JPWO2010106784A1 - スケジューリング装置及びスケジューリング方法 - Google Patents
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Abstract
システムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるスケジューリング装置及びスケジューリング方法。基地局装置(100)において、スケジューリング部(113)が、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタに関する情報を含む割当リソース情報を形成し、送信手段としての符号化部(114)、変調部(115)、及び送信RF部(116)が、スケジューリング部(113)にて形成された割当リソース情報をリソース割当対象端末に送信する。そして、その複数の割当可能範囲の内、第1の割当可能範囲はシステム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は、システム帯域を半分に分割したときの低周波数側帯域又は高周波数側帯域である。
Description
本発明は、スケジューリング装置及びスケジューリング方法に関する。
3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long-term Evolution)の発展形であるLTE-Advancedの上り回線では、セクタスループット性能の改善のために、連続帯域送信に加えて、「非連続帯域送信」を用いることが検討されている(非特許文献1参照)。
非連続帯域送信は、データ信号および参照信号を広い帯域に分散された非連続な周波数帯域に割り当てて送信する方法である。図1に示すように、非連続帯域送信では、データ信号および参照信号は、離散した周波数帯域に割り当てることができる。よって、非連続帯域送信では、連続帯域送信に比べて、各端末のデータ信号および参照信号の周波数帯域割当の自由度が向上する。これにより、より大きな周波数スケジューリング効果を得ることができる。
ここで、非連続帯域送信用周波数リソース割当情報の通知方法として、先頭リソース番号と終了リソース番号の2つの連続帯域割当周波数リソース割当情報を複数送信し、それらを組み合わせることで非連続帯域の割当を行う方法がある(非特許文献2参照)。図2に示すように、基地局は、所定のRB割当単位[RB]ごと(図2では、4[RB]ごと)に、RBG(Resource Block Group)番号を割り振り、各連続帯域(以下、「クラスタ帯域」と呼ぶことがある。)の先頭RBG番号及び終了RBG番号(以下、「クラスタ帯域情報」と呼ぶことがある。)を周波数割当対象端末へ通知する。なお、RB(Resource Block)は、データの最小周波数割当単位であり、1RBは、12サブキャリアで構成される。この通知方法において、周波数リソース割当情報に必要なシグナリングビット数は、最大割当帯域幅をNRB[RB]、RB割当単位をP[RB]、最大クラスタ数をNClusterとすると、下記の式(1)で表すことができる。
よって、図3に示すように、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3の場合には、シグナリングビット数は27ビットになる。図4に示すように、システム帯域幅が100[RB]の場合、各クラスタの割当可能範囲はRBG#1〜RBG#25となり、その範囲内の先頭RBG番号と終了RBG番号を通知することで、端末にクラスタ毎の周波数リソース割当情報を通知することができる。
こうして基地局から通知される周波数リソース割当情報に従って、端末は、上りデータを送信することができる。
3GPP R1-090257, Panasonic, "System performance of uplink non-contiguous resource allocation"
3GPP R1-073535, Samsung, "Comparison of Downlink Resource Allocation Indication Schemes"
3GPP R1-084398, Qualcomm Europe,"Aspects to consider for DL transmission schemes of LTE-A"
しかしながら、従来の非連続帯域割当方法は、周波数リソース割当通知のためのシグナリングビット数が大きいという課題がある。
すなわち、上記式(1)に示すように、シグナリングビット数は、クラスタ数NClusterに比例して増加する。そこで、単純に、最大割当帯域幅NRB[RB]を小さくすることでシグナリングビット数を低減すると、端末の受信品質がより良い帯域をその端末に対して割り当てる等の細やかな割当処理を行うことができず、その結果として、周波数スケジューリングの自由度が低下し、システムスループット性能が劣化してしまう。また、単純に、RB割当単位Pを大きくすることで、シグナリングビット数を低減しても、同様に、システムスループット性能の劣化を招くことになる。
本発明の目的は、システムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるスケジューリング装置及びスケジューリング方法を提供することである。
本発明の一態様のスケジューリング装置は、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成するスケジューラと、前記形成された割当リソース情報を前記リソース割当対象端末に送信する送信手段と、を具備し、第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である、構成を採る。
本発明の一態様のスケジューリング方法は、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成し、第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である。
本発明によれば、システムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるスケジューリング装置及びスケジューリング方法を提供することができる。
周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減する方法として、次のような方法が考えられる。図5は、任意の割当対象端末に割り当てられる各クラスタに割り当て可能な範囲(以下、「割当可能範囲」と呼ぶことがある)を制限することにより、シグナリングビット数を削減する方法の説明に供する図である。すなわち、図5では、各クラスタの割当可能範囲の帯域幅及び最大割当帯域幅NRBが33[RB]と小さくされ、各クラスタの割当可能範囲がシステム帯域内で分散配置されている。各クラスタにおける周波数リソース割当情報(つまり、クラスタ帯域情報)も、各割当可能範囲内でナンバリングされたRBG番号に基づいて、割当リソースの先頭RBG番号と終了RBG番号の2つの情報によって割当対象端末に通知される。これにより、1つの割当可能範囲で1つのクラスタ帯域を通知することができる。逆に、図5の場合、例えば、丸で囲ったような1つの割当可能範囲内に2つ以上のクラスタ帯域を割当てることはできない。また、隣接するクラスタの割当可能範囲の境界を跨いでクラスタ帯域を割り当てる場合には、このクラスタ帯域を割当対象端末に通知するために2つのクラスタ帯域情報を用いる必要がある。従って、図5に示すように3つの割当可能範囲が用意されている場合には、最大3つのクラスタ帯域を1つの割当対象端末へ割り当てることができるところ、2つ以下に制限されてしまう。
すなわち、単純に、各クラスタの割当可能範囲を制限するだけでは、クラスタ帯域の割当自由度が低下してしまい、結果としてシステムスループットを維持できない可能性がある。
このような課題にも鑑みて、発明者は、本発明をするに到った。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図6において、スケジューリング装置としての基地局装置100は、受信RF部101と、分離部102と、DFT部103,104と、デマッピング部105,106と、チャネル推定部107と、周波数領域等化部108と、IDFT部109と、復調部110と、復号部111と、クラスタ割当可能範囲設定部112と、スケジューリング部113と、符号化部114と、変調部115と、送信RF部116とを有する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図6において、スケジューリング装置としての基地局装置100は、受信RF部101と、分離部102と、DFT部103,104と、デマッピング部105,106と、チャネル推定部107と、周波数領域等化部108と、IDFT部109と、復調部110と、復号部111と、クラスタ割当可能範囲設定部112と、スケジューリング部113と、符号化部114と、変調部115と、送信RF部116とを有する。
受信RF部101は、アンテナを介して受信した、後述する端末装置200からの信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を分離部102へ出力する。
分離部102は、受信RF部101から入力される信号をパイロット信号とデータ信号とに分離する。そして、分離部102は、パイロット信号をDFT部103へ出力し、データ信号をDFT部104へ出力する。
DFT部103は、分離部102から受け取るパイロット信号にDFT処理を施し、時間領域から周波数領域の信号に変換する。そして、DFT部103は、周波数領域に変換したパイロット信号をデマッピング部105へ出力する。
デマッピング部105は、DFT部103から受け取る周波数領域のパイロット信号から、後述する端末装置200の送信帯域に対応した部分のパイロット信号を抽出し、チャネル推定部107へ出力する。
チャネル推定部107は、デマッピング部105から受け取る受信パイロット信号と、基地局装置100と端末装置200との間で既知である送信パイロット信号との相関演算を行うことにより、チャネルの周波数変動(つまり、チャネルの周波数応答)及び周波数帯域ごとの受信品質を推定する。そして、この推定結果であるチャネル推定値を、チャネル推定部107は、周波数領域等化部108及びスケジューリング部113へ出力する。
DFT部104は、分離部102から受け取るデータ信号にDFT処理を施し、時間領域から周波数領域の信号に変換する。そして、DFT部104は、周波数領域に変換したデータ信号をデマッピング部106へ出力する。
デマッピング部106は、DFT部104から受け取る信号から端末装置200の送信帯域に対応した部分のデータ信号を抽出し、周波数領域等化部108へ出力する。
周波数領域等化部108は、チャネル推定部107から受け取る、チャネル推定値(つまり、チャネルの周波数応答)を用いて、デマッピング部106から受け取るデータ信号に等化処理を施す。そして、周波数領域等化部108は、等化処理によって得られた信号をIDFT部109へ出力する。
IDFT部109は、周波数領域等化部108から入力されるデータ信号にIDFT処理を施す。そして、IDFT部109は、IDFT処理によって得られた信号を復調部110へ出力する。
復調部110は、IDFT部109から受け取る信号に復調処理を施し、復調処理によって得られた信号を復号部111へ出力する。
復号部111は、復調部110から受け取る信号に復号処理を施し、受信データを抽出する。
クラスタ割当可能範囲設定部112は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、クラスタ数に応じた割当可能範囲のグループとの関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当可能範囲設定部112は、入力されるクラスタ数と対応する割当可能範囲のグループに関する情報(つまり、そのグループに属する割当可能範囲の帯域に関する情報(例えば、帯域幅、周波数位置))をスケジューリング部113へ出力する。
ここでは、周波数割当対象端末に適用されるクラスタ数は、上限値が決められている。そして、クラスタ割当可能範囲設定部112には、その上限値である最大クラスタ数N(Nは、予め基地局装置100又はシステムで決めた、1つの割当対象端末に対して設定可能なクラスタの最大数)を入力とし、当該最大クラスタ数Nと対応する割当可能範囲のグループに関する情報をスケジューリング部113へ出力する。すなわち、最大クラスタ数Nは通常固定なので、固定のグループがスケジューリング部113へ出力される。この割当可能範囲のグループに関しては、後に詳細に説明する。
スケジューリング部113は、割当対象端末に割り当てる割当クラスタの数、チャネル推定部107から受け取る周波数割当対象端末における受信品質情報、及び、クラスタ割当可能範囲設定部112から受け取る割当可能範囲グループを構成する割当可能範囲に基づいて、周波数割当対象端末へ周波数リソースを割り当てる。具体的には、スケジューリング部113は、チャネル推定部107から受け取る受信品質情報に基づいてクラスタ帯域候補を複数決定し、当該複数のクラスタ帯域候補の中から、各割当可能範囲で多くとも1つのクラスタ帯域候補を割当クラスタ帯域として選択する。この割当クラスタ帯域の数の上限値は、上限クラスタ数Nである。
こうして割り当てられた割当クラスタ帯域のクラスタ帯域情報は、周波数スケューリング情報として、割当対象端末に対して通知される。
符号化部114は、周波数割当対象端末への周波数スケジューリング情報を含む送信データを符号化し、符号化データを変調部115へ出力する。
変調部115は、符号化部114から受け取る符号化データを変調し、変調信号を送信RF部116へ出力する。
送信RF部116は、変調部115から受け取る変調信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、得られた無線信号をアンテナから端末装置200へ送信する。
図7は、本発明の実施の形態1に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。図7において、端末装置200は、受信RF部201と、復調部202と、復号部203と、クラスタ割当可能範囲設定部204と、送信帯域設定部205と、符号化部206と、変調部207と、DFT部208と、マッピング部209と、IDFT部210と、送信RF部211とを有する。
受信RF部201は、アンテナを介して受信した信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を復調部202へ出力する。
復調部202は、受信RF部201から受け取る信号に等化処理及び復調処理を施し、これらの処理を施した信号を復号部203へ出力する。
復号部203は、復調部202から受け取る信号に復号処理を施し、受信データ及び周波数スケジューリング情報等の制御データを抽出する。
符号化部206は、送信データを符号化し、得られた符号化データを変調部207へ出力する。
変調部207は、符号化部206から受け取る符号化データを変調し、データ変調信号をDFT部208へ出力する。
DFT部208は、変調部207から受け取るデータ変調信号にDFT処理を施し、得られた周波数領域のデータ信号をマッピング部209へ出力する。
マッピング部209は、DFT部208から受け取るデータ信号を送信帯域設定部205から受け取る割当クラスタ帯域にマッピングし、得られた信号をIDFT部210へ出力する。
クラスタ割当可能範囲設定部204は、クラスタ割当可能範囲設定部112と同じ処理を行う。すなわち、クラスタ割当可能範囲設定部204は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、適用クラスタ数に応じた割当可能範囲のグループとの関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当可能範囲設定部204は、入力されるクラスタ数情報の示すクラスタ数と対応する割当可能範囲のグループに関する情報(つまり、そのグループに属する割当可能範囲の帯域に関する情報(例えば、帯域幅、周波数位置))を送信帯域設定部205へ出力する。
送信帯域設定部205は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケューリング情報を抽出する。そして、送信帯域設定部205は、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲のグループに関する情報と、抽出した周波数スケューリング情報とに基づいて、割当クラスタ帯域を特定し、特定した割当クラスタ帯域をマッピング部209へ出力する。
IDFT部210は、マッピング部209から受け取る信号にIDFT処理を施す。そして、IDFT部210は、IDFT処理によって得られた信号を送信RF部211へ出力する。
送信RF部211は、IDFT部210から受け取る信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、得られた無線信号をアンテナから基地局装置100へ送信する。
以上の構成を有する基地局装置100及び端末装置200からなる無線通信システムの動作について説明する。
図8は、割当可能範囲グループの説明に供する図である。図8には、最大クラスタ数Nが3の場合が示されている。従って、図8には、第1クラスタの割当可能範囲、第2クラスタの割当可能範囲、及び第3クラスタの割当可能範囲の合計3つの割当可能範囲が示されている。特に、図8において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の全体と一致する。また、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、それぞれシステム帯域のうちの一部の帯域である。具体的には、システム帯域を2分割したときの、低周波数側の部分帯域を第2クラスタの割当可能範囲とし、高周波側の部分帯域を第3クラスタの割当可能範囲としている。
ここで、クラスタ数に上限を設けることができるのは、非連続割当において必要となるクラスタ数の発生確率に基づいている(非特許文献4参照)。図9は、システムレベルシミュレーションで得られた1端末当たりに必要なクラスタ数の確率分布を示す図である。図9に示されるように、端末が用いるクラスタ数が1又は2の場合が確率分布の大部分を占めることがわかる。通常、端末の周波数リソース割当を決定する基地局のスケジューラーは、セル内の各端末の受信品質を基にプライオリティを計算し、割当単位ごとにプライオリティが最も高い端末を割当てる。現在のLTEシステム及びLTE−Aシステムでは、システム帯域幅100[RB]に対して、8−10個の端末に対して同時に周波数リソースを割り当てることができる。この条件付近では、各端末でプライオリティが高い上位2個のクラスタ帯域が割当てられれば、システム帯域がほぼ埋まることになる。よって、図9に示すように端末が実際に割当てられるクラスタ数は1又は2が支配的であり、クラスタ数3以上が割当てられる確率は10%前後となる。
図10は、図8に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(2)を用いてシグナリングビット数が求められている。
ここで、NRB(m)は、クラスタmの最大割当帯域幅[RB]を示している。従って、図8に示される割当可能範囲グループでは、NRB(1)=100[RB]、NRB(2)=50[RB]、NRB(3)=50[RB]となる。
図10と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
図8に示される割当可能範囲グループが用いられる場合、スケジューリング部113では、以下のような周波数リソースの割り当てが行われる。すなわち、クラスタ帯域候補が第2クラスタ又は第3クラスタの割り当て可能範囲内に収まる場合には、そのクラスタ帯域候補は、第2クラスタ又は第3クラスタの割当クラスタ帯域と成り得る。また、第1クラスタの割当可能範囲がシステム帯域全体に一致しているので、第2クラスタ又は第3クラスタの割当可能範囲内に収まるクラスタ帯域候補は、当然、第1クラスタの割当クラスタ帯域にも成り得る。一方、クラスタ帯域候補が第2クラスタと第3クラスタとの境界を跨ぐ場合には、図5を用いて説明した問題が生じ得る。しかしながら、本実施の形態では、第1クラスタの割当可能範囲をシステム帯域全体に一致させているので、この第1クラスタの割当可能範囲を用いることにより、割当自由度を低下させることがない。
ただし、図2に示した従来のクラスタ帯域の割り当て方法に比べると、システム帯域の低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に、割当クラスタ帯域が集中できない制限が有る。しかしながら、システム帯域の低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に割当クラスタ帯域が集中するケースは確率的に低いため、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。すなわち、チャネルの周波数相関が小さい場合(つまり、割当単位程度の場合)には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とがシステム帯域全体にランダムに生じることになる。このとき、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、約25%である。また、図8で説明したように、クラスタ数が3つ必要になる確率は、約10%である。従って、クラスタ数が3つ必要で、且つ、3つのクラスタ帯域がシステム帯域の半分に集中するケースは、その発生確率が約2.5%となり、レアケースである。また、チャネルの周波数相関が大きい場合には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とが、広い帯域幅を持って現れる。すなわち、クラスタあたりの帯域幅が大きくなるので、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、2.5%よりもさらに小さくなると考えられる。チャネルの周波数相関が大きい環境としては、インドア環境又はマイクロセル環境が考えられる。このような環境では、大きな遅延波が生じないので、チャネルの周波数相関が大きいケースが多い。従って、特に、利用される環境としてインドア環境及びマイクロセル環境がメインとなることが予想されるLTE−Aシステムでは、本実施の形態のような割当可能範囲グループを用いたとしても、割当自由度の低下を殆ど無視することができる。この結果、上記制限を設けたとしても、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置100において、スケジューリング部113が、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタに関する情報を含む割当リソース情報を形成し、送信手段としての符号化部114、変調部115、及び送信RF部116が、スケジューリング部113にて形成された割当リソース情報をリソース割当対象端末に送信する。そして、その複数の割当可能範囲の内、第1の割当可能範囲はシステム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)は、システム帯域を半分に分割したときの低周波数側帯域又は高周波数側帯域である。
こうすることで、割当自由度の低下を抑えてシステムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できる。
なお、以上の説明では、システム帯域を2分割したときの、低周波数側の部分帯域を第2クラスタの割当可能範囲とし、高周波側の部分帯域を第3クラスタの割当可能範囲としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の両端部を除く部分に設定されても良い。要は、第1の割当可能範囲はシステム帯域全体である一方、第1の割当可能範囲と異なる第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)はシステム帯域の部分帯域であれば良い。
図11は、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲がシステム帯域の両端部を除く部分に設定される場合の割当可能範囲グループの説明に供する図である。図11に示される割当可能範囲グループでは、図8と比べて、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅が狭くされているので、シグナリングビット数をさらに低減することができる。特に、LTE―Aシステムでは、システム帯域幅の両端部は、制御チャネル(PUCCH)の送信帯域、又は、周波数割当情報の通知が必要ない予め送信帯域が決まっている周波数ホッピング適用チャネルの送信帯域として使われる。従って、LTE―Aシステムにて図11に示すような割当可能範囲グループを用いることによって、システム帯域の両端部への割当を制限することになるが、周波数割当の自由度は大きく低下せず、システムスループット性能を維持することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2では、第1クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位よりも、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位を小さくする。
実施の形態2では、第1クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位よりも、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位を小さくする。
図12は、本発明の実施の形態2に係る基地局装置300の構成を示すブロック図である。図12において、基地局装置300は、クラスタ割当単位設定部301と、スケジューリング部302とを有する。
クラスタ割当単位設定部301は、入力されるクラスタ数と同数のクラスタ割当単位をスケジューリング部302へ出力する。具体的には、クラスタ割当単位設定部301は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、各割当可能範囲におけるリソース割当単位との関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当単位設定部301は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループに関する情報を受け取り、その割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位をスケジューリング部302へ出力する。ここで、リソース割当単位は、端末に割り当てる周波数リソースの単位、つまり、割当粒度を示す。
ここでも、周波数割当対象端末に適用されるクラスタ数は、上限値が決められている。従って、固定のグループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位が、スケジューリング部302へ出力される。
スケジューリング部302は、スケジューリング部113と同様の機能を有する。ただし、スケジューリング部302は、任意の割当可能範囲において割当クラスタ帯域を選択する際に用いる基本単位(つまり、周波数リソース割当単位)として、クラスタ割当単位設定部301から受け取る、その任意の割当可能範囲に対応するリソース割当単位を用いる。
図13は、本発明の実施の形態2に係る端末装置400の構成を示すブロック図である。図13において、端末装置400は、クラスタ割当単位設定部401と、送信帯域設定部402とを有する。
クラスタ割当単位設定部401は、クラスタ割当単位設定部301と同様の処理を行う。すなわち、クラスタ割当単位設定部401は、入力されるクラスタ数と同数のクラスタ割当単位を送信帯域設定部402へ出力する。具体的には、クラスタ割当単位設定部401は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、各割当可能範囲におけるリソース割当単位との関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当単位設定部401は、クラスタ割当可能範囲設定部204から出力される割当可能範囲グループに関する情報を受け取り、その割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位を送信帯域設定部402へ出力する。
送信帯域設定部402は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケューリング情報を抽出する。そして、送信帯域設定部402は、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲のグループに関する情報と、クラスタ割当単位設定部401から受け取る各割当可能範囲におけるリソース割当単位と、抽出した周波数スケューリング情報とに基づいて、割当クラスタ帯域を特定し、特定した割当クラスタ帯域をマッピング部209へ出力する。
図14は、割当可能範囲グループの説明に供する図である。図14には、最大クラスタ数Nが3の場合が示されている。従って、図14には、第1クラスタの割当可能範囲、第2クラスタの割当可能範囲、及び第3クラスタの割当可能範囲の合計3つの割当可能範囲が示されている。特に、図14において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の全体と一致する。また、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、それぞれシステム帯域のうちの一部の帯域である。
また、第1クラスタの割当可能範囲において用いられる第1のリソース割当単位と、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲のそれぞれで用いられる第2のリソース割当単位とが、異なっている。具体的には、第2のリソース割当単位は、第1のリソース割当単位よりも小さい。また、リソース割当単位は、適用先の割当可能範囲の帯域幅に応じた大きさとなっている。すなわち、帯域幅の広い割当可能範囲程、そこで用いられるリソース割当単位は大きくなる。
図15は、図14に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(3)を用いてシグナリングビット数が求められている。
ここで、P(m)は、クラスタmの割当単位[RB]を示している。図14に示される割当可能範囲グループの場合、P(1)=4[RB]、P(2)=2[RB]、P(3)=2[RB]となる。また、NRB(1)=100[RB]、NRB(2)=30[RB]、NRB(3)=30[RB]としている。
図15と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、第1の割当可能範囲のリソース割当単位と第2の割当可能範囲のリソース割当単位との間に差を設けたとしても、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置300において、スケジューリング部302は、第1の割当可能範囲(上記説明における第1クラスタの割当可能範囲に相当)における第1のリソース割当単位よりも第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)における第2のリソース割当単位を小さくする。
こうすることで、帯域幅の狭い第2の割当可能範囲でリソース割当単位を小さくするので、割当粒度を細かくしても、シグナリングビット数の増加を抑えることができる。また、広い第1の割当可能範囲でリソース割当単位を大きくして割当粒度を粗くしているので、割当可能範囲グループ全体で必要なシグナリングビット数の増加を防止できる。
また、割当可能範囲によって割当粒度を異ならせることができる。例えば、LTEシステム又はLTE―Aシステムで用いられる端末の音声データを送信するVoIPデータの送信帯域幅は、1、2RBと小さい。そのため、VoIPデータを送信する帯域では、1,2RBの小さい空きリソースが頻繁に生じる。そこで、上記第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)で選択されるクラスタ帯域をVoIPデータ送信に割り当てることにより、VoIPデータ送信へのリソース割当を細やかに行うことができる。従って、上記空きリソースにも端末を割当てることができるため、周波数リソースの利用率が上がり、システムスループット性能を向上できる。
(実施の形態3)
実施の形態3では、スケジューリング部が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲の周波数位置を調整すると共に、調整後の周波数位置と基本位置との離間距離に関するオフセット情報を割当リソース情報に含める。
実施の形態3では、スケジューリング部が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲の周波数位置を調整すると共に、調整後の周波数位置と基本位置との離間距離に関するオフセット情報を割当リソース情報に含める。
図16は、本発明の実施の形態3に係る基地局装置500の構成を示すブロック図である。図16において、基地局装置500は、オフセット設定部501と、スケジューリング部502とを有する。
オフセット設定部501は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲の内、システム帯域よりも小さい帯域幅を持つ割当可能範囲のオフセット量を、チャネル推定部107から受け取るチャネル品質に基づいて決定する。
スケジューリング部502は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲の内、システム帯域よりも小さい帯域幅を持つ割当可能範囲の周波数位置を、オフセット設定部501から受け取るオフセット量に基づいて調整する。そして、スケジューリング部502は、周波数位置を調整した後の割当可能グループを用いて、スケジューリング部113と同様に、割当クラスタ帯域を選択する。
図17は、本発明の実施の形態3に係る端末装置600の構成を示すブロック図である。図17において、端末装置600は、オフセット設定部601と、送信帯域設定部602とを有する。
オフセット設定部601は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケジューリング情報を抽出する。そして、オフセット設定部601は、抽出した周波数スケジューリング情報に含まれるオフセット情報を送信帯域設定部602へ出力する。
送信帯域設定部602は、入力されたオフセット情報に基づいて、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲グループを構成する割当可能範囲の周波数位置を調整する。そして、送信帯域設定部602は、基地局装置側から送信された割当クラスタ帯域の位置を、この周波数位置の調整後の割当可能範囲での位置に変換し、周波数位置変換後の割当クラスタ帯域をマッピング部209に設定する。
図18は、基地局装置500の動作説明に供する図である。図18において、下側に示される曲線は、割当対象端末(同図では、端末Aと記載)における周波数に対するチャネル品質が示されている。
基地局装置500においてオフセット設定部501は、割当対象端末おけるチャネル品質が良好な帯域が割当可能範囲に含まれるように、オフセット量を決定する。ここでは、オフセット量を決定する際に基準となる、割当可能範囲の基本位置は、システム帯域の低周波数側の一端とされている。図18に示すチャネル品質の状況では、第2クラスタの割当可能範囲に適用されるオフセット量はゼロであり、第3クラスタの割当可能単位に適用されるオフセット量はdとなっている。
そして、スケジューリング部502では、オフセット設定部501にて決定されたオフセット量に基づいて、割当可能範囲の位置調整が行われると共に、オフセット量に関する情報が割当リソース情報に含められる。このようにオフセット量に関する情報が割当リソース情報に含められるので、実施の形態1で達成されたシグナリングビットの削減数と同程度にするためには、上記第2クラスタの割当可能単位及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅は、図8に示される帯域幅よりも小さくすることが前提となる。
図19は、図18に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(3)を用いてシグナリングビット数が求められている。
図19と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)のオフセット量を通知するようにしても、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置500において、チャネル推定部107が、システム帯域において、リソース割当対象端末のチャネル品質を推定し、オフセット設定部501が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)のオフセット量を決定し、スケジューリング部502が、第2の割当可能範囲の周波数位置を、基本位置からオフセット量だけずれた位置に調整すると共に、オフセット量に関する情報を割当リソース情報に含める。
こうすることで、割当可能範囲をチャネル品質の良い帯域に合わせることができるので、その割当可能範囲内で選択される割当クラスタ帯域のチャネル品質も良くなる。従って、リソース割当対象端末に対してチャネル品質の良好な帯域を割り当てることができるので、伝送誤りの発生確率を低減でき、システムスループットを向上できる。
また、ここでは、第2の割当可能範囲の帯域幅をシステム帯域全体の帯域幅の1/2未満とした。これにより、オフセット量に関する情報に対応するシグナリングビットの増加分を、相殺することができる。
なお、以上の説明では、実施の形態1に係る基地局装置100に対してチャネル品質に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用する場合について説明を行った。しかしながら、これに限定されるものではなく、実施の形態2に係る基地局装置300に対してチャネル品質に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用しても良い。
(実施の形態4)
実施の形態4では、上記第2の割当可能範囲の周波数位置を、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異ならせる。この周波数位置に関する情報は、実施の形態3と同様に、オフセット情報として割当リソース情報に含められる。
実施の形態4では、上記第2の割当可能範囲の周波数位置を、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異ならせる。この周波数位置に関する情報は、実施の形態3と同様に、オフセット情報として割当リソース情報に含められる。
図20は、本発明の実施の形態4に係る基地局装置700の構成を示すブロック図である。図20において、基地局装置700は、オフセット設定部701を有する。
オフセット設定部701は、同時期にリソースが割り当てられる第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とに、異なるオフセット量を設定する。具体的には、オフセット設定部701は、複数の端末IDと、各端末IDに対応するオフセット量に関する情報との対応テーブルを保持している。この端末IDは、例えば、基地局装置500のセル内に存在する端末からの初期アクセス時に、その端末に対して基地局装置500から割り当てられる。そして、オフセット設定部701は、リソース割当対象端末の端末IDを入力とし、この端末IDに対応するオフセット量に関する情報をスケジューリング部502へ出力する。ここで、オフセット量は、端末IDの関数として、予め基地局ごと又はシステムで定義されている。
図21は、本発明に実施の形態4に係る端末装置800の構成を示すブロック図である。図21において、端末装置800は、オフセット設定部801を有する。
オフセット設定部801は、オフセット設定部701と同じ処理を行う。すなわち、オフセット設定部801は、複数の端末IDと、各端末IDに対応するオフセット量に関する情報との対応テーブルを保持している。そして、オフセット設定部801は、リソース割当対象端末の端末IDを入力とし、この端末IDに対応するオフセット量に関する情報を送信帯域設定部602へ出力する。
図22は、基地局装置700の動作説明に供する図である。
上記のようにオフセット設定部701は、リソース割当対象端末の端末IDに応じたオフセット量に関する情報をスケジューリング部502へ出力する。オフセット量に関する情報は、上記した第2の割当可能範囲に対するオフセット量を含む。従って、図22に示すように、第2の割当可能範囲として第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲が有る場合には、オフセット量に関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲のそれぞれに対するオフセット量の組みが含まれる。すなわち、図22において、端末Aのオフセット量に関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲のオフセット量がゼロで、第3クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd1であるオフセット量の組みが含まれる。一方、端末Bのオフセットに関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd2で、第3クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd3であるオフセット量の組みが含まれる。
以上のように本実施の形態によれば、第2の割当可能範囲の周波数位置が、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異なる。
こうすることで、セル内の端末の割当可能範囲の周波数位置を、システム帯域内で分散させることができるので、リソース割当単位当たりに割り当て可能な端末の数がシステム帯域内で平準化される。これにより、システム帯域全体で、一定のマルチユーザダイバーシチゲインが得られるため、セルの周波数リソース利用率が向上できる。この結果として、システムスループットを向上できる。
また、リソース割当端末に割り当てられた端末IDに基づいてオフセット量に関する情報が導出されるので、リソース割当端末側で独自に導出できる。従って、オフセット量に関する情報を基地局から端末へ通知する必要がないので、シグナリングビット数を低減できる。
なお、以上の説明では、実施の形態1に係る基地局装置100に対して複数のリソース割当対象端末間で異なるオフセット量に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用する場合について説明を行った。しかしながら、これに限定されるものではなく、実施の形態2に係る基地局装置300に対して複数のリソース割当対象端末間で異なるオフセット量に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用しても良い。
(実施の形態5)
実施の形態5は、割当可能範囲の帯域幅に関する。本実施の形態に係る基地局装置及び端末装置は、実施の形態1に係る基地局装置100及び端末装置200と同じ構成を有するので、以下では、図6及び図7を用いて説明する。なお、以下で説明する割当可能範囲の最適帯域幅は、実施の形態1に係る基地局装置100でだけでなく、実施の形態2乃至4に係る基地局装置(300,500,700)でも用いることができる。
実施の形態5は、割当可能範囲の帯域幅に関する。本実施の形態に係る基地局装置及び端末装置は、実施の形態1に係る基地局装置100及び端末装置200と同じ構成を有するので、以下では、図6及び図7を用いて説明する。なお、以下で説明する割当可能範囲の最適帯域幅は、実施の形態1に係る基地局装置100でだけでなく、実施の形態2乃至4に係る基地局装置(300,500,700)でも用いることができる。
また、必要なシグナリングビット数が同じで有れば、割当自由度の観点から割当可能範囲の帯域幅はできるだけ広い方が良い。割当自由度が大きければ、それだけシステムスループットも向上するからである。
図23は、1クラスタ当たりで必要なシグナリングビット数に応じた、割当可能範囲の帯域幅が示されている。図23に示されるように、シグナリングビット数によっては、シグナリングビット数が同一となる割当可能範囲の帯域幅が複数存在することがある。この場合には、複数の割当可能範囲の帯域幅の内で最も広い帯域幅が、そのシグナリングビット数に対応する割当可能範囲の帯域幅として設定される。図23では、丸で囲まれた点が、各シグナリングビット数に最適な割当可能範囲の帯域幅を表している。
すなわち、スケジューリング部113が用いる第2の割当可能範囲の帯域幅は、その割当可能範囲に対して要請されている目標シグナリングビット数が有る場合には、式(4)によって求められるシグナリングビット数が上記目標シグナリングビット数と等しくなる帯域幅の内、最も広い帯域幅に一致していることが好ましい。
また、スケジューリング部113が用いる第2の割当可能範囲の帯域幅は、次のように特定することもできる。すなわち、任意のシグナリングビット数X(Xは、自然数)において、上記式(4)の右辺≦2Xを満たすNRBの内、最大の帯域幅を持つものが、割当帯域範囲の最適帯域幅である。
図24は、図10に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件の下で、そのシグナリングビット数を目標シグナリングビット数とした場合の、第2の割当可能範囲の最適帯域幅(つまり、最大割当帯域幅)を示す図である。
図24に示すように、第1クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅は図10と同じにされているが、第2クラスタ及び第3クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅は60RBとなり、図10よりも10RBだけ広くなる。図25には、図24に示された最適帯域幅が適用された割当可能範囲グループが示されている。図25に示すように、第2クラスタの割当可能範囲と第3クラスタの割当可能範囲とは、システム帯域の中央部において一部帯域が重複している。
以上のように本実施の形態によれば、第2の割当可能範囲の帯域幅は、上記式(4)を用いて求められるシグナリングビット数が目標シグナリングビット数と等しくなる複数の帯域幅の内、最も広い帯域幅である。
こうすることで、制限されたシグナリングビット数の中で効率良く割当自由度を向上でき、結果としてシステムスループットを効率良く向上できる。
(他の実施の形態)
(1)実施の形態1乃5では、最大クラスタ数が3であることを前提として説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、最大クラスタ数は4以上でも良い。最大クラスタ数が4及び6の場合の割当可能範囲グループの一例を、図26及び図27にそれぞれ示す。
(1)実施の形態1乃5では、最大クラスタ数が3であることを前提として説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、最大クラスタ数は4以上でも良い。最大クラスタ数が4及び6の場合の割当可能範囲グループの一例を、図26及び図27にそれぞれ示す。
(i)図26においては、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域全体と一致する。第2クラスタ乃至第4クラスタの割当可能範囲は、システム帯域を3分割した場合の3つの部分帯域のそれぞれに対応する。
(ii)図27においては、割当可能帯域グループを構成する6つの割当可能範囲が、所謂ツリー構造をとっている。具体的には、第1クラスタ乃至第3クラスタの割当可能範囲は、実施の形態1のものと同じである。第4クラスタ乃至第6クラスタの割当可能範囲は、システム帯域を4分割した場合の4つの部分帯域の内の3つに一致する。ここでは、特に、システム帯域で最も低周波数側に位置する部分帯域以外の3つの部分帯域が、第4クラスタ乃至第6クラスタの割当可能範囲とされている。
以上のような割当可能範囲グループを用いても、システムスループット性能を維持しながら、シグナリングビット数を低減できる。
(2)また、最大クラスタ数は、2であっても良い。図28は、最大クラスタ数が2の場合の割当可能範囲グループの一例を示す図である。このような割当可能グループを用いても、システムスループット性能を維持しながら、シグナリングビット数を低減できる。
(3)実施の形態5では、第2クラスタ及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅に対してのみ、上記式(4)を用いて求められるシグナリングビット数が目標シグナリングビット数と等しくなる複数の帯域幅の内、最も広い帯域幅とするという条件を適用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第1クラスタの割当可能範囲の帯域幅に対しても、上記条件を適用しても良い。
そうすると、図24に示すように第1クラスタの割当可能範囲の目標シグナリングビット数が9の場合、帯域幅100RBでは上記条件が満たされていない。すなわち、目標シグナリングビット数が9の場合で上記条件を満たす帯域幅は、システム帯域の帯域幅よりも広くなってしまう。従って、システム帯域の帯域幅が100RBで且つ目標シグナリングビット数が9の場合には、上記条件を満たす解は得られない。
そこで、目標シグナリングビット数を1減らして8とした場合の、第1クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅を、図29に示す。その最適帯域幅は、図29に示すように、88RBとなる。こうすることで、第1クラスタの割当可能範囲のシグナリングビット数を削減できる。
図30は、最適帯域幅が88RBである場合の第1クラスタの割当可能帯域の配置例を示す図である。図30において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の両端部を除く帯域に配置されている。こうすることで、実施の形態1で述べたのと同じ理由で、システムスループットを維持することができる。
(4)また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2009年3月16日出願の特願2009−063030の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明のスケジューリング装置及びスケジューリング方法は、ステムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるものとして有用である。
本発明は、スケジューリング装置及びスケジューリング方法に関する。
3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long-term Evolution)の発展形であるLTE-Advancedの上り回線では、セクタスループット性能の改善のために、連続帯域送信に加えて、「非連続帯域送信」を用いることが検討されている(非特許文献1参照)。
非連続帯域送信は、データ信号および参照信号を広い帯域に分散された非連続な周波数帯域に割り当てて送信する方法である。図1に示すように、非連続帯域送信では、データ信号および参照信号は、離散した周波数帯域に割り当てることができる。よって、非連続帯域送信では、連続帯域送信に比べて、各端末のデータ信号および参照信号の周波数帯域割当の自由度が向上する。これにより、より大きな周波数スケジューリング効果を得ることができる。
ここで、非連続帯域送信用周波数リソース割当情報の通知方法として、先頭リソース番号と終了リソース番号の2つの連続帯域割当周波数リソース割当情報を複数送信し、それらを組み合わせることで非連続帯域の割当を行う方法がある(非特許文献2参照)。図2に示すように、基地局は、所定のRB割当単位[RB]ごと(図2では、4[RB]ごと)に、RBG(Resource Block Group)番号を割り振り、各連続帯域(以下、「クラスタ帯域」と呼ぶことがある。)の先頭RBG番号及び終了RBG番号(以下、「クラスタ帯域情報」と呼ぶことがある。)を周波数割当対象端末へ通知する。なお、RB(Resource Block)は、データの最小周波数割当単位であり、1RBは、12サブキャリアで構成される。この通知方法において、周波数リソース割当情報に必要なシグナリングビット数は、最大割当帯域幅をNRB[RB]、RB割当単位をP[RB]、最大クラスタ数をNClusterとすると、下記の式(1)で表すことができる。
よって、図3に示すように、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3の場合には、シグナリングビット数は27ビットになる。図4に示すように、システム帯域幅が100[RB]の場合、各クラスタの割当可能範囲はRBG#1〜RBG#25となり、その範囲内の先頭RBG番号と終了RBG番号を通知することで、端末にクラスタ毎の周波数リソース割当情報を通知することができる。
こうして基地局から通知される周波数リソース割当情報に従って、端末は、上りデータを送信することができる。
3GPP R1-090257, Panasonic, "System performance of uplink non-contiguous resource allocation"
3GPP R1-073535, Samsung, "Comparison of Downlink Resource Allocation Indication Schemes"
3GPP R1-084398, Qualcomm Europe,"Aspects to consider for DL transmission schemes of LTE-A"
しかしながら、従来の非連続帯域割当方法は、周波数リソース割当通知のためのシグナリングビット数が大きいという課題がある。
すなわち、上記式(1)に示すように、シグナリングビット数は、クラスタ数NClusterに比例して増加する。そこで、単純に、最大割当帯域幅NRB[RB]を小さくすることでシグナリングビット数を低減すると、端末の受信品質がより良い帯域をその端末に対して割り当てる等の細やかな割当処理を行うことができず、その結果として、周波数スケジューリングの自由度が低下し、システムスループット性能が劣化してしまう。また、単純に、RB割当単位Pを大きくすることで、シグナリングビット数を低減しても、同様に、システムスループット性能の劣化を招くことになる。
本発明の目的は、システムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるスケジューリング装置及びスケジューリング方法を提供することである。
本発明の一態様のスケジューリング装置は、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成するスケジューラと、前記形成された割当リソース情報を前記リソース割当対象端末に送信する送信手段と、を具備し、第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である、構成を採る。
本発明の一態様のスケジューリング方法は、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成し、第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である。
本発明によれば、システムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるスケジューリング装置及びスケジューリング方法を提供することができる。
周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減する方法として、次のような方法が考えられる。図5は、任意の割当対象端末に割り当てられる各クラスタに割り当て可能な範囲(以下、「割当可能範囲」と呼ぶことがある)を制限することにより、シグナリングビット数を削減する方法の説明に供する図である。すなわち、図5では、各クラスタの割当可能範囲の帯域幅及び最大割当帯域幅NRBが33[RB]と小さくされ、各クラスタの割当可能範囲がシステム帯域内で分散配置されている。各クラスタにおける周波数リソース割当情報(つまり、クラスタ帯域情報)も、各割当可能範囲内でナンバリングされたRBG番号に基づいて、割当リソースの先頭RBG番号と終了RBG番号の2つの情報によって割当対象端末に通知される。これにより、1つの割当可能範囲で1つのクラスタ帯域を通知することができる。逆に、図5の場合、例えば、丸で囲ったような1つの割当可能範囲内に2つ以上のクラスタ帯域を割当てることはできない。また、隣接するクラスタの割当可能範囲の境界を跨いでクラスタ帯域を割り当てる場合には、このクラスタ帯域を割当対象端末に通知するために2つのクラスタ帯域情報を用いる必要がある。従って、図5に示すように3つの割当可能範囲が用意されている場合には、最大3つのクラスタ帯域を1つの割当対象端末へ割り当てることができるところ、2つ以下に制限されてしまう。
すなわち、単純に、各クラスタの割当可能範囲を制限するだけでは、クラスタ帯域の割当自由度が低下してしまい、結果としてシステムスループットを維持できない可能性がある。
このような課題にも鑑みて、発明者は、本発明をするに到った。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図6において、スケジューリング装置としての基地局装置100は、受信RF部101と、分離部102と、DFT部103,104と、デマッピング部105,106と、チャネル推定部107と、周波数領域等化部108と、IDFT部109と、復調部110と、復号部111と、クラスタ割当可能範囲設定部112と、スケジューリング部113と、符号化部114と、変調部115と、送信RF部116とを有する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図6において、スケジューリング装置としての基地局装置100は、受信RF部101と、分離部102と、DFT部103,104と、デマッピング部105,106と、チャネル推定部107と、周波数領域等化部108と、IDFT部109と、復調部110と、復号部111と、クラスタ割当可能範囲設定部112と、スケジューリング部113と、符号化部114と、変調部115と、送信RF部116とを有する。
受信RF部101は、アンテナを介して受信した、後述する端末装置200からの信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を分離部102へ出力する。
分離部102は、受信RF部101から入力される信号をパイロット信号とデータ信号とに分離する。そして、分離部102は、パイロット信号をDFT部103へ出力し、データ信号をDFT部104へ出力する。
DFT部103は、分離部102から受け取るパイロット信号にDFT処理を施し、時間領域から周波数領域の信号に変換する。そして、DFT部103は、周波数領域に変換したパイロット信号をデマッピング部105へ出力する。
デマッピング部105は、DFT部103から受け取る周波数領域のパイロット信号から、後述する端末装置200の送信帯域に対応した部分のパイロット信号を抽出し、チャネル推定部107へ出力する。
チャネル推定部107は、デマッピング部105から受け取る受信パイロット信号と、基地局装置100と端末装置200との間で既知である送信パイロット信号との相関演算を行うことにより、チャネルの周波数変動(つまり、チャネルの周波数応答)及び周波数帯域ごとの受信品質を推定する。そして、この推定結果であるチャネル推定値を、チャネル推定部107は、周波数領域等化部108及びスケジューリング部113へ出力する。
DFT部104は、分離部102から受け取るデータ信号にDFT処理を施し、時間領域から周波数領域の信号に変換する。そして、DFT部104は、周波数領域に変換したデータ信号をデマッピング部106へ出力する。
デマッピング部106は、DFT部104から受け取る信号から端末装置200の送信帯域に対応した部分のデータ信号を抽出し、周波数領域等化部108へ出力する。
周波数領域等化部108は、チャネル推定部107から受け取る、チャネル推定値(つまり、チャネルの周波数応答)を用いて、デマッピング部106から受け取るデータ信号に等化処理を施す。そして、周波数領域等化部108は、等化処理によって得られた信号をIDFT部109へ出力する。
IDFT部109は、周波数領域等化部108から入力されるデータ信号にIDFT処理を施す。そして、IDFT部109は、IDFT処理によって得られた信号を復調部1
10へ出力する。
10へ出力する。
復調部110は、IDFT部109から受け取る信号に復調処理を施し、復調処理によって得られた信号を復号部111へ出力する。
復号部111は、復調部110から受け取る信号に復号処理を施し、受信データを抽出する。
クラスタ割当可能範囲設定部112は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、クラスタ数に応じた割当可能範囲のグループとの関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当可能範囲設定部112は、入力されるクラスタ数と対応する割当可能範囲のグループに関する情報(つまり、そのグループに属する割当可能範囲の帯域に関する情報(例えば、帯域幅、周波数位置))をスケジューリング部113へ出力する。
ここでは、周波数割当対象端末に適用されるクラスタ数は、上限値が決められている。そして、クラスタ割当可能範囲設定部112には、その上限値である最大クラスタ数N(Nは、予め基地局装置100又はシステムで決めた、1つの割当対象端末に対して設定可能なクラスタの最大数)を入力とし、当該最大クラスタ数Nと対応する割当可能範囲のグループに関する情報をスケジューリング部113へ出力する。すなわち、最大クラスタ数Nは通常固定なので、固定のグループがスケジューリング部113へ出力される。この割当可能範囲のグループに関しては、後に詳細に説明する。
スケジューリング部113は、割当対象端末に割り当てる割当クラスタの数、チャネル推定部107から受け取る周波数割当対象端末における受信品質情報、及び、クラスタ割当可能範囲設定部112から受け取る割当可能範囲グループを構成する割当可能範囲に基づいて、周波数割当対象端末へ周波数リソースを割り当てる。具体的には、スケジューリング部113は、チャネル推定部107から受け取る受信品質情報に基づいてクラスタ帯域候補を複数決定し、当該複数のクラスタ帯域候補の中から、各割当可能範囲で多くとも1つのクラスタ帯域候補を割当クラスタ帯域として選択する。この割当クラスタ帯域の数の上限値は、上限クラスタ数Nである。
こうして割り当てられた割当クラスタ帯域のクラスタ帯域情報は、周波数スケューリング情報として、割当対象端末に対して通知される。
符号化部114は、周波数割当対象端末への周波数スケジューリング情報を含む送信データを符号化し、符号化データを変調部115へ出力する。
変調部115は、符号化部114から受け取る符号化データを変調し、変調信号を送信RF部116へ出力する。
送信RF部116は、変調部115から受け取る変調信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、得られた無線信号をアンテナから端末装置200へ送信する。
図7は、本発明の実施の形態1に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。図7において、端末装置200は、受信RF部201と、復調部202と、復号部203と、クラスタ割当可能範囲設定部204と、送信帯域設定部205と、符号化部206と、変調部207と、DFT部208と、マッピング部209と、IDFT部210と、送信RF部211とを有する。
受信RF部201は、アンテナを介して受信した信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を復調部202へ出力する。
復調部202は、受信RF部201から受け取る信号に等化処理及び復調処理を施し、これらの処理を施した信号を復号部203へ出力する。
復号部203は、復調部202から受け取る信号に復号処理を施し、受信データ及び周波数スケジューリング情報等の制御データを抽出する。
符号化部206は、送信データを符号化し、得られた符号化データを変調部207へ出力する。
変調部207は、符号化部206から受け取る符号化データを変調し、データ変調信号をDFT部208へ出力する。
DFT部208は、変調部207から受け取るデータ変調信号にDFT処理を施し、得られた周波数領域のデータ信号をマッピング部209へ出力する。
マッピング部209は、DFT部208から受け取るデータ信号を送信帯域設定部205から受け取る割当クラスタ帯域にマッピングし、得られた信号をIDFT部210へ出力する。
クラスタ割当可能範囲設定部204は、クラスタ割当可能範囲設定部112と同じ処理を行う。すなわち、クラスタ割当可能範囲設定部204は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、適用クラスタ数に応じた割当可能範囲のグループとの関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当可能範囲設定部204は、入力されるクラスタ数情報の示すクラスタ数と対応する割当可能範囲のグループに関する情報(つまり、そのグループに属する割当可能範囲の帯域に関する情報(例えば、帯域幅、周波数位置))を送信帯域設定部205へ出力する。
送信帯域設定部205は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケューリング情報を抽出する。そして、送信帯域設定部205は、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲のグループに関する情報と、抽出した周波数スケューリング情報とに基づいて、割当クラスタ帯域を特定し、特定した割当クラスタ帯域をマッピング部209へ出力する。
IDFT部210は、マッピング部209から受け取る信号にIDFT処理を施す。そして、IDFT部210は、IDFT処理によって得られた信号を送信RF部211へ出力する。
送信RF部211は、IDFT部210から受け取る信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、得られた無線信号をアンテナから基地局装置100へ送信する。
以上の構成を有する基地局装置100及び端末装置200からなる無線通信システムの動作について説明する。
図8は、割当可能範囲グループの説明に供する図である。図8には、最大クラスタ数Nが3の場合が示されている。従って、図8には、第1クラスタの割当可能範囲、第2クラ
スタの割当可能範囲、及び第3クラスタの割当可能範囲の合計3つの割当可能範囲が示されている。特に、図8において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の全体と一致する。また、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、それぞれシステム帯域のうちの一部の帯域である。具体的には、システム帯域を2分割したときの、低周波数側の部分帯域を第2クラスタの割当可能範囲とし、高周波側の部分帯域を第3クラスタの割当可能範囲としている。
スタの割当可能範囲、及び第3クラスタの割当可能範囲の合計3つの割当可能範囲が示されている。特に、図8において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の全体と一致する。また、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、それぞれシステム帯域のうちの一部の帯域である。具体的には、システム帯域を2分割したときの、低周波数側の部分帯域を第2クラスタの割当可能範囲とし、高周波側の部分帯域を第3クラスタの割当可能範囲としている。
ここで、クラスタ数に上限を設けることができるのは、非連続割当において必要となるクラスタ数の発生確率に基づいている(非特許文献4参照)。図9は、システムレベルシミュレーションで得られた1端末当たりに必要なクラスタ数の確率分布を示す図である。図9に示されるように、端末が用いるクラスタ数が1又は2の場合が確率分布の大部分を占めることがわかる。通常、端末の周波数リソース割当を決定する基地局のスケジューラーは、セル内の各端末の受信品質を基にプライオリティを計算し、割当単位ごとにプライオリティが最も高い端末を割当てる。現在のLTEシステム及びLTE−Aシステムでは、システム帯域幅100[RB]に対して、8−10個の端末に対して同時に周波数リソースを割り当てることができる。この条件付近では、各端末でプライオリティが高い上位2個のクラスタ帯域が割当てられれば、システム帯域がほぼ埋まることになる。よって、図9に示すように端末が実際に割当てられるクラスタ数は1又は2が支配的であり、クラスタ数3以上が割当てられる確率は10%前後となる。
図10は、図8に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(2)を用いてシグナリングビット数が求められている。
ここで、NRB(m)は、クラスタmの最大割当帯域幅[RB]を示している。従って、図8に示される割当可能範囲グループでは、NRB(1)=100[RB]、NRB(2)=50[RB]、NRB(3)=50[RB]となる。
図10と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
図8に示される割当可能範囲グループが用いられる場合、スケジューリング部113では、以下のような周波数リソースの割り当てが行われる。すなわち、クラスタ帯域候補が第2クラスタ又は第3クラスタの割り当て可能範囲内に収まる場合には、そのクラスタ帯域候補は、第2クラスタ又は第3クラスタの割当クラスタ帯域と成り得る。また、第1クラスタの割当可能範囲がシステム帯域全体に一致しているので、第2クラスタ又は第3クラスタの割当可能範囲内に収まるクラスタ帯域候補は、当然、第1クラスタの割当クラスタ帯域にも成り得る。一方、クラスタ帯域候補が第2クラスタと第3クラスタとの境界を跨ぐ場合には、図5を用いて説明した問題が生じ得る。しかしながら、本実施の形態では、第1クラスタの割当可能範囲をシステム帯域全体に一致させているので、この第1クラスタの割当可能範囲を用いることにより、割当自由度を低下させることがない。
ただし、図2に示した従来のクラスタ帯域の割り当て方法に比べると、システム帯域の
低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に、割当クラスタ帯域が集中できない制限が有る。しかしながら、システム帯域の低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に割当クラスタ帯域が集中するケースは確率的に低いため、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。すなわち、チャネルの周波数相関が小さい場合(つまり、割当単位程度の場合)には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とがシステム帯域全体にランダムに生じることになる。このとき、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、約25%である。また、図8で説明したように、クラスタ数が3つ必要になる確率は、約10%である。従って、クラスタ数が3つ必要で、且つ、3つのクラスタ帯域がシステム帯域の半分に集中するケースは、その発生確率が約2.5%となり、レアケースである。また、チャネルの周波数相関が大きい場合には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とが、広い帯域幅を持って現れる。すなわち、クラスタあたりの帯域幅が大きくなるので、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、2.5%よりもさらに小さくなると考えられる。チャネルの周波数相関が大きい環境としては、インドア環境又はマイクロセル環境が考えられる。このような環境では、大きな遅延波が生じないので、チャネルの周波数相関が大きいケースが多い。従って、特に、利用される環境としてインドア環境及びマイクロセル環境がメインとなることが予想されるLTE−Aシステムでは、本実施の形態のような割当可能範囲グループを用いたとしても、割当自由度の低下を殆ど無視することができる。この結果、上記制限を設けたとしても、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。
低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に、割当クラスタ帯域が集中できない制限が有る。しかしながら、システム帯域の低周波数側又は高周波数側の半分の範囲に割当クラスタ帯域が集中するケースは確率的に低いため、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。すなわち、チャネルの周波数相関が小さい場合(つまり、割当単位程度の場合)には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とがシステム帯域全体にランダムに生じることになる。このとき、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、約25%である。また、図8で説明したように、クラスタ数が3つ必要になる確率は、約10%である。従って、クラスタ数が3つ必要で、且つ、3つのクラスタ帯域がシステム帯域の半分に集中するケースは、その発生確率が約2.5%となり、レアケースである。また、チャネルの周波数相関が大きい場合には、端末における受信品質の高い帯域と低い帯域とが、広い帯域幅を持って現れる。すなわち、クラスタあたりの帯域幅が大きくなるので、3つのクラスタ帯域の全てがシステム帯域の半分に集中する確率は、2.5%よりもさらに小さくなると考えられる。チャネルの周波数相関が大きい環境としては、インドア環境又はマイクロセル環境が考えられる。このような環境では、大きな遅延波が生じないので、チャネルの周波数相関が大きいケースが多い。従って、特に、利用される環境としてインドア環境及びマイクロセル環境がメインとなることが予想されるLTE−Aシステムでは、本実施の形態のような割当可能範囲グループを用いたとしても、割当自由度の低下を殆ど無視することができる。この結果、上記制限を設けたとしても、上記制限によるシステムスループット性能への影響は殆ど無視することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置100において、スケジューリング部113が、リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタに関する情報を含む割当リソース情報を形成し、送信手段としての符号化部114、変調部115、及び送信RF部116が、スケジューリング部113にて形成された割当リソース情報をリソース割当対象端末に送信する。そして、その複数の割当可能範囲の内、第1の割当可能範囲はシステム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)は、システム帯域を半分に分割したときの低周波数側帯域又は高周波数側帯域である。
こうすることで、割当自由度の低下を抑えてシステムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できる。
なお、以上の説明では、システム帯域を2分割したときの、低周波数側の部分帯域を第2クラスタの割当可能範囲とし、高周波側の部分帯域を第3クラスタの割当可能範囲としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の両端部を除く部分に設定されても良い。要は、第1の割当可能範囲はシステム帯域全体である一方、第1の割当可能範囲と異なる第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)はシステム帯域の部分帯域であれば良い。
図11は、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲がシステム帯域の両端部を除く部分に設定される場合の割当可能範囲グループの説明に供する図である。図11に示される割当可能範囲グループでは、図8と比べて、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅が狭くされているので、シグナリングビット数をさらに低減することができる。特に、LTE―Aシステムでは、システム帯域幅の両端部は、制御チャネル(PUCCH)の送信帯域、又は、周波数割当情報の通知が必要ない予め送信帯域が決まっている周波数ホッピング適用チャネルの送信帯域として使われる。従って、LTE―Aシステムにて図11に示すような割当可能範囲グループを用いる
ことによって、システム帯域の両端部への割当を制限することになるが、周波数割当の自由度は大きく低下せず、システムスループット性能を維持することができる。
ことによって、システム帯域の両端部への割当を制限することになるが、周波数割当の自由度は大きく低下せず、システムスループット性能を維持することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2では、第1クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位よりも、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位を小さくする。
実施の形態2では、第1クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位よりも、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲におけるリソース割当単位を小さくする。
図12は、本発明の実施の形態2に係る基地局装置300の構成を示すブロック図である。図12において、基地局装置300は、クラスタ割当単位設定部301と、スケジューリング部302とを有する。
クラスタ割当単位設定部301は、入力されるクラスタ数と同数のクラスタ割当単位をスケジューリング部302へ出力する。具体的には、クラスタ割当単位設定部301は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、各割当可能範囲におけるリソース割当単位との関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当単位設定部301は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループに関する情報を受け取り、その割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位をスケジューリング部302へ出力する。ここで、リソース割当単位は、端末に割り当てる周波数リソースの単位、つまり、割当粒度を示す。
ここでも、周波数割当対象端末に適用されるクラスタ数は、上限値が決められている。従って、固定のグループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位が、スケジューリング部302へ出力される。
スケジューリング部302は、スケジューリング部113と同様の機能を有する。ただし、スケジューリング部302は、任意の割当可能範囲において割当クラスタ帯域を選択する際に用いる基本単位(つまり、周波数リソース割当単位)として、クラスタ割当単位設定部301から受け取る、その任意の割当可能範囲に対応するリソース割当単位を用いる。
図13は、本発明の実施の形態2に係る端末装置400の構成を示すブロック図である。図13において、端末装置400は、クラスタ割当単位設定部401と、送信帯域設定部402とを有する。
クラスタ割当単位設定部401は、クラスタ割当単位設定部301と同様の処理を行う。すなわち、クラスタ割当単位設定部401は、入力されるクラスタ数と同数のクラスタ割当単位を送信帯域設定部402へ出力する。具体的には、クラスタ割当単位設定部401は、複数のクラスタのそれぞれに適用される割当可能範囲と、各割当可能範囲におけるリソース割当単位との関係に関する情報を保持している。そして、クラスタ割当単位設定部401は、クラスタ割当可能範囲設定部204から出力される割当可能範囲グループに関する情報を受け取り、その割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲のそれぞれに対応するリソース割当単位を送信帯域設定部402へ出力する。
送信帯域設定部402は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケューリング情報を抽出する。そして、送信帯域設定部402は、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲のグループに関する情報と、クラスタ割当単位設定部401から受け取る各割当可能範囲におけるリソース割当単位と、抽出した周波数スケューリング情報とに基づいて、割当クラスタ帯域を特定し、特定した割当クラスタ帯域をマッピング部209へ出力する。
図14は、割当可能範囲グループの説明に供する図である。図14には、最大クラスタ数Nが3の場合が示されている。従って、図14には、第1クラスタの割当可能範囲、第2クラスタの割当可能範囲、及び第3クラスタの割当可能範囲の合計3つの割当可能範囲が示されている。特に、図14において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の全体と一致する。また、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲は、それぞれシステム帯域のうちの一部の帯域である。
また、第1クラスタの割当可能範囲において用いられる第1のリソース割当単位と、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲のそれぞれで用いられる第2のリソース割当単位とが、異なっている。具体的には、第2のリソース割当単位は、第1のリソース割当単位よりも小さい。また、リソース割当単位は、適用先の割当可能範囲の帯域幅に応じた大きさとなっている。すなわち、帯域幅の広い割当可能範囲程、そこで用いられるリソース割当単位は大きくなる。
図15は、図14に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(3)を用いてシグナリングビット数が求められている。
ここで、P(m)は、クラスタmの割当単位[RB]を示している。図14に示される割当可能範囲グループの場合、P(1)=4[RB]、P(2)=2[RB]、P(3)=2[RB]となる。また、NRB(1)=100[RB]、NRB(2)=30[RB]、NRB(3)=30[RB]としている。
図15と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、第1の割当可能範囲のリソース割当単位と第2の割当可能範囲のリソース割当単位との間に差を設けたとしても、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置300において、スケジューリング部302は、第1の割当可能範囲(上記説明における第1クラスタの割当可能範囲に相当)における第1のリソース割当単位よりも第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)における第2のリソース割当単位を小さくする。
こうすることで、帯域幅の狭い第2の割当可能範囲でリソース割当単位を小さくするので、割当粒度を細かくしても、シグナリングビット数の増加を抑えることができる。また、広い第1の割当可能範囲でリソース割当単位を大きくして割当粒度を粗くしているので、割当可能範囲グループ全体で必要なシグナリングビット数の増加を防止できる。
また、割当可能範囲によって割当粒度を異ならせることができる。例えば、LTEシステム又はLTE―Aシステムで用いられる端末の音声データを送信するVoIPデータの送信帯域幅は、1、2RBと小さい。そのため、VoIPデータを送信する帯域では、1,2RBの小さい空きリソースが頻繁に生じる。そこで、上記第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)で選
択されるクラスタ帯域をVoIPデータ送信に割り当てることにより、VoIPデータ送信へのリソース割当を細やかに行うことができる。従って、上記空きリソースにも端末を割当てることができるため、周波数リソースの利用率が上がり、システムスループット性能を向上できる。
択されるクラスタ帯域をVoIPデータ送信に割り当てることにより、VoIPデータ送信へのリソース割当を細やかに行うことができる。従って、上記空きリソースにも端末を割当てることができるため、周波数リソースの利用率が上がり、システムスループット性能を向上できる。
(実施の形態3)
実施の形態3では、スケジューリング部が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲の周波数位置を調整すると共に、調整後の周波数位置と基本位置との離間距離に関するオフセット情報を割当リソース情報に含める。
実施の形態3では、スケジューリング部が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲の周波数位置を調整すると共に、調整後の周波数位置と基本位置との離間距離に関するオフセット情報を割当リソース情報に含める。
図16は、本発明の実施の形態3に係る基地局装置500の構成を示すブロック図である。図16において、基地局装置500は、オフセット設定部501と、スケジューリング部502とを有する。
オフセット設定部501は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲の内、システム帯域よりも小さい帯域幅を持つ割当可能範囲のオフセット量を、チャネル推定部107から受け取るチャネル品質に基づいて決定する。
スケジューリング部502は、クラスタ割当可能範囲設定部112から出力される割当可能範囲グループを構成する複数の割当可能範囲の内、システム帯域よりも小さい帯域幅を持つ割当可能範囲の周波数位置を、オフセット設定部501から受け取るオフセット量に基づいて調整する。そして、スケジューリング部502は、周波数位置を調整した後の割当可能グループを用いて、スケジューリング部113と同様に、割当クラスタ帯域を選択する。
図17は、本発明の実施の形態3に係る端末装置600の構成を示すブロック図である。図17において、端末装置600は、オフセット設定部601と、送信帯域設定部602とを有する。
オフセット設定部601は、復号部203から受け取る制御データに含まれる周波数スケジューリング情報を抽出する。そして、オフセット設定部601は、抽出した周波数スケジューリング情報に含まれるオフセット情報を送信帯域設定部602へ出力する。
送信帯域設定部602は、入力されたオフセット情報に基づいて、クラスタ割当可能範囲設定部204から受け取る割当可能範囲グループを構成する割当可能範囲の周波数位置を調整する。そして、送信帯域設定部602は、基地局装置側から送信された割当クラスタ帯域の位置を、この周波数位置の調整後の割当可能範囲での位置に変換し、周波数位置変換後の割当クラスタ帯域をマッピング部209に設定する。
図18は、基地局装置500の動作説明に供する図である。図18において、下側に示される曲線は、割当対象端末(同図では、端末Aと記載)における周波数に対するチャネル品質が示されている。
基地局装置500においてオフセット設定部501は、割当対象端末おけるチャネル品質が良好な帯域が割当可能範囲に含まれるように、オフセット量を決定する。ここでは、オフセット量を決定する際に基準となる、割当可能範囲の基本位置は、システム帯域の低周波数側の一端とされている。図18に示すチャネル品質の状況では、第2クラスタの割当可能範囲に適用されるオフセット量はゼロであり、第3クラスタの割当可能単位に適用されるオフセット量はdとなっている。
そして、スケジューリング部502では、オフセット設定部501にて決定されたオフセット量に基づいて、割当可能範囲の位置調整が行われると共に、オフセット量に関する情報が割当リソース情報に含められる。このようにオフセット量に関する情報が割当リソース情報に含められるので、実施の形態1で達成されたシグナリングビットの削減数と同程度にするためには、上記第2クラスタの割当可能単位及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅は、図8に示される帯域幅よりも小さくすることが前提となる。
図19は、図18に示される割当可能範囲グループによって3つのクラスタが割り当てられる場合のシグナリングビット数の説明に供する図である。ここでは、図3に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件(つまり、NRB=100[RB]、P=4、NCluster=3)の基で、式(3)を用いてシグナリングビット数が求められている。
図19と図3を比較して分かるように、本実施の形態のように、割当可能範囲グループの構成範囲の内、一部の割当可能範囲のみをシステム帯域全体と一致させる一方、残りの割当可能範囲をシステム帯域の一部の帯域に制限することにより、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)のオフセット量を通知するようにしても、従来の方法に比べて、シグナリングビット数を削減することができる。
以上のように本実施の形態によれば、基地局装置500において、チャネル推定部107が、システム帯域において、リソース割当対象端末のチャネル品質を推定し、オフセット設定部501が、チャネル品質に基づいて、第2の割当可能範囲(上記説明における第2クラスタの割当可能範囲又は第3クラスタの割当可能範囲に相当)のオフセット量を決定し、スケジューリング部502が、第2の割当可能範囲の周波数位置を、基本位置からオフセット量だけずれた位置に調整すると共に、オフセット量に関する情報を割当リソース情報に含める。
こうすることで、割当可能範囲をチャネル品質の良い帯域に合わせることができるので、その割当可能範囲内で選択される割当クラスタ帯域のチャネル品質も良くなる。従って、リソース割当対象端末に対してチャネル品質の良好な帯域を割り当てることができるので、伝送誤りの発生確率を低減でき、システムスループットを向上できる。
また、ここでは、第2の割当可能範囲の帯域幅をシステム帯域全体の帯域幅の1/2未満とした。これにより、オフセット量に関する情報に対応するシグナリングビットの増加分を、相殺することができる。
なお、以上の説明では、実施の形態1に係る基地局装置100に対してチャネル品質に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用する場合について説明を行った。しかしながら、これに限定されるものではなく、実施の形態2に係る基地局装置300に対してチャネル品質に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用しても良い。
(実施の形態4)
実施の形態4では、上記第2の割当可能範囲の周波数位置を、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異ならせる。この周波数位置に関する情報は、実施の形態3と同様に、オフセット情報として割当リソース情報に含められる。
実施の形態4では、上記第2の割当可能範囲の周波数位置を、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異ならせる。この周波数位置に関する情報は、実施の形態3と同様に、オフセット情報として割当リソース情報に含められる。
図20は、本発明の実施の形態4に係る基地局装置700の構成を示すブロック図である。図20において、基地局装置700は、オフセット設定部701を有する。
オフセット設定部701は、同時期にリソースが割り当てられる第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とに、異なるオフセット量を設定する。具体的には、オフセット設定部701は、複数の端末IDと、各端末IDに対応するオフセット量に関する情報との対応テーブルを保持している。この端末IDは、例えば、基地局装置500のセル内に存在する端末からの初期アクセス時に、その端末に対して基地局装置500から割り当てられる。そして、オフセット設定部701は、リソース割当対象端末の端末IDを入力とし、この端末IDに対応するオフセット量に関する情報をスケジューリング部502へ出力する。ここで、オフセット量は、端末IDの関数として、予め基地局ごと又はシステムで定義されている。
図21は、本発明に実施の形態4に係る端末装置800の構成を示すブロック図である。図21において、端末装置800は、オフセット設定部801を有する。
オフセット設定部801は、オフセット設定部701と同じ処理を行う。すなわち、オフセット設定部801は、複数の端末IDと、各端末IDに対応するオフセット量に関する情報との対応テーブルを保持している。そして、オフセット設定部801は、リソース割当対象端末の端末IDを入力とし、この端末IDに対応するオフセット量に関する情報を送信帯域設定部602へ出力する。
図22は、基地局装置700の動作説明に供する図である。
上記のようにオフセット設定部701は、リソース割当対象端末の端末IDに応じたオフセット量に関する情報をスケジューリング部502へ出力する。オフセット量に関する情報は、上記した第2の割当可能範囲に対するオフセット量を含む。従って、図22に示すように、第2の割当可能範囲として第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲が有る場合には、オフセット量に関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲及び第3クラスタの割当可能範囲のそれぞれに対するオフセット量の組みが含まれる。すなわち、図22において、端末Aのオフセット量に関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲のオフセット量がゼロで、第3クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd1であるオフセット量の組みが含まれる。一方、端末Bのオフセットに関する情報には、第2クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd2で、第3クラスタの割当可能範囲のオフセット量がd3であるオフセット量の組みが含まれる。
以上のように本実施の形態によれば、第2の割当可能範囲の周波数位置が、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異なる。
こうすることで、セル内の端末の割当可能範囲の周波数位置を、システム帯域内で分散させることができるので、リソース割当単位当たりに割り当て可能な端末の数がシステム帯域内で平準化される。これにより、システム帯域全体で、一定のマルチユーザダイバーシチゲインが得られるため、セルの周波数リソース利用率が向上できる。この結果として、システムスループットを向上できる。
また、リソース割当端末に割り当てられた端末IDに基づいてオフセット量に関する情報が導出されるので、リソース割当端末側で独自に導出できる。従って、オフセット量に関する情報を基地局から端末へ通知する必要がないので、シグナリングビット数を低減できる。
なお、以上の説明では、実施の形態1に係る基地局装置100に対して複数のリソース割当対象端末間で異なるオフセット量に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用する場合について説明を行った。しかしながら、これに限定されるものではなく、実施の形態2
に係る基地局装置300に対して複数のリソース割当対象端末間で異なるオフセット量に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用しても良い。
に係る基地局装置300に対して複数のリソース割当対象端末間で異なるオフセット量に基づく割当可能範囲の位置調整処理を適用しても良い。
(実施の形態5)
実施の形態5は、割当可能範囲の帯域幅に関する。本実施の形態に係る基地局装置及び端末装置は、実施の形態1に係る基地局装置100及び端末装置200と同じ構成を有するので、以下では、図6及び図7を用いて説明する。なお、以下で説明する割当可能範囲の最適帯域幅は、実施の形態1に係る基地局装置100でだけでなく、実施の形態2乃至4に係る基地局装置(300,500,700)でも用いることができる。
実施の形態5は、割当可能範囲の帯域幅に関する。本実施の形態に係る基地局装置及び端末装置は、実施の形態1に係る基地局装置100及び端末装置200と同じ構成を有するので、以下では、図6及び図7を用いて説明する。なお、以下で説明する割当可能範囲の最適帯域幅は、実施の形態1に係る基地局装置100でだけでなく、実施の形態2乃至4に係る基地局装置(300,500,700)でも用いることができる。
また、必要なシグナリングビット数が同じで有れば、割当自由度の観点から割当可能範囲の帯域幅はできるだけ広い方が良い。割当自由度が大きければ、それだけシステムスループットも向上するからである。
図23は、1クラスタ当たりで必要なシグナリングビット数に応じた、割当可能範囲の帯域幅が示されている。図23に示されるように、シグナリングビット数によっては、シグナリングビット数が同一となる割当可能範囲の帯域幅が複数存在することがある。この場合には、複数の割当可能範囲の帯域幅の内で最も広い帯域幅が、そのシグナリングビット数に対応する割当可能範囲の帯域幅として設定される。図23では、丸で囲まれた点が、各シグナリングビット数に最適な割当可能範囲の帯域幅を表している。
すなわち、スケジューリング部113が用いる第2の割当可能範囲の帯域幅は、その割当可能範囲に対して要請されている目標シグナリングビット数が有る場合には、式(4)によって求められるシグナリングビット数が上記目標シグナリングビット数と等しくなる帯域幅の内、最も広い帯域幅に一致していることが好ましい。
また、スケジューリング部113が用いる第2の割当可能範囲の帯域幅は、次のように特定することもできる。すなわち、任意のシグナリングビット数X(Xは、自然数)において、上記式(4)の右辺≦2Xを満たすNRBの内、最大の帯域幅を持つものが、割当帯域範囲の最適帯域幅である。
図24は、図10に示されるシグナリングビット数を求めたときの条件と同じ条件の下で、そのシグナリングビット数を目標シグナリングビット数とした場合の、第2の割当可能範囲の最適帯域幅(つまり、最大割当帯域幅)を示す図である。
図24に示すように、第1クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅は図10と同じにされているが、第2クラスタ及び第3クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅は60RBとなり、図10よりも10RBだけ広くなる。図25には、図24に示された最適帯域幅が適用された割当可能範囲グループが示されている。図25に示すように、第2クラスタの割当可能範囲と第3クラスタの割当可能範囲とは、システム帯域の中央部において一部帯域が重複している。
以上のように本実施の形態によれば、第2の割当可能範囲の帯域幅は、上記式(4)を用いて求められるシグナリングビット数が目標シグナリングビット数と等しくなる複数の
帯域幅の内、最も広い帯域幅である。
帯域幅の内、最も広い帯域幅である。
こうすることで、制限されたシグナリングビット数の中で効率良く割当自由度を向上でき、結果としてシステムスループットを効率良く向上できる。
(他の実施の形態)
(1)実施の形態1乃5では、最大クラスタ数が3であることを前提として説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、最大クラスタ数は4以上でも良い。最大クラスタ数が4及び6の場合の割当可能範囲グループの一例を、図26及び図27にそれぞれ示す。
(1)実施の形態1乃5では、最大クラスタ数が3であることを前提として説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、最大クラスタ数は4以上でも良い。最大クラスタ数が4及び6の場合の割当可能範囲グループの一例を、図26及び図27にそれぞれ示す。
(i)図26においては、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域全体と一致する。第2クラスタ乃至第4クラスタの割当可能範囲は、システム帯域を3分割した場合の3つの部分帯域のそれぞれに対応する。
(ii)図27においては、割当可能帯域グループを構成する6つの割当可能範囲が、所謂ツリー構造をとっている。具体的には、第1クラスタ乃至第3クラスタの割当可能範囲は、実施の形態1のものと同じである。第4クラスタ乃至第6クラスタの割当可能範囲は、システム帯域を4分割した場合の4つの部分帯域の内の3つに一致する。ここでは、特に、システム帯域で最も低周波数側に位置する部分帯域以外の3つの部分帯域が、第4クラスタ乃至第6クラスタの割当可能範囲とされている。
以上のような割当可能範囲グループを用いても、システムスループット性能を維持しながら、シグナリングビット数を低減できる。
(2)また、最大クラスタ数は、2であっても良い。図28は、最大クラスタ数が2の場合の割当可能範囲グループの一例を示す図である。このような割当可能グループを用いても、システムスループット性能を維持しながら、シグナリングビット数を低減できる。
(3)実施の形態5では、第2クラスタ及び第3クラスタの割当可能範囲の帯域幅に対してのみ、上記式(4)を用いて求められるシグナリングビット数が目標シグナリングビット数と等しくなる複数の帯域幅の内、最も広い帯域幅とするという条件を適用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第1クラスタの割当可能範囲の帯域幅に対しても、上記条件を適用しても良い。
そうすると、図24に示すように第1クラスタの割当可能範囲の目標シグナリングビット数が9の場合、帯域幅100RBでは上記条件が満たされていない。すなわち、目標シグナリングビット数が9の場合で上記条件を満たす帯域幅は、システム帯域の帯域幅よりも広くなってしまう。従って、システム帯域の帯域幅が100RBで且つ目標シグナリングビット数が9の場合には、上記条件を満たす解は得られない。
そこで、目標シグナリングビット数を1減らして8とした場合の、第1クラスタの割当可能範囲の最適帯域幅を、図29に示す。その最適帯域幅は、図29に示すように、88RBとなる。こうすることで、第1クラスタの割当可能範囲のシグナリングビット数を削減できる。
図30は、最適帯域幅が88RBである場合の第1クラスタの割当可能帯域の配置例を示す図である。図30において、第1クラスタの割当可能範囲は、システム帯域の両端部を除く帯域に配置されている。こうすることで、実施の形態1で述べたのと同じ理由で、システムスループットを維持することができる。
(4)また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2009年3月16日出願の特願2009−063030の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明のスケジューリング装置及びスケジューリング方法は、ステムスループットを維持しつつ、周波数リソース割当情報のシグナリング量を削減できるものとして有用である。
Claims (8)
- リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成するスケジューラと、
前記形成された割当リソース情報を前記リソース割当対象端末に送信する送信手段と、
を具備し、
第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である、
スケジューリング装置。 - 前記第2の割当可能範囲は、前記システム帯域を半分に分割したときの低周波数側帯域又は高周波数側帯域である、
請求項1に記載のスケジューリング装置。 - 前記第2の割当可能範囲は、前記システム帯域の両端部を除く帯域に設定される、
請求項1に記載のスケジューリング装置。 - 前記スケジューラは、前記第1の割当可能範囲における第1のリソース割当単位よりも前記第2の割当可能範囲における第2のリソース割当単位を小さくする、
請求項1に記載のスケジューリング装置。 - 前記システム帯域において、前記リソース割当対象端末のチャネル品質を推定するチャネル品質推定手段と、
前記チャネル品質に基づいて、前記第2の割当可能範囲のオフセット量を決定するオフセット量決定手段と、
をさらに具備し、
前記スケジューラは、前記第2の割当可能範囲の周波数位置を、基本位置から前記オフセット量だけずれた位置に調整すると共に、前記オフセット量に関する情報を前記割当リソース情報に含める、
請求項1に記載のスケジューリング装置。 - 前記第2の割当可能範囲の周波数位置は、第1のリソース割当対象端末と第2のリソース割当対象端末とで異なる、
請求項1に記載のスケジューリング装置。 - リソース割当対象端末に対する割当リソースとして、システム帯域内に設定された複数の割当可能範囲のそれぞれにおいて多くとも1つのクラスタ帯域を選択し、選択したクラスタ帯域に関する情報を含む割当リソース情報を形成し、
第1の割当可能範囲は前記システム帯域全体である一方、第2の割当可能範囲は前記システム帯域の部分帯域である、
スケジューリング方法。
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