JP5528179B2

JP5528179B2 - 基地局装置、基地局装置の制御プログラムおよび集積回路

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Publication number: JP5528179B2
Application number: JP2010086405A
Authority: JP
Inventors: 一成横枕; 泰弘浜口; 理中村; 淳悟後藤; 宏樹高橋; 陽介秋元
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP2011223057A

Description

本発明は、複数の周波数帯域を用いるマルチキャリア通信方式において、システム帯域幅における周波数リソースの利用率を高く維持することができる基地局装置、基地局装置の制御プログラムおよび集積回路に関する。

第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化がほぼ完了し、最近ではＬＴＥシステムをより発展させた第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、IMT-Aなどとも称する。）の標準化が行なわれている。移動通信システムの上り回線（移動局から基地局への通信）では、移動局が送信局となるため、限られた送信電力で増幅器の電力利用効率を高く維持でき、ピーク電力の低いシングルキャリア方式（LTEではSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が採用されている）が一般的に有効とされている。なお、ＳＣ−ＦＤＭＡはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＤＦＴ−ｐｒｅｃｏｄｅｄＯＦＤＭなどとも呼ばれる。

ＬＴＥ−Ａでは、さらに周波数利用効率を改善させるために、送信電力に余裕のある端末については、ＳＣ-ＦＤＭＡスペクトルを複数のサブキャリアから構成されるクラスタに分割し、各クラスタを周波数軸の任意の周波数に配置するＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（ダイナミックスペクトル制御（DSC:Dymamic Spectrum Control)、SC-ASA(Single Carrier Adaptive Spectrum Allocation)などとも称される。）と呼ばれるアクセス方式を新たにサポートすることが決定されている。このＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、クラスタ数（スペクトルの分割数）が大きいほど得られる伝搬路利得の良好な周波数を使用することができる周波数選択ダイバーシチ効果（スケジューリングゲインと称されることもある）が高まるという特徴があるが、ピーク電力が高くなる。

ところで、ＳＣ−ＦＤＭＡのみを使用するＬＴＥシステムでは、各移動局が使用可能な周波数が連続的に使用されるため、連続配置という制限の下で、プロポーショナルフェアネス（PF:Proportional Fairness）に基づいて各移動局に連続する周波数リソースを割り当てながらシステム帯域幅に対する利用率を高める割当法が開示されている（例えば、非特許文献１）。さらに、現状の標準化会合では、上述したＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのメリットを考慮して最大クラスタ数に関する議論が行なわれている（例えば、非特許文献２、非特許文献３）。

F. D. Calabrese, C. Rosa, et al., "Adaptive Transmission Bandwidth Based Packet Scheduling for LTE Uplink,"in Proc. IEEE Vehicular Technology Conference (VTC '08), pp. 1-5, September 2008. Samsung, R1-100103,"Non-Contiguous UL Resource Allocation: Throughput Performance" Panasonic, R1-100369,"Required number of clusters for non-contiguous resource allocation"

しかしながら、ＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭの場合、各周波数で最も伝送特性が良好な移動局装置をその周波数に割り当てればよいが、最大クラスタ数以下という制限が入る場合には、最大クラスタ数の制限によりシステム帯域幅におけるリソースブロック数の利用率が低くなってしまうという問題があった。また、非特許文献２、３などで最大クラスタ数をパラメータとした場合のスループット特性が評価されているが、その割当法は開示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、最大クラスタ数という制限の下で、システム帯域幅における周波数リソースの利用率を高く維持したまま高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる基地局装置、基地局装置の制御プログラムおよび集積回路を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の基地局装置は、周波数信号を複数のクラスタに分割して送信する移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置に対して、仮想的に定めたリソースブロック数に応じて許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうことを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置に対して、仮想的に定めたリソースブロック数に応じて許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうので、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。
（２）また、本発明の基地局装置において、周波数信号を１以上のクラスタを用いて送信する移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置が２以上のクラスタに分割して送信できる場合には仮想的に定めたリソースブロック数に応じて１以上の許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうことを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置が２以上のクラスタに分割して送信できる場合には仮想的に定めたリソースブロック数に応じて１以上の許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうので、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（３）また、本発明の基地局装置において、前記移動局装置から受信した信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路推定部と、前記推定した伝搬路状態に基づいて、各リソースブロックの優先度を算出する優先度算出部と、前記移動局装置の送信電力に基づいて、前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定し、前記算出した優先度および前記決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なうスケジューリング部と、を備えることを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置の送信電力に基づいて、移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定し、算出した優先度および決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なうので、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（４）また、本発明の基地局装置において、前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数は、前記移動局装置の送信電力に応じて定められる通信方式に基づいて決定されることを特徴とする。

このように、移動局装置が使用可能な許容クラスタ数は、移動局装置の送信電力に応じて定められる通信方式に基づいて決定されるので、ピーク電力を抑えつつ、周波数選択ダイバーシチ効果を高めることができる。

（５）また、本発明の基地局装置において、システム帯域全体のリソースブロック数を、任意の整数値で除算することにより、リソースブロック数を仮想的に定めることを特徴とする。

このように、システム帯域全体のリソースブロック数を、任意の整数値で除算することにより、リソースブロック数を仮想的に定めるので、基地局装置は、送信電力に応じて最適な許容クラスタ数を決定することができる。また、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（６）また、本発明の基地局装置において、前記任意の整数値を、１とすることを特徴とする。

このように、任意の整数値を、１とするので、基地局装置は、各端末に全てのリソースブロックを割り当てることが可能となる。

（７）また、本発明の基地局装置において、前記任意の整数値を、接続している移動局装置の数とすることを特徴とする。

このように、任意の整数値を、接続している移動局装置の数とするので、基地局装置は、各端末に対して平均的にリソースブロックを割り当てることが可能となる。

（８）また、本発明の基地局装置において、複数のコンポーネントキャリアを用いて移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置が使用するコンポーネントキャリアの数を、仮想的に定めたリソースブロック数に応じて決定することを特徴とする。

このように、移動局装置が使用するコンポーネントキャリアの数を、仮想的に定めたリソースブロック数に応じて決定するので、基地局装置は、送信電力に応じて最適な許容クラスタ数を決定することができる。また、各コンポーネントキャリアが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大コンポーネントキャリア数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（９）また、本発明の基地局装置において、前記移動局装置から受信した信号に基づいて前記コンポーネントキャリアの伝搬路状態を推定する伝搬路推定部と、前記推定した伝搬路状態に基づいて、各コンポーネントキャリアの優先度を算出する優先度算出部と、前記移動局装置の送信電力に基づいて、前記移動局装置が使用するコンポーネントキャリアの数を決定するコンポーネントキャリア数決定部と、前記算出した優先度および前記決定したコンポーネントキャリア数に基づいて、周波数割り当てを行なうスケジューリング部と、を備えることを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置の送信電力に基づいて、移動局装置が使用するコンポーネントキャリアの数を決定し、算出した優先度および決定したコンポーネントキャリア数に基づいて、周波数割り当てを行なうので、各コンポーネントキャリアが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大コンポーネントキャリア数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。
（１０）また、本発明の基地局装置において、候補となるコンポーネントキャリアに含まれるすべてのリソースブロック数を、任意の整数値で除算することにより、リソースブロック数を仮想的に定めることを特徴とする。

このように、候補となるコンポーネントキャリアに含まれるすべてのリソースブロック数を、任意の整数値で除算することにより、リソースブロック数を仮想的に定めるので、基地局装置は、送信電力に応じて最適なコンポーネントキャリア数を決定することができる。また、各コンポーネントキャリアが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大コンポーネントキャリア数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（１１）また、本発明の基地局装置において、前記任意の整数値を、１とすることを特徴とする。

（１２）また、本発明の基地局装置の制御プログラムは、周波数信号を複数のクラスタに分割して送信する移動局装置と通信を行なう基地局装置の制御プログラムであって、前記移動局装置から受信した信号に基づいて伝搬路状態を推定する処理と、前記推定した伝搬路状態に基づいて、各リソースブロックの優先度を算出する処理と、前記移動局装置の送信電力に応じて、前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定する処理と、前記決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なう処理と、を含む一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置の送信電力に応じて、移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定する処理と、決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なうので、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

（１３）また、本発明の集積回路は基地局装置に実装されることにより、前記基地局装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、周波数信号を複数のクラスタに分割して送信する移動局装置と通信を行なう機能と、前記移動局装置から受信した信号に基づいて伝搬路状態を推定する機能と、前記推定した伝搬路状態に基づいて、各リソースブロックの優先度を算出する機能と、前記移動局装置の送信電力に応じて、前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定する機能と、前記決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なう機能と、を含む一連の機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴とする。

このように、基地局装置は、移動局装置の送信電力に応じて、移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定する機能と、決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なうので、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

本発明により、最大クラスタ数という制限の下で、システム帯域幅における周波数リソースの利用率を高く維持したまま高い周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、送信電力に余裕のない移動局装置に対してはＳＣ−ＦＤＭＡによる伝送を設定することができる。

本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の一構成例を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係るスケジューリング部５の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る基地局装置において計算された各移動局装置の各リソースブロックにおけるスケジューリングの優先度の値の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態において、Ｑ＝１とし、式（３）、（５）から許容クラスタ数を算出した結果と設定されたＭＰＲの一例を示す図である。本発明の第１の実施形態において、図３で表された優先度を各移動局装置の許容クラスタ数分複製した表である。本発明の第１の実施形態に係る周波数割り当て方法を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の一構成例を示すブロック図である。ＣａｒｒｉｅｒＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎの概念を示す図である。本発明の第２の実施形態における、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数とそれに対する送信電力低減量ＭＰＲＣＣの一例を示す表である。本発明の第２の実施形態に係る各移動局装置の使用するＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る各移動局装置に対する周波数割り当てを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、基地局装置に同時にアクセスする移動局装置数を３とし、システム帯域に含まれるリソースブロック数Ｎ_ＲＢを１０とする。また、周波数リソースの最小単位（リソースブロックに含まれるサブキャリア）の数を１２とする。ただし、本発明は、これらに限定されるわけではない。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態では、移動局装置の伝送レートに基づいた優先度に基づき、ＰＦと同様の方法で、基地局装置が周波数割り当てを行なう。この際、基地局装置は、移動局装置に設定した各クラスタを移動局装置とみなして優先度に基づいた周波数割り当てを行なう。また、移動局装置毎に設定する許容クラスタ数は、移動局装置の送信電力の余裕を考慮して設定する。これにより、実質的に最大クラスタ数制限が生じることとなる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の一構成例を示すブロック図である。まず、各移動局装置からの信号を受信アンテナ１で受信し、受信部２においてベースバンド信号へのダウンコンバートなどの受信処理を行なう。その後、伝搬路状態推定部（伝搬路推定部）３において上り回線の伝搬路特性や受信ＳＩＮＲを推定する。得られた伝搬路状態から、優先度算出部４において優先度を算出し、スケジューリング部５により本発明の割当が行なわれる。その後、各移動局装置の割当情報は制御情報生成部６において各移動局装置に通知するための割当情報が生成される（LTEやLTE-Aでは、PDCCH(Physical Downlink Control Channel)と呼ばれる制御チャネルに含まれる）。その後、送信部７により無線信号に変換され、送信アンテナ８から送信される。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るスケジューリング部５の構成を示すブロック図である。まず、許容クラスタ数決定部１１において移動局装置毎の送信電力情報に基づき許容クラスタ数を決定し、決定された許容クラスタ数に応じて優先度複製部１２により、入力された優先度が複製される。その後、複製された優先度まで含めて異なる移動局装置とみなして周波数割当決定部１３により、周波数割当を決定し、周波数割当を決定する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置において計算された各移動局装置の各リソースブロックにおけるスケジューリングの優先度の値の一例を示す図である。ここで、優先度については、各リソースブロックにおける各ユーザの伝搬路利得でも良いし、受信信号対干渉雑音比（SINR:Signal to Interference plus Noise power Ratio）でも良い。また、ＰＦの場合には、式（１）の値が優先度として用いられることが多い。

ただし、Ｐは各移動局装置の優先度の値、Ｒ_ｉｎｓは現時刻の伝送に達成できる各移動局装置の瞬時スループット、Ｒ_ａｖｅは過去の時刻にわたり得られた各移動局装置の平均スループットである。なお、Ｒ_ｉｎｓについては、割当の時点ではまだ伝送していないため、現時刻の受信ＳＩＮＲを用いて式（２）のスループットに比例する通信路容量で置き換えることもある。

ここで、Ｒ_ｉｎｓについては、現時刻で瞬時に達成されるスループットに比例した値を用いればよいため、その他の指標を用いても良く、これらに限定されない。

次に、各ユーザの送信電力に応じて使用可能な許容クラスタ数を決定する。システム内で利用可能な最大クラスタ数をｍ_ｍａｘとし、各クラスタ数について、以下の式（３）を評価する。

Ｍは、移動局装置が伝送に用いるリソースブロック数（基地局装置から割り当てられる）を表し、Ｐ_ｍａｘは、各移動局装置の最大送信電力を表す。また、ｍは１〜ｍ_ｍａｘの範囲に含まれるクラスタ数を表し、ｍ_ｍａｘは移動局装置がクラスタ分割による伝送が可能かによって異なる値が設定されても良い。ＭＰＲ（ｍ）はクラスタ数をｍとした場合の、許容送信電力の低減量であり、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）やＣＭ（Cubic Metric）等のピーク電力に関するパラメータあるいは送信電力のバックオフから決定されるデシベル値である。なお、ＭＰＲ（ｍ）は複数のｍで同値としても良い。例えば、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いるｍ＝１ではＭＰＲ（ｍ）＝０ｄＢとし、ＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いるｍ＞２ではＭＰＲ（ｍ）＝６ｄＢというように、通信方式によって定められても良い。さらに、Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}は、目標受信電力から算出される１リソースブロックあたりに使用する送信電力を表す。式（３）の導出過程を以下に示す。ＬＴＥやＬＴＥ−Ａでは、送信電力として次式（４）で表される値を送信電力として決定している。

式（４）において、Ｐ_Ｔｘは送信電力を表す。式（４）は、許容される最大送信電力と、所要品質を満たすために必要な送信電力を比較し、小さいほうを送信電力に設定することを意味している。したがって、送信電力に余裕があるかどうかは、Ｐ_ｍａｘ−ＭＰＲ（ｍ）とＰ_{ｔａｒｇｅｔ}＋１０ｌｏｇ_１０Ｍの大小関係で決定される。ここで、両者をイコールとし、Ｍについて解くと、下記のように、上述した式（３）と等価な式が得られる。

すなわち、上記の式（３）が割当可能なリソースブロック数として得られる。式（３）のＭを、ｍの値が１〜ｍ_ｍａｘの全ての値について算出する。算出したＭに基づき、式（５）を満たすＭに対応するｍの中で、最小のｍの値を各移動局装置の許容クラスタ数ｍ_{ｕ＿ｍａｘ}とする。

Ｎ_ＲＢ／Ｑは、任意に設定可能なｍクラスタに分割した場合に各移動局装置が使用できるリソースブロック数の許容値を示している。Ｑは、任意の値でよく、Ｑにより、端末に割り当てる仮想的なＲＢの数が決定される。例えば、Ｑ＝１の場合は、各端末に全てのＲＢを割り当てることを前提とし、式（３）を式（５）に代入し、代入した式を満足する最小のｍを求めることで、許容クラスタ数ｍ_{ｕ＿ｍａｘ}が決定する。また、Ｑ=（同時割り当て端末数）とすると、各端末に対して、平均的にＲＢを割り当てることを前提とし、式（３）を式（５）に代入し、代入した式を満足する最小のｍを求めることで、許容クラスタ数が決定する。したがって、Ｑを小さくすることで、許容クラスタ数が少なくなる効果がある。

本実施形態では、各端末に同じＱを使用することを前提としたが、ＱｏＳ（Quality of Service）等によって異なるＱを割り当てることも可能である。また、これは具体的な計算方法を示しているが、割当可能なリソースブロック数は基地局から遠いほど減少していくため、送信電力に応じて最適な許容クラスタ数を決定していることと等価である。なお、ここでは、送信電力の余裕を見ながら許容クラスタ数を決定したが、スループットを見ながら許容クラスタ数を決定しても良い。

図４は、本発明の第１の実施形態において、Ｑ＝１とし、式（３）、（５）から許容クラスタ数を算出した結果と設定されたＭＰＲの一例を示す図である。図４より、第１の移動局装置の許容クラスタ数が２、第２の移動局装置の許容クラスタ数が１、第３の移動局装置の許容クラスタ数が３となっており、各移動局装置のＭＰＲの値もあわせて示しており、送信電力としてＰ_ｍａｘ−ＭＰＲ（ｍ）を用いる場合には、最大送信電力がＭＰＲの値分だけ低くなる。なお、このＭＰＲの値は、本発明ではクラスタ数により増大するピーク電力のみを考慮したが、変調方式の違いによってもピーク電力が異なるので、この値を加味しても良い。この許容クラスタ数に基づいて、図３で表された優先度を各移動局装置で複製（コピー）する。

図５は、本発明の第１の実施形態において、図３で表された優先度を各移動局装置の許容クラスタ数分複製した表である。図５において、第１の移動局装置は許容クラスタ数が２であるため、１つだけ複製し、第２の移動局装置は複製しない。また、第３の移動局装置は許容クラスタ数が３であるため、２つ複製している。このようにして得られた６つの優先度をそれぞれ異なる移動局装置の優先度とみなして非特許文献１の方法で割り当てることで、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る周波数割り当て方法を示すフローチャートである。まず、全移動局装置におけるスケジューリングの優先度を生成する（ステップＳ１）。次に、各移動局装置のクラスタ数をｍ＝１と設定する（ステップＳ２）。なお、ここでｍは各移動局装置でそれぞれ決定されるため、全移動局装置にｍの値をそれぞれ設定されることに注意されたい。次に、第ｕ番目の移動局装置の許容クラスタ数の決定をする。なお、ｕは基地局装置に接続した移動局装置に付されるインデックスである。まず、移動局装置の番号をｕ＝１とする（ステップＳ３）。割当可能なリソースブロック数がＮ_ＲＢ／Ｑ以上であるか否かを判定し（ステップＳ４）、大きい場合には（ステップＳ４：YES）、クラスタ数を１つ増やした場合に最大クラスタ数を超えるか判定する（ステップＳ５）。

クラスタ数を１つ増やした場合に最大クラスタ数を超えると判断した場合には（ステップＳ５：YES）、ｍを最大クラスタ数ｍ_ｍａｘに設定し（ステップＳ６）、その値を第ｕ番目の移動局装置の許容クラスタ数に設定する（ステップＳ８）。一方、クラスタ数を１つ増やした場合に最大クラスタ数以下であれば（ステップＳ５：NO）、ｍに１を加算し（ステップＳ７）、再び、割当可能なリソースブロック数がＮ_ＲＢ／Ｑ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。割当可能なリソースブロック数がＮ_ＲＢ／Ｑより小さい場合には、ｍの値を第ｕ番目の移動局装置の許容クラスタ数とする（ステップＳ８）。

ステップＳ８により第ｕ番目の移動局装置の許容クラスタ数を決定した後、全てのユーザが許容クラスタ数を決定したか否かを判定する（ステップＳ９）。未決定の移動局装置があれば（ステップＳ９：NO）、ｕに１を加算して（ステップＳ１０）、未決定の移動局装置の許容クラスタ数を決定するために割当可能なリソースブロック数がＮ_ＲＢ／Ｑ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。全ての移動局装置で決定されていれば（ステップＳ９：YES）、全ての移動局装置で決定された許容クラスタ数ｍに対して各移動局装置の優先度をｍ−１個複製する（ステップＳ１１）。これを元に各移動局装置の周波数割当を決定する（ステップＳ１２）。なお、ここでは各移動局装置の許容クラスタ数をｍとした際に、ｍ−１個の複製を生成して合計ｍ個の同一の優先度を作ったが、当然伝送特性の改善度合いに応じてｍ−２個の複製でも構わず、ｍ−１に限定されない。

このように、第１の実施形態では、各移動局装置に設定された一つまたは複数の許容クラスタの各々について得られた優先度をそれぞれ異なる移動局装置の優先度とみなして非特許文献１の方法で割り当てることで、各クラスタが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大クラスタ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ＣａｒｒｉｅｒＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎと呼ばれる方式を用いた場合のユーザ割当法について説明する。移動局装置の伝送レートに基づいた優先度に基づき、ＰＦと同様の方法で、基地局装置が周波数割り当てを行なう。この際、基地局装置は、移動局装置に設定した各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを移動局装置とみなして優先度に基づいた周波数割り当てを行なう。また、移動局装置毎に設定する最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数は、移動局装置の送信電力の余裕を考慮して設定する。これにより、実質的に最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数制限が生じることとなる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の一構成例を示すブロック図である。受信アンテナ３１では、移動局装置から送信された伝搬路推定用の信号を受信し、受信部３２により、ベースバンド信号への変換などの受信処理が行なわれる。伝搬路状態推定部（伝搬路推定部）３３では、任意の数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの伝搬路状態を推定し、優先度算出部３４により優先度を算出する。次に、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数決定部（コンポーネントキャリア数決定部）３５において、上述の処理によりＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を決定する。その後、スケジューリング部３６において、各移動局装置のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数に応じて各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ内でスケジューリングが行なわれ、制御情報生成部３７において、制御情報が生成され、送信部３８により無線信号までの処理が行なわれ、送信アンテナ３９により各移動局装置に送信される。

図８は、ＣａｒｒｉｅｒＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎの概念を示す図である。ＣａｒｒｉｅｒＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎでは、複数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒと呼ばれる最小単位を周波数軸に並べ、各移動局装置が端末の規模や能力、バッファされるデータ量などのＱｏＳに応じて任意の数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを用いて送信する方法である。各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒでは、それぞれ独立な信号処理が行なわれる。ここでは、周波数信号を連続配置するＳＣ−ＦＤＭＡの例を示しており、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを用いている。図８において、ＣＣ１は、第１のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの帯域幅、ＣＣ２は第２のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの帯域幅を示しており、それぞれ周波数信号２１、周波数信号２２が割り当てられている。第１の実施形態では、１つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒのみを用いた場合を一例として示した。

複数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを用いた場合、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの信号は独立に生成されることから、第１の実施形態のような複数のクラスタを用いた場合のピーク電力の指標と同様に、複数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを用いた場合のピーク電力もさらに考慮する。

図９は、本発明の第２の実施形態における、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数とそれに対する送信電力低減量ＭＰＲ_ＣＣの一例を示す表である。まず、ここでは、最大のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を５とすると、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数に対する送信電力低減量ＭＰＲ_ＣＣが、図９のようになったものとする。このとき、図９に示された表を用いて、必要なＣＣ数を算出する。第１の実施形態と同様に、以下の式を評価する。

式（６）において、ｃは１〜５までの値を取り、使用するＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの候補数、ＭＰＲ_ＣＣ（ｃ）はｃ個のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを用いた場合の送信電力の低減量であり、例えば、ｃ＝２を候補とした場合、図９からＭＰＲ_ＣＣ（２）＝Ｘ_１である。また、ｃは仮想的なＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を表しており、ｃ＝２の場合、式（６）は「ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを２つ利用した場合、使用可能なＲＢ数はいくらか」を示している。第１の実施形態と同様に、最大のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数までの全てのｃについて、実際には算出する必要がある。具体的には、最大のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を５とした場合、ｃ＝１〜５の全てにおいて、式（６）を計算しておくことを意味する。計算したＭに基づき、式（７）を満たすＭの中で、最小のｃの値を各移動局装置が使用する最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数ｃ_ｍａｘとして決定する。

ここで、Ｎ_ＲＢ（ｃ）は、ｃ個のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれるデータに使用可能な全ＲＢ数を表している。例えば、２個のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使用する場合、第１のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれるＲＢ数をＡ、第２のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれるＲＢ数をＢとした場合、Ｎ_ＲＢ（ｃ）＝Ａ＋Ｂである。Ｎ_ＲＢ（ｃ）／Ｑ_ＣＣは、任意に設定可能なＲＢの数の許容値であり、Ｑ_ＣＣは、任意の値である。例えば、Ｑ_ＣＣ＝１の場合は、各端末に全てのＲＢを割り当てることを前提とし、式（６）を式（７）に代入し、代入した式を満足する最小のｃを求めることで、最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数ｃ_ｍａｘが決定される。つまり、Ｑ_ＣＣが小さくなれば、最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数が小さくなる効果がある。

以上の処理を行ない、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに対して、非特許文献１の方法でＳＣ−ＦＤＭＡシンボルをＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ単位で独立に割り当てる。これにより、ＣａｒｒｉｅｒＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ時の最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を決定することができる。

例えば、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使うことが可能であるか否かを判定することを考える。第１のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれるＲＢの数を２０、同様に、第２のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれるＲＢの数を２０とする。このとき、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒに含まれる全ＲＢ数はＮＲＢ（２）＝２０＋２０＝４０である。次に、Ｑ_ＣＣ＝１とすると、式（６）で表される値が、Ｎ_ＲＢ（２）／Ｑ_ＣＣ＝４０より大きければ（もしくは、以上であれば）、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使用すると判定し、式（６）で表される値が４０より小さければ、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使用しないものとし、最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を１と決定する。同様に、２つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使用すると判定された移動局装置について、３つのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを使用するかどうかを判定する。以上の処理を、システムの具備するＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数まで繰り返し、すべての移動局装置の最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を決定する。

なお、本検討では、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒでＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを割り当てる例を示したが、当然、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ内でＣｌｕｓｔｅｒｅｄＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いてもよく、ＳＣ−ＦＤＭＡに限定されない。この場合、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ内で第１の実施形態の方法が適用される。

ここで、スケジューリング部３６について説明する。各移動局装置の最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数に応じて各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒでスケジューリングが行なわれると述べたが、その概念を図１０Ａ、１０Ｂに一例として示している。図１０Ａ、１０Ｂでは、移動局装置の数が３であり、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数が３である場合の割当の様子の一例を示している。

図１０Ａは、本発明の第２の実施形態に係る各移動局装置の使用するＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数を示す図である。図１０Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る各移動局装置に対する周波数割り当てを示す図である。図１０Ｂにおける周波数信号４１、４２、４３は、それぞれ図１０Ａにおける第１、第２、第３の移動局装置が使用する周波数信号であり、図１０Ｂに示しているように、各移動局装置は決定された最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数の範囲内で割り当てられていることが分かる。本実施形態では、このような割当のことを各移動局装置の最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数に応じたスケジューリングと表している。なお、例えば、最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数がシステムの具備するＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数より少ない場合に、どのＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒを選択するかは、伝搬路の状態から決定しても良いし、スループットから決定しても良いし、各移動局装置が帯域幅を最も広く確保できるように決定しても良い。

このように、第２の実施形態では、各移動局装置に設定された一つまたは複数のＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒの各々について得られた優先度をそれぞれ異なる移動局装置の優先度とみなして非特許文献１の方法で割り当てることで、各ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒが高い伝搬路利得の周波数を選択しながら、最大ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数の範囲内で高い伝送特性を達成することができる。

本発明に関わる移動局装置および基地局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

１、３１受信アンテナ
２、３２受信部
３、３３伝搬路状態推定部
４、３４優先度算出部
５、３６スケジューリング部
６、３７制御情報生成部
７、３８送信部
８、３９送信アンテナ
１１許容クラスタ数決定部
１２優先度複製部
１３周波数割当決定部
２１、２２、４１、４２、４３周波数信号
３５ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＣａｒｒｉｅｒ数決定部

Claims

移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、
前記移動局装置に対して、少なくとも最大送信電力、クラスタ数毎に定められる最大電力低減量（ＭＰＲ）により算出される仮想的なリソースブロック数に応じて許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうことを特徴とする基地局装置。
前記基地局装置は、さらに前記移動局装置が２以上のクラスタに分割して送信できる場合に仮想的に定めたリソースブロック数に応じて１以上の許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なうことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
前記移動局装置から受信した信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路推定部と、
前記推定した伝搬路状態に基づいて、各リソースブロックの優先度を算出する優先度算出部と、
前記移動局装置の送信電力に基づいて、前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数を決定し、前記算出した優先度および前記決定した許容クラスタ数に基づいて、周波数割り当てを行なうスケジューリング部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
前記移動局装置が使用可能な許容クラスタ数は、さらに通信方式に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の基地局装置。
移動局装置と通信を行なう基地局装置のプログラムであって、
前記移動局装置に対して、少なくとも最大送信電力、クラスタ数毎に定められる最大電力低減量（ＭＰＲ）により算出される仮想的なリソースブロック数に応じて許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なう処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
移動局装置と通信を行なう基地局装置に実装される集積回路であって、
前記移動局装置に対して、少なくとも最大送信電力、クラスタ数毎に定められる最大電力低減量（ＭＰＲ）により算出される仮想的なリソースブロック数に応じて許容クラスタ数を決定し、周波数割り当てを行なう機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴とする集積回路。