無線通信装置
【課題】複数の端末が複数の伝送路を選択できる通信方式において、伝送路状態が劣化してもシステム全体の通信利用率（スループット）の低下を軽減する。
【解決手段】基地局からの信号を受信する受信部６０５には受信レベル測定部６０７が接続されており、この受信レベル測定部６０７により、この端末が選択可能な全てのチャネルについてその受信レベルが観測される。この観測結果は、チャネル情報として送信データとともに基地局へ送信される。基地局は、各端末からのチャネル情報に基づいて使用するチャネルを割り当て、該割り当て結果が各端末へ送信される。各端末は、その次のパケット送信時には割り当てられたチャネルを使用してそのデータを送信する。
【解決手段】基地局からの信号を受信する受信部６０５には受信レベル測定部６０７が接続されており、この受信レベル測定部６０７により、この端末が選択可能な全てのチャネルについてその受信レベルが観測される。この観測結果は、チャネル情報として送信データとともに基地局へ送信される。基地局は、各端末からのチャネル情報に基づいて使用するチャネルを割り当て、該割り当て結果が各端末へ送信される。各端末は、その次のパケット送信時には割り当てられたチャネルを使用してそのデータを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末と複数のデータ伝送路を有する無線通信システムにおいて、前記端末とデータ伝送路との組み合わせを任意の時間間隔で変更することができる無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、無線通信回線での基地局へのアクセス方法の例を示す図である。ここでは、１つの基地局と複数（≧１）の端末局からなる集中制御型システムで、システム周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割し（ＦＤＭＡ）、各周波数チャネルをスロット毎に時分割多重（ＴＤＭＡ）した場合の例を示している。また、この例では、全チャネルをｆ１〜ｆ４の４チャネルとし、１つのユーザ端末に対して１つの周波数チャネルが割り当て可能であるとする。
図示するように、基地局１１０９から各ユーザ端末１１０１〜１１０４に周波数チャネルｆ１〜ｆ４が割り当てられている。図において、各端末に割り当てられたチャネルは☆印で示している。各ユーザ端末１１０１〜１１０４は、基地局１１０９から異なる伝搬環境に位置するため、フェージング状態１１０５〜１１０８で示すように、それぞれが異なる周波数フェージングパターンを周波数チャネルｆ１〜ｆ４に受けている。
【０００３】
第１の従来技術（以下、「従来方式例１」と呼ぶ。）として、回線交換型アクセス制御の例を示す。この方式では、各端末に割り当てられた周波数チャネルは、情報伝送が終了するまで保持される。
図１２の表１２０９は、図１１に示した例における、ある時点での各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の一例をまとめた表である。ユーザ端末１２０１〜１２０４に対して周波数チャネル１２０５〜１２０８（ｆ１〜ｆ４）が割り当てられている。ユーザ端末１２０１の周波数チャネル１２０５のｆ１での受信ＳＮ比は４．４dB、ユーザ端末１２０２の周波数チャネル１２０６のｆ２での受信ＳＮ比は１１．０dB、ユーザ端末１２０３の周波数チャネル１２０７のｆ３での受信ＳＮ比は１１．５dB、ユーザ端末１２０４の周波数チャネル１２０８のｆ４での受信ＳＮ比は１０．５dBであることを示している。
【０００４】
ここで、ＱＰＳＫで図１１の基地局１１０９から送信した場合、誤り率（Bit Error Rate）１０-3を満たす所要品質（QoS）ＳＮ比を１０dB以上とし、ＳＮ比１０dB以上の場合はパケット受信成功、ＳＮ比１０dB未満の場合は受信失敗であるとすると、図１２の表１２０９で網掛けで表示されているユーザ端末１２０１は割り当てられた周波数チャネル１２０５のｆ１でのＳＮ比が４．４dBで所要品質を満足するためのＳＮ比１０dB以上という条件を満たさない。この場合は、システムに空きチャネルが無いため、ユーザ端末１２０１は受信状態が回復して割り当てられた周波数チャネル１２０５のｆ１が所要品質を満足するまで、パケットを送信することができない。よって、その時のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となる。
もし空きチャネルがあれば、ユーザ端末１２０１は図１１の基地局１１０９に選択可能な周波数チャネルの受信レベルを通知し、新たに割り当て可能な空きチャネルの受信レベルが所要品質レベルを満足する場合はチャネル割り当てを変更して送信することができる。
【０００５】
次に、第２の従来技術（以下、「従来方式例２」と呼ぶ。）として、伝送路状態の変動に合わせて伝送チャネルを適応的に切り替えるパケットアクセス制御方式（ＡＣＳ方式）について説明する（非特許文献１）。この方式と前述した従来方式例１との違いは、各ユーザ端末は、送信可能な全周波数チャネルの受信ＳＮ比を計測して、基地局に送信を行い、基地局側は、一定の時間間隔で通信品質の良いところから順に再割り当てを行うことである。
図１３の表１３０９は、前記図１１に示した例における、ある時点での各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の一例をまとめた表である。ユーザ端末１３０１は、前回のチャネル割り当てタイミングで、周波数チャネル１３０５のｆ１を割り当て（☆印）されているが、割り当てされていない周波数チャネル１３０６〜１３０８、すなわちｆ２〜ｆ４の受信ＳＮ比も測定して基地局に送信している。他のユーザ端末１３０２〜１３０４も同様に、周波数チャネル１３０５〜１３０８の受信ＳＮ比を測定して基地局に送信しており、図１３の表１３０９が得られる。表１３０９中、所要品質レベル１０dB以上を満足しない部分は斜線で表示している。
【０００６】
図１３の表１３０９より、品質レベルの良い状態からユーザ端末−周波数チャネルの組み合わせをランクにして並べたものを図１４の表１４０１に示す。１４０２はランクを示し、１４０３はユーザ端末、１４０４は周波数チャネル、１４０５は各端末で計測された受信ＳＮ比を示す。
この従来方式例２では、通信品質の良いところから順に再割り当てを行うので、まず、最も品質の良い組み合わせランク１のユーザ端末２と周波数チャネルｆ３を選択する。１つの周波数チャネルに対してユーザ端末数は１つ割り当てが可能であるから、表１４０１からユーザ端末２と周波数チャネルｆ３を選択し、その組み合わせをランクから除外したものが図１４の表１４０６である。ランク１でユーザ端末２が選択されたため、端末欄１４０８からユーザ端末２を含む組み合わせであるランク９〜ランク１１を除外し、またランク１で周波数チャネルｆ３が選択されたので、周波数チャネル欄１４０９から周波数チャネルｆ３を含む組み合わせ、すなわち、ランク７、ランク８、ランク１４を除外する。表１４０６において、除外されたランクは網掛け、選択されたランクはランクの数字を○で囲んで表記している。
【０００７】
次に、除外されたランクの中で最も通信品質の良い組み合わせの２つ目を選択すると、表１４０６よりランク２の組み合わせである端末１と周波数チャネルｆ４の組み合わせが選択できる。
図１５の表１５０１に、ランク２の組み合わせを選択した後の様子を示す。ランク２でユーザ端末１が選択されたため、図１５の端末欄１５０３からユーザ端末１を含む組み合わせであるランク１５、ランク１６を除外し、またランク２で周波数チャネルｆ４が選択されたので、周波数チャネル欄１５０４から周波数チャネルｆ４を含む組み合わせ、ランク５、ランク１３をあらたに除外する。除外されたランクは網掛け、選択されたランクはランクの数字を○で囲んで表示している。
同様な処理を繰り返すと、図１５の表１５０６になり、選択組み合わせとしてランク１、２、３、１２の組み合わせが決定され、次回の再割り当ての時間タイミングでユーザ端末と周波数チャネルの割り当てを変更する。このとき選択組み合わせのランク１、２、３、１２の受信ＳＮ比は、すべて所要品質１０dB以上を満足するので、その時のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となる。
このように、従来方式例１では送信不能であったユーザ端末も、この従来方式例２では送信することが可能となり、スループットを改善することができる。
【０００８】
次に、各通信品質レベルの平均値が低い場合について説明する。図１６の表１６０１は従来方式例１の場合の各ユーザ端末の受信ＳＮ比の一例を示し、表１６１１は従来方式例２の場合の各ユーザ端末の受信ＳＮ比の一例を示している。図表の意味は、これまで説明してきたことと同じで、所要品質１０dB以上が有効チャネルである。
表１６０１の従来方式例１では、各々のユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルについてのみ受信レベルを測定している。表１６０１の周波数チャネル１６０３のｆ２は所要品質１０dB以上を満たさないので網掛けで表記している。よって、従来方式例１の表１６０１のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となる。
【０００９】
表１６１１の従来方式例２は、各ユーザ端末が周波数チャネル１６１２のｆ１から周波数チャネル１６１５のｆ４までの全周波数チャネルの受信ＳＮ比を測定した結果である。表１６１１中、所要品質レベル１０dB以上を満足しない部分は網掛けで表示している。網掛けの部分が多く、前記図１３に示した例と比較すると平均ＳＮ比が劣化していることがわかる。
ここで表１６１１をもとに、受信品質レベルの良い状態からユーザ端末−周波数チャネルの組み合わせをランクにして並べ、これまで説明のように、最も所要品質の良い組み合わせのランクから順次選択した結果を図１７の表１７０１に示す。選択された組み合わせはランク欄１７０２から数字の○で囲まれたもので、ランク１のユーザ端末３−周波数チャネルｆ３、ランク３のユーザ端末４−周波数チャネルｆ２、ランク５のユーザ端末１−周波数チャネルｆ１、ランク１４のユーザ端末２−周波数チャネルｆ４、が選択されてその組み合わせで送信を行う。
ここで、ランク１４はＳ／Ｎ欄１７０５を参照すると、９．２dBとなって、所要品質を満足しないため網掛けで表示されている。よって、従来方式例２の表１６１１のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となり、スループットの観点から見ると、従来方式例１と比較して改善ができない場合がある。
【００１０】
次に、回線の状態によって伝送速度が可変できる場合について検討する。前記図１６に示した表１６０１と表１６１１の数値は同じとし、さらに、次の条件を追加する。
追加条件：受信レベルが１１dB以上の場合は、変調方式（あるいは、データの符号化率）を変えて、送信データを１．２５倍送信可能とする。
すなわち、回線がすべて１１dB以上であれば、１回線につきデータを１．２５倍送信可能なので、最大で４×１．２５＝５スループットの送信が可能になる。よって、受信レベル１０dB以上で１１dB未満の場合は、送信量１、受信レベル１１dB以上の場合は送信量１．２５とすると、表１６０１の従来方式例１の総送信量は、１．２５＋０＋１．２５＋１＝３．５となる。また表１６１１の従来方式例２の場合は、図１７の表１７０１で網掛けされていないランクを選択すると総送信量は、１．２５＋１．２５＋１．２５＋０＝３．７５となる。
このように、従来方式例２は、従来方式例１に比べて特性は改善されているが、もし回線すべてに１０dB以上、１１dB未満の回線を割り当てることが可能であれば、総送信量は１＋１＋１＋１＝４となり、より特性が改善できる可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】牟田修、赤岩芳彦「周波数選択性フェージング下での適応チャネル選択方式」電子情報通信学会論文誌Ｂ Vol.J82-b No.5 pp.991-1000、１９９９年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、伝送路状態の変動に合わせて伝送チャネルを適応的に切り替える従来方式例２によれば、伝送チャネルを情報伝送が終了するまで固定する従来方式例１の場合に比較して、スループットを向上させることができる。しかしながら、チャネルの再割り当てに際し、通信品質の良いところから順に再割り当てを行っているため、各伝送チャネルの通信品質レベルの平均値が低い場合には、必ずしもスループットの向上を図ることができないという問題点があった。
また、通信品質以外の伝送条件を追加した場合でも、システム全体として、より効率を向上させることを可能にする、柔軟な割り当て手段も求められている。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、ユーザ端末が選択可能なチャネル数が少ない場合でも効率的にユーザ端末−チャネル割り当てを行いスループットを向上させることを目的とするものである。
また本発明は、スループットが同じ場合、従来方式と比較して必要な送信電力が少なくてすみシステム全体の干渉を抑制することで、収容端末数を増加させる方式を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、複数のサブキャリアの中から割り当てられた１以上のサブキャリアを用いて基地局との間でデータ伝送する無線通信装置であって、前記基地局と自無線通信装置との間の複数の周波数に対する複数のチャネル情報をデータ情報とともに前記基地局へ通知するものである。
また、２つ以上のサブキャリアをサブキャリア群とし、前記チャネル情報をサブキャリア群単位で前記基地局へ通知するものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、複数の伝送路がフェージングを受けて劣化した場合、すべて伝送路が劣化することは少なく、いくつかの良い（所要品質を満足する）伝送路をシステム全体で各端末に割り当てることで、スループットの高効率化がはかれる。
また、本発明では、システムの評価を複数組み合わせることで、スループットの高く、かつ伝送路品質の最も良い組み合わせを選択できることで、伝送路品質の向上ができる。
さらに、本発明では、従来方式と比較して、スループットが同じ場合は、全体の平均受信ＳＮ比が低い、すなわち、送信電力が低いところでも同じスループットが得られるため、マルチセルの場合、他セルへの干渉を抑えることができるため、システム全体の収容端末数が増加するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における複数の端末と複数のデータ伝送路の組み合わせの全数探索による割り当て手順を説明するための図である。
【図２】従来方式例２と本発明の第２の例の評価方法について説明するための図である。
【図３】第２の例の割り当て手順を示した図（その１）である。
【図４】第２の例の割り当て手順を示した図（その２）である。
【図５】ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用する場合について説明するための図である。
【図６】移動機の構成例を示すブロック図である。
【図７】基地局の構成例を示すブロック図である。
【図８】割り当て評価回路の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】アルゴリズムの割り当て手順について説明した図である。
【図１０】第２の例の方式の効果を説明するための図である。
【図１１】無線通信回線での基地局へのアクセス方法の例を示す図である。
【図１２】従来方式例１（固定割り当て方式）を説明するための図である。
【図１３】従来方式例２（ＡＣＳ方式）を説明するための図である。
【図１４】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明するための図（その１）である。
【図１５】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明するための図（その２）である。
【図１６】平均ＳＮ比が低い場合での従来方式例１と従来方式例２について説明するための図である。
【図１７】従来方式例２の最大値割り当て方法の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明の無線通信装置における各端末に対するデータ伝送路割り当ての第１の例について、図１を参照して説明する。この例では、前記複数の端末と前記複数のデータ伝送路の全ての組み合わせについて、要求される伝送条件からシステム全体としての有効利用度を評価し、全数探索を行うことによって割り当てを決定する。
例として、各ユーザ端末の受信ＳＮ比が、既に説明した図１６の従来方式例２の表１６１１に示した値である場合を考える。前記従来方式例２では図１７の表１７０１に示すような割り当てをおこなっている。
この例では、図１の表１０１に示すようにすべての端末とチャネルの割り当ての組み合わせパターンを算出する。例えば、欄１０２のパターン１は、端末１にチャネルｆ１、端末２にチャネルｆ２、端末３にチャネルｆ３、端末４にチャネルｆ４を割り当てる場合を示している。パターンの総数は４！＝２４通りである。
次に、表１０１に対応した各チャネルの受信レベル表をまとめたのが表１１１である。ここで所要品質を満足しない１０dB未満のチャネルは網掛けで表示している。
この各パターンの中で、１０dB以上の回線がいくつ確保できたかを計算した結果が表１１１の欄１１７の評価(1)（回線数）である。例えば、パターン１の場合は、端末１と端末３と端末４が所要品質を満足するので回線数は３である。表１１１の欄１１７評価(1)（回線数）で最も数値の高いものはパターン４とパターン２３の２つである。このように評価値が等しいときは、番号の若い方を優先するものとすると、ここではパターン番号の小さいパターン４を選択割り当てとして決定する。これによって、スループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となり、従来方式例２と比較して改善していることがわかる。
【００１８】
さらに、前述した追加の伝送条件（１１dB以上は送信１．２５倍）がある場合を考えてみると、欄１１８評価(2)として総送信量を計算する。ここでは、全てのパターンについて総送信量を計算しているが、前述の欄１１７の評価(1)の後、その評価値が最も高いパターン４とパターン２４の総送信量のみを算出するようにしても良い。この例では、評価(2)の最大値はパターン４の４．７５である。そこで、このパターン４を選択するものとする。この結果は、前述した従来方式例２の場合と比較して改善している。
このように、目的によって、評価値基準を追加したり、変更したり、あるいは組み合わせることにより、システム全体として最適な状態で回線を利用することができる。
【００１９】
次に、上記例よりも演算量が少ない、第２の例について説明する。
まず、図２を参照しつつ、この第２の例のアルゴリズムの説明を従来方式例２と比較して述べる。図２の表２０１に、前記図１６に示した従来方式例２の表を再掲する。また、表２０２は第２の例による処理方法を示す表である。ここで、表２０２と表２０１とを比較すると、本例と従来方式例２との相違点は評価列２０７と評価行２０８を追加している点である。
ここで評価列２０７とは、各端末が送信可能な（所要品質１０dB以上を満たす）周波数チャネルがいくつあるかを各端末毎に計算したものである。例えば、端末１は周波数チャネルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のうち所要品質１０dB以上を満たすチャネルはｆ１、ｆ３、ｆ４の３チャネルなので評価３、端末２は周波数チャネルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のうち所要品質１０dB以上を満たすチャネルはｆ３の１チャネルなので評価１、同様に端末３は評価３、端末４は評価３となる。すなわち、評価列２０７には、各端末についてのデータ伝送路の選択自由度が示されている。
次に、前記評価行２０８とは、各周波数チャネルが割り当て可能（所要品質１０dB以上を満たす）な端末がいくつあるかを各周波数チャネル毎に計算したものである。例えば、周波数チャネルｆ１で割り当て可能端末は、端末１、端末３、端末４の３つの端末なので評価３、周波数チャネルｆ２で割り当て可能端末は、端末４の１つの端末なので評価１、同様に周波数チャネルｆ３は評価３、周波数チャネルｆ４は評価３となっている。すなわち、評価行２０８には、各データ伝送路についての端末の選択自由度が示されている。
【００２０】
そして、この例では、まず評価値の最も小さいものから割り当てをおこなう。評価値が同じ場合は、端末側の評価、すなわち評価列２０７を優先するものとする。この例では、評価値の最も低い組み合わせは、評価列２０７では端末２で評価値は１、評価行２０８では周波数チャネルｆ２で評価が１であるが、評価列２０７を優先するので、評価列の端末２を選択する。この端末２で選択できる周波数チャネルがｆ３しかないのでｆ３を割り当てる。
割り当てが完了した端末２と周波数チャネルｆ３を除いたものを図３の表３０１に示す。端末２の行と周波数チャネルｆ３の部分は選択できない（割り当て完了）ので網掛けで示す。そして、再度、評価を行う。
【００２１】
図３の表３０１において、評価列３０６で端末１で割り当て可能な周波数チャネルはｆ１とｆ４の２チャネルなので評価２、端末３は評価２、端末４は評価３となる。同様に、評価行３０７は、周波数チャネルｆ１に割り当て可能な端末は端末１、端末３、端末４の３端末なので評価３、周波数チャネルｆ２は評価１、周波数チャネルｆ４は評価３となる。
評価列３０６、評価行３０７で最も評価値が低いものは周波数ｆ２の評価１なのでこれを２番目に割り当てる。周波数ｆ２で割り当て可能なのは端末４のみなので、端末４を割りあてる。
今割り当てた端末４と周波数チャネルｆ２を除いて、同様に評価値を求めたものが、図３の表３０８である。評価の方法は、これまで説明した通りである。
表３０８の評価列３１３と評価行３１４で最も低い評価値は２で複数の候補がある。この場合は評価列３１３を優先し、かつ番号の若い端末からわりあてることにすると、端末１の周波数チャネルｆ１（ｆ４より番号が若い）を割り当てる。
【００２２】
今割り当てた端末１と周波数チャネルｆ１とを除くと、最終割り当ては、図４の表４０１となる。よって端末３と周波数チャネルｆ４を割り当てる。
選択されたユーザ端末と周波数チャネルとその時のＳＮ比をまとめると表４０７となる。
このように、この例によれば、すべてが所要品質１０dB以上を割り当てることができ、スループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となり、受信レベルの平均値が低く従来方式例２で改善できなかった場合でも効果を期待できる。
【００２３】
次に、チャネル割り当てをＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用した例について、図５を参照して説明する。この場合には、サブキャリアを複数のセグメントに分割して、各セグメントごとにユーザに割り当てる構成とし、各セグメントを前述した周波数チャネルと同様に取り扱えばよい。
図５において、５０１はＭＣ−ＣＤＭＡ方式のセグメント分割の一例を示している。ここでは、５０２のセグメント１から５０３のセグメント８までの８つのセグメントに分割している。図中、５０４はUser１のフェージング状態、５０５はUser２のフェージング状態の例を示し、このように各ユーザ毎に異なるフェージング状態となる。
表５０７は、ある時点における各ユーザ毎の各セグメントのＳＮ比を示す表である。ここでは変調方式ＱＰＳＫにおいて伝送誤り率１０-3を満たす所要ＳＮ比を１０dBとし１０dB以上であれば送信（受信成功）、それ以下であれば送信しない（受信失敗）ものとする。この表５０７に、前記図２の表２０２に示したような評価列と評価行を付加して、前述した第２の例と同様に処理を行えばよい。
【００２４】
次に、上述したチャネル割り当てを実行することのできる本発明の無線通信装置の構成について説明する。
図６は移動機の構成の一例を示すブロック図である。
送信データ６０１は、制御部６０２を介して送信用ベースバンド部６０３に送られ、パケットデータとされて送信部６０４を介してアンテナから送信される。基地局から受信した信号は受信部６０５によりベースバンド信号に変換され、受信用ベースバンド部６０６、制御部６０２を介して入力データ６０１とされる。
前記受信部６０５には受信レベル測定部６０７が接続されており、この受信レベル測定部６０７により、この移動機が選択可能な全てのチャネルについてその受信レベル（受信ＳＮ比）を観測する。この観測結果は前記制御部６０２に供給され、チャネル情報として前記送信データ（データ情報）とともに基地局へ送信される。
【００２５】
図７は、基地局の構成の一例を示すブロック図である。
各移動機（ユーザ端末）から送られたデータ情報とチャネル情報は、受信部７０１を介してベースバンド部７０２でベースバンド信号に変換されて、データ分割器７０３で、各ユーザ対応に分割される。各ユーザ端末毎のデータ情報（７０４）は、それぞれ対応するチャネルデータとされ、制御部７０７に供給される。また、各ユーザ端末からの観測データであるチャネル情報（７０５）は割り当て評価回路７０６に供給される。割り当て評価回路７０６からの割り当て結果は制御部７０７へ通知され、各ユーザ端末へのデータ送信時に、次の端末−チャネル割り当てをベースバンド部７０９から送信部７１０を経て各端末へ送信する。
この端末−チャネル割り当てを受信した前記各移動機は、その次のパケット送信時には割り当てられたチャネルを使用してそのデータを送信することとなる。なお、このチャネル再割り当てのタイミングとしては、スロット単位であってもよいし、あるいは、複数スロット単位であっても良く、任意の時間間隔とすることができる。ただし、前記フェージング周期よりも短い時間間隔であることが望ましい。
【００２６】
図８は、前記図７の割り当て評価回路７０６における処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、前記第２の例として説明した選択自由度を評価値とするアルゴリズムを用いるものとする。
８０１で各端末の各チャネルの受信レベルを取得し、それをもとに８０２で端末−チャネル受信レベル表を作成する（図５の表５０７に相当）。次に、端末のチャネル割り当て自由度算出処理８０３で各端末毎にそのチャネル割り当て自由度の算出を行い、最小値選択処理８０４でＡを算出する。すなわち、作成した端末−チャネル受信レベル表から、各端末ごとに割り当て可能なチャネル数（各端末についてのデータ伝送路の選択自由度）を算出し、その最小値Ａを求める。
同様にチャネルの側から見た端末の割り当て自由度の算出をチャネルの端末割り当て自由度算出処理８０５で行い、最小値選択処理８０６でＢを算出する。
最小値選択処理８０７では、前記最小値選択処理８０４および８０５それぞれから求めたＡ、Ｂの最小値Ｍを算出する。ここで、Ｍ＝Ａならば、最小値探索処理８０８で、最小値Ｍをもつチャネル候補の中から、チャネルの端末の割り当て自由度を比較して最小値ａを探索する。
【００２７】
例えば、図９の表９０１に示す状況であったときは、表９０１において、評価９０２（端末のチャネル割り当て自由度）と評価９０３（チャネルの端末割り当て自由度）の最小値は２で、９０４で示された端末１が対象である。候補のチャネルは、９０５で示されたチャネルｆ１とｆ２である。ここで、チャネルｆ１、ｆ２の評価９０３（チャネルの端末割り当て自由度）は、ｆ１は４で、ｆ２は３である。よって評価値の低いｆ２が選択され、ａ＝３、すなわち端末１−ｆ２の組み合わせが候補となる。もし、９０３の評価も同じ場合には、結果を一意にするため、チャネル番号の小さいものを割り当てる。
また、Ｍ＝Ｂならば最小値探索８０９で、最小値Ｍをもつ端末候補の中から、端末のチャネルの割り当て自由度の最小値ｂを探索する。さらに、Ｍ＝Ａ＝Ｂならば、最小値探索処理８０８と８０９の両方をおこなう必要がある。
【００２８】
次に、最小値選択処理８１０では、ａ、ｂのうち小さい値をもつ端末―チャネルの組み合わせの１つを決定する。
そして、８１１において、すべての端末について割り当てが終了したか否かを判定し、終了した場合は、端末−チャネル割り当て処理８１３で端末−チャネル割り当て表（図４の表４０７に相当）を作成して終了し、図７の制御部７０７から各端末へ送信される。
割り当てが残っていた場合には、決定された端末−チャネルの組み合わせを除いて、端末のチャネル割り当て自由度算出処理８０３とチャネルの端末割り当て自由度算出処理８０５から繰り返しおこなう。
【００２９】
フローチャート手順中、８０８と８０９で、評価が同じ場合には、結果を一意にするために、チャネル番号、あるいは端末番号の小さいものを候補とする。
また、８０４や８０６で、ともに最小値が選択できない場合は、どのような端末とチャネルの組み合わせをおこなっても送信不可の状態を示す。その場合は、８１３の手順に飛んで、その時点で既に決定された端末−チャネルの組み合わせのみの割り当て表を作成して終了する。なお、残りの端末−チャネル組み合わせを適当におこなって送信する方法もあるが、送信失敗が予め判っているので、無線区間に余分な干渉を発生させないために、本アルゴリズムでは無理に組み合わせを行わないようにしている。
なお、以上においては、第２の例として説明したアルゴリズムの場合について説明したが、全数探索を行うアルゴリズムについても同様に行うことができる。
【００３０】
図１０は、平均ＳＮ比に対するスループット（送信パケット数／全セグメント数）特性を示す図であり、□は第２の例のアルゴリズムを採用した場合、△は従来方式例２（ＡＣＳ方式）の場合を示している。シミュレーション条件は、８ユーザ８セグメント（１ユーザ１セグメントの割り当て）下りリンクの条件で評価を行った。基地局からの送信電力は一定で各ユーザの平均ＳＮ比は等しいものとし、また各ユーザはすべてのセグメントのＳＮ比を計測後、上り回線でその受信状態を基地局に正確に通知できるものとした。さらに各セグメント間のＳＮ比は無相関で、レイリーフェージングの影響を受けるものとした。
図１０のシミュレーション結果から明らかなように、第２の例が従来方式例２より優れたパケット廃棄率特性を示すことが判る。特に、平均受信ＳＮ比が１０dBのとき、最大１５．６％（＝第２の例のスループット／従来方式例２のスループット）の特性改善となった。
【００３１】
なお、以上の説明では、各端末に割り当てるデータ伝送路（チャネル）が周波数チャネルである場合を例にとって説明したが、ＴＤＭＡにおけるタイムスロット、ＣＤＭＡにおける拡散符号を各端末に割り当てる場合にも、全く同様に適用することができる。また、周波数チャネル、タイムスロット、拡散符号の２以上のものを組み合わせて端末に割り当てる場合にも、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
６０１ 移動機入出力データ
６０２ 移動機制御部
６０３ 移動機送信用ベースバンド部
６０４ 移動機送信部
６０５ 移動機受信部
６０６ 移動機受信用ベースバンド部
６０７ 移動機受信レベル測定部
７０１ 基地局受信部
７０２ 基地局受信用ベースバンド部
７０３ データ分割器
７０４ チャネルデータ
７０５ 受信レベル情報
７０６ 割り当て評価回路
７０７ 基地局制御部
７０８ 基地局入出力データ
７０９ 基地局送信用ベースバンド部
７１０ 基地局送信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末と複数のデータ伝送路を有する無線通信システムにおいて、前記端末とデータ伝送路との組み合わせを任意の時間間隔で変更することができる無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、無線通信回線での基地局へのアクセス方法の例を示す図である。ここでは、１つの基地局と複数（≧１）の端末局からなる集中制御型システムで、システム周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割し（ＦＤＭＡ）、各周波数チャネルをスロット毎に時分割多重（ＴＤＭＡ）した場合の例を示している。また、この例では、全チャネルをｆ１〜ｆ４の４チャネルとし、１つのユーザ端末に対して１つの周波数チャネルが割り当て可能であるとする。
図示するように、基地局１１０９から各ユーザ端末１１０１〜１１０４に周波数チャネルｆ１〜ｆ４が割り当てられている。図において、各端末に割り当てられたチャネルは☆印で示している。各ユーザ端末１１０１〜１１０４は、基地局１１０９から異なる伝搬環境に位置するため、フェージング状態１１０５〜１１０８で示すように、それぞれが異なる周波数フェージングパターンを周波数チャネルｆ１〜ｆ４に受けている。
【０００３】
第１の従来技術（以下、「従来方式例１」と呼ぶ。）として、回線交換型アクセス制御の例を示す。この方式では、各端末に割り当てられた周波数チャネルは、情報伝送が終了するまで保持される。
図１２の表１２０９は、図１１に示した例における、ある時点での各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の一例をまとめた表である。ユーザ端末１２０１〜１２０４に対して周波数チャネル１２０５〜１２０８（ｆ１〜ｆ４）が割り当てられている。ユーザ端末１２０１の周波数チャネル１２０５のｆ１での受信ＳＮ比は４．４dB、ユーザ端末１２０２の周波数チャネル１２０６のｆ２での受信ＳＮ比は１１．０dB、ユーザ端末１２０３の周波数チャネル１２０７のｆ３での受信ＳＮ比は１１．５dB、ユーザ端末１２０４の周波数チャネル１２０８のｆ４での受信ＳＮ比は１０．５dBであることを示している。
【０００４】
ここで、ＱＰＳＫで図１１の基地局１１０９から送信した場合、誤り率（Bit Error Rate）１０-3を満たす所要品質（QoS）ＳＮ比を１０dB以上とし、ＳＮ比１０dB以上の場合はパケット受信成功、ＳＮ比１０dB未満の場合は受信失敗であるとすると、図１２の表１２０９で網掛けで表示されているユーザ端末１２０１は割り当てられた周波数チャネル１２０５のｆ１でのＳＮ比が４．４dBで所要品質を満足するためのＳＮ比１０dB以上という条件を満たさない。この場合は、システムに空きチャネルが無いため、ユーザ端末１２０１は受信状態が回復して割り当てられた周波数チャネル１２０５のｆ１が所要品質を満足するまで、パケットを送信することができない。よって、その時のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となる。
もし空きチャネルがあれば、ユーザ端末１２０１は図１１の基地局１１０９に選択可能な周波数チャネルの受信レベルを通知し、新たに割り当て可能な空きチャネルの受信レベルが所要品質レベルを満足する場合はチャネル割り当てを変更して送信することができる。
【０００５】
次に、第２の従来技術（以下、「従来方式例２」と呼ぶ。）として、伝送路状態の変動に合わせて伝送チャネルを適応的に切り替えるパケットアクセス制御方式（ＡＣＳ方式）について説明する（非特許文献１）。この方式と前述した従来方式例１との違いは、各ユーザ端末は、送信可能な全周波数チャネルの受信ＳＮ比を計測して、基地局に送信を行い、基地局側は、一定の時間間隔で通信品質の良いところから順に再割り当てを行うことである。
図１３の表１３０９は、前記図１１に示した例における、ある時点での各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の一例をまとめた表である。ユーザ端末１３０１は、前回のチャネル割り当てタイミングで、周波数チャネル１３０５のｆ１を割り当て（☆印）されているが、割り当てされていない周波数チャネル１３０６〜１３０８、すなわちｆ２〜ｆ４の受信ＳＮ比も測定して基地局に送信している。他のユーザ端末１３０２〜１３０４も同様に、周波数チャネル１３０５〜１３０８の受信ＳＮ比を測定して基地局に送信しており、図１３の表１３０９が得られる。表１３０９中、所要品質レベル１０dB以上を満足しない部分は斜線で表示している。
【０００６】
図１３の表１３０９より、品質レベルの良い状態からユーザ端末−周波数チャネルの組み合わせをランクにして並べたものを図１４の表１４０１に示す。１４０２はランクを示し、１４０３はユーザ端末、１４０４は周波数チャネル、１４０５は各端末で計測された受信ＳＮ比を示す。
この従来方式例２では、通信品質の良いところから順に再割り当てを行うので、まず、最も品質の良い組み合わせランク１のユーザ端末２と周波数チャネルｆ３を選択する。１つの周波数チャネルに対してユーザ端末数は１つ割り当てが可能であるから、表１４０１からユーザ端末２と周波数チャネルｆ３を選択し、その組み合わせをランクから除外したものが図１４の表１４０６である。ランク１でユーザ端末２が選択されたため、端末欄１４０８からユーザ端末２を含む組み合わせであるランク９〜ランク１１を除外し、またランク１で周波数チャネルｆ３が選択されたので、周波数チャネル欄１４０９から周波数チャネルｆ３を含む組み合わせ、すなわち、ランク７、ランク８、ランク１４を除外する。表１４０６において、除外されたランクは網掛け、選択されたランクはランクの数字を○で囲んで表記している。
【０００７】
次に、除外されたランクの中で最も通信品質の良い組み合わせの２つ目を選択すると、表１４０６よりランク２の組み合わせである端末１と周波数チャネルｆ４の組み合わせが選択できる。
図１５の表１５０１に、ランク２の組み合わせを選択した後の様子を示す。ランク２でユーザ端末１が選択されたため、図１５の端末欄１５０３からユーザ端末１を含む組み合わせであるランク１５、ランク１６を除外し、またランク２で周波数チャネルｆ４が選択されたので、周波数チャネル欄１５０４から周波数チャネルｆ４を含む組み合わせ、ランク５、ランク１３をあらたに除外する。除外されたランクは網掛け、選択されたランクはランクの数字を○で囲んで表示している。
同様な処理を繰り返すと、図１５の表１５０６になり、選択組み合わせとしてランク１、２、３、１２の組み合わせが決定され、次回の再割り当ての時間タイミングでユーザ端末と周波数チャネルの割り当てを変更する。このとき選択組み合わせのランク１、２、３、１２の受信ＳＮ比は、すべて所要品質１０dB以上を満足するので、その時のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となる。
このように、従来方式例１では送信不能であったユーザ端末も、この従来方式例２では送信することが可能となり、スループットを改善することができる。
【０００８】
次に、各通信品質レベルの平均値が低い場合について説明する。図１６の表１６０１は従来方式例１の場合の各ユーザ端末の受信ＳＮ比の一例を示し、表１６１１は従来方式例２の場合の各ユーザ端末の受信ＳＮ比の一例を示している。図表の意味は、これまで説明してきたことと同じで、所要品質１０dB以上が有効チャネルである。
表１６０１の従来方式例１では、各々のユーザ端末に割り当てられた周波数チャネルについてのみ受信レベルを測定している。表１６０１の周波数チャネル１６０３のｆ２は所要品質１０dB以上を満たさないので網掛けで表記している。よって、従来方式例１の表１６０１のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となる。
【０００９】
表１６１１の従来方式例２は、各ユーザ端末が周波数チャネル１６１２のｆ１から周波数チャネル１６１５のｆ４までの全周波数チャネルの受信ＳＮ比を測定した結果である。表１６１１中、所要品質レベル１０dB以上を満足しない部分は網掛けで表示している。網掛けの部分が多く、前記図１３に示した例と比較すると平均ＳＮ比が劣化していることがわかる。
ここで表１６１１をもとに、受信品質レベルの良い状態からユーザ端末−周波数チャネルの組み合わせをランクにして並べ、これまで説明のように、最も所要品質の良い組み合わせのランクから順次選択した結果を図１７の表１７０１に示す。選択された組み合わせはランク欄１７０２から数字の○で囲まれたもので、ランク１のユーザ端末３−周波数チャネルｆ３、ランク３のユーザ端末４−周波数チャネルｆ２、ランク５のユーザ端末１−周波数チャネルｆ１、ランク１４のユーザ端末２−周波数チャネルｆ４、が選択されてその組み合わせで送信を行う。
ここで、ランク１４はＳ／Ｎ欄１７０５を参照すると、９．２dBとなって、所要品質を満足しないため網掛けで表示されている。よって、従来方式例２の表１６１１のスループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７５となり、スループットの観点から見ると、従来方式例１と比較して改善ができない場合がある。
【００１０】
次に、回線の状態によって伝送速度が可変できる場合について検討する。前記図１６に示した表１６０１と表１６１１の数値は同じとし、さらに、次の条件を追加する。
追加条件：受信レベルが１１dB以上の場合は、変調方式（あるいは、データの符号化率）を変えて、送信データを１．２５倍送信可能とする。
すなわち、回線がすべて１１dB以上であれば、１回線につきデータを１．２５倍送信可能なので、最大で４×１．２５＝５スループットの送信が可能になる。よって、受信レベル１０dB以上で１１dB未満の場合は、送信量１、受信レベル１１dB以上の場合は送信量１．２５とすると、表１６０１の従来方式例１の総送信量は、１．２５＋０＋１．２５＋１＝３．５となる。また表１６１１の従来方式例２の場合は、図１７の表１７０１で網掛けされていないランクを選択すると総送信量は、１．２５＋１．２５＋１．２５＋０＝３．７５となる。
このように、従来方式例２は、従来方式例１に比べて特性は改善されているが、もし回線すべてに１０dB以上、１１dB未満の回線を割り当てることが可能であれば、総送信量は１＋１＋１＋１＝４となり、より特性が改善できる可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】牟田修、赤岩芳彦「周波数選択性フェージング下での適応チャネル選択方式」電子情報通信学会論文誌Ｂ Vol.J82-b No.5 pp.991-1000、１９９９年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、伝送路状態の変動に合わせて伝送チャネルを適応的に切り替える従来方式例２によれば、伝送チャネルを情報伝送が終了するまで固定する従来方式例１の場合に比較して、スループットを向上させることができる。しかしながら、チャネルの再割り当てに際し、通信品質の良いところから順に再割り当てを行っているため、各伝送チャネルの通信品質レベルの平均値が低い場合には、必ずしもスループットの向上を図ることができないという問題点があった。
また、通信品質以外の伝送条件を追加した場合でも、システム全体として、より効率を向上させることを可能にする、柔軟な割り当て手段も求められている。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、ユーザ端末が選択可能なチャネル数が少ない場合でも効率的にユーザ端末−チャネル割り当てを行いスループットを向上させることを目的とするものである。
また本発明は、スループットが同じ場合、従来方式と比較して必要な送信電力が少なくてすみシステム全体の干渉を抑制することで、収容端末数を増加させる方式を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、複数のサブキャリアの中から割り当てられた１以上のサブキャリアを用いて基地局との間でデータ伝送する無線通信装置であって、前記基地局と自無線通信装置との間の複数の周波数に対する複数のチャネル情報をデータ情報とともに前記基地局へ通知するものである。
また、２つ以上のサブキャリアをサブキャリア群とし、前記チャネル情報をサブキャリア群単位で前記基地局へ通知するものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、複数の伝送路がフェージングを受けて劣化した場合、すべて伝送路が劣化することは少なく、いくつかの良い（所要品質を満足する）伝送路をシステム全体で各端末に割り当てることで、スループットの高効率化がはかれる。
また、本発明では、システムの評価を複数組み合わせることで、スループットの高く、かつ伝送路品質の最も良い組み合わせを選択できることで、伝送路品質の向上ができる。
さらに、本発明では、従来方式と比較して、スループットが同じ場合は、全体の平均受信ＳＮ比が低い、すなわち、送信電力が低いところでも同じスループットが得られるため、マルチセルの場合、他セルへの干渉を抑えることができるため、システム全体の収容端末数が増加するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明における複数の端末と複数のデータ伝送路の組み合わせの全数探索による割り当て手順を説明するための図である。
【図２】従来方式例２と本発明の第２の例の評価方法について説明するための図である。
【図３】第２の例の割り当て手順を示した図（その１）である。
【図４】第２の例の割り当て手順を示した図（その２）である。
【図５】ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用する場合について説明するための図である。
【図６】移動機の構成例を示すブロック図である。
【図７】基地局の構成例を示すブロック図である。
【図８】割り当て評価回路の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】アルゴリズムの割り当て手順について説明した図である。
【図１０】第２の例の方式の効果を説明するための図である。
【図１１】無線通信回線での基地局へのアクセス方法の例を示す図である。
【図１２】従来方式例１（固定割り当て方式）を説明するための図である。
【図１３】従来方式例２（ＡＣＳ方式）を説明するための図である。
【図１４】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明するための図（その１）である。
【図１５】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明するための図（その２）である。
【図１６】平均ＳＮ比が低い場合での従来方式例１と従来方式例２について説明するための図である。
【図１７】従来方式例２の最大値割り当て方法の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明の無線通信装置における各端末に対するデータ伝送路割り当ての第１の例について、図１を参照して説明する。この例では、前記複数の端末と前記複数のデータ伝送路の全ての組み合わせについて、要求される伝送条件からシステム全体としての有効利用度を評価し、全数探索を行うことによって割り当てを決定する。
例として、各ユーザ端末の受信ＳＮ比が、既に説明した図１６の従来方式例２の表１６１１に示した値である場合を考える。前記従来方式例２では図１７の表１７０１に示すような割り当てをおこなっている。
この例では、図１の表１０１に示すようにすべての端末とチャネルの割り当ての組み合わせパターンを算出する。例えば、欄１０２のパターン１は、端末１にチャネルｆ１、端末２にチャネルｆ２、端末３にチャネルｆ３、端末４にチャネルｆ４を割り当てる場合を示している。パターンの総数は４！＝２４通りである。
次に、表１０１に対応した各チャネルの受信レベル表をまとめたのが表１１１である。ここで所要品質を満足しない１０dB未満のチャネルは網掛けで表示している。
この各パターンの中で、１０dB以上の回線がいくつ確保できたかを計算した結果が表１１１の欄１１７の評価(1)（回線数）である。例えば、パターン１の場合は、端末１と端末３と端末４が所要品質を満足するので回線数は３である。表１１１の欄１１７評価(1)（回線数）で最も数値の高いものはパターン４とパターン２３の２つである。このように評価値が等しいときは、番号の若い方を優先するものとすると、ここではパターン番号の小さいパターン４を選択割り当てとして決定する。これによって、スループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となり、従来方式例２と比較して改善していることがわかる。
【００１８】
さらに、前述した追加の伝送条件（１１dB以上は送信１．２５倍）がある場合を考えてみると、欄１１８評価(2)として総送信量を計算する。ここでは、全てのパターンについて総送信量を計算しているが、前述の欄１１７の評価(1)の後、その評価値が最も高いパターン４とパターン２４の総送信量のみを算出するようにしても良い。この例では、評価(2)の最大値はパターン４の４．７５である。そこで、このパターン４を選択するものとする。この結果は、前述した従来方式例２の場合と比較して改善している。
このように、目的によって、評価値基準を追加したり、変更したり、あるいは組み合わせることにより、システム全体として最適な状態で回線を利用することができる。
【００１９】
次に、上記例よりも演算量が少ない、第２の例について説明する。
まず、図２を参照しつつ、この第２の例のアルゴリズムの説明を従来方式例２と比較して述べる。図２の表２０１に、前記図１６に示した従来方式例２の表を再掲する。また、表２０２は第２の例による処理方法を示す表である。ここで、表２０２と表２０１とを比較すると、本例と従来方式例２との相違点は評価列２０７と評価行２０８を追加している点である。
ここで評価列２０７とは、各端末が送信可能な（所要品質１０dB以上を満たす）周波数チャネルがいくつあるかを各端末毎に計算したものである。例えば、端末１は周波数チャネルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のうち所要品質１０dB以上を満たすチャネルはｆ１、ｆ３、ｆ４の３チャネルなので評価３、端末２は周波数チャネルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のうち所要品質１０dB以上を満たすチャネルはｆ３の１チャネルなので評価１、同様に端末３は評価３、端末４は評価３となる。すなわち、評価列２０７には、各端末についてのデータ伝送路の選択自由度が示されている。
次に、前記評価行２０８とは、各周波数チャネルが割り当て可能（所要品質１０dB以上を満たす）な端末がいくつあるかを各周波数チャネル毎に計算したものである。例えば、周波数チャネルｆ１で割り当て可能端末は、端末１、端末３、端末４の３つの端末なので評価３、周波数チャネルｆ２で割り当て可能端末は、端末４の１つの端末なので評価１、同様に周波数チャネルｆ３は評価３、周波数チャネルｆ４は評価３となっている。すなわち、評価行２０８には、各データ伝送路についての端末の選択自由度が示されている。
【００２０】
そして、この例では、まず評価値の最も小さいものから割り当てをおこなう。評価値が同じ場合は、端末側の評価、すなわち評価列２０７を優先するものとする。この例では、評価値の最も低い組み合わせは、評価列２０７では端末２で評価値は１、評価行２０８では周波数チャネルｆ２で評価が１であるが、評価列２０７を優先するので、評価列の端末２を選択する。この端末２で選択できる周波数チャネルがｆ３しかないのでｆ３を割り当てる。
割り当てが完了した端末２と周波数チャネルｆ３を除いたものを図３の表３０１に示す。端末２の行と周波数チャネルｆ３の部分は選択できない（割り当て完了）ので網掛けで示す。そして、再度、評価を行う。
【００２１】
図３の表３０１において、評価列３０６で端末１で割り当て可能な周波数チャネルはｆ１とｆ４の２チャネルなので評価２、端末３は評価２、端末４は評価３となる。同様に、評価行３０７は、周波数チャネルｆ１に割り当て可能な端末は端末１、端末３、端末４の３端末なので評価３、周波数チャネルｆ２は評価１、周波数チャネルｆ４は評価３となる。
評価列３０６、評価行３０７で最も評価値が低いものは周波数ｆ２の評価１なのでこれを２番目に割り当てる。周波数ｆ２で割り当て可能なのは端末４のみなので、端末４を割りあてる。
今割り当てた端末４と周波数チャネルｆ２を除いて、同様に評価値を求めたものが、図３の表３０８である。評価の方法は、これまで説明した通りである。
表３０８の評価列３１３と評価行３１４で最も低い評価値は２で複数の候補がある。この場合は評価列３１３を優先し、かつ番号の若い端末からわりあてることにすると、端末１の周波数チャネルｆ１（ｆ４より番号が若い）を割り当てる。
【００２２】
今割り当てた端末１と周波数チャネルｆ１とを除くと、最終割り当ては、図４の表４０１となる。よって端末３と周波数チャネルｆ４を割り当てる。
選択されたユーザ端末と周波数チャネルとその時のＳＮ比をまとめると表４０７となる。
このように、この例によれば、すべてが所要品質１０dB以上を割り当てることができ、スループット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１となり、受信レベルの平均値が低く従来方式例２で改善できなかった場合でも効果を期待できる。
【００２３】
次に、チャネル割り当てをＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用した例について、図５を参照して説明する。この場合には、サブキャリアを複数のセグメントに分割して、各セグメントごとにユーザに割り当てる構成とし、各セグメントを前述した周波数チャネルと同様に取り扱えばよい。
図５において、５０１はＭＣ−ＣＤＭＡ方式のセグメント分割の一例を示している。ここでは、５０２のセグメント１から５０３のセグメント８までの８つのセグメントに分割している。図中、５０４はUser１のフェージング状態、５０５はUser２のフェージング状態の例を示し、このように各ユーザ毎に異なるフェージング状態となる。
表５０７は、ある時点における各ユーザ毎の各セグメントのＳＮ比を示す表である。ここでは変調方式ＱＰＳＫにおいて伝送誤り率１０-3を満たす所要ＳＮ比を１０dBとし１０dB以上であれば送信（受信成功）、それ以下であれば送信しない（受信失敗）ものとする。この表５０７に、前記図２の表２０２に示したような評価列と評価行を付加して、前述した第２の例と同様に処理を行えばよい。
【００２４】
次に、上述したチャネル割り当てを実行することのできる本発明の無線通信装置の構成について説明する。
図６は移動機の構成の一例を示すブロック図である。
送信データ６０１は、制御部６０２を介して送信用ベースバンド部６０３に送られ、パケットデータとされて送信部６０４を介してアンテナから送信される。基地局から受信した信号は受信部６０５によりベースバンド信号に変換され、受信用ベースバンド部６０６、制御部６０２を介して入力データ６０１とされる。
前記受信部６０５には受信レベル測定部６０７が接続されており、この受信レベル測定部６０７により、この移動機が選択可能な全てのチャネルについてその受信レベル（受信ＳＮ比）を観測する。この観測結果は前記制御部６０２に供給され、チャネル情報として前記送信データ（データ情報）とともに基地局へ送信される。
【００２５】
図７は、基地局の構成の一例を示すブロック図である。
各移動機（ユーザ端末）から送られたデータ情報とチャネル情報は、受信部７０１を介してベースバンド部７０２でベースバンド信号に変換されて、データ分割器７０３で、各ユーザ対応に分割される。各ユーザ端末毎のデータ情報（７０４）は、それぞれ対応するチャネルデータとされ、制御部７０７に供給される。また、各ユーザ端末からの観測データであるチャネル情報（７０５）は割り当て評価回路７０６に供給される。割り当て評価回路７０６からの割り当て結果は制御部７０７へ通知され、各ユーザ端末へのデータ送信時に、次の端末−チャネル割り当てをベースバンド部７０９から送信部７１０を経て各端末へ送信する。
この端末−チャネル割り当てを受信した前記各移動機は、その次のパケット送信時には割り当てられたチャネルを使用してそのデータを送信することとなる。なお、このチャネル再割り当てのタイミングとしては、スロット単位であってもよいし、あるいは、複数スロット単位であっても良く、任意の時間間隔とすることができる。ただし、前記フェージング周期よりも短い時間間隔であることが望ましい。
【００２６】
図８は、前記図７の割り当て評価回路７０６における処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、前記第２の例として説明した選択自由度を評価値とするアルゴリズムを用いるものとする。
８０１で各端末の各チャネルの受信レベルを取得し、それをもとに８０２で端末−チャネル受信レベル表を作成する（図５の表５０７に相当）。次に、端末のチャネル割り当て自由度算出処理８０３で各端末毎にそのチャネル割り当て自由度の算出を行い、最小値選択処理８０４でＡを算出する。すなわち、作成した端末−チャネル受信レベル表から、各端末ごとに割り当て可能なチャネル数（各端末についてのデータ伝送路の選択自由度）を算出し、その最小値Ａを求める。
同様にチャネルの側から見た端末の割り当て自由度の算出をチャネルの端末割り当て自由度算出処理８０５で行い、最小値選択処理８０６でＢを算出する。
最小値選択処理８０７では、前記最小値選択処理８０４および８０５それぞれから求めたＡ、Ｂの最小値Ｍを算出する。ここで、Ｍ＝Ａならば、最小値探索処理８０８で、最小値Ｍをもつチャネル候補の中から、チャネルの端末の割り当て自由度を比較して最小値ａを探索する。
【００２７】
例えば、図９の表９０１に示す状況であったときは、表９０１において、評価９０２（端末のチャネル割り当て自由度）と評価９０３（チャネルの端末割り当て自由度）の最小値は２で、９０４で示された端末１が対象である。候補のチャネルは、９０５で示されたチャネルｆ１とｆ２である。ここで、チャネルｆ１、ｆ２の評価９０３（チャネルの端末割り当て自由度）は、ｆ１は４で、ｆ２は３である。よって評価値の低いｆ２が選択され、ａ＝３、すなわち端末１−ｆ２の組み合わせが候補となる。もし、９０３の評価も同じ場合には、結果を一意にするため、チャネル番号の小さいものを割り当てる。
また、Ｍ＝Ｂならば最小値探索８０９で、最小値Ｍをもつ端末候補の中から、端末のチャネルの割り当て自由度の最小値ｂを探索する。さらに、Ｍ＝Ａ＝Ｂならば、最小値探索処理８０８と８０９の両方をおこなう必要がある。
【００２８】
次に、最小値選択処理８１０では、ａ、ｂのうち小さい値をもつ端末―チャネルの組み合わせの１つを決定する。
そして、８１１において、すべての端末について割り当てが終了したか否かを判定し、終了した場合は、端末−チャネル割り当て処理８１３で端末−チャネル割り当て表（図４の表４０７に相当）を作成して終了し、図７の制御部７０７から各端末へ送信される。
割り当てが残っていた場合には、決定された端末−チャネルの組み合わせを除いて、端末のチャネル割り当て自由度算出処理８０３とチャネルの端末割り当て自由度算出処理８０５から繰り返しおこなう。
【００２９】
フローチャート手順中、８０８と８０９で、評価が同じ場合には、結果を一意にするために、チャネル番号、あるいは端末番号の小さいものを候補とする。
また、８０４や８０６で、ともに最小値が選択できない場合は、どのような端末とチャネルの組み合わせをおこなっても送信不可の状態を示す。その場合は、８１３の手順に飛んで、その時点で既に決定された端末−チャネルの組み合わせのみの割り当て表を作成して終了する。なお、残りの端末−チャネル組み合わせを適当におこなって送信する方法もあるが、送信失敗が予め判っているので、無線区間に余分な干渉を発生させないために、本アルゴリズムでは無理に組み合わせを行わないようにしている。
なお、以上においては、第２の例として説明したアルゴリズムの場合について説明したが、全数探索を行うアルゴリズムについても同様に行うことができる。
【００３０】
図１０は、平均ＳＮ比に対するスループット（送信パケット数／全セグメント数）特性を示す図であり、□は第２の例のアルゴリズムを採用した場合、△は従来方式例２（ＡＣＳ方式）の場合を示している。シミュレーション条件は、８ユーザ８セグメント（１ユーザ１セグメントの割り当て）下りリンクの条件で評価を行った。基地局からの送信電力は一定で各ユーザの平均ＳＮ比は等しいものとし、また各ユーザはすべてのセグメントのＳＮ比を計測後、上り回線でその受信状態を基地局に正確に通知できるものとした。さらに各セグメント間のＳＮ比は無相関で、レイリーフェージングの影響を受けるものとした。
図１０のシミュレーション結果から明らかなように、第２の例が従来方式例２より優れたパケット廃棄率特性を示すことが判る。特に、平均受信ＳＮ比が１０dBのとき、最大１５．６％（＝第２の例のスループット／従来方式例２のスループット）の特性改善となった。
【００３１】
なお、以上の説明では、各端末に割り当てるデータ伝送路（チャネル）が周波数チャネルである場合を例にとって説明したが、ＴＤＭＡにおけるタイムスロット、ＣＤＭＡにおける拡散符号を各端末に割り当てる場合にも、全く同様に適用することができる。また、周波数チャネル、タイムスロット、拡散符号の２以上のものを組み合わせて端末に割り当てる場合にも、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
６０１ 移動機入出力データ
６０２ 移動機制御部
６０３ 移動機送信用ベースバンド部
６０４ 移動機送信部
６０５ 移動機受信部
６０６ 移動機受信用ベースバンド部
６０７ 移動機受信レベル測定部
７０１ 基地局受信部
７０２ 基地局受信用ベースバンド部
７０３ データ分割器
７０４ チャネルデータ
７０５ 受信レベル情報
７０６ 割り当て評価回路
７０７ 基地局制御部
７０８ 基地局入出力データ
７０９ 基地局送信用ベースバンド部
７１０ 基地局送信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアの中から割り当てられた１以上のサブキャリアを用いて基地局との間でデータ伝送する無線通信装置であって、
前記基地局と自無線通信装置との間の複数の周波数に対する複数のチャネル情報をデータ情報とともに前記基地局へ通知することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
２つ以上のサブキャリアをサブキャリア群とし、前記チャネル情報をサブキャリア群単位で前記基地局へ通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項１】
複数のサブキャリアの中から割り当てられた１以上のサブキャリアを用いて基地局との間でデータ伝送する無線通信装置であって、
前記基地局と自無線通信装置との間の複数の周波数に対する複数のチャネル情報をデータ情報とともに前記基地局へ通知することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
２つ以上のサブキャリアをサブキャリア群とし、前記チャネル情報をサブキャリア群単位で前記基地局へ通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２２０２５３（Ｐ２０１０−２２０２５３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０２４６（Ｐ２０１０−１４０２４６）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【分割の表示】特願２００１−５０８１０（Ｐ２００１−５０８１０）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【分割の表示】特願２００１−５０８１０（Ｐ２００１−５０８１０）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
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