JPWO2013054417A1 - 無線通信システム、基地局、及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局、及び無線通信方法 Download PDF

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Abstract

無線通信システム(1)は、移動局(30)と通信する基地局(10)と基地局(20)とを有する。基地局(10)は、移動局(30)に対するリソース割当ての結果を、基地局(20)に送信するネットワーク終端部を有する。基地局(20)は、ネットワーク終端部とスケジューリング部とを有する。上記ネットワーク終端部は、上記ネットワーク終端部により送信された、基地局(10)による上記リソース割当ての結果を受信する。スケジューリング部は、上記リソース割当ての結果に基づき、基地局(20)が割当て可能なリソースの内、移動局(30)から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの移動局(30)に対する割当てを停止する。

Description

本発明は、無線通信システム、基地局、及び無線通信方法に関する。
従来、無線通信技術の発達に伴い、より通信速度の高い無線通信ネットワークへの切替えが進められている。例えば近年では、3G(Generation)ネットワークから、LTE(Long Time Evolution)ネットワークへの移行が急速に進められている。LTEは、時分割でのリソース割当てを行うことから、例えばW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)の様に、リソースが時間方向に一様に割り当てられる方式と比較して、音声呼のカバレッジ(通信可能範囲)が狭くなることがある。かかる問題点を解決する手法として、LTEでは、TTI(Transmission Time Interval) Bundlingが採用されている。TTI Bundlingは、音声データの送信に用いられる連続した複数のTTIを、1つのTTIとみなして、エネルギー密度を高めることにより、W−CDMAと同等のカバレッジを実現するものである。
特開2007−151146号公報 特開2011−49987号公報 国際公開第2006/085359号 特表2010−534997号公報
R1-074990, On the Need for VoIP Coverage Enhancement for the E-UTRA UL, Alcatel-Lucent TS36.213, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (EUTRA);"Physical layer procedures", 3GPP TS36.321, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (EUTRA);"Medium Access Control (MAC) protocol specification", 3GPP
しかしながら、上述のTTI Bundlingには、以下に示す様な問題点があった。すなわち、TTI Bundlingを用いると、基地局は、自局のセルの端部に位置する移動局に対して、該移動局による音声データの送信機会を増加させることとなる。また、移動局の送信電力は、隣接する他セルへの干渉源となるが、この干渉は、通常、移動局の送信電力が大きいセルの端部において、顕著となる。その結果、TTI Bundlingの適用された無線通信システムにおける干渉は、特にセル端部において、TTI Bundlingを適用しない場合と比較して、増大する。これにより、システム全体の収容効率が減少すると共に、基地局と移動局間のスループットが低下する。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、カバレッジを拡大しつつ、干渉を低減することのできる無線通信システム、基地局、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する無線通信システムは、一つの態様において、移動局と通信する第1基地局と、第2基地局とを有する。前記第1基地局は、送信部を有する。前記送信部は、前記移動局に対するリソース割当ての結果を、前記第2基地局に送信する。前記第2基地局は、受信部と制御部とを有する。前記受信部は、前記送信部により送信された、前記第1基地局による前記リソース割当ての結果を受信する。前記制御部は、前記リソース割当ての結果に基づき、前記第2基地局が割当て可能なリソースの内、前記移動局から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの前記移動局に対する割当てを停止する。
本願の開示する無線通信システムの一つの態様によれば、カバレッジを拡大しつつ、干渉を低減することができるという効果を奏する。
図1は、無線通信システムの構成を示す図である。 図2は、実施例1、2に係る基地局10、20の機能的構成を示す図である。 図3は、基地局10、20のハードウェア構成を示す図である。 図4は、基地局10の実行するセル端判定処理を説明するためのフローチャートである。 図5は、基地局10の動作を説明するためのフローチャートである。 図6は、音声スケジューリング処理により無線リソースが確保される様子を示す図である。 図7は、実施例1に係る基地局10の実行する音声スケジューリング処理を説明するためのフローチャートである。 図8は、音声スケジューリング処理の実行結果の一例を示す図である。 図9は、実施例1に係る基地局20の実行する無線リソース確保処理を説明するためのフローチャートである。 図10は、変形例1に係る基地局10の実行する干渉低減基地局決定処理を説明するためのフローチャートである。 図11は、変形例2に係る基地局20の実行する干渉低減可否判定処理を説明するためのフローチャートである。 図12は、実施例2に係る基地局20の実行する干渉低減対象リソースのマーキング処理を説明するためのフローチャートである。 図13は、実施例2に係る基地局20の実行する干渉低減対象リソースの他移動局への割当て処理を説明するためのフローチャートである。 図14は、実施例3に係る基地局10の機能的構成を示す図である。 図15は、実施例3に係る基地局10の復号部の構成を示す図である。 図16は、実施例3に係る基地局10による、復調信号の受信タイミングに遅延が発生する様子を示す図である。
以下に、本願の開示する無線通信システム、基地局、及び無線通信方法の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施例により、本願の開示する無線通信システム、基地局、及び無線通信方法が限定されるものではない。
まず、本願の開示する実施例1に係る無線通信システムの構成を説明する。図1は、無線通信システム1の構成を示す図である。図1に示すように、無線通信システム1は、無線通信方式としてLTEが適用されたシステムであり、後述する基地局10と基地局20と移動局30とを有する。基地局10及び基地局20は、それぞれセルC1及びセルC2を形成し、移動局との間で、上り方向の音声データの時分割通信を行う。また、基地局10と基地局20とは、相互に信号及びデータの送受信が可能なように、直接的または上位ネットワークNを介して間接的に有線接続されている。移動局30は、セルC1の端部、かつセルC1、C2の境界付近に位置する携帯電話である。移動局30は、基地局10、20の各基地局と無線通信が可能であり、これらの基地局の内、基地局10宛に音声データを送信する。
図2は、基地局10の機能的構成を示す図である。図2に示すように、基地局10は、受信RF(Radio Frequency)部11と、受信部12と、ネットワーク終端部13と、スケジューリング部14と、送信部15と、送信RF部16とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
受信RF部11は、アンテナA1から受信された上り方向の信号に対して、搬送波除去及びAD(Analog to Digital)変換を行い、受信ベースバンド信号を生成する。受信部12は、受信RF部11から入力された上記受信ベースバンド信号に対し、スケジューリング情報に基づく復調及び復号を行い、受信データを生成する。また、受信部12は、生成された受信データを、ネットワーク終端部13とスケジューリング部14とに対して出力する。更に、受信部12は、伝搬損失の推定値に基づき、移動局30を含む各移動局がセルC1の端部に位置しているか否かの判定を行う。ネットワーク終端部13は、基地局10とコアネットワーク等の上位ネットワークNとの接続を行う。ネットワーク終端部13は、上位ネットワークNから受信された下り方向のデータを送信部15に出力すると共に、受信部12から入力された上り方向のデータを上位ネットワークNへ送信する。
スケジューリング部14は、前述した受信部12と後述する送信部15から入力されたチャネル品質等の情報を基に、無線リソースの割当てを行った後、受信部12及び送信部15に対して、スケジューリング情報を通知する。また、スケジューリング部14は、受信部12によりセル端部に位置すると判定された移動局30につき、所定時間分の音声スケジューリングを実行することにより、移動局30用のリソースを一括して確保する。その後、スケジューリング部14は、上記音声スケジューリングの結果を含む干渉低減要求の送信を、後述する送信部15に指示する。送信部15は、スケジューリング部14から入力されたスケジューリング情報に基づき、下り方向のデータを符号化及び変調することにより、下りベースバンド信号を生成する。送信RF部16は、送信部15から入力された上記下りベースバンド信号をDA(Digital to Analog)変換及び搬送波変調して送信信号を生成し、当該信号を、アンテナA1を介して移動局30に送信する。
以上、基地局10の機能的構成を説明したが、他の基地局20の機能的構成は、基地局10と同様であるので、共通する構成部分には同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。
図3は、基地局10のハードウェア構成を示す図である。図3に示すように、基地局10は、上位ネットワーク終端NPU(Network Processing Unit)10aと、CPU(Central Processing Unit)10bと、ベースバンド処理DSP(Digital Signal Processor)10cと、RF回路10dと、メモリ10eとが、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。RF回路10dは、アンテナA1を有する。メモリ10eは、例えば、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)等のRAM、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等により構成される。
図2に示した基地局10の受信RF部11と送信RF部16とは、ハードウェアとしてのRF回路10dにより実現される。また、受信部12とスケジューリング部14と送信部15とは、ハードウェアとしてのベースバンド処理DSP10cにより実現され、ネットワーク終端部13は上位ネットワーク終端NPU10aにより実現される。以上、基地局10のハードウェア構成を説明したが、基地局20についても、物理的には、基地局10と同様の構成を有するので、共通する構成部分には、末尾が同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。
次に、無線通信システム1の動作を説明する。図1に示したように、無線通信システム1では、移動局30は、基地局10、20の形成するセルC1、C2の境界付近に位置している。したがって、移動局30が基地局10宛に音声データを送信する度に、基地局20は、移動局30から干渉を受けることとなる。このような問題点を解決するために、無線通信システム1は、以下に説明する処理を実行する。
基地局10は、干渉低減を実行するか否かを判定するため、移動局30がセルC1の端部に位置するか否かの判定を行う。図4は、基地局10の実行するセル端判定処理を説明するためのフローチャートである。初期状態では、セル端判定結果として「否定」が設定されている(S1)が、この状態で、ベースバンド処理DSP10c(以下、単に「DSP10c」と記す。)は、伝搬損失を算出する。DSP10cは、移動局30から報告される、移動局30から基地局10への送信電力と、基地局10における実際の受信電力との差(単位はdB)から、基地局10における伝搬損失を算出する(S2)。S3では、DSP10cは、S2で算出された伝搬損失の値と所定の閾値Tとの大小関係を比較し、伝搬損失>閾値Tの関係にある場合(S3;Yes)には、S4の処理に移行する。S4では、DSP10cは、移動局30の伝搬損失が大きいことから、移動局30は基地局10から離れた位置(すなわちセルC1端部)に存在するものと判定する。一方、S3における判定の結果、伝搬損失≦閾値Tの関係にある場合(S3;No)には、DSP10cは、S4の処理を省略し、一連のセル端判定処理を終了する。
次に、図5を参照しながら、基地局10の動作について説明する。図5は、基地局10の動作を説明するためのフローチャートである。S11では、DSP10cは、上述したセル端判定処理により、移動局30がセルC1の端部に位置するか否かを判定する。当該判定の結果、移動局30がセルC1端部に位置する場合(S11;Yes)、DSP10cは、移動局30が音声呼による通信を行っているか否かの判定を行う(S12)。当該判定の結果、移動局30が音声通信中である場合(S12;Yes)、DSP10cは、移動局30につき事前に定められたスケジューリング期間TSCD分の音声スケジューリングを実行する(S13)。そして、DSP10cは、隣接セルC2を形成する基地局20に対する干渉低減要求の送信を、上位ネットワーク終端NPU10aに指示し、上位ネットワーク終端NPU10aは、上記要求を基地局20に送信する(S14)。この干渉低減要求には、S13における音声スケジューリング処理の結果の他、要求元である基地局10に固有の識別番号が含まれる。
なお、S11、S12における判定結果が否定の場合(S11;No,S12;No)には、DSP10cは、S13及びS14の各処理を省略して、一連の動作を終了する。
図6は、上述の音声スケジューリング処理により無線リソースが確保される様子を示す図である。図6では、x軸に時間t(ms)、y軸に周波数mが規定されている。音声スケジューリング処理は、各音声フレームの間隔である20ms周期で、空きリソースが確保されることによって実行される。例えば、図6に示すように、0msのタイミングでは、音声データ受信時の干渉低減用リソース(網掛け部分)として3つの空きリソースr0が所定の位置に確保され、20ms後のタイミングでは、3つの空きリソースr21が確保される。そして、更に20ms後のタイミング40msでは、3つの空きリソースr40が干渉低減用に確保される。なお、リソースが確保される周期は、必ずしも常に20msである必要はなく、2〜5ms程度の遅延は許容される。但し、周期が20ms未満となることはない。
続いて、図7を参照しながら、基地局10の実行する音声スケジューリング処理について説明する。図7は、基地局10の実行する音声スケジューリング処理を説明するためのフローチャートである。まずS21では、DSP10cは、スケジューリング期間TSCDを各音声フレームの間隔TAMRで除算することにより、ループ回数nの値を設定する。例えば、TSCD=100msであり、TAMR=20msである場合、TSCD/TAMR=100ms/20ms=5であることから、5回分(n=0〜4)のループが設定される。S22では、DSP10cは、割当てリソースの初期化を行う。これにより、上記nをパラメータとする無線リソース[n]と割当てタイミング[n]との値に、初期値であるヌル(無効値)が設定される。
S23では、DSP10cは、音声割当て許容遅延(回数)TON分のループ回数τの値を設定する。例えば、上記スケジューリング期間TSCD内に音声割当て許容遅延が3回発生した場合には、3回分(τ=0〜2)のループが設定される。S24では、DSP10cは、無線リソースの割当て対象となるタイミングを割当てタイミングtとして算出する。tは、t=n×TAMR+τにより算出される。同様に、S25では、DSP10cは、周波数リソース分のループ回数mの値を設定する。例えば、上記スケジューリング期間TSCD内に100の周波数リソースが存在する場合には、100回分(m=0〜99)のループが設定される。
S26では、DSP10cは、リソース[t][m]におけるリソースの使用状況を確認し、“未使用”である場合(S26;Yes)には、S27の処理に移行する。S27では、DSP10cは、n番目の音声リソースとして周波数リソース[m]を確保すると共に、無線リソース[n]に“m”を、割当てタイミング[n]に“t”を設定することで、リソース[t][m]の使用状況を“使用中”に更新する。
なお、S27では、DSP10cは、周波数リソースにおけるmの値が小さい順に、音声リソースを確保するものとしたが、音声リソースの割当て順は、必ずしもmの昇順とする必要はない。例えば、DSP10cは、音声リソースを割り当てる周波数リソースの位置を、所定の基準に基づき又は任意に、割当ての都度、変更するものとしてもよい。これにより、基地局10は、周波数ダイバーシティ効果を得ることができる。
一方、S26において、リソース[t][m]におけるリソースの使用状況が既に“使用中”である場合(S26;No)には、DSP10cは、現時点で設定されているmの値を1インクリメントし、m=m+1とする(S28)。τの値についても同様に、DSP10cは、現時点で設定されているτの値を1インクリメントし、τ=τ+1とする(S29)。更に、S27あるいはS29の処理終了後、DSP10cは、現時点で設定されているnの値を1インクリメントし、n=n+1とする(S30)。その結果、S25〜S28の一連の処理は、m回分繰り返し実行され、S23〜S29の一連の処理は、τ回分繰り返し実行される。そして、S21〜S30の一連の処理がn回分繰り返し実行された時点で、上述した音声スケジューリング処理は終了する。
図8は、上述の音声スケジューリング処理の実行結果の一例を示す図である。図8に示すように、基地局10は、音声スケジューリング処理を実行することにより、スケジューリング期間TSCD分の音声スケジューリング結果として、n(=TSCD/TAMR)個の割当てタイミングT(0、21、…)とn個の無線リソースR(m、m、…)とのペアを得る。なお、図8において、無線リソースの確保ができないタイミング(n=2)では、割当てタイミング及び無線リソースの双方において“ヌル”が設定されることで、無線リソースを割当て不能であったことが示されている。
一方、割当て可能な無線リソースについては、DSP10cは、対応する割当てタイミングでのPDCCH(Physical Dedicated Control CHannel)による制御信号の送信を、RF回路10dに指示する。
次に、基地局10に隣接する基地局20の動作を説明する。基地局20は、図5のS14で基地局10から送信された干渉低減要求を受信すると、ベースバンド処理DSP20c(以下、単に「DSP20c」と記す。)は、無線リソース確保処理を実行する。図9は、実施例1に係る基地局20の実行する無線リソース確保処理を説明するためのフローチャートである。S31では、DSP20cは、スケジューリング結果の回数を、ループ回数Nに設定する。これにより、n=0〜N−1のループが設定される。S32では、DSP20cは、無線リソース[n]におけるリソースの設定状態を確認し、“ヌル”である場合(S32;Yes)には、S33の処理に移行する。S33では、DSP20cは、割当てタイミング[n]及び無線リソース[n]を確保すると共に、無線リソース[n]に“m”を、割当てタイミング[n]に“t”を設定することで、リソース[t][m]の使用状況を“使用中”に更新する。
S33の処理終了後、あるいは、S32において無線リソース[n]=“ヌル”でない場合(S32;No)には、DSP20cは、現時点で設定されているnの値を1インクリメントし、n=n+1に更新する(S34)。そして、S31〜S34の一連の処理がn回分繰り返し実行された時点で、上述した無線リソース確保処理は終了する。基地局20が無線リソース確保処理の実行により確保したリソースに関しては、基地局20は、移動局30に対する割当てを行わず、リソース使用状況は“未使用”のままとする。これにより、基地局20が移動局30から受ける干渉が低減される。したがって、基地局10が移動局30から受信する音声データの受信品質は良好に維持される。その結果、セルC1のカバレッジの向上と無線通信システム1全体のスループットの向上とが達成される。
ここで、実施例1の変形態様である変形例1について説明する。基地局10は、セルC1端部に位置する移動局30から、セルC1に隣接するセルの情報あるいは隣接するセルを認識可能な情報を受信し、当該情報に基づき、干渉低減要求の通知先となる基地局を決定する。
図10は、変形例1に係る基地局10の実行する干渉低減基地局決定処理を説明するためのフローチャートである。まずS71では、DSP10cは、移動局にRSRP(Reference Signal Received Power)を報告させるセルの数分のループ回数n(=0〜N−1)を設定する。S72では、DSP10cは、セルnについてのパラメータを初期化する。これにより、隣接状況[n]の初期値として“否定”が、mの初期値として“0”がそれぞれ設定される。S73では、DSP10cは、自セルC1におけるRSRPとS72で初期化されたセルnにおけるRSRP[n]との差分を算出し、その値と閾値Tとの大小関係を比較する。当該比較の結果、RSRP−RSRP[n]<閾値Tが成立する場合(S73;Yes)には、DSP10cは、現時点でのセルnを隣接基地局のセルとしてメモリ10eに記録させる。具体的には、DSP10cは、隣接状況[n]を初期値である“否定”から“肯定”に更新し、隣接基地局[m]に値nを設定する。そして、mの値を1インクリメントし、m+1とする。S74の処理終了後、あるいは、S73においてRSRP−RSRP[n]≧閾値Tが成立する場合(S73;No)には、DSP10cは、現時点で設定されているnの値を1インクリメントし、n=n+1に更新する(S75)。そして、S71〜S75の一連の処理がn回分繰り返し実行された時点で、上述した干渉低減基地局決定処理は終了する。
上述したように、基地局10は、自局の形成するセルC1に在圏する移動局30を介して、基地局20を含む複数の基地局からの受信レベルを示すRSRPを収集する。基地局10のRSRPとの差が小さい基地局は、基地局10の近傍に位置する移動局30における受信レベルが高いことから、移動局30から高い干渉を受けるとの推測が可能である。したがって、基地局10は、自局とのRSRPの差が小さい基地局を選定し、当該基地局を干渉低減の要求先基地局とすることで、干渉低減を要求する基地局を干渉の多く発生する基地局に限定する。その結果、干渉の影響を受け易い基地局に絞った、より効率的な干渉低減が可能となる。また、各基地局が割当て可能なリソースの内、干渉低減のために未使用とする必要性の高いリソースだけが、空きリソースとして確保されこととなる。その結果、リソースの利用効率の低減が抑制される。なお、干渉低減基地局決定処理により干渉低減の要求先として選定される基地局は、複数であってもよい。また、必ずしも基地局10に隣接する基地局である必要はない。
次に、実施例1の更なる変形態様である変形例2について説明する。基地局20は、基地局10からの干渉低減要求に従って確保されたリソース量が、事前に設定された閾値Tを超過した場合、干渉低減を行う(新たな空きリソースを設ける)ことなく、その旨を基地局10に通知する。
図11は、変形例2に係る基地局20の実行する干渉低減可否判定処理を説明するためのフローチャートである。S81では、DSP20cは、現時点で干渉低減のために確保されているリソース数である干渉低減リソース数rと、許否判定用に設定された閾値Tとの大小関係を比較する。当該比較の結果、干渉低減リソース数r<閾値Tが成立する場合(S81;Yes)には、基地局20に、依然として確保可能なリソースが存在するものと判断することができる。したがって、DSP20cは、rに1をインクリメントした上で(S82)、干渉低減を要求されたリソースを確保する(S83)。これに対して、上記比較の結果、干渉低減リソース数r≧閾値Tが成立する場合(S81;No)には、基地局20に、これ以上空きリソースを確保する余裕がないと判断することができる。したがって、DSP20cは、上位ネットワーク終端NPU20aを介して、干渉低減が不可である旨、すなわち、干渉低減を要求されたリソースを確保することができないこと、を基地局10に通知する(S84)。これにより、基地局10からの干渉低減要求は、拒否される。干渉低減要求の拒否を通知された基地局10は、基地局20に対する再度の干渉低減要求を所定時間停止する。
基地局20は、移動局30からの干渉の影響を極力排除するためには、できる限り多くの干渉低減リソースを確保することが望ましい。しかしながら、干渉低減リソースの確保は、未使用リソースの増加を伴うことから、基地局20が、基地局10からの干渉低減要求を無制限に受け入れると、空きリソース量が増大し、リソースの利用効率が著しく低下する恐れがある。そこで、基地局20は、干渉低減リソース数に上限値を設定し、未使用リソース数が当該値を超えた場合には、新たに干渉低減リソースを確保することなく、通常通り、他の移動局へのリソース割当てを行うものとする。これにより、基地局20は、所定の干渉低減機能を維持しつつ、干渉低減リソースの増加による他の移動局への影響、ひいては無線リソースの利用効率の低下を抑えることができる。その結果、限りあるリソースの有効活用が可能となる。
以上説明したように、本実施例に係る無線通信システム1は、移動局30と通信する基地局10と基地局20とを有する。基地局10は、ネットワーク終端部13を有する。ネットワーク終端部13は、移動局30に対するリソース割当ての結果を、基地局20に送信する。換言すれば、基地局10は、基地局10が移動局30からの音声データの受信に使用するリソースを特定可能な上記音声スケジューリングの結果を、干渉低減要求として基地局20に通知する。基地局20は、ネットワーク終端部23とスケジューリング部24とを有する。ネットワーク終端部23は、ネットワーク終端部13により送信された、基地局10による上記リソース割当ての結果を受信する。スケジューリング部24は、当該リソース割当ての結果に基づき、基地局20が割当て可能なリソースの内、移動局30から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの移動局30に対する割当てを停止する。
これにより、基地局20は、基地局10が移動局30から音声データを受信する際、干渉を発生させる原因となるリソースを移動局30に割り当てないようにする。したがって、移動局30から基地局10、20への干渉は、容易かつ確実に減少する。その結果、カバレッジを拡大しつつ、セル間干渉を低減することが可能となる。
次に、実施例2について説明する。実施例2に係る無線通信システムの構成は、図1に示した実施例1における無線通信システムの構成と同様である。また、実施例2における2つの基地局の構成は、図2に示した実施例1に係る2つ基地局10、20の構成と同様である。したがって、実施例2では、実施例1と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。実施例2が実施例1と異なる点は、基地局20が、移動局30に対して割り当てないことを決定したリソースを、セルC2の中央付近に位置する別の移動局に割り当てる点である。以下においては、このような実施例2における基地局10、20の動作を、図12、図13を参照しながら、実施例1との相違点を中心として説明する。
図12は、実施例2に係る基地局20の実行する干渉低減対象リソースのマーキング処理を説明するためのフローチャートである。図12に示す処理は、実施例1に係る動作の説明において参照した図9に示す処理と、S43の処理を除き同様である。したがって、共通するステップには、末尾が同一の参照符号を付すと共に、その詳細な説明は省略する。具体的には、図12のステップS41、S42、S44は、図9に示したステップS31、S32、S34にそれぞれ対応する。
図12のS43では、DSP20cは、割当てタイミング[n]及び無線リソース[n]を確保すると共に、無線リソース[n]に“m”を、割当てタイミング[n]に“t”を設定することで、リソース[t][m]の使用状況を“干渉低減”に更新する。これにより、基地局20は、基地局10からの干渉低減要求の受信に伴い、干渉低減の対象とするリソースに対して、干渉低減の対象であることを示す処理(マーキング処理)を実行する。
基地局20は、移動局30以外の移動局に対するリソースのスケジューリングを行う際、より効果的な干渉低減を実現するために、例えば、SIR(Signal to Interference Ratio)の高いリソースを優先的に割り当てる手法を採ることができる。図13は、当該手法が適用された、干渉低減対象リソースの他移動局への割当て処理を説明するためのフローチャートである。
まずS51では、DSP20cは、パラメータ(選択リソース、SIRの最大値)の初期化を行う。これにより、スケジューリング結果である選択リソースとしてヌル(無効値)の値が、SIRの最大値SIRmaxとして“−∞”が、それぞれ初期値として設定される。SIRmaxは変数であり、初期値としては、如何なる無線リソースもとり得ない最小の値(−∞)が設定される。S52では、DSP20cは、周波数リソースの数を、ループ回数Mに設定する。これにより、m=0〜M−1のループが設定される。S53では、DSP20cは、既にリソースが使用されているか否かを判定するため、リソース[m]におけるリソースの使用状況を確認し、“未使用”である場合(S53;No)には、S54の処理に移行する。一方、S53における判定の結果、リソース[m]が“使用済”である場合(S53;Yes)には、DSP20cは、当該リソース[m]をスケジューリングの対象から除外し、mの値を1インクリメントすることで、次のリソースの判定に移行する(S57)。
S54では、DSP20cは、リソースの割当て対象候補である移動局がセルC2の端部に位置し、かつ、上記リソース[m]が“干渉低減”対象のリソースに設定されているか否かの判定を行う。これらの条件の内、少なくとも一方を欠く場合(S54;No)には、DSP20cは、リソース[m]におけるSIRであるSIR[m]の値と、現時点のSIRmax値との大小関係を比較する(S55)。当該比較の結果、SIR[m]値>SIRmax値を満たす場合(S55;Yes)には、DSP20cは、S53〜S55に上記した条件を満たすリソース(該当リソース)を、選択リソースとしてメモリ20eに記録する(S56)。これにより、基地局20において、セルC2中央付近に位置する移動局に割り当てられる選択リソースとして“m”が、SIRmaxとしてSIR[m]が、それぞれ設定される。その結果、SIRmaxの値は、上記該当リソースのSIR値により更新される。S56にて最終的に選択されたリソースが、基地局20によるスケジューリングの可能なリソースの内、SIRが最大のリソースとして、スケジューリングされる。なお、S56の処理により、選択リソースは、干渉低減対象のリソースとして記録されるに留まり、この時点では、無線リソースとして確保されない。
S56の処理終了後、DSP20cは、現時点で設定されているmの値を1インクリメントし、m=m+1とする(S57)。そして、S52〜S57の一連の処理がm回分繰り返し実行された時点で、上述したマーキング処理は終了する。
なお、S54に上述した条件が何れも肯定の場合(S54;Yes)、あるいは、S55における判定の結果、SIR[m]値≦SIRmax値である場合(S55;No)にも、DSP20cは、S56の処理を省略して、S57の処理を実行する。すなわち、DSP20cは、無線リソース[m]をスケジューリングの対象とすることなく、mの値を1インクリメントすることで、次のリソースの判定に移行する(S57)。
上述したように、基地局20は、受信部22とスケジューリング部24とを有する。受信部22は、移動局30以外の移動局が、基地局20の形成するセルC2の端部に位置するか否かを判定する。スケジューリング部24は、受信部22により上記移動局がセルC2の端部以外に位置すると判定された場合、特定された上記リソースを上記移動局に割り当てる。実施例1では、基地局20は、基地局10から干渉低減を要求されたリソースについては、使用しないことにより、移動局30からの干渉を低減するものとした。実施例1は、最も容易かつ確実に干渉を低減することができる反面、使用されないリソースが多く、リソースの利用効率が低いという問題点がある。すなわち、基地局20が特定のリソースを不使用とすると、本来別の移動局に割当て可能であるにも拘らず、空白のリソースが生じることとなり、利用効率の観点から好ましくない。そこで、実施例2に係る無線通信システム1では、基地局20は、不使用とした該当リソースにつき、基地局10への干渉を与えない移動局(例えば、セルC2端部以外に位置する移動局)に充当する割当てを行う。これにより、基地局20は、無線リソースを有効的に活用することができる。したがって、無線通信システム1は、セル間干渉の低減と無線リソースの利用効率の向上とを同時に実現することが可能となる。
すなわち、基地局20は、各タイミングにおけるスケジューリング処理を実行する際、移動局毎のセル端判定結果を利用して、セル端部に位置する移動局に対しては、干渉低減対象のリソースを割り当てず、セル端部に位置しない移動局に対して当該リソースの割当てを行う。本実施例では、基地局20は、送信を行う移動局が選択済であり、かつ、当該移動局に対して高SIRのリソースを優先的に割り当てる手法を採ることを想定して説明した。しかしながら、基地局20が上記スケジューリング処理を実行する手法は、かかる手法に限定されない。例えば、基地局20が、セルC2に在圏する全ての移動局につき、各リソースのスケジューリングメトリックを比較し、最大のスケジューリングメトリックを与える移動局に対して、リソースを割り当てる手法がある。また、例えば、基地局20が、所定のタイミングで送信を行う移動局を複数選択し、選択された移動局間においてスケジューリングメトリックの比較を行う手法がある。
次に、実施例3について説明する。実施例3に係る無線通信システムの構成は、図1に示した実施例1における無線通信システム1の構成と同様である。また、実施例3における基地局の構成は、基地局10の受信部12を除き、図2に示した実施例1に係る基地局の構成と同様である。したがって、実施例3では、実施例1と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。実施例3が実施例1と異なる点は、基地局10、20が、移動局30から送信される音声データの協調受信を行う点である。以下においては、このような実施例3に係る基地局10の構成及び動作を、図14〜図16を参照しながら、実施例1との相違点を中心として説明する。
図14は、実施例3に係る基地局10の機能的構成を示す図である。図14に示すように、実施例3に係る基地局10の受信部12は、復調部121と復号部122とを有する。復調部121は、受信RF部11から受信ベースバンド信号を入力し、復号部122に復調信号を出力する。図15は、実施例3に係る基地局10の復号部122の構成を示す図である。図15に示すように、復号部122は、復号前処理部122aと、HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)合成部122bと、HARQバッファ122dと、データ復号部122cとを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
復号前処理部122aは、ネットワーク終端部13により受信された復調信号を入力し、対応するユーザプロセスの受信完了状態を確認すると共に、既に受信が完了している場合、復号前処理を実行することなく、受信データを破棄する。復号前処理部122aは、上記確認の結果、受信が完了していない場合には、入力された復調信号に対し、デレートマッチング等の適切な復号前処理を実行することで、復調信号を復号前データに変換する。HARQ合成部122bは、復号前処理部122aから入力された復号前データと、当該データに対応する過去の(前回迄の)復号前データとを合成する。データ復号部122cは、HARQ合成部122bから合成後の復号前データを入力すると、当該データを復号する。また、データ復号部122cは、復号後のデータに対するCRC(Cyclic Redundancy Check)判定により正常な復号が確認されると、当該データを受信データとしてネットワーク終端部13に出力する。その後、ネットワーク終端部13は、受信データを上位ネットワークNへ送信する。なお、CRC判定の結果がNGであった場合、データ復号部122cは、一旦データ復号部122cに入力された合成後の復号前データを、次回以降の再送に用いるため、HARQバッファ122dに格納させる。
基地局20は、基地局10から干渉低減を要求されたリソースを用いて、基地局10と同様にデータの受信を行い、基地局10は、この受信データを、自局による受信データと合成することで、セル端部に位置する移動局30の更なる受信特性の向上を図る。すなわち、基地局10のDSP10cは、基地局20宛に干渉低減要求を送信する際、パイロット系列番号や変調方式等、データの受信に必要となるパラメータを付与し、上記要求と併せて上位ネットワーク終端NPU10aに送信させる。基地局20のDSP20cは、上記干渉低減要求により指定されたパラメータを用いて、該当リソースからデータを受信する。DSP20cは、当該受信データから得られた復調信号を、上位ネットワーク終端NPU20aを介して、基地局10に送信する。
より具体的には、まず、DSP20cは、上述した干渉低減対象リソースのマーキング処理(図12参照)を実行することにより、干渉低減を実行するタイミングとその対象となる無線リソースとをメモリ20eに記録する。次に、DSP20cは、スケジューリング処理を実行する各タイミングにおいて、干渉低減が必要となる無線リソースが存在する場合には、該当リソースによるデータの受信を、上記干渉低減要求により指定されたパラメータと共に設定する。RF回路20dは、通常のリソースによるデータ受信と同様に、上記該当リソースを用いたデータ受信を行うが、このデータを復号することなく、復号前の復調信号を基地局10に転送する。基地局10のDSP10cは、復調信号の受信に伴い、これと対応する、自局が受信した復号前のデータとの合成を行った後、復号処理を実行する。DSP10cは、復号されたデータに上述のCRC判定を施した後、当該データを受信データとして上位ネットワーク終端NPU10aに出力する。そして、上位ネットワーク終端NPU10aは、入力された受信データを上位ネットワークNへ送信する。
ここで、実施例3に係る無線通信システム1は、基地局間通信を伴うことから、基地局10が、上位ネットワーク終端NPU10a経由で基地局20から復調信号を受信するタイミングには、遅延の発生が想定される。図16は、実施例3に係る基地局10による、復調信号の受信タイミングに遅延が発生する様子を示す図である。図16に示すように、基地局10における復調信号の受信タイミングと、基地局20における復調信号の受信タイミングとの間には、基地局20から基地局10への復調信号の転送に伴うネットワーク遅延dが断続的に発生する。しかしながら、基地局10のDSP10cは、復調信号の受信から、合成、復号に至る一連の処理を、基地局20からの復調信号の受信を契機として非同期に実行する。したがって、基地局10は、ネットワーク遅延dの影響を殆ど受けることなく、移動局30の送信する音声データの受信を完了することができる。
上述したように、基地局10のネットワーク終端部13は、基地局20がリソースによりデータを受信する際に用いる情報(パイロット系列番号、変調方式等のパラメータ)を、基地局20に送信する。基地局20の受信部22は、基地局10のネットワーク終端部13により送信された上記情報を用いて、移動局30から上記リソースにより送信されたデータを受信する。基地局20は、上記データを基地局10に送信するネットワーク終端部23を更に有する。基地局10は、移動局30から送信されたデータと、基地局20のネットワーク終端部23により送信された上記データとを合成して受信する受信部12を更に有する。
すなわち、実施例3に係る無線通信システム1によれば、基地局10は、セルC1端部に位置する移動局30からの音声データを受信する。同時に、基地局10は、基地局20に対して、音声スケジューリング結果を干渉低減要求として通知する。これに併せて、基地局10は、基地局20が移動局30からの音声データを受信するのに必要なパラメータを、事前に基地局20に送信する。干渉低減要求を受けた基地局20は、上記パラメータを用いて、上記該当リソースの割り当てられた、移動局30からの音声データを受信した後、当該受信結果を基地局10に送信(フィードバック)する。これにより、基地局10は、移動局30から直接的に受信した音声データと、移動局30から基地局20を経由して間接的に受信した音声データとを合成受信する。したがって、基地局10は、本来自局が受信すべき音声データを、基地局20を代用して基地局20に受信させることにより、基地局20との間で、協調的なデータ受信が可能となる。また、基地局20においても、移動局30からの干渉を低減するために本来使用しないリソースを、移動局30からの音声データ受信のために使用することができる。このため、空きリソースの有効活用が可能となる。その結果、協調受信による更なる収容効率の向上が実現される。
なお、上記各実施例及び変形例では、基地局10がセルC1端部における移動局30の存否を判定する手法として、伝搬損失を用いるものとした。しかしながら、これに限らず、基地局10のDSP10cは、TA(Timing Advance)等のタイミング情報を用いて、遅延量の大きい移動局をセル端部に位置する移動局と判定する等、遅延量の大小に基づき、上記存否を判定するものとしてもよい。また、基地局10のDSP10cは、移動局30から報告されるRSRPを、基地局10と隣接する基地局20との間で比較し、その差が所定の閾値Tよりも小さい場合に、移動局30がセルC1端部に位置すると判定するものとしてもよい。すなわち、DSP10cは、各基地局10、20のRSRPの差分の大小に基づき、上記存否を判定するものとしてもよい。
また、上記各実施例及び変形例では、LTEが適用された無線通信システム1を例示したが、適用される無線通信方式は、これに限らず、例えば、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)等、時分割のリソース割当てを行うものであればよい。
また、上記説明では、個々の実施例毎に個別の構成、及び動作を説明した。しかしながら、各実施例に係る無線通信システム1は、他の実施例や変形例に特有の構成要素を併せて有するものとしてもよい。また、実施例、変形例毎の組合せについても、2つに限らず、3つ以上の組合せ等、任意の形態を採ることが可能である。例えば、実施例2、3に係る基地局10が、変形例1のように、上述の干渉低減基地局決定処理を実行するものとしてもよい。また、変形例1に係る基地局20が、変形例2に特有の干渉低減可否判定機能をもつものとしてもよい。更に、1つの無線通信システムが、実施例1〜3及び変形例1、2において説明した全ての構成要素を併有するものとしてもよい。
上記各実施例では、移動局として、携帯電話、スマートフォン、PDA(Personal Digital Assistant)を想定して説明したが、本発明は、移動局に限らず、基地局との間で通信を行う様々な通信機器に対して適用可能である。
また、基地局10、20の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、基地局10の送信部15と送信RF部16、あるいは、基地局10の受信部12と送信部15をそれぞれ1つの構成要素として統合してもよい。また、無線通信を制御する受信部12、送信部15と、有線通信を制御するネットワーク終端部13とを1つの通信部としてもよい。反対に、スケジューリング部14に関し、音声スケジューリング処理を実行する部分と、セル端部における移動局の存否を判定する部分とに分散してもよい。また、受信部12、22につき、データ受信機能とセル端判定機能とに分散してもよい。更に、メモリ10e、20eを、基地局10、20の外部装置としてネットワークやケーブル経由で接続するようにしてもよい。
1 無線通信システム
10、20 基地局
10a、20a 上位ネットワーク終端NPU
10b、20b CPU
10c、20c ベースバンド処理DSP
10d、20d RF回路
10e、20e メモリ
11、21 受信RF部
12、22 受信部
121 復調部
122 復号部
122a 復号前処理部
122b HARQ合成部
122c データ復号部
122d HARQバッファ
13、23 ネットワーク終端部
14、24 スケジューリング部
15、25 送信部
16、26 送信RF部
30 移動局
A1 アンテナ
C1、C2 セル
d ネットワーク遅延
m 周波数
M 周波数リソース数
N 上位ネットワーク
r 干渉低減リソース数
r0、r21、r40 空きリソース
R 無線リソース
T 割当てタイミング
、T、T、T 閾値
SCD スケジューリング期間
AMR 音声フレーム間隔
ON 許容遅延

Claims (5)

  1. 移動局と通信する第1基地局と、第2基地局とを有する無線通信システムであって、
    前記第1基地局は、
    前記移動局に対するリソース割当ての結果を、前記第2基地局に送信する送信部を有し、
    前記第2基地局は、
    前記送信部により送信された、前記第1基地局による前記リソース割当ての結果を受信する受信部と、
    前記リソース割当ての結果に基づき、前記第2基地局が割当て可能なリソースの内、前記移動局から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの前記移動局に対する割当てを停止する制御部と
    を有することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記第2基地局は、
    移動局が、前記第2基地局の形成するセルの端部に位置するか否かを判定する判定部を更に有し、
    前記制御部は、前記判定部により前記移動局が前記セルの端部以外に位置すると判定された場合、特定された前記リソースを前記移動局に割り当てることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記第1基地局の送信部は、前記第2基地局が前記リソースによりデータを受信する際に用いる情報を、前記第2基地局に送信し、
    前記第2基地局の受信部は、前記第1基地局の送信部により送信された前記情報を用いて、前記移動局から前記リソースにより送信されたデータを受信し、
    前記第2基地局は、
    前記データを前記第1基地局に送信する送信部を更に有し、
    前記第1基地局は、
    前記移動局から送信されたデータと、前記第2基地局の送信部により送信された前記データとを合成して受信する受信部を更に有することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  4. 移動局と通信する第1基地局との間で通信する基地局であって、
    前記第1基地局による前記移動局に対するリソース割当ての結果を前記第1基地局から受信する受信部と、
    前記リソース割当ての結果に基づき、基地局が割当て可能なリソースの内、前記移動局から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの前記移動局に対する割当てを停止する制御部と
    を有することを特徴とする基地局。
  5. 移動局と通信する第1基地局と、第2基地局とを有する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記第1基地局は、
    前記移動局に対するリソース割当ての結果を、前記第2基地局に送信し、
    前記第2基地局は、
    前記第1基地局による前記リソース割当ての結果を前記第1基地局から受信し、
    前記リソース割当ての結果に基づき、前記第2基地局が割当て可能なリソースの内、前記移動局から干渉を受けるリソースを特定し、当該リソースの前記移動局に対する割当てを停止する
    ことを特徴とする無線通信方法。
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