JP5033823B2 - Wireless communication system, base station, and scheduling method - Google Patents
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Description
本発明は、基地局および中継局を備えた無線通信システムにおいて、システム全体のトータルスループットを向上させる無線リソースのスケジューリングを行う無線通信システム、基地局およびスケジューリング方法に関する。 The present invention relates to a radio communication system, a base station, and a scheduling method that perform radio resource scheduling for improving the total throughput of the entire system in a radio communication system including a base station and a relay station.
IEEE802.16で規格化されているIEEE802.16e-2005規格の通信方式(いわゆるモバイルWiMAX(Worldwide interoperability for microwave access) )では、高速なデータサービスに加えて、VoIPやストリーミング配信など、様々なアプリケーションに幅広く対応できるように設計されている。周波数帯域としてマイクロ波帯を使用することで、サービスエリアの広域化が期待されている。しかし、建物や丘陵地の起伏などによって、電波遮蔽に伴うスループットの劣化やカバレッジホールが発生するため、単一の基地局(以下、BS)による広域化には限界がある。 The IEEE802.16e-2005 standard communication method standardized by IEEE802.16 (so-called mobile WiMAX (Worldwide interoperability for microwave access)) is used for various applications such as VoIP and streaming distribution in addition to high-speed data services. Designed for a wide range of applications. The use of a microwave band as a frequency band is expected to widen the service area. However, due to the undulations of buildings and hilly areas, throughput degradation and coverage holes associated with radio wave shielding occur, so there is a limit to widening the area by a single base station (hereinafter referred to as BS).
また、IEEE802.16TGj では、IEEE802.16e-2005規格に中継局(以下、RS)を適用させるための拡張作業が行われている(非特許文献1)。RSを用いることにより、建物などの電波遮蔽による通信品質が劣化するエリアの補完や、サービスエリアの拡張が期待できる。検討されている中継方式は、同一チャネルでの中継を実現するために、同一の周波数帯域をアクセス回線と中継回線で時分割多重する方式である。 In IEEE802.16TGj, an extension work for applying a relay station (hereinafter referred to as RS) to the IEEE802.16e-2005 standard is being performed (Non-Patent Document 1). By using RS, it can be expected to complement an area where communication quality is deteriorated due to radio wave shielding such as a building, and to expand a service area. The relay system being studied is a system in which the same frequency band is time-division multiplexed on the access line and the relay line in order to realize the relay on the same channel.
IEEE802.16TGj で示される時分割で中継を実現するフレーム構成の一例を図14に示す。BSとRSは1つのフレームを時分割複信によって、ダウンリンク(以下、DL)サブフレームとアップリンク(以下、UL)サブフレームに分割し、さらに各サブフレームをアクセス区間と中継区間に再分割する。アクセス区間は、BSおよびRSが共に端末局(以下、SS)と通信する区間であり、このときBSおよびRSとSSとの通信が相互に干渉となる場合には、BSおよびRSは使用するリソース(周波数と時間)を分割する。DLサブフレームにおける中継区間は、BSが中継データを送信し、RSがその中継データを受信する区間である。ULサブフレームにおける中継区間は、RSが中継データを送信し、BSがその中継データを受信する区間である。また、DLサブフレームにおいて、アクセス区間とBSの中継区間の先頭で、各SSやRSと同期をとるためのプリアンブルや、通信に割り当てるサブチャネルや時間を通知するスケジュール情報などの制御信号を送信する。 FIG. 14 shows an example of a frame configuration that realizes relaying by time division indicated by IEEE802.16TGj. BS and RS divide one frame into downlink (DL) subframe and uplink (UL) subframe by time division duplex, and further subdivide each subframe into access section and relay section To do. The access section is a section in which both the BS and the RS communicate with a terminal station (hereinafter referred to as SS), and when the communication between the BS, the RS, and the SS interferes with each other, the resources used by the BS and the RS Divide (frequency and time). The relay section in the DL subframe is a section in which the BS transmits relay data and the RS receives the relay data. The relay section in the UL subframe is a section in which the RS transmits relay data and the BS receives the relay data. Also, in the DL subframe, at the head of the access section and BS relay section, a control signal such as a preamble for synchronizing with each SS or RS, schedule information for notifying a subchannel assigned to communication and time, etc. is transmitted. .
図14で示される時分割で中継を実現する方式では、各サブフレームに中継用のリソースを設定するためにアクセス用のリソースが抑圧される。そのため、PMP(Point-to-Multipoint) で構成されるシステムと比較してシステム全体のトータルスループットが低くなる問題がある。非特許文献2では、無線リソース(無線フレームの時間・周波数)を効率的に利用してトータルスループットを改善するために、BSとRSが使用する周波数の多重、アクセス区間と中継区間の比率の制御、サブキャリアの最適割当の適用が提案されている。
In the method of realizing relaying in time division shown in FIG. 14, access resources are suppressed in order to set relay resources in each subframe. Therefore, there is a problem that the total throughput of the entire system is lowered as compared with a system configured by PMP (Point-to-Multipoint). In
なお、ここでの多重または周波数の多重とは、1以上のBSや1以上のRSが同一時間で同一周波数を用いて複数の異なるSSと通信することが指す。例えば、図15におけるSS1では、BSからの信号波が強く、RSからの干渉波が問題とならない。また、SS2では、BSからの信号が障害物によって遮断され、RSからの信号しか受信しない。このような場合には、BSからSS1への通信と、RSからSS2への通信を多重することにより、スループットを改善することができる。 Here, multiplexing or frequency multiplexing means that one or more BSs or one or more RSs communicate with a plurality of different SSs using the same frequency at the same time. For example, in SS1 in FIG. 15, the signal wave from the BS is strong, and the interference wave from the RS does not cause a problem. In SS2, the signal from the BS is blocked by an obstacle, and only the signal from the RS is received. In such a case, the throughput can be improved by multiplexing the communication from the BS to the SS1 and the communication from the RS to the SS2.
しかし、非特許文献2におけるBSとRSによる周波数の多重は、BSと単一のRSのスケジューリング手順に留まっている。複数のRSやBSが存在する場合、多重するBSやRSの組合せパターン(以下、多重組合せパターン)が多くなり、さらに各SSの位置する環境によって多重可能な多重組合せパターンやトータルスループットを最大化できる多重組合せパターンが異なる。そのため、トータルスループットを最大化するために、多重組合せパターンに含まれるBSやRSがそれぞれ通信するSSの環境を考慮して、最適な多重組合せパターンを動的に選択する手法が求められている。
However, frequency multiplexing by BS and RS in
図14に示すフレーム構成において、時間軸または周波数軸において各SSに割り当てる通信領域(以下、スロット)に分割し、スロットごとに多重組合せパターンを動的に選択する方法として、次の2つの方法が考えられる。 In the frame configuration shown in FIG. 14, the following two methods are used as a method of dividing the communication area (hereinafter referred to as a slot) allocated to each SS on the time axis or the frequency axis and dynamically selecting a multiple combination pattern for each slot. Conceivable.
方法1は、各スロットにおいて、各SSを多重組合せパターンごとに多重可否を判定し、多重組合せパターンに含まれるBSとRSの合計数(=多重数)が最大になるように、多重組合せパターンと当該パターンで通信するSSを選択する。
方法2は、非特許文献3に示されるように、各スロットにおいて多重して通信するSSのスループットの合計が最大になるように、多重組合せパターンと当該パターンで通信するSSを選択する。
In
方法1の周波数の多重可否判定は、図16に示すように、例えばQPSK復調可能なレベルなどに設定されるCINRの閾値に基づいている。具体的には、BSとRSが同時に同じ周波数の信号を送信したときに、BSまたはRSの一方からSSへの送信信号に対する他方からの電波干渉量が大きくなく、一方からの送信信号のCINRが閾値以上であれば、そのSSはBSとRSによる周波数多重が可能と判定するものである。ここで、BSとRS1とRS2が存在し、BSとRS1とRS2で周波数を多重する場合、それぞれのサービスエリアに位置しているSS1とSS2とSS3とのCINRの全てがQPSK復調可能なレベル以上であれば、最大の多重数を有するBSとRS1とRS2による多重組合せパターンが選択される。
As shown in FIG. 16, the determination of whether or not frequency multiplexing is possible in
しかし、実際にはBSとRS1とRS2の多重組合せパターンより、BSとRS1の2つの多重組合せパターンの方が高いトータルスループットを実現できる場合がある。例えば、前者の多重組合せパターンではSS1とSS2とSS3はQPSKでしか通信できないが、後者の多重組合せパターンではSS1とSS2は16QAMを用いて通信できる場合である。 However, in reality, there are cases where two multiple combination patterns of BS and RS1 can realize higher total throughput than multiple combination patterns of BS, RS1, and RS2. For example, SS1, SS2, and SS3 can communicate only by QPSK in the former multiple combination pattern, but SS1 and SS2 can communicate using 16QAM in the latter multiple combination pattern.
また、BSとRS1の多重組合せパターンより、RS1とRS2の多重組合せパターンの方がより高いトータルスループットを確保できる状況がある。方法2は、このような状況を想定しており、図17に示される伝送レートリストを用いて、多重して通信するSSのスループットの和が最大になるように、多重組合せパターンと当該パターンで通信するSSを選択する。すなわち、全ての多重組合せパターンに対する合計レートを比較する。例えば、多重組合せパターンBS,RS1,RS2の合計レートはX1+X2+X3であり、多重組合せパターンBS,RS1の合計レートはX4+X5であるが、それらの合計レートの中で最大となる多重組合せパターンを選択する。
In addition, there is a situation in which a higher total throughput can be secured with the multiple combination pattern of RS1 and RS2 than with the multiple combination pattern of BS and RS1.
しかし、方法2では、スロットごとに最大のトータルスループットを確保できるが、スループットの公平性を考慮して、全てのSSに対して均等にスロットサイズを割り当てる場合などでは、必ずしもフレーム全体でトータルスループットを最大化できないことがある。図18に示すように、方法1では多重組合せパターンBS,RS1,RS2が選択されており、1つのスロットですべてのSSの通信を割り当てられるので、アクセス区間をスロットに分割する必要はない。一方、方法2はスロットごとに最もスループットの和が高くなるように多重組合せパターンBS,RS1が選択され、BS,RS1はそれぞれSS1,SS2と周波数を多重して通信する。全てのSSに対して均等にスロットサイズを割り当てる場合は、SS3に対してのスロットを用意する必要があり、アクセス区間は2スロットに分割される。したがって、多重組合せパターンに割り当てられるスロットサイズが小さくなり、フレーム全体におけるトータルスループットが方法1に比べて小さくなる。
However, in
このように、フレーム全体におけるトータルスループットを最大化するという目的で、方法1および方法2は多重組合せパターンを必ずしも最適に選択できていない。
As described above, for the purpose of maximizing the total throughput in the entire frame, the
本発明は、複数の中継局RSを備えた無線通信システムにおいて、基地局BSと複数の中継局RSが複数の端末局SSへの通信に用いる周波数を多重する際に、最適な基地局BSと複数の中継局RSの多重組合せパターンと、その多重組合せパターンにおいて各基地局BSや中継局RSが通信する端末局SSの組合せが得られ、フレーム全体でトータルスループットを向上させることができる無線通信システム、基地局およびスケジューリング方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a radio communication system including a plurality of relay stations RS, and an optimum base station BS and a base station BS and a plurality of relay stations RS, when multiplexing frequencies used for communication to a plurality of terminal stations SS, A wireless communication system capable of obtaining a combination of multiple combination patterns of a plurality of relay stations RS and terminal stations SS with which each base station BS or relay station RS communicates in the multiple combination patterns and improving the total throughput of the entire frame An object of the present invention is to provide a base station and a scheduling method.
第1の発明は、基地局BSと、複数の中継局RSと、複数の端末局SSによって構成される無線通信システムにおいて、基地局BSは、基地局BSおよび複数の中継局RSと、複数の端末局SSとのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSを決定する第1の手段と、基地局BSと複数の中継局RSの一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは複数の中継局RSが、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局SSに対して送信したときの、各端末局SSと端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSとのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2の手段と、組合せパターンごとに、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは中継局と通信する複数の端末局SSのグループの中で、推定された伝送レートが最大となる端末局SSを選択し、さらにグループごとに選択された端末局SSの伝送レートの和と組合せパターンに含まれる基地局BSと中継局RSの合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局SSが通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局SSを除外して、さらに端末局SSの選択、組合せパターンの決定、端末局SSの除外の手順を繰り返し、すべての端末局SSが通信に使用する組合せパターンを決定する第3の手段とを備える。 A first invention is a radio communication system including a base station BS, a plurality of relay stations RS, and a plurality of terminal stations SS. The base station BS includes a base station BS, a plurality of relay stations RS, and a plurality of relay stations RS. First means for collecting a CNR (carrier power to noise power ratio) with the terminal station SS and determining a base station BS or a relay station RS with which each terminal station SS communicates directly based on the information of the CNR; For each combination pattern composed of a part or all of the station BS and the plurality of relay stations RS, all base stations BS or a plurality of relay stations RS included in each combination pattern simultaneously receive signals of the same frequency respectively When transmitting to the terminal station SS, the CINR (carrier power to noise + interference power ratio) between each terminal station SS and the base station BS or relay station RS with which the terminal station SS communicates directly is calculated, and the transmission rate is calculated. A terminal having the maximum estimated transmission rate among a plurality of terminal stations SS communicating with all base stations BS or relay stations included in the combination pattern for each combination pattern and the second means to be determined The station SS is selected, and the sum of the transmission rates of the terminal stations SS selected for each group is multiplied by the multiplex number that is the total number of base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern. Is determined as the combination pattern used for communication by the terminal station SS selected by the combination pattern, the terminal station SS determined by the combination pattern used for communication is excluded, and the terminal station SS is further selected. , Repeating the procedure of determining the combination pattern and excluding the terminal station SS, and third means for determining the combination pattern used for communication by all the terminal stations SS. .
第1の発明の無線通信システムにおいて、組合せパターンごとの伝送レートは、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSおよび中継局RSが同時に同一周波数の信号を送信しないときの伝送レートで正規化したものを用いる。 In the wireless communication system of the first invention, the transmission rate for each combination pattern is normalized by the transmission rate when all base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern do not transmit signals of the same frequency at the same time. Is used.
第1の発明の無線通信システムにおいて、第1の手段は、基地局BSと端末局SSとの間、基地局BSと中継局RSとの間、中継局RSと端末局SSとの間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、端末局SSごとに、基地局BSとの直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと端末局SSの伝送レート)を計算し、中継局RSとの直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと中継局RS間の伝送レート+1/中継局RSと端末局SS間の伝送レート)を計算する手段と、無線リソースが最小となる基地局BSまたは中継局RSを選択する手段とを備える。 In the wireless communication system of the first invention, the first means includes a CNR between the base station BS and the terminal station SS, between the base station BS and the relay station RS, and between the relay station RS and the terminal station SS. From the means for estimating the transmission rate communicable in each section, and for each terminal station SS, as access radio resources necessary for direct communication with the base station BS (1 / base station BS and terminal station SS (Transmission rate) is calculated, and as a relay and access radio resource required for direct communication with the relay station RS (1 / transmission rate between the base station BS and the relay station RS + 1 / between the relay station RS and the terminal station SS) Means for calculating (transmission rate), and means for selecting a base station BS or relay station RS that minimizes radio resources.
第1の発明の無線通信システムにおいて、基地局BSと中継局RSは時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを基地局BSおよび中継局RSが端末局SSと通信するアクセス区間と、基地局BSおよび中継局RSが中継する中継区間とに時分割する構成であり、基地局BSは、基地局BSと中継局RSが通信するデータ量と、中継局RSと端末局SSが通信するデータ量が等しくなるように、アクセス区間と中継区間の比率を制御する構成である。また、基地局BSは、アクセス区間と中継区間の比率を、中継局RSごとに、(中継局RSとその中継局RSと直接通信する端末局SS間の伝送レートの和)/(基地局BSと中継局RS間の伝送レート×端末局SSの通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定する構成としてもよい。 In the wireless communication system of the first invention, the base station BS and the relay station RS switch transmission / reception by time division duplex, an access section in which the base station BS and the relay station RS communicate with the terminal station SS, and a radio frame, The base station BS is configured to be time-divided into a relay section relayed by the BS and the relay station RS. Is configured to control the ratio between the access section and the relay section so as to be equal. Further, the base station BS sets the ratio between the access section and the relay section for each relay station RS (sum of transmission rates between the relay station RS and the terminal station SS that communicates directly with the relay station RS) / (base station BS The transmission rate between the relay station RS and the number of combination patterns determined for the communication of the terminal station SS) may be calculated, and the sum thereof may be determined based on the calculated value.
第1の発明の無線通信システムにおいて、基地局BSを制御局機能を有する第1の基地局BSとし、複数の中継局RSに代えて複数の第2の基地局BSを備え、第1の基地局BSと第2の基地局BSとの間でバックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the base station BS is a first base station BS having a control station function, and includes a plurality of second base stations BS instead of the plurality of relay stations RS, In this configuration, a control signal is transmitted and received between the station BS and the second base station BS via a backbone network or by wireless communication.
第2の発明は、基地局BSと、複数の中継局RSと、複数の端末局SSによって構成される無線通信システムのスケジューリング方法において、基地局BSは、基地局BSおよび複数の中継局RSと、複数の端末局SSとのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSを決定する第1のステップと、基地局BSと複数の中継局RSの一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは複数の中継局RSが、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局SSに対して送信したときの、各端末局SSと端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSとのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2のステップと、組合せパターンごとに、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは中継局と通信する複数の端末局SSのグループの中で、推定された伝送レートが最大となる端末局SSを選択し、さらにグループごとに選択された端末局SSの伝送レートの和と組合せパターンに含まれる基地局BSと中継局RSの合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局SSが通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局SSを除外して、さらに端末局SSの選択、組合せパターンの決定、端末局SSの除外の手順を繰り返し、すべての端末局SSが通信に使用する組合せパターンを決定する第3のステップとを有する。 A second invention is a scheduling method for a radio communication system including a base station BS, a plurality of relay stations RS, and a plurality of terminal stations SS. The base station BS includes a base station BS and a plurality of relay stations RS. First step of collecting CNR (carrier power to noise power ratio) with a plurality of terminal stations SS and determining a base station BS or a relay station RS with which each terminal station SS communicates directly based on the information of the CNR For each combination pattern composed of part or all of the base station BS and the plurality of relay stations RS, all the base stations BS or the plurality of relay stations RS included in each combination pattern simultaneously transmit signals of the same frequency. CINR (carrier power versus noise + interference power) between each terminal station SS and the base station BS or relay station RS with which the terminal station SS communicates directly when transmitted to the other terminal station SS ) And calculating a transmission rate, and, for each combination pattern, are estimated in a group of terminal stations SS that communicate with all base stations BS or relay stations included in the combination pattern A terminal station SS that maximizes the transmission rate, and a sum of the transmission rates of the terminal stations SS selected for each group and a multiplexing number that is the total number of base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern; The combination pattern having the maximum value is determined as the combination pattern used for communication by the terminal station SS selected by the combination pattern, and the terminal station SS determined by the combination pattern used for communication is excluded. Further, the selection of the terminal station SS, the determination of the combination pattern, and the procedure of excluding the terminal station SS are repeated, and the combination pattern used by all the terminal stations SS for communication is repeated. And a third step of determining.
第2の発明の無線通信システムのスケジューリン方法において、組合せパターンごとの伝送レートは、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSおよび中継局RSが同時に同一周波数の信号を送信しないときの伝送レートで正規化したものを用いる。 In the scheduling method of the wireless communication system of the second invention, the transmission rate for each combination pattern is a transmission rate when all base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern do not simultaneously transmit signals of the same frequency. Use a normalized version.
第2の発明の無線通信システムのスケジューリン方法において、第1のステップは、基地局BSと端末局SSとの間、基地局BSと中継局RSとの間、中継局RSと端末局SSとの間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、端末局SSごとに、基地局BSとの直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと端末局SSの伝送レート)を計算し、中継局RSとの直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと中継局RS間の伝送レート+1/中継局RSと端末局SS間の伝送レート)を計算するステップと、無線リソースが最小となる基地局BSまたは中継局RSを選択するステップとを有する。 In the scheduling method of the wireless communication system of the second invention, the first step is between the base station BS and the terminal station SS, between the base station BS and the relay station RS, and between the relay station RS and the terminal station SS. Means for estimating the transmission rate communicable in each section from the CNR between the two, and for each terminal station SS as an access radio resource required for direct communication with the base station BS (1 / base station BS and (Transmission rate of the terminal station SS) is calculated, and as a radio resource for relay and access necessary for direct communication with the relay station RS (1 / transmission rate between the base station BS and the relay station RS + 1 / relay station RS and the terminal) (Transmission rate between stations SS) and a step of selecting a base station BS or a relay station RS that minimizes radio resources.
第2の発明の無線通信システムのスケジューリン方法において、基地局BSと中継局RSは時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを基地局BSおよび中継局RSが端末局SSと通信するアクセス区間と、基地局BSおよび中継局RSが中継する中継区間とに時分割する構成であり、基地局BSは、基地局BSと中継局RSが通信するデータ量と、中継局RSと端末局SSが通信するデータ量が等しくなるように、アクセス区間と中継区間の比率を制御する。また、基地局BSは、アクセス区間と中継区間の比率を、中継局RSごとに、(中継局RSとその中継局RSと直接通信する端末局SS間の伝送レートの和)/(基地局BSと中継局RS間の伝送レート×端末局SSの通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定してもよい。 In the scheduling method of the wireless communication system according to the second aspect of the invention, the base station BS and the relay station RS switch transmission / reception by time division duplex, and an access section in which the base station BS and the relay station RS communicate with the terminal station SS. And the relay section relayed by the base station BS and the relay station RS, and the base station BS has a data amount communicated between the base station BS and the relay station RS, and the relay station RS and the terminal station SS The ratio between the access section and the relay section is controlled so that the amount of data to be communicated is equal. Further, the base station BS sets the ratio between the access section and the relay section for each relay station RS (sum of transmission rates between the relay station RS and the terminal station SS that communicates directly with the relay station RS) / (base station BS May be determined based on the calculated value of the transmission rate between the relay station RS and the number of combination patterns determined for the communication of the terminal station SS).
第2の発明の無線通信システムのスケジューリン方法において、基地局BSを制御局機能を有する第1の基地局BSとし、複数の中継局RSに代えて複数の第2の基地局BSを備え、第1の基地局BSと第2の基地局BSとの間でバックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する。 In the scheduling method of the wireless communication system of the second invention, the base station BS is a first base station BS having a control station function, and a plurality of second base stations BS are provided instead of the plurality of relay stations RS, Control signals are transmitted and received between the first base station BS and the second base station BS via the backbone network or by wireless communication.
第3の発明は、基地局BSと、複数の中継局RSと、複数の端末局SSによって構成される無線通信システムの基地局BSにおいて、基地局BSおよび複数の中継局RSと、複数の端末局SSとのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSを決定する第1の手段と、基地局BSと複数の中継局RSの一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは複数の中継局RSが、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局SSに対して送信したときの、各端末局SSと端末局SSが直接通信する基地局BSまたは中継局RSとのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2の手段と、組合せパターンごとに、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSまたは中継局と通信する複数の端末局SSのグループの中で、推定された伝送レートが最大となる端末局SSを選択し、さらにグループごとに選択された端末局SSの伝送レートの和と組合せパターンに含まれる基地局BSと中継局RSの合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局SSが通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局SSを除外して、さらに端末局SSの選択、組合せパターンの決定、端末局SSの除外の手順を繰り返し、すべての端末局SSが通信に使用する組合せパターンを決定する第3の手段とを備える。 A third invention is a base station BS of a wireless communication system constituted by a base station BS, a plurality of relay stations RS, and a plurality of terminal stations SS, wherein the base station BS, the plurality of relay stations RS, and the plurality of terminals A first means for collecting a CNR (carrier power to noise power ratio) with a station SS and determining a base station BS or a relay station RS with which each terminal station SS communicates directly based on the CNR information; For each combination pattern composed of a part of or all of a BS and a plurality of relay stations RS, all base stations BS or a plurality of relay stations RS included in each combination pattern simultaneously transmit signals of the same frequency to each other terminal. The CINR (carrier power to noise + interference power ratio) between each terminal station SS and the base station BS or the relay station RS with which the terminal station SS communicates directly when transmitted to the station SS is calculated to estimate the transmission rate. And a terminal station having a maximum estimated transmission rate in a group of a plurality of terminal stations SS communicating with all base stations BS or relay stations included in the combination pattern for each combination pattern SS is selected, and the sum of the transmission rates of the terminal stations SS selected for each group is multiplied by the multiplexing number that is the total number of base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern. Is determined as a combination pattern used for communication by the terminal station SS selected by the combination pattern, excluding the terminal station SS determined by the combination pattern used for communication, and further selecting the terminal station SS, 3rd means which repeats the procedure of determination of a combination pattern and exclusion of terminal station SS, and determines the combination pattern which all the terminal stations SS use for communication
第3の発明の無線通信システムの基地局BSにおいて、組合せパターンごとの伝送レートは、組合せパターンに含まれる全ての基地局BSおよび中継局RSが同時に同一周波数の信号を送信しないときの伝送レートで正規化したものを用いる。 In the base station BS of the wireless communication system of the third invention, the transmission rate for each combination pattern is a transmission rate when all base stations BS and relay stations RS included in the combination pattern do not simultaneously transmit signals of the same frequency. Use a normalized version.
第3の発明の無線通信システムの基地局BSにおいて、第1の手段は、基地局BSと端末局SSとの間、基地局BSと中継局RSとの間、中継局RSと端末局SSとの間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、端末局SSごとに、基地局BSとの直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと端末局SSの伝送レート)を計算し、中継局RSとの直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局BSと中継局RS間の伝送レート+1/中継局RSと端末局SS間の伝送レート)を計算する手段と、無線リソースが最小となる基地局BSまたは中継局RSを選択する手段とを備える。 In the base station BS of the wireless communication system of the third invention, the first means is between the base station BS and the terminal station SS, between the base station BS and the relay station RS, and between the relay station RS and the terminal station SS. Means for estimating the transmission rate communicable in each section from the CNR between the two, and for each terminal station SS as an access radio resource required for direct communication with the base station BS (1 / base station BS and (Transmission rate of the terminal station SS) is calculated, and as a radio resource for relay and access necessary for direct communication with the relay station RS (1 / transmission rate between the base station BS and the relay station RS + 1 / relay station RS and the terminal) Means for calculating (transmission rate between stations SS) and means for selecting a base station BS or relay station RS that minimizes radio resources.
第3の発明の無線通信システムの基地局BSにおいて、基地局BSと中継局RSは時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを基地局BSおよび中継局RSが端末局SSと通信するアクセス区間と、基地局BSおよび中継局RSが中継する中継区間とに時分割する構成であり、基地局BSと中継局RSが通信するデータ量と、中継局RSと端末局SSが通信するデータ量が等しくなるように、アクセス区間と中継区間の比率を制御する構成である。また、基地局BSは、アクセス区間と中継区間の比率を、中継局RSごとに、(中継局RSとその中継局RSと直接通信する端末局SS間の伝送レートの和)/(基地局BSと中継局RS間の伝送レート×端末局SSの通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定する構成としてもよい。 In the base station BS of the radio communication system of the third invention, the base station BS and the relay station RS switch transmission / reception by time division duplex, and the radio frame is accessed in the access section in which the base station BS and the relay station RS communicate with the terminal station SS. And a time division into relay sections relayed by the base station BS and the relay station RS, and the data amount communicated between the base station BS and the relay station RS and the data amount communicated between the relay station RS and the terminal station SS are In this configuration, the ratio between the access section and the relay section is controlled so as to be equal. Further, the base station BS sets the ratio between the access section and the relay section for each relay station RS (sum of transmission rates between the relay station RS and the terminal station SS that communicates directly with the relay station RS) / (base station BS The transmission rate between the relay station RS and the number of combination patterns determined for the communication of the terminal station SS) may be calculated, and the sum thereof may be determined based on the calculated value.
第3の発明の無線通信システムの基地局BSにおいて、複数の中継局RSに代えて配置される複数の基地局BSとの間で、バックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する制御局機能を備える。 In the base station BS of the radio communication system according to the third aspect of the invention, control for transmitting / receiving control signals to / from a plurality of base stations BS arranged in place of the plurality of relay stations RS via a backbone network or by radio communication It has a station function.
本発明は、基地局BSと複数の中継局RSが複数の端末局SSへの通信に用いる周波数を多重する際に、最適な基地局BSと複数の中継局RSによる組合せパターンと、その組合せパターンにおいて各基地局BSや中継局RSが通信する端末局SSの組合せが得られ、フレーム全体でトータルスループットを向上させることができる。 The present invention relates to a combination pattern of an optimum base station BS and a plurality of relay stations RS, and a combination pattern thereof, when the base station BS and the plurality of relay stations RS multiplex frequencies used for communication to a plurality of terminal stations SS. , A combination of terminal stations SS with which each base station BS and relay station RS communicate is obtained, and the total throughput can be improved over the entire frame.
(無線通信システムの実施例)
図1は、本発明の無線通信システムの実施例の構成を示す。
図1において、本実施例の無線通信システムは、バックボーンネットワーク1に接続されるBS10、複数(m個)のRS20(1) 〜20(m) 、複数(n個)のSS30(1) 〜30(n) から構成される。
(Example of wireless communication system)
FIG. 1 shows a configuration of an embodiment of a wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, the radio communication system of the present embodiment includes a
BS10のデータバッファ部11は、バックボーンネットワーク1からデータを入力する。スケジューラ12は、フレームをDLサブフレームとULサブフレームに分割し、さらに各サブフレームをアクセス区間と中継区間に再分割し、受信部17から入力する伝搬路情報を基に、アクセス区間および中継区間を時間領域および周波数領域で分割するスケジュール情報を構築する。そして、そのスケジュール情報に従ってデータバッファ部11からデータを取り出し、送信データ生成部13へ出力する。送信データ生成部13は、スケジューラ12から入力するデータと、スケジュール情報から構成される制御メッセージを用いてフレームを作成する。送信部14は、送信データ生成部13で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信の切り替えを制御するTDDスイッチ15を介してアンテナ16から複数のRS20およびBS配下のSS30に送信する。
The
また、BS10のアンテナ16で受信する無線信号は、TDDスイッチ15を介して受信部17に入力する。受信部17は、ULサブフレームの無線信号を周波数変換および復調し、復調された受信データをデータバッファ部11に出力し、さらにバックボーンネットワーク1に出力する。
A radio signal received by the
RS20は、アンテナ26に受信する無線信号をTDDスイッチ25を介して受信部27に入力する。受信部27は、DLサブフレームの中継区間およびULサブフレームのアクセス区間の無線信号を周波数変換および復調する。BS10または前ホップのRSから送信された制御メッセージはスケジューラ22に入力され、BS10、SS30との送受信に用いる周波数領域および時間領域を把握する。受信部27で復調されたDLサブフレームの中継区間およびULサブフレームのアクセス区間の受信データはデータバッファ部21に入力される。
The
RS20のスケジューラ22は、BS10から通知されるスケジュール情報と受信部27から入力する伝搬路情報を基にスケジュール情報を構築する。そして、そのスケジュール情報に従ってデータバッファ部21からデータを取り出し、送信データ生成部23へ出力する。送信データ生成部23は、スケジューラ22から入力するデータと、スケジュール情報から構成される制御メッセージを用いてフレームを作成する。送信部24は、送信データ生成部23で作成されたフレームを変調および周波数変換により無線信号に変換し、スケジュール情報に基づいて送受信の切り替えを制御するTDDスイッチ25を介してアンテナ26からBS10またはSS30に送信する。
The
SS30は、アンテナ31を介してBS10またはRS20が送信するスケジュール情報を参照し、フレームのアクセス区間において送受信を行う。
The
(BS10のスケジューラ12の構成例)
図2は、BS10のスケジューラ12の構成例を示す。
図2において、スケジューラ12は、受信部17から入力する伝搬路情報を記憶する伝搬路情報記憶部31と、スケジュール情報を構築するスケジュール情報構築部32から構成される。
(Configuration example of
FIG. 2 shows a configuration example of the
2, the
図3は、スケジュール情報構築部32のスケジューリング処理手順を示す。
図3において、スケジュール情報構築部32は、伝搬路情報記憶部31を参照してSSの多重組合せを設定し(S1)、アクセス区間と中継区間の比率を設定する(S2)。
FIG. 3 shows a scheduling process procedure of the schedule
In FIG. 3, the schedule
BS10のスケジューラ12の伝搬路情報記憶部31には、BSとSS(i) 間のCNR(BS CNR(i))と、RS(j) とSS(i) 間のCNR(RSj CNR(i)) と、BSとRS(j) 間のCNR(BS CNR RELAY(j))が保存されている。iはSSの識別番号であり、jはRSの識別番号である。一例として、RS数が2、SS数が6の場合の伝搬路情報記憶部31の状態を図5に示す。CNR(Carrier-to-Noise Ratio) は、BSとRSが周波数多重しないときにSSが受信する搬送波電力対雑音電力比の値である。
The propagation path
BS CNR(i) は、BSが各SS(i) の送信信号をアンテナ16、TDDスイッチ15を介して受信部17で受信してそのCNRを把握するか、またはBSが送信する制御信号(プリアンブルなど)をSS(i) が受信し、SS(i) でCNRを把握してその結果をBSに通知することにより、伝搬路情報記憶部31に登録される。
The BS CNR (i) is a control signal (preamble) transmitted by the BS when the BS receives a transmission signal of each SS (i) by the receiving
RSj CNR(i)は、まずRS(j) が各SS(i) の送信信号を受信してCNRを把握するか、またはRS(j) が送信する制御信号(プリアンブルなど)をSS(i) が受信し、SS(i) でCNRを把握してその結果をRS(j) に通知し、さらにRS(j) からBSへそのCNRを通知することにより、伝搬路情報記憶部31に登録される。このとき、BSがRS(j) の送信信号を受信することにより、BSとRS(j) と間のCNRが把握される。
In RSj CNR (i), RS (j) first receives the transmission signal of each SS (i) and grasps the CNR, or sends a control signal (such as a preamble) transmitted by RS (j) to SS (i). Is received in SS (i), the result is notified to RS (j), and the CNR is notified from RS (j) to the BS to be registered in the channel
(図3のステップS1の多重組合せ設定手順)
本発明では、全てのSSに対してスループットの公平性を考慮して均等にスロットサイズを割り当てる場合などにおいて、BSと複数のRSが複数のSSへの通信に用いる周波数を多重した場合のトータルスループットの最大化を目的としている。そのため、図3のステップS1の多重組合せ設定手順では、BSと複数のRSの最適な多重組合せパターンと、この多重組合せパターンにおけるそれぞれのBSやRSが通信するSSの組合せを選択する。
(Multiple combination setting procedure in step S1 in FIG. 3)
In the present invention, the total throughput when the BS and the plurality of RSs multiplex the frequencies used for communication to the plurality of SSs in the case where the slot size is equally allocated to all the SSs considering the fairness of the throughput. The purpose is to maximize. Therefore, in the multiple combination setting procedure in step S1 of FIG. 3, the optimum multiple combination pattern of the BS and the plurality of RSs and the combination of SSs that communicate with each BS and RS in the multiple combination pattern are selected.
BSと複数のRSが複数のSSへの通信に用いる周波数を多重した場合のトータルスループットは、シャノンの定理を用いて次のように表される。
ここで、KはSS数、LはBSとRSの合計数、Tはアクセス区間を分割するスロット数を示す。Bはシステムが保有する周波数帯域、pはBSとRSの送信電力、N0 は雑音電力密度、hk,l はBS(l) とSS(k) とのチャネル利得を示す。なお、図1の実施例の構成では、BS(1) はBSを示し、それ以外のBS(l) はRSに相当する。C(k,l,t) は、0と1により構成されるK×L×Tの割当行列の要素であり、スロット(t) でBS(l) からSS(k) へ通信する場合は1と設定され、そうでない場合は0と設定される。例えば、K=3、L=3の場合、スロット(t')におけるC(k,l,t')がK×Lの行列
トータルスループットを最大化するためには、最適な割当行列の要素C(k,l,t) を選択することで、BSと複数のRSの多重組合せパターンと、この多重組合せパターンにおいてそれぞれのBSやRSが通信するSSの組合せを導くことができる。全てのSSをいずれか1つのスロットでいずれか1つのRSとの通信に割り当てる場合、最適な割当行列の要素C(k,l,t) には制約条件である
しかし、各SSにおける各BSまたはRSからの受信信号電力がフェージングによって時々刻々と変化する環境では、それらに追随可能なスケジューリングが問われるので、計算処理を軽減する必要がある。そこで、準最適解を得ることを目的として (1)式を簡略化する。具体的には、全てのSSにおいて、所望のBSまたはRSからの信号電力が等しくhであり、全てのBS、RSからの干渉電力が等しくh’であると仮定する。さらに、全てのSSにおいて、多重組合せパターンにおける多重数を等しくMと仮定した場合、トータルスループットは次のように簡略化できる。
M・(B/(K/M)) log2(1+p|h|2/(N0B+Mp|h'|2))
=(B/K)・M2・F(M) …(2)
However, in an environment where the received signal power from each BS or RS in each SS changes from moment to moment due to fading, scheduling that can follow them is required, so the calculation process needs to be reduced. Therefore, formula (1) is simplified for the purpose of obtaining a suboptimal solution. Specifically, in all SSs, it is assumed that the signal power from the desired BS or RS is equally h, and the interference powers from all BSs and RSs are equally h ′. Furthermore, assuming that the number of multiplexing in the multiple combination pattern is equal to M in all SSs, the total throughput can be simplified as follows.
M · (B / (K / M)) log 2 (1 + p | h | 2 / (N 0 B + Mp | h ′ | 2 ))
= (B / K) · M 2 · F (M) (2)
この場合、スロット数TはK/Mと計算できる。また、
F(M) = log2(1+p|h|2/(N0B+Mp|h'|2))
としている。上記の仮定においては、トータルスループットの最大化を図るためには、(2) 式を最大化するように、多重数Mを選択することが必要である。
In this case, the slot number T can be calculated as K / M. Also,
F (M) = log 2 (1 + p | h | 2 / (N 0 B + Mp | h ′ | 2 ))
It is said. In the above assumption, in order to maximize the total throughput, it is necessary to select the multiplexing number M so as to maximize the expression (2).
ここで、背景技術に記した方法1および方法2と比較する。方法1は、 (2)式においてMを最大化する方法である。方法2は、M・F(M) を最大化する方法である。したがって、本発明では、 (2)式に基づいてM2 ・F(M) を最大化するために、方法2において各スロットで多重して通信するSSのスループットの合計(=M・F(M) )に多重数Mを重み付けした値が最大となるように、多重組合せパターンと当該パターンにおいて通信するSSを選択する。
Here, it compares with the
図4は、SSの多重組合せ設定手順S1の一例を示す。
図4において、SSのグループ化(S101) では、SSが直接通信するBSまたはRS(j) を決定し、BSと直接通信するSSはBSグループに分類し、RS(j) と通信するSSはRS(j) グループに分類する。RS数が2、SS数が6の場合のグループ化処理の一例を図6に示す。図6では、SS(1) とSS(2) はBSグループに分類され、SS(3) とSS(4) はRS(1) グループに分類され、SS(5) とSS(6) はRS(2) グループに分類される。ここでの分類は、各SS(i) にとって最もCNRの高いBSまたはRS(j) のグループを選択してもよい。また、BSと直接通信したときにアクセスに必要となる無線リソースと、RS(j) を介して通信したときに中継とアクセスで必要になる無線リソースの和を比較し、必要となる無線リソースが最小となるBSまたはRS(j) のグループを選択してもよい。後者の場合のグループ化処理手順の一例を図7に示す。
FIG. 4 shows an example of the SS multiple combination setting procedure S1.
In FIG. 4, in the SS grouping (S101), the BS or RS (j) directly communicating with the SS is determined, the SS directly communicating with the BS is classified into a BS group, and the SS communicating with the RS (j) is Classify into RS (j) groups. An example of the grouping process when the number of RSs is 2 and the number of SSs is 6 is shown in FIG. In FIG. 6, SS (1) and SS (2) are classified into BS groups, SS (3) and SS (4) are classified into RS (1) groups, and SS (5) and SS (6) are classified as RS. (2) Classified into groups. The classification here may select the BS or RS (j) group having the highest CNR for each SS (i). In addition, the radio resources required for access when communicating directly with the BS and the sum of radio resources required for relay and access when communicating via RS (j) are compared. The smallest BS or RS (j) group may be selected. An example of the grouping process procedure in the latter case is shown in FIG.
まず、伝搬路情報記憶部31に登録されているBS CNR(i) とRSj CNR(i)から、通信可能なアクセスの伝送レートBS RATE(i)とRSj RATE(i) を推定する(S1011) 。続いて、BSとRS(j) 間のBS CNR RELAY(j) から通信可能な中継の伝送レートBS RATE RELAY(j)を推定する(S1012) 。続いて、SS(i) ごとに、BSと直接通信したときにアクセスに必要となる無線リソース
1/BS RATE(i)
と、RS(j) を介して通信したときに中継とアクセスに必要となる無線リソース
1/BS RATE RELAY(j)+1/RSj RATE(i)
とを計算し(S1013)、各SS(i) をリソースが最小となるBSまたはRS(j) のグループに分類する(S1014)。
First, the transmission rates BS RATE (i) and RSj RATE (i) of the communicable access are estimated from the BS CNR (i) and RSj CNR (i) registered in the channel information storage unit 31 (S1011). . Subsequently, the relay transmission rate BS RATE RELAY (j) that can be communicated is estimated from the BS CNR RELAY (j) between the BS and RS (j) (S1012). Next, for each SS (i), the
And radio resources required for relay and access when communicating via RS (j) 1 / BS RATE RELAY (j) + 1 / RSj RATE (i)
(S1013) and classify each SS (i) into a group of BS or RS (j) that minimizes the resource (S1014).
続いて図4において、BSやRS(j) が使用する周波数を多重したときの干渉量を考慮した伝送レートリストを作成する(S102)。伝送レートリストは、多重組合せパターンに対応した伝送レートが計算される。RS数(BS数を含む)がLであった場合、多重組合せパターン数Xは、
X=2L −1
である。まず、組み合わせパターンごとのCINRリストが真値で
CINR=(SSが直接通信するBSまたはRS(j) からのCNR)/(1+Σ多重 組み合わせパターンで干渉となるBSまたはRS(j) からのCNR)
と計算され、CINRリストの値と通信可能な変調方式の多値数から伝送レートリストの値が推定される。
Subsequently, in FIG. 4, a transmission rate list is created in consideration of the amount of interference when the frequencies used by the BS and RS (j) are multiplexed (S102). In the transmission rate list, a transmission rate corresponding to the multiple combination pattern is calculated. When the RS number (including the BS number) is L, the multiple combination pattern number X is
X = 2 L −1
It is. First, the CINR list for each combination pattern is a true value, and CINR = (CNR from BS or RS (j) directly communicated by SS) / (CNR from BS or RS (j) causing interference in 1 + Σ multiple combination pattern)
And the value of the transmission rate list is estimated from the value of the CINR list and the multivalued number of modulation schemes capable of communication.
一例として、RS数が2、SS数が6の場合のCINRリストを図8に示し、伝送レートリストを図9に示す。多重組合せパターン数は7である。多重組合せパターンID=1は、BS、RS(1) 、RS(2) の3個をすべて多重した場合である。多重組合せパターンID=2〜4は、BS、RS(1) 、RS(2) のいずれか2個を多重した場合である。多重組合せパターンID=5〜7は、BS、RS(1) 、RS(2) のいずれも周波数を多重しない場合である。 As an example, FIG. 8 shows a CINR list when the number of RSs is 2 and the number of SSs is 6, and FIG. 9 shows a transmission rate list. The number of multiple combination patterns is seven. Multiplex combination pattern ID = 1 is a case where all three of BS, RS (1), and RS (2) are multiplexed. Multiple combination pattern IDs = 2 to 4 are cases where any two of BS, RS (1) and RS (2) are multiplexed. Multiplex combination pattern IDs = 5 to 7 are cases where none of BS, RS (1), and RS (2) multiplexes frequencies.
なお、図8および図9において斜線を記入した部分は、そのSSは周波数多重通信を行わないことを示す。例えば、図8の多重組合せパターンID=2の列では、BSとRS(1) が同時送信した場合の各SSのCINRが記されている。SS(1) とSS(2) はBSと直接接続するグループであり、対応する欄にBSとのCINRが記されている。また、SS(3) とSS(4) はRS(1) と直接接続するグループであり、対応する欄にRS(1) とのCINRが記されている。一方、SS(5) とSS(6) はRS(2) と直接接続するグループであり、多重組合せパターンID=2ではRS(2) は信号を送信しないため、斜線が記入されている。 In FIG. 8 and FIG. 9, the hatched portion indicates that the SS does not perform frequency multiplex communication. For example, in the column of the multiple combination pattern ID = 2 in FIG. 8, the CINR of each SS when BS and RS (1) are simultaneously transmitted is described. SS (1) and SS (2) are groups directly connected to the BS, and the CINR with the BS is written in the corresponding column. SS (3) and SS (4) are groups directly connected to RS (1), and CINRs with RS (1) are written in the corresponding columns. On the other hand, SS (5) and SS (6) are groups directly connected to RS (2). Since RS (2) does not transmit a signal when multiple combination pattern ID = 2, hatched lines are entered.
続いて、多重組合せパターンIDをx=1と設定し(S103)、ステップS102で作成した伝送レートリストから多重組合せパターンID=xにおいて多重化する各グループ(BSグループ、RS(j) グループ)から最も伝送レートの高いSSを伝送レートリストから選択する(S104)。続いて、多重化する各グループで選択したSSの伝送レートの和を計算し、その値に多重組合せパターンID=xに含まれるBSとRSの合計数である多重数を乗算する(S105)。多重組合せパターンIDのxを1つずつ増やしながら(S107)、ステップS104,S105 を繰り返す。すべての多重組合せパターンでステップS104,S105 を繰り返した後に(S106でYes )、各多重組合せパターンにおけるステップS105で乗算した値を比較し(S108)、最大となる多重組合せパターンで選択したSSを多重組合せとして確定するとともにその伝送レートを保存し(S109)、そのSSの伝送レートを伝送レートリストから削除する(S110)。そして、ステップS103〜S110を繰り返し、すべてのSSの多重組合せを確定したら(S111でYes )、多重組合せリストを作成して多重組合せの設定を終了する(S112)。 Subsequently, the multiple combination pattern ID is set to x = 1 (S103), and from each group (BS group, RS (j) group) multiplexed in the multiple combination pattern ID = x from the transmission rate list created in step S102. The SS with the highest transmission rate is selected from the transmission rate list (S104). Subsequently, the sum of the transmission rates of the SSs selected in each group to be multiplexed is calculated, and the value is multiplied by the multiplexing number which is the total number of BSs and RSs included in the multiplexing combination pattern ID = x (S105). While increasing x of the multiple combination pattern ID one by one (S107), steps S104 and S105 are repeated. After repeating steps S104 and S105 for all multiple combination patterns (Yes in S106), the values multiplied in step S105 in each multiple combination pattern are compared (S108), and the SS selected in the maximum multiple combination pattern is multiplexed. The combination is confirmed and the transmission rate is saved (S109), and the transmission rate of the SS is deleted from the transmission rate list (S110). Then, Steps S103 to S110 are repeated, and when all the multiple combinations of SS are determined (Yes in S111), a multiple combination list is created and the setting of the multiple combinations is completed (S112).
また、伝送レートリストは、図10に示すように各SSの多重組合せパターンごとの伝送レートを、多重していないときの各SSの伝送レートで正規化してもよい。この場合についても、正規化された伝送レートを参照して図4のステップS103〜S111の処理を実施し、多重組合せの設定を行う。 Further, in the transmission rate list, as shown in FIG. 10, the transmission rate for each multiplex combination pattern of each SS may be normalized with the transmission rate of each SS when not multiplexed. Also in this case, the processing of steps S103 to S111 in FIG. 4 is performed with reference to the normalized transmission rate, and multiple combinations are set.
RS数が2、SS数が6の場合の多重組合せリストの一例を図11に示す。多重組合せリストには確定した多重組合せが示されていると同時に、その多重組合せの伝送レートが示されている。SS(1) ,SS(3) 、SS(5) は多重組合せパターンID=1であり、それぞれBS、RS(1)、RS(2) によって同じ周波数で多重化されて通信する。SS(4) ,SS(6) は多重組合せパターンID=4であり、それぞれRS(1),RS(2) によって同じ周波数で多重化されて通信する。SS(2) は多重組合せパターンID=5であり、BSはRS(1),RS(2) と周波数を多重せずに占有して通信する。 An example of the multiple combination list when the number of RSs is 2 and the number of SSs is 6 is shown in FIG. In the multiple combination list, a confirmed multiple combination is shown, and at the same time, the transmission rate of the multiple combination is shown. SS (1), SS (3), and SS (5) have multiple combination pattern ID = 1, and are multiplexed at the same frequency by BS, RS (1), and RS (2) for communication. SS (4) and SS (6) have multiple combination pattern ID = 4, and are multiplexed at the same frequency by RS (1) and RS (2) for communication. SS (2) has multiple combination pattern ID = 5, and BS occupies and communicates with RS (1) and RS (2) without multiplexing frequencies.
(図3のステップS2のアクセス区間と中継区間の比率設定手順)
図12は、アクセス区間と中継区間の比率設定手順S2の一例を示す。
図12において、各RSは、中継区間で通信するデータ量と、アクセス区間で通信するデータ量のいずれかがボトルネックとならないように区間の比率を設定する。具体的には、ステップS1で設定された多重組合せリストと、スケジューラ12の伝搬路情報記憶部31に保存されているBSとRS(j) 間のCNRから推定される伝送レートBS RATE RELAY(j)から、アクセス区間と中継区間で通信できるデータ量が等しくなるように、アクセス区間長length1と中継区間長length2の比率length2/length1を決定する。
(Procedure for setting ratio between access section and relay section in step S2 in FIG. 3)
FIG. 12 shows an example of the ratio setting procedure S2 between the access section and the relay section.
In FIG. 12, each RS sets a ratio of sections so that either the amount of data communicated in the relay section or the amount of data communicated in the access section does not become a bottleneck. Specifically, the transmission rate BS RATE RELAY (j estimated from the multiple combination list set in step S1 and the CNR between the BS and RS (j) stored in the propagation path
アクセス区間において、SSを割り当てた各多重組合せに等しい通信区間を設定する場合、アクセス区間はSSを割り当てた各多重組合せ数(スロット数T)で分割される。なお、図11ではT=3である。RS(j) がアクセス区間で通信できるデータ量は、多重組合せリストでRS(j) グループに割り当てられたSSの伝送レートの和に、
length1/T
を乗算して計算する。ここで、RS(j) がアクセス区間でSSと通信可能なデータ量は、
ΣRSj RATE・length1/T
となる。一方、中継区間においてBSとRS(j) 間で通信可能なデータ量は、
BS RATE RELAY(j)・a(j)・length2
である。ここで、a(j) とは、RS(j) に割り当てた通信区間の中継区間length2に対する比率である。
In the access section, when a communication section equal to each multiplex combination to which SS is assigned is set, the access section is divided by each multiplex combination number (slot number T) to which SS is assigned. In FIG. 11, T = 3. The amount of data that RS (j) can communicate in the access section is the sum of the transmission rates of SS assigned to the RS (j) group in the multiple combination list,
length1 / T
Multiply by Here, the amount of data that RS (j) can communicate with SS in the access section is
ΣRSj RATE · length1 / T
It becomes. On the other hand, the amount of data that can be communicated between BS and RS (j) in the relay section is
BS RATE RELAY (j) ・ a (j) ・ length2
It is. Here, a (j) is the ratio of the communication section assigned to RS (j) to the relay section length2.
続いて、この2式の右辺が等しくなるように設定すると、
a(j) = (ΣRSj RATE/BS RATE RELAY(j))・(length1/length2・T)
となる。このとき、Σa(j) =1(j=1からj=RS数を加算)であるので、アクセス区間と中継区間の比率は、
length1/length2 =Σ(ΣRSj RATE/BS RATE RELAY(j))・(1/T)
と決定することができる。
Subsequently, if the right sides of these two formulas are set to be equal,
a (j) = (ΣRSj RATE / BS RATE RELAY (j)) ・ (length1 / length2 ・ T)
It becomes. At this time, since Σa (j) = 1 (j = 1 to j = add the number of RSs), the ratio between the access section and the relay section is
length1 / length2 = Σ (ΣRSj RATE / BS RATE RELAY (j)) ・ (1 / T)
Can be determined.
BS10のスケジューラ12は、スケジュール情報構築部32において、以上のようにSSの多重組合せとアクセス区間と中継区間の比率を反映させたスケジューリング情報を構築し、送信データ生成部14へ出力する。送信データ生成部13は、スケジューラ12から入力するデータとスケジュール情報から構築される制御信号によってフレームを作成する。アクセス区間における制御信号は、BS10からSSに割り当てた通信領域の情報を含む。中継区間の制御信号は、複数のRSがスケジューリング情報を構築するために必要な情報、例えばアクセス区間と中継区間の比率や、SSの多重組合せの情報に加えて、各多重組合せのSSが使用する通信領域の情報などが含まれる。
In the schedule
(RS20のスケジューラ22の構成例)
図13は、RS20のスケジューラ22の構成例を示す。
図13において、スケジューラ22は、RS配下のサブチャネルごとの伝搬路情報を記憶する伝搬路情報記憶部33、BSのスケジュール情報保持部34、スケジュール情報構築部35から構成される。BSのスケジュール情報保持部34には、RS20が中継区間でBS10から受信した制御信号に含まれるスケジュール情報、例えばアクセス区間と中継区間の比率や、SSの多重組合せの情報などが、受信部27から入力して保存される。スケジュール情報構築部35は、BSのスケジュール情報保持部34を参照して、RS20から複数のSSへのスケジュール情報を構築し、送信データ生成部23へ出力する。
(Configuration example of the
FIG. 13 shows a configuration example of the
In FIG. 13, the
なお、以上の実施例では、本発明のスケジューリング処理における端末局SSの多重組合せの設定の手順(ステップS1)を、基地局BS、複数の中継局RS、複数の端末局SSが存在する環境で実施する場合について説明した。しかし、本手順は、複数の基地局BSと複数の端末局SSが存在する環境であっても、複数の基地局BSを集中的に制御可能な制御局機能を備えることにより実施することができる。 In the above embodiment, the procedure (step S1) for setting the multiple combinations of the terminal stations SS in the scheduling process of the present invention is performed in an environment where the base station BS, the plurality of relay stations RS, and the plurality of terminal stations SS exist. The case where it implements was demonstrated. However, this procedure can be implemented by providing a control station function capable of centrally controlling a plurality of base stations BS, even in an environment where a plurality of base stations BS and a plurality of terminal stations SS exist. .
例えば、制御局機能を有する1つの基地局BS1と、その他の複数の基地局BS2と、複数の端末局SSとからなる無線通信システムにおいて、基地局BS1を図1の基地局BSと同様の構成とし、基地局BS2を図1の中継局RSと同様の構成とすればよい。ただし、基地局BS2はそれぞれバックボーンネットワークに接続される点が中継局RSとは異なる。このようなシステムでは、図14における中継区間の長さは、基地局BS1と基地局BS2とがバックボーンネットワークを介して制御信号を送受信する場合はゼロであり、または基地局BS1と基地局BS2とが無線通信によって制御信号を送受信する場合は一定値となるため、図3におけるアクセス区間と中継区間の比率設定の手順(ステップS2)は不要となる。 For example, in a wireless communication system including one base station BS1 having a control station function, a plurality of other base stations BS2, and a plurality of terminal stations SS, the base station BS1 has the same configuration as the base station BS of FIG. The base station BS2 may be configured similarly to the relay station RS in FIG. However, the base station BS2 is different from the relay station RS in that each base station BS2 is connected to the backbone network. In such a system, the length of the relay section in FIG. 14 is zero when the base station BS1 and the base station BS2 transmit and receive control signals via the backbone network, or the base station BS1 and the base station BS2 When a control signal is transmitted / received by wireless communication, a constant value is obtained, so that the procedure for setting the ratio between the access section and the relay section (step S2) in FIG. 3 is not necessary.
1 バックボーンネットワーク
10 基地局(BS)
20 中継局(RS)
11,21 データバッファ部
12,22 スケジューラ
13,23 送信データ生成部
14,24 送信部
15,25 TDDスイッチ
16,26 アンテナ
17,27 受信部
31,33 伝搬路情報記憶部
32,35 スケジュール情報構築部
34 BSのスケジュール情報保持部
1
20 Relay station (RS)
11, 21
Claims (18)
前記基地局は、
前記基地局および前記複数の中継局と、前記複数の端末局とのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局が直接通信する前記基地局または前記中継局を決定する第1の手段と、
前記基地局と前記複数の中継局の一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局または複数の中継局が、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局に対して送信したときの、各端末局と端末局が直接通信する基地局または中継局とのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2の手段と、
前記組合せパターンごとに、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局または中継局と通信する複数の端末局のグループの中で、前記推定された伝送レートが最大となる端末局を選択し、さらにグループごとに選択された端末局の伝送レートの和と前記組合せパターンに含まれる基地局と中継局の合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局が通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局を除外して、さらに前記端末局の選択、前記組合せパターンの決定、前記端末局の除外の手順を繰り返し、すべての端末局が通信に使用する組合せパターンを決定する第3の手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system including a base station, a plurality of relay stations, and a plurality of terminal stations,
The base station
Collecting CNR (carrier power to noise power ratio) between the base station and the plurality of relay stations and the plurality of terminal stations, and each terminal station directly communicates based on the information of the CNR A first means for determining a relay station;
For each combination pattern composed of a part or all of the base station and the plurality of relay stations, all base stations or a plurality of relay stations included in each combination pattern simultaneously transmit signals of the same frequency to the counterpart terminals. Second means for calculating the CINR (carrier power to noise + interference power ratio) between each terminal station and the base station or relay station with which the terminal station communicates directly when transmitting to the station, and estimating the transmission rate When,
For each combination pattern, select a terminal station that maximizes the estimated transmission rate from among a group of terminal stations that communicate with all base stations or relay stations included in the combination pattern, and Multiplying the sum of the transmission rates of the terminal stations selected for each and the multiplexing number that is the total number of base stations and relay stations included in the combination pattern, the combination pattern having the maximum value is multiplied by the combination pattern. The selected terminal station is determined as a combination pattern to be used for communication, excludes the terminal station determined by the combination pattern to be used for communication, and further selects the terminal station, determines the combination pattern, and excludes the terminal station. And a third means for determining a combination pattern used by all terminal stations for communication.
前記組合せパターンごとの伝送レートは、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局および中継局が同時に同一周波数の信号を送信しないときの前記伝送レートで正規化したものを用いる
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The transmission rate for each combination pattern is the one normalized by the transmission rate when all base stations and relay stations included in the combination pattern do not transmit signals of the same frequency at the same time. system.
前記第1の手段は、
前記基地局と前記端末局との間、前記基地局と前記中継局との間、前記中継局と前記端末局との間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、
前記端末局ごとに、前記基地局との直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局と端末局の伝送レート)を計算し、前記中継局との直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局と中継局間の伝送レート+1/中継局と端末局間の伝送レート)を計算する手段と、
前記無線リソースが最小となる基地局または中継局を選択する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The first means includes
Means for estimating a transmission rate communicable in each section from a CNR between the base station and the terminal station, between the base station and the relay station, and between the relay station and the terminal station; ,
For each terminal station, a radio resource for access necessary for direct communication with the base station is calculated as (1 / transmission rate between the base station and the terminal station), and relay necessary for direct communication with the relay station. And means for calculating (1 / transmission rate between base station and relay station + 1 / transmission rate between relay station and terminal station) as radio resources for access;
Means for selecting a base station or a relay station that minimizes the radio resource.
前記基地局と前記中継局は時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを前記基地局および前記中継局が前記端末局と通信するアクセス区間と、前記基地局および前記中継局が中継する中継区間とに時分割する構成であり、
前記基地局は、前記基地局と前記中継局が通信するデータ量と、前記中継局と前記端末局が通信するデータ量が等しくなるように、前記アクセス区間と前記中継区間の比率を制御する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The base station and the relay station switch transmission and reception by time division duplex, an access section in which the base station and the relay station communicate with the terminal station, and a relay section in which the base station and the relay station relay radio frames. And time-sharing
The base station is configured to control a ratio between the access period and the relay period so that a data amount communicated between the base station and the relay station is equal to a data amount communicated between the relay station and the terminal station. A wireless communication system, characterized in that
前記基地局は、前記アクセス区間と前記中継区間の比率を、前記中継局ごとに、(中継局とその中継局と直接通信する端末局間の伝送レートの和)/(基地局と中継局間の伝送レート×端末局の通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 4, wherein
The base station determines the ratio of the access section and the relay section for each relay station (sum of transmission rates between the relay station and a terminal station that communicates directly with the relay station) / (between the base station and the relay station). (Transmission rate x number of combination patterns determined for terminal station communication) and a sum of them is determined based on the calculated value.
前記基地局を制御局機能を有する第1の基地局とし、前記複数の中継局に代えて複数の第2の基地局を備え、前記第1の基地局と前記第2の基地局との間でバックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1, wherein
The base station is a first base station having a control station function, a plurality of second base stations are provided instead of the plurality of relay stations, and the base station is between the first base station and the second base station. A wireless communication system, wherein the control signal is transmitted and received via a backbone network or by wireless communication.
前記基地局は、
前記基地局および前記複数の中継局と、前記複数の端末局とのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局が直接通信する前記基地局または前記中継局を決定する第1のステップと、
前記基地局と前記複数の中継局の一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局または複数の中継局が、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局に対して送信したときの、各端末局と端末局が直接通信する基地局または中継局とのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2のステップと、
前記組合せパターンごとに、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局または中継局と通信する複数の端末局のグループの中で、前記推定された伝送レートが最大となる端末局を選択し、さらにグループごとに選択された端末局の伝送レートの和と前記組合せパターンに含まれる基地局と中継局の合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局が通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局を除外して、さらに前記端末局の選択、前記組合せパターンの決定、前記端末局の除外の手順を繰り返し、すべての端末局が通信に使用する組合せパターンを決定する第3のステップと
を有することを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 In a scheduling method of a radio communication system including a base station, a plurality of relay stations, and a plurality of terminal stations,
The base station
Collecting CNR (carrier power to noise power ratio) between the base station and the plurality of relay stations and the plurality of terminal stations, and each terminal station directly communicates based on the information of the CNR A first step of determining a relay station;
For each combination pattern composed of a part or all of the base station and the plurality of relay stations, all base stations or a plurality of relay stations included in each combination pattern simultaneously transmit signals of the same frequency to the counterpart terminals. Second step of calculating a CINR (carrier power to noise + interference power ratio) between each terminal station and a base station or a relay station with which the terminal station communicates directly when transmitting to the station, and estimating a transmission rate When,
For each combination pattern, select a terminal station that maximizes the estimated transmission rate from among a group of terminal stations that communicate with all base stations or relay stations included in the combination pattern, and Multiplying the sum of the transmission rates of the terminal stations selected for each and the multiplexing number that is the total number of base stations and relay stations included in the combination pattern, the combination pattern having the maximum value is multiplied by the combination pattern. The selected terminal station is determined as a combination pattern to be used for communication, excludes the terminal station determined by the combination pattern to be used for communication, and further selects the terminal station, determines the combination pattern, and excludes the terminal station. And a third step of determining a combination pattern used by all terminal stations for communication. Scheduling method.
前記組合せパターンごとの伝送レートは、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局および中継局が同時に同一周波数の信号を送信しないときの前記伝送レートで正規化したものを用いる
ことを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 The radio communication system scheduling method according to claim 7,
The transmission rate for each combination pattern is the one normalized by the transmission rate when all base stations and relay stations included in the combination pattern do not transmit signals of the same frequency at the same time. System scheduling method.
前記第1のステップは、
前記基地局と前記端末局との間、前記基地局と前記中継局との間、前記中継局と前記端末局との間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、
前記端末局ごとに、前記基地局との直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局と端末局の伝送レート)を計算し、前記中継局との直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局と中継局間の伝送レート+1/中継局と端末局間の伝送レート)を計算するステップと、
前記無線リソースが最小となる基地局または中継局を選択するステップと
を有することを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 The radio communication system scheduling method according to claim 7,
The first step includes
Means for estimating a transmission rate communicable in each section from a CNR between the base station and the terminal station, between the base station and the relay station, and between the relay station and the terminal station; ,
For each terminal station, a radio resource for access necessary for direct communication with the base station is calculated as (1 / transmission rate between the base station and the terminal station), and relay necessary for direct communication with the relay station. Calculating (1 / transmission rate between base station and relay station + 1 / transmission rate between relay station and terminal station) as access radio resources;
Selecting a base station or a relay station that minimizes the radio resource.
前記基地局と前記中継局は時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを前記基地局および前記中継局が前記端末局と通信するアクセス区間と、前記基地局および前記中継局が中継する中継区間とに時分割する構成であり、
前記基地局は、前記基地局と前記中継局が通信するデータ量と、前記中継局と前記端末局が通信するデータ量が等しくなるように、前記アクセス区間と前記中継区間の比率を制御する
ことを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 The radio communication system scheduling method according to claim 7,
The base station and the relay station switch transmission and reception by time division duplex, an access section in which the base station and the relay station communicate with the terminal station, and a relay section in which the base station and the relay station relay radio frames. And time-sharing
The base station controls a ratio of the access section and the relay section so that a data amount communicated between the base station and the relay station is equal to a data amount communicated between the relay station and the terminal station. A scheduling method for a wireless communication system.
前記基地局は、前記アクセス区間と前記中継区間の比率を、前記中継局ごとに、(中継局とその中継局と直接通信する端末局間の伝送レートの和)/(基地局と中継局間の伝送レート×端末局の通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定する
ことを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 The radio communication system scheduling method according to claim 10,
The base station determines the ratio of the access section and the relay section for each relay station (sum of transmission rates between the relay station and a terminal station that communicates directly with the relay station) / (between the base station and the relay station). (The transmission rate x the number of combination patterns determined for terminal station communication) and the sum thereof is determined based on the calculated value.
前記基地局を制御局機能を有する第1の基地局とし、前記複数の中継局に代えて複数の第2の基地局を備え、前記第1の基地局と前記第2の基地局との間でバックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する
ことを特徴とする無線通信システムのスケジューリング方法。 The radio communication system scheduling method according to claim 7,
The base station is a first base station having a control station function, a plurality of second base stations are provided instead of the plurality of relay stations, and the base station is between the first base station and the second base station. A scheduling method for a wireless communication system, comprising: transmitting and receiving control signals via a backbone network or by wireless communication.
前記基地局および前記複数の中継局と、前記複数の端末局とのCNR(搬送波電力対雑音電力比)を収集し、そのCNRの情報を基に各端末局が直接通信する前記基地局または前記中継局を決定する第1の手段と、
前記基地局と前記複数の中継局の一部または全部で構成される組合せパターンごとに、各組合せパターンに含まれる全ての基地局または複数の中継局が、同時に同一周波数の信号をそれぞれ相手の端末局に対して送信したときの、各端末局と端末局が直接通信する基地局または中継局とのCINR(搬送波電力対雑音+干渉電力比)を計算し、伝送レートを推定する第2の手段と、
前記組合せパターンごとに、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局または中継局と通信する複数の端末局のグループの中で、前記推定された伝送レートが最大となる端末局を選択し、さらにグループごとに選択された端末局の伝送レートの和と前記組合せパターンに含まれる基地局と中継局の合計数である多重数とを乗算し、その値が最大となる組合せパターンを、該組合せパターンにより選択された端末局が通信に使用する組合せパターンとして決定し、通信に使用する組合せパターンが決定した端末局を除外して、さらに前記端末局の選択、前記組合せパターンの決定、前記端末局の除外の手順を繰り返し、すべての端末局が通信に使用する組合せパターンを決定する第3の手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システムの基地局。 In a base station of a wireless communication system composed of a base station, a plurality of relay stations, and a plurality of terminal stations,
Collecting CNR (carrier power to noise power ratio) between the base station and the plurality of relay stations and the plurality of terminal stations, and each terminal station directly communicates based on the information of the CNR A first means for determining a relay station;
For each combination pattern composed of a part or all of the base station and the plurality of relay stations, all base stations or a plurality of relay stations included in each combination pattern simultaneously transmit signals of the same frequency to the counterpart terminals. Second means for calculating the CINR (carrier power to noise + interference power ratio) between each terminal station and the base station or relay station with which the terminal station communicates directly when transmitting to the station, and estimating the transmission rate When,
For each combination pattern, select a terminal station that maximizes the estimated transmission rate from among a group of terminal stations that communicate with all base stations or relay stations included in the combination pattern, and Multiplying the sum of the transmission rates of the terminal stations selected for each and the multiplexing number that is the total number of base stations and relay stations included in the combination pattern, the combination pattern having the maximum value is multiplied by the combination pattern. The selected terminal station is determined as a combination pattern to be used for communication, excludes the terminal station determined by the combination pattern to be used for communication, and further selects the terminal station, determines the combination pattern, and excludes the terminal station. And a third means for determining a combination pattern to be used for communication by all the terminal stations. Ground station.
前記組合せパターンごとの伝送レートは、前記組合せパターンに含まれる全ての基地局および中継局が同時に同一周波数の信号を送信しないときの前記伝送レートで正規化したものを用いる
ことを特徴とする無線通信システムの基地局。 In the base station of the wireless communication system according to claim 13,
The transmission rate for each combination pattern is the one normalized by the transmission rate when all base stations and relay stations included in the combination pattern do not transmit signals of the same frequency at the same time. System base station.
前記第1の手段は、
前記基地局と前記端末局との間、前記基地局と前記中継局との間、前記中継局と前記端末局との間のCNRから、それぞれの区間で通信可能な伝送レートを推定する手段と、
前記端末局ごとに、前記基地局との直接通信に必要となるアクセスの無線リソースとして(1/基地局と端末局の伝送レート)を計算し、前記中継局との直接通信に必要となる中継とアクセスの無線リソースとして(1/基地局と中継局間の伝送レート+1/中継局と端末局間の伝送レート)を計算する手段と、
前記無線リソースが最小となる基地局または中継局を選択する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システムの基地局。 In the base station of the wireless communication system according to claim 13,
The first means includes
Means for estimating a transmission rate communicable in each section from a CNR between the base station and the terminal station, between the base station and the relay station, and between the relay station and the terminal station; ,
For each terminal station, a radio resource for access necessary for direct communication with the base station is calculated as (1 / transmission rate between the base station and the terminal station), and relay necessary for direct communication with the relay station. And means for calculating (1 / transmission rate between base station and relay station + 1 / transmission rate between relay station and terminal station) as radio resources for access;
Means for selecting a base station or a relay station that minimizes the radio resource.
前記基地局と前記中継局は時分割複信により送受信を切り替え、無線フレームを前記基地局および前記中継局が前記端末局と通信するアクセス区間と、前記基地局および前記中継局が中継する中継区間とに時分割する構成であり、
前記基地局と前記中継局が通信するデータ量と、前記中継局と前記端末局が通信するデータ量が等しくなるように、前記アクセス区間と前記中継区間の比率を制御する構成である
ことを特徴とする無線通信システムの基地局。 In the base station of the wireless communication system according to claim 13,
The base station and the relay station switch transmission and reception by time division duplex, an access section in which the base station and the relay station communicate with the terminal station, and a relay section in which the base station and the relay station relay radio frames. And time-sharing
The ratio of the access section and the relay section is controlled so that the amount of data communicated between the base station and the relay station is equal to the amount of data communicated between the relay station and the terminal station. A base station of a wireless communication system.
前記アクセス区間と前記中継区間の比率を、前記中継局ごとに、(中継局とその中継局と直接通信する端末局間の伝送レートの和)/(基地局と中継局間の伝送レート×端末局の通信に確定した組合せパターン数)を計算し、それらの和を計算した値に基づいて決定する構成である
ことを特徴とする無線通信システムの基地局。 The base station of the wireless communication system according to claim 16,
The ratio between the access section and the relay section is, for each relay station, (sum of transmission rates between the relay station and a terminal station that communicates directly with the relay station) / (transmission rate between the base station and the relay station × terminal. A base station of a wireless communication system, characterized in that the number of combination patterns determined for station communication) is calculated and a sum of them is determined based on the calculated value.
前記複数の中継局に代えて配置される複数の基地局との間で、バックボーンネットワークを介してまたは無線通信により制御信号を送受信する制御局機能を備えた
ことを特徴とする無線通信システムの基地局。 In the base station of the wireless communication system according to claim 13,
A base of a wireless communication system comprising a control station function for transmitting / receiving a control signal to / from a plurality of base stations arranged instead of the plurality of relay stations via a backbone network or by wireless communication Bureau.
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