JP5249151B2 - 無線基地局及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、当該無線リソースを無線端末に割り当てて当該無線端末との間で通信を行う無線基地局、及び、当該無線基地局における通信制御方法に関する。

近年、移動通信サービスのブロードバンド化に伴い、更なる高速化及び大容量化が求められている。このため、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）に代表される第３世代移動通信システムや３．５世代移動通信システムに代わる次世代移動通信システムが世界的に実用化されようとしている。日本国内においても第４世代移動通信システムにつながる移動通信システムとして位置づけられた３．９世代移動通信システムへの周波数割り当てが開始されている。この３．９世代移動通信システムの中でも、ＬＴＥ（Long Term Evolution）は、第４世代移動通信システムにつながる標準規格として、最も有力視されている。

ＬＴＥでは、無線基地局から無線端末に向かう下り方向の通信には、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）が採用され、無線端末から無線基地局に向かう上り方向の通信には、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用されている。これらの多重化方式は、周波数と時間の２次元で無線リソースの配置を行ってユーザ多重を実現している。

下り方向の無線リソースである周波数帯域は、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）と称される単位に分割されている。このＲＢは、下り方向の制御情報伝送用の無線チャネルとしてのタイムスロットである制御情報チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control CHannel）と、下り方向のユーザデータ伝送用の無線チャネルとしてのタイムスロットである共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared CHannel）とにより構成される。

3GPP TS 36.213 V8.4.0 "Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer procedures (Release 8)" 3GPP TS 36.211 V8.4.0 "Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical Channels and Modulation (Release 8) "

ＬＴＥでは、高速化及び大容量化を実現するために、従来の第３世代移動通信システムや３．５世代移動通信システムと比較して、非常に高い周波数利用効率が要求される。この要求を実現するために、ＬＴＥでは、近接するセル又はセクタにおいて同一の周波数を使用する運用が想定されている。このような運用では、あるセル又はセクタにおいて、他セル又は他セクタからの干渉が問題となる可能性がある。

このため、無線基地局は、干渉によって変動する、無線端末におけるＰＤＳＣＨ及びＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）を把握し、当該品質が所要のレベルを満たすように制御を行う必要がある。特に、ＰＤＣＣＨによって伝送される情報には、ＰＤＳＣＨによって伝送される情報の受信に必要な各種の制御情報が含まれている。したがって、無線端末は、ＰＤＣＣＨによって伝送される制御情報を正常に受信する必要があり、このためには、無線基地局は、ＰＤＣＣＨの品質が所要のレベルを満たすように制御を行うことが重要である。

しかしながら、ＬＴＥの規格上、無線端末は、無線基地局に対して、ＰＤＳＣＨの品質のみを送信しており、ＰＤＣＣＨの品質は送信していない。このため、無線基地局は、無線端末からのＰＤＳＣＨの品質をＰＤＣＣＨの品質とみなして、当該ＰＤＣＣＨの品質が所要のレベルを満たすように制御を行うことがあった。しかし、一般にＰＤＣＣＨの無線リソースの利用率はＰＤＳＣＨの無線リソースの利用率よりも低いため、ＰＤＣＣＨはＰＤＳＣＨよりも他セル又は他セクタからの干渉を受けにくい。このため、ＰＤＳＣＨの品質がＰＤＣＣＨの品質とみなされると、ＰＤＣＣＨの品質を過剰に低く見積もることになり、同一情報の伝送の繰り返し回数が増えて無線リソースを必要以上に多く使用してしまう等の問題が生じる。このため、無線端末におけるＰＤＣＣＨの品質を適切に推定することが要求される。

そこで、本発明は、無線リソースの品質を適切に推定することが可能な無線基地局及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、前記無線リソースを無線端末（無線端末２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）に割り当てて前記無線端末との間で通信を行う無線基地局（無線基地局１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）であって、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を取得する第１の取得部（Ｗ−ＣＱＩ取得部１５２）と、前記所定のセル以外のセルである他セル又は前記所定のセクタ以外のセクタである他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を取得する第２の取得部（ＰＤＣＣＨ利用率取得部１５４、ＰＤＳＣＨ利用率取得部１５６）と、前記第１の取得部により取得された、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質と、前記第２の取得部により取得された、前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方とに基づいて、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を推定する推定部（ＳＩＮＲ推定部１５８）とを備えることを要旨とする。

このような無線基地局は、自無線基地局が形成する所定のセル又はセクタに対応する所定の無線リソースに含まれるユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を取得するとともに、他の無線基地局が形成する他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を他の無線基地局から取得する。更に、無線基地局は、取得したユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質と、制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方とに基づいて、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの品質を推定する。

従って、無線基地局は、他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方について、正確な値を認識することができ、更には、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの品質を、より正確に推定することが可能となる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記推定部は、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率を前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率で除した値に、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を乗じた値を、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質として算出することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記推定部は、前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率に基づいて、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質に対する補正値を算出し、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質に前記補正値を加算して前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を算出することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の特徴の何れかに係り、前記無線端末の位置を取得する第３の取得部を備え、前記推定部は、前記無線端末の位置から前記他セル又は他セクタの位置までの距離に応じて、前記他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方についての重み付けを行うことを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至第４の特徴の何れかに係り、前記推定部は、前記所定のセル又はセクタの位置から前記他セル又は他セクタの位置までの距離に応じて、前記他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方についての重み付けを行うことを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、前記無線リソースを無線端末に割り当てて前記無線端末との間で通信を行う無線基地局における通信制御方法であって、前記無線基地局が、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を取得するステップと、前記無線基地局が、前記所定のセル以外のセルである他セル又は前記所定のセクタ以外のセクタである他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を取得するステップと、前記無線基地局が、取得された前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質と、取得された前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方とに基づいて、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を推定するステップとを備えることを要旨とする。

（付記）
本発明は、所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、前記無線リソースを無線端末に割り当てて前記無線端末との間で通信を行う無線基地局であって、他の無線基地局からの前記他の無線基地局によって形成されるセル又はセクタである他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を取得する取得部とを備えることを要旨とする。

このような無線基地局は、他の無線基地局が形成する他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を他の無線基地局から取得する。

従って、無線基地局は、他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方について、正確な値を認識することができ、更には、無線基地局は、これらの利用率と、自無線基地局が形成する所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれるユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質とに基づいて、所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの品質を、より正確に推定することが可能となる。

本発明によれば、無線リソースの品質を適切に推定することが可能となる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局によるＰＤＳＣＨ割り当ての一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局によるＰＤＣＣＨ内のＲＥＧ割り当ての一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質及びＷ−ＣＱＩ品質の対応関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るＰＤＣＣＨの利用状況の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局におけるＰＤＣＣＨ品質推定の第１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線基地局におけるＰＤＣＣＨ品質推定の第２の動作を示すフローチャートである。 理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質の対応関係を示す図である。 理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質のそれぞれがＡＬに対応するＳＩＮＲを満足する場合の当該ＡＬの分布を示す図である。 理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、オフセット値利用推定ＰＤＣＣＨ品質のそれぞれにおける、上限超過率を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線基地局の動作、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの構成
（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

図１に示す無線通信システム１０は、３ＧＰＰで策定された規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）に基づく構成を有する。無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ、１Ｂ及び１Ｃと、無線端末２Ａ、２Ｂ及び２Ｃと、転送制御装置であるＭＭＥ（Mobile Management Entity）／ＳＧＷ（Serving Gateway）２０−１及び２０−２と、バックボーンネットワーク３０とを含む。

図１において、無線端末２Ａは、無線基地局１Ａによって形成されるセル３Ａ内に存在する。また、無線端末２Ｂは、無線基地局１Ｂによって形成されるセル３Ｂ乃に存在し、無線端末２Ｃは、無線基地局１Ｃによって形成されるセル３Ｃ内に存在する。セル３Ａ乃至３Ｃは、複数のセクタ（図示せず）に分割されている。

無線基地局１Ａは、セル３Ａ内に存在する無線端末２Ａとの間で通信を行う。同様に、無線基地局１Ｂは、セル３Ｂ内に存在する無線端末２Ｂとの間で通信を行い、無線基地局１Ｃは、セル３Ｃ内に存在する無線端末２Ｃとの間で通信を行う。

無線基地局１Ａ乃至無線基地局１Ｃと、ＭＭＥ／ＳＧＷ２０−１及び２０−２との間には、バックボーンネットワーク３０を介して、トランスポート層の論理的な伝送路であるＳ１コネクションが確立されている。また、無線基地局１Ａ乃至無線基地局１Ｃの相互間には、バックボーンネットワーク３０を介して、トランスポート層の論理的な伝送路であるＸ２コネクションが確立されている。

（１．２）無線基地局の構成
図２は、無線基地局１Ａの構成を示す図である。図２に示す無線基地局１Ａは、制御部１０２、記憶部１０３、有線通信部１０４、無線通信部１０５及びアンテナ１０７を含む。なお、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃも、無線基地局１Ａと同様の構成である。

制御部１０２は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。記憶部１０３は、例えばメモリによって構成され、無線基地局１における制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部１０４は、図示しないルータ等を介してバックボーンネットワーク３０に接続される。無線通信部１０５は、アンテナ１０７を介して、無線端末２Ａからの無線信号を受信するとともに、無線端末２Ａに対して無線信号を送信する。

次に、制御部１０２の具体的な制御について説明する。制御部１０２は、無線基地局１Ａによって形成されるセル３Ａを構成する所定のセクタ（以下、「自セクタ」と称する）内に存在する無線端末２Ａが要求するチャネル品質に応じて、当該無線端末２Ａに対して、下り方向の無線リソースである、１又は複数のリソースブロック（ＲＢ）を割り当てる。

ＲＢは、２種類の無線チャネル、具体的には、制御情報チャネル（ＰＤＣＣＨ）と、共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ）とにより構成される。ＰＤＣＣＨの領域は、ＲＢの先頭から最大３つのＯＦＤＭシンボルであり、ＰＤＳＣＨの領域は、ＰＤＣＣＨに続くＯＦＤＭシンボルである。本実施形態において、割り当て対象となるＲＢは、周波数帯域が連続している。

自セクタ内の各無線端末が要求するチャネル品質は異なっている。制御部１０２は、各無線端末が要求するチャネル品質に応じて、当該無線端末に対して割り当て対象となるＲＢ、及び、当該ＲＢの数を設定し、割り当てる。具体的には、制御部１０２は、自セクタ内の各無線端末に対して、ＲＢ内のＰＤＳＣＨとＰＤＣＣＨとを割り当てる。また、制御部１０２は、各無線端末が要求するチャネル品質に応じて、変調方式、符号化率、再送回数、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）等の通信方式を設定する。

図３は、ＰＤＳＣＨ割り当ての一例を示す図である。図３は、自セクタ内の無線端末２Ａが複数の無線端末＃１乃至＃Ｎである場合の例である。図３において、制御部１０２は、自セクタ内に存在する無線端末＃１に対して、チャネル品質が当該無線端末＃１によって要求されるレベル以上となる周波数帯域に対応するＰＤＳＣＨを割り当てる。

同様に、制御部１０２は、自セクタ内に存在する無線端末＃２乃至＃Ｎに対して、チャネル品質が当該無線端末＃２乃至＃Ｎによって要求されるレベル以上となる周波数帯域に対応するＰＤＳＣＨを割り当てる。

ＰＤＣＣＨには、ＰＤＳＣＨに含まれるユーザデータを受信するために必要な様々な情報が含まれる。このため、無線端末は、ＰＤＣＣＨ内の情報を受信することができない場合には、ＰＤＳＣＨ内のユーザデータを受信することができない。したがって、ＰＤＣＣＨは、非常に重要な無線チャネルである。

具体的には、ＰＤＣＣＨは、下り方向の無線リソースにおける各種制御情報や、無線端末毎のＤＣＩ（Downlink Control Information）を含む。１つのＴＴＩ（Transmission Time Interval）におけるＰＤＣＣＨ内には、複数の無線端末に対応するＤＣＩが収容可能である。

１つのＴＴＩにおけるＰＤＣＣＨ内に１つの無線端末に対応するＤＣＩを繰り返して収容する場合の繰り返し回数は、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｌｅｖｅｌ（ＡＬ）と称される。

制御部１０２が、無線端末毎のＤＣＩに対して、ＰＤＣＣＨの品質がＡＬに対応するＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を満足するように、当該ＡＬを決定することにより、繰り返しによる符号化率の調節が実現され、特性を改善させることができる。しかし、上述したように、ＰＤＣＣＨの領域は、ＲＢの先頭から最大３つのＯＦＤＭシンボルのみである。このため、ＡＬが高い場合、換言すれば、ＤＣＩの繰り返し回数が多いほど、１つのＴＴＩにおけるＰＤＣＣＨ内に収容可能なＤＣＩに対応する無線端末の数は減少する。すなわち、ＡＬと、１つのＴＴＩにおけるＰＤＣＣＨ内に収容可能なＤＣＩに対応する無線端末の数とはトレードオフの関係にある。

また、ＰＤＣＣＨの領域に対応するＯＦＤＭシンボルの数が多いほど、１つのＴＴＩにおけるＰＤＣＣＨ内に収容可能なＤＣＩに対応する無線端末の数は増加する。しかし、ＰＤＳＣＨの領域に対応するＯＦＤＭシンボルが減少することにより、ＰＤＳＣＨの符号化率が低下する。このため、ＡＬと、ＰＤＳＣＨの受信性能とはトレードオフの関係にある。

制御部１０２は、ＰＤＣＣＨ内のＲＥＧ（Resource Element Group）を無線端末に割り当てる。図４は、ＰＤＣＣＨ内のＲＥＧ割り当ての一例を示す図である。

制御部１０２は、まず、ＤＣＩ毎に誤り訂正符号化を行い、ＡＬに対応する回数だけ繰り返されたＤＣＩを、一次元領域に並べる。この際、制御部１０２は、一次元領域におけるＤＣＩの収容位置を、当該ＤＣＩが有する固有の値、例えば、対応する無線端末のＲＮＴＩや、ＡＬによって擬似ランダム的に決定される候補の中から選択する。この処理を全てのＤＣＩについて行った結果、ＤＣＩが割り当てられなかった一次元領域については、そのまま情報がない状態となる。

次に、制御部１０２は、ＰＤＣＣＨの領域としてのＯＦＤＭシンボル内の領域を、ＲＥＧに分割する。更に、制御部１０２は、一次元領域のビット系列の８ビットを単位としてインターリーブ処理を行ったものを、割り当て位置に対応するＲＥＧに対して、周波数の低いＲＥＧから順次に収容していく。これにより、ＤＣＩは、ＰＤＣＣＨにおいて、擬似ランダム的にＲＥＧ単位で収容されることになり、周波数ダイバーシティ効果が得られることになる。

本実施形態では、無線端末に対するＲＢの割り当てに先立って、制御部１０２は、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）を推定する。

図５は、理想とする、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（理想ＰＤＣＣＨ品質）、無線端末２Ａにおいて測定されたＷ−ＣＱＩ（測定Ｗ−ＣＱＩ）から求まる品質をＰＤＣＣＨの品質としたもの（Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質）、及び、自セクタに対応するＷ−ＣＱＩから求まる品質（Ｗ−ＣＱＩ品質）の対応関係を示す図である。

従来、自セクタに対応するＰＤＣＣＨとして用いられていた、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質は、図５に示すように、理想ＰＤＣＣＨ品質よりも２［ｄＢ］程度低い値となっている。本実施形態では、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定値を、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質よりも理想ＰＤＣＣＨ品質に近似させる。なお、図５において、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質がＷ−ＣＱＩよりも低くなっている原因は、ＳＩＮＲをＣＱＩに変換する際の量子化の際の端数切り捨ての影響である。

以下、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質推定に必要となる、ＰＤＣＣＨの干渉のモデル化について説明する。

自セクタに対応するＰＤＣＣＨでは、上述した通り、利用されているＲＥＧと利用されていないＲＥＧとが存在する。また、他セクタに対応するＰＤＳＣＨについても、同様に、利用されているＲＥＧと利用されていないＲＥＧとが存在する。図６は、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用状況と他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用状況との一例を示す図である。

自セクタに対応するＰＤＣＣＨでは、自セクタと周波数帯域が同一である他のセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＣＣＨの電力が干渉となる。自セクタに対応するＰＤＣＣＨがｊ番目の他セクタにおけるＰＤＣＣＨによって受ける干渉電力Ｉ_{ＰＤＣＣＨ}は、ｊ番目の他セクタに対応する送信電力をＴｘＰｏｗｅｒ_ｊ、ｊ番目の他セクタに対応する伝送損失電力をＰａｔｈＬｏｓｓ_ｊ、ｊ番目の他セクタにおけるチャネルの電力をＣｈａｎｅｌＰｏｗｅｒ_ｊとすると、以下の式（１）で表される。

ここで、β_ｊはｊ番目の他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率である。

また、自セクタに対応するＰＤＳＣＨでは、自セクタと周波数帯域が同一である他のセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＳＣＨの電力が干渉となる。自セクタに対応するＰＤＳＣＨがｊ番目の他セクタにおけるＰＤＳＣＨによって受ける干渉電力Ｉ_{ＰＤＳＣＨ}は、ｊ番目の他セクタに対応する送信電力をＴｘＰｏｗｅｒ_ｊ、ｊ番目の他セクタに対応する伝送損失電力をＰａｔｈＬｏｓｓ_ｊ、ｊ番目の他セクタにおけるチャネルの電力をＣｈａｎｅｌＰｏｗｅｒ_ｊとすると、以下の式（２）で表される。

ここで、γ_ｊはｊ番目の他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率である。

自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定及び自セクタに対応するＰＤＣＣＨの割り当てのために、図２に示すように、制御部１０２は、Ｗ−ＣＱＩ取得部１５２、ＰＤＣＣＨ利用率取得部１５４、ＰＤＳＣＨ利用率取得部１５６、位置情報取得部１５７、ＳＩＮＲ推定部１５８、ＰＤＣＣＨ ＡＬ決定部１６０及びＰＤＣＣＨ割当処理部１６２を含む。

制御部１０２は、算出式を利用した、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定と、補正値を利用した、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定とを行う。

算出式を利用した、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定の場合には、以下の処理が行われる。

無線端末２Ａは、自セクタに対応する下り方向の無線リソースに含まれるＰＤＳＣＨの平均の品質に対応するＷ−ＣＱＩを測定する。更に、無線端末２Ａは、測定したＷ−ＣＱＩ（測定Ｗ−ＣＱＩ）を、無線基地局１Ａに向けて送信する。

無線基地局１Ａの制御部１０２内のＷ−ＣＱＩ取得部１５２は、無線端末２Ａからの自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩを、アンテナ１０７及び無線通信部１０５を介して受信する。

無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃは、当該無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃのセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＣＣＨの利用率βを取得する。更に、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃは、当該無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃのセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＣＣＨの利用率βを、Ｘ２コネクション又はＳ１コネクションを介して無線基地局１Ａへ送信する。

無線基地局１Ａの制御部１０２内のＰＤＣＣＨ利用率取得部１５４は、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βを、Ｘ２コネクション又はＳ１コネクションと、有線通信部１０４とを介して受信する。

また、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃは、当該無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃのセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＳＣＨの利用率γを取得する。更に、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃは、当該無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃのセクタ（他セクタ）に対応するＰＤＳＣＨの利用率γを、Ｘ２コネクション又はＳ１コネクションを介して無線基地局１Ａへ送信する。

無線基地局１Ａの制御部１０２内のＰＤＳＣＨ利用率取得部１５６は、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γを、Ｘ２コネクション又はＳ１コネクションと、有線通信部１０４とを介して受信する。

また、無線端末２Ａは、ＧＰＳ機能を備えており、当該無線端末２Ａの位置情報（経度及び緯度）を検出する。更に、無線端末２Ａは、当該無線端末２Ａの位置情報を無線基地局１Ａへ送信する。

無線基地局１Ａの制御部１０２内の位置情報取得部１５７は、無線端末２Ａからの当該無線端末２Ａの位置情報を、アンテナ１０７及び無線通信部１０５を介して受信する。

無線基地局１Ａの制御部１０２内のＳＩＮＲ推定部１５８は、Ｗ−ＣＱＩ取得部１５２によって受信された、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩから求まる品質（ＳＩＮＲ）と、ＰＤＣＣＨ利用率取得部１５４によって受信された、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βと、ＰＤＳＣＨ利用率取得部１５６によって受信された、他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γと、位置情報取得部１５７によって受信された、無線端末２Ａの位置情報とに基づいて、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）を推定する。

具体的には、ＳＩＮＲ推定部１５８は、記憶部１０３に記憶されている各他セクタの位置情報を読み出す。次に、ＳＩＮＲ推定部１５８は、無線端末２Ａの位置情報と各他セクタの位置情報とに基づいて、無線端末２Ａと各他セクタとの距離を算出する。更に、ＳＩＮＲ推定部１５８は、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及びＰＤＳＣＨの利用率γについて、他セクタと無線端末２Ａとの距離が短いほど、大きな値となるように、重み付け処理を行う。

あるいは、ＳＩＮＲ推定部１５８は、以下のようにして、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及びＰＤＳＣＨの利用率γの重み付けを行うこともできる。ＳＩＮＲ推定部１５８は、記憶部１０３に記憶されている自セクタの位置情報を読み出す。更に、ＳＩＮＲ推定部１５８は、記憶部１０３に記憶されている各他セクタの位置情報を読み出す。次に、ＳＩＮＲ推定部１５８は、自セクタの位置情報と各他セクタの位置情報とに基づいて、自セクタと各他セクタとの距離を算出する。更に、ＳＩＮＲ推定部１５８は、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及びＰＤＳＣＨの利用率γについて、他セクタと自セクタとの距離が短いほど、大きな値となるように、重み付け処理を行う。

自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ_{ＰＤＣＣＨ}）は、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの信号電力（ＳｉｇｎａｌＰｏｗｅｒ）と、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの干渉電力（ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＰｏｗｅｒ）と、ｊ番目の他セクタに対応するＰＤＣＣＨの重み付け後の利用率β１_ｊとに基づいて、以下の式（３）により定義される。また、自セクタに対応するＰＤＳＣＨの品質（ＳＩＮＲ_{ＰＤＳＣＨ}）は、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの信号電力（ＳｉｇｎａｌＰｏｗｅｒ）と、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの干渉電力（ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＰｏｗｅｒ）と、ｊ番目の他セクタに対応するＰＤＳＣＨの重み付け後の利用率γ１_ｊとに基づいて、以下の式（４）により定義される。

ここで、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩに対応するＳＩＮＲが式（６）で示される自セクタに対応するＰＤＳＣＨの品質（ＳＩＮＲ_{ＰＤＳＣＨ}）と等しいと仮定し、全ての他セクタに対応するＰＤＣＣＨの重み付け後の利用率が等しくβであり、且つ、全ての他セクタに対応するＰＤＳＣＨの重み付け後の利用率が等しくγであると仮定すると、式（５）は、以下の式（７）に変換される。

式（７）はデシベル値では、

となる。ここで、Ｅｓｔｉｍ．ＳＩＮＲは、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの推定のＳＩＮＲのデシベル値、ＳＩＮＲ_{ＰＤＣＣＨ}は、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩで示されるＳＩＮＲ、すなわち、自セクタに対応するＰＤＳＣＨの品質（ＳＩＮＲ_{ＰＤＳＣＨ}）のデシベル値である。

ＳＩＮＲ推定部１５８は、上述した式（５）、式（７）あるいは式（８）を用いて、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）を推定する。

一方、補正値を利用した、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質の推定の場合には、以下の処理が行われる。

記憶部１０３には、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及び他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γ毎に、自セクタに対応するＰＤＣＣＨのＳＩＮＲと、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩから求まるＳＩＮＲとの差が補正値として記憶されている。

ＳＩＮＲ推定部１５８は、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及び他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γに対応する補正値を記憶部１０３から読み出す。

補正値（Ｏｆｆｓｅｔ）を利用した、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの推定のＳＩＮＲの算出式は、デシベル値では、以下の式（９）となる。

ＳＩＮＲ推定部１５８は、式（９）に、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩ、すなわち、自セクタに対応するＰＤＳＣＨの品質（ＳＩＮＲ_{ＰＤＳＣＨ}）のデシベル値のデシベル値と、記憶部１０３から読み出した補正値とを代入することにより、自セクタに対応するＰＤＣＣＨの推定のＳＩＮＲをデシベル値で算出することができる。

ＰＤＣＣＨ ＡＬ決定部１６０は、ＳＩＮＲ推定部１５８によって推定された自セクタに対応するＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）が良好であるほど、ＡＬが少なくなるように、当該ＡＬを決定する。

ＰＤＣＣＨ割当処理部１６２は、自セクタ内の無線端末２Ａに対して、ＲＢ内のＰＤＣＣＨを割り当てる。この際、ＰＤＣＣＨ割当処理部１６２は、１つのＴＴＩにおけるＰＤＣＣＨ内に無線端末２Ａに対応するＤＣＩを繰り返して収容する場合の繰り返し回数が、ＰＤＣＣＨ ＡＬ決定部１６０によって決定されたＡＬとなるようにする。割り当てられたＰＤＣＣＨの情報、例えば、ＰＤＣＣＨを一意に特定可能な情報は、無線通信部１０５及びアンテナ１０７を介して無線端末２Ａへ送信される。

（２）無線基地局の動作
図７は、無線基地局１Ａにおける算出式を利用したＰＤＣＣＨ品質推定の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、無線基地局１Ａ内の制御部１０２は、無線端末２Ａからの自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩを受信する。

ステップＳ１０２において、制御部１０２は、測定Ｗ−ＣＱＩをＳＩＮＲに変換する。

ステップＳ１０３において、制御部１０２は、無線基地局１Ｂ及び１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βを取得する。

ステップＳ１０４において、制御部１０２は、無線基地局１Ｂ及び１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γを取得する。

ステップＳ１０５において、制御部１０２は、算出式である式（７）又は式（８）を利用して、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩから求まるＳＩＮＲと、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βと、他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γとに基づいて、自セクタに対応する推定のＰＤＣＣＨの品質（推定ＰＤＣＣＨ−ＳＩＮＲ）を算出する。

ステップＳ１０６において、制御部１０２は、初期値としての最小のＡＬを設定する。

ステップＳ１０７において、制御部１０２は、推定ＰＤＣＣＨ−ＳＩＮＲが、現時点で設定されているＡＬに対応するＳＩＮＲを満足するか否かを判定する。

推定ＰＤＣＣＨ−ＳＩＮＲが設定されているＡＬに対応するＳＩＮＲを満足しない場合、ステップＳ１０８において、制御部１０２は、ＡＬが最大であるか否かを判定する。

ＡＬが最大でない場合、ステップＳ１０９において、制御部１０２は、ＡＬを増加させる。その後は、ステップＳ１０７における、推定ＰＤＣＣＨ−ＳＩＮＲが設定されているＡＬに対応するＳＩＮＲを満足するか否かの判定以降の動作が繰り返される。

一方、ステップＳ１０７において、推定ＰＤＣＣＨ−ＳＩＮＲが設定されているＡＬに対応するＳＩＮＲを満足すると判定された場合、又は、ステップＳ１０８において、ＡＬが最大であると判定された場合、ステップＳ１１０において、制御部１０２は、設定されているＡＬに基づいて、無線端末２Ａに対してＰＤＣＣＨを割り当てる。

図８は、無線基地局１Ａにおける補正値を利用したＰＤＣＣＨ品質推定の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０４の動作は、図７のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４の動作と同様であるので、説明は省略する。

ステップＳ２０５において、制御部１０２は、取得した、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及び他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γに対応する補正値を取得する。

ステップＳ２０６において、制御部１０２は、式（９）に基づき、自セクタに対応する測定Ｗ−ＣＱＩから求まるＳＩＮＲと補正値とを加算して、自セクタに対応する推定のＰＤＣＣＨの品質（ＳＩＮＲ）を算出する。

ステップＳ２０７乃至ステップＳ２１１の動作は、図７のステップＳ１０６乃至ステップＳ１１０の動作と同様であるので、説明は省略する。

（３）作用・効果
図９は、理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式である式（７）又は式（８）を利用した場合の推定のＰＤＣＣＨ品質（算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質）、及び、補正値を利用した場合の推定のＰＤＣＣＨ品質（補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質）の対応関係を示す図である。

図９に示すように、本実施形態において得られる算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質及び補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質は、何れも、従来、自セクタに対応するＰＤＣＣＨとして用いられていた、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質よりも、理想ＰＤＣＣＨ品質に近い値となっている。すなわち、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質及び補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質は、何れも、従来よりも適切なＰＤＣＣＨの推定値となっている。

図１０は、理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質のそれぞれがＡＬに対応するＳＩＮＲを満足する場合の当該ＡＬの分布を示す図である。図１０に示すように、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、オフセット値利用推定ＰＤＣＣＨ品質におけるＡＬの分布は、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質におけるＡＬの分布よりも、ＡＬが小さい方へ移動しており、理想ＰＤＣＣＨ品質におけるＡＬの分布に近くなっている。

図１１は、理想ＰＤＣＣＨ品質、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質のそれぞれにおける、ＰＤＣＣＨにＤＣＩが入りきらなかった率（上限超過率）を示す図である。図１１に示すように、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質、及び、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質における上限超過率は、Ｗ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質における上限超過率よりも顕著に少なくなっており、理想ＰＤＣＣＨ品質における上限超過率に近い値となっている。

このように、本実施形態の無線通信システム１０では、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及び他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γを取得し、これらに基づいて、自セクタに対応する推定のＰＤＣＣＨの品質として、算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質や、補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質を求めることにより、従来のＷ−ＣＱＩ流用ＰＤＣＣＨ品質よりも、理想ＰＤＣＣＨ品質に近い推定値を取得することが可能となる。

（４）その他の実施形態
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃからの他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率β及び他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γを取得したが、何れか一方のみを取得してもよい。

例えば、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃから他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βのみを取得した場合には、他セクタに対応するＰＤＳＣＨが全て利用されており、その利用率γが１であると仮定する。

また、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃから他セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率γのみを取得した場合には、他セクタに対応するＰＤＣＣＨの利用率βが、自セクタに対応するＰＤＳＣＨの利用率と同一であると仮定する。

また、上述した実施形態では、セル３Ａ乃至３Ｃは、複数のセクタに分割されていたが、分割されていない場合にも、同様に本発明を適用することができる。この場合、無線基地局１Ａによって形成される自セルであるセル３Ａに対応するＰＤＳＣＨ及びＰＤＣＣＨでは、自セルと周波数帯域が同一である他のセル（他セル）に対応するＰＤＣＣＨ及びＰＤＣＣＨの電力が干渉となる。無線基地局１Ａ内の制御部１０２は、当該干渉に応じて、上述した自セクタに対応する算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質及び補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質に代えて、自セルに対応する算出式利用推定ＰＤＣＣＨ品質及び補正値利用推定ＰＤＣＣＨ品質を求める。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の通信制御方法は、無線リソースの品質を適切に推定することが可能であり、通信制御方法として有用である。

１Ａ〜１Ｃ…無線基地局、２Ａ〜２Ｃ…無線端末、３Ａ〜３Ｃ…セル、１０…無線通信システム、２０−１、２０−２…ＭＭＥ／ＳＧＷ、３０…バックボーンネットワーク、１０２…制御部、１０３…記憶部、１０４…有線通信部、１０５…受信部、１０６…送信部、１０７…アンテナ、１５２…Ｗ−ＣＱＩ取得部、１５４…ＰＤＣＣＨ利用率取得部、１５６…ＰＤＣＣＨ品質推定部、１５７…位置情報取得部、１５８…ＳＩＮＲ推定部、１６０…ＰＤＣＣＨ ＡＬ決定部、１６２…ＰＤＣＣＨ割当処理部

Claims (6)

1. 所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、前記無線リソースを無線端末に割り当てて前記無線端末との間で通信を行う無線基地局であって、
   前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を取得する第１の取得部と、
   他の無線基地局からの前記他の無線基地局によって形成されるセル又はセクタである他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を取得する第２の取得部と、
   前記第１の取得部により取得された、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質と、前記第２の取得部により取得された、前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方とに基づいて、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を推定する推定部と
   を備える無線基地局。
2. 前記推定部は、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率を前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率で除した値に、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を乗じた値を、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質として算出する請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記推定部は、前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率に基づいて、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質に対する補正値を算出し、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質に前記補正値を加算して前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を算出する請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記無線端末の位置を取得する第３の取得部を備え、
   前記推定部は、前記無線端末の位置から前記他セル又は他セクタの位置までの距離に応じて、前記他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方についての重み付けを行う請求項１乃至３の何れかに記載の無線基地局。
5. 前記推定部は、前記所定のセル又はセクタの位置から前記他セル又は他セクタの位置までの距離に応じて、前記他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方についての重み付けを行う請求項１乃至４の何れかに記載の無線基地局。
6. 所定のセル又はセクタを形成し、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースが、制御情報伝送用の無線リソースとユーザデータ伝送用の無線リソースとにより構成されており、前記無線リソースを無線端末に割り当てて前記無線端末との間で通信を行う無線基地局における通信制御方法であって、
   前記無線基地局が、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質を取得するステップと、
   前記無線基地局が、他の無線基地局からの前記他の無線基地局によって形成されるセル又はセクタである他セル又は他セクタに対応する無線リソースに含まれる制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方を取得するステップと、
   前記無線基地局が、取得された前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの平均の品質と、取得された前記制御情報伝送用の無線リソースの利用率、及び、前記ユーザデータ伝送用の無線リソースの利用率の少なくとも一方とに基づいて、前記所定のセル又はセクタに対応する無線リソースに含まれる前記制御情報伝送用の無線リソースの品質を推定するステップと
   を備える通信制御方法。

Images