(57)【要約】【課題】電力を過剰に消費することなく、所要の通信品質を確実に確保できるように無線端末を適応的に効率よく制御できる無線基地局を提供する。【解決手段】無線端末からの受信信号に基づいて受信品質を算出する受信品質算出部31と、無線端末から送信される最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報を取得する差分情報取得部33と、無線端末との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要な、所定周波数帯域幅を単位ブロックとするリソースブロック数と変調クラスとの関係を示す最低条件を算出する最低条件算出部41と、受信品質算出部31で算出された受信品質および差分情報取得部33で取得された差分情報に基づいて、最低条件算出部41で算出された最低条件を最大限満たすように、無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する制御部(46,47)と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末からの受信信号に基づいて受信品質を算出する受信品質算出部と、
前記無線端末から送信される最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報を取得する差分情報取得部と、
前記無線端末との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要な、所定周波数帯域幅を単位ブロックとするリソースブロック数と変調クラスとの関係を示す最低条件を算出する最低条件算出部と、
前記受信品質算出部で算出された受信品質および前記差分情報取得部で取得された差分情報に基づいて、前記最低条件算出部で算出された最低条件を最大限満たすように、前記無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記無線端末からの受信信号に基づいてフェージング変動量を測定する伝播環境測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記伝播環境測定部で測定されたフェージング変動量に基づいて、前記最低条件算出部で算出された最低条件から対応する最低条件を選択して、前記無線端末のリソースブロック数および変調クラスを前記選択した最低条件に制御するとともに、当該選択した最低条件を最大限満たすように前記無線端末の送信電力を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
無線端末からの受信信号に基づいて受信品質を算出する受信品質算出ステップと、
前記無線端末から送信される最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報を取得する差分情報取得ステップと、
前記無線端末との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要な、所定周波数帯域幅を単位ブロックとするリソースブロック数と変調クラスとの関係を示す最低条件を算出する最低条件算出ステップと、
前記受信品質算出ステップで算出された受信品質および前記差分情報取得ステップで取得された差分情報に基づいて、前記最低条件算出ステップで算出された最低条件を最大限満たすように、前記無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局および通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、3GPP(3rd Generation Partnership Project)において標準化が進められているLTE(Long Term Evolution)では、無線基地局から各無線端末に対し、アップリンクにおける無線リソースとして、所定周波数帯域幅を単位ブロックとする所要数のリソースブロックを割り当てるとともに、その無線リソースにおける変調クラスおよび１リソースブロック当たりの送信電力を制御するようにしている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】3GPP TR25.814
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の無線システムにおいては、無線端末に対するリソースブロック数の割当制御、変調クラス制御、および送信電力制御が関連付けされておらず、個々に制御するようになっている。このため、各無線端末に対して、通信に要求される所要品質であるQoS(Quality of Service)を過剰に満足するように、リソースブロック数、変調クラスおよび送信電力が制御され易くなって、各無線端末において電力が過剰に消費されることが懸念される。
【０００５】
また、無線端末によっては、割り当てられたリソースブロック数および変調クラスに対して、必要な送信電力を得ることができなくなって、所要のQoSを確保できなくなることが懸念される。さらに、フェージング変動に追従すべく変調クラスを落とすと、割り当てられているリソースブロック数では所要のQoSが確保できなくなることが懸念される。
【０００６】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力を過剰に消費することなく、所要の通信品質を確実に確保できるように無線端末を適応的に効率よく制御できる無線基地局および通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する請求項１に係る無線基地局の発明は、
無線端末からの受信信号に基づいて受信品質を算出する受信品質算出部と、
前記無線端末から送信される最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報を取得する差分情報取得部と、
前記無線端末との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要な、所定周波数帯域幅を単位ブロックとするリソースブロック数と変調クラスとの関係を示す最低条件を算出する最低条件算出部と、
前記受信品質算出部で算出された受信品質および前記差分情報取得部で取得された差分情報に基づいて、前記最低条件算出部で算出された最低条件を最大限満たすように、前記無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線基地局において、
前記無線端末からの受信信号に基づいてフェージング変動量を測定する伝播環境測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記伝播環境測定部で測定されたフェージング変動量に基づいて、前記最低条件算出部で算出された最低条件から対応する最低条件を選択して、前記無線端末のリソースブロック数および変調クラスを前記選択した最低条件に制御するとともに、当該選択した最低条件を最大限満たすように前記無線端末の送信電力を制御する、ことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、上記目的を達成する請求項３に係る通信制御方法の発明は、
無線端末からの受信信号に基づいて受信品質を算出する受信品質算出ステップと、
前記無線端末から送信される最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報を取得する差分情報取得ステップと、
前記無線端末との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要な、所定周波数帯域幅を単位ブロックとするリソースブロック数と変調クラスとの関係を示す最低条件を算出する最低条件算出ステップと、
前記受信品質算出ステップで算出された受信品質および前記差分情報取得ステップで取得された差分情報に基づいて、前記最低条件算出ステップで算出された最低条件を最大限満たすように、前記無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無線基地局は、受信品質および送信電力の差分情報に基づいて、所要の通信品質を満たす最低条件を最大限満たすように、無線端末のアップリンクにおけるリソースブロック数、変調クラス、送信電力の少なくとも一つを制御する。これにより、無線端末において電力を過剰に消費することなく、所要の通信品質を確実に確保できるように無線端末を適応的に効率よく制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線基地局の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した無線基地局と無線通信する無線端末の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示した無線端末の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示した無線基地局の概略動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した無線基地局の動作を説明するための図である。
【図６】図１に示した無線基地局の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局の概略構成を示す図である。この無線基地局１０は、例えばLTEに準拠するもので、RF(Radio Freguency)受信部２０、受信制御部３０、送信制御部４０、およびRF送信部５０を有する。RF受信部２０は、無線端末から無線送信された信号を受信し、その受信信号を受信制御部３０に供給する。
【００１４】
受信制御部３０は、受信品質算出部３１、伝播環境測定部３２、差分情報取得部３３、および、端末情報取得部３４を有する。受信品質算出部３１は、RF受信部２０の受信信号からSINR(Single to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比)を算出し、その算出結果を受信品質としてバスラインＬ１を介して送信制御部４０に出力する。伝播環境測定部３２は、RF受信部２０の受信信号からフェージング変動量を測定し、その測定結果をバスラインＬ１を介して送信制御部４０に出力する。
【００１５】
差分情報取得部３３は、RF受信部２０の受信信号から、当該無線端末の最大送信電力に対する現在送信電力の差分情報、すなわち、所定周波数帯域幅の単位ブロックにおける当該無線端末のパワーヘッドルーム情報を取得し、その取得したパワーヘッドルーム情報をバスラインＬ１を介して送信制御部４０に出力する。また、端末情報取得部３４は、RF受信部２０の受信信号から、当該無線端末の最大送信電力および最大バッファサイズを含む端末情報を取得して、その取得した端末情報をバスラインＬ１を介して送信制御部４０に出力する。
【００１６】
送信制御部４０は、バスラインＬ１に接続された所要MCS算出部４１、最大送信ビット数算出部４２、パワーヘッドルーム制限算出部４３、受信SINR予測算出部４４、端末割当情報メモリ部４５、TPCコマンド選択部４６、MCSリソースアロケーション選択部４７、および、端末送信指示部４８を有する。所要MCS算出部４１は、無線端末との通信に要求される所要品質、すなわちQoSを最低限確保するのに必要なCNR(Carrier to Noise Ratio)におけるリソースブロック(RB)数と変調クラス(MCS)との関係を示す最低条件を算出するもので、本発明に係る無線基地局の最低条件算出部を構成する。
【００１７】
最大送信ビット数算出部４２は、受信制御部３０の端末情報取得部３４で取得された無線端末の端末情報に含まれる当該端末の最大バッファサイズに基づいて、RB割当数に対する最大送信ビット数を算出する。パワーヘッドルーム制限算出部４３は、受信制御部３０の差分情報取得部３３で取得されたパワーヘッドルーム情報を更新可能に記憶するとともに、パワーヘッドルーム情報に基づいて、当該無線端末に設定可能なRB割当数やMCSを算出する。受信SINR予測算出部４４は、受信制御部３０の受信品質算出部３１で算出された現在の受信品質情報に基づいて、当該無線端末に対して次のTCPコマンドで選択可能な送信電力によるSINRを予測する。端末割当情報メモリ部４５は、同時に通信を行う各端末について、所要MCS算出部４１で算出された最低条件や、最大送信ビット数算出部４２で算出されたRB割当数に対する最大送信ビット数等、の端末割当情報を格納する。
【００１８】
TPCコマンド選択部４６およびMCSリソースアロケーション選択部４７は、本発明に係る無線基地局の制御部を構成する。すなわち、TPCコマンド選択部４６は、最大送信ビット数算出部４２で算出されたRB割当数に対する最大送信ビット数、パワーヘッドルーム制限算出部４３で算出された情報、受信SINR予測算出部４４で算出された予測情報、端末割当情報メモリ部４５に格納されている端末割当情報等に基づいて、所要MCS算出部４１で算出された最低条件を最大限満たすように、次に当該無線端末が送信する際の送信電力を指定するTCPコマンドを選択する。
【００１９】
また、MCSリソースアロケーション選択部４７は、TPCコマンド選択部４６によるTCPコマンドの選択および受信制御部３０の伝播環境測定部３２で測定されたフェージング変動量を考慮して、次に当該無線端末が送信する際の所要の最低条件（RB数およびMCS）を選択する。そして、端末送信指示部４８は、TPCコマンド選択部４６で選択されたTPCコマンド、MCSリソースアロケーション選択部４７で選択された最低条件を含む端末送信指示情報を、RF送信部５０を介して当該無線端末に送信して通知する。
【００２０】
図２は、図１に示した無線基地局１０と無線通信する無線端末の概略構成を示す図である。この無線端末６０は、RF受信部７０、受信制御部８０、送信制御部９０、およびRF送信部１００を有する。RF受信部７０は、無線基地局１０から無線送信された信号を受信し、その受信信号を受信制御部８０に供給する。
【００２１】
受信制御部８０は、端末送信指示情報取得部８１を有する。この端末送信指示情報取得部８１は、RF受信部２０の受信信号から端末送信指示情報を取得して、その取得した端末送信指示情報をバスラインＬ２を介して送信制御部８０に出力する。
【００２２】
送信制御部９０は、バスラインＬ２に接続された端末情報格納部９１、端末送信設定部９２、パワーヘッドルーム算出部９３を有する。端末情報格納部９１は、当該無線端末の最大送信電力および最大バッファサイズを含む端末情報を格納する。端末送信設定部９２は、受信制御部８０の端末送信指示情報取得部８１で取得された端末送信指示情報に基づいて、当該無線端末から無線基地局１０に送信するアップリンクにおけるRB数、MCS、送信電力を設定する。パワーヘッドルーム算出部９３は、端末情報格納部９１に格納されている当該無線端末の最大送信電力と、端末送信設定部９２に設定されている現在の送信電力との差分情報であるパワーヘッドルームを算出する。
【００２３】
この無線端末６０は、図３にフローチャートを示すように、図１に示した無線基地局１０と無線リンクを形成する際に、無線基地局１０に対して、送信制御部９０の端末情報格納部９１に格納されている当該無線端末６０の最大送信電力および最大バッファサイズを含む端末情報を、RF送信部１００を経て無線送信する（ステップＳ３１）。その後、無線端末６０は、無線基地局１０から送信される端末送信指示情報を受信すると（ステップＳ３２）、その端末送信指示情報に基づいてアップリンクにおけるRB数、MCS、送信電力を制御して送信処理を実行し（ステップＳ３３）、所要の通信を開始する。以後は、ステップＳ３２およびステップＳ３３の処理が繰り返されて、通信が実行される。
【００２４】
なお、ステップＳ３３の送信処理では、パワーヘッドルーム算出部９３において、無線基地局１０から指定されたRB数およびMCSに対応してパワーヘッドルームが算出され、その算出されたパワーヘッドルーム情報が無線基地局１０に送信される。
【００２５】
次に、図１に示した本実施の形態に係る無線基地局１０の動作について、図４〜図６を参照して説明する。
【００２６】
図４は、無線基地局１０の概略動作を示すフローチャートである。無線基地局１０は、先ず、端末情報取得部３４において無線端末６０からの端末情報を取得すると（ステップＳ４１）、その端末情報（最大バッファサイズ）に基づいて、所要MCS算出部４１により当該無線端末６０との通信のQoSを最低限確保するのに必要なCNRにおけるRB数とMCSとの関係を示す最低条件を算出し（ステップＳ４２）、その算出結果を端末割当情報メモリ部４５に格納する。これにより、端末割当情報メモリ部４５には、当該無線端末６０に対して、QoSを最低限確保するのに必要なRB数、MCSおよびCNRが関連付けされたテーブルが格納される。ここで、QoSを最低限確保するのに必要なRB数とMCSとの関係（最低条件）は、例えば、図５にａ〜ｆで示すように、RB数が増加するに従って、MCSは低下、すなわち変調多値数の小さい変調クラスとなる。
【００２７】
また、無線基地局１０は、端末情報取得部３４で取得された端末情報（最大バッファサイズ）に基づいて、最大送信ビット数算出部４２によりRB割当数に対する最大送信ビット数を算出し（ステップＳ４３）、その算出結果を端末割当情報メモリ部４５に格納する。ここで、RB割当数に対する最大送信ビット数は、RB数が増加するに従って、最大送信ビット数が低下する。
【００２８】
その後、無線基地局１０は、当該無線端末６０のQoSを満たす送信電力、RB数およびMCSを、既に端末割当情報メモリ部４５に格納されている同時に通信を実行する他の無線端末の端末情報等に基づいて初期設定して（ステップＳ４４）、その初期設定情報を端末送信指示情報として当該無線端末６０に送信して所要の通信を開始する（ステップＳ４５）。
【００２９】
通信が開始されると、無線基地局１０は、受信制御部３０での受信処理（ステップＳ４６）によって、受信品質算出部３１で受信信号のSINRを算出し、伝播環境測定部３２でフェージング変動量を測定し、差分情報取得部３３でパワーヘッドルーム情報を取得する。
【００３０】
その後、無線基地局１０は、差分情報取得部３３でパワーヘッドルーム情報が取得されると、パワーヘッドルーム制限算出部４３において、パワーヘッドルーム情報を更新し（ステップＳ４７）、その更新したパワーヘッドルーム情報に基づいて、当該無線端末６０に設定可能なRB割当数やMCS、すなわち最低条件を算出する（ステップＳ４８）。
【００３１】
その後、無線端末１０は、TPCコマンド選択部４６およびMCSリソースアロケーション選択部４７において、次に当該無線端末６０が送信する際の送信電力を指定するTCPコマンド、所要の最低条件（RB数およびMCS）を選択し（ステップＳ４９）、その選択した端末送信指示情報を当該無線端末６０に送信する（ステップＳ５０）。以後は、ステップＳ４６からステップＳ５０の処理が繰り返されて、通信が実行される。
【００３２】
ここで、図５に示すように、現在の無線端末６０のアップリンクにおけるRB数およびMCSが最低条件ｂであったとする。そして、この状態で、無線基地局１０の受信品質算出部３１で算出された無線端末６０の現在の送信出力によるSINRがＡ値で、このＡ値に基づいて受信SINR予測算出部４４で予測されるTPCコマンドで選択可能な送信電力によるSINRがそれぞれＢ値〜Ｅ値であったとする。なお、Ｂ値は、例えば、無線端末６０の送信電力を現在値から−１ｄＢ減少させた送信電力での予測SINRであり、Ｃ値は、同じく、−３ｄＢ減少させた送信電力での予測SINRであり、Ｄ値は、同じく、＋１ｄＢ増加させた送信電力での予測SINRであり、Ｅ値は、同じく、＋３ｄＢ増加させた送信電力での予測SINRである。
【００３３】
この場合、RB数およびMCSは、最低条件ｂのままで、送信電力は現在値から−３ｄＢ減少させるTPCコマンドを選択することができる。しかし、このように制御すると、QoSから要求されるRB数およびMCSの最低条件ｂと、予測されたSINRとの間に十分な余裕があり、QoSが過剰となって、無線端末６０の消費電力を十分に低下できない。そこで、本実施の形態に係る無線基地局１０においては、このような場合、RB数およびMCSとして最低条件ａを選択するとともに、この最低条件ａを最大限満たすように、すなわち最低条件ａに近づくように、当該無線端末６０の送信電力を現在値から−３ｄＢ減少させるTPCコマンドを選択する。
【００３４】
また、図６に示すように、現在の無線端末６０の送信出力によるSINR（Ａ値）が、QoSの最低条件ｂを満たさない場合は、以下のように制御する。すなわち、図６の場合、Ｅ値は最低条件ｂを満たしているので、第１の制御方法として、RB数およびMCSは、現在の最低条件ｂのままで、送信電力を＋３ｄＢ増加させるTPCコマンドを選択する。あるいは、第２の制御方法として、パワーヘッドルーム制限算出部４３で設定可能であることを条件に、RB数およびMCSとして最低条件ｅを選択するとともに、送信電力を−１ｄＢ減少させるTPCコマンドを選択する。なお、第１の制御方法または第２の制御方法は、例えば、RB数を変更するか否かによって、予め優先順位を設定して選択する。
【００３５】
なお、図５および図６において、最低条件ａ〜ｆは、RB数およびMCSがそれぞれ異なっているが、最低条件は、同じRB数でMCSのみ、あるいは同じMCSでRB数のみが変わる場合もある。この場合は、選択した最低条件に応じて、当該最低条件を最大限満たすように、同じRB数でMCSのみ、あるいは同じMCSでRB数のみを変更制御する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態に係る無線基地局１０は、無線端末６０の受信信号に基づいてSINRを算出するとともに、フェージング変動量を測定し、それらの情報と無線端末６０からのパワーヘッドルーム情報とに基づいて、無線端末６０との通信に要求される所要品質を最低限確保するのに必要なアップリンクにおけるRB数とMCSとの関係を示す最低条件を最大限満たすように、無線端末６０のRB数、MCS、TPCコマンドの少なくとも一つを制御する。これにより、無線端末６０のRB数、MCS、送信電力を、関連性を持たせて適応的に効率よく制御できるので、無線端末６０において電力を過剰に消費することなく、所要の通信品質を確実に確保することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、本発明は、LTEに準拠した無線基地局に限らず、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、UMB(Ultra Mobile Broadband)、次世代PHS(Personal Handy-phone System)、IMT-Advanced等、複数の無線端末にそれぞれ異なる無線リソースを割り当てて無線通信を実行する無線基地局に広く適用することができる。また、上記実施の形態において、MCSリソースアロケーション選択部４７は、伝播環境測定部３２で測定されたフェージング変動量を考慮することなく、次に制御する所要の最低条件を選択することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  無線基地局
２０  RF受信部
３０  受信制御部
３１  受信品質算出部
３２  伝播環境測定部
３３  差分情報取得部
３４  端末情報取得部
４０  送信制御部
４１  所要MCS算出部
４２  最大送信ビット数算出部
４３  パワーヘッドルーム制限算出部
４４  受信SINR予測算出部
４５  端末割当情報メモリ部
４６  TPCコマンド選択部
４７  MCSリソースアロケーション選択部
４８  端末送信指示部
５０  RF送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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