JP5060933B2 - 無線フレーム制御装置、無線フレーム制御方法及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線フレーム制御装置、無線フレーム制御方法及び無線通信装置に関する。

次世代の無線アクセス方式として、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の標準規格ＩＥＥＥ８０２．１６が高速・広帯域伝送を実現するものとして知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＩＥＥＥ８０２．１６規格では、伝送方式の一つとして直交周波数分割多元接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ）方式が採用されている。ＯＦＤＭＡ方式は、周波数が互いに直交する複数のサブキャリアから構成される広帯域信号を用いて通信を行うマルチキャリア伝送方式の一つであり、ユーザ（端末局）ごとに異なるサブキャリアを使用することで、一基地局と複数ユーザとの多元接続を実現する。また、ＩＥＥＥ８０２．１６規格を拡張させたものとして、移動通信環境に対応した規格ＩＥＥＥ８０２．１６ｅが規定されている（例えば、非特許文献２参照）。ＩＥＥＥ８０２．１６e規格も同様に伝送方式の一つとしてＯＦＤＭＡ方式が採用されている。

図７は、ＯＦＤＭＡ方式の上りリンク（端末局から基地局方向のリンク）の無線フレーム（以下、「上りリンクサブフレーム」と記す）の従来の構成例を示す図である。図７の上りリンクサブフレームは、ＩＥＥＥ８０２．１６及びＩＥＥＥ８０２．１６e規格（以下、両規格を称してＩＥＥＥ８０２．１６規格等と記す）に準拠している。図７において、上りリンクサブフレームは、複数の直交周波数分割多元接続シンボル（ＯＦＤＭＡ ｓｙｍｂｏｌ）と複数の論理サブチャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ）から構成される。上りリンクサブフレーム内では、複数のＯＦＤＭＡシンボルが、上りリンクサブフレーム期間（Ｕｐｌｉｎｋ ｓｕｂｆｒａｍｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ）にわたり、時間方向に多重されている。また、ＯＦＤＭＡシンボル内では、複数のサブチャネルが周波数多重されている。ＯＦＤＭＡ方式では、各ユーザからのパケットをどのＯＦＤＭＡシンボルのどの論理サブチャネルに配置するかを示す配置情報を上りリンクサブフレームごとに決定する。基地局はその決定した配置情報を下りリンクの通信に乗せて各端末局に通知する。各端末局の送信機は、通知された配置情報で指定された論理サブチャネルを用いて、上りリンクのパケット送信を行う。

なお、論理サブチャネルに配置された各端末局からの上りリンクのパケットは、実際の送信時には周波数方向に並び替えが施された後、送信される。ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格では、その並び替えのパタンはアップリンクパームベース（ＵＬ＿ＰｅｒｍＢａｓｅ）と呼ばれる変数で指定される。アップリンクパームベースは０から６９までの値を指定することと定められており、その値によって並び替えのパタンが異なるようになっている。各端末局は、アップリンクパームベースの値に従ったパタンで論理サブチャネルに配置したデータを実際の周波数上での並びに変換してから送信を行う。

また、図７はＩＥＥＥ８０２．１６規格等の上りリンクサブフレームのパーシャルユーセージオブサブチャネル（Ｐａｒｔｉａｌ Ｕｓａｇｅ ｏｆ ＳｕｂＣｈａｎｎｅｌｓ，ＰＵＳＣ）ゾーンを示している。同図に示されるように、上りリンクサブフレームには、レンジングサブチャネル（Ｒａｎｇｉｎｇ ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ）と、アップリンクバースト（ＵＬ ｂｕｒｓｔ）とが配置される。レンジングサブチャネルは、端末局が基地局に接続に行く際に接続要求を送信したり、接続後に帯域要求を送信したりするための信号を格納する部分である。アップリンクバーストは実際の通信のパケットを格納する部分であり、１つのアップリンクバーストは１つの端末局からの上りパケットで構成される。アップリンクバーストについては、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等で規定される制限内で、任意にその大きさを決めることができる。図７の例では、上りリンク用のバースト（ｂｕｒｓｔ）、つまりアップリンクバーストが５個設けられている。その設け方はＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠している。

図８は、従来技術によって端末局側に通知される配置情報と、無線フレーム上のアップリンクバーストの関係を示した例である。図８に示す通り、配置情報は、通信識別子、変調方式と符号化率（ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ）、および当該通信に割当てられた、パケット送信に使用することが出来るリソース量の３つからなる情報で構成されており、配置情報内の１つの通信識別子に対するリソース量が、無線フレーム上の１つのアップリンクバーストの定義に対応している。

ＩＥＥＥ８０２．１６規格等では、上りリンクサブフレームにおけるＯＦＤＭＡシンボルおよびサブキャリアの割当ての仕方、つまりアップリンクバーストの設け方を規定している。その規定によれば、図７のアップリンクバースト＃２に示されるバースト構成のように、一つのバーストは論理サブチャネルの番号の小さいほうから順にリソースを確保し、１論理サブチャネル内では時間方向（ＯＦＤＭＡシンボル方向）にリソースを確保し、一つ前のバーストの終端に引き続いてリソースを確保し、そのリソースの中にパケットを割当てなければならない。

すなわち、配置情報内の通信識別子で示された各通信が使うリソースは、その配置情報に示された順に、前の通信が使うリソースの直後のリソースから確保しなければならない。そして、各通信が使うリソースの量は、配置情報で指定されたリソース量に相当する。この２つの情報によって各アップリンクバーストの位置およびサイズが決定する。

例えば、図８において、通信識別子１の通信は、使用することができるリソース量として１１スロットが割当てられているため、レンジングサブチャネルが確保している１番論理サブチャネルの次のチャネルである２番論理サブチャネルの先頭のスロットから、４番論理サブチャネルの３番目のスロットまでを使用してパケットを送信する。通信識別子２の通信は、使用することができるリソース量として１４スロットが割当てられているため、通信識別子１の通信が使うリソースの直後である４番論理サブチャネルの４番目のスロットから８番論理サブチャネルの最初のスロットまでを使用してパケットを送信する。通信識別子３の通信は、使用することができるリソース量として１９スロットが割当てられているため、通信識別子２の通信が使うリソースの直後である８番論理サブチャネルの２番目のスロットから１２番論理サブチャネルの最後のスロットまでを使用してパケットを送信する。通信識別子４の通信は、使用することができるリソース量として１４スロットが割当てられているため、通信識別子３の通信が使うリソースの直後である１３番論理サブチャネルの最初のスロットから１６番論理サブチャネルの２番目のスロットまでを使用してパケットを送信する。通信識別子５の通信は、使用することができるリソース量として１４スロットが割当てられているため、通信識別子４の通信が使うリソースの直後である１６番論理サブチャネルの３番目のスロットから１９番論理サブチャネルの最後のスロットまでを使用してパケットを送信する。
IEEE Std 802.16-2004,"Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,"2004. IEEE Std 802.16e-2005,"Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,"2005.

しかし、従来の基地局では、上述したＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠し、ＯＦＤＭＡ方式の上りリンクサブフレームのパーシャルユーセージオブサブチャネルゾーンにおいて各ユーザからのパケットに対し無線リソースを確保するが、以下に示すような問題がある。

従来の基地局は、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠し、図８に例示されるような配置情報を生成する。その配置情報では、ユーザが実際に行う通信を特定する通信識別子ごとに、リソース量が示される。そして、ユーザは、上りリンクサブフレームにおいて、配置情報に示される自己の通信識別子までの各通信識別子用リソース量の総量分だけ空けて、自己の通信識別子用リソース量を使用する。従って、上りリンクサブフレームでは、レンジングサブチャネルの次の論理サブチャネルからびっしりと詰めてリソースが使用されることになり、使用されるリソースの途中で実際には使用されない空きリソースを確保することができない。このように上りリンクサブフレームにおいて、柔軟にリソースを使用することができないために、電波環境のよくない論理サブチャネルを避けてリソースを使用することができないという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＯＦＤＭＡ方式の上りリンクのパーシャルユーセージオブサブチャネルゾーンにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠したまま柔軟にリソースを使用することができるようにし、電波環境のよくない論理サブチャネルを避けてリソースを使用することができるようにした無線フレーム制御装置、無線フレーム制御方法及び無線通信装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線フレーム制御装置は、直交周波数分割多元接続方式の上りリンクの無線フレームを制御する無線フレーム制御装置において、自基地局の上りリンクの通信データ量を監視する通信データ量監視手段と、無線リソース別の電波環境を表す電波環境情報を記録する電波環境情報記録手段と、該電波環境情報に基づき、良好な電波環境の無線リソースのみで自基地局の上りリンクの通信データ量を収容できる場合に、上りリンク無線フレームにおいて、該良好な電波環境の無線リソースの中から実際の通信用の無線リソースを確保し、確保しなかった無線リソースを擬似通信用に割り当てる無線リソース割り当て手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御装置において、前記電波環境情報は、干渉基地局が使用する無線リソースを示す情報であり、前記無線リソース割り当て手段は、干渉基地局が使用する無線リソースを除外して実際の通信用の無線リソースを確保することを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御装置において、前記無線リソース割り当て手段は、実際の通信用の無線リソースを、前記無線フレームにおいて連続したリソース量として確保することを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御装置において、前記無線リソース割り当て手段は、変調指数の低い端末局に対して、擬似通信用リソースに周波数上で隣接する無線リソースを割り当てることを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御装置において、前記無線リソース割り当て手段は、干渉基地局が使用する無線リソースに周波数上で隣接する無線リソースも、擬似通信用リソースとすることを特徴とする。

本発明に係る直交周波数分割多元接続方式の無線通信装置は、上述の無線フレーム制御装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御方法は、直交周波数分割多元接続方式の上りリンクの無線フレームを制御する無線フレーム制御装置において、自基地局の上りリンクの通信データ量を監視する通信データ量監視ステップと、無線リソース別の電波環境を表す電波環境情報を記録する電波環境情報記録ステップと、該電波環境情報に基づき、良好な電波環境の無線リソースのみで自基地局の上りリンクの通信データ量を収容できる場合に、上りリンク無線フレームにおいて、該良好な電波環境の無線リソースの中から実際の通信用の無線リソースを確保し、確保しなかった無線リソースを擬似通信用に割り当てる無線リソース割り当てステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御方法において、前記電波環境情報は、干渉基地局が使用する無線リソースを示す情報であり、前記無線リソース割り当てステップにおいて、干渉基地局が使用する無線リソースを除外して実際の通信用の無線リソースを確保することを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御方法において、前記無線リソース割り当てステップにおいて、実際の通信用の無線リソースを、前記無線フレームにおいて連続したリソース量として確保することを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御方法において、前記無線リソース割り当てステップにおいて、変調指数の低い端末局に対して、擬似通信用リソースに周波数上で隣接する無線リソースを割り当てることを特徴とする。

本発明に係る無線フレーム制御方法において、前記無線リソース割り当てステップにおいて、干渉基地局が使用する無線リソースに周波数上で隣接する無線リソースも、擬似通信用リソースとすることを特徴とする。

本発明によれば、ＯＦＤＭＡ方式の上りリンクのパーシャルユーセージオブサブチャネルゾーンにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠したまま、柔軟にリソースを使用することができるという効果が得られる。さらに、電波環境のよくない論理サブチャネルを避けてリソースを使用することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線フレーム制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示される無線フレーム制御装置は、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠した無線通信システムの基地局に具備される。本無線フレーム制御装置は、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠のＯＦＤＭＡ方式の上りリンクサブフレームを制御する。この上りリンクサブフレームは図７に例示されている。

図１において、無線フレーム制御装置は、無線リソース割当て部１０と、配置情報生成部２０と、擬似配置情報生成部３０とを有する。無線リソース割当て部１０は、無線リソース割当て処理部１１と、通信データ量監視部１２と、干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４と、使用サブチャネル決定部１５と、並び替えパタン決定部１６とを有する。

無線リソース割当て処理部１１は、自基地局配下の端末局から送られた無線リソース要求情報を受信する。無線リソース要求情報は、端末局が基地局に向けての通信（上りリンクの通信）に使用するリソースを要求するメッセージである。無線リソース割当て処理部１１は、無線リソース要求情報に基づいて、無線フレーム上の配置情報の作成依頼メッセージを配置情報生成部２０又は擬似配置情報生成部３０に出力する。

配置情報生成部２０は、無線リソース割当て処理部１１から受け取った配置情報の作成依頼メッセージに基づいて、配置情報を生成する。図２は、該配置情報の構成例である。また、図２には、配置情報と無線フレーム構成の関係も示している。配置情報は表形式で表され、属性としては通信識別子、ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ、およびリソース量がある。１行が１つの端末局の情報を示す。リソース量の単位はスロットである。各端末局の、通信識別子、ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ及び無線リソース量と割当てる無線フレーム上の箇所は、作成依頼メッセージによって無線リソース割当て処理部１１から指示される。配置情報生成部２０は、生成した配置情報を無線リソース割当て処理部１１に送信する。なお、配置情報生成部２０が生成する配置情報（図２）は、図８に示される従来の配置情報と同様である。

擬似配置情報生成部３０は、無線リソース割当て処理部１１から受け取った配置情報の作成依頼メッセージに基づいて、配置情報を生成する。図３は、該配置情報の構成例である。また、図３には、配置情報と無線フレーム構成の関係も示している。擬似配置情報生成部３０が生成する配置情報は、配置情報生成部２０が生成する配置情報と同様であり、表形式で表され、属性としては通信識別子、ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ、およびリソース量がある。但し、通信識別子として、仮想の無線通信（擬似通信と称する）を表す擬似通信識別子を含む。図３の配置情報では、擬似通信識別子の一例として“９９”が示されている。

擬似通信識別子は、仮想の無線通信に割り当てるものである。従って、擬似通信識別子に割り当てられたＰＨＹ＿ＭＯＤＥ及びリソース量は、実際には使用されない。擬似通信の数、及び各擬似通信に割当てる仮の無線リソース量と割当てる無線フレーム上の箇所は、作成依頼メッセージによって無線リソース割当て処理部１１から指示される。図３の例では、図２の配置情報に対して１つの擬似通信用リソースの情報が追加された情報となっている。図３の配置情報では、擬似通信用リソースとして８スロットが、１３番論理サブチャネルの先頭のスロットから１４番論理サブチャネルの最後のスロットまでのアップリンクバースト＃４に確保されている。擬似配置情報生成部３０は、生成した配置情報を無線リソース割当て処理部１１に送信する。

通信データ量監視部１２は、自基地局が受信する上りリンクの通信データ量を監視し、該データ量の統計値を使用サブチャネル決定部１５に出力する。通信データ量の種類としては、通信スループット、上りリンクサブフレーム内のデータの占有率などを利用可能である。通信データ量の統計値としては、通信データ量の時間軸上での加重平均などを利用可能である。

干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４は、干渉基地局から通知される使用サブチャネル情報を記憶する。干渉基地局は、自基地局との間で電波干渉が起こり得る基地局である。使用サブチャネル情報は、互いに電波干渉し得る周辺基地局間で交換される。使用サブチャネル情報は、バックボーンネットワークを利用して基地局間で交換される。

基地局は、使用サブチャネル情報によって、自局が使用する論理サブチャネルの番号を干渉基地局へ通知する。干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４は、干渉基地局から受け取った使用サブチャネル情報によって記憶内容を更新する。これにより、干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４には、干渉基地局の最新の使用サブチャネル情報（干渉基地局が使用する論理サブチャネルの番号）が格納される。なお、干渉基地局から受け取った使用サブチャネル情報が空であった場合には、当該干渉基地局の使用サブチャネル情報を消去する。図４に、干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４の構成例が示されている。図４に示されるように、干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４は、干渉基地局の基地局識別情報（基地局ＩＤ）に関連付けて、該干渉基地局が使用する論理サブチャネル（使用サブチャネル）の番号を格納する。

使用サブチャネル決定部１５は、使用可能サブチャネル情報を生成する。使用可能サブチャネル情報は、自基地局配下の端末局が使用可能な論理サブチャネルを示す。図５は、使用可能サブチャネル情報の構成例である。使用可能サブチャネル情報は、どの論理サブチャネルが使用可能であるのかを示す。図５の例では、使用可の論理サブチャネルの欄には“使用可”を記載し、それ以外の論理サブチャネルの欄は空白としている。従って、図５の例では、１０番以降（この例では１９番まで）の論理サブチャネルが使用可である。

ここで、使用サブチャネル決定部１５が、自基地局配下の端末局の使用可能な論理サブチャネルを決定する方法を説明する。使用サブチャネル決定部１５は、上りリンクのトラフィック量に応じて、自基地局配下の端末局の使用可能な論理サブチャネルの決定方法を変える。
まず使用サブチャネル決定部１５は、通信データ量監視部１２から、自局の上りリンクの通信データ量の統計値を受け取る。さらに、使用サブチャネル決定部１５は、干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４から、干渉基地局の最新の使用サブチャネル情報を読み出す。使用サブチャネル情報は、干渉基地局が使用する論理サブチャネルの番号を含む。

次いで、使用サブチャネル決定部１５は、干渉基地局が使用する論理サブチャネル以外の空き論理サブチャネルを把握する。このとき、１番論理サブチャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等によりレンジングサブチャネルに割り当てるので、空き論理サブチャネルから除外する。例えば、図４の例では、干渉基地局（ＩＤ＝１）が２番論理サブチャネルを使用し、干渉基地局（ＩＤ＝２）が３番論理サブチャネルを使用し、干渉基地局（ＩＤ＝３）が４，５，６番論理サブチャネルを使用し、干渉基地局（ＩＤ＝４）が７，８，９番論理サブチャネルを使用している。従って、１０番以降の論理サブチャネルが空き論理サブチャネルである。

次いで、使用サブチャネル決定部１５は、空き論理サブチャネルで、自局の上りリンクの通信データ量の統計値分を収容できるか判断する。この判断は、１論理サブチャネル当りの所定の通信データ収容量に基づいて行う。その結果、空き論理サブチャネルにより自局の上りリンクの通信データ量の統計値分を収容できるか否かで、自基地局配下の端末局の使用可能な論理サブチャネルの決定方法を変える。以下、該決定方法を、空き論理サブチャネルで自局の上りリンクの通信データ量の統計値分を収容できない場合と収容できる場合に分けて説明する。

［空き論理サブチャネルで自局の上りリンクの通信データ量の統計値分を収容できない場合］
使用サブチャネル決定部１５は、使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄を空白とする。この場合、自基地局配下の端末局の使用可能な論理サブチャネルを特に指定しない。

［空き論理サブチャネルで自局の上りリンクの通信データ量の統計値分を収容できる場合］
使用サブチャネル決定部１５は、使用可能サブチャネル情報において空き論理サブチャネルの欄を“使用可”とし、それ以外の論理サブチャネルの欄を空白とする。図４の例では、２〜９番論理サブチャネルが干渉基地局によって使用されており、１０番以降の論理サブチャネルが空き論理サブチャネルであるので、１０番以降の論理サブチャネルが使用可となる。なお、１番論理サブチャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等により、レンジングサブチャネルに割り当てるので、１番論理サブチャネルの欄を空白にする。図５は、図４の例に対応した使用可能サブチャネル情報になっている。

以上が、自基地局配下の端末局の使用可能な論理サブチャネルを決定する方法の説明である。

使用サブチャネル決定部１５は、使用可能サブチャネル情報を無線リソース割当て処理部１１と並び替えパタン決定部１６へ出力する。

無線リソース割当て処理部１１は、使用可能サブチャネル情報に基づいて、無線リソース要求のあった端末局に割り当てる無線リソースを決定する。無線リソース割当て処理部１１は、使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白であるか否かによって、無線リソースの割り当て方法を変える。以下、該割り当て方法を、使用可能サブチャネル情報において、全ての論理サブチャネルの欄が空白である場合と全ての論理サブチャネルの欄が空白ではない場合に分けて説明する。

［使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白である場合］
使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白である場合は、上りリンクのトラフィック量が多く、擬似通信用リソースを確保することが難しい場合である。なお、干渉基地局が全ての論理サブチャネルを使用している場合にも、使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白となるが、この場合も含め同様に処理する。
無線リソース割当て処理部１１は、先頭の論理サブチャネル（但し、１番論理サブチャネルはレンジングサブチャネル専用なので除く）から順番に無線リソースを割り当てる。このとき、無線リソースの空きがでないように詰めて割り当てる。無線リソース割当て処理部１１は、無線リソース割り当て結果を配置情報の作成依頼メッセージに含め、該作成依頼メッセージを配置情報生成部２０へ送る。該作成依頼メッセージには、無線リソースを割り当てる端末局に関し、通信識別子、ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ及び無線リソース量と割当てる無線フレーム上の箇所が示される。なお、この場合、擬似配置情報生成部３０には、配置情報の作成依頼メッセージを送らない。従って、擬似配置情報生成部３０は、配置情報を生成しない。

［使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白ではない場合］
使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白ではない場合は、上りリンクのトラフィック量が少なく、擬似通信用リソースを確保することが可能な場合である。
無線リソース割当て処理部１１は、使用可能サブチャネル情報において、使用可能な論理サブチャネルの中から無線リソースを割り当てる。さらに、無線リソース割当て処理部１１は、擬似通信用リソースの割当を行う。擬似通信用リソースには、端末局に割り当てていない論理サブチャネルであって、端末局に割り当てた最大番号の論理サブチャネルよりも番号の小さい論理サブチャネルを割り当てる。

無線リソース割当て処理部１１は、無線リソース割り当て結果を配置情報の作成依頼メッセージに含め、該作成依頼メッセージを擬似配置情報生成部３０へ送る。該作成依頼メッセージには、無線リソースを割り当てる端末局に関し、通信識別子、ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ及び無線リソース量と割当てる無線フレーム上の箇所が示される。さらに、該作成依頼メッセージには、擬似通信用リソースに関し、擬似通信の数、及び各擬似通信に割当てる仮の無線リソース量と割当てる無線フレーム上の箇所が示される。なお、この場合、配置情報生成部２０には、配置情報の作成依頼メッセージを送らない。従って、配置情報生成部２０は、配置情報を生成しない。

以上が、無線リソースの割り当て方法の説明である。

使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白である場合には、無線リソース割当て処理部１１は、配置情報生成部２０から配置情報を受け取り、該配置情報を並び替えパタン決定部１６へ出力する。並び替えパタン決定部１６は、使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白である場合にのみ、動作する。

並び替えパタン決定部１６は、自基地局に固有のアップリンクパームベース値によって周波数方向の並び替えパタンを指定して、配置情報を端末局へ送る。これにより、端末局は、配置情報に示される論理サブチャネルに配置したデータを、該指定されたアップリンクパームベース値に従ったパタンで実際の周波数上での並びに変換してから、上りリンクで送信する。又、並び替えパタン決定部１６は、自基地局で使用する論理サブチャネルの番号を干渉基地局へ送る。

一方、使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白ではない場合には、無線リソース割当て処理部１１は、擬似配置情報生成部３０から配置情報を受け取る。この場合、無線リソース割当て処理部１１は、全基地局間で共通の唯一のアップリンクパームベース値によって周波数方向の並び替えパタンを指定して、配置情報を端末局へ送る。これにより、端末局は、配置情報に示される論理サブチャネルに配置したデータを、該指定されたアップリンクパームベース値に従ったパタンで実際の周波数上での並びに変換してから、上りリンクで送信する。又、無線リソース割当て処理部１１は、自基地局で使用する論理サブチャネルの番号を干渉基地局へ送る。

次に、無線リソース割当方法としていくつかの例を挙げて説明する。

［無線リソース割当方法１］
端末局に割り当てるリソースは、上りリンクサブフレームにおいて連続したリソース量として確保する。連続したリソース量として確保することにより、配置情報に含める通信の情報の数（通信識別子とＰＨＹ＿ＭＯＤＥとリソース量の組の数）を減らすことができる。これにより、配置情報の情報量が削減できるので、基地局が配置情報を下りリンクで各端末局に送る際に、通信量を減らして下りリンクの無線リソースを節約することができる。

［無線リソース割当方法２］
変調指数の低いユーザ（端末局）に対して、擬似通信用リソースに隣接するリソースを割り当てる。変調指数は、１変調シンボル当たりの情報量を表し、変調方式と符号化率の組み合わせ（ＰＨＹ＿ＭＯＤＥ）によって決まる。図６に、変調指数と、変調方式と符号化率の組み合わせの関係を示す。図６には、変調方式と符号化率の組み合わせ例が示されている。変調方式の例として、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying, Quadri-Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16-positions Quadrature Amplitude Modulation）及び６４ＱＡＭ（64-positions Quadrature Amplitude Modulation）が示されている。図６において、同じ変調方式（例えばＱＰＳＫ）でも符号化率が大きい方（例えば1/2よりも3/4）が、変調指数は高い。又、同じ符号化率（例えば3/4）でも変調方式が異なれば（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）、変調指数は異なる。

変調指数が低い場合、１変調シンボル当たりの情報量が少ないので、電波環境のよくない論理サブチャネルを割り当てたとしても通信に与える悪影響は限定的であり、さほど大きくないと考えられる。この考えに基づき、干渉基地局が使用する論理サブチャネルに隣接するリソースを変調指数の低いユーザに割り当てることにより、リソースの有効利用を図ることができる。本実施形態では、干渉基地局が使用する論理サブチャネルを擬似通信用リソースとしているので、擬似通信用リソースに隣接するリソースを変調指数の低いユーザに割り当てる。

なお、擬似通信用リソースを設ける場合（使用可能サブチャネル情報において全ての論理サブチャネルの欄が空白ではない場合）には、端末局において、配置情報に示される論理サブチャネルに配置したデータは、全基地局間で共通の唯一のアップリンクパームベース値に従ったパタンで実際の周波数上での並びに変換される。従って、論理サブチャネル上の隣接関係は、実際の周波数上でも保たれる。

［無線リソース割当方法３］
干渉基地局が使用する論理サブチャネルに隣接する論理サブチャネルも、擬似通信用リソースとする。一般的に端末局のクロック精度は十分ではなく、そのため周波数精度が基地局よりも低い。このため、干渉基地局が使用する論理サブチャネルに隣接する論理サブチャネルにおいても、電波干渉を受ける可能性がある。この干渉の影響を避けるために、干渉基地局が使用する論理サブチャネルとその隣接論理サブチャネルとを擬似通信用リソースにする。なお、論理サブチャネル上の隣接関係が実際の周波数上でも保たれる点は、上述の通りである。

上述した実施形態によれば、ＯＦＤＭＡ方式の上りリンクのパーシャルユーセージオブサブチャネルゾーンにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１６規格等に準拠したまま、擬似通信用リソースとして実際には未使用のリソースを確保することができる。これにより、柔軟にリソースを使用することができるという効果が得られる。

さらに、電波環境のよくない論理サブチャネル（例えば、干渉基地局が使用している論理サブチャネル）を擬似通信用リソースとして割り当てることで、電波環境のよくない論理サブチャネルを避けてリソースを使用することができるという効果が得られる。これにより、効果的な周波数利用に貢献することが可能になる。

また、各基地局が自立分散的に無線リソース割当制御を行うので、制御構成を簡素化することができる。

以上、本発明の実施形態について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、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上述の実施形態では、干渉基地局が使用する論理サブチャネルを電波環境のよくない無線リソースとし、無線リソース別の電波環境を表す電波環境情報の例として使用サブチャネル情報を挙げたが、これに限定されず、他の電波環境指標を用いてもよい。例えば、受信信号強度（Received Signal Strength Indicator：ＲＳＳＩ）、搬送波対干渉波電力比（Carrier to Interference Ratio：ＣＩＲ）、搬送波対干渉波及び雑音電力比（Carrier to Interference and Noise power Ratio：ＣＮＩＲ）などを利用してもよい。

また、無線リソースとしては、論理サブチャネル単位であっても、スロット単位であってもよい。

本発明の一実施形態に係る無線フレーム制御装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る配置情報の構成例である。 同実施形態に係る配置情報の構成例である。 図１に示す干渉基地局使用サブチャネル情報データベース１４の構成例である。 本発明の一実施形態に係る使用可能サブチャネル情報の構成例である。 変調指数と変調方式と符号化率の組み合わせの関係を示す例である。 ＯＦＤＭＡ方式の上りリンクサブフレームの構成例を示す図である。 従来の配置情報と上りリンクサブフレーム構成の関係を示す図である。

符号の説明

１０…無線リソース割当て部、１１…無線リソース割当て処理部、１２…通信データ量監視部、１４…干渉基地局使用サブチャネル情報データベース（電波環境情報記録手段）、１５…使用サブチャネル決定部、１６…並び替えパタン決定部、２０…配置情報生成部、３０…擬似配置情報生成部

Claims (11)

1. 直交周波数分割多元接続方式の上りリンクの無線フレームを制御する無線フレーム制御装置において、
   自基地局の上りリンクの通信データ量を監視する通信データ量監視手段と、
   無線リソース別の電波環境を表す電波環境情報を記録する電波環境情報記録手段と、
   該電波環境情報に基づき、良好な電波環境の無線リソースのみで自基地局の上りリンクの通信データ量を収容できる場合に、上りリンク無線フレームにおいて、該良好な電波環境の無線リソースの中から実際の通信用の無線リソースを確保し、確保しなかった無線リソースを擬似通信用に割り当てる無線リソース割り当て手段と、
   端末局に対して上りリンク無線フレームのどの無線リソースを使用するのかを通知する配置情報を生成する配置情報生成部と、を備え、
   前記配置情報は、上りリンク無線フレームの無線リソースを端から順番に指定するものであって、前記実際の通信用の無線リソースを示す情報と前記擬似通信用の無線リソースを示す情報とを有する、
   ことを特徴とする無線フレーム制御装置。
2. 前記電波環境情報は、干渉基地局が使用する無線リソースを示す情報であり、
   前記無線リソース割り当て手段は、干渉基地局が使用する無線リソースを除外して実際の通信用の無線リソースを確保することを特徴とする請求項１に記載の無線フレーム制御装置。
3. 前記無線リソース割り当て手段は、実際の通信用の無線リソースを、前記無線フレームにおいて連続したリソース量として確保することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線フレーム制御装置。
4. 前記無線リソース割り当て手段は、変調指数の低い端末局に対して、擬似通信用リソースに周波数上で隣接する無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線フレーム制御装置。
5. 前記無線リソース割り当て手段は、干渉基地局が使用する無線リソースに周波数上で隣接する無線リソースも、擬似通信用リソースとすることを特徴とする請求項２に記載の無線フレーム制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線フレーム制御装置を備えたことを特徴とする直交周波数分割多元接続方式の無線通信装置。
7. 直交周波数分割多元接続方式の上りリンクの無線フレームを制御する無線フレーム制御方法において、
   自基地局の上りリンクの通信データ量を監視する通信データ量監視ステップと、
   無線リソース別の電波環境を表す電波環境情報を記録する電波環境情報記録ステップと、
   該電波環境情報に基づき、良好な電波環境の無線リソースのみで自基地局の上りリンクの通信データ量を収容できる場合に、上りリンク無線フレームにおいて、該良好な電波環境の無線リソースの中から実際の通信用の無線リソースを確保し、確保しなかった無線リソースを擬似通信用に割り当てる無線リソース割り当てステップと、
   端末局に対して上りリンク無線フレームのどの無線リソースを使用するのかを通知する配置情報を生成する配置情報生成ステップと、を含み、
   前記配置情報は、上りリンク無線フレームの無線リソースを端から順番に指定するものであって、前記実際の通信用の無線リソースを示す情報と前記擬似通信用の無線リソースを示す情報とを有する、
   ことを特徴とする無線フレーム制御方法。
8. 前記電波環境情報は、干渉基地局が使用する無線リソースを示す情報であり、
   前記無線リソース割り当てステップにおいて、干渉基地局が使用する無線リソースを除外して実際の通信用の無線リソースを確保することを特徴とする請求項７に記載の無線フレーム制御方法。
9. 前記無線リソース割り当てステップにおいて、実際の通信用の無線リソースを、前記無線フレームにおいて連続したリソース量として確保することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の無線フレーム制御方法。
10. 前記無線リソース割り当てステップにおいて、変調指数の低い端末局に対して、擬似通信用リソースに周波数上で隣接する無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の無線フレーム制御方法。
11. 前記無線リソース割り当てステップにおいて、干渉基地局が使用する無線リソースに周波数上で隣接する無線リソースも、擬似通信用リソースとすることを特徴とする請求項８に記載の無線フレーム制御方法。

Images