JP5066071B2

JP5066071B2 - 基地局装置および基地局装置の制御方法

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Publication number: JP5066071B2
Application number: JP2008329454A
Authority: JP
Inventors: 慎士中野; 正光錦戸
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP2010154172A

Description

本発明は、基地局装置および基地局装置の制御方法に関する。

複数の基地局装置と複数の移動局装置とからなる無線通信システムでは、基地局装置と移動局装置がそれぞれ当該システムに用いられている所定の周波数帯域の中で、通信路である通信チャネルを使用して通信を行う。

このような無線通信システムのうち、自律分散型の通信チャネル割り当てを行う無線通信システムでは、通信チャネルの割り当てにあたっては移動局装置が、使用しようとする通信チャネルについてキャリアセンスと呼ばれる干渉波レベルの測定を行い、干渉波レベルが所定値以下である通信チャネルを選んで、基地局装置に通知することにより基地局装置が使用する通信チャネルの割り当てを決定する。

これは、使用しようとする通信チャネルの干渉波レベルが大きい場合、通信品質が劣化する可能性があるので該通信チャネルでの通信を行わないようにするためである。このことにより、ユーザは一定以上のスループットおよびＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）が保障された通信が可能となる。

特許文献１では、前回のキャリアセンスにおける、干渉波レベルがキャリアセンスレベル（閾値）より小さい周波数帯域の有無および過去のキャリアセンスレベルに基づいて閾値を設定することにより、キャリアセンスの実行回数を低減する構成が示されている。
特開平８−３２２０７７号公報

図６Ａは、干渉波レベルが閾値を超えない場合の干渉波レベルと閾値との関係を示す図である。図６Ｂは、干渉波レベルが閾値を超える場合の干渉波レベルと閾値との関係を示す図である。

基地局装置と移動局装置が通信を開始しようとする際には、図６Ａに示すような結果が得られる通信チャネルの少なくとも一部が、通信に割り当てられる。図６Ｂに示すような結果が得られる通信チャネルは、通信に割り当てられない。

ところで、近年では多くの情報をより効率よく伝送するため、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）と呼ばれる広帯域無線通信システムが注目されている。

しかし、このような広帯域無線通信システムにおいては、１ユーザ当たりの使用可能周波数帯域が非常に広い為に、近接する基地局装置と通信を行う複数ユーザの使用する通信チャネルが競合する可能性が非常に高くなる。そのため、キャリアセンスに基づくチャネル割り当てを行う場合に、最初に通信を始めたユーザＡが多くの通信チャネルを割り当てられると、後から通信を行おうとする１あるいは複数のユーザＢ，Ｃ，Ｄ…は効率的に通信を行うための通信チャネル数を獲得することが困難となる。

このように、広帯域無線通信システムにおいて自律分散型の通信チャネル割り当てを行った場合、複数のユーザに対する通信チャネルの割り当てが適正に行われないことがある。その結果、一部のユーザはスループットおよびＱｏＳが保障された効率的な通信が行える一方、他のユーザはスループットが下がると共にＱｏＳを維持することが不可能となる虞がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、周波数帯域（通信チャネル）の割り当てを制御する基地局装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基地局装置は、近接する基地局装置に使用されうる所定の周波数帯域における干渉波レベルを測定する干渉波レベル測定手段と、前記干渉波レベル測定手段により測定される干渉波レベルが閾値未満である周波数帯域を移動局装置との通信に割り当てる帯域割り当て手段と、前記帯域割り当て手段により割り当てられる周波数帯域の幅を示す値と、当該基地局装置に設定される目標周波数帯域の幅を示す値と、に基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段と、を含む。

本発明によれば、基地局装置に設定される目標周波数帯域の幅を示す値を調整することで、該基地局装置で行われる周波数帯域の割り当てが制御される。複数の基地局装置のそれぞれにおいて、割り当てられる周波数帯域の幅（通信チャネルの数）の目標を示す値を適切に設定することで、基地局装置間での周波数帯域（通信チャネル）の配分も制御される。

また、本発明に係る基地局装置において、前記所定の周波数帯域は、複数の通信チャネルを含み、前記干渉波レベル測定手段は、前記複数の通信チャネルのそれぞれにおける干渉波レベルを測定し、前記帯域割り当て手段は、前記干渉波レベルが前記閾値未満である通信チャネルを前記移動局装置との通信に割り当て、前記目標周波数帯域の幅を示す値は、前記帯域割り当て手段により割り当てられる通信チャネルの数の目標である目標通信チャネル数であり、前記閾値決定手段は、前記帯域割り当て手段により割り当てられる通信チャネルの数と、前記目標通信チャネル数と、に基づいて前記閾値を決定する。

本発明によれば、基地局装置に設定される目標通信チャネル数を調整することで、該基地局装置で行われる、周波数帯域に含まれる通信チャネルの割り当てが制御される。

さらに、本発明に係る基地局装置において、前記複数の通信チャネルのそれぞれは、前記所定の周波数帯域に含まれる複数のサブチャネルのいずれかと、所定の時間周期に含まれる複数のタイムスロットのいずれかと、により特定される。

本発明によれば、基地局装置に設定される目標通信チャネル数を調整することで、該基地局装置で行われる、サブチャネルと、タイムスロットと、により特定される通信チャネルの割り当てが制御される。

また、本発明に係る基地局装置において、前記目標周波数帯域の幅を示す値は、前記近接する基地局装置に設定される値と同一の値である。

本発明によれば、本発明に係る基地局装置において割り当てられる周波数帯域幅が、近接する基地局装置において割り当てられる周波数帯域幅と、等しくなるように制御される。

また、本発明に係る基地局装置において、前記目標周波数帯域の幅を示す値は、当該基地局装置と前記近接する基地局装置との間での前記周波数帯域の配分目標に基づいて決定される。

本発明によれば、本発明に係る基地局装置において割り当てられる周波数帯域幅は、当該基地局装置と前記近接する基地局装置との間での周波数帯域の配分が配分目標に近づくよう制御される。

また、本発明に係る基地局装置の制御方法は、近接する基地局装置に使用されうる所定の周波数帯域における干渉波レベルを測定する干渉波レベル測定ステップと、前記干渉波レベル測定ステップにおいて測定される干渉波レベルが閾値未満である周波数帯域を移動局装置との通信に割り当てる帯域割り当てステップと、前記帯域割り当てステップにおいて割り当てられる周波数帯域の幅を示す値と、当該基地局装置に設定される目標周波数帯域の幅を示す値と、に基づいて前記閾値を決定する閾値決定ステップと、を含む。

本実施の形態に係る基地局装置を説明する。図１は、本実施の形態に係る基地局装置１０１の構成を示す図である。基地局装置１０１は、移動局装置との通信の開始を決定すると、近接する基地局装置に使用されうる所定の周波数帯域に含まれる複数のサブチャネルのいずれかと、所定の時間周期に含まれる複数のタイムスロットのいずれかと、により特定される複数の通信チャネル（ＰＲＵ，ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｏｕｒｃｅＵｎｉｔ；物理リソースユニット、通信リソース）の少なくとも１つを選択して、該通信に割り当てる。

図５はＰＲＵの一例を示す図である。図５において、サブチャネルおよびタイムスロットで規定される領域の１つ１つががＰＲＵである。

図２は、本実施の形態に係る、基地局装置１０１を含む通信システム２０１を示す図である。通信システム２０１において、基地局装置１０１の通信可能範囲２０７と、近接する基地局装置２０２の通信可能範囲２０６と、は重なっており、基地局装置１０１，２０２は、所定の周波数領域に含まれるＰＲＵのうち、自身が使用していないＰＲＵにおいて、干渉波レベルを測定するキャリアセンスを行い、干渉波レベルが閾値より小さいＰＲＵの少なくとも１つを移動局装置２０３，２０４，２０５のいずれかとの通信に割り当てる。

本実施の形態に係る基地局装置１０１は、自身が使用しているＰＲＵの数ＮＲＵに応じて、この閾値を決定する。

基地局装置１０１は、受信ＲＦ処理部１０２、受信ベースバンド信号処理部１０３、ＰＲＵ割り当て制御部１０４、送信ベースバンド信号処理部１０５、送信ＲＦ処理部１０６、メモリー１０７、アンテナ１０８を含む。受信ベースバンド信号処理部１０３、ＰＲＵ割り当て制御部１０４、送信ベースバンド信号処理部１０５は、例えばＣＰＵやＤＳＰで構成され、受信ＲＦ処理部１０２、送信ＲＦ処理部１０６は、例えば半導体回路からなる。

メモリー１０７は、基地局装置１０１で使用されるデータや、基地局装置１０１の動作を制御するパラメータなどを保存する。

アンテナ１０８は、送信ＲＦ処理部１０６から出力される信号を電波として送信する。また、アンテナ１０８は、基地局装置１０１の通信相手である移動局装置から送信される信号を受信して受信ＲＦ処理部１０２に出力する。

受信ＲＦ処理部１０２は、アンテナ１０８から入力される信号に対し増幅処理やダウンコンバート処理を行い、得られる信号を受信ベースバンド信号処理部１０３に出力する。

受信ベースバンド信号処理部１０３は、受信ＲＦ処理部１０２から入力される信号に対し同期処理、ＡＤ変換、復調処理などを行い、受信データを生成する。

送信ベースバンド信号処理部１０５は、基地局装置１０１により送信される送信データに対し、変調処理、ＤＡ変換などを行い、得られる信号を送信ＲＦ処理部１０６に出力する。ここで、変調処理においては、後述するＰＲＵ割り当て制御部１０４から通知されるＰＲＵに対応する信号への変調を行う。

送信ＲＦ処理部１０６は、送信ベースバンド信号処理部１０５から入力される信号に対しアップコンバートなどの処理を行い、得られる信号をアンテナ１０８に出力する。

ＰＲＵ割り当て制御部１０４は、基地局装置１０１が移動局装置との通信を開始する時に、該通信で使用されるＰＲＵを割り当てる、ＰＲＵ割り当て動作を実行する。

ＰＲＵ割り当て制御部１０４は、基地局装置１０１が使用しているＰＲＵの数ＮＲＵに基づいて、閾値を変更する。以下に詳細に説明する。

ＰＲＵ割り当て制御部１０４は、デフォルトＰＲＵ割り当て閾値設定部１０９、運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０、ＰＲＵ割り当て部１１１、目標ＰＲＵ数設定部１１２、ＰＲＵ数比較部１１３、ＰＲＵ数カウント部１１４、キャリアセンス処理部１１５を含む。

キャリアセンス処理部１１５は、ＰＲＵ割り当て制御部１０４におけるＰＲＵ割り当て動作が開始されると、受信ベースバンド信号処理部１０３における復調処理前の信号から、所定の周波数帯域に含まれる使用されるＰＲＵのうち、自身が使用していないＰＲＵにおける干渉波レベルを測定するキャリアセンスを行い、測定結果をＰＲＵ割り当て部１１１に出力する。

ＰＲＵ割り当て部１１１は、キャリアセンス処理部１１５から入力される測定結果を参照し、干渉波レベルが後述する運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０から入力されるＰＲＵ割り当て閾値未満であるＰＲＵの少なくとも１つを移動局装置との通信に割り当て、割り当てられたＰＲＵを送信ベースバンド信号処理部１０５に通知する。

また、ＰＲＵ割り当て部１１１は、割り当て結果を示す割り当て結果通知を、後述するＰＲＵ数カウント部１１４に出力する。さらに、ＰＲＵ割り当て部１１１は、あるＰＲＵを用いた通信が終了した際には割り当て停止通知をＰＲＵ数カウント部１１４に出力する。

デフォルトＰＲＵ割り当て閾値設定部１０９は、ＰＲＵ割り当て制御部１０４におけるＰＲＵ割り当て動作を開始する前の任意のタイミングにおいて、ＰＲＵ割り当て閾値の初期値Ｔｄを設定する。このＴｄは、近接する基地局装置２０２に設定される値と同一の値である。

目標ＰＲＵ数設定部１１２は、ＰＲＵ割り当て制御部１０４におけるＰＲＵ割り当て動作を開始する前の任意のタイミングにおいて、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数の目標である目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔを設定する。このＮＲＵｔは、近接する基地局装置２０２に設定される値と同一の値である。

ＰＲＵ数カウント部１１４は、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数ＮＲＵｃをカウントする。ＰＲＵ数カウント部１１４は、ＰＲＵ割り当て部１１１から入力される割り当て結果通知および割り当て停止通知に基づいてＮＲＵｃをカウントし、得られるＮＲＵｃをＰＲＵ数比較部１１３に出力する。

ＰＲＵ数比較部１１３は、目標ＰＲＵ数設定部１１２により設定される、目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔと、ＰＲＵ数カウント部１１４から入力される、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数ＮＲＵｃの差分であるＰＲＵ数差分値ＮＲＵｄを算出し、得られるＮＲＵｄを運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０に出力する。ＮＲＵｄは式（１）で表される。
ＮＲＵｄ＝ＮＲＵｔ−ＮＲＵｃ …（１）

運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０は、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数ＮＲＵｃと、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数の目標である目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔと、に基づいて、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔを算出する。運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０は、デフォルトＰＲＵ割り当て閾値設定部１０９により設定されたＰＲＵ割り当て閾値の初期値ＴｄおよびＰＲＵ数比較部１１３から入力されたＰＲＵ数差分値ＮＲＵｄを用いて、以下の式（２）により、ＰＲＵ割り当て制御部１０４で用いられるＰＲＵ割り当て閾値Ｔを算出する。ここでαはシミュレーションなどから経験的に決定される正の係数であり、メモリー１０７に保存されている。
Ｔ＝Ｔｄ＋α×ＮＲＵｄ …（２）

式（１）より、ＰＲＵ数差分値ＮＲＵｄは、使用されているＰＲＵ数ＮＲＵｃが、ＮＲＵｔを超えない範囲において大きいほど小さくなる。また式（２）より、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔは、ＮＲＵｄが小さくなるほど小さくなる。すなわち、ＴはＮＲＵｃが大きいほど小さくなる。言い換えると、基地局装置１０１が使用しているＰＲＵの数が多いほどＴは小さくなり、新たにＰＲＵを割り当てる条件が厳しくなる。

図３は、あるＰＲＵにおける、干渉波レベルと閾値（ＰＲＵ割り当て閾値）の関係を示す図である。基地局装置１０１においては、ＰＲＵ割り当て閾値は、ＮＲＵが大きいほど低減される。図３に示すような干渉波レベルが測定される場合、ＮＲＵ＝０もしくはＮＲＵ＝１０の時はこのＰＲＵは割り当てられるが、ＮＲＵ＝２０の時はこのＰＲＵは割り当てられない。すなわち、ＮＲＵが大きくなると、ＰＲＵが割り当てられる条件が厳しくなる。

次に、基地局装置１０１で行われる、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出をフローチャートを用いて説明する。

図４は、基地局装置１０１で行われる、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出処理を示すフローチャートである。基地局装置１０１がある移動局装置との通信の開始を決定すると、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出処理が開始される。

まず、ＰＲＵ数比較部１１３は、現時点で基地局装置１０１が通信に使用しているＰＲＵの数ＮＲＵｃをＰＲＵ数カウント部１１４から取得する（Ｓ４０１）。

次に、ＰＲＵ数比較部１１３は、目標ＰＲＵ数設定部１１２により設定される目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔと、Ｓ４０１で取得される基地局装置１０１が通信に使用しているＰＲＵの数ＮＲＵｃとの差分であるＰＲＵ数差分値ＮＲＵｄを算出する（Ｓ４０２）。

そして、運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部１１０は、デフォルトＰＲＵ割り当て閾値設定部１０９により設定されるＰＲＵ割り当て閾値の初期値Ｔｄと、メモリー１０７に保存されているα、およびＳ４０２で算出されるＰＲＵ数差分値ＮＲＵｄから、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔを算出する（Ｓ４０３）。

以上で、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出処理は終了し、算出されたＰＲＵ割り当て閾値Ｔを用いてＰＲＵの割り当てが行われる。

以上の構成により、基地局装置１０１に設定される目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔを調整することで、該基地局装置で行われるＰＲＵの割り当てが制御される。また、ＮＲＵｔを近接する基地局装置２０２に設定される値と同一の値に設定することで、基地局装置１０１において割り当てられるＰＲＵ数が、近接する基地局装置２０２において割り当てられるＰＲＵの数と等しくなるように制御される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施の形態では、キャリアセンスの結果を用いてＰＲＵを割り当てる構成を示したが、周波数帯域を割り当てる基地局装置や、周波数帯域に含まれる複数の通信チャネルを割り当てる基地局装置についても本発明は適用可能である。周波数帯域を割り当てる基地局装置では、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出には、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数の代わりに、当該基地局装置による通信に割り当てられる周波数帯域の幅を示す値が用いられ、目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔの代わりに目標周波数帯域の幅を示す値が用いられる。周波数帯域に含まれる複数の通信チャネルを割り当てる基地局装置では、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出には、ＰＲＵ割り当て部１１１により割り当てられるＰＲＵの数の代わりに、当該基地局装置による通信に割り当てられる通信チャネルの数が用いられ、目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔの代わりに目標通信チャネル数が用いられる。

また、本実施の形態では、目標ＰＲＵ数ＮＲＵｔは近接する基地局装置２０２に設定される値と同一である構成を示したが、近接する基地局装置２０２と異なる値が設定されてもよい。この場合、ＮＲＵｔは、例えば基地局装置１０１と近接する基地局装置２０２との間でのＰＲＵの配分目標に基づいて決定される。

また、本実施の形態では、ＰＲＵ割り当て閾値の初期値Ｔｄは近接する基地局装置２０２に設定される値と同一である構成を示したが、近接する基地局装置２０２と異なる値が設定されてもよい。この場合、Ｔｄは、例えば基地局装置１０１と近接する基地局装置２０２との間でのＰＲＵの配分目標に基づいて決定される。

また、本実施の形態では、ＰＲＵ割り当て閾値の算出を、基地局装置１０１が移動局装置との通信の開始を決定する時に行う構成を示したが、定期的に行なう構成としてもよいし、ＰＲＵ数が変化する度に行なう構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係る基地局装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置を含む通信システムを示す図である。あるＰＲＵにおける、干渉波レベルと閾値（ＰＲＵ割り当て閾値）の関係を示す図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置で行われる、ＰＲＵ割り当て閾値Ｔの算出処理を示すフローチャートである。ＰＲＵの一例を示す図である。干渉波レベルが閾値を超えない場合の干渉波レベルと閾値との関係を示す図である。干渉波レベルが閾値を超える場合の干渉波レベルと閾値との関係を示す図である。

符号の説明

１０１基地局装置、１０２受信ＲＦ処理部、１０３受信ベースバンド信号処理部、１０４ＰＲＵ割り当て制御部、１０５送信ベースバンド信号処理部、１０６送信ＲＦ処理部、１０７メモリー、１０８アンテナ、１０９デフォルトＰＲＵ割り当て閾値設定部、１１０運用ＰＲＵ割り当て閾値算出部、１１１ＰＲＵ割り当て部、１１２目標ＰＲＵ数設定部、１１３ＰＲＵ数比較部、１１４ＰＲＵ数カウント部、１１５キャリアセンス処理部、２０１通信システム、２０２基地局装置、２０３移動局装置、２０４移動局装置、２０５移動局装置、２０６通信可能範囲、２０７通信可能範囲。

Claims

近接する基地局装置に使用されうる所定の周波数帯域における干渉波レベルを測定する干渉波レベル測定手段と、
前記干渉波レベル測定手段により測定される干渉波レベルが閾値未満である周波数帯域を移動局装置との通信に割り当てる帯域割り当て手段と、
前記帯域割り当て手段により割り当てられる周波数帯域の幅を示す値と、当該基地局装置に設定される目標周波数帯域の幅を示す値と、に基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段と、
を含むことを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記所定の周波数帯域は、複数の通信チャネルを含み、
前記干渉波レベル測定手段は、前記複数の通信チャネルのそれぞれにおける干渉波レベルを測定し、
前記帯域割り当て手段は、前記干渉波レベルが前記閾値未満である通信チャネルを前記移動局装置との通信に割り当て、
前記目標周波数帯域の幅を示す値は、前記帯域割り当て手段により割り当てられる通信チャネルの数の目標である目標通信チャネル数であり、
前記閾値決定手段は、前記帯域割り当て手段により割り当てられる通信チャネルの数と、前記目標通信チャネル数と、に基づいて前記閾値を決定する、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項２に記載の基地局装置において、
前記複数の通信チャネルのそれぞれは、前記所定の周波数帯域に含まれる複数のサブチャネルのいずれかと、所定の時間周期に含まれる複数のタイムスロットのいずれかと、
により特定される、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項１から３のいずれかに記載の基地局装置において、
前記目標周波数帯域の幅を示す値は、前記近接する基地局装置に設定される値と同一の値である、
ことを特徴とする基地局装置。
請求項１から３のいずれかに記載の基地局装置において、
前記目標周波数帯域の幅を示す値は、当該基地局装置と前記近接する基地局装置との間での前記周波数帯域の配分目標に基づいて決定される、
ことを特徴とする基地局装置。
近接する基地局装置に使用されうる所定の周波数帯域における干渉波レベルを測定する干渉波レベル測定ステップと、
前記干渉波レベル測定ステップにおいて測定される干渉波レベルが閾値未満である周波数帯域を移動局装置との通信に割り当てる帯域割り当てステップと、
前記帯域割り当てステップにおいて割り当てられる周波数帯域の幅を示す値と、当該基地局装置に設定される目標周波数帯域の幅を示す値と、に基づいて前記閾値を決定する閾値決定ステップと、
を含むことを特徴とする基地局装置の制御方法。