JP4824401B2 - 移動局装置および基地局装置並びに無線チャネル状況の通知方法 - Google Patents

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Description

本発明は、移動局装置および基地局装置並びに無線チャネル状況の通知方法に関する。
HSDPAなどの無線システムでは、高速フェージングに追従したリンクアダプテーション、例えば送信電力制御やAdaptive Modulation and Coding(AMC)や複数ユーザ間の高速パケットスケジューリングを行うために、移動局装置は、基地局装置へ無線チャネルの状況(以下、Channel Quality Indicator(CQI)と呼ぶ)を頻繁に報告している。
例えば、HSDPAでは、移動局装置は、基地局装置から送信される共通パイロットチャネルのE/I(受信チップエネルギ対干渉電力比)を測定し、これを32値に量子化した値をCQIとして2msの周期(或いはその整数倍の周期)で報告する。
基地局装置は、配下の全移動局装置から報告されるCQIを比較し、次の無線フレームでデータを送信すべきユーザの選択、例えば高速パケットスケジューリングを行う。
ここで、基地局装置は、なるべくCQIが高い、すなわち無線状態がよいユーザを選択した方が周波数利用効率を高くすることができる。このため、多くのシステムでは、CQIの大小を勘案してスケジューリングが行われている。
代表的なスケジューラとして、Max C/I(carrier−to−interference power ratio)、PF(proportional fairness)がある。Max C/Iでは、送信データがある限り常に、CQIが最大となるユーザが選択される。従って、Max C/Iは、ユーザの選択において不公平である欠点を有する。
複数ユーザが存在した際にCQIが大きいユーザを選択することにより周波数利用効率が向上する効果は、一般にマルチユーザダイバーシティと呼ばれる。
Max C/Iによって選択されるユーザ(i)は、式(1)で表現される。
i=arg maxq(t) (1)
ここで、q(t)はj番目のユーザの現在のCQI(瞬時CQI)を表す。
一方、PFは式(2)で表される。
i=arg max(r(t)/R(t)) (2)
ここで、r(t)はq(t)に応じた伝送レート、R(t)はj番目のユーザの現時点までのスループットを表す。r(t)はq(t)が大きいほど、すなわち、伝搬状態がよいほど大きい。このため、PFはCQIの大小を勘案したスケジューラと言える。また、PFのバリエーションとして、直接CQIを用いて、式(3)とする方法もある。
i=arg max{q(t)−Q(t)} (3)
ここで、Q(t)はq(t)の平均値である。PFスケジューラは、ユーザ間の平等性をある程度確保でき、周波数利用効率が高いことで知られる。故に、PFスケジューラを基本に、更なる平等性を提供するスケジューラや、リアルタイムサービスにおける遅延時間を考慮したスケジューラ、例えばModified Largest Weighted Delay First(M−LWDF)などが数多く提案されている。いずれも、CQIの大小を考慮したスケジューラが基本となっている。
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
HSDPAなどのシステムでは、移動局装置は、常時頻繁に、基地局装置にCQIを報告する。このため、上り無線リソースが消費される問題点があった。
頻繁にCQIの報告が行われることにより、移動局装置においてはバッテリの消耗が早い。また、頻繁にCQIの報告が行われることにより、上り干渉量を増大させる。したがって、本来目的とする通信品質やデータレートが圧迫される。
現在3GPPで標準化が進められているUTRA LTE(Long Term Evolution)システムでは、システムの周波数帯を複数の周波数ブロック(チャンク)に分割して、チャンク単位でユーザパケットをスケジューリングする方法が提案されている。
このような周波数方向のスケジューリングによって高効率な伝送を行おうとした場合、厳密にはチャンク単位でのCQIの報告が必要となり、CQIの報告だけで相当な無線リソースを消費してしまうという問題が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、CQIの報告量を効率的に削減することができる移動局装置、基地局装置並びに無線チャネル状況の通知方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の移動局装置は、
無線チャネルの状況を測定する無線チャネル状況測定手段;
該無線チャネル状況測定手段により測定されるべき無線チャネルの状況を正規化する正規化手段;
前記正規化手段により正規化されるべき無線チャネルの状況が所定の閾値よりよい場合に、基地局装置に、無線チャネルの状況を報告すると判定する無線チャネル状況判定手段;
前記無線チャネル状況判定手段による判に応じて、無線チャネルの状況を基地局装置に通知する通知手段;
を備える。
このように構成することにより、移動局装置は、所定の閾値に基づいて、無線チャネルの状況を基地局装置に報告するか否かを判定することができる。例えば、移動局装置は、下りパイロットの受信品質がよい場合にCQIを報告し、悪い場合には報告を行わない。
また、本発明にかかる基地局装置は、
トラフィック量を測定するトラフィック量測定手段;
前記トラフィック量に基づいて、移動局装置が無線チャネル状況を通知するか否かを判するための閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を計算する補正値計算手段;
前記補正値計算手段において計算された閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を移動局装置に通知する通知手段;
を備え
前記移動局装置により測定されるべき無線チャネルの状況が正規化され、前記移動局装置により該正規化された無線チャネルの状況が前記閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方よりよいと判定された場合に、当該基地局装置に無線チャネルの状況を報告すると判定され、該判定に応じて、前記移動局装置から無線チャネルの状況が当該基地局装置に通知される。
このように構成することにより、基地局装置は、トラフィック量に基づいて、移動局装置が無線チャネル状況を通知するか否かを判断するための閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を計算し、通知できる。
また、本発明にかかる無線チャネル状況の通知方法は、
移動局装置が下りパイロットを受信する受信ステップ;
前記移動局装置が下りパイロットの受信品質に基づいて、無線チャネルの状況を測定する無線チャネル状況測定ステップ;
前記移動局装置が前記無線チャネル状況測定ステップにより測定されるべき無線チャネルの状況を正規化する正規化ステップ;
前記移動局装置が前記正規化ステップにより正規化されるべき無線チャネルの状況が所定の閾値よりよい場合に、基地局装置に、無線チャネルの状況を報告すると判定する無線チャネル状況判定ステップ;
前記移動局装置が前記判定結果に基づいて、前記無線チャネルの状況を基地局装置に通知する無線チャネルの状況通知ステップ;
を有する。

このようにすることにより、移動局装置は、閾値に基づいて、無線チャネルの状況を基地局装置に報告するか否かを自律的に判定することができる。
本発明の実施例によれば、CQIの報告量を効率的に削減することができる移動局装置、基地局装置並びに無線チャネル状況の通知方法を実現できる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
本発明の実施例にかかる無線通信システムは、基地局装置と移動局装置とを備える。
本実施例においては、各ユーザにおけるCQIの平均値を閾値とする場合について説明するが、他の値を用いるようにしてもよい。
本実施例にかかる無線通信システムでは、図1Aに示すように、移動局装置は、CQIの瞬時値(瞬時CQI)と平均値(平均CQI)とを比較してCQI報告のオン・オフ、すなわちCQIの報告を行うか否かを判断する。図1Aにおいて、実線はCQIの瞬時値(瞬時CQI)、破線はCQIの平均値(平均CQI)である。例えば、移動局装置は、下りパイロットの受信品質に基づいて瞬時CQIを求め、該瞬時CQIが平均CQIよりも大きい場合にCQIを報告し、瞬時CQIがCQIの平均値よりも小さい場合にはCQIを報告しない。
このように、移動局装置において、CQIの瞬時値と平均値とを比較して、瞬時CQIがCQIの平均値よりも大きい場合、すなわち瞬時CQIがCQIの平均値以上である場合にCQIを報告するように、CQI報告のオン・オフを切り替える。このようにすることにより、移動局装置は、瞬時CQIが悪い場合に報告を控えることとなり、移動局装置から基地局装置へのCQIの報告頻度を低減でき、CQIの報告量を削減できる。
また、図1Bおよび図1Cに示すように、閾値を補正するようにしてもよい。図1Bおよび図1Cにおいて、実線はCQIの瞬時値(瞬時CQI)、破線はCQIの平均値(平均CQI)、二点破線は補正後の閾値である。
例えば、図1Bに示すように、閾値をネットワークの混雑具合に応じて補正する。例えば、基地局装置におけるトラフィック量が多い場合には、移動局装置は、閾値をCQIの平均値から所定の値だけ増加させる。このようにすることにより、瞬時CQIが補正された閾値を下回る確率が高くなるため、移動局装置が基地局装置にCQIを報告する頻度を減少させることができ、CQIを報告しない時間を増加させることができる。
ネットワークが混雑してくると、移動局装置から基地局装置にCQIを報告しても、基地局装置でのスケジューリングにより、該移動局装置に割り当てられる確率が減少する。この場合、割り当てられない移動局装置がCQIの報告に使用する無線リソースは無駄になる。したがって、移動局装置において、閾値を増加させ、該移動局装置がCQIを報告する頻度を減少させる。このようにすることにより、割当られる確率の高い移動局装置がCQIを報告できるようにする。
Max C/IやPFなどのスケジューラを用いた場合、マルチユーザダイバーシティの利得を得るため、CQIが大きいユーザに送信割当が行われる。CQIが悪い場合に移動局装置から、該CQIの報告を行っても、基地局装置においては、該移動局装置に対しては送信割当が行われない。したがって、CQIが悪い場合に移動局装置から、該CQIの報告を行わないようにしても、結果として得られる周波数利用効率は殆ど変わらない。
また、図1Cに示すように、基地局装置におけるトラフィック量が少ない場合には、移動局装置は、閾値をCQIの平均値から所定の値だけ減少させる。このようにすることにより、瞬時CQIが補正された閾値を上回る確率が高くなるため、移動局装置が基地局装置にCQIを報告する頻度を増加させることができ、CQIを報告する時間を増加させることができる。
ネットワークが空いてくると、基地局装置でのスケジューリングにより、基地局装置にCQIを報告した移動局装置に送信が割り当てられる確率が増加する。したがって、移動局装置において、閾値を減少させ、該移動局装置がCQIを報告する頻度を増加させる。
例えば、式(2)のPFを用いた場合、式(2)の分母は該ユーザの現在までのスループットであるから、CQI報告値が歯抜けになっても実用上影響を受けない。ただし、同時接続ユーザ数が少ない場合(極端な場合1ユーザしか居ない場合)、割当頻度が多くなるため、該割当頻度に応じてCQIの報告頻度も増やす必要がある。このような場合を想定して補正値を制御する。
閾値の補正が行われる場合には、例えば、基地局装置はトラフィック量を、例えば同時接続ユーザ数や全体のバッファ滞留量などに基づいて測定し、該トラフィック量に基づいて補正値を決定し、該補正値を報知する。また、例えば、基地局装置は、補正値を各ユーザに個別に通知するようにしてもよい。
また、個別に補正値が通知された場合には、各移動局装置は、通知された補正値に基づいて、適用する補正値を変更するようにしてもよい。例えば、各移動局装置は、通知された補正値およびQoSに応じて、適用する補正値を求め、設定する。なお、QoSに応じて適用する補正値を設定する場合、基地局装置において、各QoSの場合に対応し、適用する補正値を求め、該適用する補正値を報知するようにしてもよい。
また、移動局装置は、自移動局装置に対する送信割当頻度を測定し、該送信割当頻度に基づいて自律的に補正値を求めるようにしてもよい。トラフィック量が多い場合は1ユーザ当たりの下り送信割当頻度(スケジュール頻度)が減少する。このように移動局装置において自移動局装置への割当頻度を測定することにより、自律的に補正値を求めることができる。
なお、基地局装置では、CQIの報告がない期間、該移動局装置は伝搬状況が悪いものと自律的に判断し、該ユーザへの送信割当(スケジューリング)を避けることができる。したがって、基地局装置のスケジューラにおいて考慮しなければならないユーザ数を減少させることができるため、基地局装置におけるスケジューラの負荷を軽減することができる。また、移動局装置がCQIを報告しなかった期間は、自移動局装置への送信割当は発生しないこととなるから、この期間移動局装置では間欠受信(DRX)することができる。すなわち、移動局装置がCQIを報告した場合に、報告時点からそのCQIが送信割当やAMCに反映され得るまでの期間は、DRXしたことで若干のバッテリセービングを行うことができる。移動局装置がCQIを報告してから、基地局装置が下り信号に反映するまで、若干遅延が生じるためである。
次に、本発明の実施例にかかる移動局装置について、図2を参照して説明する。
本実施例にかかる移動局装置は、CQIの平均値および分散値を求め、該CQIの平均値および分散値を用いて、CQIを正規化する。また、基地局装置200からの報知情報には閾値そのものが含まれる。移動局装置100では、報知情報から閾値を得て、正規化されたCQIと比較する。
本実施例にかかる移動局装置100は、アンテナ102と、アンテナ102と接続された送受共用部104と、送受共用部104の出力信号が入力される受信RF部106と、受信RF部106の出力信号が入力される無線チャネル測定手段としてのCQI測定部108および閾値受信部110と、閾値受信部110の出力信号が入力される閾値設定部112と、CQI測定部108と接続された正規化手段としての正規CQI計算部114およびスイッチ118と、正規CQI計算部114および閾値設定部112の出力信号が入力される無線チャネル状況判定手段としての判定部116と、送受共用部104と接続された送信RF部122と、送信RF部122およびスイッチ118と接続された多重合成部120とを備える。スイッチ118、多重合成部120および送信RF部122は送信手段を構成する。
スイッチ118は、判定部116の出力信号に基づいて、制御される。
受信RF部106は、基地局装置200からの下り信号を受信する。
CQI測定部108は、基地局装置からの受信信号、例えば共通パイロットチャネルに基づいて、無線チャネルの状況を測定する。例えば、CQI測定部108は、CQIを測定する。
正規CQI計算部114は、CQI測定部108において測定された無線チャネルの状況、例えばCQIの正規化を行う。例えば、基地局装置の近くに位置する移動局装置と、セル端に位置する移動局装置とを比較した場合、基地局装置の近くに位置する移動局装置の方が平均してCQIが高い。CQIの測定値と閾値との比較結果に基づいて、各移動局装置がCQIの報告を行うか否かを判断した場合、基地局装置の近くに位置する移動局装置の報告頻度が、セル端に位置する移動局装置の報告頻度よりも高くなる虞がある。このようにCQIの測定値の正規化を行うことにより、移動局装置の位置する場所によるCQI値の報告頻度のばらつきを改善することができる。
例えば、正規CQI計算部114は、CQIの測定値の平均値と分散を計算し、式(4)によりCQIを正規化する。
正規CQI=(CQIの測定値−CQIの平均値)/√Var(CQIの測定値) (4)
閾値受信部110は、報知情報に含まれる閾値を抽出する。また、閾値受信部110は、閾値が個別に通知された場合には、該閾値を抽出するようにしてもよい。
閾値設定部112は、閾値受信部110において抽出された閾値を判定部116に設定する。
判定部116は、正規CQIと閾値を比較して、その結果に基づいて、スイッチ118のオン・オフを制御する。例えば、閾値設定部112は、正規CQIが閾値よりも大きい場合に、基地局装置にCQIを報告するため、スイッチ118をオンにする。また、判定部116は、正規化されたCQIが閾値よりも小さい場合にはCQIを報告しないため、スイッチ118をオフにする。
多重合成部120は、スイッチ118がオンにされた場合、CQIの測定値と他の上り信号、例えば上りユーザデータとを多重合成し、送信RF部122に入力する。
送信RF部122は、送信信号をRFに変換してアンテナへ送出する。その結果、CQIが報告される。
次に、本実施例にかかる移動局装置100の動作について説明する。
基地局装置200からの下り信号は、受信RF部106により受信される。
基地局装置200からの受信信号は、CQI測定部108に入力され、無線チャネルの状況が測定される。
次に、測定された無線チャネルを示す情報は、正規CQI計算部114に入力され、正規化が行われる。
一方、閾値受信部110は、報知情報に含まれる閾値を抽出し、閾値設定部112に入力する。
閾値設定部112は、閾値受信部110において抽出された閾値を判定部116に設定する。
判定部116は、正規CQIと閾値を比較して、その結果に基づいて、スイッチ118のオン・オフを制御する。例えば、閾値設定部112は、正規CQIが閾値よりも大きい場合、すなわち正規CQIが閾値以上である場合に、基地局装置にCQIを報告するため、スイッチ118をオンにする。また、判定部116は、正規化されたCQIが閾値よりも小さい場合、すなわち正規CQIが閾値以下である場合にはCQIを報告しないため、スイッチ118をオフにする。
多重合成部120は、スイッチ118がオンにされた場合、CQIの測定値と他の上り信号、例えば上りユーザデータとを多重合成し、送信RF部122に入力する。
送信RF部122は、送信信号をRFに変換してアンテナへ送出する。その結果、CQIが報告される。
ここでは、測定されたCQIを正規化し、正規化したCQIと閾値とを比較する場合について説明したが、CQIの測定値と閾値とを比較するようにしてもよい。
次に、本発明の実施例にかかる他の移動局装置100について、図3を参照して説明する。
本実施例にかかる移動局装置100は、図2を参照して説明した移動局装置と、閾値受信部110が送信割当頻度測定手段としての割当頻度測定部120に置き換わった点と、割当頻度測定部124と閾値設定部112と接続された閾値計算部126を備える点が異なる。
本実施例にかかる移動局装置100は、送信割当頻度を測定して閾値の制御を行う。このため、基地局装置200から閾値や補正値を報知する必要がない。
割当頻度測定部124は、自移動局装置への送信割当頻度を測定し、結果を閾値計算部126に入力する。
閾値計算部126は、割当頻度に応じて閾値を計算する。例えば、閾値計算部126は、割当頻度が高い場合に閾値を減少させ、割当頻度が低い場合に閾値を増加させるように制御する。
次に、本発明の実施例にかかる基地局装置200について、図4を参照して説明する。
本実施例にかかる基地局装置200は、トラフィック量測定手段としてのトラフィック測定部202と、トラフィック測定部202からの出力信号が入力される補正値計算部204と、補正値計算部204の出力信号が入力される報知情報作成部206と、報知情報作成部206の出力信号が入力される多重合成部208と、多重合成部208の出力信号が入力される送信RF部210とを備える。
トラヒック測定部202は、送信電力、同時接続ユーザ数、送信バッファに格納されているデータ量などに基づいて、トラヒック量を推定する。
補正値計算部204は、トラヒック量に基づいて、閾値の補正値を計算する。例えば、補正値計算部204は、トラヒック量に基づいて、移動局装置が無線チャネル状況を通知するか否かを判断するための閾値の補正値を計算する。
また、補正値計算部204は、移動局装置において閾値の計算が行われない場合には、移動局装置が無線チャネル状況を通知するか否かを判断するための閾値を計算するようにしてもよい。
閾値情報作成部206は、補正値計算部204において計算された閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を示す閾値情報の作成を行う。
多重合成部208は、閾値情報と例えば他のチャネルの情報とを多重合成し、送信RF部122に入力する。
送信RF部210は、送信信号をRFに変換してアンテナへ送出する。その結果、補正値が報告される。
本発明の実施例によれば、移動局装置100から基地局装置200へのCQIの報告量を効率的に削減することができる。このため、移動局装置のバッテリ消耗を低減でき、上り干渉量を低減できる。また、基地局装置においては、スケジューラで考慮すべきユーザ数が減るため、スケジューラの負荷を軽減できる。
本発明にかかる移動局装置および基地局装置並びに無線チャネル状況の通知方法は、無線通信システムに適用できる。
本発明の一実施例にかかる無線通信システムの動作を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムの動作を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムの動作を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる移動局装置を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例にかかる移動局装置を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例にかかる基地局装置を示す部分ブロック図である。
符号の説明
100 移動局装置
200 基地局装置

Claims (8)

  1. 無線チャネルの状況を測定する無線チャネル状況測定手段;
    該無線チャネル状況測定手段により測定されるべき無線チャネルの状況を正規化する正規化手段;
    前記正規化手段により正規化されるべき無線チャネルの状況が所定の閾値よりよい場合に、基地局装置に、無線チャネルの状況を報告すると判定する無線チャネル状況判定手段;
    前記無線チャネル状況判定手段による判に応じて、無線チャネルの状況を基地局装置に通知する通知手段;
    を備えることを特徴とする移動局装置。
  2. 請求項1に記載の移動局装置において:
    自移動局装置に対する送信割当の頻度を測定する送信割当頻度測定手段;
    前記送信割当頻度測定手段により測定されるべき送信割当の頻度に基づいて、閾値を計算する閾値計算手段;
    を備えることを特徴とする移動局装置。
  3. 請求項1または2に記載の移動局装置において:
    閾値を示す情報を受信する閾値受信手段;
    を備えることを特徴とする移動局装置。
  4. 請求項に記載の移動局装置において:
    前記無線チャネル状況判定手段は、QoSに応じて、前記閾値を補正することを特徴とする移動局装置。
  5. トラフィック量を測定するトラフィック量測定手段;
    前記トラフィック量に基づいて、移動局装置が無線チャネル状況を通知するか否かを判するための閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を計算する補正値計算手段;
    前記補正値計算手段において計算された閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方を移動局装置に通知する通知手段;
    を備え
    前記移動局装置により測定されるべき無線チャネルの状況が正規化され、前記移動局装置により該正規化された無線チャネルの状況が前記閾値および閾値の補正値のうち少なくとも一方よりよいと判定された場合に、当該基地局装置に無線チャネルの状況を報告すると判定され、該判定に応じて、前記移動局装置から無線チャネルの状況が当該基地局装置に通知されることを特徴とする基地局装置。
  6. 請求項に記載の基地局装置において:
    前記トラフィック量測定手段は、総送信電力、同時接続移動局装置の数および送信バッファに格納されているデータ量のうち少なくとも1つに基づいて、トラフィック量を測定することを特徴とする基地局装置。
  7. 請求項またはに記載の基地局装置において:
    前記通知手段は、各移動局装置に対して個別に閾値を通知することを特徴とする基地局装置。
  8. 移動局装置が下りパイロットを受信する受信ステップ;
    前記移動局装置が下りパイロットの受信品質に基づいて、無線チャネルの状況を測定する無線チャネル状況測定ステップ;
    前記移動局装置が前記無線チャネル状況測定ステップにより測定されるべき無線チャネルの状況を正規化する正規化ステップ;
    前記移動局装置が前記正規化ステップにより正規化されるべき無線チャネルの状況が所定の閾値よりよい場合に、基地局装置に、無線チャネルの状況を報告すると判定する無線チャネル状況判定ステップ;
    前記移動局装置が前記判定結果に基づいて、前記無線チャネルの状況を基地局装置に通知する無線チャネルの状況通知ステップ;
    を有することを特徴とする無線チャネル状況の通知方法。
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