JP5386431B2

JP5386431B2 - 端末装置、基地局および無線通信システム

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Description

本発明はＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式で通信を行う端末装置、基地局および無線通信システムに関する。

次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）方式の無線通信システムでは、端末装置による集中電力制御が可能であり、端末装置から基地局に対して無線リソースの割り当て（帯域割り当て）を要求する構成となっている。

図１５に、非特許文献１に記載されたＥＣＣＨ（Extra Channel Control Channel）の物理ヘッダの構成例を示しており、図１５の(ａ)部には、ＯＦＤＭＡでのＡＮＣＨ（Anchor Channel）の物理ヘッダを示し、図１５の(ｂ)部には、ＳＣ（Single Carrier）でのＡＮＣＨの物理ヘッダを示しており、ＯＦＤＭＡ方式での通信には図１５の(ａ)部に示す物理ヘッダを使用し、シングルキャリアでの通信には図１５の(ｂ)部に示す物理ヘッダを使用する。

図１５に示すように、物理ヘッダの先頭の７ビットが帯域割り当て要求を行うＲＣＨ（Request Channel）として設定されており、このＲＣＨを用いて無線リソースの割り当てを基地局に要求する。

帯域割り当て要求を受けた基地局では、ＲＣＨに含まれる要求帯域の情報に基づいて、無線リソースを割り当てるが、割り当て要求は、複数の端末装置からなされるので、基地局には有限の無線リソースを効率良く分配することが要求される。

しかし、帯域割り当て要求には、非特許文献１のチャプター4.3.6.9に示されるように、要求帯域の情報しか含んでおらず、それだけの情報に基づいて割り当てを行うと、効率的な帯域割り当てができない可能性を含んでいた。

"ARIB STD-T95 「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System(Next Generation PHS) ARIB STANDARD」1.3版"、平成２１年１２月６日、社団法人電波産業会

以上説明したように、従来においては、要求帯域の情報しか含んでいない帯域割り当て要求に基づいて基地局が帯域割り当てを行っていたので、効率的な帯域割り当てができないという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、より効率的な帯域割り当てを可能とする端末装置、基地局および無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る基地局は、端末装置と無線通信を行う基地局であって、前記端末装置から前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求がなされ、前記基地局は、前記帯域割当要求を受け付ける帯域割当要求受付け部と、前記帯域割当要求に基づいて無線リソースの割り当てを実行する帯域割当制御部とを備え、前記帯域割当制御部は、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記端末装置から送られる送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を受け、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能と判断した場合には、既に割り当てた無線リソースの割り当てを周波数方向に増やし、時間方向に減らすように変更するか、あるいは、これから割り当てる無線リソースの割り当てを周波数方向の個数を多くし、時間方向の個数を少なくするように設定する。

本発明に係る端末装置は、基地局と無線通信を行う端末装置であって、前記端末装置は、前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求を作成する、帯域割当要求作成部を備え、前記帯域割当要求作成部は、送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を作成し、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記基地局に送信する。

本発明に係る無線通信システムは、端末装置と、基地局とを備え、前記端末装置から前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求がなされ、前記基地局は、前記帯域割当要求を受け付ける帯域割当要求受付け部と、前記帯域割当要求に基づいて無線リソースの割り当てを実行する帯域割当制御部とを備え、前記帯域割当制御部は、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記端末装置から送られる送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を参照し、前記情報から、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能と判断される場合には、既に割り当てた無線リソースの割り当てを周波数方向に増やし、時間方向に減らすように変更するか、あるいは、これから割り当てる無線リソースの割り当てを周波数方向の個数を多くし、時間方向の個数を少なくするように設定し、前記端末装置は、前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求を作成する、帯域割当要求作成部を備え、前記帯域割当要求作成部は、送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を作成し、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記基地局に送信する。

本発明に係る基地局によれば、より効率的な帯域割り当てが可能となる。

本発明に係る端末装置によれば、より効率的な帯域割り当てが可能となる。

本発明に係る通信システムによれば、より効率的な帯域割り当てが可能となる。

次世代のＰＨＳ方式のフレーム構成を示す図である。応答ビットの設定の一例を説明する図である。基地局での無線リソース割り当て動作の第１の例を示すフローチャートである。特定の端末装置に割り当てることができない領域を模式的に示す図である。特定の端末装置に割り当てることができない領域を模式的に示す図である。無線リソース割り当ての一例を模式的に示す図である。無線リソース割り当てを最適化する割り当て動作の一例を模式的に示す図である。基地局での無線リソース割り当て動作の第２の例を示すフローチャートである。無線リソース割り当てを最適化する割り当て動作の一例を模式的に示す図である。基地局での無線リソース割り当て動作の第３の例を示すフローチャートである。無線リソース割り当てを最適化する割り当て動作の一例を模式的に示す図である。本発明に係る無線通信システムの構成を示す図である。本発明に係る基地局の構成を示すブロック図である。本発明に係る端末装置の構成を示すブロック図である。ＥＣＣＨの物理ヘッダの構成を示す図である。

＜実施の形態＞
＜送信余力の通知＞
先に説明したように、従来は、基地局は、端末装置からの要求帯域の情報に基づいて帯域割り当てを行っていたが、端末装置は帯域割り当てを要求するのみであり、基地局は端末装置の送信能力がどの程度であるかが判らず、要求通りの帯域を割り当てて送信できない場合には、無線リソースの無駄使いとなってしまう。

そこで、端末装置において集中電力制御を有するか否かに関わらず、その送信能力を判断する情報として、ＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨに送信余力の情報を格納することが有効な方法として考えられる。ここで、送信余力とは、端末装置の最大送信出力から制御用の無線リソースの送信に要する電力（送信電力）を減算した値である。

この送信余力の情報は、７ビットのＲＣＨにおいて、下位５ビットを用いて通知され、例えば、０ｄＢ〜３１ｄＢまで、３２段階の電力値として表すことができる。

また、ＲＣＨの上位２ビットは、識別子として使用し、例えば、”０１”であれば送信余力の情報であるとして基地局に通知することができる。なお、上位２ビットを”００”とした場合にはアップリンク（ＵＬ）のデータ量を下位５ビットを用いて通知することができる。

送信余力の情報を受けた基地局は、当該送信余力を参照して周波数方向に割り当てるデータ用の無線リソース数を決定することができる。

しかしながら、述したように記送信余力はその値の算出において制御用の無線リソースの送信電力については考慮しているものの、データ用の無線リソースの送信電力については考慮していない。そのため、基地局は割り当てたデータ用の無線リソースの個数が最適値であったか否かが判断できず、結果として、端末装置への無線リソースの割り当て個数を最適化できない場合があった。そこで、発明者は、送信余力の情報をさらに有効なものとすべく、以下の発明を行った。

＜次世代ＰＨＳのフレーム構成＞
まず、次世代ＰＨＳのフレーム構成について説明する。次世代ＰＨＳの無線通信システムでは、現行のＰＨＳと同様に１フレーム５ｍｓｅｃの期間に、アップリンク（ＵＬ）とダウンリンク（ＤＬ）とで、それぞれ２．５ｍｓｅｃずつ時分割され、また、ＵＬおよびＤＬは、それぞれ４つのタイムスロット（以下「スロット」と呼称）に時分割されている。

ここで、図１には各スロットが９個のサブチャネルで構成される場合のフレーム構成を示す。

すなわち、図１に示すように、アップリンク（ＵＬ）は、スロット１〜スロット４の４つに時分割され、ダウンリンク（ＤＬ）は、スロット５〜スロット８の４つに時分割され、各スロットは、サブチャネル１〜９の９個のサブチャネルで構成されている。ここで、１つのスロットの中での１つのサブチャネルをＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼称し、この１つのＰＲＵが１つの無線リソースとなる。

図１に示されるように、アップリンクにおいては、スロット１のサブチャネル１をＰＲＵ１と呼称し、スロット２のサブチャネル１をＰＲＵ２と呼称し、以後、ユニット番号を１つずつインクリメントしながらユニット番号が割り当てられ、サブチャネル２においてはＰＲＵ５から始まってＰＲＵ８までが割り当てられる。以下、スロット１〜スロット４について同様の規則でユニット番号が割り当てられ、ＰＲＵ１〜ＰＲＵ３６まで３６個のＰＲＵでアップリンクフレームが構成されている。なお、ダウンリンクについても同様にユニット番号が割り当てられるが、図示は省略している。

以下の説明では、便宜的に、アップリンクの４つのスロットについて、各スロットがサブチャネル１〜サブチャネル４の４個のサブチャネルで構成されるものとして説明する。

＜応答ビットの通知＞
本発明に係る端末装置においては、データ用の無線リソースの送信電力も考慮して算出した送信余力の実状値に基づいて、応答ビットと呼称する指標値を決定し、それをＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨに設定して送信する。それを受けた基地局においては、当該応答ビットに従って、既に割り当てたデータ用の無線リソース（ＰＲＵ）の配置を変更するなどして、端末装置への無線リソースの割り当て個数の最適化を行う。

具体的に応答ビットは、自機である端末装置の最大送信出力から制御用の無線リソースの送信電力およびデータ用の無線リソースの送信出力を減算した値である送信余力の実状値に基づいて設定し、例えば、送信余力の実状値がプラスであれば応答ビットを”０”に設定し、マイナスであれば”１”を設定する。

ここで、図２には、７ビットのＲＣＨにおける応答ビットの設定の一例を示す。図２に示すＲＣＨの上位２ビットは、識別子として使用し、例えば、”１０”であればＲＣＨを応答ビットの送信に使用するものとし、下位４ビットを用いて、アップリンクの４つのスロット（スロット１〜４）のそれぞれについての応答ビットを通知する。例えば、最下位の第１ビットにスロット１の応答ビットを設定し、第２ビットにスロット２の応答ビットを設定し、第３ビットにスロット３の応答ビットを設定し、第４ビットにスロット４の応答ビットを設定する。

＜無線リソースの割り当ての最適化の第１の例＞
次に、応答ビットの通知を受けた基地局での無線リソースの割り当ての最適化の動作について図３〜図７を用いて説明する。

図３は、基地局でのデータチャネル（ＥＸＣＨ：Extra Channel）を送信するためのＰＲＵの割り当て動作を示すフローチャートである。

図３において、ＥＸＣＨの割り当てを開始すると、基地局はＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いて帯域割当要求を送信してきた端末装置に対して、要求の受付順にＥＸＣＨの割り当て（ＥＸＣＨを送信するためのＰＲＵの割り当て）を行う。

まず、帯域割当要求を送信してきた全ての端末装置に対してＥＸＣＨの割り当てが終了したか否かを確認し（ステップＳ１）、割り当てが終了している場合にはＥＸＣＨの割り当てを終了するが、ＥＸＣＨの割り当てを受けていない端末装置がある場合には、当該端末装置に対して、送信余力に基づいてＥＸＣＨの割り当てを行う（ステップＳ２）。

そして、ステップＳ３において、基地局の管理するアップリンクの４つのスロットについて未割り当ての無線リソース領域、すなわち空き領域が存在するか否かを確認し、空き領域が存在する場合には、ステップＳ１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行うが、空き領域が存在しない場合には、ステップＳ４に進んで、これまでにＥＸＣＨの割り当てを行った端末装置の応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置があるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ここで、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置がない場合には、これ以上のＥＸＣＨの割り当てはできないものとしてＥＸＣＨの割り当てを終了するが、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置がある場合には、当該端末装置のＥＸＣＨの割り当ての見直しを行う。これにより、空き領域を確保した後は、ステップＳ１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行う。

以上の動作を図４〜図７を用いて模式的に説明する。なお、図４〜図７は、アップリンクの４つのスロットについて、各スロットがサブチャネル１〜４の４個のサブチャネルで構成されているものとして模式的に示している。また、図４〜図７においては、端末装置Ａおよび端末装置Ｂの２つの端末装置から帯域割当要求があるものとして説明する。

図４は、４つのスロットのうち、スロット４については端末装置Ａには割り当てることができない領域となっていることを模式的に示しており、また、図５は、４つのスロットのうち、スロット１については端末装置Ｂには割り当てることができない領域となっていることを模式的に示している。

このように、特定の端末装置に対して割り当てることができない領域が存在する理由としては、端末装置Ａの近くに別の基地局に接続された別の端末装置が存在し、当該別の端末装置がスロット４と同じ帯域を使用している場合、端末装置Ａにスロット４の帯域を割り当てると干渉する可能性があるような場合が想定される。

このような制約がある場合に、まず、端末装置Ａから帯域割当要求があり、それに従って帯域割り当てを行った例を図６の（ａ）部に示す。

ここで、端末装置Ａは９個のＰＲＵに相当するデータの割り当てを要求し、基地局は、送信余力から、１つのスロットで３個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定して、図６の（ａ）部に示すように、スロット１〜３のそれぞれについて、サブチャネル１〜３のＰＲＵを使うように帯域割り当てを行っている。このとき、先に説明したように、端末装置Ａにスロット４の帯域を割り当てることは制限されている。

このような帯域の割り当てを行った後、端末装置Ｂから７個のＰＲＵに相当するデータの割り当て要求があった場合を想定する。

端末装置Ｂは、送信余力から、１つのスロットで４個のＰＲＵ分のデータを送信できるが、先に説明したように、スロット１の帯域を割り当てることは制限されているので、端末装置Ｂに対しては、図６の（ｂ）部に示されるように、スロット４の４個のＰＲＵと、スロット２および３のサブチャネル４のＰＲＵの６個のＰＲＵしか割り当てることができず、端末装置Ｂの割り当て要求を満たすことができない。

このように、送信余力の情報だけでは、どの端末装置にも割り当てられない未割り当ての領域が発生する可能性があり、未割り当ての領域が存在するにもかかわらず、割り当て要求を満たすことができない端末装置が出現することとなり、効率的な帯域割り当てができないという可能性があった。

しかし、図３に示したフローチャートに従った割り当て動作によれば、このような可能性を低減することが可能となる。

図７は、図３に示したフローチャートに従った割り当て動作を模式的に示す図であり、図７の（ａ）部には、端末装置Ａからの帯域割当要求に従って９個のＰＲＵを割り当てた状態を示している（図３のステップＳ１の処理に相当）。この状態において、７個のＰＲＵに相当するデータの割り当てを要求する端末装置Ｂについては割り当てが終わっていないので、図３のステップＳ２に示す処理により、送信余力に基づいて割り当てを行う。この結果、図７の（ｂ）部に示すようにＰＲＵを割り当てるが、７個のＰＲＵを要求する端末装置Ｂの要求には応じることができず、また、空き領域も存在しないという判断がなされる（図３のステップＳ３の処理に相当）。

これに対して、ＥＸＣＨの割り当てを既に行った端末装置Ａの応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有するか否かを判定する（図３のステップＳ４の処理に相当）。

ここで、端末装置Ａの応答ビットには、スロット１および２の応答ビットに”０”が設定されているものとする。すなわち、端末装置Ａの送信余力によれば１つのスロットで３個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定されるが、送信余力の実状値に基づいて設定された応答ビットが”０”であるので、１つのスロットで４個のＰＲＵ分のデータ送信も可能であると判定され、基地局は、端末装置Ａに対して割り当てたＥＸＣＨの割り当てを見直す（図３のステップＳ５の処理に相当）。

この結果、図７の（ｃ）部に示すように、スロット１および２においては４個のＰＲＵを全て端末装置Ａに割り当て、また、スロット３のサブチャネル１のＰＲＵを端末装置Ａに割り当てるようにすることで、残りの７個のＰＲＵについては全て端末装置Ｂに割り当てることが可能となり、端末装置Ｂの割り当て要求を満たすことができる。

このように、ＰＲＵの割り当てを既に行った端末装置の応答ビットに基づいて、当該端末装置に対する周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させ、時間方向のＰＲＵの割り当てを減らすことで、ＰＲＵの割り当てを最適化して、効率的な帯域割り当てを行うことが可能となる。

＜無線リソースの割り当ての最適化の第２の例＞
次に、基地局での無線リソースの割り当ての最適化の第２の例について、図８および図９を用いて説明する。

図８は、基地局でのＥＸＣＨを送信するためのＰＲＵの割り当て動作を示すフローチャートである。

図８において、ＥＸＣＨの割り当てを開始すると、基地局はＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いて帯域割当要求を送信してきた端末装置に対して、要求の受付順にＥＸＣＨの割り当て（ＥＸＣＨを送信するためのＰＲＵの割り当て）を行う。

まず、帯域割当要求を送信してきた全ての端末装置に対してＥＸＣＨの割り当てが終了したか否かを確認し（ステップＳ１１）、割り当てが終了している場合にはＥＸＣＨの割り当てを終了するが、ＥＸＣＨの割り当てを受けていない端末装置がある場合には、ステップＳ１２に進んで、割り当てを要求する端末装置の応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットがあるか否かを判定する。

ここで、応答ビットに”０”が設定されたスロットがない場合には、ステップＳ１４に進んで、ＥＸＣＨの割り当てを受けていない端末装置に対して送信余力に基づいてＥＸＣＨの割り当てを行う。そして、ステップＳ１５において、基地局の管理するアップリンクの４つのスロットについて未割り当ての無線リソース領域、すなわち空き領域が存在するか否かを確認し、空き領域が存在する場合には、ステップＳ１１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行うが、空き領域が存在しない場合には、ＥＸＣＨの割り当てを終了する。

一方、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置がある場合には、当該端末装置のＥＸＣＨの割り当てを行う。この場合、当該端末装置においては周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させることが可能であるので、次に当該端末装置が応答ビットを送信する場合には、応答ビットが”１”となるように周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させる割り当てを行う。

その後、ステップＳ１５おいて、基地局の管理するアップリンクの４つのスロットについて未割り当ての無線リソース領域、すなわち空き領域が存在するか否かを確認し、空き領域が存在する場合には、ステップＳ１１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行うが、空き領域が存在しない場合には、ＥＸＣＨの割り当てを終了する。

以上の動作を図９を用いて模式的に説明する。なお、４つのスロットのうち、スロット４については端末装置Ａには割り当てることができない領域となっており、スロット１については端末装置Ｂには割り当てることができない領域となっているという条件は先に説明した通りである。

図９の（ａ）部には、端末装置Ａからの帯域割当要求に従って帯域割り当てを行った例を示しており、端末装置Ａは９個のＰＲＵに相当するデータの割り当てを要求している。この割り当ては、端末装置Ａからの応答ビットは何れのスロットも”１”であると判定された場合であって（図８のステップＳ１２の処理に相当）、送信余力から、１つのスロットで３個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定して、スロット１〜スロット３のそれぞれについて、サブチャネル１〜３のＰＲＵを使うように帯域割り当てを行った場合の割り当てに相当する（図８のステップＳ１４の処理に相当）。

図９の（ｂ）部には、端末装置Ａからの帯域割当要求に対して応答ビットを確認したところ（図８のステップＳ１２の処理に相当）、端末装置Ａの応答ビットには、スロット１および２の応答ビットに”０”が設定されていた場合の割り当てを示しており、スロット１および２においては４個のＰＲＵを全て端末装置Ａに割り当て、また、スロット３のサブチャネル１のＰＲＵを端末装置Ａに割り当てている。これにより、残り７個のＰＲＵを端末装置Ｂに割り当てることが可能となる。

このように、端末装置からの帯域割当要求に対してＰＲＵの割り当てを行う際に、逐次応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットがある場合には、応答ビットに基づいて、当該端末装置に対する周波数方向のＰＲＵの割り当てを多くし、時間方向のＰＲＵの割り当てを少なくすることで、ＰＲＵの割り当てを最適化して、効率的な帯域割り当てを行うことが可能となる。

なお、ＰＲＵの割り当てを行う際に、逐次応答ビットを確認して割り当てを行うので、一旦決定した割り当てを変更する場合に比べて、割り当てに費やす時間を短縮できる。

＜無線リソースの割り当ての最適化の第３の例＞
次に、基地局での無線リソースの割り当ての最適化の第３の例について、図１０および図１１を用いて説明する。

図１０は、基地局でのＥＸＣＨを送信するためのＰＲＵの割り当て動作を示すフローチャートである。

図１０において、ＥＸＣＨの割り当てを開始すると、基地局はＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いて帯域割当要求を送信してきた端末装置に対して、要求の受付順にＥＸＣＨの割り当て（ＥＸＣＨを送信するためのＰＲＵの割り当て）を行う。

まず、帯域割当要求を送信してきた全ての端末装置に対してＥＸＣＨの割り当てが終了したか否かを確認し（ステップＳ２１）、割り当てが終了している場合にはＥＸＣＨの割り当てを終了するが、ＥＸＣＨの割り当てを受けていない端末装置がある場合には、ステップＳ２２に進んで、割り当てを要求する端末装置の応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットがあるか否かを判定する。

ここで、応答ビットに”０”が設定されたスロットがない場合には、ステップＳ２４に進んで、ＥＸＣＨの割り当てを受けていない端末装置に対して送信余力に基づいてＥＸＣＨの割り当てを行う。そして、ステップＳ２５において、基地局の管理するアップリンクの４つのスロットについて未割り当ての無線リソース領域、すなわち空き領域が存在するか否かを確認し、空き領域が存在する場合には、ステップＳ２１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行う。

一方、空き領域が存在しない場合には、ステップＳ２６に進んで、これまでにＥＸＣＨの割り当てを行った端末装置の応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置があるか否かを判定する。ここで、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置がない場合には、これ以上のＥＸＣＨの割り当てはできないものとしてＥＸＣＨの割り当てを終了するが、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置がある場合には、当該端末装置のＥＸＣＨの割り当ての見直しを行う。これにより、空き領域を確保した後は、ステップＳ２１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行う。

一方、ステップＳ２２において、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有する端末装置があると判定された場合には、当該端末装置のＥＸＣＨの割り当てを行う（ステップＳ２３）。この場合、当該端末装置においては周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させることが可能であるので、次に当該端末装置が応答ビットを送信する場合には、応答ビットが”１”となるように周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させる割り当てを行う。

その後、ステップＳ２５おいて、基地局の管理するアップリンクの４つのスロットについて未割り当ての無線リソース領域、すなわち空き領域が存在するか否かを確認し、空き領域が存在する場合には、ステップＳ２１以下の動作を繰り返して、帯域割当要求のある端末装置へのＥＸＣＨの割り当てを行う。

以上の動作を図１１を用いて模式的に説明する。なお、図１１においては、端末装置Ａ、端末装置Ｂおよび端末装置Ｃの３つの端末装置から帯域割当要求があるものとして説明する。また、４つのスロットのうち、スロット４については端末装置Ａには割り当てることができない領域となっており、スロット１については端末装置Ｂには割り当てることができない領域となっているという条件は先に説明した通りであるが、端末装置Ｃについては、各スロットのサブチャネル４を割り当てることができない条件となっている。

図１１の（ａ）部には、端末装置Ａからの帯域割当要求に従って帯域割り当てを行った例を示しており、端末装置Ａは９個のＰＲＵに相当するデータの割り当てを要求している。この割り当ては、端末装置Ａからの応答ビットは何れのスロットも”１”であると判定された場合であって（図１０のステップＳ２２の処理に相当）、送信余力から、１つのスロットで３個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定して、スロット１〜３のそれぞれについて、サブチャネル１〜３のＰＲＵを使うように帯域割り当てを行った場合の割り当てに相当する（図１０のステップＳ２４の処理に相当）。

図１１の（ｂ）部には、端末装置Ａからの帯域割当要求に対して応答ビットを確認したところ（図１０のステップＳ２２の処理に相当）、端末装置Ａの応答ビットには、スロット１および２の応答ビットに”０”が設定されていた場合の割り当てを示しており、スロット１および２においては４個のＰＲＵを全て端末装置Ａに割り当て、また、スロット３のサブチャネル１のＰＲＵを端末装置Ａに割り当てることで、次に当該端末装置が応答ビットを送信する場合には、応答ビットが”１”となるように周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させて割り当てを行っている（図１０のステップＳ２３の処理に相当）。

このような割り当てを行った後、４つのスロットについて空き領域が存在するか否かを確認するが（図１０のステップＳ２５の処理に相当）、スロット３および４に空き領域が存在するので、次の帯域割当要求を有する端末装置Ｂについて応答ビットを確認する（図１０のステップＳ２２の処理に相当）。

この判定では、端末装置Ｂからの応答ビットは何れのスロットも”１”であると判定され、また、送信余力から１つのスロットで２個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定されたので、図１１の（ｂ）部に示されるようにスロット３および４のＰＲＵを２個ずつ端末装置Ｂに割り当てる（図１０のステップＳ２４の処理に相当）。

このような割り当てを行った後、４つのスロットについて空き領域が存在するか否かを確認するが（図１０のステップＳ２５の処理に相当）、スロット３および４に空き領域が存在するので、次の帯域割当要求を有する端末装置Ｃについて応答ビットを確認する（図１０のステップＳ２２の処理に相当）。

この判定では、端末装置Ｃからの応答ビットは何れのスロットも”１”であると判定されたので、送信余力に基づいて割り当てを行う（図１０のステップＳ２４の処理に相当）。

ここで、端末装置Ｃは、送信余力から１つのスロットで２個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定されるが、端末装置Ｃは２個のＰＲＵに相当するデータの割り当てを要求しているので、空き領域の個数から言えば端末装置Ｃへの割り当てはできるが、各スロットのサブチャネル４は端末装置Ｃに割り当てることができない。

このため、端末装置Ｃに割り当てることができるのはスロット４のサブチャネル３のＰＲＵだけとなり、端末装置Ｃの割り当て要求には応じることができず、空き領域も存在しないという判断がなされる（図１０のステップＳ２５の処理に相当）。

これに対して、ＥＸＣＨの割り当てを既に行った端末装置Ｂの応答ビットを確認し、応答ビットに”０”が設定されたスロットを有するか否かを判定する（図１０のステップＳ２６の処理に相当）。

ここで、ステップＳ２３では端末装置Ｂの応答ビットは、何れのスロットも”１”であると判定されていたが、再判定により、スロット３の応答ビットに”０”が設定されていることが判明した。すなわち、端末装置Ｂの送信余力によれば１つのスロットで２個のＰＲＵ分のデータしか送信できないものと判定されるが、送信余力の実状値に基づいて設定された応答ビットが”０”であるので、１つのスロットで３個のＰＲＵ分のデータ送信も可能であると判定されるので、基地局は、端末装置Ｂに対して割り当てたＥＸＣＨの割り当てを見直す（図１０のステップＳ２７の処理に相当）。

この結果、図１１の（ｃ）部に示すように、スロット３においてはサブチャネル２〜４のＰＲＵルを端末装置Ｂに割り当て、また、スロット４のサブチャネル１のＰＲＵを端末装置Ｂに割り当てるようにすることで、スロット４のサブチャネル２および３のＰＲＵを端末装置Ｃに割り当てることが可能となり、端末装置Ｃの割り当て要求を満たすことができる。

このように、端末装置からの帯域割当要求に対してＰＲＵの割り当てを行う際に、逐次応答ビットを確認し、”０”が設定されたスロットがある場合には、応答ビットに基づいて、当該端末装置に対する周波数方向のＰＲＵの割り当てを多くし、時間方向のＰＲＵの割り当てを少なくすることで、ＰＲＵの割り当てを最適化して、効率的な帯域割り当てを行うことが可能となる。

また、ＰＲＵの割り当てを既に行った端末装置の応答ビットに基づいて、当該端末装置に対する周波数方向のＰＲＵの割り当てを増加させることで、ＰＲＵの割り当てが最適化されていない端末装置の出現を防止できる。

＜装置構成＞
図１２は本発明に係る無線通信システム１００の構成を示す図であり、基地局１１および端末装置１２が、実施の形態において説明した基地局および端末装置に該当する。

無線通信システム１００では、基地局１１が、ＯＦＤＭＡ方式や、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）で複数の端末装置１２と無線通信を行う。

ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。基地局１１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の端末装置１２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の端末装置１２と同時に通信することが可能となっている。

基地局１１は、光ファイバ等でネットワークＮＷと有線接続されている。基地局１１は、端末装置１２から受信するデータをネットワークＮＷに送信したり、ネットワークＮＷから受信するデータを端末装置１２に送信する。

図１３は基地局１１の構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、基地局１１は、無線通信を行う無線通信部１１１と、ネットワークＮＷと通信を行うネットワーク接続部１１２と、各種情報を記憶する記憶部１１３と、無線通信部１１１、ネットワーク接続部１１２および記憶部１１３を制御する制御部１１４とを備えている。

無線通信部１１１は、複数のアンテナ素子１１０ａで構成されたアレイアンテナ１１０で受信されるＯＦＤＭ信号からデータを取得して制御部１１４に出力する。また、無線通信部１１１は、制御部１１４から入力される送信データを含むＯＦＤＭ信号を生成し、それをアレイアンテナ１１０から無線送信する。

ネットワーク接続部１１２は、例えば、光ファイバ等でネットワークＮＷに接続されている。ネットワーク接続部１１２は、制御部１１４から入力されるデータをネットワークＮＷに送信するとともに、ネットワークＮＷから入力されるデータを制御部１１４に出力する。

制御部１１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されている。制御部１１４のＣＰＵが、記憶部１１３に記憶されている動作プログラムを実行することによって、制御部１１４には、帯域割当要求受付け部１１４１および帯域割当制御部１１４２などの各種機能ブロックが実現される。

この帯域割当要求受付け部１１４１において、端末装置１２からの帯域割当要求を受け付け、受け付けた順に処理するか、あるいは優先度を設けて順番を変更するなどの操作を行う機能ブロックである。

また、帯域割当制御部１１４２は、図３、図８および図１０を用いて説明したＰＲＵの割り当て動作を実行する機能ブロックである。

図１４は、端末装置１２の構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、端末装置１２は、アンテナＡＴを介して無線通信を行う無線通信部１２１と、システム制御部１２２と、記憶部１２３とを備えている。

無線通信部１２１は、基地局１１等からの無線信号をアンテナＡＴで受信し、受信した信号に対して増幅処理やダウンコンバートを行ってシステム制御部１２２に出力するとともに、システム制御部１２２で生成された送信信号に対してアップコンバートや増幅処理を行って、処理後の送信信号をアンテナＡＴを通じて、基地局１１等に対して送信する。

システム制御部１２２は、例えばＣＰＵ等で構成されている。システム制御部１２２のＣＰＵが、記憶部１２３に記憶されている動作プログラムを実行することによって、システム制御部１２２には、帯域割当要求作成部１２２１などの各種機能ブロックが実現される。

この帯域割当要求作成部１２２１において、ＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いた帯域割り当て要求や、送信余力の算定、ＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いた送信余力の通知、また、図２を用いて説明した、送信余力の実状値の算定およびＥＣＣＨの物理ヘッダのＲＣＨを用いた応答ビットの作成を行う。

１１基地局
１２端末装置
１１４１帯域割当要求受付け部
１１４２帯域割当制御部
１２２１帯域割当要求作成部

Claims

端末装置と無線通信を行う基地局であって、
前記端末装置から前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求がなされ、
前記基地局は、
前記帯域割当要求を受け付ける帯域割当要求受付け部と、
前記帯域割当要求に基づいて無線リソースの割り当てを実行する帯域割当制御部とを備え、
前記帯域割当制御部は、
前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記端末装置から送られる送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を受け、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能と判断した場合には、既に割り当てた無線リソースの割り当てを周波数方向に増やし、時間方向に減らすように変更するか、あるいは、これから割り当てる無線リソースの割り当てを周波数方向の個数を多くし、時間方向の個数を少なくするように設定する基地局。
基地局と無線通信を行う端末装置であって、
前記端末装置は、
前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求を作成する、帯域割当要求作成部を備え、
前記帯域割当要求作成部は、
送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を作成し、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記基地局に送信する、端末装置。
端末装置と、基地局とを備え、
前記端末装置から前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求がなされ、
前記基地局は、
前記帯域割当要求を受け付ける帯域割当要求受付け部と、
前記帯域割当要求に基づいて無線リソースの割り当てを実行する帯域割当制御部とを備え、
前記帯域割当制御部は、
前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記端末装置から送られる送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を参照し、
前記情報から、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能と判断される場合には、既に割り当てた無線リソースの割り当てを周波数方向に増やし、時間方向に減らすように変更するか、あるいは、これから割り当てる無線リソースの割り当てを周波数方向の個数を多くし、時間方向の個数を少なくするように設定し、
前記端末装置は、
前記基地局に対して無線リソースの割り当てを要求する帯域割当要求を作成する、帯域割当要求作成部を備え、
前記帯域割当要求作成部は、
送信余力および、無線リソースの個数を周波数方向に増加させることが可能か否かの情報を作成し、前記帯域割当要求に使用されるチャネルを利用して前記基地局に送信する、無線通信システム。