(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザからの受信信号から参照信号を抽出する受信信号処理部と、
前記参照信号に基づいて、各ユーザについて、複数の無線チャネルの各々の通信品質を取得する取得部と、
前記複数のユーザから１ユーザを選択し、選択したユーザに対して、いずれのユーザにも割り当てられていない無線チャネルである未割当無線チャネルを割り当てる割当部と、  
前記割当部による無線チャネルの割り当て結果に基づいて送信信号を生成する送信信号処理部と、
を備え、
前記割当部は、
各ユーザについて、最大通信品質となる未割当無線チャネルを第１無線チャネルとして求め、前記第１無線チャネルでの通信品質を用いて通信状態に対応した第１メトリックを計算し、
前記第１メトリックに基づいて前記複数のユーザから１ユーザを選択し、この選択ユーザの前記第１無線チャネルを当該選択ユーザに割り当て、
前記第１無線チャネルを含む前記選択ユーザに割り当てられている無線チャネルに周波数軸上で隣接した未割当無線チャネルを第２無線チャネルとし、前記周波数軸上で隣接した未割当無線チャネルが複数ある場合は、通信品質が最大となる未割当無線チャネルを前記第２無線チャネルとし、この第２無線チャネルを割り当てない場合の前記選択ユーザの通信状態に対応した第２メトリックと、前記第２無線チャネルを割り当てた場合の前記選択ユーザの通信状態に対応した第３メトリックとを計算し、
前記第２メトリックと前記第３メトリックとの比較結果に基づいて、前記第２無線チャネルを前記選択ユーザに割り当てるか、又は前記選択ユーザへの無線チャネルの割り当てを終了するかを判定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記割当部は、前記選択ユーザへの無線チャネルの割り当てを終了すると判定した後は、前記複数のユーザのうち、前記選択ユーザ以外のユーザに対して未割当無線チャネルを割り当て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３】
前記割当部は、前記選択ユーザに割り当てられている無線チャネル数が所定値に達した場合、前記選択ユーザへの無線チャネルの割り当てを終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
各ＭＣＳを選択するために必要な無線チャネルの通信品質を規定した第１テーブルと、ＭＣＳ及び無線チャネル数の組み合わせに対して伝送可能なデータサイズの情報を規定した第２テーブルとを記憶している記憶部をさらに備え、
前記割当部は、前記選択ユーザに前記第２無線チャネルを割り当てない場合と割り当てた場合の各々について、前記第１テーブル及び前記第２テーブルを参照して前記選択ユーザの伝送可能なデータサイズを求め、求めたデータサイズを前記第２メトリック及び前記第３メトリックとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
各ユーザの送信電力上限の情報を管理する無線リソース制御部をさらに備え、
前記割当部は、前記第１無線チャネルを求めるにあたり、各ユーザに割り当てる無線チャネル数及び各ユーザの送信電力上限を用いて前記通信品質を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記第１メトリックは、ＳＩＮＲ、ＳＮＲ、ＲＳＲＰ、ＲＳＳＩ、無線チャネルの品質から計算される伝送量、過去の伝送量、又は過去の伝送機会であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
アンテナを介して無線信号の送受信を行う無線部と、
前記無線部から前記受信信号を受け取り、前記無線部へ前記送信信号を出力する請求項１乃至６のいずれかに記載の無線通信装置と、
前記無線通信装置をネットワークへ接続するインタフェースと、
を備える無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シングルキャリア伝送は、電力増幅器におけるピーク対平均電力比を低減し、高い電力効率で通信するために有効な方法である。シングルキャリア周波数分割多元接続方式（SC-FDMA: Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）は、セルラーシステムのようなマルチユーザ環境において、シングルキャリア伝送の複数ユーザを周波数上で多元接続し、マルチユーザダイバーシチ効果により周波数利用効率を向上させることができる。
【０００３】
ＳＣ−ＦＤＭＡでは、シングルキャリア伝送で通信するユーザに無線チャネルを割り当てる際に、周波数軸上で連続した無線チャネルを割り当てる必要がある。従来の無線チャネル割り当て方法では、無線チャネルグループの数に応じて演算量が膨大になるという問題があった。また、1ユーザが全帯域を占有する傾向が高く、マルチユーザダイバーシチ効果が得られにくいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、演算量を抑制し、かつマルチユーザダイバーシチ効果が得られやすいように、ユーザに対して無線チャネルを割り当てることができる無線通信装置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】
【０００６】
本実施形態によれば、無線通信装置は、各ユーザについて、複数の無線チャネルの各々の通信品質を取得する取得部と、複数のユーザから１ユーザを選択し、選択したユーザに対して未割当無線チャネルを割り当てる割当部と、を備えている。前記割当部は、各ユーザについて、最大通信品質となる未割当無線チャネルを第１無線チャネルとして求め、前記第１無線チャネルでの通信品質を用いて通信状態に対応した第１メトリックを計算し、前記第１メトリックに基づいて前記複数のユーザから１ユーザを選択し、この選択ユーザの前記第１無線チャネルを当該選択ユーザに割り当てる。また、前記割当部は、前記選択ユーザに割り当てられている無線チャネルに周波数軸上で隣接した未割当無線チャネルの割り当てを、所定条件を満たす限り繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。
【図２】無線チャネルの一例を示す図である。
【図３】同第１の実施形態に係る無線通信方法を説明するフローチャートである。
【図４】各無線チャネルにおけるＳＩＮＲの一例を示すグラフである。
【図５】ユーザ数とセルスループットとの関係の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。
【図７】同第２の実施形態に係る記憶部に記憶されるテーブルの一例を示す図である。
【図８】同第２の実施形態に係る記憶部に記憶されるテーブルの一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第１〜第４の実施形態のいずれかに係る無線通信装置を備える無線通信システムの概略構成図である。
【図１２】本発明の第１〜第４の実施形態のいずれかに係る無線通信装置を備える無線通信システムの概略構成図である。
【図１３】本発明の第１〜第４の実施形態のいずれかに係る無線通信装置を備える無線通信システムの概略構成図である。
【図１４】本発明の第１〜第４の実施形態のいずれかに係る無線通信装置を備える無線通信システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示す。図１に示すように、無線通信装置１００は、ベースバンド信号処理部１０１、受信信号処理部１０２、伝搬路情報取得部１０３、無線チャネル割当部１０４、及び送信信号処理部１０５を備えている。
【００１０】
ベースバンド信号処理部１０１は、信号受信時に、周波数推定、シンボルタイミング推定、位相推定、及びシンボル判定を行い、復調シンボルを受信信号処理部１０２に通知する。また、ベースバンド信号処理部１０１は、信号送信時に、シンボルマッピング及びパルス成形を行う。
【００１１】
受信信号処理部１０２は、ベースバンド信号処理部１０１から通知された復調シンボルに対して、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）、サブキャリアデマッピング、伝搬路等化、ＩＤＦＴ（Inverse DFT：逆離散フーリエ変換）、復調、デスクランブリング、デコードを行い、信号分離を行う。受信信号処理部１０２は、信号分離により参照信号を抽出し、これを伝搬路情報取得部１０３に通知する。
【００１２】
伝搬路情報取得部１０３は、受信信号処理部１０２から通知された参照信号に基づいて、各ユーザについての各無線チャネルの品質情報を取得する。無線チャネルの品質情報とはＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音電力比）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power：参照信号受信電力）、ＲＳＳＩ（Reference Signal Strength Indicator：参照信号強度）のいずれかであってもよいし、伝搬路の品質を表すその他の指標でもよい。また、連続する複数の無線チャネルを無線チャネルグループとし、無線チャネルグループに対して上記処理を実施しても良く、以下の説明において、無線チャネルを無線チャネルグループとして扱うこともできる。伝搬路情報取得部１０３は、取得した各ユーザの各無線チャネルの品質情報を、無線チャネル割当部１０４に通知する。
【００１３】
無線チャネル割当部１０４は、伝搬路情報取得部１０３から通知された無線チャネルの品質情報を用いて、ユーザに割り当てる無線チャネルを決定する。無線チャネルの割り当て方法は後述する。無線チャネル割当部１０４は、無線チャネルの割り当て結果を送信信号処理部１０５に通知する。
【００１４】
送信信号処理部１０５は、無線チャネル割当部１０４から通知された割り当て結果に基づいて制御情報信号を構成し、エンコード、スクランブリング、変調、レイヤマッピング、プリコーディング、サブキャリアマッピング、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）を行い、送信信号としてベースバンド信号処理部１０１へ出力する。
【００１５】
次に、無線チャネルの割り当てについて説明する。無線チャネルの一例を図２に示す。図２は、３ＧＰＰ  ＬＴＥ（Long Term Evolution）の無線チャネルを示している。３ＧＰＰ  ＬＴＥでは、１８０ｋＨｚ幅の周波数と１ｍｓｅｃのサブフレーム時間長で区切られるリソースを、ユーザに割り当てることができる最小の無線チャネルサイズとしており、周波数方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）の無線チャネルが存在している。無線チャネルは、周波数軸上で隣接する複数の無線チャネルでグループ化されていても良く、その場合、以降の説明において、無線チャネルを無線チャネルグループと考えることができる。
【００１６】
図３に示すフローチャートを用いて、無線チャネル割当部１０４による無線チャネル割り当て処理を説明する。なお、無線チャネルの割り当てにあたっては、１以上の未割当無線チャネルと、１以上の選択候補が存在するものとする。未割当無線チャネルは、どのユーザにも割り当てられていない無線チャネルである。また、選択候補とは、無線チャネルの割り当て候補である１以上のユーザである。
【００１７】
（ステップＳ１０１）伝搬路情報取得部１０３で取得された品質情報に基づき、各選択候補について、未割当の無線チャネルのうち、どの無線チャネルが最大（最良）品質となるかを求める。以下、各選択候補にとって最大品質となる未割当無線チャネルを第１無線チャネルと称する。
【００１８】
そして、第１無線チャネルでの最大品質を用いて、各選択候補のメトリック（metric）を計算する。メトリックとは、最大品質そのものでもよいし、最大品質と過去のデータ伝送量とをプロポーショナルフェア規範により組み合わせたものでもよい。また、過去の伝送量又は伝送機会をメトリックとしてもよい。
【００１９】
また、以下の数式１により、無線チャネルの品質からシャノン容量で計算される伝送量Ｃをメトリックとしてもよい。
【数１】
0005631828.tif 000002
数式１において、αは補正係数、Ｂは周波数帯域幅、γはＳＮＲ又はＳＩＮＲである。伝送量Ｃにはシステムに応じて下限や上限を設けても良い。
【００２０】
また、上述した複数の要素を組み合わせたものをメトリックとしてもよい。
【００２１】
なお、このステップＳ１０１において各選択候補について計算される通信状態に対応したメトリックを第１メトリックと称する。
【００２２】
（ステップＳ１０２）ステップＳ１０１で求めた各ユーザについての第１メトリックに基づいて、選択候補の中から１ユーザを選択する。例えば、ステップＳ１０１において、第１メトリックを最大品質としていた場合は、最大品質が最も大きいユーザを選択する。また、第１メトリックを、最大品質と過去のデータ伝送量とをプロポーショナルフェア規範により組み合わせたものとした場合は、この値が最大のユーザを選択する。
【００２３】
また、例えば、第１メトリックを過去の伝送量又は伝送機会とした場合、この値が最小のユーザを選択する。また、第１メトリックを数式１で算出される伝送量Ｃとした場合、この伝送量Ｃが最大のユーザを選択する。
【００２４】
そして、選択ユーザに対して、当該ユーザにとって最大品質の無線チャネルである第１無線チャネルを割り当てる。
【００２５】
（ステップＳ１０３）選択ユーザに対して割り当てられている無線チャネルに周波数軸上で隣接する無線チャネルが未割当無線チャネルであるか否かを調べる。
【００２６】
隣接する無線チャネルが未割当無線チャネルの場合はステップＳ１０４へ進む。
【００２７】
一方、隣接する無線チャネルが未割当無線チャネルでない場合はステップＳ１０８へ進む。このとき、ステップＳ１０２において選択されたユーザを、選択候補から除外する。
【００２８】
（ステップＳ１０４）選択ユーザについて、当該ユーザに割り当てられている無線チャネルでの通信状態に対応したメトリックを第２メトリックとして計算する。第２メトリックは、例えば、無線チャネルの品質と割り当て無線チャネル数から計算される伝送量（数式１参照）とすることができる。このとき、無線チャネルの品質は、割り当てられている無線チャネル数が２以上であれば各無線チャネルの品質の平均としても良いし、統計的な性質をもって有効値を決定するために、以下の数式２のようなＥＥＳＭ（Effective Exponential SNR Mapping）や、ＭＩＥＳＭ（Mutual Information ESM）等の方法を用いて計算してもよい。
【数２】
0005631828.tif 000003
数式２において、γeffは実効ＳＮＲ又はＳＩＮＲ，γiは無線チャネルiのＳＮＲ又はＳＩＮＲであり、ｎは割り当てる無線チャネル数である。これらの実効的な無線チャネルの品質を求める計算では、数式２におけるＥＥＳＭのβのような係数を事前にシステムに応じて調整することで実際に近い無線チャネル品質が推定できる。
【００２９】
選択ユーザに割り当てられている無線チャネルに隣接する未割当無線チャネルが１つの場合には、この未割当無線チャネルを第２無線チャネルとする。また、選択ユーザに割り当てられている無線チャネルに隣接する未割当無線チャネルが複数ある場合は、このうち品質が最大のものを第２無線チャネルとする。そして、この第２無線チャネルを選択ユーザに割り当てた場合のメトリックを第３メトリックとして計算する。第３メトリックは第２メトリックと同じ手法で計算する。
【００３０】
（ステップＳ１０５）ステップＳ１０４で算出した第２メトリック及び第３メトリックを比較する。
【００３１】
第３メトリックが第２メトリックよりも大きい場合、すなわち第２無線チャネルを選択ユーザに割り当てることでスループットが向上する場合は、ステップＳ１０６へ進む。
【００３２】
一方、第３メトリックが第２メトリックよりも大きくない場合、すなわち第２無線チャネルを選択ユーザに割り当ててもスループットが向上しない場合は、ステップＳ１０８へ進む。例えば、品質があまり良くない第２無線チャネルを割り当てると、選択ユーザに適用可能な変調方式が変わり、スループットが低下することがある。ステップＳ１０８へ進む際には、ステップＳ１０２において選択されたユーザを、選択候補から除外する。
【００３３】
（ステップＳ１０６）第２無線チャネルを選択ユーザに割り当てる。このとき、第３メトリックを新たな第２メトリックとして記憶しておくことで、次回以降、無線チャネルの追加割り当てを行う際の演算量を低減することができる。
【００３４】
（ステップＳ１０７）選択ユーザに割り当てられている無線チャネルで見積もられる伝送量が既定の所要伝送量を満たす場合、当該ユーザへの無線チャネル割り当てを終了し、ステップＳ１０８へ進む。また、選択ユーザに割り当てられている無線チャネルの数が、システム既定の１ユーザ当たりの最大割当無線チャネル数に到達した場合、当該ユーザへの無線チャネル割り当てを終了し、ステップＳ１０８へ進むようにしても良い。１ユーザ当たりの最大割当無線チャネル数は、収容ユーザ数（選択候補のユーザ数）に基づいて決定されてもよい。ステップＳ１０８へ進む際には、ステップＳ１０２において選択されたユーザを、選択候補から除外する。
【００３５】
一方、選択ユーザに割り当てられている無線チャネルで見積もられる伝送量が既定の所要伝送量を満たさない場合には、ステップＳ１０３に戻り、再度、無線チャネルの割り当て処理を行う。
【００３６】
（ステップＳ１０８）他の選択候補のユーザ及び未割当無線チャネルが存在する場合にはステップＳ１０１に戻り、各選択候補について第１メトリックを計算し、無線チャネルの割り当て処理を継続する。
【００３７】
他の選択候補のユーザ又は未割当無線チャネルの少なくともいずれか一方が存在しない場合には、無線チャネルの割り当て処理を終了する。また、無線チャネルが割り当てられているユーザの数が、システム既定の最大選択ユーザ数に到達した場合にも無線チャネルの割り当て処理を終了するようにしても良い。
【００３８】
次に、図４を用いて、無線チャネルの割り当て処理の一例を説明する。この例では、ユーザ１〜３に対して、無線チャネル＃１〜＃１０を割り当てるものとする。図４は、各ユーザの各無線チャネルにおけるＳＩＮＲを示している。チャネル割り当て開始時に全無線チャネルが未割当であるとし、各ユーザに割り当たる無線チャネルは周波数軸上で必ず連続しなければならないものとする。
【００３９】
まず、各ユーザにとってＳＩＮＲが最大となる第１無線チャネルを求め、この第１無線チャネルで第１メトリックを計算する。ここでは、第１メトリックをＳＩＮＲとする。ユーザ１及びユーザ２は無線チャネル＃２が第１無線チャネルであり、ユーザ３は無線チャネル＃１が第１無線チャネルである。
【００４０】
次に、第１メトリックが最大のユーザであるユーザ１を選択し、ユーザ１に第１無線チャネルである無線チャネル＃２を割り当てる。
【００４１】
無線チャネル＃２に隣接する無線チャネル＃１、＃３は未割り当てである。ユーザ１にとっては無線チャネル＃３のＳＩＮＲより無線チャネル＃１のＳＩＮＲの方が高いため、無線チャネル＃１が第２無線チャネルとなる。
【００４２】
そして、ユーザ１に、第２無線チャネルである無線チャネル＃１を割り当てない場合、すなわち無線チャネル＃２のみ割り当てた場合の伝送量を第２メトリックとして計算する。また、ユーザ１に、第２無線チャネルである無線チャネル＃１を割り当てた場合、すなわち無線チャネル＃１及び＃２を割り当てた場合の伝送量を第３メトリックとして計算する。
【００４３】
続いて、第２メトリックと第３メトリックとを比較する。この例では、第３メトリックが第２メトリックより大きかったとする。つまり、ユーザ１に割り当てる無線チャネル数が増加したことにより伝送量が増加したものとする。そのため、第２無線チャネルである無線チャネル＃１がユーザ１に割り当てられる。
【００４４】
また、この例では、無線チャネル＃１をユーザ１に割り当ててもユーザ1の所要伝送量は満たされていないものとし、ユーザ１への無線チャネルの割り当てを続ける。
【００４５】
ユーザ1に割り当て済みの無線チャネル＃１、＃２に隣接する未割当無線チャネルは無線チャネル＃３のみである。従って、無線チャネル＃３が新たな第２無線チャネルとなる。
【００４６】
そして、ユーザ１に、第２無線チャネルである無線チャネル＃３を割り当てない場合、すなわち無線チャネル＃１、＃２を割り当てた場合の伝送量を第２メトリックとして計算する。なお、これは無線チャネル＃１を割り当てるか否か判定する際に第３メトリックとして計算しているので、その計算結果を用いることで、演算を省略し、演算量を減らすことができる。
【００４７】
また、ユーザ１に、第２無線チャネルである無線チャネル＃３を割り当てた場合、すなわち無線チャネル＃１及び＃２に加えて無線チャネル＃３を割り当てた場合の伝送量を第３メトリックとして計算する。
【００４８】
この例では、第３メトリックが第２メトリックより大きかったものとし、ユーザ１に無線チャネル＃３を割り当てる。また、無線チャネル＃３をユーザ１に割り当ててもユーザ1の所要伝送量は満たされていないものとし、ユーザ１への無線チャネルの割り当てを続ける。この時点ではユーザ１に無線チャネル＃１、＃２、＃３が割り当てられている。
【００４９】
ユーザ1に割り当て済みの無線チャネルに隣接する未割当無線チャネルは無線チャネル＃４のみである。従って、無線チャネル＃４が新たな第２無線チャネルとなる。
【００５０】
そして、ユーザ１に、無線チャネル＃４を割り当てない場合、すなわち無線チャネル＃１〜＃３を割り当てた場合の伝送量を第２メトリックとして計算する。なお、これは無線チャネル＃３を割り当てるか否か判定する際に第３メトリックとして計算しているので、その計算結果を用いることで、演算を省略できる。
【００５１】
また、ユーザ１に、無線チャネル＃４を割り当てた場合、すなわち無線チャネル＃１〜＃３に加えて無線チャネル＃４を割り当てた場合の伝送量を第３メトリックとして計算する。
【００５２】
この例では、無線チャネル＃４は、ユーザ１に既に割り当てられている無線チャネルに比べて品質が大きく低下し、第３メトリックは第２メトリックより小さくなる。そのため、ユーザ１に第２無線チャネルの無線チャネル＃４を割り当てず、ユーザ1への無線チャネルの割り当てを終了し、ユーザ1を選択候補から除外する。
【００５３】
この時点で、未割当の無線チャネルは無線チャネル＃４〜＃１０まで存在し、選択候補としてユーザ２及びユーザ３が存在する。そのため、無線チャネルの割り当て処理を継続する。
【００５４】
各選択候補（ユーザ２及びユーザ３）にとってＳＩＮＲが最大となる第１無線チャネルを求め、この第１無線チャネルで第１メトリックを計算する。第１メトリックはＳＩＮＲである。ユーザ２は無線チャネル＃９が第１無線チャネルであり、ユーザ３は無線チャネル＃７が第１無線チャネルである。
【００５５】
次に、第１メトリックが最大のユーザであるユーザ２を選択し、ユーザ２に第１無線チャネルである無線チャネル＃９を割り当てる。
【００５６】
ユーザ２についても、ユーザ１と同様に、未割当の無線チャネルの中から、ＳＩＮＲが高い順に割り当てていく。詳細な処理の説明は割愛するが、所要伝送量を満たさずに無線チャネル＃９に続いて無線チャネル＃１０、＃８、＃７が順に割り当てられるものとする。ユーザ２に無線チャネル＃６を割り当てることで伝送量が低下する状況となり、ユーザ２への無線チャネルの割り当てを終了し、ユーザ２を選択候補から除外する。
【００５７】
この時点で、ユーザ１には無線チャネル＃１〜＃３が割り当てられており、ユーザ２には無線チャネル＃７〜＃１０が割り当てられている。また、未割当の無線チャネルは無線チャネル＃４〜＃６まで存在し、選択候補としてユーザ３が存在する。そのため、無線チャネルの割り当て処理を継続する。
【００５８】
ユーザ３にとってＳＩＮＲが最大となる第１無線チャネルは無線チャネル＃４である。そのため、ユーザ３に無線チャネル＃４を割り当てる。ユーザ３についても、ユーザ１及びユーザ２と同様に、未割当の無線チャネルの中から、ＳＩＮＲが高い順に割り当てていく。ユーザ３に無線チャネル＃５が割り当てられたところでユーザ３の所要伝送量が満たされたものとし、ユーザ３への無線チャネルの割り当てを終了して、ユーザ３を選択候補から除外する。
【００５９】
この時点で、未割当の無線チャネルとして無線チャネル＃６が存在するが、選択候補のユーザが存在しないため、無線チャネルの割り当て処理を終了する。
【００６０】
結果として、ユーザ１に無線チャネル＃１〜＃３、ユーザ２に無線チャネル＃７〜＃１０、ユーザ３に無線チャネル＃４、＃５が割り当てられる。いずれのユーザにも周波数軸上で連続した無線チャネルが割り当てられる。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、１ユーザに対して周波数軸上で連続した無線チャネルを割り当てる際に（図３のステップＳ１０３〜Ｓ１０７）、計算済みのメトリックを再利用することで、演算量を抑制することができる。また、各ユーザに対して、周波数軸上で連続した無線チャネルを割り当てることができる。
【００６２】
従って、本実施形態によれば、演算量を抑制し、かつマルチユーザダイバーシチ効果が得られやすいように、ユーザに対して無線チャネルを割り当てることができる。
【００６３】
（計算機シミュレーションによる第１の実施形態と比較例との特性比較）
本発明の第１の実施形態による無線チャネルの割り当て方法の効果を示すために、計算機シミュレーションにより、第１の実施形態と比較例との比較評価を実施した。
【００６４】
評価条件は周波数帯域幅１０ＭＨｚ（無線チャネル数５０）、正六角形７セルラップアラウンド環境、基地局間距離５００ｍ、一様分布ユーザ配置、ユーザ送信アンテナ数１、ユーザ最大送信電力２３ｄＢｍ、ユーザ移動速度３０ｋｍ／ｈ、基地局受信アンテナ数４、基地局ＭＭＳＥ受信、フルバッファトラフィックモデルとした。ユーザ選択メトリックにはプロポーショナル規範を採用した。
【００６５】
比較例による無線チャネルの割り当て方法は、未割当の無線チャネルに対して連続する無線チャネルの組み合わせを無線チャネルグループとして全探索を行い、全無線チャネルグループと全未選択ユーザの組み合わせ毎にプロポーショナル規範のメトリックを計算し、この値が高い順に無線チャネルグループに含まれる無線チャネルをユーザに割り当てるものである。
【００６６】
図５は、セルあたりのユーザ数に対するセルスループットを示している。図５において、“Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ”は比較例による無線チャネル割り当て方法に対応し、 “Ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ”は本実施形態による無線チャネル割り当て方法に対応する。比較例による方法では、連続した複数の無線チャネルが一度に割り当たる可能性が高いのに比べて、本実施形態による方法では、１無線チャネルずつ割り当てられる。
【００６７】
また、“ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ１”は、全５０無線チャネルが未割当の状態からチャネル割り当てを開始する場合を示し、“ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ２”は５０無線チャネルのうち最大５無線チャネルがランダムな既割当の状態から無線チャネル割り当てを開始した場合を示す。“ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ２”ではリアルタイム性の高いトラフィックが最優先で割り当てられている状態からチャネル割り当てを開始することを簡易に模擬しており、これは後述する第３の実施形態に対応している。
【００６８】
図５から、本実施形態による無線チャネル割り当て方法によれば、ユーザ数が多い状況で大きな特性向上が得られることが分かる。
【００６９】
（第２の実施形態）図６に本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置の構成図を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、記憶部１０６が設けられている点が異なる。図６において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
記憶部１０６は、各ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme：変調符号化スキーム）を選択するために必要な無線チャネル品質を規定したテーブルを記憶している。テーブルに規定される無線チャネル品質は、例えば図７に示すようなＳＮＲでも良いし、ＳＩＮＲやＲＳＳＩ等の他のチャネル品質を表す値であっても良い。
【００７１】
各ＭＣＳについて必要とされる無線チャネル品質値は事前に所要の誤り率を満たすように設定される。誤り率とは、ＢＬＥＲ（Block Error Rate：ブロック誤り率）やＰＥＲ（Packet Error Rate：パケット誤り率）、ＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）を指す。
【００７２】
また、記憶部１０６は、図８に示すようなＭＣＳと無線チャネル数の組み合わせに対して伝送可能なデータサイズの情報を規定したテーブルをさらに記憶していても良い。この場合、記憶部１０６は、無線チャネル割当部１０４から無線チャネル品質値及び無線チャネル数が入力されると、無線チャネル品質値に基づいて図７に示すテーブルから適用可能なＭＣＳ番号を求め、無線チャネル数及びＭＣＳ番号に基づいて図８に示すテーブルから伝送可能なデータサイズを求め、これを無線チャネル割当部１０４へ出力する。
【００７３】
本実施形態による無線チャネルの割り当て方法は、図３に示す第１の実施形態と比較して、ステップＳ１０１及びステップＳ１０４におけるメトリックの計算が異なる。
【００７４】
本実施形態では、ステップＳ１０１において算出される第１メトリックを、適用可能なＭＣＳの周波数利用効率と符号化率から計算される伝送量、又は記憶部１０６のテーブルから直接得られる伝送可能なデータサイズとする。この場合、ステップＳ１０２では、第１メトリックが最大のユーザが選択される。
【００７５】
また、ステップＳ１０４において算出される第２メトリック及び第３メトリックを、記憶部１０６のテーブルから得られる伝送量とする。
【００７６】
記憶部１０６のテーブルを参照することにより、より実用的な伝送量を見積もることができる。従って、本実施形態に係る無線チャネルの割り当て処理により、周波数利用効率をさらに向上させることができる。
【００７７】
（第３の実施形態）図９に本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置の構成図を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、上位信号処理部１０７が設けられている点が異なる。図９において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
上位信号処理部１０７は、各ユーザ又は各バッファのＱｏＳ（Quality of Service）を管理し、各ユーザの所要伝送量情報を把握している。上位信号処理部１０７は、各ユーザの所要伝送量情報に基づいて、無線チャネル割当部１０４に対して、最優先で割り当てるべきトラフィックを通知する。無線チャネル割当部１０４は、上位信号処理部１０７から最優先で割り当てるべきトラフィックが通知された場合には、無線チャネルの状態に関わらず、指定された無線チャネルを指定されたユーザに割り当てる。最優先で割り当てるべきトラフィックの例としては、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）のようなリアルタイム性の高さが要求されるものや、決められた時間タイミングと無線チャネルで送信される再送データが挙げられる。上位信号処理部１０７は、送受信における再送制御の機能を備えていても良い。
【００７９】
本実施形態による無線チャネルの割り当て方法は、図３に示す第１の実施形態と比較して、ステップＳ１０１におけるメトリックの計算前に、上位信号処理部１０７から通知された最優先で割り当てるべきトラフィックに基づいて、無線チャネルの割り当てを行う点が異なる。
【００８０】
また、ステップＳ１０１において算出される第１メトリックを、無線チャネル割当部１０４が上位信号処理部１０７から取得した各ユーザの所要伝送量としてもよい。また、この所要伝送量と、数式１で求まる伝送量Ｃとを比較し、小さい方を実質的な伝送量とみなし、第１メトリックとしてもよい。また、この実質的な伝送量から計算されるプロポーショナル規範を第１メトリックとしても良い。
【００８１】
また、ユーザ個別のＱｏＳを第１メトリックとしても良く、その場合、ステップＳ１０２では、この第１メトリックが最大のユーザを選択する。
【００８２】
ステップＳ１０７において、選択ユーザに割り当てられている無線チャネルで見積もられる伝送量と比較される既定の所要伝送量は、上位信号処理部１０７が把握している所要伝送量である。
【００８３】
本実施形態によれば、上位信号処理部１０７が、各ユーザのＱｏＳ（Quality of Service）を管理し、所要伝送量を把握しているため、各ユーザに必要最低数の無線チャネルを割り当てることができる。そのため、周波数利用効率をさらに向上させることができる。
【００８４】
また、リアルタイム性の高いトラフィックが最優先で割り当てられている状態からチャネル割り当てを開始した場合でも、図５から分かるように、ユーザ数が多い状況で大きな特性向上が得られる。
【００８５】
（第４の実施形態）図１０に本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置の構成図を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、無線リソース制御部１０８が設けられている点が異なる。図１０において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
無線リソース制御部１０８は、各ユーザの信号処理能力や送信電力の情報を管理しており、これらを無線チャネル割当部１０４に通知する。送信電力の情報とは、例えば送信電力の上限値である。
【００８７】
本実施形態による無線チャネルの割り当て方法は、図３に示す第１の実施形態と比較して、ステップＳ１０１において、無線チャネルの品質を、無線リソース制御部１０８が無線チャネル割当部１０４に通知する各ユーザの送信電力上限に基づいて補正する点が異なる。
【００８８】
送信電力上限に基づく無線チャネルの品質の補正とは、例えば、無線チャネルの品質がＳＮＲ（γ[ｄＢ]）の場合に、このＳＮＲがユーザの送信電力上限を超えていない状況で測定されているとして、割り当てる無線チャネル数が増加することでユーザの送信電力上限を超えてしまう場合、補正された新たなＳＮＲ（γ’[ｄＢ]）は以下の数式３で表される。
【数３】
0005631828.tif 000004
ここで、Ｐｍａｘ[ｄＢｍ]は送信電力上限値、Ｐ[ｄＢｍ]は見積もり送信電力値であり、Ｐ＞Ｐｍａｘである。
【００８９】
Ｐは、１無線チャネルを送信するために必要な送信電力Ｐ０[ｄＢｍ]と、割り当てる無線チャネル数ｎを用いて、以下の数式４で表される。
【数４】
0005631828.tif 000005
ただし、λは減衰係数で（０≦λ≦１）であり、ＰＬはパスロス値[ｄＢ]である。
【００９０】
また、ステップＳ１０７において、無線リソース制御部１０８から通知される当該ユーザの送信電力上限や信号処理性能から決定される最大割当無線チャネル数に到達した場合に、当該ユーザへの無線チャネル割り当てを終了しても良い。
【００９１】
このように、無線リソース制御部１０８が管理する各ユーザの信号処理能力や送信電力の情報を用いることにより、ユーザの実態に沿った形で伝送量を見積もることができ、周波数利用効率をさらに向上させることができる。
【００９２】
無線通信装置１００は、上記第２〜第４の実施形態で説明した記憶部１０６、上位信号処理部１０７、無線リソース制御部１０８のすべてを備えていてもよいし、いずれか２つを備えていてもよい。例えば、無線通信装置１００に記憶部１０６及び無線リソース制御部１０８が設けられている場合、ＭＣＳの選択に、無線リソース制御部１０８から通知されるユーザの信号処理性能から制約を加えても良い。
【００９３】
上記第１〜第４の実施形態で説明した無線通信装置１００は、図１１〜図１４に示すような無線通信システムに設けることができる。
【００９４】
図１１に示す無線通信システムは、アンテナ部１１０、無線部１２０、無線通信装置１００、及びネットワークインタフェース部１３０を備えている。無線通信装置１００は、無線部１２０及びネットワークインタフェース部１３０に接続されている。
【００９５】
無線部１２０はアンテナ部１１０を介して無線信号の送受信を行う。無線部１２０は、アンテナと同数のアナログ部を有し、アナログ部にはフィルタ、デジタルアナログ変換器、周波数変調器、電力増幅器が含まれる。無線部１２０は、受信信号を無線通信装置１００へ渡し、無線通信装置１００から送信信号を受け取る。
【００９６】
無線通信装置１００は、ネットワークインタフェース部１３０を介してネットワークに接続される。
【００９７】
図１２に示す無線通信システムは、複数の無線部１２０が設けられており、分配／合成器１４０においてデジタル時間信号が分配／合成される。
【００９８】
図１３に示す無線通信システムは、同じ筐体に含まれた無線部１２０及び分配／合成器１４０が複数設けられており、いわゆるカスケード型やスター型接続を可能にする。
【００９９】
図１４に示す無線通信システムは、同じ筐体に含まれた無線部１２０及び無線通信装置１００が複数設けられ、これらとネットワークインタフェース部１３０とがルータ部１５０を介して接続されている。ルータ部１５０は、複数の無線通信装置１００がそれぞれネットワークインタフェース部１３０と通信することを可能にする。
【０１００】
上述した実施形態で説明した無線通信装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、無線通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【０１０１】
また、無線通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【０１０２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  無線通信装置
１０１  ベースバンド信号処理部
１０２  受信信号処理部
１０３  伝搬路情報取得部
１０４  無線チャネル割当部
１０５  送信信号処理部
１０６  記憶部
１０７  上位信号処理部
１０８  無線リソース制御部
【図１】
0005631828.tif 000006
【図２】
0005631828.tif 000007
【図３】
0005631828.tif 000008
【図４】
0005631828.tif 000009
【図５】
0005631828.tif 000010
【図６】
0005631828.tif 000011
【図７】
0005631828.tif 000012
【図８】
0005631828.tif 000013
【図９】
0005631828.tif 000014
【図１０】
0005631828.tif 000015
【図１１】
0005631828.tif 000016
【図１２】
0005631828.tif 000017
【図１３】
0005631828.tif 000018
【図１４】
0005631828.tif 000019