JP5442369B2 - 無線基地局及び通信制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースを複数の無線端末に割り当てる無線基地局、及び、当該無線基地局における通信制御方法に関する。
近年、移動通信サービスのブロードバンド化に伴い、更なる高速化及び大容量化が求められている。このため、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)に代表される第3世代移動通信システムや3.5世代移動通信システムに代わる次世代移動通信システムが世界的に実用化されようとしている。日本国内においても第4世代移動通信システムにつながる移動通信システムとして位置づけられた3.9世代移動通信システムへの周波数割り当てが開始されている。この3.9世代移動通信システムの中でも、LTE(Long Term Evolution)は、第4世代移動通信システムにつながる標準規格として、最も有力視されている。
LTEでは、無線基地局から無線端末に向かう下り方向の通信には、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)が採用され、無線端末から無線基地局に向かう上り方向の通信には、SC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)が採用されている。これらの多重化方式は、周波数と時間の2次元で無線リソースの配置を行ってユーザ多重を実現している。
下り方向の無線リソースである周波数帯域は、リソースブロック(RB:Resource Block)と称される単位に分割されている。このRBは、下り方向の制御情報伝送用の無線チャネルとしてのタイムスロットである制御情報チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control CHannel)と、下り方向のユーザデータ伝送用の無線チャネルとしてのタイムスロットである共有データチャネル(PDSCH:Physical Downlink Shared CHannel)とにより構成される。
LTEでは、制御情報伝送用のPDCCHは、無線端末毎に、当該無線端末に対する無線リソースであるCCE(Control Channel Element)の割り当てに際して、確保すべき連続するCCEの数を示すAggregation Level(AL)を設定することによって、当該無線端末と無線基地局との間の無線状態に応じた割り当て制御が可能となっている。
この場合、無線端末に向けた制御情報の伝送のためのCCEの割当位置については、無線端末毎に、予め、ある程度の割当位置がサーチスペース(Search Space)として制限されている。
このサーチスペースは、無線端末が有する固有の情報であるRNTI(Radio Network Temporary Id)、サブフレーム数、当該無線端末に対応するALに基づいて、可能な限り無線端末間で異なるように設定される(例えば、非特許文献1及び2参照)。
無線基地局は、所定の基準に基づいて、CCEを各無線端末に割り当て、その割当結果を、制御情報によって各無線端末へ通知する。この際、無線端末に対応するALによって定まるサーチスペース内の連続するCCEが既に他の無線端末に割り当て済みである場合には、無線基地局は、意図した通りの割り当てを断念せざるを得なくなり、結果として無線リソースの利用効率が低下してしまうことがある。
特に、無線基地局との間の無線状況が悪い無線端末に対応するALが大きくなる場合が多い。しかしながら、このような無線端末ほど、ALに対応する連続するCCEを確保しにくくなり、その結果、無線端末に対応する無線状況がより劣化してしまう。
そこで、本発明は、効率の良い無線リソースの割り当てが可能な無線基地局及び通信制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースを複数の無線端末(無線端末2A、2B)に割り当てる無線基地局(無線基地局1)であって、前記無線端末毎に、前記無線端末との間の無線状態によって定まる、確保すべき連続する無線リソースの数を取得する連続無線リソース数取得部(AL取得部160)と、前記複数の無線端末に対して、対応する前記確保すべき連続する無線リソースの数の大きい順に無線リソースの割り当て順位を設定する割り当て順位設定部(割当順位設定部162)と、前記割り当て順位に従って、割り当て対象の所定の無線端末に対して、前記無線リソースを割り当てる割当部(CCE割当部166)とを備えることを要旨とする。
確保すべき連続する無線リソースの数の大きい無線端末ほど、無線リソースは割り当てにくくなる。従って、複数の無線端末に対して、確保すべき連続する無線リソースの数の大きい順に無線リソースの割当順位を設定し、当該割当順位に従って、無線リソースを割り当てるようにすることで、確保すべき連続する無線リソースの数の大きい無線端末に対する無線リソースの割り当ての可能性を向上させ、その結果、無線リソースを確保しにくくなることが防止され、効率の良い無線リソースの割り当てが可能となる。
本発明の第2の特徴は、前記割当部は、前記割り当て対象の所定の無線端末について予め定められた無線リソースの探索領域のうち、全ての無線リソースが未使用である探索領域内の前記無線リソースを前記所定の無線端末に割り当てることを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、前記無線リソースは、制御情報の伝送に用いられることを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースを複数の無線端末に割り当てる無線基地局における通信制御方法であって、前記無線基地局が、前記無線端末毎に、前記無線端末との間の無線状態によって定まる、確保すべき連続する無線リソースの数を取得するステップと、前記無線基地局が、前記複数の無線端末に対して、対応する前記確保すべき連続する無線リソースの数の大きい順に無線リソースの割り当て順位を設定するステップと、前記無線基地局が、前記割り当て順位に従って、割り当て対象の所定の無線端末に対して、前記無線リソースを割り当てるステップとを備えることを要旨とする。
本発明によれば、効率の良い無線リソースの割り当てが可能となる。
本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成図である。 本発明の実施形態に係るCCEの割り当ての一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局におけるCCE割り当ての動作を示すフローチャートである。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、(1)無線通信システムの構成、(2)無線基地局の動作、(3)作用・効果、(4)その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
(1)無線通信システムの構成
(1.1)無線通信システムの全体概略構成
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。
図1に示す無線通信システム10は、3GPPで策定された規格であるLTE(Long Term Evolution)に基づく構成を有する。無線通信システム10は、無線基地局1と、無線端末2A及び2Bとを含む。
図1において、セル3は、複数のセクタ(図示せず)に分割されている。図1では、無線端末2A及び2Bは、1つのセクタ(所定のセクタ)内に存在する。無線基地局1は、セル3内に存在する無線端末2A及び2Bとの間で通信を行う。
(1.2)無線基地局の構成
図2は、無線基地局1Aの構成を示す図である。図2に示す無線基地局1Aは、制御部102、記憶部103、有線通信部104、無線通信部105及びアンテナ107を含む。
制御部102は、例えばCPUによって構成され、無線基地局1Aが具備する各種機能を制御する。記憶部103は、例えばメモリによって構成され、無線基地局1における制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部104は、図示しないルータ等を介して図示しないバックボーンネットワークに接続される。無線通信部105は、アンテナ107を介して、無線端末2A及び2Bからの無線信号を受信するとともに、無線端末2A及び2Bに対して無線信号を送信する。
次に、制御部102の具体的な制御について説明する。制御部102は、無線基地局1によって形成されるセル3を構成する1つのセクタ内の無線端末である、無線端末2A及び2Bが要求するチャネル品質に応じて、当該無線端末2A及び2Bに対して、下り方向の無線リソースであるリソースブロック(RB)を構成するCCE(Control Channel Element)を割り当てる。
RBは、2種類の無線チャネル、具体的には、制御情報チャネル(PDCCH)と、共有データチャネル(PDSCH)とにより構成される。PDCCHの領域は、RBの先頭から最大3つのOFDMシンボルであり、複数のCCEからなる。PDSCHの領域は、PDCCHに続くOFDMシンボルである。
所定のセクタ内の無線端末が要求するチャネル品質は異なっている。制御部102は、各無線端末が要求するチャネル品質に応じて、当該無線端末に対して割り当て対象となるCCEの数を設定し、割り当てる。
また、制御部102は、所定のセクタ内の無線端末が要求するチャネル品質に応じて、変調方式、符号化率、再送回数、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)等の通信方式を設定する。
PDCCHには、PDSCHに含まれるユーザデータを受信するために必要な様々な情報が含まれる。このため、無線端末は、PDCCH内の情報を受信することができない場合には、PDSCH内のユーザデータを受信することができない。したがって、PDCCHは、非常に重要な無線チャネルである。
PDCCH内のCCEの割り当てに際して、確保すべき連続するCCEの数は、Aggregation Level(AL)と称される。
制御部102が、所定のセクタ内の無線端末毎に、PDCCHの品質がALに対応するSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)を満足するように、当該ALを決定することにより、繰り返しによる符号化率の調節が実現され、特性を改善させることができる。
図2に示すように、制御部102は、AL取得部160、割当順位設定部162、サーチスペース算出部164及びCCE割当部166を含む。
AL取得部160は、所定のセクタ内の無線端末毎に、当該無線端末に対応するPDCCHの品質(SINR)を推定する。
例えば、所定のセクタ内の無線端末は、下り方向の所定の無線リソースに含まれるPDSCHの平均の品質に対応するW−CQIを測定する。更に、所定のセクタ内の無線端末は、測定したW−CQIを、無線基地局1に向けて送信する。無線基地局1の制御部102内のAL取得部160は、無線端末からのW−CQIを、アンテナ107及び無線通信部105を介して受信する。次に、AL取得部160は、受信した無線端末からのW−CQIをSINRに変換し、当該SINRを、無線端末に対応するPDCCHのSINRとする。なお、AL取得部160は、他の手法によって無線端末に対応するPDCCHのSINRを推定するようにしてもよい。
このようにして、所定のセクタ内の無線端末毎に、当該無線端末に対応するPDCCHのSINRが推定された後、AL取得部160は、PDCCHのSINRが良好であるほど、ALが少なくなるように、所定のセクタ内の無線端末毎にALを決定する。更に、AL取得部160は、決定したALを、当該ALに対応する無線端末の識別情報と対応付ける。無線端末の識別情報は、例えば、当該無線端末からの無線信号に含まれる。
割当順位設定部162は、所定のセクタ内の無線端末に対して、当該無線端末に対応するALの大きい順に、CCEの割り当て順位を設定する。割当順位の情報は、対応する無線端末の識別情報に対応付けられて記憶部103に記憶される。なお、ALが同一の複数の無線端末が存在する場合には、割当順位設定部162は、当該ALが同一の複数の無線端末に対して、異なる割り当て順位を設定する。
サーチスペース算出部164は、所定のセクタ内の無線端末毎に、サーチスペースを算出する。
具体的には、サーチスペース算出部164は、所定のセクタ内の無線端末のRNTI、サブフレーム数、総CCE数を取得する。無線端末のRNTIは、当該無線端末からの無線信号に含まれる。また、サブフレーム数及び総CCE数は、例えば、予め記憶部103に記憶されている。
次に、サーチスペース算出部164は、所定のセクタ内の無線端末毎に、当該無線端末のRNTI、サブフレーム数、総CCE数を用いて生成される疑似ランダム系列に対応するサーチスペースを算出する。図1の場合には、無線端末2A及び2B毎にサーチスペースが算出されることになる。
例えば、ALが8、総CCEが39である場合、サーチスペースは、CCE0〜CCE7、CCE8〜CCE15、CCE16〜CCE23、CCE24〜CCE31となる。
CCE割当部166は、所定のセクタ内の無線端末毎に、CCEを割り当てる。
具体的には、CCE割当部166は、所定のセクタ内の無線端末であって、且つ、CCEが未割り当ての無線端末のうち、CCEの割り当て順位が最も高い無線端末(自無線端末)を選択する。
次に、CCE割当部166は、自無線端末に対応するサーチスペース(自サーチスペース)のうち、CCEが全て未使用である自サーチスペースが存在するか否かを判定する。
CCEが全て未使用である自サーチスペースが存在する場合、CCE割当部166は、CCEが全て未使用である自サーチスペース内のCCEを自無線端末に割り当てる。
図3は、CCE割り当ての一例を示す図である。図3は、ALが1の無線端末とALが8の無線端末とが存在する場合のCCE割り当ての例である。
図3の例では、CCE割当部166は、まず、CCEの割り当て順位の高いALが8の無線端末に対してCCEを割り当てる。ここで、CCE0〜CCE7、CCE8〜CCE15、CCE16〜CCE23、CCE24〜CCE31の各サーチスペースのうち、CCE0〜CCE7のサーチスペースにおいて、CCE3が既に使用されている。このため、CCE割当部166は、CCEが全て未使用であるCCE8〜CCE15、CCE16〜CCE23、CCE24〜CCE31の各サーチスペースの何れかにおけるCCE(ここではCCE24〜CCE31のサーチスペース内の8つのCCE)を、ALが8の無線端末に割り当てる。
次に、CCE割当部166は、CCEの割り当て順位の低いALが1の無線端末に対してCCEを割り当てる。ここで、CCE0〜CCE38のそれぞれ1つのCCEによって構成されるサーチスペースのうち、CCE3、CCE24〜CCE31のそれぞれ1つのCCEによって構成されるサーチスペースにおいて、CCEが既に使用されている。このため、CCE割当部166は、CCEが全て未使用であるCCE0〜CCE2、CCE4〜CCE23、CCE32〜CCE38のそれぞれ1つのCCEによって構成されるサーチスペースの何れかにおけるCCEを、ALが1の無線端末に割り当てる。
その後、制御部102は、CCE割当部166によって割り当てられたCCEの情報、例えば、CCEを一意に特定可能な情報を、無線通信部105及びアンテナ107を介して、所定のセクタ内の無線端末である無線端末2A及び2Bへ送信する。
その後、制御部102は、無線端末2A及び2Bに割り当てたCCEを用いて、PDSCHの割り当て情報、上り方向の共有データチャネル(PUSCH:Physical Uplink Shared CHannel)の割り当て情報、及び、送信電力制御のコマンドを含んだ制御情報を、無線通信部105及びアンテナ107を介して無線端末2A及び2Bへ送信する。
無線端末2A及び2Bは、PDCCHを用いて送信される制御情報を正常に受信した場合、制御情報に基づく各種の制御を行う。具体的には、無線端末2A及び2Bは、割り当てられたPDSCHを用いて伝送されるユーザデータを受信し、割り当てられたPUSCHを用いてユーザデータを送信する。また、無線端末2A及び2Bは、送信電力制御のコマンドに従って、送信電力を制御する。その後、無線端末2A及び2Bは、PDSCHを用いて送信されるユーザデータを受信すると、無線基地局1Aに対して応答としてのACK又はNACKを、PUSCHを用いて送信する。
(2)無線基地局の動作
図5は、無線基地局1における第1のCCE割り当ての動作を示すフローチャートである。なお、初期状態において、所定のセクタ内の全ての無線端末は、CCEが未割り当てであるものとする。
ステップS101において、制御部102は、CCEの割り当て対象の全ての無線端末について、ALが取得済みであるか否かを判定する。
CCEの割り当て対象の全ての無線端末についてAL取得済みでない場合、制御部102は、ALが取得済みでない無線端末について、ALを取得する。
一方、CCEの割り当て対象の全ての無線端末について、ALが取得済みである場合、ステップS103において、制御部102は、CCEの割り当て対象の全ての無線端末に対して、当該無線端末に対応するALの大きい順に、CCEの割り当て順位を設定する。
ステップS104において、制御部102は、CCEの割り当て対象の全ての無線端末に対するCCEの割り当てが終了したか否かを判定する。なお、後述するステップS107において、否定判断がなされた結果、CCEが割り当てられなかった無線端末は、ステップS104においては、CCEが割り当て済みであるものとして扱われる。
CCEの割り当て対象の全ての無線端末に対するCCEの割り当てが終了した場合には、一連の動作が終了する。
一方、CCEの割り当て対象の全ての無線端末に対するCCEの割り当てが終了していない場合には、ステップS105において、制御部102は、CCEが未割り当ての無線端末のうち、対応するCCEの割り当て順位が最も高い無線端末(自無線端末)を選択する。
ステップS106において、制御部102は、自無線端末に対応するAL(自AL)と、自無線端末のRNTIと、サブフレーム数とに基づいて、自無線端末に対応するサーチスペース(自サーチスペース)を算出する。
ステップS107において、制御部102は、算出した自サーチスペースのうち、CCEが全て未使用である自サーチスペースが存在するか否かを判定する。CCEが全て未使用である自サーチスペースが存在しない場合には、自無線端末にはCCEは割り当てられない。この場合には、ステップS104以降の動作が繰り返される。
一方、CCEが全て未使用である自サーチスペースが存在する場合には、ステップS108において、制御部102は、当該CCEが全て未使用である自サーチスペース内のCCEを自無線端末に割り当てる。その後は、ステップS105以降の動作が繰り返される。
(3)作用・効果
本実施形態では、無線基地局1は、所定のセクタ内の複数の無線端末に無線リソースとしてのCCEを割り当てるに際して、所定のセクタ内の無線端末毎のALを取得するとともに、無線端末に対して、対応するALの大きい順に、CCEの割り当て順位を設定する。更に、無線基地局1は、設定した割り当て順位に従って、割り当て対象の所定の無線端末に対して、CCEを割り当てる。
ALが大きい無線端末ほど、換言すれば、確保が必要な連続する未使用のCCEの数が多いほど、当該無線端末へCCEを割り当てにくくなる。従って、無線基地局1が、複数の無線端末に対して、ALの大きい順にCCEの割り当て順位を設定し、当該割り当て順位に従って、無線リソースを割り当てるようにすることで、ALの大きい無線端末に対するCCEの割り当ての可能性を向上させ、その結果、無線リソースを確保しにくくなることが防止され、効率の良い無線リソースの割り当てが可能となる。
(4)その他の実施形態
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述した実施形態では、サーチスペースが設定される場合について説明したが、設定されない場合にも、同様に本発明を適用することができる。この場合には、無線基地局1の制御部102内のCCE割当部166は、無線端末に対してCCEを割り当てる際には、未使用のCCEを割り当てればよい。
また、上述した実施形態では、所定のセクタ内の無線端末に対してCCEを割り当てる場合について説明したが、セルがセクタに分割されていない場合には、セル内の無線端末に対してCCEを割り当てる際にも、同様に本発明を適用することができる。
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
本発明の無線基地局及び通信制御方法は、効率の良い無線リソースの割り当てが可能であり、無線基地局及び通信制御方法として有用である。
1…無線基地局、2A、2B…無線端末、3…セル、102…制御部、103…記憶部、104…有線通信部、105…受信部、106…送信部、107…アンテナ、160…AL取得部、162…割当順位設定部、164…サーチスペース算出部、166…CCE割当部

Claims (4)

  1. 所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースを複数の無線端末に割り当てる無線基地局であって、
    前記無線端末毎に、前記無線端末との間の無線状態によって定まる、確保すべき連続する無線リソースの数を取得する連続無線リソース数取得部と、
    前記無線リソースを割り当てる前において、前記複数の無線端末の全てに対して、対応する前記確保すべき連続する無線リソースの数の大きい順に無線リソースの割り当て順位を設定する割り当て順位設定部と、
    前記割り当て順位に従って、割り当て対象の所定の無線端末に対して、前記無線リソースを割り当てる割当部と
    を備える無線基地局。
  2. 前記割当部は、前記割り当て対象の所定の無線端末について予め定められた無線リソースの探索領域のうち、全ての無線リソースが未使用である探索領域内の前記無線リソースを前記所定の無線端末に割り当てる請求項1に記載の無線基地局。
  3. 前記無線リソースは、制御情報の伝送に用いられる請求項1又は2に記載の無線基地局。
  4. 所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースを複数の無線端末に割り当てる無線基地局における通信制御方法であって、
    前記無線基地局が、前記無線端末毎に、前記無線端末との間の無線状態によって定まる、確保すべき連続する無線リソースの数を取得するステップと、
    前記無線リソースを割り当てる前において、前記無線基地局が、前記複数の無線端末の全てに対して、対応する前記確保すべき連続する無線リソースの数の大きい順に無線リソースの割り当て順位を設定するステップと、
    前記無線基地局が、前記割り当て順位に従って、割り当て対象の所定の無線端末に対して、前記無線リソースを割り当てるステップと
    を備える通信制御方法。
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