JP5619631B2 - 無線基地局及び通信制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線基地局及び通信制御方法に関する。
広帯域符号分割多重接続(W-CDMA:Wideband Code Division Multiple Access)方式や、高速下りリンクパケットアクセス(HSDPA)方式や、高速上りリンクパケットアクセス(HSUPA)方式等の後継となる通信方式、すなわち、ロングタームエボリューション(LTE:Long Term Evolution)方式が、W-CDMAの標準化団体3GPPで検討されている。
LTE方式を用いた無線アクセス方式として、下りリンクについては、直交周波数分割多重接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)方式が使用され、上りリンクについては、シングルキャリア周波数分割多重接続(SC-FDMA:Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が使用されることが有望視されている。
OFDMA方式は、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータを載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。
SC-FDMA方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、SC-FDMA方式は、端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。
図4を用いて、LTE方式の移動通信システムにおいて上りリンクのデータ信号を送信する動作について説明する。
LTE方式の移動通信システムにおける上りリンクでは、無線基地局が、データ信号の送信フォーマットを決定し、移動局に対して、かかる送信フォーマットを通知し、かつ、かかるデータ信号の送信を指示する制御信号を通知する。
移動局は、かかる制御信号を受信した場合に、所定のタイミングにおいて、無線基地局に対して、データ信号を送信する。ここで、かかる制御信号は、上りリンクのスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)と呼ばれる。
図4において、所定のタイミングは、制御信号が送信されるサブフレームを「n」とすると「n+4」のサブフレームである。なお、かかる上りリンクのスケジューリンググラントは、下りリンク制御情報(Donwlink Control Information(DCI))の1つであり、そのフォーマット(DCI format)としては、「DCI format 0」である。
ところで、一般に、移動通信システムにおける上りリンクでは、移動局の送信電力に上限(最大値)が存在する。例えば、LTE方式の移動通信システムにおける移動局の最大送信電力は、23dBmである。
この最大送信電力により、移動局の送信電力が制限を受ける場合、無線基地局の受信端において、所要のSIRを実現することが困難になると考えられる。
例えば、セル端にいる移動局は、無線基地局との間のパスロスが大きいため、そのパスロスを補償することのできる大きな送信電力で、上りリンクのデータ信号を送信する必要があるが、かかる送信電力が最大送信電力で制限を受けた場合、上述のパスロスを十分に補償することができず、結果として、所要のSIRを実現することが困難となる。
なお、上述した最大送信電力による制限により、所要のSIRを実現することができないという問題に対し、例えば、図5に示すように、上りリンクのデータ信号の送信帯域幅を低減することにより、無線基地局の受信端におけるSIRを改善するという方法が存在する。
すなわち、図5においては、Case2の場合に、Case1に比べて、送信帯域幅が低減されており、結果として、単位帯域幅あたりの信号電力が大きくなっており、結果として、無線基地局の受信端におけるSIRが改善されている。
上述したように、セル端のような、上りリンクにおける移動局の送信電力が最大送信電力により制限されるような環境においては、送信帯域幅を小さくすることにより、無線基地局の受信端におけるSIRを改善するという方法が存在する。
しかしながら、上述の改善方法には以下の問題点がある。
例えば、図6に示すように、隣接する2つのセル(図6の例では、セル1とセル2)において、上述の改善方法が適用され、かつ、そのデータ信号の送信周波数が同じである場合(図6の例では、セル1の移動局Aのデータ信号の送信周波数とセル2の移動局Bのデータ信号の送信周波数とが同じである場合)、お互いの信号(図6の例では、移動局Aの信号と移動局Bの信号)が互いに干渉し合うという問題が生じる。なお、上述したように、セル端においては、上りリンクのデータ信号の送信電力が大きくなるため、上述の干渉による影響は深刻であると考えられる。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、所定条件に基づいて上りリンクのデータ信号の送信周波数及び送信周波数帯域幅を適切に設定することにより、セル間の干渉を低減することを可能とする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。
本発明の第1の特徴は、移動局と通信する無線基地局であって、前記移動局における上りリンク信号の送信電力を推定するように構成されている電力推定部と、前記移動局によって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、該上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定するように構成されている送信フォーマット決定部と、前記移動局に対して、決定した前記送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示するように構成されている送信指示部とを具備し、前記送信フォーマット決定部は、前記送信電力の推定値に基づいて、前記上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、所定条件に基づいて、該上りリンク信号の送信周波数を決定するように構成されていることを要旨とする。
本発明の第2の特徴は、移動局と通信する無線基地局における通信制御方法であって、前記移動局における上りリンク信号の送信電力を推定する第1ステップと、前記移動局によって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、該上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定する第2ステップと、前記移動局に対して、決定した前記送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示する第3ステップとを有し、前記第2ステップにおいて、前記送信電力の推定値に基づいて、前記上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、所定条件に基づいて、該上りリンク信号の送信周波数を決定することを要旨とする。
以上説明したように、本発明によれば、所定条件に基づいて上りリンクのデータ信号の送信周波数及び送信周波数帯域幅を適切に設定することにより、セル間の干渉を低減することを可能とする無線基地局及び通信制御方法を提供することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局の機能ブロック図である。 図2は、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局の送信フォーマット決定部によって送信フォーマットを決定する方法を説明するための図である。 図3は、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。 図4は、従来の移動通信システムの動作を示すシーケンス図である。 図5は、従来の無線基地局によって送信フォーマットを決定する方法を説明するための図である。 図6は、従来の無線基地局の問題点を説明するための図である。
(本発明の第1の実施形態に係る無線基地局)
図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局eNBについて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る無線基地局eNBは、電力推定部11と、セル情報取得部12と、送信フォーマット決定部13と、送信指示部14と、信号受信部15とを具備している。
電力推定部11は、移動局UEにおける上りリンク信号(上りリンクのデータ信号)の送信電力を推定するように構成されている。
例えば、電力推定部11は、無線基地局eNBと移動局UEとの間のパスロスや移動局UEによって送信された上りリンク信号の受信電力に基づいて、移動局UEにおける上りリンク信号の送信電力を推定するように構成されていてもよい。
具体的には、第1に、電力推定部11は、(式1)によって、上述の送信電力の推定値Txpowを算出するように構成されている。
Txpow=10・log10allocated+PO_PUSCH+α・PL+ΔTF(TF(i))+f(i) … (式1)
ここで、Nallocatedは、上りリンク信号の送信用に割り当てるリソースブロック(RB:Resource Block)の数である。PO_PUSCHは、3GPP規格であるTS36.213に規定されている値であって、外部インターフェイスを介して設定される値である。f(i)は、上述の送信電力の推定値Txpowを算出するサブフレームまでに送信したTPCコマンドの合計値である。PLは、上述のパスロスである。αは、3GPP規格であるTS36.213に規定されている減衰係数(Attenuation factor)であって、外部インターフェイスを介して設定される値である。例えば、ΔTFは、常に「0dB」が設定されているものとする。
なお、電力推定部11は、例えば、移動局UEから報告される「Power Headroom」から移動局UEの送信電力を算出し、かつ、前記移動局UEからの上りリンクの信号の受信レベルを測定し、前記送信電力と前記受信レベルとに基づいて、上述したPL(パスロス)を算出してもよい。
ここで、「Power Headroom」とは、移動局UEから通知される、現在の送信電力と最大送信電力との差分を示すシグナリングである。
或いは、電力推定部11は、「Power Headroom」の値から、直接、PL(パスロス)を算出してもよい。具体的には、電力推定部11は、以下の(式2)に基づいて、PLを算出してもよい。
Figure 0005619631
ここで、Mは、「Power Headroom」を報告するためのPUSCHのリソースブロック数であり、PHは、「Power Headroom」により指定された値であり、Pmaxは、移動局UEの最大送信電力である。なお、(式2)は、移動局UEから報告される「Power Headroom」が以下のように定義されていることから導き出される。
Figure 0005619631
セル情報取得部12は、移動局UEが通信を行っているセルに関連する情報を取得するように構成されている。例えば、セル情報取得部12は、移動局UEが通信を行っているセルに関連する情報として、移動局UEが通信を行っているセルを識別するセル識別情報(セルID)を取得するように構成されている。かかるセルIDは、例えば、物理レイヤのセルID、すなわち、Physical Cell IDであってもよい。
送信フォーマット決定部13は、移動局UEによって送信される上りリンク信号の送信フォーマットを決定するように構成されている。例えば、かかる上りリンク信号の送信フォーマットには、上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数等が含まれる。
なお、前記上りリンク信号の送信帯域幅とは、例えば、上りリンク信号に割り当てられるリソースブロックの数であってもよい。また、かかる上りリンク信号の送信周波数は、例えば、上りリンク信号に割り当てられるリソースブロックの番号であってもよい。
ここで、以下の説明では、同一サブフレーム内に多重される移動局UEの数や、当該移動局UEに関する帯域毎の受信品質、より具体的にはSIR等に基づいて決定されるリソースブロックの集合を、Temporary RB Groupと定義する。
より具体的には、例えば、同一サブフレーム内に多重される移動局UEの数が「3」である場合、1台の移動局UEのTemporary RB GroupのRB数は、例えば、システム帯域幅のRB数の3分の1であってもよい。
この場合、1台のUEに割り当てられる送信帯域幅、すなわち、リソースブロック数は、システム帯域を同一サブフレーム内に多重される移動局UEの数で均等に分配された値となる。
また、例えば、かかるTemporary RB Groupの周波数的な位置は、各サブ帯域の受信SIRに基づき、最も受信SIRが高いサブ帯域に設定されてもよい。
ここで、かかるサブ帯域とは、システム帯域を、複数の帯域に分割した場合の、分割された帯域のことを指す。なお、かかるサブ帯域の受信SIRは、例えば、移動局UEから送信されるサウンディングリファレンス信号の受信SIRにより決定されてもよい。
以下の説明では、送信フォーマット決定部13において、Temporary RB Groupの送信帯域幅(リソースブロックの数)が、上りリンク信号の送信電力に基づいて、低減され、かつ、その送信周波数(リソースブロックの番号)が決定される処理を説明する。
具体的には、送信フォーマット決定部13は、電力推定部11によって推定された上りリンク信号の送信電力(送信電力の推定値)に基づいて、上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、所定条件に基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定するように構成されている。
例えば、送信フォーマット決定部13は、上述の送信電力が最大送信電力以下となるように、上りリンク信号の送信帯域幅を小さくするように構成されていてもよい。ここで、上りリンク信号の送信電力は、(上りリンク信号の送信帯域幅)×(上りリンク信号の単位帯域あたりの送信電力)によって決定されるものとする。
また、送信フォーマット決定部13は、セル情報取得部12によって取得されたセルに関連する情報(例えば、セルID)に基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定するように構成されていてもよい。
具体的には、送信フォーマット決定部13は、電力推定部11によって算出された送信電力の推定値Txpowが最大送信電力Pmaxよりも大きい場合、(式3)によって、送信電力が最大送信電力Pmaxより大きくならないように送信可能であるリソースブロック数Nallocatedを決定し、そして、かかるNallocatedに基づいて上りリンク信号の送信帯域幅を小さくする、すなわち、上りリンク信号の送信用に割り当てるリソースブロックの数をNallocated以下に減らすように構成されている。
Figure 0005619631
例えば、送信フォーマット決定部13は、上りリンク信号の送信用に割り当てるリソースブロックの数がNallocated以下となるまで、「Temporary RB Group」内のリソースブロックを削除していくように構成されている。
例えば、送信フォーマット決定部13は、上りリンク信号の送信用に割り当てるリソースブロックの数がNallocated以下となるまで、かつ、サブキャリア数が2、3、5のみを因数に持つように、「Temporary RB Group」内のリソースブロックを削除していくように構成されていてもよい。
図2に示すように、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「0」となるPCI(Physical Cell ID)によって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2を、周波数の最も大きいリソースブロックから順に削除していくように構成されている。
図2の例では、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「0」となるPCIによって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2の中から、リソースブロックRB#1及び#2を削除するように構成されている。
また、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「2」となるPCIによって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2を、周波数の最も小さいリソースブロックから順に削除していくように構成されている。
図2の例では、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「2」となるPCIによって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2の中から、リソースブロックRB#0及び#1を削除するように構成されている。
また、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「1」となるPCIによって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2を、周波数の最も大きいリソースブロック、周波数の最も小さいリソースブロック、周波数の2番目に大きいリソースブロック、周波数の2番目に小さいリソースブロック…といったように順に削除していくように構成されている。
図2の例では、送信フォーマット決定部13は、3で割った値が「1」となるPCIによって特定されるセルにおいては、「Temporary RB Group」内のリソースブロックRB#0乃至#2の中から、リソースブロックRB#0及び#2を削除するように構成されている。
なお、上述した例では、リソースブロックを削除する前の、上り信号の送信用に割り当てるリソースブロックの数が「3」である場合を示したが、「3」以外の値(例えば、「5」や「7」やそれ以外の値)であってもよい。
ここで、送信フォーマット決定部13は、上りリンク信号の送信電力を決定する際に、3GPP規格であるTS36.101に規定されている「MPR(Maximum Power Reduction)について考慮しないように構成されていてもよい。
或いは、送信フォーマット決定部13は、上りリンク信号の送信電力を決定する際に、3GPP規格であるTS36.101に規定されている「MPR(Maximum Power Reduction)を考慮するように構成されていてもよい。
送信指示部14は、移動局UEに対して、決定した送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示するように構成されている。例えば、送信指示部14は、下りリンク制御情報、すなわち、上述の上りリンクのスケジューリンググラントを用いて、かかる指示を行うように構成されている。
信号受信部15は、移動局UEによって、物理上りリンク共有チャネル(PUSCH:Physical Uplink Shared Channel)を介して送信された上りリンク信号(上りリンクのデータ信号)を受信するように構成されている。
(本発明の第1の実施形態に係る無線基地局の動作)
図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局eNBの動作について説明する。
図3に示すように、ステップS101において、本実施形態に係る無線基地局eNBの電力推定部11は、(式1)によって、移動局UEにおける上りリンク信号の送信電力を推定する。
ステップS102において、無線基地局eNBの送信フォーマット決定部13は、かかる上りリンク信号の送信電力の推定値に基づいて、すなわち、(式3)によって、かかる上りリンク信号の送信帯域幅を決定する。
ステップS103において、無線基地局eNBの送信フォーマット決定部13は、移動局UEが通信を行っているセルを特定するセルIDに基づいて、かかる上りリンク信号の送信周波数を決定する。
(本発明の第1の実施形態に係る無線基地局の作用・効果)
本発明の第1の実施形態に係る無線基地局eNBによれば、所定条件に基づいて上りリンク信号の送信周波数及び送信周波数帯域幅を適切に設定することにより、セル間の干渉を低減することができる。
すなわち、本発明の第1の実施形態に係る無線基地局eNBによれば、移動局UEにおける上りリンク信号の送信電力の推定値が最大送信電力を超える場合、同一の「Temporary RB Group」が割り当てられる複数のセル間で、かかる「Temporary RB Group」内のリソースブロックの中から異なるリソースブロックを削除することによって、セル間の干渉を低減することができる。
なお、上述した例においては、セルIDに基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定する場合を示したが、代わりに、隣接するセルで、上りリンクの送信周波数が異なるのであれば、上記以外の方法で、上りリンク信号の送信周波数を決定してもよい。
例えば、セルIDとして、Physical Cell ID(PCI)ではなく、各セルに適用されるスクランブリングコードのIDや、セルグローバルID等を用いて、同様の制御を行ってもよい。
以上に述べた本実施形態の特徴は、以下のように表現されていてもよい。
本実施形態の第1の特徴は、移動局UEと通信する無線基地局eNBであって、移動局UEにおける上りリンク信号の送信電力を推定するように構成されている電力推定部11と、移動局UEによって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定するように構成されている送信フォーマット決定部13と、移動局UEに対して、決定した送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示するように構成されている送信指示部14とを具備し、送信フォーマット決定部13は、上述の送信電力の推定値に基づいて、上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、所定条件に基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定するように構成されていることを要旨とする。
本実施形態の第1の特徴において、送信フォーマット決定部13は、上述の送信電力が最大送信電力以下となるように、上りリンク信号の送信帯域幅を小さくするように構成されていてもよい。
本実施形態の第1の特徴において、送信フォーマット決定部13は、移動局UEが通信を行っているセルに関連する情報に基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定するように構成されていてもよい。
本実施形態の第1の特徴において、セルに関連する情報は、セルの識別情報であってもよい。
本実施形態の第2の特徴は、移動局UEと通信する無線基地局eNBにおける通信制御方法であって、移動局UEにおける上りリンク信号の送信電力を推定する第1ステップと、移動局UEによって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定する第2ステップと、移動局UEに対して、決定した送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示する第3ステップとを有し、第2ステップにおいて、上述の送信電力の推定値に基づいて、上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、所定条件に基づいて、上りリンク信号の送信周波数を決定することを要旨する。
なお、上述の無線基地局eNB及び移動局UEの動作は、ハードウェアによって実施されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実施されてもよいし、両者の組み合わせによって実施されてもよい。
ソフトウェアモジュールは、RAM(Random Access Memory)や、フラッシュメモリや、ROM(Read Only Memory)や、EPROM(Erasable Programmable ROM)や、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM)や、レジスタや、ハードディスクや、リムーバブルディスクや、CD-ROMといった任意形式の記憶媒体内に設けられていてもよい。
かかる記憶媒体は、プロセッサが当該記憶媒体に情報を読み書きできるように、当該プロセッサに接続されている。また、かかる記憶媒体は、プロセッサに集積されていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ASIC内に設けられていてもよい。かかるASICは、無線基地局eNB及び移動局UE内に設けられていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ディスクリートコンポーネントとして無線基地局eNB及び移動局UE内に設けられていてもよい。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

Claims (2)

  1. 移動局と通信する無線基地局であって、
    前記移動局における上りリンク信号の送信電力を推定するように構成されている電力推定部と、
    前記移動局によって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、該上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定するように構成されている送信フォーマット決定部と、
    前記移動局に対して、決定した前記送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示するように構成されている送信指示部とを具備し、
    前記送信フォーマット決定部は、前記送信電力の推定値に基づいて、前記上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、前記送信電力が最大送信電力以下となるように、前記上りリンク信号の送信帯域幅を小さくするように構成されており、
    前記送信フォーマット決定部は、前記上りリンク信号の送信帯域幅を小さくする場合に、前記移動局が通信を行っているセルの識別情報に基づいて、削除すべき上りリンク信号の送信周波数の決定方法を変更することを特徴とする無線基地局。
  2. 移動局と通信する無線基地局における通信制御方法であって、
    前記移動局における上りリンク信号の送信電力を推定する第1ステップと、
    前記移動局によって送信される上りリンク信号の送信フォーマットとして、該上りリンク信号の送信帯域幅及び送信周波数を決定する第2ステップと、
    前記移動局に対して、決定した前記送信フォーマットで上りリンク信号を送信するように指示する第3ステップとを有し、
    前記第2ステップにおいて、前記送信電力の推定値に基づいて、前記上りリンク信号の送信帯域幅を決定し、かつ、前記送信電力が最大送信電力以下となるように、前記上りリンク信号の送信帯域幅を小さくしており、
    前記第2ステップにおいて、前記上りリンク信号の送信帯域幅を小さくする場合に、前記移動局が通信を行っているセルの識別情報に基づいて、削除すべき上りリンク信号の送信周波数の決定方法を変更することを特徴とする通信制御方法。
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