WO2006085353A1

WO2006085353A1 - セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法及び同システムに用いられる基地局

Info

Publication number: WO2006085353A1
Application number: PCT/JP2005/001825
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Seki
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2006-08-17
Also published as: JPWO2006085353A1; EP1848233A1; EP1848233A4; US20070274263A1; CN101116361A

Abstract

　セルラー無線通信システムに用いられる基地局において、移動局との間の無線通信チャネルの分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部（１８）と、この使用許可スロット情報記憶部（１８）における使用許可スロット情報に基づいて自局の形成するセルに位置する移動局（２）に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部（１５，１６）とをそなえる。これにより、基地局（１）からの距離に応じて伝送レートが低下することを回避し、公正な無線リソース割り当てを可能とする。また、システム全体のスループットを低下することなく、基地局（１）から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にする。

Description

明細書

セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法及び同システムに用いられる基地局

技術分野

[0001] 本発明は、セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法及び同システムに用いられる基地局に関し、特に、無線通信チャネルを一定の時間および周波数間隔のスロットに分割し、複数のユーザに対してそれらのスロットを適応的に割り当てることで、マルチユーザ多重（Multiple Access)を実現するパケット伝送型のセルラー無線通信システムに用いて好適な技術に関する。

背景技術

[0002] セルラー移動（無線)通信システムにおけるパケット伝送では、無線通信チャネルを一定時間間隔のタイムスロットや一定帯域幅の周波数バンドに分割し、基地局装置（以下、単に「基地局」ともいう）がスケジューリングによって、それらの分割スロットに対して複数のユーザ〔移動局装置 (以下、単に「移動局」とも、う）〕のトラフィックを適応的に割り当てることで、高効率なパケット伝送を実現する。

[0003] 基地局のスケジューリングによるパケット伝送は、下りリンク（基地局力も移動局への通信）と上りリンク (移動局から基地局への通信)の両方に用いることができる。基地局は、上下リンクのトラフィックと通信品質に応じてスケジューリングを行なう。スケジユーラは、要求する伝送速度（レート）の高いトラフィック（ユーザ)や、要求する伝送遅延の短いユーザには優先的にパケットを割り当てる。また、システム全体のスループットを高めるためには、通信品質の良いユーザに対して優先的にパケットを割り当てる。これらの優先度の重み付けは、各ユーザに対するトラフィックの公平性とトータルスル一プットのバランスによって決定される。

[0004] 図 10に、上下リンクのタイムスロットの構成例を示す。この図 10では、スロット # 1力らスロット # 5までの間にユーザ # 1,ユーザ # 2,ユーザ # 3のトラフィックが上下リンク独立のスケジューラによって割り当てられて、る様子を示して、る。図 10に示すように、 1つのスロットは、パイロットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503力ら構成されて!/、る。

[0005] パイロットシンボル 501は、既知のパターンのシンボルであり、受信局において伝搬路によるチャネル変動を推定し、制御シンボル 502及びデータシンボル 503を復調するために用いられる。制御シンボル 502には、そのスロットのユーザ割り当て情報やデータシンボル 503の変調方式、パケット番号、通信品質のフィードバック情報などが含まれる。

[0006] 図 11に、上下リンクのスケジューラを有する基地局 100と、この基地局 100にァクセスし得る 1台以上の移動局 200とをそなえたセルラー移動通信システムの構成を示す。この図 11に示すように、基地局 100は、例えば、送信部 (Tx) 101,受信部 (Rx) 102,伝搬路測定部 103,スロット復調部 104,上りリンクスケジューラ 105,下りリンクスケジューラ 106及びスロット生成部 107をそなえて構成され、移動局 200は、例えば、送信部 (Tx) 201,受信部 (Rx) 202,スロット復調部 203,伝搬路測定部 204及びスロット生成部 205をそなえて構成されている。なお、基地局 100の下りリンクトラフイツクには、複数のユーザ (移動局 200)のトラフィックが存在する。

[0007] 基地局 100の下りリンクスケジューラ 106では、各ユーザのトラフィック情報（要求伝送速度、要求伝送遅延)や、移動局 200からフィードバックされるユーザ毎の下りリンクの通信品質などの情報を基に、スロットのユーザ割り当てが決定される。スロット生成部 107では、図 10に示すスロットが生成され、移動局 200に向けて送信される。

[0008] ここで、スロットの制御シンボル 502には、基地局 100の上りリンクスケジューラ 105 で決定した、上りリンクのユーザ割り当て情報が含まれる。

移動局 200では、下りリンクの制御シンボル 502を復調し、自局 200宛てにスロットが割り当てられている場合に、そのスロットのデータシンボル 503の復調を行なう。また、制御シンボル 502に、自局 200宛の上りリンクのスロット割り当て情報が含まれている場合は、スロット生成部 205において、上りリンクのスロットを生成し、上りデータトラフィックの伝送を行なう。

[0009] また、移動局 200では、伝搬路測定部 204において、下りリンクスロットのパイロットシンボル 501を用いて、下りリンクの通信品質（受信 SIR: Signal to Interference Ratio )の測定を行ない、その結果を上りリンクスロットの制御シンボル 502を用いて、基地局 100にフィードバックする。

基地局 100では、上りリンクの信号を受信し、スロット復調部 104において制御シンボル 502を復調し、制御チャネルに含まれる下りリンクの通信品質情報を下りリンクスケジユーラ 106に通知する。また、制御シンボル 502に含まれる上りリンクのトラフイツク情報（要求伝送速度、要求遅延）を上りリンクスケジューラ 105に通知する。さらに、基地局 100の伝搬路測定部 103では、上りリンクの通信品質 (受信 SIR)の測定を行ない、その結果を上りリンクスケジューラ 105に通知する。そして、上りリンクスケジューラ 105では、各ユーザの上りリンクのトラフィック情報と上りリンクの通信品質を用いて、上りリンクのスロット割り当てを決定する。

[0010] し力しながら、セルラー移動通信では、移動局 200と基地局 100との間の距離が離れるにしたがって、受信信号レベルが低下するとともに、隣接する他セルからの干渉が増大し、その結果、受信 SIRが低下する課題がある。したがって、移動局 200がセル端の領域に位置する場合は、受信 SIRが低いために、伝送レートの高い通信を行なうことができない。また、図 10および図 11で説明したパケット伝送では、スケジユーラ 105, 106によって、受信 SIRの低いユーザには、スロット割り当ての優先度が低く抑えられることにより、セル端の領域に位置するユーザのスループットが伸びないという課題がある。

[0011] このような課題を解決するための従来の方法として、セル繰返しを用いる方法がある。図 12は、セル繰返しファクタが 3 (3セル繰返し）のセル構成を示している。六角形のセルの中心に基地局 100が存在していると仮定しており、セルの番号は割り当てるスロット番号を意味している。この図 12に示すように、隣接する 3つのセルがそれぞれ異なるスロットを使用することで、隣り合ったセルの基地局 100や移動局 200はお互いに干渉しないため、他セル干渉が減り受信 SIRが向上する。し力しながら、この場合、 1つのセルは、 3スロットの中の 1スロットしか使用できないため、スロット使用効率力 S3分の 1になるためトータルのスループットは低下してしまう。

[0012] そこで、例えば、下記特許文献 1 (特開平 8— 65738号公報)では、各基地局が、周囲に存在する基地局との相互の干渉を測定し、その結果を用いて使用するタイムスロットの設定を自律的に行な、、相互の干渉が大き、基地局間では互!ヽに異なるタ

、基地局間ではタイムスロットをセル毎に任意に設定する方法を提案している。し力しながら、この特許文献 1の技術では、周囲に存在する基地局との相互の干渉を測定する仕組みや、基地局間で互いに異なるスロットを割り当てるスケジューリングが必要となり、装置やシステムに与える付カロが大きいという課題がある。

[0013] また、下記特許文献 2 (特開 2000-102062号公報)では、移動局がセル端などの干渉エリア内で通信を行なう場合にはこの干渉エリアを構成する全てのサービスエリァ内（隣接する基地局)で未使用の無線通信チャネルを割り当てることを提案している。また、この特許文献 2では、移動局の識別番号を複数の基地局で受信した場合に、その移動局が干渉エリアに存在することを判定する方法にっ、ても提案して、る。し力しながら、この特許文献 2の技術では、隣接する基地局の間で、未使用のスロットを判別する仕組みが必要であり、装置やシステムに与えるインパクトが大きいという課題がある。

[0014] さらに、下記特許文献 3 (特開 2002— 159048号公報)では、セル端での干渉を減らす簡易な方法が提案されている。この特許文献 3では、セル内を基地局を中心とする複数のサブエリアに分割し、各サブエリアに特定のタイムスロットを割り当てる方法を提案している。そして、隣接するセルでは、各サブエリアに異なるタイムスロットを割り当てることにより、他セル力もの干渉を低減する方法を提案している。しかしながら、この技術では、 1セル繰返しを前提としているため、他セル干渉の低減効果には限界がある。また、この技術を下りリンクに適用する場合は、送信電力制御と組合せて、基地局に近いユーザに対する送信電力を小さく抑えるように制御する必要がある。

[0015] 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、システム全体のスループットを低下することなぐ基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザ (移動局）に対しても、伝送レートの高い通信を可能にすることを目的とする。

特許文献 1：特開平 8— 65738号公報

特許文献 2：特開 2000-102062号公報

特許文献 3 :特開 2002-159048号公報

発明の開示 [0016] 上記の目的を達成するために、本発明のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法は、移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムにお、て、上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを混在して設定し、該基地局が該セル繰返しファクタに基づ、て自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定することを特徴としている。

[0017] ここで、該スロットは、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムス口ットでもよ、し、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットでもよヽし、該無線通信チャネルを時間及び周波数の 2次元方向に分割したスロットでもよヽ

また、該基地局は、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定してもよく、この場合、例えば、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高

V、移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大き、セル繰返しファクタのスロットを割り当てることができる。

[0018] さらに、該基地局は、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定してもよく、この場合は、例えば、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低、移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大き、セル繰返しファクタのスロットを割り当てることができる。

また、該基地局は、該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定してもよぐこの場合は、例えば、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近

[0019] さらに、複数の該基地局間のハンドオーバ領域に位置する移動局に対しては、ノ、ンドオーバ元の基地局及びハンドオーバ先の基地局は、それぞれ、該セル繰返しファクタが 1以外のスロットを割り当てることもできる。

また、本発明のセルラー無線通信システムに用いられる基地局は、移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムに用いられるものであって、上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部と、該使用許可スロット情報記憶部における該使用許可スロット情報に基づ、て自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部とをそなえたことを特徴としている

[0020] ここで、この場合も、該スロットは、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットでもよヽし、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットでもよ、し、該無線通信チャネルを時間及び周波数の 2次元方向に分割したスロットでもよい。

また、該スロット割り当て部は、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されていてもよぐこの場合は、例えば、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。

[0021] さらに、該スロット割り当て部は、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されてもよぐこの場合は、例えば、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。また、該スロット割り当て部は、該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されてもよぐこの場合は、例えば、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。

[0022] 上記本発明によれば、パケットスケジューリング型の通信方式に特有の課題である、基地局力の距離に応じて伝送レートが低下する課題を解決し、公正な無線リソース割り当てが可能である。また、システム全体のスループットを低下することなぐ基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信が可會になる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成 (タイムスロット）を示す図である。

[図 2]本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成 (周波数帯スロット)を示す図である。

[図 3]本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成（2次元分割スロット）を示す図である。

[図 4]本発明の原理を説明すべくセル配置例を示す図である。

[図 5]本発明の一実施形態としてのセルラー移動 (無線)通信システムの構成を示すブロック図である。

[図 6]本実施形態で用いる伝送速度と SIRとの関係を示すグラフである。

[図 7]図 5に示す基地局における上下リンクのスケジューラの構成例を示すブロック図である。

[図 8]図 5に示すシステム（基地局）によるスロット割り当て手順を説明するためのフロ一チャートである。

[図 9]図 5に示す移動局のハンドオーバ中のスロット割り当て方法を説明するための図である。

[図 10]従来の上下リンクのフレーム構成例を示す図である。

[図 11]従来のパケット移動通信システムの構成例を示すブロック図である。

[図 12]従来のパケット移動通信システムでのセル配置例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

〔A〕本発明の概要 (原理)説明

本発明では、図 1に示すように、基地局と移動局との間の無線通信チャネル (無線リソース）を複数のタイムスロットに分割し、タイムスロット毎にセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを予め決めておき、その中から基地局が各ユーザ (移動局）に割り当てるスロットを決定する。図 1の例では、スロット # 1一 # 7が繰返し使用されるフレーム構成にお!、て、スロット # 1一 # 4までのセル繰返しファクタが 1に、スロット # 5— # 7までのセル繰返しファクタが 3に予め決められている。

[0025] 即ち、スロット # 1一 # 4までは全てのセルで使用可能とし、スロット # 5はセル # 1 力スロット # 6はセル # 2が、スロット # 7はセル # 3がそれぞれ使用可能であることが予め決められている。換言すれば、分割された各スロット # 1一 # 7のうち複数のセル (基地局)で共有使用が許可された共有スロット # 1一 # 4と 1つのセルで単独使用が許可された個別スロット # 5, # 6, # 7とが混在して設定されている。

[0026] この時、セル # 1からセル # 3は、例えば図 12に示すようなセル配置になっている。

このような構成にすることで、基地局は、 1セル繰返しのスロット # 1一 # 4と 3セル繰返しのスロット # 5, # 6又は # 7の中から、ユーザに適したスロットを割り当てることが可能になる。いうまでもないが、 3セル繰返しのスロット # 5, # 6, # 7は、 1セル繰返しのスロットと比較して、干渉となるセルが遠い距離に位置するため、他セル干渉が低減され、高品質の通信が可能になる。

[0027] 例えば、基地局は、高い伝送速度の通信が必要なユーザに対しては、低い伝送速度の通信でょ、ユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大き、セル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。また、基地局は、リアルタイムトラフィックなど、伝送遅延の短い通信が必要なユーザに対しては、伝送遅延が大きくてもよいュ一ザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。さらに、ユーザの要求伝送速度と実際のスループットとの差分に応じてスロット割り当てを行なうこともできる。例えば、差分が大きいユーザには差分の小さ、ユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大き、セル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。つまり、基地局は、所要の伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定する。

[0028] また、基地局は、移動局との通信品質 (伝搬路状態）に応じて割り当てるスロットを決定することもできる。例えば、通信品質 (伝搬路状態)が悪い (低い)ユーザに対しては、伝搬路状態の良いユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。ここで、伝搬路状態の判断には、受信電力、受信 SIR、遅延スプレッド、ドッブラ周波数などを用いることができる。

[0029] また、基地局は、移動局の基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定することもできる。例えば、セル端などの基地局力遠い位置に存在するユーザは、他セル干渉の影響を受け易いため、基地局力遠い位置に存在するユーザに対しては、基地局に近い位置に存在するユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。ここで、ユーザの位置は、基地局において、受信電力や電波の到来角度、到来時間などを用いて測定してもよいし、 GPS (Global Positioning System)を搭載した端末からユーザの位置情報を通知してもらってもよい。

[0030] なお、上記の例ではスロットを時間方向に分割したタイムスロットとして、るが、例えば図 2に示すように、周波数バンドをスロットと定義しても、図 1に示したのと同様のスロット割り当てを行なうことができる。また、例えば図 3に示すように、時間および周波数方向の 2次元に分割されたスロットを用いることもできる。この図 3では、 2次元に分割された各スロットに対して、セル繰返しファクタが 1, 3, 9の 3種類の中から所定のセル繰返しファクタが決められている。そして、例えば図 4に示すセル配置に対して、各セルが使用できるスロット位置を予め決めておく。

[0031] 図 3の例では、左側の 3 X 3 (周波数方向 X時間方向） = 9スロットは全セルが使用可能であり、次の 3 X I = 3スロットのうち、周波数の最も高いスロットはセル # 3, # 6 , # 9で、中間の周波数のスロットはセル # 2, # 5, # 8で、周波数の最も低いスロットはセル # 1, # 4, # 7でそれぞれ使用可能であり、残りの 3 X 3 = 9スロットはそれぞれセル # 1一 # 9の 1つずつで使用可能であることを示して!/、る。

[0032] このように、本発明では、 2次元のスロット分割を用いることも可能であるし、また、 3 種類以上のセル繰返しファクタを共存させることも可能である。

このように、本発明では、各基地局が使用するスロットを予め決めておくため、先に示した従来技術のように、隣接する基地局間でスロットの割り当てを調整する仕組みや、複数の基地局に対してスロットの割り当てを指示する基地局制御局のような特別な装置を設ける必要がないため、装置やシステムへのインパクトが小さぐ低コストで実現することが可能である。即ち、基地局は、自局に対して予め使用が決められたスロットの中から、先に述べたような原理に従って、トータルのスループットが向上するように、各ユーザに対してスロットの割り当てを行なえばよ!、。

[0033] また、従来技術では、トータルのスループットを向上するために、全てのセルが同時に同じスロットを使用することができるように、セル繰返しファクタ = 1を用い、基地局からの距離や通信品質に応じて適応的に伝送レートを決定していた。この方法では、基地局に近いユーザに対しては伝送レートの速い通信が可能である力基地局から離れたセル端のユーザに対しては伝送レートの低、通信しか行なうことができな!/ヽ課題があった。これに対して、本発明では、セル端のユーザに対しては、セル繰返しファクタが 1よりも大きいスロットを割り当てることにより他セル干渉を低減し、従来の方法よりも、伝送レートの高い通信を実現することができる。

[0034] 〔B〕一実施形態の説明

図 5は本発明の一実施形態としてのセルラー移動 (無線)通信システムの構成を示すブロック図で、この図 5に示すシステムは、図 11により前述したシステムと同様に、基地局 1と、この基地局 1にアクセスし得る 1台以上の移動局 2とをそなえて構成され、さらに、基地局 1は、例えば、送信部 (Tx) 11,受信部 (Rx) 12,伝搬路測定部 13, スロット復調部 14,上りリンクスケジューラ 15,下りリンクスケジューラ 16,スロット生成部 17及び使用許可スロット情報メモリ 18をそなえて構成され、移動局 2は、例えば、送信部 (Tx) 21,受信部 (Rx) 22,スロット復調部 23,伝搬路測定部 24及びスロット生成部 25をそなえて構成されている。なお、本例においても、基地局 1の下りリンクトラフィックには、通常、複数のユーザ (移動局 2)のトラフィックが存在する。

[0035] ここで、基地局 1において、送信部 11は、移動局 2への下りリンクデータ（図 10により前述したパイロットシンボル（以下、単に「パイロット」ともいう） 501,制御シンボル 50 2及びデータシンボル 503)を無線により送信するもので、所要の符号化処理、 QA Mや QPSK等の変調処理、デジタル -アナログ変換処理、周波数変換処理 (アップコンバート）等を含む必要な送信処理を行なえるようになっており、受信部 12は、移動局 2から無線により送信されてくる上りリンクデータ (パイロットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503)を受信するもので、所要の周波数変換処理 (ダゥンコンバート）、直交検波処理、アナログデジタル変換処理、パイロット 501を用いたチャネル推定処理、復調処理、復号処理等を含む必要な受信処理を行なえるようになっている。

[0036] 伝搬路測定部 13は、受信部 12での受信信号 (上りリンクデータ）に基づいて移動局 2との間の伝搬路状態を測定するもので、前述したように、受信電力や、受信 SIR 、遅延スプレッド、ドッブラ周波数などを用いて測定することができる。これらの伝搬路情報の推定は、スロット内に挿入されているパイロット 501を用いて行なわれ、パイ口ット 501が伝搬路によって受ける変化量から、チャネル推定値が計算される。そして、チャネル推定値の電力から受信電力が、チャネル推定値の分散力干渉電力が計算され、それらの比力も受信 SIRが求められる。また、チャネル推定値の単位時間あたりの位相変化量から、ドッブラ周波数が推定される。また、受信したパイロット 501と既知のパイロットとの時間相関を計算することにより、遅延プロファイルを求めることができる。

[0037] スロット復調部 14は、受信部 12で受信された上りリンクデータの各スロットを復調するもので、前記制御シンボル 502を復調し、制御チャネルに含まれる下りリンクの通信品質情報を下りリンクスケジューラ 16に通知するとともに、制御シンボル 502に含まれる上りリンクのトラフィック情報（要求伝送速度、要求遅延）を上りリンクスケジューラ 15 に通知する機能も有して、る。

[0038] 上りリンクスケジューラ (スロット割り当て部） 15は、使用許可スロット情報メモリ 18に記憶されている、使用可能な上下リンクについてそれぞれ使用可能なスロットとして予め決められたスロット情報に基づいて、使用可能なスロットの中から、自局 1に接続しているユーザ (移動局 2)に対して、所定のスケジューリング方法に従って、上りリンクのスロット割り当てを行なうものであり、下りリンクスケジューラ (スロット割り当て部） 1

6は、同様に、使用許可スロット情報メモリ 18のスロット情報に基づいて、使用可能なスロットの中から、自局 1に接続しているユーザ (移動局 2)に対して、所定のスケジュ一リング方法に従って、下りリンクのスロット割り当てを行なうものである。

[0039] スロット生成部 17は、上記の各スケジューラ 15及び 16によるスロット割り当てに従つて、上下リンクのスロット（パイロットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503)を生成するものであり、使用許可スロット情報メモリ 18は、図 1 (又は図 2、又は図 3)により前述したごとく自局 1で使用可能なスロットとして予め決められたスロット情報を記憶するものである。

[0040] 一方、移動局 2において、送信部 (Tx) 21は、基地局 1への上りリンクデータ (パイ口ットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503)を無線により送信するもので、所要の符号化処理、 QAMや QPSK等の変調処理、デジタル -アナログ変換処理、周波数変換処理 (アップコンバート)等を含む必要な送信処理を行なえるようになつており、受信部 22は、基地局 1から無線により送信されてくる下りリンクデータ (パイロットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503)を受信するもので、所要の周波数変換処理 (ダウンコンバート）、直交検波処理、アナログデジタル変換処理、パイロットを用いたチャネル推定処理、復調処理、復号処理等を含む必要な受信処理を行なえるようになって、る。

[0041] スロット復調部 23は、受信部 22で受信された下りリンクデータの各スロットを復調するもので、前記制御シンボル 502を復調し、制御チャネルに含まれる上りリンクのスロット割当情報をスロット生成部 25に通知する機能も有している。なお、スロット復調部 23は、下りリンクのすべてのスロットを復調（つまり、監視）してもよいし、消費電力低減等のために、少なくとも自局 2で受信 (復調)すべきスロット (例えば図 1において、セル 1に存在する移動局 2なら、全スロット 1一 7のうちスロット 1一 5のみ）を監視するようにしてもよい。

[0042] 伝搬路測定部 24は、受信部 22での受信信号（下りリンクデータ）に含まれるパイ口ット 501に基づいて基地局 1との間の伝搬路状態を測定するもので、移動局 2側においても、受信電力や、受信 SIR、遅延スプレッド、ドッブラ周波数などを用いて測定することがでさる。

スロット生成部 25は、スロット復調部 23からの上記スロット割当情報（つまり、基地局 1により使用が許可されたスロット情報）に従って、上りリンクのスロット（パイロットシンボル 501,制御シンボル 502及びデータシンボル 503)を生成するもので、この際、制御シンボル 502に、伝搬路測定部 24で測定された下りリンクの通信品質情報を格納することにより、下りリンクの通信品質を基地局 1へフィードバックする機能も有している。 [0043] つまり、本実施形態のパケット移動通信システムは、基本的に、図 11により前述したシステムに対して、使用許可スロット情報メモリ 18を追加するだけで、項目〔A〕で述ベた特徴を有するシステムを実現することができる。

以下、上述のごとく構成された本実施形態のパケット移動通信システムの動作、特に、具体的なスロット割り当て方法 (スケジューリング）について詳述する。なお、ここでは、スロット割り当てに必要な情報として、ユーザ (移動局 2)毎の受信 SIRと要求伝送速度とを用いる例にっ、て説明する。

[0044] 一般に、無線通信システムでは、システムで使用するアクセス方式 (CDMAや OF DMなど)や受信信号の復調アルゴリズムに応じて、例えば図 6に示すごとく SIRと伝送速度との関係が決まっている。上下リンクの各スケジューラ 15, 16は、それぞれ、この図 6に示す関係を SIRZ伝送速度換算テーブル等としてメモリ等に保持しておき、各ユーザの要求伝送速度を基に各ユーザの所要 SIRを計算する。

[0045] 即ち、下りリンクスケジューラ 16では、下りリンクのトラフィック情報力も要求伝送速度が分かるので、この情報を基に所要 SIRを計算することができる。これに対して、上りリンクスケジューラ 15では、移動局 2からのトラフィック情報 (伝送速度要求）を受けることにより、所要 SIRを計算することができる。また、下りリンクスケジューラ 16は、移動局 2からのフィードバックにより下りリンクの受信 SIRの情報を得ることができ、上りリンクスケジューラ 15は、基地局 1で測定した上りリンクの SIRの情報を得ることができる。

[0046] そして、各スケジューラ 15, 16は、それぞれ、例えば図 7に示すような回路を用いて、全ユーザ # 1一 # N (Nは自然数)の所要 SIRと実際の受信 SIRとの差分情報を求める。即ち、各スケジューラ 15, 16は、ユーザ (移動局 2)毎に、上記 SIRZ伝送速度換算テーブルを有し、要求伝送速度を所要 SIRに変換する所要 SIR換算部 151と、この所要 SIR換算部 151と実際の受信 SIR (測定値)との差分をとる減算器 152とをそなえるとともに、各減算器 152の減算結果と使用許可スロット情報メモリ 18の使用許可スロット情報とに基づいて移動局 2に対するスロット割り当てを行なうスロット割り当て回路 153とをそなえて構成される。

[0047] これにより、基地局 1は、例えば図 8に示す処理フローに従って、所要 SIRと受信 SI Rの差が最も大き、ユーザに対して、セル繰返しファクタの大き、スロットの割り当てを行なう。即ち、スケジューラ 15, 16は、所要 SIR換算部 151及び減算器 152によつて全ユーザの所要 SIRと受信 SIR (測定値）との差分情報を更新し (ステップ S1)、スロット割り当て回路 153によって当該差分情報が最も大きいユーザを選出する (ステツプ S2)。

[0048] そして、スロット割り当て回路 153は、使用許可スロット情報と現在のスロット割り当て状況とに基づいて、セル繰返しファクタの大きい（1以外の）スロット（例えば図 1のセル 1ならスロット 5)に空きがある力否かを確認し (ステップ S3)、空きがあれば (ステツプ S3で YESなら）、当該スロットを当該ユーザに対して割り当てる (ステップ S4)。なお、セル繰返しファクタの大き、スロットに空きが無、場合 (ステップ S3で NOの場合 )は、上記ステップ S1以降の処理が繰り返される。

[0049] なお、分割スロットとして例えば図 3により前述した 2次元分割スロットを用いる場合のように、セル繰返しファクタが 1以外のスロットが複数種類存在する場合には、どのような順序でスロット割り当てを行なうかが問題となるが、例えば、上記差分情報について閾値を設けておき、当該閾値を超えている場合には最もセル繰返しファクタが大きいスロットから割り当て対象とし、当該閾値以下なら最もセル繰返しファクタが大き

V、スロットを除くスロットから割り当て対象とすることができる。

[0050] また、上記各ユーザについての差分情報を更新する（図 8のステップ S1参照）毎に一時的に記憶してソーティングし、差分情報の大き、ユーザ力優先的にセル繰返しファクタの大きいスロットを割り当てるようにすることもできる。他にも優先度 (スケジュ一リング方法）は自由に設定することができ、当該優先度に応じて割り当てるスロットを決定することができる。

[0051] さらに、上記ではスロット割り当て (スケジューリング)の例として、ユーザ (移動局 2) 毎の受信 SIRと要求伝送速度とに基づく手法について説明したが、勿論、これに限られるものではなぐ項目〔A〕にて前述した種々の手法を単独あるいは組み合わせて適用できることは、うまでもな、。

〔C〕ハンドオーバ中のスロット割り当て

次に、ハンドオーバ中の移動局 2に対するスロット割り当てについて、図 9を参照しながら説明する。 [0052] 移動局 2がハンドオーバ状態 (セルサーチ等において複数の基地局 1から同程度の受信電力で信号を受信できている状態）の場合、当該移動局 2は、ハンドオーバ元とハンドオーバ先の基地局 1A, 1Bに対して、ハンドオーバ要求を行なう。ハンドォーバ要求を受けた基地局 1A, 1Bは、移動局 2に対して、セル繰返しファクタが 1よりも大きいスロット (個別スロット）を割り当てる。換言すれば、この場合、基地局 1A, 1Bは、移動局 2からのハンドオーバ要求に応じて移動局 2に対して割り当てるスロットを決定するのである。

[0053] 例えば図 1に示すように、ハンドオーバ中の移動局 2には、セル繰返しファクタが 1よりも大きいスロット # 5およびスロット # 6が割り当てられるため、移動局 2は、ハンドォーバ元の基地局 1 Aとハンドオーバ先の基地局 1Bの両方力割り当てられるスロット # 5, # 6を同時に使用することができる。これにより、移動局 2は、ハンドオーバ領域においてスループットを向上することができるだけでなぐハンドオーバ切り替え時に発生するパケット損失を回避することが可能となる。また、異なるスロット # 5, # 6をシ一ケンシャルに受信 (復調)することができるので、受信系（スロット復調部 23)が 1つで済み、移動局 2の小型化にも寄与する。

[0054] 以上のように、本実施形態によれば、無線通信チャネル (無線リソース）を分割した各スロットに対して異なるセル繰返しファクタを混在して設定しておき、各基地局 1が、自局に使用が許可されているスロットの中力所定のスケジューリング方法に従って移動局 2に割り当てるスロットを決定するので、パケットスケジューリング型の通信方式に特有の課題である、基地局 1からの距離に応じて伝送レートが低下する課題を解決して、公正な無線リソース割り当てを可能とする。また、システム全体のスループットを低下することなぐ基地局 1から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にする。

[0055] なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができることは、うまでもな!/、。

産業上の利用可能性

[0056] 以上詳述したように、本発明によれば、公正な無線リソース割り当てが可能であり、また、システム全体のスループットを低下することなぐ基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にできるので、無線通信技術分野において極めて有用と考えられる。

Claims

請求の範囲

[1] 移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムにおいて、

上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを混在して設定し、

該基地局が該セル繰返しファクタに基づヽて自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定することを特徴とする、セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[2] 該スロットが、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットであることを特徴とする、請求項 1記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[3] 該スロットが、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットであることを特徴とする、請求項 1記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[4] 該スロットが、該無線通信チャネルを時間及び周波数の 2次元方向に分割したスロットであることを特徴とする、請求項 1記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[5] 該基地局が、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項 1一 4のいずれ力 1項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[6] 該基地局が、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項 5記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[7] 該基地局が、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項 1一 4のいずれ力 1項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[8] 該基地局が、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項 7記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[9] 該基地局が、該移動局の当該基地局力もの距離に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項 1一 4のいずれか 1項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[10] 該基地局が、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項 9記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[11] 複数の該基地局間のハンドオーバ領域に位置する移動局に対しては、ハンドォーバ元の基地局及びハンドオーバ先の基地局は、それぞれ、該セル繰返しファクタが 1 以外のスロットを割り当てることを特徴とする、請求項 1一 4のいずれか 1項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。

[12] 移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムに用いられる該基地局であって、

上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部と、

該使用許可スロット情報記憶部における該使用許可スロット情報に基づ、て自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部とをそなえたことを特徴とする、セルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[13] 該スロットが、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットであることを特徴とする、請求項 12記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[14] 該スロットが、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットであることを特徴とする、請求項 12記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[15] 該スロットが、該無線通信チャネルを時間及び周波数の 2次元方向に分割したスロットであることを特徴とする、請求項 12記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[16] 該スロット割り当て部が、

該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項 12— 15のいずれか 1項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[17] 該スロット割り当て部が、

該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項 16記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[18] 該スロット割り当て部が、

該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項 12— 15のいずれか 1項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[19] 該スロット割り当て部が、

該要求伝送速度の高ヽ移動局に対しては該要求伝送速度の低ヽ移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項 18記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[20] 該スロット割り当て部が、

該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項 12— 15のいずれか 1項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。

[21] 該スロット割り当て部が、該距離が遠レ、移動局に対しては該距離が近レ、移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項 20記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。