説明

無線制御装置、無線通信システム、制御プログラムおよび集積回路

【課題】スペクトル整形を用いた送信方法において、移動局装置の送信電力の増大に伴う他セルへの干渉を抑制する。
【解決手段】少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう無線制御装置であって、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する。また、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域以下となるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
第3.9世代の携帯電話の無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)システムの標準化がほぼ完了し、最近ではLTEシステムをより発展させたLTE−A(LTE-Advanced)が、第4世代の無線通信システム(IMT-Aなどとも称する)の一つとして標準化が行なわれている。
【0003】
一般的に、移動通信システムの上り回線(移動局装置から基地局装置への通信)では、移動局装置が送信局となるため、限られた送信電力で増幅器の電力利用効率を高く維持でき、ピーク電力の低いシングルキャリア方式(LTEではSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が採用されている)が有効とされている。なお、SC−FDMAはDFT−S−OFDM(Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing)やDFT−precoded OFDMなどとも呼ばれる。
【0004】
LTE−Aでは、さらに周波数利用効率を改善させるために、送信電力に余裕のある移動局装置については、SC−FDMAスペクトルを複数のサブキャリアから構成されるクラスタに分割し、各クラスタを周波数軸の任意の周波数に配置するClustered DFT−S−OFDM(ダイナミックスペクトル制御(DSC:Dynamic Spectrum Control)、SC-ASA(Single Carrier Adaptive Spectrum Allocation)などとも称される)と呼ばれるアクセス方式を新たにサポートすることが決定されている。
【0005】
一方、受信処理にターボ等化を用いることを前提に、周波数信号(スペクトル)を注水定理に基づいてスペクトル整形する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。特許文献1では、送信装置で予め信号が受ける伝搬路特性を把握した上で、総送信電力が一定という条件の下で送信装置が各離散スペクトル(サブキャリア)の電力を再配分することで受信電力を最大化する方法である。
【0006】
このようなスペクトル整形を用いた送信方法は、各移動局装置の周波数領域の送信信号に対して、総送信電力が一定という条件の下、受信信号電力が高くなるよう各離散スペクトル(サブキャリア)の送信電力を決定している。そのため、ターボ等化が正しく動作すれば、最終的な伝送特性は受信エネルギーで決定されるため、伝送性能が最大化する。
【0007】
さらに、注水定理に一部の周波数信号を欠落させる(クリッピングする)という処理があることに着目し、欠落された周波数に他の移動局装置の信号を多重する方法も提案されている(例えば、非特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2008−219144号公報
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】A. Okada, et. al., “Spectrum Shaping Technique Combined with SC/MMSE Turbo Equalizer for High Spectral Efficient Broadband Wireless Access Systems,” ICSPCS2007, Gold Coast, Australia, Dec. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上り回線の通信では、各移動局装置がデータを送信する際、基地局装置で所定の受信レベルで受信できるよう送信電力制御(TPC:Transmit Power Control)が適用される。この送信電力制御は、隣接セルへの干渉レベルの量を調節する役割も果たしており、干渉波のレベルはIoT(Interference over Thermal noise)として制御されている。したがって、非特許文献1の方法をそのまま採用すると、同一帯域幅で全移動局装置の合計の送信電力が高くなるため、セル間の送信電力制御により送信電力の上げ合いが起こり、システムが不安定となる。
【0011】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スペクトル整形を用いた送信方法において、移動局装置の送信電力の増大に伴う他セルへの干渉を抑制することができる無線制御装置、無線通信システム、制御プログラムおよび集積回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線制御装置は、少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう無線制御装置であって、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定することを特徴としている。
【0013】
このように、無線制御装置は、システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定するので、システムを安定化することが可能となる。
【0014】
(2)また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域以下となるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定することを特徴としている。
【0015】
このように、無線制御装置は、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、システム帯域以下となるように、各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定するので、周波数割当を決定した際に、クリッピング前のRB数である第1のRB数が多いことによる干渉レベルの変動を抑えるよう制御することができ、システムが安定する。
【0016】
(3)また、本発明の無線制御装置において、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、および前記システム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出し、前記目標受信電力値に基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴としている。
【0017】
このように、無線制御装置は、システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、およびシステム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出するので、クリッピング(またはスペクトル整形)を適用したシステムを安定化させることができる。
【0018】
(4)また、本発明の無線制御装置において、前記目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴としている。
【0019】
このように、無線制御装置は、目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、無線端末装置の送信電力を決定するので、システムを安定化することが可能となる。
【0020】
(5)また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴としている。
【0021】
このように、無線制御装置は、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて無線端末装置の送信電力を決定するので、クリッピング(またはスペクトル整形)を適用したシステムを安定化させることができる。
【0022】
(6)また、本発明の無線制御装置において、前記干渉レベルは、IoT(Interference over Thermal noise power ratio)で示されることを特徴としている。
【0023】
このように、干渉レベルが、IoT(Interference over Thermal noise power ratio)で示されるので、無線端末装置は、送信電力制御により、隣接セルへの干渉レベルの量を調節することができる。
【0024】
(7)また、本発明の無線制御装置において、前記IoTは、前記無線端末装置で行なわれる送信電力制御のパラメータにより決定されることを特徴としている。
【0025】
このように、IoTが、無線端末装置で行なわれる送信電力制御のパラメータにより決定されるので、無線端末装置は、送信電力制御により、隣接セルへの干渉レベルの量を調節することができる。
【0026】
(8)また、本発明の無線制御装置において、前記送信電力制御は、フラクショナル送信電力制御(Fractional Transmission Power Control)であることを特徴としている。
【0027】
このように、送信電力制御が、フラクショナル送信電力制御(Fractional Transmission Power Control)であるので、無線制御装置は、無線制御装置付近の無線端末装置の受信品質を低下させることなく、隣接セルへの干渉量(隣接セルの無線制御装置において測定されるIoT)を一定に保つことができる。
【0028】
(9)また、本発明の無線通信システムは、上記(1)から(8)のいずれかに記載の無線制御装置と、複数の無線端末装置と、から構成されることを特徴としている。
【0029】
このように、無線通信システムが、上記(1)から(8)のいずれかに記載の無線制御装置と、複数の無線端末装置と、から構成されるので、無線制御装置は、システムを安定化することが可能となる。
【0030】
(10)また、本発明の制御プログラムは、少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう無線制御装置の制御プログラムであって、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する処理を、コンピュータに実行させることを特徴としている。
【0031】
このように、制御プログラムが、システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定するので、無線制御装置は、システムを安定化することが可能となる。
【0032】
(11)また、本発明の制御プログラムにおいて、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域以下となるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する処理を更に含むことを特徴としている。
【0033】
このように、制御プログラムが、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、システム帯域以下となるように、各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定するので、無線制御装置は、周波数割当を決定した際に、クリッピング前のRB数である第1のRB数が多いことによる干渉レベルの変動を抑えるよう制御することができ、システムが安定する。
【0034】
(12)また、本発明の制御プログラムにおいて、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、および前記システム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出する処理と、前記目標受信電力値に基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴としている。
【0035】
このように、制御プログラムが、システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、およびシステム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出するので、無線制御装置は、クリッピング(またはスペクトル整形)を適用したシステムを安定化させることができる。
【0036】
(13)また、本発明の制御プログラムにおいて、前記目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴としている。
【0037】
このように、制御プログラムが、目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、無線端末装置の送信電力を決定するので、無線制御装置は、システムを安定化することが可能となる。
【0038】
(14)また、本発明の制御プログラムにおいて、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴としている。
【0039】
このように、制御プログラムが、無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて無線端末装置の送信電力を決定するので、無線制御装置は、クリッピング(またはスペクトル整形)を適用したシステムを安定化させることができる。
【0040】
(15)また、本発明の集積回路は、無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう機能と、前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴としている。
【0041】
このように、集積回路が、システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定するので、無線制御装置は、システムを安定化することが可能となる。
【発明の効果】
【0042】
本発明により、スペクトル整形を適用した無線通信システムが安定化する。即ち、本発明を適用することで、基地局装置は、周波数割当を決定した際に、クリッピング前のRB数がシステム周波数帯域に含まれるRB数よりも多いことによる干渉レベルの変動を抑えるよう制御することにより、システムを安定化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る移動局装置1の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る基地局装置2の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係るスケジューリング部213の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係る第1の移動局装置1−1における送信周波数信号と第1の基地局装置2−1における受信周波数信号を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係る基地局装置2の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る移動局装置1の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る基地局装置2の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2の実施形態に係るスケジューリング部505の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係る基地局装置2の動作を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第3の実施形態において、αを変えた場合のPLに対する基地局装置2の受信電力の関係を示すグラフである。
【図11】本発明の無線通信システムの概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、スペクトル整形をクリッピングした上で総送信電力を一定にするという方式を前提として説明をするが、注水定理に基づくスペクトル整形等、周波数領域で周波数信号に対して前処理をする方法に対してクリッピングさえ含まれていればいかなる方式にも適用できる。なお、スペクトル整形とは、周波数領域の送信信号に対して一部を削除する処理であるクリッピング技術や、周波数領域での送信電力の再配分処理などを指すものとする。
【0045】
[第1の実施形態]
図11は、本発明の無線通信システムの概念を示す図である。同図は、第1の基地局装置2−1と第1の移動局装置1−1、第2の基地局装置2−2と第2の移動局装置1−2が接続しているものとする。以下、第1の移動局装置1−1、第2の移動局装置1−2を合わせて移動局装置1と表し、第1の基地局装置2−1と第2の基地局装置2−2を合わせて基地局装置2と表す。このとき、同図に示されるように、第1の移動局装置1−1は第2の基地局装置2−2における干渉となり、同様に第1の基地局装置2−1における干渉となる。
【0046】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る移動局装置1の構成を示すブロック図である。アンテナ101から受信した基地局装置2からの制御信号は、無線受信部103においてダウンコンバージョン、A/D(Analog to Digital)変換された後、制御信号検出部105に入力される。制御信号検出部105では、変調方式や情報ビット数(トランスポートブロックサイズと定義されることもある)、または符号化率など符号化や変調に必要な情報を示すMCS(Modulation and Coding Schemes)、再送に関する情報、復調用参照信号の系列を示す情報(CSI(Cyclic Shift Index)なども含む)、基地局装置2におけるスケジューリング結果を示す周波数割当情報など、データ送信に必要な制御情報を検出する。検出されたMCSなどの制御情報は、データ信号生成部107に入力される。
【0047】
データ信号生成部107では、入力された制御情報に基づいて、送信する情報ビット列に対して誤り訂正符号化を行なった後、四相位相変調(QPSK:Quaternary Phase Shift Keying)や16値直交変調(16QAM:16-ary Quadrature Amplitude Modulation)などの変調を行なう。その後、DFT(Discrete Fourier Transform)部109において、データ信号生成部107からの出力である変調が施された時間信号は、周波数信号に変換された後、復調用参照信号多重部111に入力される。一方、復調用参照信号生成部113では制御信号検出部105より入力される参照信号の系列に関する情報に基づいて復調用参照信号(DMRS:DeModulation Reference Signal)が生成され、生成された復調用参照信号は復調用参照信号多重部111に入力され、データ信号と時間多重される。DMRSが多重されたデータ信号は、スペクトル整形部115においてスペクトル整形情報に基づいてクリッピングが行なわれる。
【0048】
次に、スペクトル整形が施された送信信号は周波数割当情報に基づいて周波数割当部117において、システム帯域内にデータ信号が配置される。また、サウンディング参照信号生成部119では、基地局装置2がスケジューリングをするためにシステム帯域全体あるいは一部の伝搬路状態を把握するためのサウンディング参照信号(SRS:Sounding Reference Signal)が生成される。生成されたサウンディング参照信号はサウンディング参照信号多重部121に入力され、周波数割当がなされたデータ信号に多重する。その後、サウンディング参照信号が多重された周波数信号は、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部123において時間信号に変換され、CP(Cyclic Prefix)挿入部125において時間の後方の波形を前方にコピーしたサイクリックプレフィックス(CP)を挿入され、無線送信部127において、D/A(Digital to Analog)変換およびアップコンバージョンされ、アンテナ101から送信される。
【0049】
図2は、本発明の第1の実施形態に係る基地局装置2の構成を示すブロック図である。アンテナ201で受信した受信信号は、無線受信部203により、ダウンコンバージョン、A/D変換がなされ、CP除去部205によりCPを除去される。CPが除去された受信信号は、FFT部207により周波数領域の受信信号に変換される。次に、周波数領域の受信信号は、サウンディング参照信号分離部209により、周波数領域の受信信号からSRSが分離される。分離されたSRSは伝送可能な周波数帯域のチャネルの状態(伝搬路利得、受信SINR)を把握するサウンディング部211−1〜211−U(サウンディング部211−1〜211−Uを合わせてサウンディング部211とも表す)に入力する。ここで、サウンディングは移動局装置1毎に行なうものとしているため、便宜上サウンディング部211は接続している移動局装置数Uだけ存在するものとしている。ただし、各移動局装置1からのSRSを順番にサウンディングする場合には1つのブロックとしてよい。
【0050】
得られた各移動局装置1から基地局装置2までのサウンディング結果(チャネル状態)は、スケジューリング部213に入力され、スケジューリング部213では各移動局装置1の周波数割当およびスペクトル整形情報を決定し、制御情報生成部215−1〜215−Uに入力する。このとき、スケジューリング部213が設定する周波数割当は式(1)を満たすように決定される。制御情報生成部215−1〜215−Uでは、入力された各移動局装置1の周波数割当およびスペクトル整形情報に加え、通信に必要なその他の情報を生成し、所定のフォーマット(各種無線通信システム、LTEやWiMAXなどで定義されているフォーマット(例えば、LTEではDCI(Downlink Control Information)フォーマット))に変換する。無線送信部217は、これを無線信号に変換し、アンテナ201は、これを制御情報として送信する。
【0051】
一方、サウンディング参照信号分離部209から出力された受信信号は、復調用参照信号分離部219においてDMRSが分離される。分離されたDMRSは伝搬路推定部221−1〜221−Uに入力される。伝搬路推定部221−1〜221−Uでは、入力されたDMRSを用いてデータ伝送に利用した周波数における伝搬路特性の推定を行なう。またデータ検出部223では、DMRSが分離された復調用参照信号分離部219からの入力と伝搬路推定部221−1〜221−Uにおいて推定された伝搬路特性を用いて非線形繰り返し等化などにより送信ビットを復号し、各移動局装置1の復号ビット列を得る。
【0052】
図3は、本発明の第1の実施形態に係るスケジューリング部213の構成を示すブロック図である。スケジューリング部213内では、サウンディング部211−1〜211−Uから入力される、各移動局装置1のサウンディング結果がリソース決定部301に入力される。リソース決定部301は各移動局装置1が伝送に用いるリソースブロックの周波数位置を決定し、リソース判定部303に入力する。同時にスペクトル整形情報生成部305によりクリッピングするRB数を決定する。なお、以下では、クリッピング前のRB数を第1のRB数、クリッピング後の周波数信号において使用しているRB数を第2のRB数と定義する。
【0053】
次にリソース判定部303は、スケジューリングによって全移動局装置1に割り当てられた第1のRB数の合計とシステム帯域に含まれるRB数を式(1)により比較する。例えば、第1のRB数の合計の超過分を算出し、リソース調整部307に出力する。リソース調整部307では、RB数が多く割り当てられた場合には、実質的に使用するRBが割当帯域幅のRB数以下になるよう調節を行なう。
【0054】
以下では、具体的に示すため、移動局装置数を3、システム帯域に含まれるRB数を10として説明する。リソース決定部301により、各移動局装置1に割り当てられた第2のRB数がそれぞれ(4,3,3)RBであったとする。このとき、クリッピングしているRB数が(1,1,0)である場合、全移動局装置1の第1のRB数の合計は、クリッピングするRBも含めて、4+3+3+1+1+0=12RBである。これを、式(1)により比較すると、2RB多いことが分かる。したがって、第2のRB数の合計を10RBにするためには、合計で2RB減らせばよい。例えば、割り当てられるRB数を(4,3,3)RBから(3,2,3)RBに変更すると、クリッピングするRB数が(1,1,0)である場合、全移動局装置1の第1のRB数の合計は3+2+3+1+1+0=10RBとなり、システム帯域に含まれる10RBと一致する。
【0055】
この結果、単位RBあたりに割り当てる平均送信電力を変えずに、クリッピングを適用することができる。このとき、RB数を減らす方法はどのような方法でもよい。例えば、割り当てられているRBの中で、サウンディングにより得られた伝搬路のゲインの最も小さいRBが割り当てられている移動局装置1のRBから減らす方法などでもよいし、各移動局装置1で許容されるクリッピングRB数に基づいて、許容されるクリッピングRB数より、第1のRB数が少ない移動局装置1に割り当てられたRBから解放するなどといった方法が考えられる。
【0056】
図4は、本発明の第1の実施形態に係る第1の移動局装置1−1における送信周波数信号と第1の基地局装置2−1における受信周波数信号を示す図である。横軸は周波数、縦軸は周波数信号の電力密度を表す。ここで、RB1〜RB6は、周波数リソースの最小単位であるリソースブロック(RB:Resource Block)であり、例えばLTEでは12サブキャリア(離散周波数、リソースエレメント)から構成される。第1の移動局装置1−1は、時間信号をDFTにより周波数信号O1−1に変換し、周波数信号O1−1に対して一部の周波数信号を削除するクリッピングを施した上で、クリッピングした周波数信号分の電力を再配分した周波数信号F1−1を生成する。
【0057】
このとき、本来であれば周波数信号O1−1のように、RB1からRB6までの6RBを使用して送信するが、クリッピングを適用することでRB1からRB4までの4RBを使用して周波数信号F1−1のように整形して送信する。このとき、クリッピングした5RBおよび6RBの送信電力はRB1からRB4に再配分されているため、電力密度を高く設定することができる。このとき、これらの割り当てられた信号は基地局装置2において周波数信号F2−1のように受信される。このとき、周波数信号P2−1は、クリッピングにより節約した周波数に対して他の移動局装置1に周波数を割り当てている場合の受信周波数信号である。
【0058】
次に、隣接セルへ与える干渉について考える。通常、無線リソースに空きがあり、かつ送信すべきデータがバッファに存在すれば、基地局装置2は、無線リソースの割当を決定するスケジューリングにおいて、任意の移動局装置1に無線リソースを割り当てることになる。図4の場合、通常RB5、RB6は第1の基地局装置2−1と接続している移動局装置1のバッファにデータがあれば移動局装置1が周波数信号P2−1のように割り当てられることになる。
【0059】
しかしながら、この場合、周波数信号P2−1を送信した移動局装置1がクリッピングを適用していないとしても、第1の移動局装置1−1が2RB分を再配分しているため、結果的に全移動局装置1の合計の送信電力は周波数信号O1−1のみを送信する場合よりも2RB分高いことになる。そのため、図4における、RB5、RB6はバッファに関わらず割り当てない、つまり全移動局装置1の送信電力の合計がシステム帯域以下となるよう制御することで、システムの不安定化を防ぐ。
【0060】
一般的に言えば、移動局装置1の数をU、システム帯域に含まれるRB数をMとしたとき、各移動局装置1に割り当てられたクリッピング前のRB数(図4における周波数信号O1-1に相当するRB数)の合計が、Mを含むMより小さい値となるよう制御する。つまり、式(1)が満たされるように制御を行なう。
【数1】

【0061】
ここでN(u)は、u番目の移動局装置1におけるクリッピング前のRB数である。このような制御を導入することで、システムが安定する。
【0062】
図5は、本発明の第1の実施形態に係る基地局装置2の動作を示すフローチャートである。まず、基地局装置2は、各移動局装置1にRBを割り当てる(ステップS1)。次に、基地局装置2は、割り当てたクリッピング前のRB数の合計を計算する(ステップS2)。このとき、クリッピングするRB数は予め決定しておいてもよいし、各移動局装置1の受信品質から予測されるMCSなどに対して一対一に対応させておいてもよい。なお、MCSは、スケジューリングにより割り当てられたRBの受信品質から決定する方法を用いてもよい。この場合、各移動局装置1のMCSを決定後、各移動局装置1の第1のRB数をMCSと対応付けられたクリッピング率などから算出し、その総和を取ることで、最大のクリッピング率を設定してもよい。なお、(第1のRB数−第2のRB数)/第1のRB数と定義され、MCSと一対一に対応させることを前提とした最大のクリッピング率を設定する手順は、第2の実施形態に記載している。
【0063】
次に、基地局装置2は、各移動局装置1に割り当てた第1のRB数の合計がシステム内のRB数より多いかどうかを判定し(ステップS3)、もし多ければ(ステップS3:Yes)、全移動局装置1に割り当てられたRBの中から、受信品質(例えば、SINR)や割当の優先度の最も低いRBを削除し(ステップS4)、再びステップS3に戻る。もし、ステップS3において割当RB数がシステム内のRB数より多くなければ(ステップS3:No)、最終的な割当として決定する。なお、このとき各移動局装置1においてクリッピングするRB数が、許容されるクリッピング率以上である場合には、クリッピング前のRB数を減らしてもよい。
【0064】
このように、本形態では、全移動局装置1に割り当てられる第1のRB数をシステム帯域に含まれるRB以下に調整する、即ち、周波数割当を決定した際に、クリッピング前のRB数である第1のRB数が多いことによる干渉レベルの変動を抑えるよう制御することで、システムが安定する。
【0065】
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、第1の実施形態のように第2のRB数を減らすのではなく、送信電力制御における制御値を変更することで干渉量を制御する。例えば、LTEシステムでは、上り回線における各移動局装置1の送信電力を式(2)のように定義している。
【数2】

【0066】
式(2)において、PPUSCH(i)はi番目のサブフレーム(時間領域の伝送単位)における移動局装置1の送信電力、PCMAXは移動局装置1の最大送信電力、MPUSCH(i)はi番目のサブフレームで割り当てられたRB数、PO_PUSCH(j)は1RBあたりの目標受信電力であり、伝送方法jにおけるセル固有の目標受信レベルPO_PUSCH_NOMINAL(j)と移動局装置固有の目標受信電力PO_UE_PUSCH(j)の和を表す。また、α(j)は伝送方法jにおけるセル固有のパラメータであり0から1の間の実数、PLは基地局装置2と移動局装置1の間のパスロス、ΔTF(i)はi番目のサブフレームで適用された変調方式により決まるパラメータ、f(i)はi番目のサブフレームにおける移動局装置1へ通知される閉ループ送信電力制御のための補正項を表している。つまり、式(2)は、目標受信電力を達成するために必要な送信電力を、移動局装置1で許容できる最大送信電力より高くならないように設定することを意味している。
【0067】
次に、伝送方法jについて説明する。ここで説明する伝送方法jは、送信するチャネルあるいはスケジューリング方法により番号が振られており、j=0は、音声通話(VoIP(Voice over IP))などに対するリソース割当、即ち伝搬路状況に依らないスケジューリングを行なうSPS(Semi-Persistent Scheduling)、j=1は、主にパケットデータ通信で用いられる伝搬路状況に応じてスケジューリングするダイナミックスケジューリング、j=2は、移動局装置1の信号送信のタイミングの変更や上り回線における信号の同期のために送信されるランダムアクセスチャネル(RACH:Random Access Channel、特に、初期接続時など他の移動局装置1のRACHとの衝突が起こりうる場合に送信するRACH(Contention based Random Access Procedureと呼ばれる動作を伴う))を表わす。なお、α(j)に関しては、式(3)のように定義されている。
【数3】

【0068】
これは、基地局装置2からの距離が近いほど受信電力レベルを高くするために設定されるパラメータであり、例えば、α(j)=1の場合は、パスロスを完全に補償すること(伝搬距離、シャドウィングによる減衰を、送信電力を高くすることで補償する)を意味する。送信電力制御は隣接セルのIoTに影響を与える。したがって、全移動局装置1に割り当てたクリッピング後のRB数がシステム帯域に含まれるRB数より多くなったとしても、送信電力制御の目標受信電力を低く設定すれば、隣接セルへの干渉レベルを高くすることなくクリッピングを適用することができる。したがって、本実施形態では、PO_PUSCHの値を第1のRB数に応じて設定する方法を記載する。
【0069】
図6は、本発明の第2の実施形態に係る移動局装置1の構成を示すブロック図である。同図は、同一の符号は第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。図6では、明示的に送信電力制御部401を記載している。本実施形態では、上述したように送信電力の目標受信レベルにおけるPO_PUSCHの値を調節する。送信電力制御部401では、上位レイヤ403から通知されるPO_PUSCHに基づいて式(2)で計算された送信電力となるよう送信電力制御を行なっている。ただし、PO_PUSCHの通知は上位レイヤ403による通知に限定されるものでなく、物理層の制御信号で通知されても良い。また、本発明ではPO_PUSCHを制御するように記述しているが、送信電力が最終的に調整されればいいことを考慮すると、PO_PUSCHではなく式(2)のf(i)を用いてもよい。
【0070】
図7は、本発明の第2の実施形態に係る基地局装置2の構成を示すブロック図である。同図は図2を基本とした構成となっており、同一の符号は図2と同一の機能・手段を具備する。最大クリッピング率設定部501は、最大のクリッピング率を算出する。この値はRB数でもシステム帯域に含まれるRB数に対する割合でもよい。また、この値はシミュレーションなどで取得した最適な値などを予め設定しておいてもよい。例えば、最大のクリッピング率が全体の20%の場合、システム帯域に含まれるRB数を50とすると、50/(1−0.2)=62RBを第1のRB数として全移動局装置1に割り当ててもよいことを意味する。なお、最大クリッピング率については、移動局装置1毎に許容される最大のクリッピング率などとしてもよい。この場合には、移動局装置1毎の最大クリッピング率に応じたクリッピングするRB数の合計が最大クリッピング数となる。なお、最大クリッピング数は第1のRB数に対する最大クリッピング数の割合として最大クリッピング率と定義されてもよい。
【0071】
次に、目標受信レベル設定部503は、上述の最大クリッピング率に応じて、目標受信レベルを設定する手段を有する。例えば、上述の例では、第1のRB数の合計が60の場合、接続している全移動局装置1に割り当ててもよいことから、50/60=0.83倍に送信電力の値を低くすればよい。
【0072】
図8は、本発明の第2の実施形態に係るスケジューリング部505の構成を示すブロック図である。スケジューリング部505では、図3と同様、リソース決定部301において周波数割当をサウンディング結果から決定し、リソース判定部601において、周波数割当とクリッピング率からRB数が多いかどうかを判定し、多い場合にどのぐらいRB数が多いかを出力する。その後、リソース調整部307においてRB数を調整、各移動局装置1の割当情報を確定する。一方で、リソース決定部301で決定された周波数割当情報に基づいてMCS決定部603においてMCSを決定する。決定されたMCSは、最大クリッピング率設定部501に入力され、各移動局装置1のクリッピング率が算出される。その後、出力された最大クリッピング率はスペクトル整形情報生成部305に入力され、スペクトル整形情報生成部305は、各移動局装置1のスペクトル整形情報を生成する。
【0073】
ここで、例えば、システム帯域に含まれるRB数を10とし、3つの移動局装置1に割り当てられたRB数を(4,3,3)とする。このとき、各移動局装置1が割り当てられたRBから算出されたMCSをそれぞれ(QPSK(r=1/3)、QPSK(r=1/2)、16QAM(r=1/2))とする。ただし、rは符号化率を表している。各々のMCSで許容されるクリッピング率(クリッピングしてもよいRB数の第1のRB数に対する割合)を、(50%、25%、0%)とする。この場合、それぞれの第2のRB数から算出される第1のRB数は(8,4,3)となり、合計15RBとなる。このことから、システム帯域全体でクリッピングされるRB数は5RBとなり、最大のクリッピング率は、(15−10)/15=0.33=33%となる。この値に基づいて以下の方法で送信電力を設定する。また、スペクトル整形情報は、この場合第1のRB数(8,4,3)を表している。送信電力を注水定理のようにさらに細かく配分する場合には、そのような情報も含まれる。第1の実施形態に適用する場合には、上記算出した33%を元に、5RB分の割当を解放するか、クリッピングするRB数を減らすという方法を取る。
【0074】
図9は、本発明の第2の実施形態に係る基地局装置2の動作を示すフローチャートである。ステップS1からステップS3までは第1の実施形態で示した図5と同一である。本実施形態では、基地局装置2は、RB数の合計がシステム内のRB数より多ければ(ステップS3:Yes)、第1のRB数の合計がシステム帯域内のRB数よりいくつ多いかを計算する(ステップS101)。例えば、接続している全移動局装置1のRB数の合計が20、システム帯域内に含まれるRB数が16であるとすると、この場合は20−16=4という値を算出する。次に、基地局装置2は、送信電力制御における目標受信レベルを上記計算されたRB数分だけ低く設定する(ステップS102)。例えば、この例では4RB多く割り当てられているので、4RB分送信電力を低くしなければならない。つまり、20RBでこれまで16RBに割り当てていた送信電力と同一にすることを意味する。即ち、基地局装置2は、16/20=4/5倍に各RBの送信電力を低くするよう設定する。これをデシベルで表現すると、10×log10(4/5)=−0.97dBとなり、0.97デシベル目標受信レベルを下げるよう設定する。
【0075】
このように、基地局装置2が、隣接セルへ与える干渉(各々の基地局装置2で推定されるIoT)に基づいて、PO_PUSCH(またはf(i))を決定することで、クリッピング(またはスペクトル整形)を適用したシステムを安定化させることができる。
【0076】
[第3の実施形態]
ここでは、第3の実施形態として、第2の実施形態と同様の考え方に基づいて、PO_PUSCHとαの両方を制御する方法について説明する。
【0077】
図10は、本発明の第3の実施形態において、αを変えた場合のPLに対する基地局装置2の受信電力の関係を示すグラフである。同図において横軸は式(2)におけるPL(デシベル)、縦軸は受信電力を示している。α=1とした場合の線701は、PLの値に依らず一定の受信電力になるよう制御することを表わしており、αを1より小さい値とした場合の線702は、PLの値が小さい、即ち基地局からの距離が近いほど受信電力が高くなるように送信電力制御が行なわれる。このような送信電力制御の方法はフラクショナル送信電力制御(FTPC:Fractional Transmit Power Control)と称され、LTEシステムなど最近の無線通信システムに導入されている。一般に、上り回線では基地局から遠い移動局装置1ほど隣接セルへの強い干渉源になる傾向があるため、PO_PUSCHとαを適切に制御すれば、基地局装置2付近の移動局装置1の受信品質を低下させることなく、隣接セルへの干渉量(隣接セルの基地局装置2において測定されるIoT)を一定に保つことができる。
【0078】
例えば、移動局装置1間で周波数リソースをクリッピングせずに基地局装置2に送信するFDMA(Frequency Division Multiple Access)方式を前提とし、基地局装置間距離500m、PO_PUSCH=−106dBm、α=1の場合、平均IoTはおおよそ7dBであった場合、PO_PUSCH=−85dBm、α=0.8とすることで、同程度のIoTを達成することができる。最大クリッピング率を20%とした場合には0.8dB送信電力を下げる必要があるが、第3の実施形態では、これと同等の効果を実現する方法として、PO_PUSCHとαの値を制御する。
【0079】
具体的には、PO_PUSCH=−76dBm、α=0.7とした場合、1RBあたりの送信電力はおおよそ1dB低減される。PO_PUSCHとαの値に関しては、シミュレーションで決定してもよいし、実際に測定してもよい。
【0080】
これを実現する基地局装置2の構成は図7と同様であり、目標受信レベル設定部503がPO_PUSCHとαの値を設定する。勿論、PO_PUSCHの代わりにf(i)またはそれら両方を設定してもよい。
【0081】
このように、本発明を適用することでクリッピングにより送信電力がセル全体で増えることを想定した場合でも、システムが安定する。
【0082】
以上、第1から第3の実施形態については、互いに組み合わせて適用してもよく、先にPO_PUSCHとαの少なくともいずれか一方を決定し、最大クリッピング率または各移動局装置1のクリッピング率を設定するような方法でも本質的に同一である。また、IoTを基地局装置2間で制御するために、基地局装置2間の有線のインターフェースであるX2インターフェースを用いてOI(Overload Indicator)やHII(High Interference Indicator)として通知してもよい。また、本発明は干渉レベルを制御する上で、セル半径の異なるヘテロジーニアスネットワークやピコセル、フェムトセル、セル内に中継局を設置するリレーなどにも適用可能である。
【0083】
本発明に関わる移動局装置1および基地局装置2で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にRAMに蓄積され、その後、各種ROMやHDDに格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光記録媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁気記録媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【0084】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置1および基地局装置2の一部、または全部を典型的には集積回路であるLSIとして実現してもよい。移動局装置1および基地局装置2の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【0085】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は、携帯電話装置を移動局装置1とする移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
【符号の説明】
【0086】
1、1−1、1−2 移動局装置
2、2−1、2−2 基地局装置
101 アンテナ
103 無線受信部
105 制御信号検出部
107 データ信号生成部
109 DFT部
111 復調用参照信号多重部
113 復調用参照信号生成部
115 スペクトル整形部
117 周波数割当部
119 サウンディング参照信号生成部
121 サウンディング参照信号多重部
123 IFFT部
125 CP挿入部
127 無線送信部
201 アンテナ
203 無線受信部
205 CP除去部
207 FFT部
209 サウンディング参照信号分離部
211、211−1〜211−U サウンディング部
213 スケジューリング部
215、215−1〜215−U 制御情報生成部
217 無線送信部
219 復調用参照信号分離部
221、211−1〜211−U 伝搬路推定部
223 データ検出部
301 リソース決定部
303 リソース判定部
305 スペクトル整形情報生成部
307 リソース調整部
401 送信電力制御部
403 上位レイヤ
501 最大クリッピング率設定部
503 目標受信レベル設定部
505 スケジューリング部
601 リソース判定部
603 MCS決定部
701 α=1とした場合の線
702 αを1より小さい値とした場合の線
F1−1、F2−1、O1−1、P2−1 周波数信号

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう無線制御装置であって、
前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定することを特徴とする無線制御装置。
【請求項2】
前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域以下となるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定することを特徴とする請求項1記載の無線制御装置。
【請求項3】
前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、および前記システム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出し、前記目標受信電力値に基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴とする請求項1記載の無線制御装置。
【請求項4】
前記目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴とする請求項3記載の無線制御装置。
【請求項5】
前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて前記無線端末装置の送信電力を決定することを特徴とする請求項1記載の無線制御装置。
【請求項6】
前記干渉レベルは、IoT(Interference over Thermal noise power ratio)で示されることを特徴とする請求項1記載の無線制御装置。
【請求項7】
前記IoTは、前記無線端末装置で行なわれる送信電力制御のパラメータにより決定されることを特徴とする請求項6記載の無線制御装置。
【請求項8】
前記送信電力制御は、フラクショナル送信電力制御(Fractional Transmission Power Control)であることを特徴とする請求項7記載の無線制御装置。
【請求項9】
請求項1から請求項8のいずれかに記載の無線制御装置と、
複数の無線端末装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項10】
少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう無線制御装置の制御プログラムであって、
前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項11】
前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域以下となるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する処理を更に含むことを特徴とする請求項10記載の制御プログラム。
【請求項12】
前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下となる受信電力値、前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計、および前記システム帯域中で送信信号が配置される周波数のクリッピング率を用いて自装置における目標受信電力値を算出する処理と、
前記目標受信電力値に基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴とする請求項10記載の制御プログラム。
【請求項13】
前記目標受信電力値と、自装置が制御するセル固有のパラメータとに基づいて、前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴とする請求項12記載の制御プログラム。
【請求項14】
前記無線端末装置に割り当てるクリッピング前の周波数帯域の合計が、前記システム帯域を超えた場合、超えた分の周波数帯域に対応する送信電力を差し引いて前記無線端末装置の送信電力を決定する処理を更に含むことを特徴とする請求項10記載の制御プログラム。
【請求項15】
無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
少なくとも一つの無線端末装置がシステム帯域中の一部の周波数をクリッピングして送信信号を配置する制御を行なう機能と、
前記システム帯域全体の干渉レベルが一定値以下に抑制されるように、前記各無線端末装置が送信信号を配置する周波数を決定する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴とする集積回路。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate


【公開番号】特開2012−175502(P2012−175502A)
【公開日】平成24年9月10日(2012.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−36824(P2011−36824)
【出願日】平成23年2月23日(2011.2.23)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】