JP2010283634A

JP2010283634A - 無線通信システムのリソース割当方法及び通信装置

Info

Publication number: JP2010283634A
Application number: JP2009135690A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tamaki; 諭玉木; Rintaro Katayama; 倫太郎片山; Hirotake Ishii; 裕丈石井; Tomoshi Yamamoto; 知史山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: JP5222794B2; US20100309864A1; US8462718B2

Abstract

【課題】直交周波数分割多元接続方式を採用する無線通信システムにおいて、動的なセル間干渉調整技術によってセル毎のリソース使用状況の不均衡を防ぐ場合に、セル毎のリソース制限の分断によってリソース割当に制限が生じ、特性が劣化する。
【解決手段】１ないしは複数のサブキャアからなるリソースブロック単位でリソース割当を行い、セル間干渉調整制御情報を基地局間で互いに通知し合い、該セル間干渉調整制御情報に基づいてセル内の該リソースブロック毎の送信電力の制約を決定し、隣接するリソースブロックと送信電力の制約が異なるリソースブロックから順に該送信電力の制約の判定を変更する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、無線通信システムに関し、例えば、直交周波数分割多元接続方式を採用するセルラ無線通信システムにおいて、リソースの割当方法及び当該方法を実現する通信装置に関する。

無線通信の広帯域化に伴って、以下サブキャリアと称する複数の周波数帯域に送信情報を分割して通信を行うマルチキャリア通信方式が用いられている。マルチキャリア通信方式のうち、ＯＦＤＭ (ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重)方式は、サブキャリアあたりの帯域幅を狭帯域化することで遅延波に対する耐性を向上しつつ、信号の直交性を利用することでサブキャリア間のガードバンドを不要として高い周波数利用効率を実現できることから幅広いシステムで採用されている。またＯＦＤＭ方式の無線リソースを、1ないしは複数のサブキャリアと一定の時間幅とを持つ以下リソースブロックと称する単位毎に分割して多元接続を行うＯＦＤＭＡ (ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：直交周波数分割多元接続)方式がＷｉＭＡＸ (ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ) やＬＴＥ (ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ)と呼ばれるシステムで採用されている。

例えば非特許文献１には、ＬＴＥにおける無線リソース分割並びに変調方式について記載されている。基地局から移動局への下りのデータ通信には時間及び周波数リソースにユーザ毎の変調信号を直接割り当てるＯＦＤＭＡ方式が記載されている。一方移動局から基地局への上りのデータ通信には、ユーザ毎の変調信号を一旦ＤＦＴ (ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ) によって変換した後に時間及び周波数リソースに割り当てるＳＣ−ＦＤＭＡ (ＳｉｎｇｌｅＣａｒｒｉｅｒ − ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｌｅＡｃｃｅｓｓ) 方式が記載されている。

これら無線通信方式において、セル間の干渉を低減するためにセル毎に使用するリソースに制約を設けるＩＣＩＣ (Ｉｎｔｅｒ−ＣｅｌｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ：セル間干渉調整)技術が用いられる。例えば特許文献１には、セル間干渉を低減するために、セル内に位置する移動局の位置によって異なる周波数を使用する技術が開示されている。

また、セル毎に移動局数や通信量等の負荷状況は異なり、また時間の経過によって変化するため、固定的にリソースを制約するとセル毎にリソースの使用状況の不均衡が生じてしまう。この不均衡を防ぐためにセル間で負荷情報を交換して動的にリソースの制約を調整する方法が提案されている。非特許文献２では、セル間で交換する負荷情報として基地局間のインタフェースであるＸ２インタフェースにおいて、基地局がリソースブロック毎に受信した干渉レベルを示すＵＬＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＯｖｅｒｌｏａｄＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ、周囲のおのおののセルからのリソースブロックごとの干渉に対する感度を示すＵＬＨｉｇｈＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ、基地局からのリソースブロック毎の送信電力情報であるＲｅｌａｔｉｖｅＮａｒｒｏｗｂａｎｄＴｘＰｏｗｅｒといった情報が標準化されている。

特表2008−530918号公報

3rd Generation Partnership Project: TSG RAN; E-UTRA; Physical Channels and Modulation (Release 8), 3GPP TS 36.211 V8.6.0, 2009/03 3rd Generation Partnership Project: TSG RAN; E-UTRAN; X2 application protocol (X2AP) (Release 8), 3GPP TS 36.423 V8.5.0, 2009/03

セル間で互いに通知する負荷情報を用いる動的なセル間干渉調整技術では、セル毎の負荷状況の違いや変化に追従するためには、細かい単位で負荷情報を通知してリソースの制約を変更することが求められる。一方で、細かい単位で負荷情報を通知してリソースの制約を変更すると、セル毎のリソースの制約が細かい単位ごとに断片化すると言う状況が発生する。

本発明は、セル毎のリソース使用状況の不均衡を防ぐこと、セル間干渉を低減させること、及びセル毎のリソース制約の断片化を低減することのうち、少なくとも一を実現することを目的とするリソース割当方法及びリソース割り当て装置を提供する。

上記課題の少なくとも一を解決するための手段として、本発明の一態様である信号処理方法では、１ないしは複数のサブキャアからなるリソースブロック単位でリソース割当を行い、セル間干渉調整制御情報を基地局間で互いに通知し合い、該セル間干渉調整制御情報に基づいてセル内の該リソースブロック毎の送信電力の制約を決定し、隣接するリソースブロックと送信電力の制約が異なるリソースブロックから順に該送信電力の制約の判定を変更する。

本発明の一態様によれば、無線通信システムにおいて、動的なセル間干渉調整技術によってセル毎のリソース使用状況の不均衡を防ぎつつセル間干渉を低減させる。また、本発明の一態様によれば、セル毎のリソース制限の断片化を低減する。

セルラ無線通信システムの構成例を示す図。下り通信におけるデータ送信のシーケンスの一例を示す図。上り通信におけるデータ送信のシーケンスの一例を示す図。ＯＦＤＭＡにおけるリソース割当の一例を示す図。セル間干渉調整のための帯域の分割の一例を示す図。本発明を適用する基地局における信号処理を表すブロック図の一例を示す図。下り送信電力判定処理の概要の一例を示す図。上り送信電力判定処理の概要の一例を示す図。端末の送信電力クラスとサブ帯域ごとの制約の関係の一例を示す図。ＣＰＵやＤＳＰを主体とした基地局実装例の模式図。本発明を適用する動的ＩＣＩＣ制御部の信号処理を表すブロック図の一例を示す図。システム帯域内のサブ帯域分割及び制約電力の一例を示す図。システム帯域内のサブ帯域分割及び制約電力の別の一例を示す図。セル間干渉調整制御情報の変化に対する制約の一例を示す模式図。送信電力制約決定部の処理の流れの一例を示すフロー図。送信電力制約強化判定の処理の流れの一例を示すフロー図。送信電力制約緩和判定の処理の流れの一例を示すフロー図。基地局が保持する端末からの報告値のテーブルの一例を示す図。基地局における各端末の割当状況を示すテーブルの一例を示す図。下り送信電力判定処理及び上り送信電力判定処理にて用いる閾値を保持するテーブルの一例を示す図。セル間干渉調整制御情報の一例を示す図。基地局において各端末の所属クラスを保持するテーブルの一例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

なお、以下でパイロット信号とは受信信号を復調する際の振幅及び位相の基準信号として、あるいは受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いられる固定ないしは半固定のパターンを持つ信号を指し、リファレンス信号とも称される。また復調する際の基準信号として用いるパイロット信号と受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いるパイロット信号とが同一であっても良いし、別個の信号であっても良い。また、パイロット信号はセル内の複数の端末で共通して用いても良いし、端末ごとに個別に用いても良い。

また、以下の例ではリソース割当に用いるリソースブロックや帯域、端末のクラス分けの数や幅等について特定の値を用いて説明を行うことがあるが、これらの値は説明に用いる値に限定されず、他の値を用いても良い。

また、以下の例ではシーケンスや処理の流れについて特定の順序で説明を行うことがあるが、ある処理の結果を次の処理で使用するような順序に対する依存性がある場合を除き処理の順序が入れ替わっても良いし、また並行して処理を行っても良い。

図１はセルラ無線通信システムの構成例を示す図である。本構成例のセルラ無線通信システムは、複数の基地局１０１、複数の端末１０２、複数の基地局と接続される基地局制御装置１０３およびネットワーク１０４を有する。基地局１０１が送信し端末１０２が受信する通信を下り、端末１０２が送信し基地局１０２が受信する通信を上りと称する。同様に基地局１０１が送信し端末１０２が受信する無線信号を以下では下り信号と称し、逆に端末１０２が送信し基地局１０１が受信する無線信号を以下では上り信号と称する。

基地局１０１は、基地局制御装置１０３を介してネットワーク１０４と有線で接続され、下り信号を端末１０２に対して送信し、また端末１０２が送信した上り信号を受信する。また、基地局１０１は下り信号及び上り信号それぞれのどのリソースブロックをどの端末１０２との通信に使用するかや、例えば送信電力などの信号送信に使用するパラメータの決定を行う以下スケジューリングと称する処理を行う。基地局１０１はスケジューリングの結果を下り信号に含ませた上で全ての端末１０２に報知する。あるいは基地局１０１は、スケジューリングの結果に影響を受ける端末１０２にのみ通知してもよい。

セル１０５は、基地局１０１と端末１０２とが無線接続により通信可能なおおよその範囲を示す。図では円形で示しているがいかなる形状でも良い。例えば複数の基地局１０１が同じ位置に存在し、基地局１０１から見た方角によって異なるセル１０５として扱うことも可能である。また、複数の基地局１０１がそれぞれ別個の装置である必要はなく、単一の装置が複数のセル１０５の範囲内の端末１０２と通信しても良い。

なお、基地局間のインタフェースであるＸ２インタフェースは論理的なインタフェースであり、基地局間で情報のやり取りＸ２インタフェースを介して行う場合、基地局同士が直接有線で接続されていても良いし、あるいは図１の構成例のように基地局制御装置１０３を介して接続されていてもよく、更にはネットワーク１０４を介して接続されていても良い。

図２は下り通信におけるデータ送信のシーケンスの一例を示す図である。
端末１０２は、シーケンス２０１においてパイロット信号並びに制御情報を基地局から受け取る。ここで制御情報とはセル内の全端末あるいは特定の端末に対して報知する情報であり、例えば信号帯域幅や基地局の送信電力などを含む。次いで端末は受け取ったパイロット信号並びに制御情報を元に受信電力を測定し、シーケンス２０２において受信電力を基地局に報告する。ここで、報告する受信電力とは例えばＲＳＲＰ（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌＲｅｃｅｉｖｅｄＰｏｗｅｒ）やＲＳＲＱ（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌＲｅｃｅｉｖｅｄＱｕａｌｉｔｕ）といった値であり、測定した受信電力そのものであっても良いし、複数の測定結果を平均した値であっても良い。基地局は報告を受けた各端末の受信電力等を基準に下りスケジューリング処理を行い、どの端末への下り信号の送信にどのリソースブロックを割り当てるかを意味するリソース割当情報を決定する。次いで基地局はシーケンス２０３において下りスケジューリング処理の結果に基づいてリソース割当情報とデータとを端末に対して送信する。端末は受信したリソース割当情報に基づいてデータの受信処理を行い、データの復号の成否をシーケンス２０４において基地局に対して送信し、再びシーケンス２０１に戻り、全データの送信終了まで繰り返し処理を行う。

なお、繰り返し処理を行う際に、シーケンス２０１からシーケンス２０４までの処理全てを行わずに一部の処理をスキップしても良い。また、例えばシーケンス２０４の復号結果のフィードバックと同時にシーケンス２０２の受信電力報告を行うように、複数のシーケンスをまとめて行っても良い。

図３は上り通信におけるデータ送信のシーケンスの一例を示す図である。
端末はシーケンス３０１においてパイロット信号並びに制御情報を基地局から受け取る。ここで制御情報とはセル内の全端末あるいは特定の端末に対して報知する情報であり、例えば信号帯域幅や基地局の送信電力などを含む。次いで端末は受け取ったパイロット信号並びに制御情報を元に受信電力を測定し、シーケンス３０２において受信電力及び端末の送信電力を基地局に報告する。基地局は報告を受けた各端末の受信電力や送信電力、基地局が測定した上り受信電力等を基準に上りスケジューリング処理を行い、どの端末への上り信号の送信にどのリソースブロックを割り当てるかを意味するリソース割当情報を決定する。次いで基地局はシーケンス３０３において上りスケジューリング処理の結果に基づいてリソース割当情報を端末に対して送信する。端末は受信したリソース割当情報に基づいたリソースブロックを用いてシーケンス３０４において基地局に対してデータを送信する。基地局はデータの受信処理を行い、データの復号の成否をシーケンス３０５において端末に対して送信し、再びシーケンス３０１に戻り、全データの送信終了まで繰り返し処理を行う。

なお、繰り返し処理を行う際に、シーケンス３０１からシーケンス３０５までの処理全てを行わずに一部の処理をスキップしても良い。また、例えばシーケンス３０５の復号結果のフィードバックと同時にシーケンス３０３のリソース割当情報の送信を行うように、複数のシーケンスをまとめて行っても良い。

図２及び図３では、データ通信を行う場合に、基地局１０１が、端末１０２に対して、パイロット信号及び制御情報を送信し、その応答として、端末から受信電力を受信する。そして、スケジューリング処理で、端末に割り当てる周波数リソースを決定し、端末１０２に割り当てる点で共通する。

図１８は基地局が保持する端末からの報告値のテーブルの一例を示す図である。基地局では、端末から報告された下り受信電力値１８２０及び上り送信電力値１８３０を端末それぞれのＩＤ１８１０と関連付けて保存する。なお、基地局が保持する値は端末から報告された値そのものであっても良いし、端末から報告された値に対して統計処理を行った結果でもよいし、またその両者であっても良い。また情報の保持のためのデータ構造は端末のＩＤと各報告値との関連を保存できる形式であればどのような形式であっても良い。また、保持する情報は端末のＩＤと下り受信電力値と上り送信電力値とのみに限られる事は無く、他の情報も同時に保持しても良い。

図１９は基地局における各端末の割当状況を示すテーブルの一例を示す図である。基地局では、上りスケジューリング処理及び下りスケジューリング処理の結果である下り割当状況１９２０及び上り割当状況１９３０を端末それぞれのＩＤと関連付けて、保存する。上り割当状況及び下り割当状況にはそれぞれ割当リソースブロックを示す情報１９４０と割当タイムスタンプを示す情報１９５０が含まれる。なお、下り割当状況及び上り割当状況はそれぞれの保持数は端末ごとにそれぞれ1つである必要は無く、端末ごとに異なる数の割当状況を保持しても良いし、上り割当状況と下り割当状況とで保持数が異なっていても良い。また情報の保持のためのデータ構造は端末のＩＤと上り割当状況及び下り割当状況との関連を保存できる形式であればどのような形式であっても良い。また、保持する情報は端末のＩＤと下り割当状況と上り割当状況とのみに限られる事は無く、他の情報も同時に保持しても良い。

図４はＯＦＤＭＡにおけるリソース割当の一例を示す図である。リソース割当は、破線で囲まれる割当て単位である１ないしは複数のリソースブロック単位でリソースを割当てる。リソースブロックは時間軸方向には単位時間、周波数方向には1ないしは複数のサブキャリアで区切られた時間及び周波数の範囲である。例えばＬＴＥの場合には、リソースブロックの単位時間は1msで6もしくは7ＯＦＤＭシンボルに相当し、周波数方向にはリソースブロックあたりのサブキャリア数は12である。上りあるいは下りの通信を行う際のリソース割当は、図中割当リソースとして記しているように、1ないしは複数のリソースブロックをまとめて割当てる事で行う。

なお、以下の説明で隣接するリソースブロックとは周波数方向に隣接するリソースブロックを指す。例えば図4の周波数f8のリソースブロックは、周波数f7のリソースブロックと周波数f9のリソースブロックとに隣接する。なお、システム帯域幅の両端のリソースブロックはそれぞれ互いに隣接していないとみなしても良いし隣接しているとみなしても良い。例えば図４の例の場合、周波数f1のリソースブロックは周波数f2のリソースブロックのみと隣接しているとみなしても良いし、周波数f15のリソースブロックと隣接しているとみなしてもよい。

図５はセル間干渉調整のための帯域の分割の一例を示す図である。セル間干渉調整を行うために、システム帯域は、1ないしは複数のリソースブロックに相当する帯域幅を持つ1ないしは複数のサブ帯域に分割される。図５はシステム帯域幅が１５リソースブロック相当の帯域幅を持ち、サブ帯域ａとして６リソースブロック相当の帯域幅を、サブ帯域ｂとして３リソースブロック相当の帯域幅を、サブ帯域ｃとして６リソースブロック相当の帯域幅割り当てる例である。一つのサブ帯域はサブ帯域ｂやサブ帯域ｃの例のように連続したリソースブロックに対応しても良いし、サブ帯域ａの例のように連続していないリソースブロックの集合に対応していても良い。

なお、図５の例ではシステム帯域を３つのサブ帯域に分割しているが、分割数は３に限定される必要はなく、２や４以上のサブ帯域に分割しても良いし、あるいはシステム帯域を分割せずに一つのサブ帯域として扱う基地局があっても良い。また、一つのサブ帯域あたりの帯域幅は複数のリソースブロック相当の帯域幅である必要は必ずしもなく、1リソースブロック幅相当のサブ帯域があっても良い。

図６は、本実施例における基地局１０１における信号処理を表すブロック図の一例を示す図である。基地局１０１は、送信信号生成のためにＯＦＤＭ信号生成部５１１、チャネル多重化部５１２、パイロット信号生成部５１３、チャネル符号化・変調部５１４、割当情報符号化・変調部５１５を持つ。また基地局は信号受信のためにＯＦＤＭ信号受信部５２１、チャネル分離部５２２、チャネル復調・復号部５２３を持つ。また基地局は送受信部５００、チャネル割当部５３１、送信電力判定部５３２を持つ。

パイロット信号生成部５１３は、端末において下り信号の受信及び受信電力測定等に用いる参照信号として、予め定められたパターンの信号を生成し、チャネル多重化部５１２に出力する。

チャネル符号化・変調部５１４は端末に対して送信する下り信号を分割し、例えば擬似乱数系列との排他的論理和演算によりランダム化し、ＣＲＣ等の誤り検出符号を付加し、Ｔｕｒｂｏ符号や畳み込み符号等の誤り訂正符号を用いて符号化し、インタリーブ処理により信号順序の変換を行い、ＰＳＫやＱＡＭ等の変調方式を用いて変調を行い、送信対象の端末に応じた送信電力に対応する振幅を与えてチャネル多重化部５１２に出力する。

割当情報符号化・変調部５１５は、チャネル割当部５３１から通知された１ないしは複数のユーザの、上り及び下りの割当情報を多重化し、符号化及び変調処理を行い、チャネル多重化部５１２に出力する。また割当て情報符号化・変調部５１５は、チャネル割当て部５３１から送信電力制御情報が通知されれば、送信電力制御情報に対して符号化及び変調処理を行い、チャネル多重化部５１２に出力する。

チャネル多重化部５１２は、チャネル割当部５３１から通知された下りの割当情報に従って、対応するチャネル符号化・変調部５１４からの入力を対応するリソースブロックに割当て、パイロット信号生成部５１３からの入力及び割当て情報符号化・変調部５１５からの入力と多重化し、ＯＦＤＭ信号生成部５１１に出力する。

ＯＦＤＭ信号生成部５１１では、チャネル多重化部５１２からの入力に対して例えば逆ＦＦＴ演算によって時間領域の信号を生成し、必要に応じて時間領域の信号の一部をコピーであるＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘを付加して送受信部５００に出力する。

送受信部５００では、ＯＦＤＭ信号生成部５１１からの入力信号の周波数を無線周波数の信号に変換してアンテナから放射する。送受信部５００ではまた、アンテナから受信した無線周波数の信号をベースバンド帯域の信号に変換し、ＯＦＤＭ信号受信部５２１に出力する。

ＯＦＤＭ信号受信部５２１は送受信部５００から入力された信号の特定のタイミングの合わせてＦＦＴ演算を行うことによってサブキャリア毎の受信信号に変換してチャネル分離部５２２に出力する。

チャネル分離部５２２は、チャネル割当て部５３１から通知された上りの割当て情報に従って、ＯＦＤＭ信号受信部５２１から入力された信号のうち対応するリソースブロックの信号を対応するチャネル復調・復号部５２３に出力する。

チャネル復調・復号部５２３は、チャネル分離部５２２から入力された信号に対して、端末にて送信時に行われた変調処理に対応して検波処理や復調処理、必要に応じて等化処理や逆ＤＦＴ処理を行い、端末にて送信時に行われたインタリーブ処理に対応してデインタリーブ処理を行い、端末にて送信時に行われた誤り訂正符号化の対応して復号処理を行い、端末にて送信時に付加されたＣＲＣ等の誤り検出処理に基づいて復号成功もしくは失敗の判定を行い、復号成功の場合には復号結果を受信信号として出力する。

またチャネル復調・復号部５２３では、チャネル分離部５２２から入力された信号から信号対干渉及び雑音電力比などの受信信号品質を推定し、送信電力判定部５３２に出力する。さらにチャネル復調・復号部５２３において復調及び復調処理を行った信号の中に端末より報告された送信電力情報または受信電力情報が含まれていた場合、当該情報を送信電力判定部５３２に出力する。

送信電力判定部５３２は、チャネル復調・復号部５２３から通知された下り受信電力情報を基にした下り送信電力判定処理を行い、チャネル割当部５３１に下り送信電力及び下り送信電力クラスを通知する。送信電力判定部５３２はまた、チャネル復調・復号部５２３から通知された上り送信電力情報を上り送信電力として、また送信電力情報を量子化した値を上り送信電力クラスとしてチャネル割当部５３１に通知する。つまり、送信電力判定部５３２は、送信電力情報と、送信電力情報を量子化した値をチャネル割当て部５３１に通知する。

動的ＩＣＩＣ制御部５４０は、他の基地局からのセル間干渉調整制御情報及びチャネル割当部５３１から上り及び下りそれぞれのサブ帯域毎の混雑情報を受け、上り及び下りそれぞれのサブ帯域毎の送信電力制約を決定し、上り及び下りそれぞれのサブ帯域毎の送信電力制約情報をチャネル割り当て部５３１に通知する。また動的ＩＣＩＣ制御部５４０は、サブ帯域毎の送信電力制約に応じて他の基地局に対してセル間干渉調整制御情報を出力する。

図２１はセル間干渉調整制御情報の一例を示す図である。セル間干渉調整制御情報には、当該情報がセル間干渉調整制御情報であることを示すヘッダ２１１０と、１ないし複数のセル間干渉調整制御信号２１２０とが含まれる。セル間干渉調整制御信号には、セルＩＤ２１３０と上りセル間干渉調整制御情報２１４０と下りセル間干渉調整制御情報２１４０とが含まれる。

図７は送信電力判定部５３２における下り送信電力判定処理の概要の一例を示す図である。下り送信電力判定処理では、各端末から報告された下り受信電力を閾値と比較し、閾値Ａよりも低い下り受信電力を報告した端末はクラスＡ、閾値Ｂよりも低く閾値Ａよりも高い下り受信電力を報告した端末はクラスＢ、それ以外の端末はクラスＣのように分類する。その後、各端末に対する下り送信電力を、例えばクラスＡに属する端末は基準電力＋Ｐ１ｄＢ、クラスＢに属する端末は基準電力＋Ｐ２ｄＢ、クラスＣに属する端末は基準電力＋Ｐ３ｄＢのように設定してチャネル割当部５３１に通知する。なお、ここで決定した各端末に対する下り送信電力は制御信号として基地局から端末に通知しても良い。

図７の例では８の端末を下り受信電力に応じて３通りのクラスに分類する例を示しているが、端末数および分類するクラス数はこれらの値に制限されない。また各端末から報告された下り受信電力は、報告された値を直接使用しても良いし、一定の時間にわたって平均化した後に使用してもよい。また、各端末から報告された下り受信電力と各端末に対する下り送信電力との関係は、各端末から報告された下り受信電力が小さいほど、各端末に対する下り送信電力が小さくならない関係であればどのような関係でもよく、例えばクラスＡは基準電力＋Ｐ１ｄＢ、クラスＢ及びクラスＣは基準電力＋Ｐ２ｄＢのように、複数のクラスで同じ電力になっても良い。さらに、各端末に対する下り送信電力の決定にヒステリシスを持たせ、例えばクラスが２段階変化しない限り下り送信電力を変化させないようにしてもよい。また判定基準として使用する値は通信品質と相関を持つ値であれば下り受信電力以外の値でもよく、例えば信号対干渉電力比等を用いても良い。また、クラス分けに用いる閾値はクラス分けの結果によって変動させてもよい。例えば分類の結果クラスＡに属する端末数が想定よりも少ない場合には閾値Ａを上昇させ、逆にクラスＡに属する端末数が想定よりも多い場合には閾値Ａを低下させることにより、クラスごとの端末数を想定の範囲内に収めることが可能となる。

図８は送信電力判定部５３２における上り送信電力判定処理の概要の一例を示す図である。上り送信電力判定処理では、各端末から報告された上り送信電力を閾値と比較し、閾値Ａよりも高い上り送信電力を報告した端末はクラスＡ、閾値Ｂよりも高く閾値Ａよりも低い上り送信電力を報告した端末はクラスＢ、それ以外の端末はクラスＣのように分類する。

図８の例では８の端末を上り送信電力に応じて３通りのクラスに分類する例を示しているが、端末数および分類するクラス数はこれらの値に制限されない。また各端末から報告された上り送信電力は、報告された値を直接使用しても良いし、一定の時間にわたって平均化した後に使用してもよい。また各端末から報告される上り送信電力とは、送信電力そのものではなく例えば送信電力余地量（ＰｏｗｅｒＨｅａｄｒｏｏｍ）と呼ばれる、電力制御のプロシージャにより決定される送信電力値と、端末の最大送信電力値との差分であってもよい。

また、クラス分けに用いる閾値はクラス分けの結果によって変動させてもよい。例えば分類の結果クラスＡに属する端末数が想定よりも少ない場合には閾値Ａを低下させ、逆にクラスＡに属する端末数が想定よりも多い場合には閾値Ａを上昇させることにより、クラスごとの端末数を想定の範囲内に収めることが可能となる。或いは周囲のセルに比べ端末数が少ない場合には各々の閾値を低下させ、周囲のセルに比べ端末数が多い場合には各々の閾値を上昇させることによって、セル間の負荷分散を図ることも可能である。

また下り送信電力判定処理による下り送信電力クラスと、上り送信電力判定処理による上り送信電力クラスとは同じである必要はない。すなわち、上り及び下りでそれぞれ分類するクラス数が同じであっても、図７及び図８の端末７の例のように上りと下りとで異なるクラスに属しても良い。さらに、例えば上りは３クラスに分類し、下りは２クラスに分類するように、そもそも分類するクラス数が異なっていても良い。

チャネル割当て部５３１は、上り及び下りのそれぞれについて、どのリソースブロックにどの端末、チャネルの信号を割当てるかを決定し、チャネル多重化部５１２、チャネル分離部５２２、割当情報符号化・変調部５１５に通知する。下りのリソースブロックへの割当を決定する際には、動的ＩＣＩＣ制御部５４０より通知された下りのサブ帯域ごとの送信電力制約情報と、送信電力判定部５３２より通知された下り送信電力クラスに基づいた制約を考慮する。また上りのリソースブロックへの割当を決定する際には、動的ＩＣＩＣ制御部５４０より通知された上りのサブ帯域ごとの送信電力制約情報と、送信電力判定部５３２を通じて通知された上り送信電力クラスに基づいた制約を考慮する。

図２０は下り送信電力判定処理及び上り送信電力判定処理にて用いる閾値を保持するテーブルの一例を示す図である。送信電力判定部５３２では、上り送信電力判定処理及びくだり送信電力判定処理のために閾値情報２０１０、２０２０，２０３０，２０４０を保持する。なお、図２０では図７及び図８の例にあわせて上り及び下りそれぞれ２つの閾値を保持しているが、テーブルにおいて保持する閾値の数はこれらの値に制限されない。また情報の保持のためのデータ構造は各処理の閾値を保存できる形式であればどのような形式であっても良い。また、保持する情報は各処理の閾値のみに限られる事は無く、他の情報も同時に保持しても良い。

図２２は基地局において各端末の所属クラスを保持するテーブルの一例を示す図である。基地局は送信電力判定部５３２にて決定した各端末の所属クラス２２２０，２２３０を各端末のＩＤ２２１０と関連付けて保持する。なお、情報の保持のためのデータ構造は端末のＩＤと上り及び下りのクラスとのとの関連を保存できる形式であればどのような形式であっても良い。また、保持する情報は端末のＩＤと下りクラスと上りクラスとのみに限られる事は無く、他の情報も同時に保持しても良い。

図９は、図２２で示される端末の送信電力クラスとサブ帯域ごとの制約の関係の一例を示す図である。図９の例は送信電力クラスＡの送信電力はクラスＢの送信電力よりも小さくなく、またクラスＢの送信電力はクラスＣよりも小さくない例である。またサブ帯域ａの制約はサブ帯域ｂの制約よりも厳しくなく、サブ帯域ｂの制約はサブ帯域ｃの制約よりも厳しくない例である。このとき、チャネル割当部５３１においてリソースブロックを割当てる際の制約は例えば以下の３通りの場合があり、いずれの制約を用いても良い。

第１の場合は、図９の○の箇所のみに割当可能であり、△及び×の箇所は割当不可能という制約である。この場合、クラスＡに属する端末はサブ帯域ａにのみ割当可能であり、サブ帯域ｂ及びサブ帯域ｃには割当不可能である。同様にクラスＢに属する端末はサブ帯域ｂにのみ割当可能であり、サブ帯域ａ及びサブ帯域ｃには割当不可能である。さらにクラスＣに属する端末はサブ帯域ｃにのみ割当可能であり、サブ帯域ａ及びサブ帯域ｂには割当不可能である。

第２の場合は、図９の○及び△の箇所に割当可能であり、×の箇所には割当不可能という制約である。この場合、クラスＡに属する端末はサブ帯域ａにのみ割当可能であり、サブ帯域ｂ及びサブ帯域ｃには割当不可能である。一方でクラスＢに属する端末はサブ帯域ａ及びサブ帯域ｂに割当可能であり、サブ帯域ｃには割当不可能である。さらにクラスＣに属する端末は全てのサブ帯域に割当可能である。

第３の場合は、図９の○の箇所には割当可能であり、×の箇所には割当不可能、△の箇所には条件付で割当可能という制約である。この場合、まず第１の場合と同じ制約に基づいて端末を割当てた後、未割当の端末と空きのあるサブ帯域との関係が図９の△であった場合には割当可能とする。

なお、図９では端末の送信電力クラスを３通り、制約の異なるサブ帯域の種類を３通りとしているが、これらはあくまでも一例であって他の値でもよく、また端末の送信電力クラス数とサブ帯域の種類数とが一致している必要はない。また、チャネル割当部５３１は上記制約にしたがってリソースブロックに端末を割当てた後に、サブ帯域ごとの混雑具合を混雑情報として動的ＩＣＩＣ制御部５４０に通知する。

図１１は、本実施例における動的ＩＣＩＣ制御部５４０の信号処理を表すブロック図の一例を示す図である。なお、ＩＣＩＣ制御部５４０は、上り及び下りそれぞれに対してほぼ同様の処理を行う。上り混雑情報取得部６０１は下り混雑情報取得部６１１に、上り送信電力制約通知部６０２は下り送信電力制約通知部６１２に、上り送信電力制約決定部６０３は下り送信電力制約決定部６１３に、上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４は下りセル間干渉調整制御情報取得部６１４に、上りセル間干渉調整制御情報通知部６０５は下りセル間干渉調整制御情報通知部６１５に、それぞれ対応する。このため、以下では上りを代表として説明を記載して下りについては対応するブロックにて同じ処理を行う限り記載を割愛し、異なる処理を行う場合のみ特記する。

なお、以下の記述で自セルから他セルに対して通知するセル間干渉調整制御情報の値が大きいリソースブロックとは、自セルにとって電力の制約が緩いリソースブロックを指す。自セルにとって電力の制約が緩いリソースブロックとは、上りの場合例えばセル端にある端末や周波数利用効率が高い符号化方式及び変調方式を使用する端末などの強い電力で送信する端末が割当てられるリソースブロックを指す。また他セルから自セルに対して通知されるセル間干渉調整制御情報の値が大きいリソースブロックには自セルにおいて電力の制約を厳しくし、上りの場合例えばセル端にある端末や周波数利用効率が高い符号化方式及び変調方式を使用する端末などの強い電力で送信する端末が割当てられないような制御を前提で記載する。ただしこれは逆でもよく、例えば自セルから他セルに対して通知するセル間干渉調整制御情報の値が大きいリソースブロックとは自セルにおいて電力の制約が厳しく、上りの場合例えばセル端にある端末や周波数利用効率が高い符号化方式及び変調方式を使用する端末などの強い電力で送信する端末が割当てられないリソースブロックを指しても良い。

上り混雑情報取得部６０１では、チャネル割当部５３１から通知された混雑情報を上り送信電力制約決定部６０３に通知する。この時、混雑情報としては例えばサブ帯域に割当てられたユーザ数を当該サブ帯域に属するリソースブロック数で割った値や、同値を時間平均した値を用い、この値が他のサブ帯域よりも大きいサブ帯域は、他のサブ帯域よりも混雑していると判断することができる。

上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４は、周辺の１ないしは複数のセルから上りセル間干渉調整制御情報を受信し、リソースブロック毎に平均化を行い、平均上りセル間干渉調整制御情報として上り送信電力制約決定部６０３に通知する。また、他セルから受信した上り干渉調整制御情報から他セルのリソース占有率を求め、上り送信電力制約決定部６０３に通知する。リソース占有率とは、例えば通知を受けた上り干渉調整制御情報をリソースブロック毎に加重平均して求められる値である。

情報取得前の初期状態において、上り送信電力制約決定部６０３は、例えば図１２のシステム帯域内のサブ帯域分割及び制約電力の一例を示す図の(Ａ)及び(Ｂ)のように、システム帯域幅内を初期設定されたサブ帯域に分割し、サブ帯域ごとに初期設定された制約電力を決定する。上り送信電力制約決定部６０３は、決定された制約電力を、上り送信電力制約通知部６０２及び上りセル間干渉調整制御情報通知部６０５に通知する。

上り送信電力制約通知部６０２では、通知されたサブ帯域毎の送信電力制約情報をチャネル割り当て部５３１に通知する。

上りセル間干渉調整制御情報通知部６０５では、制約電力をリソースブロック毎に例えば図１２の(Ｃ)のようにＨｉｇｈとＬｏｗの1bitの情報に量子化し、他のセルに対してセル間干渉調整制御情報として通知する。ここで、例えば図１３の(Ｂ)のように周辺のリソースブロックの情報を用いて制約電力を平均化し、その後に量子化してセル間干渉調整制御情報をほかのセルに対して通知することも可能である。

また、他のセルに対して通知するセル間干渉調整制御情報の変化に制約を与えてもよい。図１４は、セル間干渉調整制御情報の変化に対する制約の一例である。図１４の例の場合、前回他のセルに対して通知したセル間干渉調整制御情報は図１４(Ａ)のようにリソースブロック１から６までがＨｉｇｈ、リソースブロック７から１５までがＬｏｗであり、上り送信電力制約決定部６０３から通知された制約電力を量子化した結果が図１４(Ｂ)のようにリソースブロック１から９までがＨｉｇｈ、リソースブロック１０から１５までがＬｏｗである。セル間干渉調整制御情報の変化に制約を与える場合には、図１４(Ｂ)の情報をそのまま他のセルに対して通知するのではなく、前回通知した情報からの変化が小さくなるよう、例えば図１４(Ｃ)のように前回通知時の情報と今回の結果の情報との差分のうち1リソースブロック分のみ反映し、リソースブロック１から７までをＨｉｇｈ、リソースブロック８から１５までをＬｏｗとして他のセルに対して通知する。
図１４(Ａ)の例の場合、セル間干渉調整制御情報がＨｉｇｈの場合は1点、Ｌｏｗの場合は0点として、(1×6＋0×9)／15＝0.4がリソース占有率となる。

図１５は上り送信電力制約決定部６０３の処理の流れの一例を示すフロー図である。上り送信電力制約決定部６０３では、まず処理Ｐ１０１において上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４と同様の計算方法によって、自セルのリソース占有率を導出する。

次いで処理Ｐ１０２において、自セルのリソース占有率と、上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４から通知された他セルのリソース占有率とを比較し、自セルのリソース占有率が他セルのリソース占有率に比べパラメータＣ１以上大きければ処理Ｐ１０４に、大きくなければ処理Ｐ１０３に分岐する。処理Ｐ１０３では、自セルのリソース占有率と、上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４から通知された他セルのリソース占有率とを比較し、自セルのリソース占有率が他セルのリソース占有率に比べパラメータＣ２以上小さければ処理Ｐ１０５に分岐し、小さくなければフロー図の処理を終了する。ここで比較に使用するパラメータＣ１及びＣ２は上り送信電力制約決定部６０３における送信電力制約決定の安定性に影響するパラメータであり、大きい値を選択すると変動が少なく安定した動作となり、小さい値を選択すると激しく送信電力制約が変動する動作となる。

処理Ｐ１０４または処理Ｐ１０５は処理の実行後、図１５のフロー図の処理の終了となる。なお、処理Ｐ１０４または処理Ｐ１０５の実行後に処理終了となった場合には、再び処理Ｐ１０１から処理を再開しても良い。

処理Ｐ１０４の送信電力制約強化判定の処理の流れは図１６のフロー図の通りである。

送信電力制約強化判定の処理は、まず処理Ｐ２０１において最も送信電力制約が緩いサブ帯域を除いたすべてのサブ帯域の中で、上り混雑情報取得部６０１から通知された混雑度が最も低いサブ帯域を選択する。次いで処理Ｐ２０２において、選択されたサブ帯域のリソースブロックの中で、当該サブ帯域よりも送信電力制約が厳しいサブ帯域と隣接する全てのリソースブロックを選択する。次いで処理Ｐ２０３において、処理Ｐ２０２にて選択したリソースブロック全てについて上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４から通知される平均上りセル間干渉調整制御情報が最も大きいリソースブロックを選択する。ついで処理Ｐ２０４において、処理Ｐ２０３にて選択されたリソースブロックの所属サブ帯域を送信電力制約が厳しいサブ帯域に変更して、処理を終了する。

処理Ｐ１０５の送信電力制約緩和判定の処理の流れは図１７のフロー図の通りである。送信電力制約緩和判定の処理は、まず処理Ｐ３０１において最も送信電力制約が厳しいサブ帯域を除いたすべてのサブ帯域の中で、上り混雑情報取得部６０１から通知された混雑度が最も高いサブ帯域を選択する。次いで処理Ｐ３０２において、選択されたサブ帯域のリソースブロックの中で、当該サブ帯域よりも送信電力制約が緩いサブ帯域と隣接する全てのリソースブロックを選択する。次いで処理Ｐ３０３において、処理Ｐ３０２にて選択したリソースブロック全てについて上りセル間干渉調整制御情報取得部６０４から通知される平均上りセル間干渉調整制御情報が最も小さいリソースブロックを選択する。ついで処理Ｐ３０４において、処理Ｐ３０３にて選択されたリソースブロックの所属サブ帯域を送信電力制約が緩いサブ帯域に変更して、処理を終了する。

なお、以上で示した隣接するリソースブロックとは、用いる周波数が隣接するリソースブロックであっても良いし、論理的な意味で隣接するリソースブロックでも良い。例えばリソース割当を仮想リソースブロックに対して行い、その後に仮想リソースブロックを物理リソースブロックにマッピングするシステムでは、隣接するリソースブロックとは物理リソースブロックが隣接していても良いし、仮想リソースブロックが隣接していても良い。

なお、以上の構成図では信号処理のブロック毎に説明したが、実際にはそれぞれが独立した実体を持つ必要は無く、汎用の処理モジュールを用いて各ブロックの動作を実現する実装でも良い。

例えば、図１０は、ＤＳＰやＣＰＵを主体とした基地局装置の構成を示す図である。ブロック４０１はＣＰＵ及びＤＳＰモジュールであり、図１５、図１６及び図１７に示される各フローチャートに対応する処理を含むプログラムに従って各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。ブロック４０２はメモリモジュールであり、処理中及び処理前後の送信信号及び受信信号や、信号処理に用いるテーブル類（たとえば、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２で示されるテーブル）を保持する。ブロック４０３は論理回路モジュールであり、ＣＰＵ／ＤＳＰ４０１と同様に各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。ブロック４０４はインタフェースモジュールであり、制御信号や信号処理前の送信信号、信号処理後の受信信号の入出力を行う。ブロック４０５はＲＦモジュールであり、送信信号に対しては無線周波数帯域の信号に変換してアンテナを経由して送信を行い、受信信号に対してはアンテナを介して受信した信号をベースバンド帯域の信号に変換する。バス４０６は、上記各モジュールを接続する。以上の各処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれは、ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１におけるプログラムと論理回路モジュール４０３における演算回路との一方もしくは両方及び必要であればメモリモジュール４０２を用いて行われる。

なお、図１０は最も単純な実装例であり各モジュール一つずつを記載しているが、各モジュール及びバスはそれぞれ必ずしも単一である必要は無い。例えば複数のＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１があっても良く、また複数のバス４０６があっても良い。またバス４０６が複数ある場合には、必ずしもすべてのバスが全てのモジュールと接続している必要は無く、例えば全てのモジュールと接続しているバスの他に、メモリモジュール４０２と論理回路モジュール４０３とのみを接続するバスがあっても良い。

また例えば全ての処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれをＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１において実行可能であれば論理演算モジュール４０３は無くても良い。逆に例えば全ての処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれを論理演算モジュール４０３において実行可能であればＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１は無くても良い。つまり、図１５、１６及び１７に示される各処理の少なくとも一部がハードウェアで構成されていてもよい。

本実施例は、チャネル推定にパイロット信号を効果的に活用するためなどの理由で一つの移動局に対してまとまった単位で連続したリソースを割当てる場合に適用してもよい。例えば、ＬＴＥの通信方式においては、端末から基地局への上りでは１つの移動局に対して連続したリソースを割当てる必要があるため、本実施例により、リソースの断片化を防止し、リソースの割当が可能となる。上述した以外にも様々な各種マルチキャリア通信方式に適用することができる。

１０１基地局、１０２端末、１０３基地局制御装置、１０４ネットワーク、１０５セル、
２０１、２０２、２０３、２０４下り通信におけるデータ送信のシーケンス、
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５上り通信におけるデータ送信のシーケンス、
４０１ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール、４０２メモリモジュール、４０３論理回路モジュール、４０４インタフェースモジュール、４０５ＲＦモジュール、４０６バス、
５００送受信部、５１１ＯＦＤＭ信号生成部、５１２チャネル多重化部、５１３パイロット信号生成部、５１４チャネル符号化・変調部、５１５割当情報符号化・変調部、５２１ＯＦＤＭ信号受信部、５２２チャネル分離部、５２３チャネル復調・復号部、５３１チャネル割当部、５３２送信電力判定部、５４０動的ＩＣＩＣ制御部
６０１上り混雑情報取得部、６０２上り送信電力制約通知部、６０３上り送信電力制約決定部、６０４上りセル間干渉調整制御情報取得部、６０５上りセル間干渉調整制御情報通知部、６１１下り混雑情報取得部、６１２下り送信電力制約通知部、６１３下り送信電力制約決定部、６１４下りセル間干渉調整制御情報取得部、６１５下りセル間干渉調整制御情報通知部。

Claims

複数のサブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムにおける信号処理方法であって、
１ないしは複数のサブキャリアからなるリソースブロック単位でリソース割当を行い、
セル間干渉調整制御情報を基地局間で互いに通知し合い、
該セル間干渉調整制御情報に基づいてセル内の該リソースブロック毎の送信電力の制約を決定し、
隣接するリソースブロックと送信電力の制約が異なるリソースブロックから順に該送信電力の制約の判定を変更することを特徴とする信号処理方法。
請求項１記載の信号処理方法であって、
セル間干渉調整制御情報とはＲｅｌａｔｉｖｅＮａｒｒｏｗｂａｎｄＴｘＰｏｗｅｒであることを特徴とする信号処理方法。
請求項１記載の信号処理方法であって、
セル間干渉調整制御情報とはＵＬＨｉｇｈＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＩｎｄｉｃａｔｉｏｎであることを特徴とする信号処理方法。
請求項１記載の信号処理方法であって、
リソースブロックごとのセル間干渉調整制御情報を隣接するリソースブロックのセル間干渉調整制御情報と平均化した後に他の基地局に通知することを特徴とする信号処理方法。
複数のサブキャリアを有するマルチキャリア無線通信システムにおける無線基地局であって、
１ないしは複数のサブキャアからなるリソースブロック単位でリソース割当を行うリソース割り当て部と、
セル間干渉調整制御情報を周辺の基地局間に対して通知する通知部と、
周辺の基地局からセル間干渉調整制御情報の通知を受ける受領部と、
該セル間干渉調整制御情報に基づいてセル内の該リソースブロック毎の送信電力の制約を決定する制約決定部と、、
隣接するリソースブロックと送信電力の制約が異なるリソースブロックから順に該送信電力の制約の判定を変更する制約判定変更部、とを有することを特徴とする基地局。
請求項５記載の基地局であって、
セル間干渉調整制御情報とはＲｅｌａｔｉｖｅＮａｒｒｏｗｂａｎｄＴｘＰｏｗｅｒであることを特徴とする基地局。
請求項５記載の基地局あって、
セル間干渉調整制御情報とはＵＬＨｉｇｈＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＩｎｄｉｃａｔｉｏｎであることを特徴とする基地局。
請求項５記載の基地局であって、
前記通知部は、リソースブロックごとのセル間干渉調整制御情報を隣接するリソースブロックのセル間干渉調整制御情報と平均化した後に他の基地局に通知することを特徴とする基地局。