JP5465501B2

JP5465501B2 - 基地局およびチャネル割当方法

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Publication number: JP5465501B2
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Inventors: 雅浩八木
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Description

本発明は、基地局およびチャネル割当方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）方式を採用した移動通信システムに関する。

電波状況などに応じて基地局が移動局に割り当てる無線チャネルの位置（周波数帯域、タイムスロットなど）や数を決定または変更することにより、通信品質の維持向上を図る移動通信システムが知られている。

たとえば非特許文献１に記載された規格に準拠するＸＧＰ（eXtended Global Platform）では、基地局が、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして移動局に割り当てた後、割り当てた無線チャネルを１フレームまたは複数フレームごとに変更することができる。

"ARIB STD-T95 Version 1.2「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System (Next Generation PHS)」"、平成２１年３月１８日、社団法人電波産業会

ＳＶＤ（Singular Value Decomposition：特異値分解）などのＭＩＭＯ方式を用いて、基地局と移動局との間の無線区間に複数の空間ストリームを形成すれば、無線チャネル当たりの伝送容量を増やすことできる。

しかしながら、上記ＸＧＰなどの移動通信システムでは、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる無線チャネルの決定方法が未だ確立されていない。たとえばＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの間で特性が異なることを考慮して、移動局に割り当てる無線チャネルを変更することが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる無線チャネルを好適に変更することができる基地局およびチャネル割当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は、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局であって、前記移動局に割り当てられている現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定し、該判定の結果に基づいて、前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する伝送容量算出手段と、前記移動局との間で伝送されるデータの残量を取得するデータ残量取得手段と、前記伝送容量算出手段により算出される前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量と、前記データ残量取得手段により取得されるデータの残量と、に基づいて、前記現通信チャネルの一部または全部を前記移動局に次に割り当てる次通信チャネルとして決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を決定するチャネル割当手段と、前記チャネル割当手段より決定される、前記次通信チャネルと、該次通信チャネルのそれぞれに形成する空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を前記移動局に通知する手段と、を含むことを特徴とする。

本発明では、基地局が、ＭＩＭＯ方式により移動局との間に形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式に応じて変化する各無線チャネルの伝送容量と、移動局との間で伝送されるデータの残量と、に基づいて、移動局に通信チャネルとして割り当てる無線チャネルを低減または維持する。このため、本発明よれば、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる無線チャネルを好適に変更することができ、無線リソースの利用効率を向上させることができる。

また、本発明の一態様では、前記チャネル割当手段は、前記データ残量取得手段により取得される残量のデータの伝送に要する所要伝送容量に達するまで、前記伝送容量算出手段により算出される伝送容量の大きい順に前記現通信チャネルの一部または全部を選択し、該選択された現通信チャネルを前記次通信チャネルとしてもよい。

この態様によれば、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる無線チャネルをより低減することができ、無線リソースの利用効率をさらに向上させることができる。

また、本発明の一態様では、前記基地局は、前記現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間の伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定手段をさらに含み、前記伝送容量算出手段は、前記伝搬路特性推定手段により推定される前記現通信チャネルそれぞれの伝搬路特性に基づき、該現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定してもよい。

また、本発明の一態様では、前記伝搬路特性推定手段は、前記移動局が有する複数のアンテナからそれぞれ送信される複数の既知信号と、該複数の既知信号の送信に応じて当該基地局が有する複数のアンテナでそれぞれ受信される信号と、に基づいて、前記移動局との間の伝搬路特性を推定してもよい。

また、本発明の一態様では、前記ＭＩＭＯ方式の種別は、ＳＶＤ（Singular Value Decomposition：特異値分解）であり、前記移動局との間の伝搬路特性は、Ｎ行Ｍ列（Ｍは前記移動局が有するアンテナの数、Ｎは当該基地局が有するアンテナの数）のチャネル行列で表され、前記伝送容量算出手段は、前記現通信チャネルそれぞれのチャネル行列を特異値分解することにより得られる特異値に基づいて、前記現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定してもよい。

この態様では、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる無線チャネルを好適に変更することができる。

また、本発明に係るチャネル割当方法は、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局のチャネル割当方法であって、前記移動局に割り当てられている現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定し、該判定の結果に基づいて、前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する伝送容量算出ステップと、前記移動局との間で伝送されるデータの残量を取得するデータ残量取得ステップと、前記伝送容量算出ステップで算出される前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量と、前記データ残量取得ステップで取得されるデータの残量と、に基づいて、前記現通信チャネルの一部または全部を前記移動局に次に割り当てる次通信チャネルとして決定するとともに、該次通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成する空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を決定するチャネル割当ステップと、前記チャネル割当ステップで決定される、前記次通信チャネルと、該次通信チャネルのそれぞれに形成する空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を前記移動局に通知するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る移動通信システムにおける無線チャネル構成を示す図である。本実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。変調方式と、その変調方式を適用するために要する特異値の閾値と、の対応関係を示すテーブルの一例である。ユーザＡ，Ｂ，Ｃの移動局それぞれに現フレームで割り当てられている通信チャネル（現通信チャネル）の一例を示す図である。図５に示す現通信チャネル（太線枠内）それぞれについて、移動局との間に形成可能な空間ストリームおよび各空間ストリームに適用可能な変調方式の一例を示す図である。図６Ａに示す例において、現通信チャネルそれぞれに形成可能な空間ストリームの数および現通信チャネルそれぞれの伝送容量を示す図である。ユーザＡの移動局に次フレームで割り当てられる通信チャネル（次通信チャネル）の一例を示す図である。ユーザＡの移動局に割り当てられる次通信チャネルの一例を示す図である。ユーザＡの移動局に割り当てられる次通信チャネルの一例を示す図である。図７Ａに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式を示す図である。図７Ｂに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式を示す図である。図７Ｃに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式を示す図である。本実施形態に係るチャネル割当処理の一例を示すフロー図である。

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、本発明の実施形態に係る移動通信システム１０の構成を示す図である。図１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／時分割複信）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における無線チャネル構成を示す図である。同図に示すように、移動通信システム１０では、所定時間幅のＴＤＭＡフレーム（ここでは５ｍｓ）が上りサブフレーム（２．５ｍｓ）と下りサブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分され、さらに各サブフレームがそれぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）に均等に区分されている。また、所定の周波数帯域に複数のＯＦＤＭＡサブチャネル（ここではＳｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）が規定されている。基地局１２が移動局１４に割り当てる無線チャネルの最小単位はＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれ、各ＰＲＵは、タイムスロット（Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）のいずれかと、サブチャネル（Ｓｃｈ１〜Ｓｃｈ１８）のいずれかと、に属している。そして、上りサブフレームおよび下りサブフレームともに、７２のＰＲＵが、１から始まる連続するＰＲＵ番号（１，２，３，・・・，７２）で識別されるよう定められている。なお、移動通信システム１０では、上下対称にＰＲＵが割り当てられ、ＰＲＵ番号の同じＰＲＵは上下ペアで使用されるようになっている。

これら７２のＰＲＵのうち、特定のサブチャネル（ここではＳｃｈ１）に属する４つのＰＲＵ（ＰＲＵ１〜ＰＲＵ４）については、１以上の移動局１４に共用されるＣＣＨ（Common Channel：共通チャネル）として用いられる。一方、他の６８のＰＲＵ（ＰＲＵ５〜ＰＲＵ７２）については、各移動局１４に個別に割り当てられるＩＣＨ（Individual Channel：個別チャネル）として用いられる。ＩＣＨには、各移動局１４に原則１つ割り当てられ主に制御情報の伝送に用いられるＡＮＣＨ（Anchor Channel）、各移動局１４に通信チャネルとして１つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるＥＸＣＨ（Extra Channel）などが含まれる。なお、基地局１２は、移動局１４にＩＣＨとして割り当てるＰＲＵ（特にＥＸＣＨ）を１フレームまたは複数フレームごとに変更することができる。

また、移動局１４の少なくとも一部および基地局１２は、それぞれ、複数のアンテナを有しており、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式を用いてＰＲＵごとに複数の空間ストリームを形成することにより、ＰＲＵ当たりの伝送容量を増やすことができる。このＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの間で特性が異なるという特徴があるため、各ＰＲＵの伝送容量はそのＰＲＵに形成される空間ストリームそれぞれの特性に応じて変化しうる。

移動通信システム１０では、基地局１２がＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応した移動局１４に通信チャネルを割り当てる際に、基地局１２と移動局１４との間に形成される空間ストリームそれぞれの特性に応じて変化する伝送容量が考慮される。

具体的には、基地局１２が、移動局１４との間に形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式に応じて変化する各ＰＲＵの伝送容量と、移動局１４との間で伝送されるデータの残量と、に基づいて、移動局１４に通信チャネルとして割り当てるＰＲＵを低減または維持する。なお、基地局１２が、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応した移動局１４に通信チャネルとして新たなＰＲＵを割り当てる場合（通信チャネルの数を増やす場合、通信チャネルのサブチャネルを変更する場合など）、たとえばＰＲＵの空き状況、移動局１４との間で送受されるデータの量、通信種別（音声通信、データ通信など）、移動局１４の契約情報（その移動局１４に割当て可能なＰＲＵの上限数に関連する情報）、各ＰＲＵの無線品質などの少なくとも１つに基づいて、移動局１４に割り当てる通信チャネルを決定する。

以下では、上記処理を実現するために基地局１２が備える構成を具体的に説明する。ここでは、移動局１４が、複数のアンテナ（ここでは４つのアンテナ）を有しており、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応しているものとする。

図３は、基地局１２の機能ブロック図である。図３に示すように、基地局１２は、複数のアンテナ２０（ここではアンテナ２０−１〜２０−４）、無線通信部２２、ベースバンド部２４、信号処理部２６（復調部２８、伝搬路特性推定部３０、変調部３２）、制御部３４（伝送容量算出部３６、データ残量取得部３８、チャネル割当部４０、チャネル通知部４２）、および記憶部４４を含んで構成される。

アンテナ２０−１〜２０−４は、移動局１４から無線信号を受信し、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２０−１〜２０−４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、周波数変換器、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２０−１〜２０−４から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにディジタル信号に変換してから、ベースバンド部２４に出力する。また、無線通信部２２は、ベースバンド部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２０−１〜２０−４に供給する。

ベースバンド部２４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）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。ベースバンド部２４は、無線通信部２２から入力されるディジタル信号に、ＧＩ（Guard Interval）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を信号処理部２６に出力する。また、ベースバンド部２４は、信号処理部２６から入力される複素シンボル列に、逆離散フーリエ変換、並直列変換、ＧＩの付加などを施し、得られたディジタル信号を無線通信部２２に出力する。

信号処理部２６は、復調部２８、伝搬路特性推定部３０、および変調部３２を含み、ベースバンド部２４から入力される複素シンボル列に対して、各空間ストリームに対応する信号成分への分離、復調、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部３４に出力する。また、信号処理部２６は、制御部３４から入力される移動局１４への送信データに対して、誤り検出符号の付加、符号化、変調、各空間ストリームへの信号分配などを施し、得られた複素シンボル列をベースバンド部２４に出力する。

伝搬路特性推定部３０は、復調部２８に含まれ、復調部２８がベースバンド部２４から入力される複素シンボル列を各空間ストリームに対応する信号成分に分離する際に必要となる、移動局１４との間の伝搬路特性を推定するものである。具体的には、移動局１４が有する複数のアンテナからそれぞれ送信される複数のトレーニングシンボル（所定の既知信号）と、それら複数のトレーニングシンボルの送信に応じてアンテナ２０−１〜２０−４でそれぞれ受信される信号と、に基づき、移動局１４に現フレームで割り当てられている通信チャネル（以下「現通信チャネル」という）それぞれについて、移動局１４との間の伝搬路特性を推定する。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、この伝搬路特性が、Ｎ行Ｍ列（Ｍは移動局１４が有するアンテナの数（ここでは４）、Ｎは基地局１２が有するアンテナ２０の数（ここでは４））のチャネル行列Ｈで表される。

制御部３４は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、基地局１２の各部を制御する。特に、制御部３４は、伝送容量算出部３６、データ残量取得部３８、チャネル割当部４０、およびチャネル通知部４２を機能的に含み、移動局１４に次フレームで割り当てる通信チャネル（以下「次通信チャネル」という）の決定、次通信チャネルのそれぞれに形成する空間ストリームの数および各空間ストリームに適用する変調方式の決定、決定された通信チャネルと空間ストリームの数と変調方式の通知などを行う。

伝送容量算出部３６は、伝搬路特性推定部３０により推定される現通信チャネルそれぞれの伝搬路特性に基づき、それら現通信チャネルのそれぞれについて、移動局１４との間に形成可能な空間ストリームの数と、その空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定する。そして、伝送容量算出部３６は、その判定結果に基づいて、現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する。

すなわち、伝送容量算出部３６は、まず、伝搬路特性推定部３０により算出されるＮ行Ｍ列（４行４列）のチャネル行列Ｈを特異値分解し、特異値λ_１〜λ_４を対角成分に持つＮ行Ｍ列（４行４列）の対角行列Σを取得する（Ｈ＝ＵΣＶ^Ｈ、Ｕ：Ｎ行Ｎ列のユニタリ行列、Ｖ：Ｍ行Ｍ列のユニタリ行列、Ｖ^Ｈ：Ｖの複素共役転置）。この特異値λ_１〜λ_４は、それぞれ移動局１４との間に形成されうる第１〜第４の空間ストリームの伝送容量（伝送路の太さ）に相当し、λ_１≧λ_２≧λ_３≧λ_４≧０という関係が成立する。

次に、伝送容量算出部３６は、この特異値λ_１〜λ_４と、記憶部４４に記憶される特異値の閾値（図４参照）と、の比較結果に基づいて、移動局１４との間に形成可能な空間ストリームの数と、その空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定する（図６Ａ参照）。図４は、記憶部４４に記憶されている、変調方式と、その変調方式を適用するために要する特異値の閾値と、の対応関係を示すテーブルの一例である。たとえば図４に示す例では、伝送容量算出部３６は、閾値ε（伝送効率が最低の変調方式であるＢＰＳＫを適用するために必要な特異値の閾値）以上である特異値の数を、移動局１４との間に形成可能な空間ストリームの数として判定する。ＢＰＳＫすら適用できない空間ストリームでは、データを伝送することができないからである。

そして、伝送容量算出部３６は、現通信チャネルのそれぞれについて判定された、移動局１４との間に形成可能な空間ストリームの数と、その空間ストリームそれぞれに適用可能な変調方式と、に基づいて、現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する。伝送容量の算出には、各変調方式のシンボルレート（２５６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫのシンボルレートは、それぞれ８，６，４，２，１（ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ）である）を用いてもよいし、他の指標を用いてもよい。

図５は、ユーザＡ，Ｂ，Ｃの移動局１４−Ａ，１４−Ｂ，１４−Ｃそれぞれに割り当てられている現通信チャネルの一例を示す図である（移動局１４−Ａの通信チャネルについては単に「Ａ」と表記）。同図に示す例では、移動局１４−Ａに８つのＰＲＵ（ＰＲＵ１３，ＰＲＵ１４，ＰＲＵ１７，ＰＲＵ１８，ＰＲＵ２１，ＰＲＵ２２，ＰＲＵ２５，ＰＲＵ２６）が現通信チャネルとして割り当てられている（太線枠内参照）。

図６Ａは、伝送容量算出部３６により移動局１４−Ａに割り当てられている現通信チャネル（図５の太線枠内）のそれぞれについて判定された、移動局１４−Ａとの間に形成可能な空間ストリームおよび各空間ストリームに適用可能な変調方式の一例を示す図である。たとえば、ＰＲＵ１３については、移動局１４−Ａとの間に形成可能な空間ストリームの数は第１空間ストリームと第２空間ストリームの２つであり、これら２つの空間ストリームに適用可能な変調方式はそれぞれ６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭであると判定されている。この場合、シンボルレートを用いて伝送容量を算出すると、ＰＲＵ１３の伝送容量は１０（＝６＋４）となる。一方、ＰＲＵ１７については、移動局１４−Ａとの間に形成可能な空間ストリームの数は４つであり、この４つの空間ストリームに適用可能な変調方式は２５６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，１６ＱＡＭであると判定されている。このため、ＰＲＵ１７の伝送容量は２２（＝８＋６＋４＋４）と算出される。同様に、ＰＲＵ１４，ＰＲＵ１８，ＰＲＵ２１，ＰＲＵ２２，ＰＲＵ２５，ＰＲＵ２６の伝送容量は、それぞれ３，１１，１４，８，６，２となる。この場合、現通信チャネルの総伝送容量はシンボルレート換算で７６（＝１０＋３＋２２＋１１＋１４＋８＋６＋２）となる。

データ残量取得部３８は、移動局１４との間で伝送されるデータの残量を取得する。ここで取得されるデータの残量は、基地局１２から移動局１４に対して伝送される予定のデータの量（下りデータの残量）および移動局１４から基地局１２に対して伝送される予定のデータの量（上りデータの残量）の一方または両方である。このうち、上りデータの残量については、たとえば１フレームごとに移動局１４から送信される所定の上りメッセージの所定位置に含まれる情報から取得されるようにしてもよい。

チャネル割当部４０は、伝送容量算出部３６により算出される現通信チャネルそれぞれの伝送容量と、データ残量取得部３８により取得されるデータの残量と、に基づいて、現通信チャネルの一部または全部を移動局１４に次フレームで割り当てる通信チャネル（次通信チャネル）として決定する。そして、チャネル割当部４０は、次通信チャネルのそれぞれについて、移動局１４との間に形成する空間ストリームの数と、その空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を決定する。

たとえば、図６Ａおよび図６Ｂに示す例において、データ残量取得部３８により取得される残量のデータを伝送するために必要となる伝送容量（以下「所要伝送容量」という）がシンボルレート換算で６３である場合、残りのデータを次フレームですべて伝送しきるためには、総伝送容量が６３以上になるよう移動局１４−Ａに次通信チャネルを割り当てれる必要がある。図６Ｂに示すように、移動局１４−Ａに割り当てられている現通信チャネルの総伝送容量は７６であるため、もし仮に現通信チャネルの全部を次通信チャネルとしてそのまま維持すると、次通信チャネルの総伝送容量に１３だけ余裕ができる。

この場合、チャネル割当部４０は、図７Ａに示すように、現通信チャネルとして割り当てられている８つのＰＲＵのうち、伝送容量が１０のＰＲＵ１３と伝送容量が３のＰＲＵ１４を除く６つのＰＲＵを次通信チャネルとして決定してもよい。こうすれば、２つのＰＲＵを解放しながら、次通信チャネルの総伝送容量をちょうど６３だけ確保することができるため、次フレームで残りのデータをすべて伝送することが可能となる。なお、図８Ａは、図７Ａに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数（網掛け部分参照）および各空間ストリームに適用される変調方式（太線枠内参照）を示す図である。

また、チャネル割当部４０は、図６Ａに示すように、現通信チャネルに伝送容量の大きい順に優先順位をつけ、次通信チャネルの総伝送容量が所要伝送容量６３に達するまで、優先順位が高いものから順に次通信チャネルとして選択してもよい。すなわち、チャネル割当部４０は、図７Ｂに示すように、優先順位の低い（伝送容量の小さい）３つのＰＲＵ（ＰＲＵ１４，ＰＲＵ２５，ＰＲＵ２６）を除く５つのＰＲＵを次通信チャネルとして選択してもよい。こうすれば、３つのＰＲＵを解放しながら、次通信チャネルの総伝送容量を６５も確保することができるため、次フレームで残りのデータをすべて伝送することが可能となる。なお、図８Ｂは、図７Ｂに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数（網掛け部分参照）および各空間ストリームに適用される変調方式（太線枠内参照）を示す図である。

なお、図７Ｂに示す例では、所要伝送容量が６３であるのに対して、次通信チャネルの総伝送容量が６５も確保されるため、次通信チャネルの総伝送容量が２だけ余ってしまう。そこで、チャネル割当部４０は、図７Ｃに示すように、ＰＲＵ２１の伝送容量が２である第４空間ストリームをさらに解放することにより、ＰＲＵ２１に形成する空間ストリームの数を３に減らしてもよい。こうすれば、ＰＲＵ２１に形成される空間ストリームの数を１つ減らした分だけ、他基地局への干渉や基地局１２の消費電力を低減することができる。なお、図８Ｃは、図７Ｃに示す次通信チャネルのそれぞれに形成される空間ストリームの数（網掛け部分参照）および各空間ストリームに適用される変調方式（太線枠内参照）を示す図である。

チャネル通知部４２は、チャネル割当部４０より決定される、次通信チャネルと、次通信チャネルのそれぞれに形成する空間ストリームの数と、空間ストリームのそれぞれに適用する変調方式と、を移動局１４に通知する。すなわち、チャネル通知部４２は、チャネル割当部４０より決定されるこれらの情報を含む所定フォーマットのチャネル通知メッセージを生成し、信号処理部２６に出力することにより、このチャネル通知メッセージを移動局１４に送信する。

記憶部４４は、たとえば半導体メモリ素子で構成され、制御部３４により実行されるプログラムや図４に示すテーブルなどを記憶する。

次に、基地局１２の動作を説明する。ここでも、移動局１４が、複数（４つ）のアンテナを有しており、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応しているものとする。

図９は、基地局１２で実行されるチャネル割当処理の一例を示すフロー図である。本処理は、たとえば１フレームごとに実行される。

本処理では、基地局１２がまず、たとえばＰＲＵの空き状況、移動局１４との間で送受されるデータの量、通信種別、移動局１４の契約情報、各ＰＲＵの無線品質などの少なくとも１つに基づいて、次フレームで現通信チャネル以外のＰＲＵを移動局１４に割り当てるか否かを判定する（Ｓ１００）。

次フレームでは現通信チャネル以外のＰＲＵを移動局１４に割り当てない場合（Ｓ１００：Ｎ）、基地局１２は、現通信チャネルそれぞれのチャネル行列Ｈを算出し、そのチャネル行列Ｈを特異値分解することにより特異値λ_１〜λ_４を取得する（Ｓ１０２）。次に、基地局１２は、現通信チャネルそれぞれについて、特異値λ_１〜λ_４に基づき、移動局１４との間に形成可能な空間ストリームの数と各空間ストリームに適用可能な変調方式とを判定する（Ｓ１０４）。そして、基地局１２は、Ｓ１０４での判定結果に基づいて、現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する（Ｓ１０６）。また、基地局１２は、移動局１４との間で伝送されるデータの残量を取得する（Ｓ１０８）。

続いて、基地局１２は、現通信チャネルの中から移動局１４に次フレームで割り当てる次通信チャネルを決定する（Ｓ１１０）。たとえば、基地局１２は、Ｓ１０８で取得された残量のデータの伝送に要する所要伝送容量に達するまで、Ｓ１０６で算出される伝送容量の大きい順に現通信チャネルの一部または全部を選択し、選択された現通信チャネルを次通信チャネルとしてもよい。

一方、次フレームで現通信チャネル以外のＰＲＵを移動局１４に割り当てる場合（Ｓ１００：Ｙ）、基地局１２は、所定のＰＲＵ選出基準に従って、現通信チャネル以外のＰＲＵを含む次通信チャネルを決定する（Ｓ１１２）。

Ｓ１１０またはＳ１１２で次通信チャネルが決定された後に、基地局１２は、Ｓ１０４での判定結果に基づいて、次通信チャネルのそれぞれについて移動局１４との間に形成する空間ストリームの数と各空間ストリームに適用する変調方式とを決定する（Ｓ１１４）。そして、基地局１２は、Ｓ１１０またはＳ１１２で決定された次通信チャネルと、Ｓ１１４で決定された空間ストリームの数および変調方式と、を移動局１４に通知する（Ｓ１１６）。

以上説明した移動通信システム１０によれば、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式によって基地局１２と移動局１４との間に形成される空間ストリームの数および各空間ストリームに適用される変調方式に応じて変化する各ＰＲＵの伝送容量と、基地局１２と移動局１４との間で伝送されるデータの残量と、に基づいて、移動局１４に通信チャネルとして割り当てられるＰＲＵが低減または維持される。このため、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式に対応した移動局１４に割り当てるＰＲＵを好適に変更することができ、無線リソースの利用効率を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば、本発明は、ＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式を併用した基地局に限らず、複数の無線チャネルの少なくとも一部を、ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に割り当てる基地局に広く適用可能である。ここでいうＭＩＭＯ方式は、同じ無線チャネルに形成される空間ストリームの間で特性が異なる、などＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式と類似の特徴を有するものであればよい。なお、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式とは異なるＭＩＭＯ方式を採用する基地局に本発明を適用する場合、伝搬路特性（チャネル行列）を上記実施形態で例示した方法とは異なる方法で推定（算出）してもよい。

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ベースバンド部、２６信号処理部、２８復調部、３０伝搬路特性推定部、３２変調部、３４制御部、３６伝送容量算出部、３８データ残量取得部、４０チャネル割当部、４２チャネル通知部、４４記憶部。

Claims

ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局であって、
前記移動局に割り当てられている現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定し、該判定の結果に基づいて、前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する伝送容量算出手段と、
前記移動局との間で伝送されるデータの残量を取得するデータ残量取得手段と、
前記現通信チャネルの総伝送容量に基づいて、前記移動局に次に割り当てる次通信チャネルの総伝送容量が前記残量のデータを伝送するために必要となる所要伝送容量になるように、前記現通信チャネルの一部または全部を利用して前記次通信チャネルを割り当てるチャネル割当手段と、
を含むことを特徴とする基地局。
請求項１に記載の基地局において、
前記チャネル割当手段は、前記所要伝送容量に達するまで、前記伝送容量算出手段により算出される伝送容量の大きい順に前記現通信チャネルの一部または全部を選択し、該選択された現通信チャネルを前記次通信チャネルとする、
ことを特徴とする基地局。
請求項１または２に記載の基地局において、
前記現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間の伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定手段をさらに含み、
前記伝送容量算出手段は、前記伝搬路特性推定手段により推定される前記現通信チャネルそれぞれの伝搬路特性に基づき、該現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定する、
ことを特徴とする基地局。
請求項３に記載の基地局において、
前記伝搬路特性推定手段は、前記移動局が有する複数のアンテナからそれぞれ送信される複数の既知信号と、該複数の既知信号の送信に応じて当該基地局が有する複数のアンテナでそれぞれ受信される信号と、に基づいて、前記移動局との間の伝搬路特性を推定する、
ことを特徴とする基地局。
請求項１から４のいずれかに記載の基地局において、
前記ＭＩＭＯ方式の種別は、ＳＶＤ（Singular Value Decomposition：特異値分解）であり、
前記移動局との間の伝搬路特性は、Ｎ行Ｍ列（Ｍは前記移動局が有するアンテナの数、Ｎは当該基地局が有するアンテナの数）のチャネル行列で表され、
前記伝送容量算出手段は、前記現通信チャネルそれぞれのチャネル行列を特異値分解することにより得られる特異値に基づいて、前記現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定する、
ことを特徴とする基地局。
ＭＩＭＯ方式に対応した移動局に、複数の無線チャネルの少なくとも一部を通信チャネルとして割り当てる基地局のチャネル割当方法であって、
前記移動局に割り当てられている現通信チャネルのそれぞれについて、前記移動局との間に形成可能な空間ストリームの数と、該空間ストリームのそれぞれに適用可能な変調方式と、を判定し、該判定の結果に基づいて、前記現通信チャネルそれぞれの伝送容量を算出する伝送容量算出ステップと、
前記移動局との間で伝送されるデータの残量を取得するデータ残量取得ステップと、
前記現通信チャネルの総伝送容量に基づいて、前記移動局に次に割り当てる次通信チャネルの総伝送容量が前記残量のデータを伝送するために必要となる所要伝送容量になるように、前記現通信チャネルの一部または全部を利用して前記次通信チャネルを割り当てるチャネル割当ステップと、
を含むことを特徴とするチャネル割当方法。