端末装置１０に対して、各移動端末装置１０が基地局装置２０との無線通信するための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための報知情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）におけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Root Sequence Index）等が含まれる。
送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に周波数変換する。アンプ部２０２は周波数変換された送信信号を増幅して送受信アンテナ２０１へ出力する。
一方、上りリンクにより移動端末装置１０から基地局装置２０に送信される信号については、送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。
ベースバンド信号処理部２０４は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれる送信データに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース２０６を介して上位局装置３０に転送される。
呼処理部２０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、基地局装置２０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
次に、図１３を参照しながら、本実施の形態に係る移動端末装置の全体構成について説明する。ＬＴＥ端末もＬＴＥ-Ａ端末もハードウエアの主要部構成は同じであるので、区別せずに説明する。移動端末装置１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、アプリケーション部１０５とを備えている。
下りリンクのデータについては、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１０５に転送される。
一方、上りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５からベースバンド信号処理部１０４に入力される。ベースバンド信号処理部１０４においては、マッピング処理、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理を行う。送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部１０２で増幅されて送受信アンテナ１０１より送信される。
以下、固定割り当てのスケジューリング処理およびダイナミック割り当てのスケジューリング処理について詳細に説明する。図１４を参照して、基地局装置による固定割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロックについて説明する。図１４に示す機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。なお、図１４においては、説明の便宜上、移動端末装置の一部の機能ブロックを含めて説明する。
図１４に示すように、基地局装置２０は、セクタ＃１−＃６のそれぞれに対応して、下り制御情報生成部２１１と、下り制御情報符号化・変調部２１２と、下り参照系列生成部２１３と、下り送信データ生成部２１４と、下り送信データ符号化・変調部２１５と、下りチャネル多重部２１６と、ＩＦＦＴ部２１７と、ＣＰ付加部２１８と、アンプ部２０２とを有している。また、基地局装置２０は、ユーザスケジューリング制御部２２１を有している。
下り制御情報生成部２１１は、予め各クラスタパタンに固定的に無線リソースを割り当てた割り当て情報を含めて、下り制御情報（ＰＤＣＣＨ）を生成する。下り制御情報には、割り当て情報の他に、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報と変調法およびチャネル符号化率等のフォーマット情報とが含められる。下り制御情報符号化・変調部２１２は、下り制御情報生成部２１１から出力される下り制御情報を、ユーザ毎に符号化、変調する。下り制御情報符号化・変調部２１２から出力された下り制御情報は、下りチャネル多重部２１６に入力される。
下り参照系列生成部２１３は、ＣＱＩ(Channel Quality Indicator)測定用の参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ、個別ＲＳ）を生成する。下り参照系列生成部２１３により生成された参照信号は、下りチャネル多重部２１６に入力される。下り送信データ生成部２１４は、ユーザスケジューリング制御部２２１によるスケジューリングに基づいて下り送信データ（ＰＤＳＣＨ）を生成する。また、下り送信データ生成部２１４は、配下の送信電力制御部により平均送信電力を制御する。下り送信データ符号化・変調部２１５は、下り送信データ生成部２１４から出力される下り送信データを、ユーザ毎に符号化、変調する。下り送信データ符号化・変調部２１５から出力された下り送信データは、下りチャネル多重部２１６に入力される。
下り制御情報、参照信号、下り送信データは、下りチャネル多重部２１６でチャネル多重され、インタリーブ等の処理後に下り送信信号としてＩＦＦＴ部２１７に入力される。ＩＦＦＴ部２１７は、下り送信信号を逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）して周波数波形の信号から時間波形の信号に変換する。ＣＰ付加部２１８は、時間波形の信号にサイクリックプレフィックスを付加する。サイクリックプレフィックスが付加された下り送信信号は、アンプ部２０２を介して送出される。
下り送信信号を介して移動端末装置１０に通知された割り当て情報は、受信フォーマットの変更、チャネル推定に用いられる。移動端末装置１０は、割り当て情報に基づいて無線リソースが事前に割り当てられたクラスタパタンを認識し、クラスタパタンに応じた受信フォーマットに変更する。移動端末装置１０は、クラスタパタンに合わせてリソースブロック毎にチャネル推定し、リソースブロック毎にチャネル品質情報・チャネル情報としてＣＱＩ／ＰＭＩ情報等を基地局装置２０にフィードバックする。以下、チャネル品質情報・チャネル情報としてＣＱＩおよびＰＭＩのフィードバックを例にして説明を進めるが、ＣＱＩおよびＰＭＩ以外のチャネル品質情報・チャネル情報でもよい。また以下ではチャネル情報・チャネル品質情報の記述は、チャネル情報およびチャネル品質情報の両方またはいずれか片方を示している。例えば、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）が適用されないシングルアンテナのシステムでは、チャネル情報だけが移動端末装置１０から基地局装置２０にフィードバックされる。
ユーザスケジューリング制御部２２１は、上下の制御情報および上下の送信データのスケジューリングを行う。移動通信における伝搬路は、セクタ間干渉やクラスタ間干渉等によりリソース毎にユーザスループットが異なる。そこで、ユーザスケジューリング制御部２２１は、移動端末装置１０への下り送信データの送信時に、各移動端末装置１０に対してサブフレーム毎に通信品質の良好なリソースブロックを割り当てる。
このとき、ユーザスケジューリング制御部２２１は、各クラスタパタンに固定的に割り当てられたリソースブロックに対して、移動端末装置１０からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報を取得する。そして、ユーザスケジューリング制御部２２１は、事前に定めた目的関数が最大化するように、移動端末装置１０に対してリソースブロックを割り当てる。なお、目的関数の最大化としては、全ユーザ中で最低レートが最大化するMinimum rate maximizationや各ユーザの瞬時レートR(i)を該当ユーザが過去（過去のある時間窓）に達成したレートR_achievedの平均値であるAvg(R_achieved)で正規化したものを最大化するProportional fairness maximizationなどが用いられる。

- Minimum-rate maximization
全ユーザ中で最低のチャネル容量であるユーザの容量を最大限引き上げることを意味する。これにより全ユーザのチャネル容量の差を縮小することができる。
Figure 0005307784
- Proportional fairness maximization
Figure 0005307784
Rk，p(i)の理論値として
Figure 0005307784
が用いられるがAMC（Adaptive Modulation & Coding）を想定したもの等も用いられる。SNRk,j,p(i)はサブフレームiにおいてあるクラスタパタンpを仮定したときのユーザkの受信アンテナjの受信側のSNR値である。Mr,kはユーザkの受信アンテナ数を表す。パタン選択に用いられるSNRがユーザ側からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報によって算出されたIntra-eNB CoMPの送信プリコーディング後のものがベストであるがそれ以外にほかのSNRの計算でもよい。
ユーザスケジューリング制御部２２１は、割り当てたリソースブロックで所定のブロック誤り率を満たすＭＣＳ（符号化率、変調方式）を決定する。下り制御情報符号化・変調部２１２、下り送信データ符号化・変調部２１５には、ユーザスケジューリング制御部２２１で決定されたＭＣＳを満たすパラメータが設定される。なお、各リソースの送信電力は、下り送信データ生成部２１４で制御されてもよいし、ユーザスケジューリング制御部２２１で制御されてもよい。
図１５を参照して、移動端末装置による固定割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロックについて説明する。図１５に示す機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。
図１５に示すように、移動端末装置１０は、ＣＰ除去部１１１と、ＦＦＴ部１１２と、下りチャネル分離部１１３と、下り制御情報受信部１１４と、チャネル推定部１１５と、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６と、各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部（チャネル情報生成部）１１７と、下り送信データ受信部１１８とを有している。ＣＰ除去部１１１は、基地局装置２０からの下り受信信号に付加されたサイクリックプレフィックスを除去する。ＦＦＴ部１１２は、下り受信信号を高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）して時間波形の信号から周波数波形の信号に変換する。ＦＦＴ部１１２から出力された受信信号は、デインタリーブ等の処理後に下りチャネル分離部１１３に入力され、下り制御情報、下り参照信号、下り送信データに分離される。
下り制御情報受信部１１４は、下り制御情報を復調、復号化して、上下のスケジューリング情報、チャネル符号化率等の他、クラスタパタンへの無線リソースの割り当て情報を取得する。下り制御情報受信部１１４は、割り当て情報で示されるクラスタパタンおよびクラスタパタンの数から、クラスタパタンに合わせてチャネル推定部１１５および下り送信データ受信部１１８の受信フォーマットを変更する。
チャネル推定部１１５は、基地局装置２０の送信アンテナと移動端末装置１０の受信アンテナの間のチャネル推定値を求める。チャネル推定部１１５は、各リソースが固定的に割り当てられたクラスタパタンに合わせてチャネル推定値を求める。具体的には、チャネル推定部１１５は、協調クラスタパタンの無線リソースでは、サービングセクタだけでなく、同一クラスタ内の隣接セクタのチャネル推定値を求める。また、チャネル推定部１１５は、非協調クラスタパタンの無線リソースでは、サービングセクタのチャネル推定値を求める。
チャネル推定値は、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６に入力される他、下り送信データの復調のために下り送信データ受信部１１８に入力される。ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６は、チャネル推定値を用いて、リソースブロック毎にＣＱＩおよびＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）を推定する。
各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部１１７は、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６から出力されたＣＱＩ推定値およびＰＭＩ推定値に基づいて、リソースブロック毎にＣＱＩ／ＰＭＩ情報を生成する。ＣＱＩ／ＰＭＩ情報は、各リソースブロックに対応したクラスタパタンに合わせて基地局装置２０にフィードバックされる。下り送信データ受信部１１８は、下り制御情報受信部１１４からの下りスケジューリング情報、チャネル推定部１１５からのチャネル推定値に基づき、下り送信データを復調、符号化して下り送信データを取得する。
図１６を参照して、固定割り当てのスケジューリング処理の全体的な流れについて説明する。図１６に示すように、初期処理として、移動端末装置１０がサービングセクタに接続すると（ステップＳ０１）、基地局装置２０から移動端末装置１０に対して割り当て情報を通知する（ステップＳ０２）。この場合、基地局装置２０から移動端末装置１０に対して、予め各クラスタパタンに無線リソースを固定的に割り当てた割り当て情報が通知される。ステップＳ０１、Ｓ０２の初期処理は、移動端末装置１０とセクタとの接続開始時のみ行われる。
次に、通常処理として、移動端末装置１０が、リソースブロック毎にクラスタパタンに合わせて受信フォーマットを変更し（ステップＳ０３）、リソースブロック毎にクラスタパタンに合わせてチャネル情報・チャネル品質情報を基地局装置２０にフィードバックする（ステップＳ０４）。基地局装置２０は、移動端末装置１０からのフィードバック情報に基づいて、移動端末装置１０に対して一定のユーザスループットが確保されるリソースブロックを割り当てる（ステップＳ０５）。このリソースブロックの割り当てにより、移動端末装置１０に対するクラスタパタンも選択される。
このように、固定割り当てのスケジューリング処理では、初期処理以降は通常処理が繰り返される。よって、移動端末装置および基地局装置間の通信制御を簡易に行うことができる。また、基地局装置２０は、移動端末装置１０に適したリソースブロックを割り当てることで、リソースブロックに対応したクラスタパタンを用いた送信処理（協調送信、非協調送信）で移動端末装置１０に下り送信データを送信できる。さらに、クラスタパタンに対して無線リソースが固定的に割り当てられるため、移動端末装置１０からのチャネル情報・チャネル品質情報を低減できる。
次に、図１７を参照して、基地局装置によるダイナミック割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロックについて説明する。図１７に示す機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。なお、図１７においては、説明の便宜上、移動端末装置の一部の機能ブロックを含めて説明する。また、固定割り当てと同一名称の機能ブロックには、同一の符号を付して説明する。
図１７に示すように、基地局装置２０は、セクタ＃１−＃６のそれぞれに対応して、下り制御情報生成部２１１と、下り制御情報符号化・変調部２１２と、下り参照系列生成部２１３と、下り送信データ生成部２１４と、下り送信データ符号化・変調部２１５と、下りチャネル多重部２１６と、ＩＦＦＴ部２１７と、ＣＰ付加部２１８と、アンプ部２０２とを有している。また、基地局装置２０は、ユーザスケジューリング制御部２２１と、クラスタパタン決定部２２２とを有している。
下り制御情報生成部２１１は、更新周期（Update Cycle）毎（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間ごと）に、無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンを示すパタン情報を含めて、下り制御情報（ＰＤＣＣＨ）を生成する。なお、割り当て候補となる全てのクラスタパタンとは、サービングセクタと隣接セクタとの組み合わせを変えてパタン化されるものであり、例えば、図４（ａ）に示す協調クラスタパタン＃１、＃２である。すなわち、第１の無線リソースの割り当て候補としての協調クラスタパタン＃１、＃２、および第２の無線リソース割り当て候補としての協調クラスタパタン＃１、＃２がパタン情報として下り制御情報に含められる。
また、下り制御情報生成部２１１は、更新周期（Update Cycle）以外（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間以外）で、割り当て情報を含めて下り制御情報（ＰＤＣＣＨ）を生成する。下り制御情報には、パタン情報および割り当て情報の他に、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報と変調法およびチャネル符号化率等のフォーマット情報とが含められる。下り制御情報符号化・変調部２１２は、下り制御情報生成部２１１から出力される下り制御情報を、ユーザ毎に符号化、変調する。下り制御情報符号化・変調部２１２から出力された下り制御情報は、下りチャネル多重部２１６に入力される。
下り参照系列生成部２１３は、ＣＱＩ測定用の参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ、個別ＲＳ）を生成する。下り参照系列生成部２１３により生成された参照信号は、下りチャネル多重部２１６に入力される。下り送信データ生成部２１４は、ユーザスケジューリング制御部２２１によるスケジューリングに基づいて下り送信データ（ＰＤＳＣＨ）を生成する。また、下り送信データ生成部２１４は、配下の送信電力制御部により平均送信電力を制御する。下り送信データ符号化・変調部２１５は、下り送信データ生成部２１４から出力される下り送信データを、ユーザ毎に符号化、変調する。下り送信データ符号化・変調部２１５から出力された下り送信データは、下りチャネル多重部２１６に入力される。
下り制御情報、参照信号、下り送信データは、下りチャネル多重部２１６でチャネル多重され、インタリーブ等の処理後に下り送信信号としてＩＦＦＴ部２１７に入力される。ＩＦＦＴ部２１７は、下り送信信号を逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）して周波数波形の信号から時間波形の信号に変換する。ＣＰ付加部２１８は、時間波形の信号にサイクリックプレフィックスを付加する。サイクリックプレフィックスが付加された下り送信信号は、アンプ部２０２を介して送出される。
下り送信信号を介して移動端末装置１０に通知されたパタン情報は、チャネル推定に用いられる。移動端末装置１０は、パタン情報に基づいて無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンを認識する。移動端末装置１０は、リソースブロック毎に全てのクラスタパタンに合わせてチャネル推定し、チャネル情報としてＣＱＩ／ＰＭＩ情報を基地局装置２０にフィードバックする。
クラスタパタン決定部２２２は、各移動端末装置１０からのフィードバック情報、およびユーザ分布等のレポート情報に基づいて、各クラスタパタンに割り当てられる無線リソースの割合を決定すると共に、各クラスタパタンへの無線リソースの割り当てを決定する。クラスタパタン決定部２２２は、各クラスタパタンに無線リソースの割り当てた割り当て情報を、ユーザスケジューリング制御部２２１に入力する。
クラスタパタン決定部２２２によるクラスタパタンの決定は、更新周期（Update cycle）毎に行われる。決定された割り当て情報は、更新周期で下り制御情報に含められて移動端末装置１０に通知される。よって、更新周期の間では、固定割り当てのスケジューリング処理と同様に、クラスタパタンに対する無線リソースの割り当てが保持された状態で、ＣＱＩ／ＰＭＩ情報がフィードバックされる。
ユーザスケジューリング制御部２２１は、上下の制御情報および上下の送信データのスケジューリングを行う。移動通信における伝搬路は、セクタ間干渉やクラスタ間干渉等によりリソース毎にユーザスループットが異なる。そこで、ユーザスケジューリング制御部２２１は、移動端末装置１０への下り送信データの送信時に、各移動端末装置１０に対してサブフレーム毎に通信品質の良好なリソースブロックを割り当てる。
このとき、ユーザスケジューリング制御部２２１は、クラスタパタンに割り当てられたリソースブロックに対して、移動端末装置１０からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報を取得する。そして、ユーザスケジューリング制御部２２１は、事前に定めた目的関数が最大化するように、移動端末装置１０に対してリソースブロックを割り当てる。各移動端末装置１０に対するリソースブロックの割り当てにより、各移動端末装置１０に適用されるクラスタパタンの選択も間接的に実施される。なお、目的関数としては、全ユーザ中で最低レートが最大となるMinimum rate maximizationや瞬時レートR(i)を各ユーザが過去（過去のある時間窓）に達成したレートR_achievedの平均値であるAvg(R_achieved)で正規化したものを最大化するProportional fairness maximizationなどが用いられる。

- Minimum-rate maximization
全ユーザ中で最低のチャネル容量であるユーザの容量を最大限引き上げることを意味する。これにより全ユーザのチャネル容量の差を縮小することができる。
Figure 0005307784
- Proportional fairness maximization
Figure 0005307784
Rk，p(i)の理論値として
Figure 0005307784
が用いられるがAMC（Adaptive Modulation & Coding）を想定したもの等も用いられる。SNRk,j,p(i)はサブフレームiにおいてあるクラスタパタンpを仮定したときのユーザkの受信アンテナjの受信側のSNR値である。Mr,kはユーザkの受信アンテナ数を表す。パタン選択に用いられるSNRがユーザ側からフィードバックされたチャネル情報・チャネル品質情報によって算出されたIntra-eNB CoMPの送信プリコーディング後のものがベストであるが、それ以外にほかのSNRの計算でもよい。
ユーザスケジューリング制御部２２１は、割り当てたリソースブロックで所定のブロック誤り率を満たすＭＣＳ（符号化率、変調方式）を決定する。下り制御情報符号化・変調部２１２、下り送信データ符号化・変調部２１５には、ユーザスケジューリング制御部２２１で決定されたＭＣＳを満たすパラメータが設定される。また、ユーザスケジューリング制御部２２１は、各クラスタパタンに割り当てられた無線リソースの割り当て情報を下り制御情報生成部２１１に入力する。なお、各リソースの送信電力は、下り送信データ生成部２１４で制御されてもよいし、ユーザスケジューリング制御部２２１で制御されてもよい。
図１８を参照して、移動端末装置によるダイナミック割り当てのスケジューリング処理のための機能ブロックについて説明する。図１８に示す機能ブロックは、主にベースバンド処理部の処理内容である。また、固定割り当てと同一名称の機能ブロックには、同一の符号を付して説明する。
図１８に示すように、移動端末装置１０は、ＣＰ除去部１１１と、ＦＦＴ部１１２と、下りチャネル分離部１１３と、下り制御情報受信部１１４と、チャネル推定部１１５と、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６と、各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部１１７と、下り送信データ受信部１１８とを有している。ＣＰ除去部１１１は、基地局装置２０からの下り受信信号に付加されたサイクリックプレフィックスを除去する。ＦＦＴ部１１２は、下り受信信号を高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）して時間波形の信号から周波数波形の信号に変換する。ＦＦＴ部１１２から出力された受信信号は、デインタリーブ等の処理後に下りチャネル分離部１１３に入力され、下り制御情報、下り参照信号、下り送信データに分離される。
下り制御情報受信部１１４は、下り制御情報を復調、復号化して、上下のスケジューリング情報、チャネル符号化率等を取得する。また、下り制御情報受信部１１４は、更新周期（Update Cycle）毎（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間ごと）に、下り制御情報からパタン情報を取得し、更新周期（Update Cycle）以外（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間以外）で、下り制御情報から割り当て情報を取得する。下り制御情報受信部１１４は、割り当て情報で示されるクラスタパタン及びクラスタパタンの数から、クラスタパタンに合わせてチャネル推定部１１５及び下り送信データ受信部１１８の受信フォーマットを変更する。
チャネル推定部１１５は、基地局装置２０の送信アンテナと移動端末装置１０の受信アンテナとの間のチャネル推定値を求める。チャネル推定部１１５は、更新周期毎（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間ごと）に無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンに合わせてチャネル推定値を求める。具体的には、チャネル推定部１１５は、クラスタパタンによってサービングセクタと同一クラスタ内に含まれ得る全ての周辺セクタのチャネル推定値を求める。例えば、図４（ａ）の場合、セクタＳ１、Ｓ２、Ｓ６のチャネル推定値が求められる。
また、チャネル推定部１１５は、更新周期以外（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間以外）で、各リソースが割り当てられたクラスタパタンに合わせてチャネル推定値を求める。具体的には、チャネル推定部１１５は、協調クラスタパタンの無線リソースでは、サービングセクタだけでなく、同一クラスタ内の隣接セクタのチャネル推定値を求める。また、チャネル推定部１１５は、非協調クラスタパタンの無線リソースでは、サービングセクタのチャネル推定値を求める。
チャネル推定値は、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６に入力される他、下り送信データの復調のために下り送信データ受信部１１８に入力される。ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６は、チャネル推定値を用いて、リソースブロック毎にＣＱＩ及びＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）を推定する。
各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部１１７は、ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部１１６から出力されたＣＱＩ推定値及びＰＭＩ推定値に基づいて、リソースブロック毎にＣＱＩ／ＰＭＩ情報を生成する。各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部１１７は、更新周期毎（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間ごと）に、リソースブロック毎に無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンに合わせてＣＱＩ／ＰＭＩ情報を生成する。また、各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部１１７は、更新周期以外（クラスタパタンへの無線リソースの割り当て更新区間以外）で、リソースブロック毎に対応したクラスタパタンに合わせてＣＱＩ／ＰＭＩ情報を生成する。
ＣＱＩ／ＰＭＩ情報は、各リソースブロックに対応したクラスタパタンに合わせて基地局装置２０にフィードバックされる。下り送信データ受信部１１８は、下り制御情報受信部１１４からの下りスケジューリング情報、チャネル推定部１１５からのチャネル推定値に基づき、下り送信データを復調、符号化して下り送信データを取得する。
図１９を参照して、ダイナミック割り当てのスケジューリング処理の全体的な流れについて説明する。図１９に示すように、初期処理として、移動端末装置１０がサービングセクタに接続すると（ステップＳ１１）、基地局装置２０から移動端末装置１０に対してパタン情報と更新周期情報（Update cycle）とを通知する（ステップＳ１２）。この場合、基地局装置２０から移動端末装置１０に対して、無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンが通知される。ステップＳ１１、Ｓ１２の初期処理は、移動端末装置１０とセクタとの接続開始時のみ行われる。
次に、周期毎の処理として、移動端末装置１０が、リソースブロック毎に全てのクラスタパタンに合わせてチャネル情報・チャネル品質情報を基地局装置２０にフィードバックする（ステップＳ１３）。基地局装置２０は、移動端末装置１０からのフィードバック情報に基づいて、無線リソースにおいて最良のクラスタパタンを決定し、移動端末装置１０に対して割り当て情報を通知する（ステップＳ１４）。この場合、基地局装置２０から移動端末装置１０に対して、各クラスタパタンに無線リソースを半固定的に割り当てた割り当て情報が通知される。ステップＳ１３、Ｓ１４の周期毎の処理は、更新周期情報で示される更新周期で行われる。
次に、通常処理として、移動端末装置１０が、リソースブロック毎にクラスタパタンに合わせて受信フォーマットを変更し（ステップＳ１５）、リソースブロック毎にクラスタパタンに合わせてチャネル情報・チャネル品質情報を基地局装置２０にフィードバックする（ステップＳ１６）。基地局装置２０は、移動端末装置１０からのフィードバック情報に基づいて、移動端末装置１０に対して一定のユーザスループットが確保されるリソースブロックを割り当てる（ステップＳ１７）。このリソースブロックの割り当てにより、移動端末装置１０に対するクラスタパタンも選択される。なお、ステップＳ１４において、基地局装置２０は、最良のクラスタパタンを決定した時点で、移動端末装置１０に対してリソースブロックを割り当てる構成としてもよい。
このように、ダイナミック割り当てのスケジューリング処理では、ダイナミックな割り当てにより、ユーザ分布等のシステム状況の変化に柔軟に対応できる。このため、ユーザスループットのフェアネスをより向上（ユーザ間スループット特性の差を縮小）させることができる。また、基地局装置２０は、移動端末装置１０に適したリソースブロックを割り当てることで、リソースブロックに対応したクラスタパタンを用いた送信処理（協調送信、非協調送信）で移動端末装置１０に下り送信データを送信できる。
以上のように、本実施の形態に係るスケジューリング方法によれば、協調クラスタパタンにより隣接セクタ間で協調送信されることで、セクタ境界のスループットを改善して、セクタ中央及びセクタ境界のユーザスループットのフェアネスを向上（ユーザ間スループット特性の差を縮小）できる。また、クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられるため、協調クラスタパタンによりユーザスループットが低下する場合には、他のクラスタパタンにより他の無線リソースを移動端末装置に割り当ててユーザスループットが改善できる。したがって、ユーザスループットのフェアネスをさらに改善（ユーザ間スループット特性の差を縮小）することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるクラスタパタンの構成及び種類、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
１ 無線通信システム
１０ 移動端末装置
２０ 基地局装置
１０３ 送受信部（受信部）
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ アプリケーション部
１１３ チャネル分離部
１１４ 下り制御情報受信部
１１５ チャネル推定部
１１６ ＣＱＩ／ＰＭＩ推定部
１１７ 各リソース分ＣＱＩ／ＰＭＩ情報生成部（チャネル情報生成部）
１１８ 下り送信データ受信部
２０３ 送受信部（通知部、受信部）
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ 呼処理部
２０６ 伝送路インターフェース
２１１ 下り制御情報生成部
２１２ 下り制御情報符号化・変調部
２１３ 下り参照系列生成部
２１４ 下り送信データ生成部
２１５ 下り送信データ符号化・変調部
２１６ 下りチャネル多重部
２２１ ユーザスケジューリング制御部
２２２ クラスタパタン決定部

Claims (16)

  1. 複数の隣接セクタからなるクラスタにより構成されるクラスタパタンが複数用意され、前記クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられており、移動端末装置に対して前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当て情報を通知する通知部と、
    前記無線リソース毎に前記各クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を、前記移動端末装置から受信する受信部と、
    前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記移動端末装置に対する前記無線リソースの割り当てを制御する制御部とを備え、
    少なくとも１つのクラスタパタンが、クラスタ内の隣接セクタ間で協調送信される協調クラスタパタンであることを特徴とする基地局装置。
  2. 前記複数のクラスタパタンは、隣接セクタの組み合わせを変えてクラスタ化された２種類以上の協調クラスタパタンであることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
  3. 前記複数のクラスタパタンは、セクタ毎に非協調送信される非協調クラスタパタンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基地局装置。
  4. 前記非協調クラスタパタンに割り当てられた前記無線リソースの平均送信電力は、前記協調クラスタパタンに割り当てられた前記無線リソースの平均送信電力と異なる平均送信電力に制御されることを特徴とする請求項３に記載の基地局装置。
  5. 前記各クラスタパタンに対する前記無線リソースの割り当てが、隣接する他の基地局装置から独立して個別に行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
  6. 前記通知部は、前記各クラスタパタンに前記無線リソースを固定的に割り当てた割り当て情報を、前記移動端末装置に通知し、
    前記受信部は、前記無線リソース毎に固定の前記各クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を、前記移動端末装置から受信し、
    前記制御部は、前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記移動端末装置に対する前記無線リソースの割り当てを制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基地局装置。
  7. 前記各クラスタパタンに前記無線リソースをダイナミックに割り当てる場合に、前記移動端末装置からのチャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当てを決定するクラスタパタン決定部を備え、
    前記通知部は、前記クラスタパタン決定部による決定前に前記無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンを示すパタン情報を前記移動端末装置に通知し、
    前記受信部は、前記クラスタパタン決定部による決定前に前記無線リソース毎に前記全てのクラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を、前記移動端末装置から受信し、
    前記クラスタパタン決定部は、前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記通知部から通知される前記割り当て情報の前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当てを決定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基地局装置。
  8. 前記制御部は、前記通知部による前記割り当て情報の通知前に、前記クラスタパタン決定部による前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当てに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記移動端末装置に対する前記無線リソースの割り当てを制御することを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
  9. 複数の隣接セクタからなるクラスタにより構成されるクラスタパタンが複数用意され、前記クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられており、基地局装置から前記各クラスタパタンへの無線リソースの割り当て情報を受信する受信部と、
    前記無線リソース毎に前記各クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を生成するチャネル情報生成部とを備え、
    前記基地局装置に対する前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報のフィードバックにより、前記基地局装置における前記無線リソースの割り当てが制御され、
    少なくとも１つのクラスタパタンが、クラスタ内の隣接セクタ間で協調送信される協調クラスタパタンであることを特徴とする移動端末装置。
  10. 前記複数のクラスタパタンは、隣接セクタの組み合わせを変えてクラスタ化された２種類以上の協調クラスタパタンであることを特徴とする請求項９に記載の移動端末装置。
  11. 前記複数のクラスタパタンは、セクタ毎に非協調送信される非協調クラスタパタンを含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の移動端末装置。
  12. 前記非協調クラスタパタンに割り当てられた前記無線リソースの平均送信電力は、前記協調クラスタパタンに割り当てられた前記無線リソースの平均送信電力と異なる平均送信電力に制御されることを特徴とする請求項１１に記載の移動端末装置。
  13. 隣接する複数の基地局装置間で、前記各クラスタパタンに対する前記無線リソースの割り当てが個別に行われることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載の移動端末装置。
  14. 前記受信部は、前記各クラスタパタンに前記無線リソースを固定的に割り当てた割り当て情報を、前記基地局装置から受信し、
    前記チャネル情報生成部は、前記無線リソースに固定の前記クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を生成し、
    前記基地局装置における制御が、前記基地局装置に対する前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報のフィードバックにより前記無線リソースに対する割り当てを制御することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載の移動端末装置。
  15. 前記基地局装置は、前記各クラスタパタンに前記無線リソースをダイナミックに割り当てる場合に、前記移動端末装置からのチャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当てを決定し、
    前記受信部は、前記クラスタパタンの割り当て前に前記無線リソースの割り当て候補となる全てのクラスタパタンを示すパタン情報を、前記移動端末装置から受信し、
    前記チャネル情報生成部は、前記クラスタパタンの割り当て前に前記無線リソース毎に前記全てのクラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を生成し、
    前記基地局装置において、前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記受信部に受信される前記割り当て情報の前記各クラスタパタンへの前記無線リソースの割り当てが決定されることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載の移動端末装置。
  16. 複数の隣接セクタからなるクラスタにより構成されるクラスタパタンが複数用意され、前記クラスタパタン毎に異なる無線リソースが割り当てられており、移動端末装置に対して各クラスタパタンへの無線リソースの割り当て情報を通知するステップと、
    前記無線リソース毎に前記各クラスタパタンに応じたチャネル情報及び／又はチャネル品質情報を、前記移動端末装置から受信するステップと、
    前記チャネル情報及び／又はチャネル品質情報に基づいて、前記移動端末装置に対する無線リソースの割り当てを制御するステップとを有し、
    少なくとも１つのクラスタパタンが、クラスタ内の隣接セクタ間で協調送信される協調クラスタパタンであることを特徴とするスケジューリング方法。
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