JP5106454B2 - 無線リソース制御方法及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、無線リソース分割方法に関し、特に、基地局の間の干渉を低減するために周波数及び電力を割り当てる技術に関する。

近年は、広帯域、高速の通信サービスの需要が高まっており、これらの通信サービスを実現するための無線通信システムの開発が進められている。広帯域、高速の通信サービスとは、例えば、ベストエフォート型のデータ通信、ＶｏＩＰ音声通信、映像コンテンツのストリーミング配信等である。

ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を使用した第３世代のセルラ無線通信システムは、ＩＰ網を介して、マルチメディア情報を利用者に提供することができる。

また、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を使用したセルラ無線通信システムが、ＣＤＭＡの次の世代の無線通信システムとして注目されている。ＯＦＤＭＡは、直交する複数の搬送波を周波数軸上で直交多重することによって、周波数の利用効率を向上させる技術である。

ＯＦＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムは、第３．９世代セルラ無線通信システムである。ＯＦＤＭＡの代表的な規格には、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）及びＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）がある。これらの規格は、各々、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）、３ＧＰＰ２によって国際的に定められている。

なお、ＯＦＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムは、ＣＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムに比べて、隣接する基地局からの干渉電力の影響を大きく受けることが知られている。このため、ＯＦＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムでは、基地局を配置するための設計が難しい。特に、自基地局のセルの端部（セルエッジ）において、自基地局から送信された無線信号の電力レベルと隣接する基地局からの干渉電力の電力レベルとが近づくので、チャネル品質を表す指標であるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が顕著に劣化する問題がある。

この問題を解決するには、セルラ無線通信システムにＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）を採用するとよい。ＦＦＲは、ある基地局のセルエッジに位置する移動局と隣接する他の基地局のセルエッジに位置する移動局とのそれぞれに、高い電力が設定された異なる周波数帯を割り当てる技術である。ＦＦＲによると、セルラ無線通信システムは、各セルエッジに位置する移動局が隣接するセルから受ける干渉電力の影響を少なくすることができる。

図２Ａは、従来の非ＦＦＲのセルラ無線通信システムの概要を示す説明図である。

ＦＦＲを採用しないセルラ無線通信システムは、周波数リソースの全帯域（ｆ０）を使用して、無線信号を同じ電力で送信する。このため、セルの中央部（セルセンタ）とセルエッジとを同じ周波数帯を使用して、無線信号の送受信のスケジューリングをすることができる。しかし、基地局２０１のセルエッジに位置する移動局は、隣接する他の基地局２０１から送信される無線信号の干渉電力を大きく受ける。

そこで、ＦＦＲをセルラ無線通信システムに採用することが提案された。

図２Ｂは、従来のＦＦＲのセルラ無線通信システムの概要を示す説明図である。

ＦＦＲを採用したセルラ無線通信システムは、無線信号を送信する周波数帯（ｆ０）を複数の周波数帯に分割し、分割された各周波数帯（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３）に大きさの異なる電力を設定する。セルラ無線通信システムは、分割された周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３と周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３に設定される電力との組合せを各基地局２０１毎に変えることによって、基地局２０１のセルエッジに位置する移動局が隣接するセルから受ける干渉電力を抑えることができる。

図２Ｃは、従来のＦＦＲの周波数帯を示す説明図である。

無線信号を送信する周波数帯（ｆ０）は、複数の周波数帯（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３）に分割される。

また、データ通信を高速化する技術として、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）がある。ＨＡＲＱは、物理層及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層で実行されるパケットを再送する技術である。ＨＡＲＱは、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層で実行される他の再送技術より優れている。ＨＡＲＱには、ＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）とＣＣ（Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）との二つの合成方法がある。

ＣＣでは、送信側はパケットを複数回送信し、受信側は複数回分のパケットに含まれるデータを合成する。ＣＣによると、再送回数が多くなると、電力（受信レベル）が向上するので、データ復号が成功する確率は高くなる。

一方、ＩＲでは、送信側は誤り訂正符号を含めたパケットを複数回再送し、受信側は受信した複数回分のパケットに含まれる各誤り訂正符号を用いてパケットに含まれるデータを復号する。ＩＲによると、再送回数が多くなると、ＣＣの効果である電力合成効果に加えて、受信側がデータ復号のために用いる誤り訂正符号の冗長ビットが増加していくので、データ復号が成功する確率は高くなる。したがって、ＩＲ又はＣＣのいずれによっても、パケットの再送回数が多くなると、受信側でのデータ復号の確率が上がるので、送信成功（ＡＣＫ）の確率は高くなる。

図３は、従来のＨＡＲＱの概要を説明する説明図である。

ＨＡＲＱでは、電力が再送ターゲット回数に基づいて分割される。ここで、再送ターゲット回数とは、所要の電力を満たすために必要なトラフィックの再送回数である。例えば、図３の再送ターゲット回数が１回の場合では、送信１回当たりの電力が高く設定されているので、２回目のトラフィックの送信によって、加算された電力が所要の電力を超える。また、図３の再送ターゲット回数が３回の場合では、送信１回当たりの電力が低く設定されているので、４回目のトラフィックの送信によって、加算された電力が所要の電力を超える。

一般的に、ＨＡＲＱの効果を最大限に得るために、再送ターゲット回数を多くするとよい。また、ＨＡＲＱでは、再送ターゲット回数で所要の電力を超えるように、変調符号（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）が選択される。

ＨＡＲＱでは、前述したように、再送ターゲット回数が多くなると、送信成功となる確率（累積成功確率）は向上する。再送ターゲット回数が多い場合、当初の再送ターゲット回数となる前に送信成功となる（Ｅａｒｌｙ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）こともある。

しかし、例えば、図３の再送ターゲット回数が３回の場合では、送信側と受信側との通信の遅延時間が長くなる問題がある。したがって、遅延要求の厳しいトラフィックについては、再送ターゲット回数を多くすることができない。このため、現行のＣＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムでは、再送ターゲット回数を少なくするため、遅延要求の厳しいトラフィックには高い電力を設定する。

ところが、再送トラフィックに高い電力を設定すると、図３の再送ターゲット回数が１回の場合のとおり、再送によって加算された電力が所要の電力を大きく超えるので、電力が過剰となる。

なお、ここで、ＨＡＲＱでは、再送パケットは誤り率を少なくするために用いられるパケットであるため、移動局側が受信する再送パケットの受信品質は、初回送信パケットの受信品質より低くてもよい。このため、現行のＣＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムでは、再送パケットの電力を低くすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「ＩＲ型のＨＡＲＱでは２回目以降のパケット送信は補助的なものであり、大電力を必要としないことから、２度目以降の電力を削減して送信する」と記載されている。

特開２００４−１７３０１７号公報

無線通信システム全体でのスループットを向上させるためには、不必要な高い電力を送信しないことが効果的である。しかしながら、電力を抑えると、セルの半径の縮小、又は、通信速度が低下する問題が生じるので、過剰な電力のみを抑えなければならない。

前述した特許文献１に記載された技術によると、ＣＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムの基地局は、再送トラフィックの過剰な電力を抑えることができる。しかし、ＣＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムの基地局は、自セル内干渉電力のみを考慮しており、他セルを意識した電力制御を実施していない。そのため、他セルに与えるセル間干渉電力の低減効果は低いと考えられる。

一方、次世代のＯＦＤＭＡを使用したセルラ無線通信システムは、自基地局のセルと隣接する基地局のセルとの干渉電力を考慮する事が必須である。なぜならば、セル間干渉電力を低減させる事によって、セルエッジの接続環境を向上させる要求があるためである。この要求を満たすために、基地局は、隣接基地局への干渉電力を考慮した自セル内の電力制御を実施し、セル間干渉電力の低減効果を向上させなければならない。しかしながら、特許文献１に記載の方法によっては、隣接するセルへの干渉電力の大きさを変化させずに、再送トラフィックの過剰な電力を抑える事ができない。

本発明は、前述した問題に鑑みてなされたものであり、瞬時的な電力制御ではなく、再送を考慮したＦＦＲをあらかじめ設定し、スケジューラがリソース割当てを実行する事によって、過剰な電力を抑える事が可能な無線通信システムの提供を目的とする。

本発明の代表的な一例を示せば以下のとおりである。すなわち、複数の基地局を備える無線通信システムにおいて実行される無線リソース制御方法であって、前記複数の基地局が使用可能な無線リソースを、周波数軸上で複数の第１無線リソースに分割し、前記第１無線リソースを複数の無線リソースに分割し、前記分割された複数の無線リソースの一部を、パケットを初回に送信するための第２無線リソースに割り当て、他の前記分割された複数の無線リソースの一部を、前記パケットを再送するための第３無線リソースに割り当て、前記第３無線リソースは、前記第２無線リソース以下の電力となるように設定され、前記第２無線リソースおよび前記第３無線リソースは、隣接する基地局間で異なるように設定すること、を特徴とする無線リソース制御方法。

本発明の一実施形態によれば、再送トラフィックの過剰な電力を抑える事によって、システムのスループットを向上させる事ができる。

本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの構成を示す説明図である。 従来の非ＦＦＲのセルラ無線通信システムの概要を示す説明図である。 従来のＦＦＲのセルラ無線通信システムの概要を示す説明図である。 従来のＦＦＲの周波数帯を示す説明図である。 従来のＨＡＲＱの概要を説明する説明図である。 本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの基地局の無線送受信部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの基地局の無線送受信部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のＦＦＲ割当決定処理部によって設定されるＦＦＲ割当パタンの例を示す説明図である。 本発明の実施形態のＦＦＲ割当決定処理部によって設定されるＦＦＲ割当パタンの例を示す説明図である。 本発明の実施形態の下りデータ信号割当スケジューラの処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一つの実施形態であって、本発明を制限するものではない。

図１は、本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの構成を示す説明図である。

本実施形態のセルラ無線通信システムは、複数の基地局２０１を備える。各基地局２０１は、ネットワーク２０２を介して相互に接続される。基地局２０１は、自基地局のセルに含まれる移動局２０３と通信する。各基地局２０１は、ネットワーク２０２を介して、自基地局が収容する移動局２０３と、他の基地局２０１が収容する移動局２０３とを接続する。なお、基地局は、通信サービスを提供するセルの大きさ及び機能によって、マクロセル、ピコセル、フェムトセル基地局に分類される。例えば、本実施形態のセルラ無線通信システムの基地局２０１は、マクロセル基地局である。マクロセル基地局は、数百から数千ｍ程度を半径とするセルに含まれる移動局２０３（携帯端末等）を収容する。

図４は、本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの基地局の無線送受信部の構成を示すブロック図である。

本実施形態のセルラ無線通信システムの基地局２０１の無線送受信部は、アンテナ１０１、フロントエンド部１０２、無線信号復調部１０３、ＴＰＣ情報生成部１０４、ＣＱＩ演算部１０５、下りデータ信号割当スケジューラ１０６、タイミング情報生成部１０７、上りデータ信号割当スケジューラ１０８、無線信号変調部１０９、復号処理部１１０及びＦＦＲ割当決定処理部１１１を備える。

フロントエンド部１０２は、アンテナ１０１、無線信号復調部１０３、無線信号変調部１０９に接続する。フロントエンド部１０２は、アンテナ１０１から受信したＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をフィルタリングし、フィルタリングされたＲＦ信号を周波数変換する事によって、上りベースバンドＯＦＤＭ信号に変換し、変換された上りベースバンドＯＦＤＭ信号を無線信号復調部１０３に出力する。また、フロントエンド部１０２は、無線信号変調部１０９から入力された下りベースバンドＯＦＤＭ信号をＲＦ信号に変換し、変換されたＲＦ信号を電力増幅し、アンテナ１０１に出力する。

無線信号復調部１０３は、復号処理部１１０、タイミング情報生成部１０７及びＣＱＩ演算部１０５に接続する。無線信号復調部１０３は、フロントエンド部１０２から入力された上りベースバンドＯＦＤＭ信号をデータビット列に復調し、復調されたデータビット列（各移動局２０３から送信された信号）を復号処理部１１０に出力する。また、無線信号復調部１０３は、復調されたデータビット列から、下り信号品質情報を検出し、検出された下り信号品質情報を下りデータ信号割当スケジューラ１０６に出力する。さらに、無線信号復調部１０３は、復調されたデータビット列から、上り信号を復調するための参照信号であるパイロット信号を抽出し、抽出されたパイロット信号をタイミング情報生成部１０７及びＣＱＩ演算部１０５に出力する。

タイミング情報生成部１０７は、無線信号復調部１０３から入力されたパイロット信号に基づいて、信号のタイミングのずれを検出し、検出されたタイミングずれを補正するための制御情報を生成し、生成された制御情報を無線信号変調部１０９に出力する。

ＣＱＩ演算部１０５は、ＴＰＣ情報生成部１０４及び上りデータ信号割当スケジューラ１０８に接続する。ＣＱＩ演算部１０５は、無線信号復調部１０３から上りパイロット信号が入力されると、上りチャネル品質情報（ＣＱＩ）を生成し、生成された上りチャネル品質情報（ＣＱＩ）をＴＰＣ情報生成部１０４及び上りデータ信号割当スケジューラ１０８に出力する。

ＴＰＣ情報生成部１０４は、ＣＱＩ演算部１０５から上りチャネル品質情報（ＣＱＩ）が入力されると、上りチャネル品質を目標のチャネル品質に近づけるための電力制御情報を生成し、生成された電力制御情報を無線信号変調部１０９に出力する。

上りデータ信号割当スケジューラ１０８は、ＣＱＩ演算部１０５から上りチャネル品質情報（ＣＱＩ）が入力されると、各移動局２０３が一定の誤り率特性を確保できる変調符号の組合せ（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、及び、チャネルリソース（周波数及び時間のセグメント）の割り当てを決定し、決定されたＭＣＳ及びチャネルリソース割当をまとめた上りリソース割当情報を設定し、設定された上りリソース割当情報を無線信号変調部１０９に出力する。また、上りデータ信号割当スケジューラ１０８は、上りリソース割当情報を保持する。

なお、ＭＣＳは、移動局２０３の通信環境に応じて、通信速度（言い換えると、変調及び符号化の方法）を定めるために用いられる。ＭＣＳのグレードが高いほど、通信速度は速くなる。グレードが高いＭＣＳは、基地局２０１と移動局２０３との間の通信環境が良好な場合に用いられる。

復号処理部１１０は、無線信号復調部１０３から入力されたデータビット列（各移動局２０３から送信された上り信号）を復号し、復号されたデータビット列（上りデータ信号）を基地局２０１の上位の制御部（図示省略）に転送する。また、復号処理部１１０は、基地局２０１が各移動局２０３に送信した下りデータ信号が正しく受信されたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＫ情報を含む上り制御信号を復号する。復号処理部１１０は、復号された上り制御信号から、下りデータ信号が正しく受信されなかった事を示すＮＡＫを検出した場合、正しく受信されなかった下りデータ信号の再送を要求する再送要求信号を下りデータ信号割当スケジューラ１０６に出力する。

ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、ネットワーク２０２を介して入力される隣接する基地局のＦＦＲ割当情報に基づいて、自基地局と、隣接する基地局との周波数帯が重複しないよう、高い電力を設定する周波数帯（ＦＦＲ割当情報）を決定する。

ここで、基地局が、隣接する基地局へ高電力を設定した周波数帯を通知する方法について説明する。例えば、基地局は、各周波数帯域において、電力の閾値と閾値より低電力である事を保証するか否かを示すフラグとを隣接する基地局に通知する。この場合、基地局は、電力の閾値と低電力を保証するフラグとを何度かに分け、閾値を更新する。これによって、基地局は、閾値及びフラグ管理の制御を実施できる。

ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、決定されたＦＦＲ割当情報を下りデータ信号割当スケジューラ１０６に出力する。また、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、ＦＦＲ割当情報を無線信号変調部１０９に出力する。

なお、ＦＦＲ割当決定処理部１１１の処理の詳細については、図５を用いて後述する。

下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、無線信号復調部１０３から下り信号品質情報が入力されると、一定の誤り率特性を確保するＭＣＳ及びチャネルリソースの割り当てを決定し、決定されたＭＣＳ及びチャネルリソース割当をまとめた下りリソース割当情報を設定し、設定された下りリソース割当情報を無線信号変調部１０９に出力する。

この場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、復号処理部１１０から入力される再送要求信号を、下りリソースの割り当てを決定するためのアルゴリズムの一指標として使用する。さらに、自基地局のセルと隣接する基地局のセルとの干渉を低減するスケジューリングを設定するため、ＦＦＲ割当情報を利用する。このため、下りデータ信号割当スケジューラ１０６には、ＦＦＲ割当決定処理部１１１から出力されたＦＦＲ割当情報が入力される。

一般的に、基地局２０１から送信される下りパイロット信号はすべての移動局に対する報知情報であるので、下りパイロット信号には、ＦＦＲ割当情報に基づいて、周波数帯が割り当てられなくてもよい。一方、基地局２０１から送信されるデータ信号には、ＦＦＲ割当情報に基づいて、周波数帯が割り当てられる。

下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、無線信号復調部１０３から出力された下り信号品質情報、及び、ＦＦＲ割当決定処理部１１１から出力されたＦＦＲ割当情報に基づいて、周波数割当スケジュールを設定し、設定された周波数割当スケジュールに基づいて、大きさの異なる電力が設定された周波数帯を各データ信号に割り当てる。

具体的には、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、ＦＦＲ割当情報が入力されると、セルエッジに位置する移動局２０３（セルエッジユーザ）に高い電力で送信される周波数帯を優先的に割り当てる。このように、ＦＦＲ割当情報は、下りリソースの割り当てを決定するためのアルゴリズムの一指標として利用される。

なお、下りデータ信号割当スケジューラ１０６の処理の詳細については図７を用いて後述する。

無線信号変調部１０９は、タイミング情報生成部１０７、ＦＦＲ割当決定処理部１１１、ＴＰＣ情報生成部１０４、下りデータ信号割当スケジューラ１０６及び上りデータ信号割当スケジューラ１０８に接続する。無線信号変調部１０９は、基地局２０１の制御部（図示省略）から出力された下りデータ信号と、タイミング情報生成部１０７、ＴＰＣ情報生成部１０４、下りデータ信号割当スケジューラ１０６及び上りデータ信号割当スケジューラ１０８から出力された各制御信号とをそれぞれ多重化する事によって、下りベースバンドＯＦＤＭ信号を生成し、生成された下りベースバンドＯＦＤＭ信号をフロントエンド部１０２に出力する。この場合、下りデータ信号及び制御信号は、それぞれ、一つの周波数チャネルで時分割多重されるか、又は、所定の各周波数チャネルで周波数分割多重される。

また、無線信号変調部１０９は、ＦＦＲ割当決定処理部１１１から入力されたＦＦＲ割当情報に基づいて、各周波数帯に使用される電力の情報をフロントエンド部１０２に出力する。ここで、フロントエンド部１０２は、無線信号変調部１０９に入力されたＦＦＲ割当情報に基づいて、送信する電力を設定する。

図５は、本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの基地局の無線送受信部の処理を示すフローチャートである。

ステップ１０１１からステップ１０１２は、高い電力を送信できるセル繰返周波数を決定する処理であり、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって実行される。ステップ１０１３からステップ１０１４は、再送用の低い電力を送信する周波数帯を決定する処理であり、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって実行される。ステップ１０１５は、周波数帯割当スケジュールを設定する処理であり、下りデータ信号割当スケジューラ１０６によって実行される。

まず、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、ＦＦＲ割当を実行するために、ネットワーク２０２に接続するためのインタフェース（図示省略）を介して、隣接する他の基地局２０１、又は、基地局２０１を管理するＯＭＴ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）から、隣接する他の基地局のＦＦＲ割当情報を取得する（ステップ１０１１）。次に、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、取得したＦＦＲ割当情報に基づいて、例えば、図２Ｃに示したように、周波数帯（ｆ０）を周波数軸上で複数の周波数帯（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３）に分割する。次に、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、取得したＦＦＲ割当情報に基づいて、分割された各周波数帯（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３）のうち、高い電力を設定する周波数帯を決定する（ステップ１０１２）。

具体的には、例えば、図２Ｂに示したように、隣接する他の基地局２０１のセルエッジに位置する移動局２０３に高い電力が設定された周波数帯ｆ２が割り当てられている場合、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、基地局２０１のセルエッジに位置する移動局２０３には高い電力が設定された周波数帯ｆ３を割り当てる。したがって、基地局２０１のセルエッジに位置する移動局２０３は、基地局２０１から周波数帯ｆ３の無線信号を受信するので、隣接する他の基地局２０１から送信される周波数帯ｆ２の無線信号の干渉電力を受けにくい。

次に、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、ステップ１０１２において分割された複数の周波数帯を、周波数軸上でさらに細かい単位の複数の周波数帯に分割する。また、さらに分割された複数の周波数帯のうちの少なくとも１以上を初回送信トラフィックのための周波数帯（初回送信用周波数帯）に設定し、他のいくつかを再送トラフィックのための周波数帯（再送用周波数帯）に設定する（ステップ１０１３）。次に、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、再送用周波数帯に低い電力を設定する（ステップ１０１４）。

これは、所要の電力を大きく超える再送トラフィックの電力を抑えるためである。また、初回送信用周波数と再送用周波数と分けるためである。再送用周波数は再送トラフィックに割り当てられる。なお、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、複数の再送用周波数帯のそれぞれに段階付けられた大きさの電力を設定してもよい。設定された周波数と電力との対応関係は例えば、以下のようになる。

図６Ａは、本発明の実施形態のＦＦＲ割当決定処理部１１１によって設定されるＦＦＲ割当パタンの例を示す説明図である。

基地局２０１のＦＦＲ割当パタンは、隣接する基地局２０１のＦＦＲ割当情報に基づいて、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって決定される（図５のステップ１０１２）。

周波数帯ｆ１、ｆ２及びｆ３は、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって周波数軸上で分割された周波数リソースである。また、周波数帯ｆ１、ｆ２及びｆ３には、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって、電力が設定される（図５のステップ１０１２）。例えば、周波数帯ｆ３には、高い電力が設定される。周波数帯ｆ２には、周波数帯ｆ３に次いで高い電力が設定される。周波数帯ｆ１には、最も低い電力が設定される。

また、周波数帯ｆ１、ｆ２及びｆ３は、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって、さらに細かい単位の複数の周波数帯に分割されている（図５のステップ１０１３）。例えば、周波数帯ｆ３は、周波数帯ｆ３−１、ｆ３−２及びｆ３−３を含む。同様に、周波数帯ｆ１及びｆ２についても、それぞれ、さらに分割された複数の周波数リソースを含む。

さらに分割された複数の周波数帯（ｆ３−１、ｆ３−２及びｆ３−３）のうち、例えば、周波数帯ｆ３−１は、初回送信用周波数帯である。また、周波数帯ｆ３−２及びｆ３−３は、再送用周波数帯である（図５のステップ１０１３）。周波数帯（ｆ３−１、ｆ３−２及びｆ３−３）のそれぞれには、段階的に小さくなる電力の設定を実施する。例えば、初回送信用周波数帯ｆ３−１には、高い電力が設定される。また、周波数帯ｆ３−２及びｆ３−３には、周波数帯ｆ３−１の電力より低い電力が設定される。

なお、２回目の再送トラフィックのための周波数帯ｆ３−３には、１回目の再送トラフィックのための周波数帯ｆ３―２の電力よりさらに低い電力が設定されてもよい（図５のステップ１０１４）。また、再送用周波数帯（例えば、ｆ３−２及びｆ３−３）の電力の下げ量に応じて、初回送信用周波数帯（例えば、ｆ３−１）の電力を大きくしてもよい。なお、初回送信用周波数帯（ｆ３−１）及び再送用周波数帯（ｆ３−２及びｆ３−３）の電力の合計は、周波数帯ｆ３に割り当てられた電力よりも低く設定される。

図６Ｂは、本発明の実施形態のＦＦＲ割当決定処理部１１１によって設定されるＦＦＲ割当パタンの例を示す説明図である。

図６Ｂに示すＦＦＲ割当パタンは、隣接する基地局２０１のＦＦＲ割当パタンである。図６Ｂに示すＦＦＲ割当パタンは、図６Ａに示したＦＦＲ割当パタンとは、分割された各周波数帯（ｆ１、ｆ２及びｆ３）と各周波数帯に設定される電力の大きさとの組合せが異なる。

初回送信用周波数帯（ｆ１−１、ｆ２−１及びｆ３−１）及び再送用周波数帯（例えばｆ１−２、３）も、図６Ａに示したＦＦＲ割当パタンの設定に対して、高電力の周波数帯の重複が最も少なくなるように設定される。ただし、通常のＦＦＲパタン（ｆ１、ｆ２及びｆ３）と異なり、隣接する基地局の間で、初回送信用周波数帯（例えば、ｆ１−１）同士の重複が生じる事は許容する。

具体的な設定方法は次のとおりである。まず、図２Ｂに示した周波数繰り返し３回のＦＦＲパタン（ｆ１、ｆ２及びｆ３）のそれぞれが３等分に分割され、分割された周波数帯のうちの一つが初回送信用周波数帯に設定される。次に、設定された初回送信用周波数帯（ｆ１−１、ｆ２−１及びｆ３−１）の帯域幅は、基地局間で相互に交換される。そして、他のセルでは、交換された初回送信用周波数帯（ｆ１−１、ｆ２−１及びｆ３−１）の帯域幅を除いた周波数帯域から他のセルの初回送信用周波数帯が設定される。

ここで、図５に戻る。

ステップ１０１４において、ＦＦＲ割当決定処理部１１１が再送用周波数帯（例えば、図６Ａのｆ３−２、ｆ３−３）に設定される電力の大きさは、再送ターゲット回数と関係する。なお、再送用周波数帯の電力の大きさは、初回送信用周波数帯（例えば、図６Ａのｆ３−１）に設定される電力を基準とした下げ量に基づいて設定されてもよい。

トラフィックの再送ターゲット回数は、基地局２０１のセルに含まれるトラフィックの種類（例えば、音声通話、映像配信等）によって異なる。再送ターゲット回数が少ないトラフィック（すなわち、遅延要求が厳しいトラフィック）が統計的に多い場合、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、初回送信用周波数帯の電力を基準とした再送用周波数帯の電力の下げ量を大きくしてもよい。反対に、再送ターゲット回数が多いトラフィック（すなわち、遅延要求が緩いベストエフォートのトラフィック）が統計的に多い場合、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、初回送信用周波数帯の電力を基準とした再送用周波数帯の電力の下げ量を小さくしてもよい。

なお、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、再送ターゲット回数に基づいて、電力の下げ量だけでなく、ステップ１０１３において設定される再送用周波数帯の帯域幅を変更してもよい。具体的には、ＦＦＲ割当決定処理部１１１は、再送ターゲット回数が少ないトラフィックが統計的に多い場合、再送用周波数帯の帯域幅を広くし、再送ターゲット回数が少ないトラフィックが統計的に少ない場合、再送用周波数帯の帯域幅を狭くしてもよい。

このように、本実施形態のセルラ無線通信システムは、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって、各基地局のエリアの統計的なトラフィック情報に基づいて、再送用周波数帯の電力の下げ量、及び、当該周波数帯の帯域幅を決定する。なお、セルラ無線通信システムの管理者が、各基地局２０１が収容する移動局２０３の数、及び、各基地局のエリアの統計的なトラフィック情報に基づいて、再送用周波数帯の電力及び帯域幅を設定してもよい。

以上説明したように、ＦＦＲ割当決定処理部１１１によって、ステップ１０１１からステップ１０１４が実行された。なお、ステップ１０１１からステップ１０１４の処理は、新規に基地局が設置された場合、又は、通信環境の変化を検知した場合に実行される。

次に、下りデータ信号割当スケジューラ１０６の処理について説明する。

再送ターゲット回数が少ないトラフィックは送信１回当たりの電力が高いので、再送トラフィックの電力の下げ量を大きくする必要がある。このため、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、再送ターゲット回数が所定の閾値を超えるか否かを判定し、所定の閾値を超えていないと判定された場合、ステップ１００２においてＦＦＲ割当決定処理部１１１によって設定された再送用周波数帯へ再送トラフィックを割り当てるようにスケジュールする（ステップ１０１５）。

なお、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、前述した再送用周波数帯を再送トラフィック以外に割り当ててもよい。例えば、接続された移動局２０３が多くなった場合、再送用周波数帯が再送トラフィックに限定されていると、無線通信システム全体でのスループットが低下する。この場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、再送用周波数帯を初回送信トラフィックに割り当ててもよい。これによって、無線通信システムのスループットは向上する。次に、下りデータ信号割当スケジューラ１０６の処理の詳細について説明する。

図７は、本発明の実施形態のセルラ無線通信システムの下りデータ信号割当スケジューラ１０６の処理を示すフローチャートである。

まず、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、トラフィックの再送ターゲット回数が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップ１１０１）。これは、再送ターゲット回数が少ない場合、過剰な電力が生じないように、再送トラフィックをより低い電力が設定された周波数帯で送信しなければならないためである。

ステップ１１０１において、再送ターゲット回数が所定の閾値以下でないと判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、過剰な電力が生じる恐れが少ないので、処理を終了する。一方、ステップ１１０１において、再送ターゲット回数が所定の閾値以下であると判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、次に、トラフィックが再送であるか否かを判定する（ステップ１１０２）。

ステップ１１０２において、再送トラフィックでない、すなわち、初回送信トラフィックであると判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、処理を終了する。一方、ステップ１１０２において、再送トラフィックであると判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、次に、初回送信時と現在の送信時とで、通信環境が変化している否かを判定する（ステップ１１０３）。例えば、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、初回送信時の下り信号品質情報によって示される品質の値（ＣＱＩ）と、再送時の下り信号品質情報によって示される品質の値（ＣＱＩ）との差が所定の値を超えた場合、通信環境が変化したと判定してもよい。

ステップ１１０３において、通信環境が変化したと判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、処理を終了する。つまり、再送トラフィックを低い電力が設定された周波数帯に割り当てるためのスケジュールを実行しない。通信環境が悪い場合、再送トラフィックを低い電力が設定された周波数帯によって複数回再送しても、送信成功（ＡＣＫ）とならない可能性が高いためである。

一方、ステップ１１０３において、通信環境が変化していないと判定された場合、下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、再送トラフィックを低い電力が設定された周波数帯へ割り当てる（ステップ１１０４）。ただし、スケジューラの割当アルゴリズムによって、瞬時的な通信環境が考慮されている場合、ステップ１１０３は、省略されてもよい。これは、通信環境が悪くなっていれば周波数リソースの割当が行われず、影響がでないからである。

下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、各移動局２０３に割り当てるための周波数帯を決定するため、コスト関数を使用する。ここで、コスト関数とは、ＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆａｉｒｎｅｓｓ）等の一般的なスケジューリングのアルゴリズムで用いられる未処理のトラフィックのコストの値を計算するための関数である。コスト関数によって、スケジューラのポリシー（スケジューリングのアルゴリズム）が定められる。

下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、コスト関数によって計算されたコストの値が高いトラフィックから順に周波数リソースを割り当てる。下りデータ信号割当スケジューラ１０６は、再送トラフィックが低い電力の再送用周波数帯に割り当てられるように、コスト関数を制御する。例えば、再送用周波数帯を割当てる場合にのみ、再送トラフィックのコスト関数にオフセットを与える事によって、周波数リソースの優先的な割当を実現する。あるいは、初回送信用周波数帯において、初回送信トラフィックへ周波数リソースをコスト関数の順に割当てた後で、再送用周波数帯に対して、再送トラフィック用にリソースを割当てる二段階のスケジューリングを実施すればよい。

基地局２０１は、このような下りデータ信号割当スケジューラ１０６によって、移動局２０３への再送トラフィックの過剰な電力を抑える事ができる。これによって、干渉電力が最小限に抑えられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、必要最小の電力でＨＡＲＱを実行する事ができる。また、再送トラフィックの過剰な電力を抑える事によってシステムのスループットを向上させる事ができる。また、ＦＦＲによってあらかじめ電力が設定されているので、自セルと隣接するセルとの干渉電力を最小かつ一定にする事ができる。

１０１ アンテナ
１０２ ＲＦ／ＢＢ フロントエンド
１０３ 無線信号復調部
１０４ 電力制御（ＴＰＣ）情報生成部
１０５ チャネル品質（ＣＱＩ）演算部
１０６ 下りデータ信号割当スケジューラ
１０７ タイミング制御情報生成部
１０８ 上りデータ信号割当スケジューラ
１０９ 無線信号変調部
１１０ 復号処理部
１１１ ＦＦＲ割当決定処理部
２０１ 基地局
２０２ ネットワーク
２０３ 移動局

Claims (12)

1. 複数の基地局を備える無線通信システムにおいて実行される無線リソース制御方法であって、
   前記複数の基地局が使用可能な無線リソースを、周波数軸上で複数の第１無線リソースに分割し、
   前記第１無線リソースを複数の無線リソースに分割し、
   前記分割された複数の無線リソースの一部を、パケットを初回に送信するための第２無線リソースに割り当て、
   他の前記分割された複数の無線リソースの一部を、前記パケットを再送するための第３無線リソースに割り当て、
   前記第３無線リソースは、前記第２無線リソース以下の電力となるように設定され、
   前記第２無線リソースおよび前記第３無線リソースは、隣接する基地局間で異なるように設定すること、を特徴とする無線リソース制御方法。
2. 前記第３無線リソースは、第１回目の前記パケットの再送をするための第４無線リソースと、第２回目の前記パケットの再送をするための第５無線リソースとを含み、
   前記第４無線リソースには、前記第２無線リソースより小さい送信電力を設定し、
   前記第５無線リソースには、前記第４無線リソースより小さい送信電力を設定し、
   前記第４無線リソースおよび前記第５無線リソースは、隣接する基地局間で異なるよう設定すること、を特徴とする請求項１に記載の無線リソース制御方法。
3. 再送ターゲット回数が所定の閾値より少ないトラフィックには、送信電力が小さい前記第３無線リソースを割り当てること、を特徴とする請求項１に記載の無線リソース制御方法。
4. 再送ターゲット回数が所定の閾値より少ないトラフィックを再送する場合、送信電力が小さい前記第３無線リソースを前記移動局に割り当てること、を特徴とする請求項１に記載の無線リソース制御方法。
5. 前記移動局に送信されたパケットの初回送信時の通信品質と再送時の通信品質との差が所定の閾値より小さい場合、前記第２無線リソースより小さい送信電力が設定された前記第３無線リソースを前記移動局に割り当てること、を特徴とする請求項１に記載の無線リソース制御方法。
   項１に記載の無線リソース制御方法。
6. 前記基地局によって形成されるセルの境界周辺にいる移動局へ割り当てられる第１無線
   リソースの送信電力は、前記セルの境界周辺以外にいる移動局へ割り当てられる第１無線
   リソースの送信電力より高く設定されること、を特徴とする請求項１に記載の無線リソース制御方法。
7. 割り当てられた無線リソースを用いて移動局にパケットを送信する基地局であって、
   前記基地局が使用可能な無線リソースを、周波数軸上で複数の第１無線リソースに分割
   し、
   前記第１無線リソースを複数の無線リソースに分割し、
   前記分割された複数の無線リソースの一部を、パケットを初回に送信するための第２無線リソースに割り当て、
   他の前記分割された複数の無線リソースの一部を、前記パケットを再送するための第３無線リソースに割り当て、
   前記第３無線リソースは、前記第２無線リソース以下の電力となるように設定され、
   前記第２無線リソースおよび前記第３無線リソースは、隣接する基地局間で異なるように設定すること、を特徴とする基地局。
8. 前記第３無線リソースは、第１回目の前記パケットの再送をするための第４無線リソースと、第２回目の前記パケットの再送をするための第５無線リソースとを含み、
   前記基地局は、
   前記第４無線リソースには、前記第２無線リソースより小さい送信電力を設定し、
   前記第５無線リソースには、前記第４無線リソースより小さい送信電力を設定し、前記第４無線リソースおよび前記第５無線リソースは、隣接する基地局間で異なるよう設定すること、を特徴とする請求項７に記載の基地局。
9. 再送ターゲット回数が所定の閾値より少ないトラフィックには、送信電力が小さい前記第３無線リソースを割り当てること、を特徴とする請求項７に記載の基地局。
10. 再送ターゲット回数が所定の閾値より少ないトラフィックを再送する場合、送信電力が小さい前記第３無線リソースを前記移動局に割り当てること、を特徴とする請求項７に記載の基地局。
11. 前記移動局に送信されたパケットの初回送信時の通信品質と再送時の通信品質との差が所定の閾値より小さい場合、前記第２無線リソースより小さい送信電力が設定された前記第３無線リソースを前記移動局に割り当てること、を特徴とする請求項７に記載の基地局。
12. 前記基地局によって形成されるセルの境界周辺にいる移動局へ割り当てる第１無線リソースの送信電力を、前記セルの境界周辺以外にいる移動局へ割り当てる第１無線リソースの送信電力より高く設定すること、を特徴とする請求項７に記載の基地局。