JP5406779B2

JP5406779B2 - 無線基地局及び通信制御方法

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Publication number: JP5406779B2
Application number: JP2010086531A
Authority: JP
Inventors: 大介外山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: US20130016691A1; JP2011223067A; WO2011125856A1; US9402267B2

Description

本発明は、無線端末に対して、下りリンクの無線チャネルを割り当てる無線基地局、及び、当該無線基地局における通信制御方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）が採用される無線通信システムでは、無線基地局から無線端末に向かう下りリンクの通信には、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リンクの通信には、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次元で無線チャネルの配置を行ってユーザ多重を実現している。

無線基地局は、通信エリア内の複数の無線端末に対して、効率的にデータを伝送するために、各無線端末に対するパケットスケジューリングを行い、上りリンクの無線チャネルと下りリンクの無線チャネルとを割り当てる。

また、無線基地局は、上りリンクと下りリンクのそれぞれに対する無線チャネルの割り当てを無線端末へ通知するために、下りリンクにおける制御情報用の無線チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）を用いて、上りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（上り割当制御情報）と、下りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（下り割当制御情報）とを送信する必要がある。しかし、下りリンクにおけるユーザ情報用の無線チャネルであるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）のリソースを十分に確保する必要があることから、ＰＤＣＣＨのリソースは少ない。このため、上り割当制御情報と下り割当制御情報とがＰＤＣＣＨの論理領域に割り当てられる場合には、一方に割り当てが偏らないように、上り割当制御情報の割り当て処理と、上り割当制御情報の割り当て処理との連携や折衝が必要となる。

また、近年の無線通信技術では、伝送エラーの発生時における再送が重要な課題となっている。この課題に対して、下位レイヤにおけるハイブリッド自動再送（ＨＡＲＱ）と称される誤り訂正技術が導入されている。ＨＡＲＱは、自動再送（ＡＲＱ）と前方誤り検出符号（ＦＥＣ）を用いた誤り検出とを組み合わせることにより、受信装置における誤り検出能力を向上させるものである。

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)"

しかしながら、上述した上り割当制御情報の割り当て処理と、下り割当制御情報の割り当て処理との連携や折衝は、実装における負担が大きい。

また、特にＨＡＲＱが上りリンクにおいて採用される場合には、無線基地局は、ＰＤＣＣＨに情報を割り当て可能な期間が到来すると、下り割当制御情報については直ちに割り当てることができる。しかし、無線基地局は、上り割当制御情報については直ちに割り当てることができない。これは、無線基地局は、上りリンクを伝送された信号について誤り検出を行った後、その誤り検出の結果に応じた上り割当制御情報を割り当てなければならないからである。従って、上り割当制御情報の割り当て開始のタイミングは、下り割当制御情報の割り当て開始のタイミングよりも遅れる。このため、実装における負担が大きい割り当て処理の連携や折衝が不可欠となってしまう。

そこで、本発明は、実装における負担を大きくすることなく、下りリンクの無線チャネルに情報を適切に割り当てる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、無線端末（無線端末２−１、無線端末２−２）に対して、無線チャネルを割り当てる無線基地局（ＬＴＥ基地局１）であって、下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、上りリンクの無線チャネルの制御のための上りリンク制御情報の専用領域を設定する上り専用領域設定部（論理領域設定部１５４）と、前記下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、下りリンクの制御のための下りリンク制御情報と上りリンクの制御のための上りリンク制御情報との共用領域を設定する共用領域設定部（論理領域設定部１５４）と、を備え、前記共用領域設定部は、前記下りリンクのトラフィック量と、前記上りリンクのトラフィック量とに応じて、前記共用領域の大きさ及び／又は数を設定することを要旨とする。

このような無線基地局は、下りリンクの無線チャネルへの上りリンク制御情報の割り当て開始が、下りリンクの無線チャネルへの下りリンク制御情報の割り当て開始よりも遅れる場合に、下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、上りリンク制御情報の専用領域を設定することで、当該上りリンク制御情報の専用領域には、下りリンク制御情報が割り当てられることがない。従って、割り当て処理の連携や折衝がなくても、下りリンクの無線チャネルに対して、下りリンク制御情報が多く割り当てられ、上りリンク制御情報は僅かしか割り当てられないといった割り当ての偏りが抑制される。

本発明の第２の特徴は、無線端末に対して、無線チャネルを割り当てる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、下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、上りリンクの無線チャネルの制御のための上りリンク制御情報の専用領域を設定し、前記下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、下りリンクの制御のための下りリンク制御情報と上りリンクの制御のための上りリンク制御情報との共用領域を設定し、前記下りリンクのトラフィック量と、前記上りリンクのトラフィック量とに応じて、前記共用領域の大きさ及び／又は数を設定することを要旨とする。

本発明によれば、実装における負担を大きくすることなく、下りリンクの無線チャネルを適切に割り当てることができる。

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ＬＴＥ基地局の構成図である。本発明の実施形態に係るＬＴＥ基地局による１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る１サブフレーム期間における割当処理のタイミングチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る無線基地局による論理領域の設定の動作を示すフローチャートである。

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）ＬＴＥ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（ＬＴＥ基地局）１と、セル３内に存在する無線端末２−１及び無線端末２−２（以下、無線端末２−１及び無線端末２−２をまとめて適宜、「無線端末２」と称する）を含む。図１において、無線端末２は、ＬＴＥ基地局１によって形成されるセル３内に存在する。ＬＴＥ基地局１は、セル３内に存在する無線端末２との間で無線通信を行う。ＬＴＥにおいて、ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間の通信方式は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）と称される。また、上りリンクでの伝送エラーの発生時には、再送制御としてハイブリッド自動再送（ＨＡＲＱ）が採用されている。

（１．２）ＬＴＥ基地局の構成
図２は、ＬＴＥ基地局１の構成を示す図である。図２に示すＬＴＥ基地局１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。

制御部１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成され、ＬＴＥ基地局１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、ＬＴＥ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、Ｓ１インタフェースを介して、図示しない上位ネットワークに存在するＭＭＥ（Mobile Management Entity）やＳＧＷ（Serving Gateway）と接続する。また、有線通信部１０４は、Ｘ２インタフェースを介して、他のＬＴＥ基地局や、ＬＴＥ基地局よりも送信出力が小さい基地局（例えばピコセル基地局）等と接続する。

無線通信部１０５は、ＲＦ回路、ベースバンド回路等を含む。無線通信部１０５は、変調及び復調、符号化及び復号等を行い、アンテナ１０７を介して、無線端末２との間で、無線信号の送信及び受信を行う。

ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間の無線通信においては、ＬＴＥ基地局１内の制御部１０２は、無線端末２に対して、無線チャネルである、上りリンクのリソースブロックと下りリンクのリソースブロックとを割り当てる。

上りリンクのリソースブロックは、２つのＯＦＤＭシンボルに相当する期間である１サブフレーム期間の時間長を有し、制御情報用の無線チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control CHannel）と、ユーザ情報用の無線チャネルであるＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）とにより構成される。下りリンクのリソースブロックは、制御情報用の無線チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）と、ユーザ情報用の無線チャネルであるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）とにより構成される。

制御部１０２は、トラフィック量取得部１５２、論理領域設定部１５４及びＰＤＣＣＨ割当部１５６を含む。

トラフィック量取得部１５２は、後述する、下りリンクにおける制御情報用の無線チャネルであるＰＤＣＣＨの論理的な領域（論理領域）を設定するタイミングが到来したか否かを判定する。

具体的には、トラフィック量取得部１５２は、前回の論理領域の設定から、所定数のサブフレームに対応する時間が経過したタイミング、ＰＤＣＣＨを用いてＬＴＥ基地局１から無線端末２へ送信される、上りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（上り割当制御情報）と、下りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（下り割当制御情報）との何れかにエラーが発生し、無線端末２からの再送要求としての再送制御情報をＬＴＥ基地局１が受信したタイミング、ＬＴＥ基地局１との間で無線通信を行う無線端末２の数が増加又は減少したタイミングの何れかを、論理領域を設定するタイミングとして検知する。また、トラフィック量取得部１５２は、無線端末２が受けている、上位レイヤにおけるサービス（例えば、ＦＴＰやＴＥＬＮＥＴ）が変更されたタイミングを、設定するタイミングとして検知してもよい。

論理領域を設定するタイミングが到来した場合、無線端末２に対して上りリンクのリソースブロックと下りリンクのリソースブロックとが割り当てられ、ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間で無線通信が行われている状態において、トラフィック量取得部１５２は、無線通信における、上りリンクのトラフィック量と、下りリンクのトラフィック量とをを取得する。

具体的には、トラフィック量取得部１５２は、所定時間内における無線端末２からのデータ（上りデータ）の量の平均値（上り平均データ量）、上りデータの伝送のために無線端末２に割り当てられた上りリンクのリソースブロックの数、所定のタイミングにおける上りリンクのデータキュー量、無線端末２に割り当てられているＰＤＣＣＨの量の少なくとも何れかを、上りリンクのトラフィック量として取得する。

また、トラフィック量取得部１５２は、所定時間内における無線端末２へのデータ（下りデータ）の量の平均値（下り平均データ量）、下りデータの伝送のために無線端末２に割り当てられた下りリンクのリソースブロックの数、所定のタイミングにおける下りリンクのデータキュー量、無線端末２に割り当てられているＰＵＣＣＨの量の少なくとも何れかを、下りリンクのトラフィック量として取得する。

論理領域設定部１５４は、下りリンクにおける制御情報用の無線チャネルであるＰＤＣＣＨの論理的な領域（論理領域）を設定する。

具体的には、論理領域設定部１５４は、記憶部１０３内に、１つのＰＤＣＣＨのデータ量に相当する記憶領域を確保する。記憶領域は、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域として用いられる。

無線端末２に対して上りリンクのリソースブロックと下りリンクのリソースブロックとが割り当てられておらず、ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間で無線通信が行われていない状態（初期状態）においては、トラフィック量取得部１５２によって上りトラフィック量及び下りトラフィック量は取得されない。

この場合、論理領域設定部１５４は、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域を３等分して、上りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（上り割当制御情報）の専用領域（上りリンク専用論理領域）と、下りリンクの無線チャネルの割り当て制御のための情報（下り割当制御情報）の専用領域（下りリンク専用論理領域）と、上り割当制御情報及び下り割当制御情報により共用される領域（共用論理領域）とを設定する。図３（ａ）は、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域を３等分して、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定した状態を示す図である。

一方、無線端末２に対して上りリンクのリソースブロックと下りリンクのリソースブロックとが割り当てられており、ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間で無線通信が行われている状態においては、トラフィック量取得部１５２によって上りトラフィック量及び下りトラフィック量が取得されている。この場合、論理領域設定部１５４は、上りトラフィック量及び下りトラフィック量に基づいて、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定する。

ここで、論理領域設定部１５４は、共用論理領域については初期状態と同一の大きさを維持しつつ、上りトラフィック量と下りトラフィック量との比率と、上りリンク専用論理領域の大きさと下りリンク専用論理領域の大きさとの比率とが一致するように、上りリンク専用論理領域と下りリンク専用論理領域とを設定してもよい。図３（ｂ）は、共用論理領域が初期状態と同一の大きさであり、且つ、上りトラフィック量と下りトラフィック量との比率が７：５である場合の上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定した状態を示す図である。また、図３（ｃ）は、共用論理領域が初期状態と同一の大きさであり、且つ、上りトラフィック量と下りトラフィック量との比率が５：７である場合の上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定した状態を示す図である。

また、論理領域設定部１５４は、共用論理領域の大きさを可変とするとともに、トラフィック量取得部１５２によって取得された上りトラフィック量が大きいほど、上りリンク専用論理領域の大きさを大きくし、トラフィック量取得部１５２によって取得された下りトラフィック量が大きいほど、下りリンク専用論理領域の大きさを大きくしてもよい。図３（ｄ）は、共用論理領域の大きさが可変であり、上りトラフィック量が基準値よりも大きい場合の上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定した状態を示す図である。また、図３（ｅ）は、共用論理領域の大きさが可変であり、下りトラフィック量が基準値よりも大きい場合の上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定した状態を示す図である。

なお、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域が、所定の大きさの複数の領域（分割領域）によって構成される場合には、論理領域設定部１５４は、上りトラフィック量及び下りトラフィック量に基づいて、上りリンク専用論理領域に対応する分割領域の数、下りリンク専用論理領域に対応する分割領域の数、及び、共用論理領域に対応する分割領域の数を設定してもよい。

上述したように、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域が設定された後、ＰＤＣＣＨ割当部１５６は、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上り割当制御情報と、下り割当制御情報とを割り当てる。

図４は、１サブフレーム期間における上り割当制御情報及び下り割当制御情報の割当処理を示すタイミングチャートである。１サブフレーム期間の先頭において、ＰＤＣＣＨ割当部１５６は、下りリンク専用論理領域に下り割当制御情報を割り当てる。但し、全ての下りリンク専用論理領域に下り割当制御情報が割り当てられた後においては、ＰＤＣＣＨ割当部１５６は、共用論理領域のうち、未割り当ての領域に残りの下り割当制御情報を割り当てる。

一方、上りリンクでの伝送エラーの発生時には、再送制御としてＨＡＲＱが採用されている。このため、１サブフレーム期間の先頭において、制御部１０２は、上りリンクを伝送された信号の復号と、誤り検出、及び、当該誤り検出の結果に応じた上り割当制御情報の生成（再送制御処理）とを行わなければならない。従って、ＰＤＣＣＨ割当部１５６は、復号処理と再送制御処理の終了後に、上りリンク専用論理領域に上り割当制御情報を割り当てる。但し、全ての上りリンク専用論理領域に上り割当制御情報が割り当てられた後においては、ＰＤＣＣＨ割当部１５６は、共用論理領域のうち、未割り当ての領域に残りの上り割当制御情報を割り当てる。

その後、制御部１０２は、１つのＰＤＣＣＨに対応する上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域に割り当てられた上り割当制御情報及び下り割当制御情報を、当該割り当ての状態に応じて、周波数帯域と時間とによって一意に定まるＰＤＣＣＨの物理的な領域に割り当てる。無線通信部１０５は、ＰＤＣＣＨに対応する無線信号を、アンテナ１０７を介して無線端末２へ送信する。

（２）ＬＴＥ基地局の動作
図５は、ＬＴＥ基地局１における論理領域設定の動作を示すフローチャートである。なお、前提として、無線端末２に対して上りリンクのリソースブロックと下りリンクのリソースブロックとが割り当てられており、ＬＴＥ基地局１と無線端末２との間で無線通信が行われている状態にあるものとする。また、記憶部１０３内に、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域が既に設定されているものとする。

ステップＳ１０１において、ＬＴＥ基地局１は、論理領域の設定のタイミングが到来したか否かを判定する。

論理領域の設定のタイミングが到来した場合、ステップＳ１０２において、ＬＴＥ基地局１は、無線端末２との間の無線通信における、上りトラフィック量及び下りトラフィック量を取得する。

ステップＳ１０３において、ＬＴＥ基地局１は、取得した上りトラフィック量及び下りトラフィック量に基づいて、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定する。
（３）作用・効果
このように、本実施形態の無線通信システム１０では、ＬＴＥ基地局１は、論理領域の設定のタイミングが到来した場合、無線端末２との間の無線通信における、上りトラフィック量及び下りトラフィック量を取得し、当該上りトラフィック量及び下りトラフィック量に基づいて、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定する。

図４に示すように、１サブフレーム期間において、論理領域への上り割当制御情報の割り当て処理は、論理領域への下り割当制御情報の割り当て処理よりも遅れる。しかし、本実施形態では、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、少なくとも上り専用論理領域が設定されることにより、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域の全体に下り割当制御情報が割り当てられてしまうという事態が防止され、論理領域への上り割当制御情報の割り当てと、論理領域への下り割当制御情報の割り当てとをバランスよく行うことができる。また、上り割当制御情報の割り当て処理と、下り割当制御情報の割り当て処理との連携や折衝が行われなくても、論理領域への上り割当制御情報の割り当てが可能であるため、実装における負担が大きくなることもない。

（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。

例えば、セル３は、複数のセクタに分割されていてもよい。この場合、ＬＴＥ基地局１は、セクタ毎に、当該セクタ内に存在する無線端末との間の無線通信における、上りトラフィック量及び下りトラフィック量を取得し、当該上りトラフィック量及び下りトラフィック量に基づいて、１つのＰＤＣＣＨに対応する論理領域に、上りリンク専用論理領域、下りリンク専用論理領域及び共用論理領域を設定する。

また、上述した実施形態では、無線通信システム１０は、ＬＴＥを採用しているが、他の無線通信規格を採用する無線通信システムにおいても、同様に本発明を適用できる。

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。

１…ＬＴＥ基地局、２…無線端末、３…セル、１０…無線通信システム、１０２…制御部、１０３…記憶部、１０４…有線通信部、１０５…無線通信部、１０７…アンテナ、１５２…トラフィック量取得部、１５４…論理領域設定部、１５６…ＰＤＣＣＨ割当部

Claims

無線端末に対して、無線チャネルを割り当てる無線基地局であって、
下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、上りリンクの無線チャネルの制御のための上りリンク制御情報の専用領域を設定する上り専用領域設定部と、
前記下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、下りリンクの制御のための下りリンク制御情報と上りリンクの制御のための上りリンク制御情報との共用領域を設定する共用領域設定部と、を備え、
前記共用領域設定部は、前記下りリンクのトラフィック量と、前記上りリンクのトラフィック量とに応じて、前記共用領域の大きさ及び／又は数を設定する無線基地局。
無線端末に対して、無線チャネルを割り当てる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、下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、上りリンクの無線チャネルの制御のための上りリンク制御情報の専用領域を設定し、
前記下りリンクの無線チャネルの論理的な領域に、下りリンクの制御のための下りリンク制御情報と上りリンクの制御のための上りリンク制御情報との共用領域を設定し、
前記下りリンクのトラフィック量と、前記上りリンクのトラフィック量とに応じて、前記共用領域の大きさ及び／又は数を設定する通信制御方法。