JP5089431B2 - 無線基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局装置に係り、特に、処理量を簡素化し、無線品質を向上させ、無線リソースの効率化を図ることができる無線基地局装置に関する。

無線通信システムにおいて、無線基地局装置と端末装置との間で、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式を用いて無線通信が為されている。

ＯＦＤＭ伝送方式は、広帯域無線通信システムの実現に際して、遅延波に起因する周波数選択性フェージング対策として、互いに直交する狭帯域サブキャリアを多重して伝送するものである。

第３世代以降の携帯電話システムにおいて、ＯＦＤＭ伝送方式は下り回線の高速化を実現するために、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）においても検討されている（非特許文献１参照）。

無線基地局装置から端末装置への下りリンクにおいて、ＯＦＤＭアクセス（ＯＦＤＭＡ）を用いた場合、無線基地局装置は、周波数軸上に無線品質が良好な周波数領域に送信データをスケジューリングすることで、スループットを向上させることができる。

通信されるデータは、例えば、リアルタイム性のある小容量のＶｏＩＰ（Voice over IP）データ、リアルタイム性がある大容量のストリーミングデータ、リアルタイム性のない画像等のファイルデータがある。

尚、無線基地局装置に関連する先行技術として、特開２００６−２０１４３号公報（特許文献１）がある。
特許文献１は、呼処理におけるユーザリソース状態を監視し、異常が発生した場合に呼処理制御部に通知するリソース状態監視手段を有する無線基地局装置であって、リソース状態監視手段が空きソースを用いて確認用擬似信号による上り信号を折り返して下り信号としてユーザリソースの確認を行い、異常検出の場合、異常発生箇所、対応手段を特定するものである。

特開２００６−２０１４３号公報 3GPP TR 25.814 ［http://www.3gpp.org/］

［周波数ダイバーシチーが得られない場合：図６］
しかしながら、無線基地局装置において、ＶｏＩＰパケットデータ用のリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）を周波数軸上に割り当てて送信する場合に、図６に示すように、無線品質の良好なＲＢを選択した際に、ＲＢが隣接してしまうと、周波数ダイバーシチーが得られず、また、周波数ダイバーシチーを得るために、再度、無線品質の良好なＲＢを検索する必要があるため、ＭＡＣ（Medium Access Control）機能部の負担を増大させるという問題点があった。
図６は、周波数ダイバーシチー効果が得られない場合のＲＢ割り当てを示す図である。

［空きＲＢへの割り当て：図７］
また、ＶｏＩＰサービスを受けるユーザが発生した場合、送信データをスケジューリングするスケジューラは、新たに周波数ダイバーシチーを得ることができるＲＢを検索するが、図７に示すように、スケジューリング済みのＲＢが多い場合、スケジューリングされたＲＢは無線品質の良好なＲＢとは限らず、ＲＢの検索処理がＭＡＣ機能部の負担を増大させるという問題点があった。
図７は、空きＲＢに割り当てられた場合のＲＢ割り当てを示す図である。

［ＲＢの断片的割り当て：図８］
ＶｏＩＰサービスを受けるユーザ毎に持続性スケジューリング（persistent scheduling）に基づき、ＲＢを個々に割り当てると、図８に示すように、ＲＢが断片的になり、利用リソースが低下するという問題点があった。
図８は、ＲＢが断片的に割り当てられた場合のＲＢ割り当てを示す図である。

［発明の目的］
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、処理量を簡素化させ、無線品質を向上させ、無線リソースの効率化を図ることができる無線基地局装置を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、端末装置に対する送信用のパケットデータを出力する無線リンク制御部と、パケットデータをスケジューリングするメディアアクセス制御部と、受信信号及び送信信号のベースバンド信号処理を行うベースバンド部とを有する無線基地局装置であって、メディアアクセス制御部が、パケットデータ用のリソースブロックを予約するためにリソースブロック番号を記憶するリソーステーブルと、リソーステーブルに記憶された情報を更新するか否かのパラメータを記憶するシステム情報記憶部と、送信用のパケットデータを無線リンク制御部から受信し、当該パラメータが更新を示すものである場合に、送信バンド幅を基準に周波数の低いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックと、周波数の高いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックの番号でリソーステーブルを更新し、パケットデータをスケジューリングする際に、リソーステーブルに記憶されたリソースブロック番号のリソースブロックを用いて、送信バンド幅を基準に周波数の低い部分と周波数の高い部分で無線品質が良好な領域にリソースブロックを複数回連続して割り当てる持続性スケジューリングと、パケットデータが異なる周波数軸上で異なる時間軸上に分散されて送信される分散送信に基づくスケジューリングを行うスケジューラとを有することを特徴とする。

本発明によれば、メディアアクセス制御部のスケジューラが、送信バンド幅を基準に周波数の低いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックと、周波数の高いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックの番号でリソーステーブルを更新し、パケットデータをスケジューリングする際に、リソーステーブルに記憶されたリソースブロック番号のリソースブロックを用いて、送信バンド幅を基準に周波数の低い部分と周波数の高い部分で無線品質が良好な領域にリソースブロックを複数回連続して割り当てる持続性スケジューリングと、パケットデータが異なる周波数軸上で異なる時間軸上に分散されて送信される分散送信に基づくスケジューリングを行う無線基地局装置としているので、処理量を簡素化させ、無線品質を向上させ、無線リソースの効率化を図ることができる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［発明の概要］
本発明の実施の形態に係る無線基地局装置は、メディアアクセス制御部が、パケットデータ用のリソースブロックを予約するためにリソースブロック番号を保持するリソーステーブルと、リソーステーブルに保持された情報を更新するか否かのパラメータを保持するシステム情報記憶部とを備え、スケジューラが、当該パラメータが更新を示すものである場合に、周波数が離れたところであって無線品質が良好なリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックの番号でリソーステーブルを更新し、パケットデータをリソーステーブルに保持されたリソースブロック番号のリソースブロックを用いて、持続性スケジューリングと分散送信に基づくスケジューリングを行うものであり、処理量を簡素化させ、無線品質を向上させ、無線リソースの効率化を図ることができるものである。

［無線基地局装置の全体構成：図１］
本発明の実施の形態に係る無線基地局装置（本装置）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成ブロック図である。
本装置は、図１に示すように、無線リンク制御（ＲＬＣ：Radio Link Control）部１と、メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）部２と、ベースバンド（ＢＢ：Base Band）部３とを基本的に有している。

ＲＬＣ部１は、端末装置に対する送信用のパケットデータをＭＡＣ部２に出力する。
ＭＡＣ部２は、周波数軸上の周波数領域にリソースブロック（ＲＢ）をスケジューリングし、変調方式とＲＢの位置情報等を決定し、それら情報をリソース情報（ＲＢ情報）としてＲＢのパケットデータと共にＢＢ部３に出力する。
ＢＢ部３は、ＲＢ情報に基づいて受信信号及び送信信号のベースバンド信号処理を行う。

［本装置の各部］
本装置の各部について具体的に説明する。
ＭＡＣ部２は、スケジューラ２１と、ＭＡＣシステム情報記憶部２２と、リソーステーブル２３とを備えている。
ＢＢ部３は、受信信号処理部（Ｒｘ＿ＳＰ）３１と、送信信号処理部（Ｔｘ＿ＳＰ）３２とを備えている。

［ＭＡＣ部２の各部］
［スケジューラ２１］
スケジューラ２１は、ＲＬＣ部１から入力されたパケットデータを後述する方法によりスケジューリングし、ＲＢの位置、変調方式、符号化方式等を決定してＲＢ情報として送信信号処理部３２に設定する。
また、スケジューラ２１は、システムバンドのＲＢに番号（ＲＢ番号）を付与する。

尚、変調方式としては、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の方式を用いることができ、無線品質の状態等に応じて選択的に切り替えて使用することも可能である。

［リソーステーブル２３：図２］
リソーステーブル２３は、スケジューリング対象のＲＢについてＲＢ番号を記憶する。
ＲＢ番号の付与例とリソーステーブルの様子を図２に示す。図２は、ＲＢ番号の付与例とリソーステーブルの状態を示す図である。図２では、２つのＲＢ番号がリソーステーブル２３に設定されている。
リソーステーブル２３は、予めＲＢ番号を予約するために複数のＲＢ番号が記憶されるものであり、当該ＲＢ番号は、更新される。本装置では、ＲＢ番号が２つ記憶されるようになっている。

［ＭＡＣシステム情報記憶部２２］
ＭＡＣシステム情報記憶部２２は、ＭＡＣシステムに関する情報（ＭＡＣシステム情報）を記憶するもので、例えば、ＲＢを固定にするか、動的に更新するかの情報（パラメータ）を記憶する。このＭＡＣシステム情報は、外部から変更可能である。

［ＢＢ部３の各部］
［受信信号処理部３１］
受信信号処理部（Ｒｘ＿ＳＰ）３１は、受信信号のベースバンド信号処理を行うものであり、具体的には、ＭＡＣ部２から設定される復調方式の情報を含むＲＢ情報に基づいて、アンテナから入力した受信信号のベースバンド信号処理を行う。

また、受信信号処理部３１は、例えば、適応変調等を行うために用いられる周波数軸上の周波数領域毎のＣＱＩと、通信相手から受信した当該通信相手への送信結果（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）をＭＡＣ部２のスケジューラ２１に出力する。

［送信信号処理部３２］
送信信号処理部（Ｔｘ＿ＳＰ）３２は、送信信号のベースバンド信号処理を行うものであり、具体的には、ＭＡＣ部２のスケジューラ２１からスケジュールされたパケットデータを入力し、スケジューラ２１から設定されたＲＢ情報（復調方式の情報とＲＢの位置情報等）に基づいてパケットデータの送信のためのベースバンド信号処理を行う。
その後、送信信号がアンテナから通信相手の端末装置に無線送信される。尚、変調方式の情報を含むＲＢ情報は、必要に応じて端末装置に送信される。

［スケジューラの処理］
次に、ＭＡＣ部２におけるスケジューラ２１の処理動作について説明する。
スケジューラ２１は、周波数ダイバーシチーが得られるように、ＲＢを周波数領域において離れたＲＢ番号を特定してリソーステーブル２３に設定する。このリソーステーブル２３にＲＢ番号を設定するのは、使用するＲＢを予約するためである。

無線品質の良好なＲＢを動的に割り当てる場合には、ＢＣＨ送信バンド幅を基準に周波数の低いＲＢの中で無線品質が一番良好なＲＢと、周波数の高いＲＢの中で無線品質が一番良好なＲＢを選択して、それらＲＢのＲＢ番号でリソーステーブル２３を書き換える。無線品質が良好か否かは、端末装置から送信される無線品質の情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）によって判定される。

尚、ＲＢを選択するタイミングは、例えば、パケットがＶｏＩＰパケットの場合、無線基地局装置においてＶｏＩＰパケットを使用しているユーザがなく、ＶｏＩＰパケットを使用するユーザが発生した時とするのが、現在の通信状況における良好な無線品質を反映させたものとなる。

尚、周波数ダイバーシチーが得られるのであれば、ＢＣＨ送信バンドを基準にして周波数の低い方と周波数の高い方に、必ずしも分ける必要はなく、低い方若しくは高い方の周波数において離れたＲＢを選択するようにしてもよい。

そして、スケジューラ２１は、パケットデータをスケジューリングする際に、リソーステーブル２３のＲＢ番号を参照し、予約されたＲＢに割り当てる。
次に、スケジューラ２１は、予約されたＲＢに割り当てられたパケットデータを持続性スケジューリング（persistent scheduling）に基づき、分散（distributed）送信を行う。

［持続性スケジューリング：図３］
尚、持続性スケジューリング（persistent scheduling）用のＲＢ割り当てを図３に示す。図３は、持続性スケジューリング用のＲＢ割り当ての様子を示す図である。
図３では、ＲＢとして、ＶｏＩＰ用のＲＢを用いており、ＢＣＨ送信バンドを基準にして周波数の低い部分と周波数の高い部分で無線品質が良好な領域にＶｏＩＰ用のＲＢを割り当て、その部分に複数回連続して割り当てを行う。

［分散送信：図４］
また、パケットの分散（distributed）送信について図４に示す。図４は、パケットの分散送信を示す図である。
図４の例では、１つのＶｏＩＰパケットが異なる周波数軸上で異なる時間軸上に分散されて送信されるようになっている。

本実施の形態では、上記方法によるパケットデータのスケジューリングには、種々のパケットデータに対応できるものであるが、容量は小さいものの、制御情報が比較的大きいＶｏＩＰパケットデータに適している。

ＶｏＩＰパケットデータにおけるスケジューリングの優先度は、高い方から、ＶｏＩＰパケットデータの状況が「再送」「次ＴＴＩ（Transmission Timing Interval）にスケジューリング」「新規」の順となっている。

尚、送信されるパケットデータとして、ＶｏＩＰパケットデータがなく、リソーステーブル２３に予約されたＲＢ番号のＲＢが使用されていない場合は、当該ＲＢ番号のＲＢに他のパケットデータを割り当てるようにする。

［同一タイミングに複数のパケット発生の場合：図５］
同一タイミングに複数ユーザのパケットが発生した場合のＲＢのスケジューリング方法について図５を参照しながら説明する。図５は、同一タイミングに複数ユーザのパケットが発生した場合のＲＢのスケジューリング方法を示す図である。

同一タイミングに複数ユーザのＶｏＩＰパケットデータが到来した場合、つまり、ＲＬＣ部１からＭＡＣ部２に同一タイミングで複数のＶｏＩＰパケットデータが入力された場合、まず、リソーステーブル２３を参照し、予約したＲＢ番号のＲＢを用いてスケジューリングを行い、予約したＲＢ番号のＲＢでスケジューリングできなかった場合には、スケジューリングできなかったＶｏＩＰパケットデータを次のＴＴＩにおいて優先的に設定する。

つまり、図５に示すように、ＶｏＩＰパケットデータＡ，Ｂ，Ｃが同一タイミングで到来した場合、パケットデータＡ，Ｂについては、リソーステーブル２３の予約されたＲＢ番号に対応するＲＢに１ＴＴＩ（＝１ｍｓ）内に割り当てる持続性スケジューリングと、分散送信のためのスケジューリングを行う。
そして、予約したＲＢ番号のＲＢでスケジューリングできなかったＶｏＩＰパケットデータＣについては、遅延させて分散送信のためのスケジューリングが為される。

［実施の形態の効果］
本装置によれば、パケットデータについて持続性スケジューリングと分散送信を行うことで、制御情報のオーバーヘッドを減少させ、リソース効率を向上させ、周波数ダイバーシチーが得られ、無線品質を向上させることができる効果がある。

また、本装置によれば、予め周波数領域に離れた２つ以上のＲＢをパケットの持続性スケジューリング用として予約することにより、周波数ダイバーシチーが得られるため、無線品質を向上させることができる効果がある。

本装置によれば、ＲＢ番号でリソーステーブル２３に予約することでＲＢのスケジュール管理を簡素にすることができる効果がある。
また、本装置によれば、複数のユーザがサービスを受けた時、持続性スケジューリングにより、ＲＢの断片化が最小になり、リソース効率を向上させることができる効果がある。

本装置によれば、予約するＲＢを無線品質が良好な離れた周波数領域のＲＢに更新する処理がリソーステーブル２３のＲＢ番号を更新するだけで行うことができ、ＲＢのスケジューリングに要する処理量を低減でき、周波数ダイバーシチーによる無線品質の向上を図りつつ、無線品質良好なＲＢを使用して送信するため、一層の無線品質を向上できる効果がある。
本装置は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を使用するシステムに転用可能である。

本発明は、処理量を簡素化し、無線品質を向上させ、無線リソースの効率化を図ることができる無線基地局装置に好適である。

本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成ブロック図である。 ＲＢ番号の付与例とリソーステーブルの状態を示す図である。 持続性スケジューリング用のＲＢ割り当ての様子を示す図である。 パケットの分散送信を示す図である。 同一タイミングに複数ユーザのパケットが発生した場合のＲＢのスケジューリング方法を示す図である。 周波数ダイバーシチー効果が得られない場合のＲＢ割り当てを示す図である。 空きＲＢに割り当てられた場合のＲＢ割り当てを示す図である。 ＲＢが断片的に割り当てられた場合のＲＢ割り当てを示す図である。

符号の説明

１…ＲＬＣ部、 ２…ＭＡＣ部、 ３…ＢＢ部、 ２１…スケジューラ、 ２２…ＭＡＣシステム情報記憶部、 ２３…ソーステーブル、 ３１…受信信号処理部、 ３２…送信信号処理部

Claims (1)

1. 端末装置に対する送信用のパケットデータを出力する無線リンク制御部と、
   パケットデータをスケジューリングするメディアアクセス制御部と、
   受信信号及び送信信号のベースバンド信号処理を行うベースバンド部とを有する無線基地局装置であって、
   メディアアクセス制御部は、
   パケットデータ用のリソースブロックを予約するためにリソースブロック番号を記憶するリソーステーブルと、
   前記リソーステーブルに記憶された情報を更新するか否かのパラメータを記憶するシステム情報記憶部と、
   前記送信用のパケットデータを前記無線リンク制御部から受信し、
   前記パラメータが更新を示すものである場合に、送信バンド幅を基準に周波数の低いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックと、周波数の高いリソースブロックの中で無線品質が一番良好なリソースブロックを選択し、当該選択したリソースブロックの番号で前記リソーステーブルを更新し、パケットデータをスケジューリングする際に、前記リソーステーブルに記憶されたリソースブロック番号のリソースブロックを用いて、送信バンド幅を基準に周波数の低い部分と周波数の高い部分で無線品質が良好な領域にリソースブロックを複数回連続して割り当てる持続性スケジューリングと、前記パケットデータが異なる周波数軸上で異なる時間軸上に分散されて送信される分散送信に基づくスケジューリングを行うスケジューラとを有することを特徴とする無線基地局装置。

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