JP5547017B2 - 基地局と基地局の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、基地局に関し、特に、ＯＦＤＭシステムに対応する基地局に関する。

基地局と通信端末との間の無線通信システムとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）など、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）システムに基づく標準規格が知られている。ＯＦＤＭシステムでは、無線通信に用いられる周波数帯域は、複数のサブバンドに分割されている。基地局は、自局配下の通信端末にデータを送信する場合、どのサブバンドにどの通信端末へのデータを割当てるかという無線リソースのスケジューリング行う。基地局は、スケジューリングを適切に行うために、通信端末から受信するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートを利用する。ＣＱＩレポートとは、通信端末が、基地局に対して、下り方向の無線品質を伝えるものである。基地局は、受信したＣＱＩレポートに基づいて無線品質が良好な周波数帯域に通信端末への送信データをスケジューリングすることにより、下り方向のスループットを向上させることができる（例えば、非特許文献１及び２参照）。

通信端末が基地局に送信するＣＱＩレポートには様々な形式が存在する。例えば、ＣＱＩレポートには、全周波数帯域の平均無線品質や、サブバンド毎の平均無線品質などが含まれる。また、ＣＱＩレポートの形式により、ＣＱＩレポートのデータサイズも異なってくる。

例えば、ＣＱＩレポートが全周波数帯域の平均無線品質のみを含む場合、ＣＱＩレポートのデータサイズは小さくなり、上り方向の無線リソースの消費を抑えることができる。また、基地局が処理する情報量も少ないが、この場合、全周波数帯域の平均無線品質のみだけでは、基地局はサブバンド毎の無線品質を取得することはできない。このため、基地局は、無線品質の良いサブバンドに通信端末を割当てることができず、周波数利用効率の良いスケジューリングを行うことができない場合がある。

また、例えば、ＣＱＩレポートが全周波数帯域の平均無線品質に加え、サブバンド毎の平均無線品質を含む場合、ＣＱＩレポートのデータサイズは大きくなり、上り方向の無線リソースの消費が増加してしまう。また、基地局が処理する情報量も増えるが、この場合、基地局は、全てのサブバンドについて、サブバンド毎の平均無線品質を取得することができる。このため、基地局は、無線品質の良いサブバンドに通信端末を割当てることにより、周波数利用効率の良いスケジューリングを行うことができる。

3GPP TS36.300 "11.5 CQI reporting for scheduling" 3GPP TS36.213 "7.2 UE procedure for reporting channel quality indication (CQI), precoding matrix indicator (PMI) and rank indication (RI)"

上述のように、ＣＱＩレポートの形式によって、上り無線リソースの消費や、基地局のスケジューリング負荷は変化する。従来技術では、ＣＱＩレポートの形式は全通信端末で共通であり、通信端末毎に個別に変更する具体的な手法は考慮されていなかった。

例えば、基地局配下の通信端末数が少ない場合には、通信帯域に余裕があるため、基地局は、各通信端末のＱｏＳ（Quality of Service）要求を満たすために、必ずしも厳密にスケジューリングを行わなくても良い。しかし、従来の技術では、各通信端末のＱｏＳ要求が満たせなくなった場合でも、通信端末毎にＣＱＩレポートの形式を変更することができない。このため、例えば優先度の高い通信端末により多くの情報量を含むＣＱＩレポートを送信させることができないという問題があった。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、自局配下の通信端末のＣＱＩレポートの形式を、通信端末毎に変更可能な基地局を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る基地局の発明は、
ＯＦＤＭシステムに対応した基地局であって、
自局配下の通信端末からチャネル品質情報を受信する受信部と、
前記チャネル品質情報に基づき各通信端末への送信データとサブバンドとのスケジューリングを行うスケジューラと、
各通信端末の優先度に応じたチャネル品質情報形式を判定する判定部と、
前記チャネル品質情報形式への変更命令を、各通信端末に送信する送信部と、
を備えることを特徴とするものである。

また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る基地局であって、
前記スケジューラは、前記チャネル品質情報に、全周波数帯域の平均無線品質と少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質とが含まれている場合、
前記全周波数帯域の平均品質と、前記少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質との差に応じてスケジューリングを行うものである。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第３の観点に係る基地局の制御方法の発明は、
ＯＦＤＭシステムに対応した基地局の制御方法であって、
自局配下の通信端末からチャネル品質情報を受信するステップと、
前記チャネル品質情報に基づき各通信端末への送信データとサブバンドとのスケジューリングを行うステップと、
各通信端末の優先度に応じたチャネル品質情報形式を判定するステップと、
前記チャネル品質情報形式への変更命令を各通信端末に送信するステップと、
を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、自局配下の通信端末のＱｏＳ要求に応じてＣＱＩレポートの形式を変更することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示す基地局の動作フローチャートである。 図３は、ＣＱＩレポート判定処理の詳細を示すフローチャートである。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す図である。基地局１は、自局配下の通信端末（図示せず）からＣＱＩレポート（チャネル品質情報）とＱｏＳ要求とを受信する受信部１０と、基地局１全体の機能を制御する制御部２０と、通信端末にデータを送信する送信部３０とを備える。制御部２０は、通信端末から受信したＣＱＩレポートとＱｏＳ要求とに基づき各通信端末への送信データと下りサブバンドとのスケジューリングを行うスケジューラ２１と、自局配下の通信端末の優先度に応じたＣＱＩレポート形式（チャネル品質情報形式）を判定するＣＱＩレポート判定部２２（判定部）とを備える。

ここで、本実施形態において、基地局と通信端末との間では、下記の４つのＣＱＩレポート形式が用いられるものとする。
タイプ１：全帯域平均
「全帯域平均」形式のＣＱＩレポートは、下り通信に用いられる全周波数帯域の平均無線品質（全帯域平均）のみを含むものである。
タイプ２：全帯域平均＋ベストサブバンド平均
「全帯域平均＋ベストサブバンド平均」形式のＣＱＩレポートは、全周波数帯域の平均無線品質に加え、最も無線品質の良いサブバンド（ベストサブバンド）の平均無線品質（ベストサブバンド平均）と、当該ベストサブバンドの位置を示す識別子を含むものである。
タイプ３：全帯域平均＋Ｍサブバンド平均
「全帯域平均＋Ｍサブバンド平均」形式のＣＱＩレポートは、全周波数帯域の平均無線品質に加え、無線品質の良い上位Ｍ個のサブバンド（Ｍサブバンド）の平均無線品質（Ｍサブバンド平均）と、当該Ｍ個のサブバンドの位置を示す識別子を含むものである。
タイプ４：全帯域平均＋全サブバンド平均
「全帯域平均＋全サブバンド平均」形式のＣＱＩレポートは、全周波数帯域の平均無線品質に加え、全てのサブバンドについて、サブバンド毎の平均無線品質を含むものである。

図２は、図１に示す基地局１の動作フローチャートである。受信部１０は、自局配下の通信端末からＣＱＩレポート及びＱｏＳ要求を受信すると、当該ＣＱＩレポート及びＱｏＳ要求をスケジューラ２１に供給する（ステップＳ１０１）。なお、ＱｏＳ要求は、ＣＱＩのターゲットレベルとしても良い。

スケジューラ２１は、受信部１０から供給されたＣＱＩレポート及びＱｏＳ要求に基づき、各通信端末のＱｏＳを満たすように、送信データと下りサブバンドとのスケジューリングを行う（ステップＳ１０２）。スケジューラ２１によるスケジューリングは、ＣＱＩレポート形式により異なるものである。以下、タイプ１〜タイプ４それぞれのＣＱＩレポート形式に対するスケジューラ２１のスケジューリング動作を詳述する。

（タイプ１：全帯域平均）
各通信端末からのＣＱＩレポートが「全帯域平均」形式の場合、スケジューラ２１は、各サブバンドの無線品質がそれぞれ「全帯域平均」で示される無線品質であるものとしてスケジューリングを行う。ただし、サブバンドによっては、無線品質が「全帯域平均」よりも低いことがあるため、スケジューラ２１は、各サブバンドの無線品質がそれぞれ「全帯域平均」よりも低い無線品質であるとして、マージンを考慮したスケジューリングを行うこともできる。スケジューラ２１は、各通信端末へのデータ量に応じて、任意のサブバンドを通信端末に割当てる。ここで、実際にはサブバンド毎の無線品質は異なるものである。このため、スケジューラ２１は、各通信端末に割当てるサブバンドを全周波数帯域でローテーションさせることにより、各通信端末へのスループットを平均化させることができる。サブバンドをローテーションにより割当てることにより、ＴＰＣ（Transmission Power Control）制御を行うことなく、各通信端末へのスループットを平均化させることができる。なお、スケジューラ２１は、さらにＴＰＣ制御を行うことにより、各通信端末へのスループットをより安定させることも可能である。

（タイプ２：全帯域平均＋ベストサブバンド平均）
各通信端末からのＣＱＩレポートが「全帯域平均＋ベストサブバンド平均」形式の場合、スケジューラ２１は、原則的に、各通信端末の「ベストサブバンド」に、各通信端末を割当てるスケジューリングを行う。複数の通信端末のベストサブバンドが重複した場合には、スケジューラ２１は、全帯域平均とベストサブバンド平均との差がより大きい通信端末に対して、ベストサブバンドを割当てるスケジューリングを行う。これは、全帯域平均とベストサブバンド平均との差が大きい場合、送信データをベストサブバンドに割当てた場合と、他のサブバンドに割当てた場合とで、必要とするリソース量が大きく異なるためである。無線品質が良いサブバンドに対しては、効率の良い変調クラスを用いることができるため、大量のデータを少ない無線リソースに割当てることができる。一方、無線品質があまり良くないサブバンドに対しては、効率の良い変調クラスを用いることができないため、同じデータ量であっても、必要とする無線リソース数が増加してしまう。即ち、スケジューラ２１は、全帯域平均とベストサブバンド平均との差が大きい通信端末に優先的にベストサブバンドを割当てることにより、ユーザの収容率を向上させることが可能となる。スケジューラ２１は、ベストサブバンドに割当てられなかった通信端末は、他のサブバンドに割当てることになる。この場合、スケジューラ２１は、各通信端末に割当てるサブバンドを全周波数帯域でローテーションさせることにより、各通信端末へのスループットを平均化させることができる。なお、スケジューラ２１は、さらにＴＰＣ制御を行うことにより、各通信端末へのスループットをより安定させることも可能である。

（タイプ３：全帯域平均＋Ｍサブバンド平均）
各通信端末からのＣＱＩレポートが「全帯域平均＋Ｍサブバンド平均」形式の場合、スケジューラ２１は、原則的に、各通信端末の「Ｍサブバンド」に含まれるいずれかのサブバンドに、各通信端末を割当てるスケジューリングを行う。複数の通信端末のＭサブバンドが重複した場合には、スケジューラ２１は、全帯域平均とＭサブバンド平均との差がより大きい通信端末に対して、優先的にＭサブバンドに含まれるサブバンドを割当てるスケジューリングを行う。スケジューラ２１は、全帯域平均とＭサブバンド平均との差が大きい通信端末に優先的にＭサブバンドに含まれるサブバンドを割当てることにより、ユーザの収容率を向上させることが可能となる。スケジューラ２１は、Ｍサブバンドに割当てられなかった通信端末は、他のサブバンドに割当てることになる。この場合、スケジューラ２１は、各通信端末に割当てるサブバンドを全周波数帯域でローテーションさせることにより、各通信端末へのスループットを平均化させることができる。なお、スケジューラ２１は、さらにＴＰＣ制御を行うことにより、各通信端末へのスループットをより安定させることも可能である。

（タイプ４：全帯域平均＋全サブバンド平均）
各通信端末からのＣＱＩレポートが「全帯域平均＋全サブバンド平均」形式の場合、スケジューラ２１は、全ての通信端末について、サブバンド毎の平均無線品質を取得することができる。スケジューラ２１は、全帯域平均と各サブバンドの平均無線品質との差の最大値がより大きい通信端末に対して、当該差が最大となるサブバンドを優先的に割当てるスケジューリングを行う。このＣＱＩレポートの場合、スケジューラ２１の処理負荷は高くなるが、各通信端末に対して適切なサブバンドを割当てることが可能となる。

ステップＳ１０２の後、スケジューラ２１は、スケジューリング結果が、各通信端末のＱｏＳ要求を満たしているか判定する（ステップＳ１０３）。例えば、複数の通信端末が「全帯域平均＋ベストサブバンド平均」形式のＣＱＩレポートを送信している場合に、各通信端末のベストサブバンドが重複すると、スケジューラ２１は、ベストサブバンドに１台の通信端末しか割り当てることができない。ベストサブバンドを割り当てられなかった通信端末には、ＱｏＳ要求を満たすサブバンドが割り当てられないことがあるため、このような場合に、スケジューラ２１は、各通信端末のＱｏＳ要求が満たされていないと判断することが出来る。また、複数の通信端末が「全帯域平均＋Ｍサブバンド平均」や「全帯域平均＋全サブバンド平均」形式のＣＱＩレポートを送信している場合でも、無線状態の良いサブバンドが複数の通信端末間で重複し、ＱｏＳ要求が満たされない通信端末が生じる場合には、スケジューラ２１は、各通信端末のＱｏＳ要求が満たされていないと判断することが出来る。

スケジューラ２１が各通信端末のＱｏＳ要求が満たされていないと判断すると（ステップＳ１０３のＮｏ）、ＣＱＩレポート判定部は、自局配下の通信端末毎に、各通信端末の優先度に応じたＣＱＩレポート形式を判定する（ステップＳ１０３）。図３は、図２のステップＳ１０４におけるＣＱＩレポート判定の詳細を示すフローチャートである。

図３のフローチャートにおいて、ＣＱＩレポート判定部２２は、まず、通信端末から受信したＱｏＳ要求に基づき、通信端末の優先度を判定する（ステップＳ２０１）。なお、ＣＱＩレポート判定部２２は、例えば、契約情報管理サーバ（図示せず）などにアクセスし、通信端末に関する契約情報などから、通信端末の優先度を判定することもできる。次いで、ＣＱＩレポート判定部２２は、通信端末の優先度が低優先であるか判定する（ステップＳ２０２）。通信端末の優先度が低優先である場合、ＣＱＩレポート判定部２２は、ＣＱＩレポート形式として「全帯域平均」形式を設定する（ステップＳ２０３）。即ち、通信端末の優先度が低い場合には、データ量の少ない「全帯域平均」形式のＣＱＩレポートが用いられることになる。

通信端末の優先度が低優先ではない場合には、ＣＱＩレポート判定部２２は、通信端末の優先度が中優先であるか判定する（ステップＳ２０４）。通信端末の優先度が中優先である場合、ＣＱＩレポート判定部２２は、ＣＱＩレポート形式として「全帯域平均＋ベストサブバンド平均」形式を設定する（ステップＳ２０５）。即ち、通信端末の優先度が中程度の場合には、ＱｏＳ要求を満たし得るベストサブバンド情報を含む「全帯域平均＋ベストサブバンド」形式のＣＱＩレポートが用いられることになる。

通信端末の優先度が中優先ではない場合には、ＣＱＩレポート判定部２２は、通信端末の優先度が高優先であるか判定する（ステップＳ２０６）。通信端末の優先度が高優先である場合、ＣＱＩレポート判定部２１は、ＣＱＩレポート形式として「全帯域平均＋Ｍサブバンド平均」形式を設定する（ステップＳ２０７）。即ち、通信端末の優先度が高い場合には、ＱｏＳ要求を満たし得るＭ個のサブバンド情報を含む「全帯域平均＋Ｍサブバンド」形式のＣＱＩレポートが用いられることになる。

通信端末の優先度が高優先ではない場合には、ＣＱＩレポート判定部２２は、ＣＱＩレポート形式として「全帯域平均＋全サブバンド平均」形式を設定する（ステップＳ２０８）。即ち、通信端末の優先度が高優先よりも高い場合には、最も詳細なサブバンド情報を含む「全帯域平均＋全サブバンド平均」形式のＣＱＩレポートが用いられることになる。

ステップＳ１０４において判定されたＣＱＩレポートが、現在のＣＱＩレポートと異なる場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、ＣＱＩレポート判定部２２は、送信部３０より、ステップＳ１０４において判定したＣＱＩレポート形式への変更命令を自局配下の通信端末に送信する（ステップＳ１０５）。当該変更命令を受信した通信端末は、ＣＱＩレポート形式を変更し、変更後のＣＱＩレポート形式により無線品質情報を基地局に送信することになる。ステップＳ１０４〜Ｓ１０６は、通信端末の数だけ繰返し行われることになる。

このように、本実施形態によれば、ＣＱＩレポート判定部２２は、各通信端末の優先度に応じたＣＱＩレポート形式を判定し、当該ＣＱＩレポートへの変更命令を通信端末に送信する。これにより、基地局１は、自局配下の通信端末の優先度に応じてＣＱＩレポートの形式を変更することができ、ＱｏＳ要求を満たしながら、不必要に上り方向の無線リソースの消費が増加してしまうことはない。また、基地局のスケジューリング負荷も、自局配下の通信端末数などに応じて調整することが可能になる。

また、本実施形態では、スケジューラ２１は、ＣＱＩレポートに、全周波数帯域の平均無線品質と少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質とが含まれている場合、全周波数帯域の平均品質と、少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質との差に応じてスケジューリングを行う。これにより、送信データを少ない無線リソースに効率的に割当てることができ、ユーザの収容率を向上させることが可能となる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、上記実施形態では、基地局は、通信端末からＱｏＳ要求を取得し、各通信端末のＱｏＳ要求が満たされない場合に、各通信端末の優先度に応じたＣＱＩレポート形式を判定している。しかし、基地局は、通信端末からＱｏＳ要求をすることなく、常に、各通信端末の優先度に応じたＣＱＩレポート形式を判定し、各端末に変更指示を送信することもできる。

１ 通信端末
１０ 受信部
２０ 制御部
２１ スケジューラ
２２ ＣＱＩレポート判定部
３０ 送信部

Claims (3)

1. ＯＦＤＭシステムに対応した基地局であって、
   自局配下の通信端末からチャネル品質情報を受信する受信部と、
   前記チャネル品質情報に基づき各通信端末への送信データとサブバンドとのスケジューリングを行うスケジューラと、
   各通信端末の優先度に応じたチャネル品質情報形式を判定する判定部と、
   前記チャネル品質情報形式への変更命令を、各通信端末に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする基地局。
2. 請求項１に記載の基地局であって、
   前記スケジューラは、前記チャネル品質情報に、全周波数帯域の平均無線品質と少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質とが含まれている場合、
   前記全周波数帯域の平均品質と、前記少なくとも１つのサブバンドの平均無線品質との差に応じてスケジューリングを行う、
   ことを特徴とする基地局。
3. ＯＦＤＭシステムに対応した基地局の制御方法であって、
   自局配下の通信端末からチャネル品質情報を受信するステップと、
   前記チャネル品質情報に基づき各通信端末への送信データとサブバンドとのスケジューリングを行うステップと、
   各通信端末の優先度に応じたチャネル品質情報形式を判定するステップと、
   前記チャネル品質情報形式への変更命令を各通信端末に送信するステップと、
   を含むことを特徴とする制御方法。

Images