JP2006174369A - 無線基地局における伝送レート選択方法、無線基地局、ｗ−ｃｄｍａ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線基地局において、データの誤りの発生をも考慮して移動機に割り当てる伝送レートを選択する。
【解決手段】無線基地局２００は、アンテナ２０１と、アンテナ２０１を介して複数の移動機１００₁〜１００_nと無線通信を行う無線通信部２０２と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとにＲＴＴを測定するＲＴＴ測定部２０３と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに目標ＳＩＲを測定する目標ＳＩＲ測定部２０４と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとにＢＥＲ／ＢＬＥＲを測定するＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに、対象の移動機と無線基地局２００との間の距離をＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、距離の算出値、目標ＳＩＲの測定値、およびＢＥＲ／ＢＬＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部２０６とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式の無線基地局において複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択する伝送レート選択方法、無線基地局、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムに関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムの無線基地局においては、広域の無線周波数を複数の移動機で共有し、移動機ごとに異なる拡散コードを割り当てることで多重を可能にしている。そのため、複数の移動機で共有する無線周波数においては、図４に示すように、コード化され多重されることにより電力が積み上がることになる。

また、無線基地局においては、各種の限られたリソースがあり、各移動機への下り方向の送信に消費される送信電力にも制限がある。ここで、各移動機には、効率良く下り送信電力を割り当てることが望ましい。例えば、ある移動機への送信に不要な送信電力が消費されてしまうと、無線基地局の送信電力が上限に達し、無線基地局にはそれ以上の移動機を収容できなくなってしまうという事象が発生する
ところで、伝送レートを大きくする場合には、多くのデータを送信するためにコードも多く必要になるとともに、所望の品質を確保するための電力が必要となる。このことから、伝送レートが大きくなればなるほど、送信電力を多く使用する傾向にある。

そこで、最近では、無線基地局において、複数の移動機ごとに、その移動機との間の通信品質を判断し、通信品質に応じてその移動機に割り当てる伝送レートを選択する技術が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらの技術によれば、複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを最適に選択することにより、無線基地局のリソースである下り送信電力を効率良く使用することが可能となる。
特開平０６−２７６１７６号公報 特表平０８−５０９３４９号公報 特開１００４−１３４９２４号公報

ところで、特許文献１〜３に開示された技術においては、無線基地局において、移動機との間の通信品質を判断するに際して、送信電力、ＳＩＲ（Signal to Interference power Ratio：希望波信号対干渉波信号比）、受信レベルなどを用いている。例えば、これらが良好な結果を示していれば安定した無線通信が可能であるとして通信品質が良好であると判断し、対象の移動機に高い伝送レートを割り当てる。

しかしながら、対象の移動機について、送信電力、ＳＩＲ、受信レベルなどが良好であったとしても、データの誤りが多く発生している場合には、無線基地局において、その移動機に高い伝送レートを割り当てても、効率良くデータを送受信することができない。

このように、無線基地局において、移動機に割り当てる伝送レートを選択する場合には、その移動機からのデータの誤りの発生をも考慮して伝送レートを選択することが重要である。

そこで、本発明の目的は、無線基地局において、データの誤りの発生をも考慮して移動機に割り当てる伝送レートを選択することができる、無線基地局における伝送レート選択方法、無線基地局、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、複数の移動機と無線を介して接続された無線基地局にて、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択するための伝送レート選択方法であって、前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定する第１のステップと、前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する第２のステップと、前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているビットの割合を示すＢＥＲを測定する第３のステップと、前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する第４のステップとを有する。なお、前記第４のステップでは、前記距離が短くなるにしたがって伝送レートを高くし、前記目標ＳＩＲが低くなるにしたがって伝送レートを高くし、前記ＢＥＲが低くなるにしたがって伝送レートを高くする。

また、前記ＢＥＲの代わりに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているブロックの割合を示すＢＬＥＲを用いることとしても良い。

以上説明したように本発明によれば、無線基地局において、複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択するに際して、ＢＥＲまたはＢＬＥＲを用いているため、データの誤りの発生をも考慮して対象の移動機との間で行う通信の通信品質を判断した上で、その移動機に割り当てる伝送レートを選択することができるという効果を奏する。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施形態のＷ−ＣＤＭＡ通信システムの構成を示す。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＷ−ＣＤＭＡ通信システムは、複数の移動機１００₁〜１００_nと、複数の移動機１００₁〜１００_nに無線を介して接続され、複数の移動機１００₁〜１００_nの各々に割り当てる伝送レートを選択する無線基地局２００とを有している。

無線基地局２００は、アンテナ２０１と、アンテナ２０１を介して複数の移動機１００₁〜１００_nと無線通信を行う無線通信部２０２と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに、対象の移動機と無線基地局２００との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴ（Round Trip Time）を測定するＲＴＴ測定部２０３と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲ（Target SIR）を測定する目標ＳＩＲ測定部２０４と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているビットの割合を示すＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）およびブロックの割合を示すＢＬＥＲ（Block Error Ratio）を測定するＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５と、複数の移動機１００₁〜１００_nごとに、対象の移動機と無線基地局２００との間の距離をＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、距離の算出値、目標ＳＩＲの測定値、およびＢＥＲ／ＢＬＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部２０６とを有している。

なお、図１においては、無線基地局２００の構成の中で、本発明を実施するための要部の構成のみが示されており、実際には、当然ながらコード多重処理を行う手段、ベースバンド処理を行う手段等の無線基地局を構成する一般的な手段も設けられているが、これらの手段は図１からは省略されている。

また、ＲＴＴ測定部２０３、目標ＳＩＲ測定部２０４、およびＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５における測定方法は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）の標準規格にある公知の方法を用いることができるため、詳細な説明は省略する。

また、ＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５は、ＢＥＲを測定する部分と、ＢＬＥＲを測定する部分とが分離して設けられていても良い。

また、伝送レート選択部２０６は、伝送レートを選択するに際して、ＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５で測定されるＢＥＲまたはＢＬＥＲのいずれか１つを用いて選択を行うものとする。

以下、無線基地局２００において、複数の移動機１００₁〜１００_nの各々に割り当てる伝送レートを選択する方法について説明する。
（送信電力と距離との関係、ＲＴＴに基づく伝送レート選択）
無線基地局２００においては、移動機との間の距離が長くなればなるほど、移動機へ電波が届かなくなる。よって、移動機との間の距離が長くなるにしたがって、その移動機への送信に送信電力が多く消費される傾向にある。

ここで、図２に示すように、無線基地局２００の近くに移動機１００₁が位置し、また、無線基地局２００から遠く離れたところに移動機１００₂が位置する状況を考える。

図２の状況では、無線基地局２００に近い位置にある移動機１００₁は、無線基地局２００から離れた位置にある移動機１００₂よりも小さな電力で無線基地局２００と通信することが可能となる。このような状況において、移動機１００₂に高い伝送レートを割り当てると、移動機１００₂への送信に多くの送信電力が消費されてしまうことになる。

よって、伝送レート選択部２０６は、移動機との間の距離が長くなるにしたがって、その移動機に割り当てる伝送レートを低くする。図２の状況では、無線基地局２００から離れた位置にある移動機１００₂の伝送レートを、無線基地局２００に近い位置にある移動機１００₁よりも低くする。このようにすることで、無線基地局２００の送信電力のリソースを効率良く配分し、無線基地局２００に多くの移動機を収容することが可能となる。

また、ＲＴＴ測定部２０３により測定されるＲＴＴの測定値は、無線基地局２００と移動機との間の距離が長くなればなるほど長くなる。

以上のことから、伝送レート選択部２０６は、対象の移動機と無線基地局２００との間の距離をＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、算出した距離が長くなるにしたがって、その移動機に割り当てる伝送レートを低くする。
（送信電力と無線環境との関係、通信品質に基づく伝送レート選択）
無線基地局２００においては、移動機との間に干渉波による障害等が多い場合はデータの通信品質が悪くなる。よって、対象の移動機との通信の通信品質が悪くなると、通信品質を向上させるために、その移動機への送信電力を高くする傾向にある。

ここで、図３に示すように、無線基地局２００との間に障害物がなく、無線環境が良いエリア（干渉波が少ない等）に移動機１００₃が位置し、また、無線基地局２００との間に障害物が存在し、無線環境が悪いエリア（干渉波が多い等）に移動機１００₄が位置する状況を考える。

図３の状況においては、無線環境が悪いエリアに位置する移動機１００₄は、通信品質を上げるために目標ＳＩＲを高くし、送信電力を高くする。また、移動機１００₄から受信するデータには誤りが多く発生していると考えられる。一方、無線環境が良いエリアに位置する移動機１００₃は、送信電力を上げなくてもより高品質の通信が可能である。また、移動機１００₃から受信するデータには誤りが少ないと考えられる。このような状況において、移動機１００₄に高い伝送レートを割り当てると、移動機１００₄への送信に多くの送信電力が消費されてしまう。

よって、伝送レート選択部２０６は、移動機との通信品質が悪くなるにしたがって、その移動機に割り当てる伝送レートを低くする。図３の状況では、無線環境が悪いエリアに位置する移動機１００₄の伝送レートを、無線環境が良いエリアに位置する移動機１００₃よりも低くする。このようにすることで、無線基地局２００の送信電力のリソースを効率良く配分し、無線基地局２００に多くの移動機を収容することを可能とする。

また、目標ＳＩＲ測定部２０４により測定される目標ＳＩＲの測定値は、移動機の無線環境が悪化して、その移動機との通信品質が悪くなればなるほど高くなる。また、ＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部２０５により測定されるＢＥＲ／ＢＬＥＲの測定値は、移動機の無線環境が悪化して、その移動機との通信品質が悪くなればなるほど高くなる。

以上のことから、伝送レート選択部２０６は、対象の移動機に設定されている目標ＳＩＲが高くなるにしたがって、その移動機に割り当てる伝送レートを低くし、対象の移動機から受信したデータのＢＥＲ／ＢＬＥＲが高くなるにしたがって、その移動機に割り当てる伝送レートを低くする。

なお、伝送レート選択部２０６は、ＲＴＴ、目標ＳＩＲ、およびＢＥＲ／ＢＬＥＲに基づき伝送レートを選択するに際し、これら３つの因子に応じて伝送レートを調整する必要がある場合には、例えば、次のような方法を採る。なお、以下では、ＢＥＲおよびＢＬＥＲのうちＢＥＲを用いた例を示している。

ＲＴＴに基づき算出した距離により変動する伝送レートの変動分をＦ（ｒ）とし、これを次式により算出する。

Ｆ（ｒ）＝ｋ１／ｒ＋ｋ２
ここで、ｒはＲＴＴの測定値に基づき算出した距離、ｋ１，ｋ２は係数である。

また、目標ＳＩＲにより変動する伝送レートの変動分をＧ（ｓ）とし、これを次式により算出する。

Ｇ（ｓ）＝ｌ１／ｓ＋ｌ２
ここで、ｓは目標ＳＩＲの測定値、ｌ１，ｌ２は係数である。

さらに、ＢＥＲにより変動する伝送レートの変動分をＨ（ｂ）とし、これを次式により算出する。

Ｈ（ｂ）＝ｍ１／ｂ＋ｍ２
ここで、ｂはＢＥＲの測定値、ｍ１，ｍ２は係数である。

そして、最終的に選択する伝送レートをＲ_nとし、これを次式により算出する。

Ｒ_n＝Ｉ_n×Ｆ_n（ｒ）×Ｇ_n（ｓ）×Ｈ_n（ｂ）
ここで、Ｉ_nは固定の基準値またはＲ_n-1である。ただし、Ｉ_nをＲ_n-1とする場合、ｎ＝０の時のＩ₀は初期値とする。

上述したように本実施形態においては、無線基地局２００において、ＲＴＴに応じた距離、目標ＳＩＲ、およびＢＥＲ／ＢＬＥＲに基づいて伝送レートを選択することとし、距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、ＢＥＲ／ＢＬＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする構成としたため、次の（１）〜（４）のような効果を奏する。
（１）無線基地局２００においては、複数の移動機１００₁〜１００_nの各々に割り当てる伝送レートを選択するに際して、ＢＥＲ／ＢＬＥＲを用いているため、データの誤りの発生をも考慮して対象の移動機との通信品質を判断した上で、その移動機に割り当てる伝送レートを選択することができる。
（２）複数の移動機１００₁〜１００_nの各々に不要に高い伝送レートが割り当てられることが防止されるため、無線基地局２００から移動機への送信に送信電力が不必要に消費されることを抑えることができる。それにより、無線基地局２００に多くの移動機を収容できる可能性が高くなるとともに、移動機が通信できないという事象が生じる可能性が低くなる。また、無線基地局２００において、ハンドオーバして移動してきた移動機を収容できる可能性が高くなるため、移動機の通話が途中で切れてしまうという事象が生じる可能性も低くなる。
（３）無線基地局２００により複数の移動機１００₁〜１００_nの各々に割り当てられる伝送レートは、対象の移動機の無線環境に応じて適切に選択された伝送レートになるため、より安定した通信が可能となる。また、ある移動機に割り当てる伝送レートが不要に高くなることで無線基地局２００の送信電力が上限値近くになった状態において、さらに電力を高くしなければいけない事象が発生すると、通信の品質が著しく劣化してしまうようなことが発生するが、このようなことが避けられる。
（４）無線基地局２００においては、複数の移動機１００₁〜１００_nの各々の無線環境に応じて伝送レートを選択するために不要な送信電力を低減することができ、それにより、無線基地局２００の消費電力を低減することができるとともに、より低い電力で効率良く通信を行うことができる。つまり、無線基地局２００および移動機の双方の消費電力を低減することができるため、自然環境への電波による影響も減らすことができる。移動機側では、消費電力が下がれば通信可能な時間も長くなる。

本発明の一実施形態によるＷ−ＣＤＭＡ通信システムの構成を示す図である。 図１に示した無線基地局の送信電力と、無線基地局と移動機間の距離との関係を説明する図である。 図１に示した無線基地局の送信電力と、移動機の無線環境との関係を説明する図である。 Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムにおいて、拡散コード多重による無線周波数の共有により電力が積み上がることを説明する図である。

符号の説明

１００₁〜１００_n 移動機
２００ 無線基地局
２０１ アンテナ
２０２ 無線通信部
２０３ ＲＴＴ測定部
２０４ 目標ＳＩＲ測定部
２０５ ＢＥＲ／ＢＬＥＲ測定部
２０６ 伝送レート選択部

Claims (12)

1. 複数の移動機と無線を介して接続された無線基地局にて、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択するための伝送レート選択方法であって、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定する第１のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する第２のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているビットの割合を示すＢＥＲを測定する第３のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する第４のステップとを有する伝送レート選択方法。
2. 前記第４のステップでは、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項１に記載の伝送レート選択方法。
3. 複数の移動機と無線を介して接続された無線基地局にて、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択するための伝送レート選択方法であって、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定する第１のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する第２のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているブロックの割合を示すＢＬＥＲを測定する第３のステップと、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＬＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する第４のステップとを有する伝送レート選択方法。
4. 前記第４のステップでは、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＬＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項３に記載の伝送レート選択方法。
5. 複数の移動機と無線を介して接続され、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択する無線基地局であって、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定するＲＴＴ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する目標ＳＩＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているビットの割合を示すＢＥＲを測定するＢＥＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部とを有する無線基地局。
6. 前記伝送レート選択部は、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項５に記載の無線基地局。
7. 複数の移動機と無線を介して接続され、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択する無線基地局であって、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定するＲＴＴ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する目標ＳＩＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているブロックの割合を示すＢＬＥＲを測定するＢＬＥＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＬＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部とを有する無線基地局。
8. 前記伝送レート選択部は、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＬＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項７に記載の無線基地局。
9. 複数の移動機と、前記複数の移動機と無線を介して接続され、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択する無線基地局とを有してなるＷ−ＣＤＭＡ通信システムであって、
   前記無線基地局は、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定するＲＴＴ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する目標ＳＩＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているビットの割合を示すＢＥＲを測定するＢＥＲ測定部と、
   前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部とを有するＷ−ＣＤＭＡ通信システム。
10. 前記伝送レート選択部は、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項９に記載のＷ−ＣＤＭＡ通信システム。
11. 複数の移動機と、前記複数の移動機と無線を介して接続され、前記複数の移動機の各々に割り当てる伝送レートを選択する無線基地局とを有してなるＷ−ＣＤＭＡ通信システムであって、
    前記無線基地局は、
    前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間でデータが往復する時間を示すＲＴＴを測定するＲＴＴ測定部と、
    前記複数の移動機ごとに、対象の移動機にＳＩＲの目標値として設定されている目標ＳＩＲを測定する目標ＳＩＲ測定部と、
    前記複数の移動機ごとに、対象の移動機から受信したデータについて誤りが発生しているブロックの割合を示すＢＬＥＲを測定するＢＬＥＲ測定部と、
    前記複数の移動機ごとに、対象の移動機と前記無線基地局との間の距離を前記ＲＴＴの測定値に基づいて算出し、さらに、該距離の算出値、前記目標ＳＩＲの測定値、および前記ＢＬＥＲの測定値に基づいて伝送レートを選択する伝送レート選択部とを有するＷ−ＣＤＭＡ通信システム。
12. 前記伝送レート選択部は、前記距離が長くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記目標ＳＩＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くし、前記ＢＬＥＲが高くなるにしたがって伝送レートを低くする、請求項１１に記載のＷ−ＣＤＭＡ通信システム。

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