(57)【要約】【課題】基地局と複数の無線端末との間のチャネル品質が異なる様な状態で収容する無線基地局において、無線端末毎に適切な多値変調度を選択することにより、基地局の送信電力を削減する省電力制御を実現する。【解決手段】適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めること。【選択図】図１
2014179737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、
前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記マッピング手段は、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ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】
前記マッピング手段は、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記マッピング手段は、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記マッピング手段は、セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項６】
送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信手段を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項７】
無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定する手段を有し、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項８】
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積手段と、
加算器によって得られた該蓄積手段の出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータと
を具備し、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
【請求項９】
前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項７又は８に記載の無線基地局。
【請求項１０】
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である請求項１〜９のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の無線基地局と前記無線基地局に接続される無線端末とを含む通信システム。
【請求項１２】
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御方法であって、
前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピングステップを備え、前記マッピングステップでは、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局の制御方法。
【請求項１３】
前記マッピングステップでは、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１４】
前記マッピングステップでは、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１５】
前記マッピングステップでは、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１６】
セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１７】
送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信ステップを有する請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１８】
無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定するステップを有し、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項１９】
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積ステップと、
加算器によって得られた該蓄積ステップの出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータステップと
を具備し、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項１８に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項２０】
前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項２１】
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の無線基地局の制御方法。
【請求項２２】
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を実現させ、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局の制御プログラム。
【請求項２３】
前記マッピング手段は、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴とする請求項２２に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２４】
前記マッピング手段は、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする請求項２２に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２５】
前記マッピング手段は、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２６】
前記マッピング手段は、セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２７】
前記コンピュータに、更に、送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信手段を実現させることを特徴とする請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２８】
前記コンピュータに、更に、無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定する手段を実現させ、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項２２〜２７のいずれか１項に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項２９】
前記コンピュータに、更に、
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積手段と、
加算器によって得られた該蓄積手段の出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータ手段と
を実現させ、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項２８に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項３０】
前記マッピング手段は、前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする請求項２８又は２９に記載の無線基地局の制御プログラム。
【請求項３１】
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である請求項２２〜３０のいずれか１項に記載の無線基地局の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線基地局における適応変調に関し、特に多値変調レベルの変更と無線リソースへの割り当てを行う無線基地局の省電力化に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信機と受信機の間のチャネル品質が時間や場所に応じて変動する無線通信システムにおいて、チャネル品質に応じて適応的に変調方式を変更する方法が知られている。これは適応変調と呼ばれる技術であり、移動通信システムや無線ローカルエリアネットワークにおいて広く用いられている。非特許文献１に適応変調の原理が述べられており、以下では図１３のモデル図を基に適応変調を用いた無線通信システムの例を説明する。
【０００３】
尚、適応変調と同様に適応符号化でもチャネル品質に応じた適応送信が可能であり、同様に非特許文献１に適応符号化の原理が述べられており、これらの組み合わせである適応変調符号化技術が知られている。以下では適応変調を中心に説明するが、適応符号化もその組み合わせも同様であるので説明を割愛する。
【０００４】
図１３において、送信機２０００に対して送信信号が入力されると、適切な変調方式と多値変調度を選択して信号の変調および符号化処理をおこなう。ここで、変調方式および符号化率の選択は、受信機２０２０から帰還チャネル２０３０を介して得られたチャネル品質の推定結果に基づきおこなわれる。このチャネル品質のことをＣＱＩと呼ぶ。送信機２０００が選択した変調方式及び符号化率は、所要の信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）や信号対雑音比（ＳＮＲ）を満足するように選ばれたものである。送信された信号はチャネル２０１０において時変の電力利得と雑音や干渉波が加えられ、受信機２０２０に到達する。受信機２０２０では信号の復調および復号処理をおこない、受信信号を取り出す。また、受信機２０２０はチャネル推定をおこない、帰還チャネル２０３０を介して送信機２０００にチャネル品質の情報を伝達する。
【０００５】
尚、チャネル品質は無線基地局と端末との間の距離減衰（チャネル利得）に大きく依存しており、端末が基地局の近くに位置する場合には良く、反対に基地局から遠くセルエッジに位置する場合には悪くなる。この様に、端末の位置に対応して変化するため、時にジオメトリ(geometry)などと呼ばれる。ここでは距離減衰と干渉も含んでジオメトリという言い方をすることにする。
【０００６】
一般に無線通信で多く用いられている適応変調は、回線容量を最大化するように変調方式の選択をおこなう。すなわち、帰還チャネルから得られたチャネル品質の推定結果に対して、最も１シンボルあたりの伝達情報量が多い変調方式を選択する。例えば、１シンボルあたりの情報量がそれぞれ２、４、６[bits]であるＱＰＳＫ変調、１６ＱＡＭ変調、６４ＱＡＭ変調の所要ＳＮＲをＺ１、Ｚ２、Ｚ３[dB]とすれば、チャネル品質がＺ３以上の場合にはＱＰＳＫ変調、１６ＱＡＭ変調、６４ＱＡＭ変調のいずれも適用可能となる。このとき、１６ＱＡＭ変調を適用すればＱＰＳＫ変調の２倍、６４ＱＡＭ変調を適用すればＱＰＳＫの３倍の回線容量を得ることができる。このようにＳＮＲが良好な場合、多値変調度を上げることにより平均スループットを向上するだけでなく、逆に変調多値レベルを下げることにより送信電力を低減することも可能である。例えば、６４ＱＡＭ変調の変わりに１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ変調を適用すれば送信電力をそれぞれＺ３−Ｚ２、Ｚ３−Ｚ１  [dB]に低減でき、無線通信の省電力化を図ることができる。
【０００７】
適応多値変調による無線基地局装置の省電力化に関する従来の技術としては特許文献１が挙げられる。特許文献１では、転送するデータ量が所定の閾値未満であるか、あるいは利用可能な無線リソース量が所定の値以上の場合に多値変調度を下げることにより省電力化を図る方法が開示されている。また、特許文献１では、繁忙時間帯以外の場合に送信部、受信部または両方の部分的停止をおこなうことにより省電力化を図っている。さらに特許文献１では、転送するデータ量が所定の閾値以上の場合、低値変調から多値変調へと切り替えることにより回線容量の増大を図っている。
【０００８】
また、非特許文献２では、IEEE 802.16標準に従う無線通信システムの上り回線において、適応変調符号化方式(Modulation and Coding Scheme, 以下MCSともいう)のレベル（ＭＣＳレベル）を適応的に切り替えることにより、省電力制御をおこなう方法が示されている。非特許文献２では、回線容量（上りサブフレームの利用率）に空きがある場合、Expand SchemeとReplacement Schemeの２段階で省電力制御をおこなう。まずExpand Schemeでは、最も送信電力が低減できる余地がある移動端末から順番に選択し、その移動端末のＭＣＳレベルを変更して送信電力が最も低い多値変調度を適用する。これを繰り返し、回線容量の空きがなくなるか、あるいはすべての移動端末のＭＣＳレベルの変更を完了できた場合にはReplacement Schemeに移る。次にReplacement Schemeでは、２つの移動端末を比較し、互いにＭＣＳレベルを変更した場合に送信電力を低減でき、かつ回線容量の空きがあればＭＣＳレベルの変更をおこなう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２５２２８２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Andrea Goldsmith,「ゴールドスミス  ワイヤレス通信工学」、丸善、２００７、pp.369-389
【非特許文献２】W. Kim, J. Yoon, J. Baek. Y. Suh, ”Power Efficient Uplink Resource Allocation Schemes in IEEE 802.16 OFDMA Systems”, IEICE Transactions on Communications, Vol. E92-B, No. 9, pp. 2891-2902, 2009.09
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に無線セル内には様々なチャネル品質の無線端末が混在する。適用可能な多値変調度は無線端末によって異なり、セル容量は時変である。このため、輻輳を回避しつつ消費電力を最小化するには、無線端末毎に多値変調度を適切に設定する必要がある。
【００１２】
しかしながら、特許文献１には、低負荷時に低い多値変調度の変調方式に切り替える省電力制御方法が開示されているが、様々なチャネル品質の無線端末群の中からどの無線端末を選択して変調方式を変更するかについては述べられていない。このため、必ずしも送信電力を最も低減するように端末や変調方式が選択されないという問題があった。
【００１３】
多値変調度に応じて必要な送信電力・所要ＳＮＲは指数的に増加する傾向があり、チャネル利得や干渉が一定ならば最も高い送信電力となる多値変調度の端末数をできるだけ少なくするのが送信電力削減に有効である。しかしながら、非特許文献２に記載された方法では、回線容量に空きがある範囲でもっとも送信電力の低減余地の大きい端末から順番に選択して最も低い送信電力となる多値変調度へと切り替える方式をとっており、必ずしも送信電力が最小化されないという問題があった。また、Replacement Scheme処理では任意の２つの無線端末に対して電力削減効果のある多値変調度を探索しており、無線端末の組み合わせが多くなると計算量が膨大になり、しかも送信電力が最小となる保証はないという課題があった。
【００１４】
また、特に注意を要するのは、これらの特許文献１や非特許文献２の方法は最も低い送信電力となる多値変調度へと切り替え、言い換えるならば送信電力を減少させることしか考えていない点である。それに対して、本発明は端末によっては高い送信電力となる多値変調へ切り替え、送信電力をわざと増加させ、基地局がまかなう全端末の総送信電力を減少させる様に無線リソースの配分の割り当てと電力配分の割り当てを行う点が特許文献１や非特許文献２の方法と根本的に異なる点である。この様な内容は特許文献１や非特許文献２に全く記載されていない。
【００１５】
［発明の目的］
本発明の目的は、基地局と複数の無線端末との間のチャネル品質が異なる様な状態で収容する無線基地局において、無線端末毎に適切な多値変調度を選択することにより、基地局の送信電力を削減する省電力制御を実現することである。また、本発明の他の目的は、基地局において無線端末や多値変調度の選択のための計算量が少ない省電力制御を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の無線基地局は、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴として構成される。
【００１７】
更に、本発明の無線基地局の制御方法は、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御方法であって、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピングステップを備え、前記マッピングステップでは、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明の無線基地局の制御プログラムは、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御プログラムであって、コンピュータに、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を実現させ、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、基地局と複数の無線端末との間のチャネル品質が異なる様な状態で収容する無線基地局において、無線端末毎に適切な多値変調度を選択することにより、基地局の送信電力を削減する省電力制御を実現できる。また、本発明により、基地局において無線端末や多値変調度の選択のための計算量が少ない省電力制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の無線基地局の内部構成を示す図である。
【図２】本発明の周波数方向と時間方向の無線リソースのマッピング図である。
【図３】汎関数とその変分の説明図である。
【図４】適応変調のリソースマッピングを示す図である。。
【図５】省電力型適応変調のリソースマッピングを示す図である（チャネル利得が一定の場合）。
【図６】セルエッジ端末も含んだ適応変調のリソースマッピングを示す図である。
【図７】セルエッジ端末も含んだ省電力型適応変調のリソースマッピングを示す図である。
【図８】本発明の説明の為の適応変調のリソースマッピングを示す図であり、（Ａ）は（処理前）を示し、（Ｂ）はアンバランスを許容した処理後を示し、（Ｃ）は平坦に処理した場合を示す。
【図９】本発明の適応変調のリソースマッピングを示す図であり、（Ａ）はリソースブロックとJdiff(n)の関係、（Ｂ）はリソースブロックと送信電力P(n)の関係を示す。
【図１０】本発明の妥当性検証の為の適応変調のリソースマッピングを示す図である（２ユーザ）。
【図１１】本発明の適応変調のリソースマッピングを示す図であり、（Ａ）はリソースブロックとJdiff(n)の関係（チャネル品質一定）、（Ｂ）はリソースブロックと送信電力P(n)（チャネル品質一定）を示す。
【図１２】ハードウェアで実現した本発明の適応変調のリソースマッピングを示す図である。
【図１３】従来の適応変調の動作を表すモデル図である。
【図１４】時間平均による省電力化の説明図である。
【図１５】本発明のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔構成の説明〕
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
先ず本発明の実施形態の原理的な側面から説明する。
【００２２】
本発明の実施形態の特徴は、チャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）が無線リソースによって異なる場合である。しかし、内容の理解をし易くする為及び説明のしやすさから、先ずチャネル利得が無線リソースに渡って一定である場合で示す。ここで、無線リソースとは具体的にはＯＦＤＭ方式でみると、図２に示した様に、周波数方向と時間方向で見て、周波数方向ではコヒーレント帯域で複数の周波数ブロックに分割したもの、時間方向ではコヒーレント時間で分割したもので、ここでは便宜上リソースブロックに分割したという言い方をする。リソースブロックの各々は１以上のサブキャリアを含み、時間方向では１以上のシンボルを含む。リソースブロック内ではチャネル利得や干渉成分はほぼ一定と考える。即ちこのリソースブロックがスケジューリングやマッピングの基本単位となる。尚、ここからの電力量最小つまり最適な省電力の証明にあたっては連続系で示す。実際に取りうる値は、厳密には離散系ではあるが、量子化誤差として扱うという考え方である。
【００２３】
今、リソースブロック数Ｓで同一の総情報量ｂ[bits]を送信する上でリソースブロックｘにより送信ビット数ｆ（ｘ）[bits]を送出するものとする。ここでリソースブロックｘのｘは周波数方向及び時間方向、更に無線端末に対しても全部含めて一次元に展開し、連続になるように並び替えたものと思えばよい。無線セルから送られる総情報量がｂであるから、
【数１】
2014179737.tif 000003
が一定という制約条件が得られる。
【００２４】
また、その積分
【数２】
2014179737.tif 000004
を定義する。上述の関係より、
【数３】
2014179737.tif 000005
となる。
【００２５】
以上の条件の下で、送信するビット数に応じてビット対応送信電力増幅器が電力消費するビット対応消費関数Ｇ（ｆ）により、消費電力量Ｊを以下の様に定義する。
【数４】
2014179737.tif 000006
ここで、リソースブロックｘにより送信電力増幅器が消費する電力は、
【数５】
2014179737.tif 000007
となる。図３にｆ（ｘ）、ｙ＝Ｆ（ｘ）及び汎関数の例
【数６】
2014179737.tif 000008
とその変分δｙを記す。
【００２６】
以上の条件の下に、総消費電力量Ｊを最小にする極値関数Ｆ（ｘ）を汎関数
【数７】
2014179737.tif 000009
を用いて求めることにする。汎関数
【数８】
2014179737.tif 000010
の取り方によってＪは色々な値を取る。しかし、下記の二点は上述の制約条件から確定している。
【００２７】
【数９】
2014179737.tif 000011
【００２８】
そこで、汎関数
【数１０】
2014179737.tif 000012
を比較関数とし、極値関数となる停留関数ｙ＝Ｆ（ｘ）を元に以下の様に定義する。
【数１１】
2014179737.tif 000013
上述より
【数１２】
2014179737.tif 000014
である。従って汎関数に対する消費電力量Ｊは、
【数１３】
2014179737.tif 000015
となり、変分
【数１４】
2014179737.tif 000016
で、停留点で
【数１５】
2014179737.tif 000017
となる。そこで、微分と積分は交換出来るので、
【数１６】
2014179737.tif 000018
【００２９】
ここで、
【数１７】
2014179737.tif 000019
と置くと、上式は、以下の様になる。
【数１８】
2014179737.tif 000020
【００３０】
部分積分の関係、
【数１９】
2014179737.tif 000021
より上式の積分は、
【数２０】
2014179737.tif 000022
となる。数式１２の制約条件より
【数２１】
2014179737.tif 000023
であるから、数式２０の第一項は“０”である。従って、
【数２２】
2014179737.tif 000024
でなければならないことが分かる。ｙ´＝ｚ´であるから、
【数２３】
2014179737.tif 000025
【００３１】
従って、
【数２４】
2014179737.tif 000026
ならば上述の汎関数は総消費電力量Ｊを最小にする極値関数となる。
【００３２】
即ち、総消費電力量Ｊを最小にする条件は
【数２５】
2014179737.tif 000027
となる。
【００３３】
Ｇ（ｆ（ｘ））はリソースブロックｘにより送信電力増幅器が消費する電力である。総消費電力量Ｊを最小にする条件は各リソースブロックによる送信電力増幅器が消費する電力が全て等しい時、言い換えるならば、リソースブロックｘによる送信電力が全て等しい時、即ち送信電力密度が一定の時、総消費電力量Ｊが最小となることを示している。更に詳しく見ると、Ｇ（ｆ（ｘ））は送信ビット数ｆ（ｘ）の関数である。即ち、各リソースブロックｘによる送信ビット数ｆ（ｘ）が等しいとき、総消費電力量Ｊが最小となることを示している。
【００３４】
即ち、空き無線リソースも使って無線リソースにマッピングした方が基地局の消費電力を削減出来ることを示している。
【００３５】
この原理に基づいて無線リソースに割り当てる方法を図４、図５の例を基に説明する。
【００３６】
先ず、図４の様に無線リソースにマッピングされているものとする。無線リソースの左のリソースブロックをみると、一番目はＱＰＳＫ変調をマッピングしている。ＱＰＳＫはシンボル当たり２ビット送信することが出来る。このＱＰＳＫを送る為の電力を１とする。尚、ここで用いているリソースブロックは周波数方向で一個のサブキャリア、時間軸方向で一個のシンボルを含んでいるものとする。二番目から四番目のリソースブロックには６４ＱＡＭ変調をマッピングしている。６４ＱＡＭはシンボル当たり６ビット送信することが出来る。これらの多値変調は同じ品質を維持する為には２ビット増える毎に送信電力をほぼ４倍にする必要がある。従って６４ＱＡＭの電力は４×４＝１６となる。図４の上部にそれぞれのリソースブロックに対応した電力が書かれている。五番目から七番目のリソースブロックは空きリソースである。従って総送信電力は１＋１６＋１６＋１６＝４９［Ｗ］、総送信ビット数は２＋６＋６＋６＝２０[bit]となる。
【００３７】
以上の結果と同じ総ビット数で、上述の原理に基づいて省電力化したのが図５である。同原理から、各リソースブロックｘが同じ送信ビット数ｆ（ｘ）のとき、総消費電力量Ｊが最小となる。従って、図５の右側の図（Ｂ）の様に空きリソースも使って同じ多値変調で変調レベルを下げて無線リソースの割り当てを行った。余りビットがあるので、一部多値変調レベルが異なっているところがある。尚、同じ多値変調で変調レベルを下げることは送信電力密度が一定で小さくすることと同じである。
【００３８】
図５の右図（Ｂ）に示される割り当ての結果を見ると、一番目と六番目のリソースブロックはＱＰＳＫをマッピングしている。ＱＰＳＫはシンボル当たり２ビット送信出来てその電力は１である。二番目から五番目のリソースブロックは１６ＱＡＭにマッピングしている１６ＱＡＭはシンボル当たり４ビット送信出来てその電力は４である。従って、総送信電力は１＋４＋４＋４＋４＋１＝１８［Ｗ］、総送信ビット数は２＋４＋４＋４＋４＋２＝２０[bit]で図４と同じ総送信ビット数であるが、総送信電力は４９［Ｗ］から１８［Ｗ］に激減していることが分かる。
【００３９】
即ち、各リソースブロックｘが同じ送信ビット数ｆ（ｘ）になる様に、言い換えると送信電力密度が一定で小さくすると総消費電力量Ｊが最小となるという上述の原理が成り立っていることが分かる。尚、上述の送信電力の計算には、２ビット増える毎に送信電力が４倍になるという情報理論におけるシャノンの容量式からの近似（ここでは指数近似ともいう）を用いているが、これは理想送信電力増幅器をつかった場合の消費電力量に相当する。
【００４０】
一方、実際に使われている送信電力増幅器はこの様にはなっていない。しかしながら、上述の原理は一般化が可能である。上述の原理の解析過程で使ったＧ（ｆ）は、送信するビット数ｆに応じて送信電力増幅器が電力消費するビット対応消費関数Ｇ（ｆ）であり、実際の送信電力増幅器に対応した任意の形状を取ることが出来る。その様な条件で得た総消費電力量Ｊを最小にする最適解であるので、実際の送信電力増幅器にも適用出来ることは言うまでもない。
【００４１】
また、上述の原理説明で用いたリソースブロックｘを時間ｔとして置き換えて同様の解析を行うと、消費電力量Ｊを最小にする条件は、
【数２６】
2014179737.tif 000028
となる。即ち、総消費電力量Ｊを最小にする条件は
【数２７】
2014179737.tif 000029
であるので、
【数２８】
2014179737.tif 000030
となる。Ｔ時間内にｂ[bit]を送る場合、
【数２９】
2014179737.tif 000031
一定とした場合が、即ち、Ｔ時間内にｂ[bit]となるように平均化したとき総消費電力量Ｊが最小となる。
【００４２】
次に、この原理を簡単な例を用いて説明する。
【００４３】
図１４では（Ｉ）と（ＩＩ）の二つの方法を比べている。（Ｉ）は多値変調レベルを上げて送信し、その後、送信電力増幅器をＯＦＦした場合である。（ＩＩ）は多値変調レベルを下げて送信し、Ｔ時間内にｂ[bit]を平均化して送信した場合である。両者とも総送信ビット数はｂ＝６で同じ条件である。同図の下部にこのとき用いた条件とその結果である送信電力量を記している。
【００４４】
（Ｉ）の場合、変調方式は６４ＱＡＭなので一度に６ビット送ることが出来る。従って、送信時間は一回で済む。その他の時間は送信電力増幅器をＯＦＦしているので電力は消費しない。
【００４５】
（ＩＩ）の場合、平均化して、なるべく多値変調レベルを下げ、時間を掛けて送信している。変調方式はＱＰＳＫなので一度に２ビット送るので、送信時間は３である。ＱＰＳＫの送信電力は０．２５なので、それより４ビット多い６４ＱＡＭの場合の送信電力は、０．２５×４×４＝４となる。
【００４６】
従って、送信電力量は（Ｉ）の場合４に対して、多値変調レベルを下げて送信し、Ｔ時間内にｂ［ｂｉｔ］を平均化して送信した（ＩＩ）の場合０．７５と激減している。数式２８や数式２９の原理が成り立っていることが分かる。
【００４７】
即ち、トラッフィクをなるべく平均化してそれに見合った低次変調の適応変調を使うことで省電力化が実現出来るのである。
【００４８】
この効果を上述の省電力基地局に適応する。即ち、トラフィック量に応じて一次マッピングするデータ量に制限を課するのである。二次マッピングは一次マッピングで得た総ビット数になるように作用するので、これによってトラフィックの平均化による省電力化が実現出来る。
【００４９】
また、トラッフィクを推定するのにリソースの利用率を使うことも出来ると思われるが、ここでは、図１の送信バッファ手段１０１の送信データのキュー長を採用することも出来る。キュー長に応じたデータ量で一次マッピングを行い、得られた総ビット数になる様に二次マッピングを行う。これによって上述のトラフィックを平均化したことによる省電力効果を得ることが出来るのである。
【００５０】
以上の説明は、チャネル利得がリソースブロックｘに渡って一定であった場合の話である。実際には、チャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）は、リソースブロックによって異なる。この様な場合、最早、各リソースブロックｘによる送信ビット数ｆ（ｘ）が等しいとき総消費電力量Ｊが最小となるという上記の原理は成り立たない。
【００５１】
実際のシステム構成では、無線基地局からセル端に存在するユーザ（セルエッジユーザという）へも送信している。セルエッジユーザへも送るべきビット数があり、それを担保する必要がある。しかし、上述の原理に基づいて電力密度を一定にすると、チャネル利得が低く、干渉の多いセルエッジユーザへ低い電力で送信することになってしまい、送るべきデータに誤りが生じ、回線品質が維持出来なくなる。
【００５２】
そこで、実際の処理がどうなるかを考えた結果が図６，図７である。省電力化の処理方法は、上述で説明した図４，図５と同じであるが、図４，図５はチャネル利得や干渉成分が無線リソースｘに渡って一定であるのに対して、図６，図７はチャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）が無線リソースｘに渡って異なる場合である。この場合、セルのエッジに存在する端末（セルエッジ端末という）が存在し、図６及び図７の右端のリソースブロックが、セルエッジ端末に割り当てられるリソースブロックである。セルエッジ端末では無線基地局から離れている為にチャネル利得が低く、干渉成分が高い。その結果、高次変調を使うとデータに誤りが生じるので、ＣＱＩ情報に基づき低次変調であるＱＰＳＫを用いることになる。ＱＰＳＫはシンボル当たり２ビットしか送れない。
【００５３】
図６において無線リソースｘの右から２番目のリソースブロックは、セルエッジより若干無線基地局よりに存在する端末に割り当てられるリソースブロックである。ＣＱＩによりチャネル利得や干渉成分はセルエッジ端末より良いが、それでも基地局近辺の端末より悪い。従って、図６に示す様に１６ＱＡＭを用いることになる。１６ＱＡＭはシンボル当たり４ビットしか送れない。
【００５４】
図６に示すその他の左側の３つの無線リソースは、無線基地局近辺の端末に割り当てられるリソースブロックを示している。無線基地局付近では他セル干渉成分も少なく、チャネル利得も高い。従って、６４ＱＡＭを用いることが出来る。６４ＱＡＭは、シンボル当たり６ビット送ることが出来る。
【００５５】
図６に示した上記五つのリソースブロックは、欄外の数字で示す送信電力密度が１６の値で基地局より送信される。従って、総送信電力は１６＋１６＋１６＋１６＋１６＝８０［Ｗ］、総送信ビット数は６＋６＋６＋４＋２＝２４[bit]となる。これが、通常の適応変調を用いたマッピング結果（一次マッピング）である。
【００５６】
これに対して、上述の原理に基づく省電力化を行ってみる。図７がその結果であるので、図７を用いて説明すると、上述の原理によれば、空きリソースも使って各リソースブロックの送信電力が全て等しい時、最小の消費電力となる。それを仮想的なＣＱＩインジケータを用いて実現している。仮想的ＣＱＩインジケータは、全ての無線リソースｘに渡って一律に空きリソースが無くなるまで下げられる。その結果、今まで良好なＣＱＩで高次の６４ＱＡＭが用いられていたリソースブロックは、もはや６４ＱＡＭを維持出来なくなり１６ＱＡＭへ、更にＱＰＳＫへと変調次数を落としていく。それに従って送信電力も１６から４、更に１へと削減される。しかし、右端のセルエッジ端末はもう既にＱＰＳＫなのでこれ以上変調次数を落とすことが出来ない。従って、セルエッジ端末の送信電力は１６のままとなる。
【００５７】
更に、無線リソースｘの右から２番目の、セルエッジより若干無線基地局よりに存在する端末の場合は、１６ＱＡＭである（図６）。仮想的なＣＱＩインジケータが下がってくると、１６ＱＡＭを維持出来なくなりＱＰＳＫへと変調次数を落としていく（図７）。１６ＱＡＭはシンボル当たり４ビット送れるが、ＱＰＳＫはシンボル当たり２ビットしか送れない。従って、送るべきビット数を担保するには二倍のリソースブロックを必要とする。空きリソースを使って送るべきビット数を担保しているのである。
【００５８】
同様のことは基地局に近い６４ＱＡＭを使っていたリソースブロックにも言える。仮想的なＣＱＩインジケータを下げることによって変調次数をＱＰＳＫにすると、元々シンボル当たり６ビット送れていたのが２ビットになるので、三倍のリソースブロックを必要とする。この部分では三倍の空きリソースを使って、送るべきビット数を担保しているのである。そのときの送信電力密度は１である。
【００５９】
無線リソースｘの右から２番目の、セルエッジより若干無線基地局よりに存在する端末の場合は、１６ＱＡＭを維持出来なくなりＱＰＳＫへと変調次数を落としたわけであるが、そのときの送信電力密度は６である。更に仮想的なＣＱＩインジケータが下がっていくので、変調次数を下げたいが、ＱＰＳＫが最小の変調次数なので、これ以上下げることが出来ない。従って送信電力は６のままとなる。この様に基地局近辺の端末やセルエッジに近い端末も含めて仮想的なＣＱＩインジケータを下げていくと空きリソースがだんだん少なくなってゆく。空きリソースが無くなると、仮想的なＣＱＩインジケータを下げるのをやめる。この時のリソース配分と電力配分が省電力処理の結果となる。
【００６０】
従って、総送信電力は１＋１＋１＋１＋１＋１＋１＋１＋１＋６＋６＋１６＝３７［Ｗ］、総送信ビット数は２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＋２＝２４[bit]となる。これが各端末の無線リソースブロックを増やすのみ、且つ各端末への送信電力を減らすのみで実現した省電力の適応変調を用いたマッピング結果（二次マッピング）である。確かに、各端末への送るべきビット数を担保しながら、二次マッピングを行うことによって総送信電力を８０［Ｗ］から３７［Ｗ］に削減することが出来ている。しかしながら、この場合、各リソースブロックｘによる送信電力密度が等しい時の総消費電力量Ｊが最小となるという上述の原理はもはや成り立たない。即ち、救済措置としてのセルエッジ端末への送るべきビット数を担保する為に送信電力密度にアンバランスが生じ最適ではなくなり、総消費電力量Ｊはまだ最小ではなく、改善の余地があるということである。
【００６１】
上記で説明した送信電力のアンバランスを許容して無線リソース配分と送信電力配分の最適化を所要ユーザビットレートを担保しながら行う試みを示したのが図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【００６２】
内容の理解をし易くする為及び説明のしやすさから、２倍の送信電力が使えたとした場合で、従来のやり方と送信電力のアンバランスを許容したやり方を比較しながら説明を行う。
【００６３】
図８（Ａ）は元々の送信ビット数、送信電力、及び無線リソース配分を示している。図中、右側の二つのリソースブロックがセルエッジ端末に割り当てられている。セルエッジなので、低次変調であるＱＰＳＫを用い、シンボル当たり２ビットとなっている。左の二つのリソースブロックは無線基地局近辺の端末である。チャネル品質が良いので、６４ＱＡＭで、シンボル当たり６ビットとなっている。送信電力密度は全て等しい。従って、セルエッジ端末へは２＋２＝４ビット、基地局近辺の端末へは６＋６＝１２ビット送られる。
【００６４】
このマッピングに対して２倍の送信電力が使えたとする。前に説明した様に、多値変調は同じ品質を維持する為には２ビット増える毎に送信電力をほぼ４倍にする必要がある。従って、電力を２倍にすると、１ビット増える計算になる。この関係を使った結果が図８（Ｃ）である。左の二つの基地局近辺の端末のリソースブロックはシンボル当たり６ビットであったものが７ビットに、右のセルエッジ端末に割り当てられたリソースブロック二つはそれぞれシンボル当たり２ビットであったものが３ビットになる。その結果、送信電力の合計が２倍使えたとすると、７＋７＋３＋３＝２０[bit]送れることになる。
【００６５】
一方、送信電力のアンバランスを許容して無線リソース配分と送信電力配分をマッピングした例が図８（Ｂ）である。送信電力の合計が２倍使えるという条件は図８（Ｃ）と同じである。セルエッジ端末の無線リソース配分は、今まで二つあったものを一つに減らす。その代わりに、減らした無線リソースブロックの送信電力を増やす。この例では４倍以上の電力としている。４倍以上であるから、元々２ビットであったものが２ビット以上増えて４ビット以上セルエッジ端末に送れることになる。セルエッジ向けに送るべきビット数４は担保していることになる。セルエッジ端末向けの無線リソースブロックが一つ減ったので空きリソースが生じる。従って、基地局近辺の端末への無線リソースブロックは今まで二つであったものを一つ増やすことが出来る。その代わりに増やした無線リソースブロックの送信電力は、二倍にした図８（Ｃ）の電力に比べて半分に減らす。しかし、無線リソースブロックが三つに増えているので送れるビット数は担保している。
【００６６】
その結果、送信電力のアンバランスを許容して無線リソース配分と送信電力配分をマッピングすると、送ることが出来るビット数の合計が６＋６＋６＋４以上＝２２[bit]以上となる。これは図８（Ｃ）の送信電力密度を一定とした場合の２０[bit]よりも多い。しかも、図８（Ｃ）と図８（Ｂ）とは共に同じ送信電力の合計値である。このことを裏返して同じビット数の合計値として考えると、送信電力のアンバランスを許容して無線リソース配分と送信電力配分をマッピングすると、送信電力の合計が減り、更なる省電力効果が得られることになる。
【００６７】
即ち、各端末に送るべきビット数を担保しながら、各端末に割り当てる無線リソースブロックを増やすこと、また減らすこと、更に、送信電力を増やすこと、また減らすことを逐次的に行い無線リソース配分と送信電力配分をマッピングすると、消費電力が減り更なる省電力効果が得られることになる。この具体的な例は、次の詳細な説明の中で行う。
【００６８】
セル端も含む送信電力のアンバランスを許容したリソース配分と電力配分の最適マッピング
上述した様にセルエッジユーザへの救済措置を行い、二次マッピング時にセルエッジユーザへの送信電力（最大送信電力）を維持しつつ、例えば仮想的なＣＱＩインジケータによって全体の送信電力密度を低くして低次変調に導くと省電力効果が得られる。その結果、送信電力間にアンバランスが生じる。
【００６９】
ならば、更に、送信電力のアンバランスを許容して無線リソース配分と送信電力配分を各端末のスループット（送るべきビット数）を担保しながら行うことにより消費電力が最小となる省電力の最適化が出来る筈である。ここではその最適化を行おうというものである。
【００７０】
上述の検討結果より、セルエッジユーザへの無線リソース配分を所要ビットレート（送るべきビット数）を担保しつつ制限し（リソース配分を減らすこと。）、その代わりに送信電力を増やす。更に、セル中心（無線基地局近辺）の高次変調ユーザに対しては、無線リソース配分を増やして、その代わりに低次変調にして送信電力を減らす。これらの手順を逐次的に行うと無線基地局の全体としての送信電力の合計が削減出来ることが分かっている。その最適化手法を示すものである。
【００７１】
尚、セルエッジユーザや基地局近辺のユーザの判断はＣＱＩ情報を基に行うことが出来る。以下の解析では、ＣＱＩ情報をもとに得られたジオメトリを使っている。
【００７２】
無線リソース配分と送信電力配分の最適化手法
Ｌａｇｒａｎｇｅの方法を用いて無線リソース配分ｘと送信電力配分Ｐの最適化を行う。先ず原理的な内容から説明するが、実装を考慮した方法も続いて記載している。
【００７３】
〔原理〕
セルエッジユーザも含めたユーザ数Ｎの無線リソース幅をユーザｎに対してｘｎとし、無線リソースの合計をＷとする。従って、
【数３０】
2014179737.tif 000032
の元で、総送信電力
【数３１】
2014179737.tif 000033
を最小化する最適化問題に帰着する。
【００７４】
ここで、Ｐｎはユーザｎに対する送信電力で、ｂｎはユーザｎに対する所要ビットレート(guaranteed bit rate)、１／σｎはユーザｎのジオメトリである。また適応変調に適応符号化も含めたきめ細かい適応変調符号化のＭＣＳは連続で理想的なものとして処理出来たとした。
（後述する方法では理想的なＭＣＳ処理でない場合でも適用可能であることを示している。）
以下、Lagrangeの方法を用いて解析する。Lagrangeの定数をλとすると、
【数３２】
2014179737.tif 000034
従って、
【数３３】
2014179737.tif 000035
と、
【数３４】
2014179737.tif 000036
より、
【数３５】
2014179737.tif 000037
を得る。そこで、
【数３６】
2014179737.tif 000038
と置くと、
【数３７】
2014179737.tif 000039
となる。即ち、全ユーザ共通のLagrangeの定数λを、各ユーザのリソース配分ｘｎの為のパラメータとして用いて、数式３７よりＡｎ（ｘｎ）を求め、更にその逆関数から、ｘｎを求め、その合計がＷになる状態が、総送信電力を最小とする無線リソース配分ｘになる。
【００７５】
更に、上述より、
【数３８】
2014179737.tif 000040
の関係を用いてその時の送信電力配分も分かる。
【００７６】
実装を考慮したリソース配分及び送信電力配分決定の具体的な手順
（１）先ず、各ユーザｎに対応した所要ビットレート(guaranteed bit rate)ｂｎ、ジオメトリ１／σｎを元に
【数３９】
2014179737.tif 000041
ここで
【数４０】
2014179737.tif 000042
を予め求めておき、リソース配分ｘｎとの対応関係を作成する。
【００７７】
（２）Jdiff（ｘｎ）から全ユーザ共通のLagrangeの定数λに相当する値に対するリソース配分ｘｎを求め、
【数４１】
2014179737.tif 000043
となる位置を確定する。その時のｘ１，ｘ２，…，ｘＮが総送信電力を最小とする無線リソース配分ｘになる。
【００７８】
（３）得られた無線リソース配分ｘ１，ｘ２，…，ｘＮを元に
【数４２】
2014179737.tif 000044
より、各ユーザに対する送信電力Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮを決定する。
【００７９】
上記三つのステップによりリソース配分ｘ１，ｘ２，…ｘＮと電力配分Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮを得る方法が、総送信電力を最小とするマッピング方法の例である。
【００８０】
以上の手順に従って決定した総送信電力を最小とする無線リソース配分と送信電力の例を、３ユーザの場合で以下に記す。
【００８１】
実装を考慮した具体的な手順を基に行った例（３ユーザの場合）
各ユーザｎに対応した所要ビットレート(guaranteed bit rate)ｂｎ、ジオメトリ１／σｎを元に、適応変調に適応符号化も含めたきめ細かい連続で理想的な適応変調符号化のＭＣＳで処理したとした時のJdiff（ｎ）を図９（Ａ）に示す。この関係は予め求めておくものである。図中、ユーザ３はセルエッジユーザであり、ユーザ２はセルエッジより若干基地局よりに存在し、ユーザ１はセル中心（無線基地局近辺）に存在している端末を示している。Jdiff（ｎ）は数式３９の関係より得られる。横軸はリソース配分ｘｎである。即ちこれは、上述の手順（１）のステップに相当するものである。図９（Ａ）からわかるようにJdiff（ｘｎ）は単調増加関数なので、全ユーザ（全端末）共通のパラメータ（Lagrangeの定数λ）の値を動かすと、数式４１より、
【数４３】
2014179737.tif 000045
に合う無線リソース配分ｘ１，ｘ２，ｘ３が必ず存在する。この例の場合Ｗ＝５である。
従って、図９（Ａ）より、
【数４４】
2014179737.tif 000046
となる。これは上述の手順（２）のステップに相当する。これが無線基地局の総送信電力、即ち消費電力を最小とする無線リソース配分ｘとなる。
【００８２】
この無線リソース配分ｘ１，ｘ２，ｘ３が決定されると、ｘ１，ｘ２，ｘ３を基に数式４２を用いて各ユーザの送信電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が決定される。図９（Ｂ）は数式４２の関係より得られた図である。横軸はリソース配分ｘｎで、縦軸が各ユーザの送信電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３である。図９（Ｂ）より、
【数４５】
2014179737.tif 000047
となる。これは上述の手順（３）のステップに相当する。数式４５が無線基地局の総送信電力、即ち消費電力を最小とする送信電力配分Ｐとなる。
【００８３】
この３ユーザの場合に適用した例の結果をみると、セルエッジユーザのユーザ３に対しては送信電力が一番大きく、送信電力を増やすことになり、リソース配分は一番少なく減らすことになる。一方、セル中心（基地局近辺）のユーザ１に対しては、送信電力が一番小さく、送信電力を減らすことになり、リソース配分は一番多く、増やすことになる。
【００８４】
即ち、この結果が示す様に、図８（Ｂ）で説明したセルエッジユーザへの無線リソース配分を所要ビットレート（送るべきビット数）を担保しつつ制限し（リソース配分を減らすこと。）、その代わりに送信電力を増やすこと、更にセル中心（無線基地局近辺）の高次変調ユーザに対しては、無線リソース配分を増やして、その代わりに低次変調にして送信電力を減らすこと、これらの手順を行うと無線基地局の全体としての送信電力の合計が削減出来るということが、最適化の見知からも示されたのである。
【００８５】
尚、手順（１）、（２）、（３）のステップをソフトウェアで組むことは、一般的な知識を有する技術者なら誰でも容易に出来ることなので、このソフトウェアへの実装の説明は省略する。
【００８６】
原理の説明上の理解を得る為に、以上の最適化の原理が本当に成り立っているのかどうか、その妥当性を検証した以下の検討結果を掲載しておくことにする。
【００８７】
原理の妥当性
上述の総送信電力を最小とする無線リソース配分と送信電力配分の原理は２ユーザの場合に一変数関数に帰着するので、微分による極値を取ることで容易に確認することが出来る。そこで、微分による方法と上記手順による方法を比較することで本発明の最適化原理の妥当性を見ることにする。
【００８８】
図１０の一番上のグラフ（Ａ）が２ユーザの場合の一変数関数に帰着させた総送信電力量Ｊである。図１０の一番下のグラフ（Ｃ）が本発明のLagrangeの方法を用いて無線リソース配分ｘと送信電力配分Ｐの最適化を行う方法で、数式３７を基に作られている。
【００８９】
図１０（Ａ）及び（Ｃ）より総送信電力量Ｊを最小とする微分による極値の位置と、提案のＬａｇｒａｎｇｅの方法を用いて得られた無線リソース配分（上図の横軸）の結果が同じ値となり、本発明の原理の妥当性が確認された。
【００９０】
因みに、図１０の２番目のグラフ（Ｂ）はその時の送信電力で、ｐ１がセル中心（基地局近辺）のユーザ１の送信電力、ｐ２がセルエッジユーザ２の送信電力である。ユーザ２の横軸は図１０の三つのグラフ全部でリソース配分ｘを折り返した図になっている。従って、セルエッジのユーザ２の送信電力ｐ２が大きく、その代わりリソース配分が小さく、セル中央のユーザ１の送信電力ｐ１が小さく、その代わりにリソース配分が大きくなっている。
【００９１】
これは、上述の結果が示す様に、セルエッジユーザへの無線リソース配分を所要ビットレート（送るべきビット数）を担保しつつ制限し（リソース配分を減らすこと。）、その代わりに送信電力を増やすこと、更にセル中心（無線基地局近辺）の高次変調ユーザに対しては、無線リソース配分を増やして、その代わりに低次変調にして送信電力を減らすこと、これらの手順を行うと無線基地局の全体としての送信電力の合計が削減出来るということと一致する。
【００９２】
更に、チャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）が無線リソースに渡って一定であった場合に、本発明のLagrangeの方法を用いた方法ではどうなるかを、本発明の原理の理解を深める為に掲載しておく。
【００９３】
σ１＝σ２＝・・・＝σＮの伝搬環境下での最適化
σ１＝σ２＝・・・＝σＮ＝σの場合の最適化を見ておくことにする。上述の数式３７において、
【数４６】
2014179737.tif 000048
と同時に
【数４７】
2014179737.tif 000049
より
【数４８】
2014179737.tif 000050
と置くと、
【数４９】
2014179737.tif 000051
となる。ここで全ユーザ共通のLagrange定数λと各ユーザのリソース配分ｘｎを用いている。
そこで、
【数５０】
2014179737.tif 000052
としてみる。すると上式は、
【数５１】
2014179737.tif 000053
となって、全ユーザ共通のLagrangeの定数λ
【数５２】
2014179737.tif 000054
が最適値を与えるインデックスとなる。このインデックスλを増減させ
【数５３】
2014179737.tif 000055
から得られるｘ１，ｘ２，…，ｘＮを用いてＷ＝ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘＮとなるポイントが省電力化をはかるｘ１，ｘ２，…，ｘＮの最適点となる。この時の送信電力配分は、上述の数式３８より、
【数５４】
2014179737.tif 000056
となって、各ユーザの無線リソース当たりの送信電力Ｐｎは全て等しいＰｎ＝Ｐとなる。
【００９４】
これは各ユーザの電力密度が一定でなるべく平たい無線リソース配分とする方法で、上述のチャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）が、無線リソースに渡って一定である場合の省電力化方法と一致する。
【００９５】
σ１＝σ２＝・・・＝σＮ＝σでの伝搬環境下でLagrangeの定数λを用いた３ユーザの最適化の例を図１１に示す。手順（１）、（２）、（３）のステップは図９で行った方法と同じなので説明を省略する。最適化後の結果だけを説明すると、この例では、各ユーザｎに対応した所要ビットレート(guaranteed bit rate)ｂｎはユーザ１が最も大きく、次いでユーザ２、ユーザ３の順となっている。ジオメトリは全て等しい。図１１（Ｂ）の縦軸が各ユーザの送信電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を示しており、同図より、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３の時に無線基地局の総送信電力、即ち消費電力を最小とする送信電力配分であることが分かる。一方、無線リソース配分は、所要ビットレートｂｎに比例して、ユーザ１が最も大きく、次いでユーザ２、ユーザ３の順となっている。
【００９６】
ジオメトリが全て等しい場合には、送信電力を全て等しくし、ユーザ毎の所要ビットレートの違いを無線リソース配分でまかなう様にしたとき、送信電力の合計が最小となるのである。
【００９７】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）の結果も、各ユーザの電力密度が一定でなるべく平たい無線リソース配分とする上述の省電力のマッピング方法と同じであり、チャネル利得や干渉成分からなる伝送路の状態（チャネル品質）が無線リソースに渡って一定である場合の省電力化方法と一致するのである。即ち、上述の電力密度が一定でなるべく平たい無線リソース配分が最適であるという考えが別の観点から検証されたことになる。
【００９８】
上述の実装を考慮したリソース配分及び送信電力配分決定の具体的な手順のところでは、手順（１）のステップ、手順（２）のステップ、手順（３）のステップの三ステップで、総送信電力を最小とする無線リソース配分と送信電力配分を決定する方法を示したが、次に、ハードウェアで実現した具体例を示す。
【００９９】
ハードウェアで実現したリソース配分及び送信電力配分決定法の例
図１２を参照しながら説明を行う。既に、各ユーザｎに対応した所要ビットレート(guaranteed bit rate)ｂｎ、ジオメトリ１／σｎを元に適応変調に適応符号化も含めたきめ細かい連続で理想的な適応変調符号化のＭＣＳで処理したとした時のJdiff（ｎ）を図９（Ａ）や図１１（Ａ）に示したが、この関係をメモリに蓄積する。この場合は量子化された不連続な値となるが、量子化誤差として丸め込む。
【０１００】
また、メモリの入出力関係については、入力を全ユーザ共通のLagrangeの定数λに応じた値とし、出力を無線リソース割り当てｘｎとなる様にメモリ自体、或いはメモリの内容をアレンジしておく。ユーザ数はＮであるから、Ｎ個分の入出力の対応関係となるが、それらを纏めてリソース配分メモリ１６０１として図１２に表す。カウンタ１６０２の出力は、全ユーザ共通のLagrangeの定数λに対応した値である。
【０１０１】
図９（Ａ）や図１１（Ａ）の説明で記載した様に、メモリ１６０１の入出力関係は単調増加関数の形になっている。従って、メモリ１６０１の入力へ接続されたカウンタ１６０２の出力がインクリメントしていくと、メモリ１６０１の出力ｘ１，ｘ２，…，ｘＮは増加していく。加算器１６０４はそれらの値の合計を取る為のものである。その合計となる加算器１６０４の出力はコンパレータ１６０５に入力しており、もう一方の入力には総無線リソースサイズＷの値１６０３が入力している。
【０１０２】
従って、カウンタ１６０２がインクリメントしていくとメモリ１６０２の出力が増加していき、その合計が総無線リソースサイズＷに達すると、コンパレータ１６０５の出力に信号が発生する。この信号を受けてカウンタ１６０２はインクリメントを止める。その時の無線リソース割り当てｘ１，ｘ２，…，ｘＮの１６０６がセル端も含む送信電力のアンバランスを許容した時の最適なリソース配分となる。即ち、その時の１６０６のｘ１，ｘ２，…，ｘＮを用いれば、総送信電力を最小とする無線リソース配分が実現出来るのである。
【０１０３】
更に、その１６０６の無線リソース配分ｘ１，ｘ２，…，ｘＮを入力とし、送信電力変換器１６０８を通せば１６０７の電力配分Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮがその出力として得られる。送信電力変換器１６０８は例えば数式４２に基づいて電力配分を決定する。無線リソース配分ｘ１，ｘ２，…，ｘＮと送信電力配分Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＮによって消費電力が最小となるマッピングが実現出来るのである。
【０１０４】
尚、リソース配分メモリ１６０１は必ずしも数式３９に合わせた値でなくとも良い。実際の送信電力増幅器に対応した任意の値でメモリの内容を作ることが出来る。更に、実際に使われたＭＣＳに対応した任意の値を加味してメモリの内容を作ることも出来る。
【０１０５】
本発明の実施形態において使われる部分の説明
以下では上述の消費電力を最小とするマッピングが使われる部分について説明する。図１５において、無線基地局２２１０は無線セル２２０１、無線セル２２０２、無線セル２２０３を収容し、セル毎に通信の順序や変調方式、送信電力などを決定するスケジューリングや無線リソースへのマッピングを行っている。この内の無線セル２２０１では、無線端末２２１１、２２１２〜２２１ｎによってそれぞれチャネル利得や干渉成分からなるチャネル品質をＣＱＩ情報として無線基地局２２１０へ伝達している。無線基地局２２１０では得られたＣＱＩ情報に基づいて適応変調を無線リソースにマッピングする。
【０１０６】
図１は、本発明の実施形態における無線基地局２２１０の内部構造を示している。無線基地局２２１０の内部には無線端末毎の送信バッファ手段１０１がある。スケジューラ１０２は無線端末から送られてきたＣＱＩ情報を基にスケジューリング・メトリックを計算し、メトリックの大きいデータを優先的に送るように作用する。スケジューラ１０２から送られてきたデータを、マッピング手段１０３は、無線リソースに空きが出来る場合、出来た空きリソースも使って、周波数方向あるいは時間方向あるいは周波数と時間の両方向で、送るべき総送信ビット数を制約条件として、上記で説明した無線リソース配分と送信電力配分で適応変調符号化を行い、無線リソースへの割当てを行う。送信電力レベルの決定は送信電力配分を基に信号レベルと送信電力増幅器の制御とで協調して行われ、その内の送信電力増幅器分の処理を送信電力増幅器１０４へ通知し、送信電力増幅器はマッピングされたデータを通知された送信電力レベルで各無線端末へ送出する。
【０１０７】
また、マッピングは、ＣＱＩ情報に基づく適応変調を無線リソースに適用する一次マッピングと、空きリソースも含めて上記で説明した無線リソース配分と送信電力配分で決定して、一次マッピングに対して、無線リソースを増やしたり、減らしたり、送信電力を増やしたり、減らしたりする二次マッピングを、ビット数の制約条件の下で逐次的に試行し、適応変調符号化によって省電力型無線基地局を実現している。
【０１０８】
また、無線端末はパイロット信号と呼ばれる基準信号を基にデータの復調を行っている。送信電力密度を変更すると本来あるべきレベルでデータを受信出来ないので正しく復調出来ない。そこでパイロット信号の送信電力密度とデータの送信電力密度の違いを予め制御信号として無線端末に送ることで、無線端末は省電力化の為に下がったレベルの受信データを正しく復調出来るようになっている。
【０１０９】
［発明の実施形態における効果の例］
既に上述で本発明の実施形態における効果については数字を交えて説明したが、更に、得られた本発明の実施形態における効果を送信電力で示す。
（Ｉ）セルエッジユーザへの救済を含めて各ユーザの電力密度がなるべく一定で、なるべく平たい無線リソース配分とする上述の省電力のマッピング方法（図７の方法）の場合：
１８．５Ｗ
（ＩＩ）セルエッジユーザに対してはその無線リソースブロックを減らし、送信電力を増やす上述の省電力のマッピング方法（図８（Ｂ）やそれを最適化した図９の方法）の場合：１４．５Ｗ
【０１１０】
（Ｉ）の空きリソースも使って送信電力を平坦にマッピングする方法でも省電力効果は得られるが、（ＩＩ）の送信電力のアンバランスを許容してリソース配分と電力配分（リソースブロックを増やすこと、減らすこと、更に送信電力を増やすこと、減らすことを意味している。）を行うと更に省電力効果が得られる。
【０１１１】
ＭＣＳの符号化方法の組み合わせも含めてＱＰＳＫ〜６４ＱＡＭを使用した例を以下に記す。
【表１】
2014179737.tif 000057
【０１１２】
また、ＣＱＩは、リソースブロック毎のサブバンドＣＱＩを使用している。スケジューリングはサブバンド毎に行われており、スケジューリング・メトリックの高い無線端末へのデータが無線リソースへマッピングされる。
【０１１３】
送信電力増幅器は、情報理論におけるシャノンの容量式からの近似である指数近似モデルや、Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅器およびＢ級増幅器が考えられる。上記のＭＣＳや送信電力増幅器を考慮して、リソース配分メモリ１６０１の内容を作ることも可能である。
【０１１４】
［作用（効果をもたらすための手段の働き）］
本発明の実施形態における省電力無線基地局は、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を備え、マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴として構成しているので、出来た空きリソースも使って、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を実現することが出来る。
【０１１５】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、マッピング手段が、無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴として構成しているので、出来た空きリソースも使って、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を実現することが出来る。
【０１１６】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、マッピング手段が、無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて空きリソースを少なくし、ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する無線リソース配分の増減及び各無線端末への送信電力の増減を行うことを特徴として構成しているので、ＣＱＩ情報により無線端末毎に適切な多値変調度を選択することが出来、出来た空きリソースも使って基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を実現することが出来る。
【０１１７】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、マッピング手段が、一次的な適応変調により無線端末に対する変調方式を定め、無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴として構成されるので、現行の適応変調制御に相当する一次マッピング手段をそのまま活用して本発明の特徴的な二次マッピング手段を追加することにより、端末毎のチャネルや干渉が異なる場合でも例えばＣＱＩにより無線端末毎に適切な多値変調度を選択することが出来、出来た空きリソースも使って、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を実現することが出来る。
【０１１８】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、マッピング手段が、セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴として構成しているので、セルエッジ端末に対する送るべきビット数を維持しつつ基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を実現することが出来る。
【０１１９】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信手段を有することを特徴として構成しているので、各端末への送信電力を増やす手段や減らす手段によって省電力に対応する適応変調が行われた結果生じるパイロット信号とデータを運ぶ無線リソースとの電力差が予め分かるので、パイロット信号をベースとした復調処理を問題無く実行することが出来る。
【０１２０】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定する手段を有し、パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴として構成しているので、端末毎の送るべきビット数を制約条件として各端末の無線リソースブロックを増やす手段、減らす手段、更に各端末への送信電力を増やす手段、減らす手段を低複雑度で実現でき、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を提供することが出来る。
【０１２１】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報をもとにして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積手段とを有し、加算器によって得られた該蓄積手段の出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となった時に信号を発生させるコンパレータを具備し、信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を無線端末毎の無線リソースとして、無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴として構成しているので、端末毎への送るべきビット数を制約条件として各端末の無線リソースブロックを増やす手段、減らす手段、更に各端末への送信電力を増やす手段、減らす手段をハードウェアの高速処理で低複雑度で実現でき、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を提供することが出来る。
【０１２２】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴として構成しているので、端末毎の送るべきビット数を制約条件として各端末の無線リソースブロックを増やす手段及び減らす手段と、端末への送信電力を増やす手段及び減らす手段の連動を低複雑度で効率よく行うことが出来、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を提供することが出来る。
【０１２３】
更に、本発明の別の実施形態における省電力無線基地局は、無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域であることを特徴として構成しているので、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて端末毎のチャネルや干渉が異なる場合でも、基地局の送信電力が最小でその消費電力も最小となる省電力制御を提供することが出来る。
【０１２４】
なお、上記の無線基地局は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。また、上記の省電力無線基地局により行なわれる省電力制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
【０１２５】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory)）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【０１２６】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１２７】
（付記１）
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局であって、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局。
【０１２８】
（付記２）
前記マッピング手段は、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴とする付記１に記載の無線基地局。
【０１２９】
（付記３）
前記マッピング手段は、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする付記１に記載の無線基地局。
【０１３０】
（付記４）
前記マッピング手段は、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする付記２又は３に記載の無線基地局。
【０１３１】
（付記５）
前記マッピング手段は、セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする付記１〜４のいずれか１に記載の無線基地局。
【０１３２】
（付記６）
送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信手段を有する付記１〜５のいずれか１に記載の無線基地局。
【０１３３】
（付記７）
無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定する手段を有し、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記１〜６のいずれか１に記載の無線基地局。
【０１３４】
（付記８）
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積手段と、
加算器によって得られた該蓄積手段の出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータと
を具備し、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記７に記載の無線基地局。
【０１３５】
（付記９）
前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記７又は８に記載の無線基地局。
【０１３６】
（付記１０）
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である付記１〜９のいずれか１に記載の無線基地局。
【０１３７】
（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１に記載の無線基地局と前記無線基地局に接続される無線端末とを含む通信システム。
【０１３８】
（付記１２）
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御方法であって、前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピングステップを備え、前記マッピングステップでは、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局の制御方法。
【０１３９】
（付記１３）
前記マッピングステップでは、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴とする付記１２に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４０】
（付記１４）
前記マッピングステップでは、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする付記１２に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４１】
（付記１５）
前記マッピングステップでは、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする付記１３又は１４に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４２】
（付記１６）
セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする付記１２〜１５のいずれか１に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４３】
（付記１７）
送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信ステップを有する付記１２〜１６のいずれか１に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４４】
（付記１８）
無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定するステップを有し、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記１２〜１７のいずれか１に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４５】
（付記１９）
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積ステップと、
加算器によって得られた該蓄積ステップの出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータステップと
を具備し、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記１８に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４６】
（付記２０）
前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記１８又は１９に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４７】
（付記２１）
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である付記１２〜２０のいずれか１に記載の無線基地局の制御方法。
【０１４８】
（付記２２）
適応変調を用いて無線端末と接続する無線基地局の制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記無線端末に送信するデータを無線端末毎に無線リソースにマッピングし、前記データの送信電力を無線端末毎に設定するマッピング手段を実現させ、前記マッピング手段は、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、空き無線リソースの利用を伴って各無線端末に対する無線リソース配分及び送信電力を決定し、決定した無線リソース配分及び送信電力に基づいて各無線端末に対する変調方式を定めることを特徴とする無線基地局の制御プログラム。
【０１４９】
（付記２３）
前記マッピング手段は、前記無線端末に送信するデータを無線リソースにマッピングする時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させることを特徴とする付記２２に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５０】
（付記２４）
前記マッピング手段は、一次的な適応変調により前記無線端末に対する変調方式を定め、前記無線端末に送信するデータを無線リソースに仮割り当てを行う一次マッピングを行った時に無線リソースに空きが出来る場合に、各無線端末に対する所要の送信ビット数を確保しつつ、全無線端末に対する総送信電力が低下するように、前記無線リソース配分において利用されない空きリソースを少なくし、各無線端末に対する無線リソース配分を個別に増減させ、各無線端末への送信電力を個別に増減させ、各無線端末に対する変調方式を定める二次マッピングを行うことを特徴とする付記２２に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５１】
（付記２５）
前記マッピング手段は、前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報に基づいて前記空きリソースを少なくし、前記ＣＱＩ情報を基に得られたジオメトリに基づいて、各無線端末に対する前記無線リソース配分の増減及び各無線端末への前記送信電力の増減を行うことを特徴とする付記２３又は２４に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５２】
（付記２６）
前記マッピング手段は、セルエッジ端末に対しては、その無線リソースを減らし、送信電力を増やすことを特徴とする付記２２〜２５のいずれか１に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５３】
（付記２７）
前記コンピュータに、更に、送信パイロット信号の電力密度と前記増減した送信電力の送信電力密度との差を示す下りの制御信号を送信する制御信号通信手段を実現させることを特徴とする付記２２〜２６のいずれか１に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５４】
（付記２８）
前記コンピュータに、更に、無線端末（ｎ）毎のチャネル利得や干渉（ジオメトリσｎ−１）及び所要ビットレート（ｂｎ）を基に端末共通のパラメータ（λ）と無線リソース配分（ｘｎ）との対応を決定する手段を実現させ、該パラメータ（λ）によって得られた各ユーザの無線リソース配分（ｘｎ）による値の合計が、予め決められた無線リソース（Ｗ）となった時、該無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記２２〜２７のいずれか１に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５５】
（付記２９）
前記コンピュータに、更に、
前記無線端末のチャネル品質を示すＣＱＩ情報を基にして得られたジオメトリ（σｎ−１）と所要ビットレート（ｂｎ）とを基に増減可能な端末共通のパラメータ（λ）を入力として無線リソース配分（ｘｎ）を出力する蓄積手段と、
加算器によって得られた該蓄積手段の出力の合計が予め決められた値（Ｗ）となったときに信号を発生させるコンパレータ手段と
を実現させ、該信号発生時に得られた無線リソース配分（ｘｎ）を該無線端末毎の無線リソースとして、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記２８に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５６】
（付記３０）
前記マッピング手段は、前記無線リソース配分（ｘｎ）を基に、送信電力配分（Ｐｎ）を決定し、該無線リソース配分（ｘｎ）と送信電力配分（Ｐｎ）を該無線端末毎の無線リソース及び送信電力として、前記無線端末へのデータを無線リソースにマッピングすることを特徴とする付記２８又は２９に記載の無線基地局の制御プログラム。
【０１５７】
（付記３１）
前記無線リソースは、周波数方向、または時間方向、または周波数および時間の両方向にて規定される領域である付記２２〜３０のいずれか１に記載の無線基地局の制御プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は例えば移動通信システムや無線ローカルエリアネットワークにおいて適応変調を利用する通信機器や無線基地局の省電力化に利用できる。
【符号の説明】
【０１５９】
１０１    送信バッファ手段
１０２    スケジューラ
１０３    マッピング手段
１０４    送信電力増幅器
１６０１  リソース配分メモリ
１６０２  カウンタ
１６０３  総無線リソースサイズＷの値設定器
１６０４  加算器
１６０５  コンパレータ
１６０６  リソース配分出力
１６０７  電力配分出力
１６０８  送信電力変換器
２０００  送信機
２００１  適応変調と符号化
２００２  電力制御
２０１０  チャネル
２０２０  受信機
２０２１  復調と復号化
２０２２  チャネル推定
２０３０  帰還チャネル
２０３１  遅延
２２０１，２２０２，２２０３  無線セル
２２１０  無線基地局
２２１１，２２１２，２２１ｎ  無線端末
【図１】
2014179737.tif 000058
【図２】
2014179737.tif 000059
【図３】
2014179737.tif 000060
【図４】
2014179737.tif 000061
【図５】
2014179737.tif 000062
【図６】
2014179737.tif 000063
【図７】
2014179737.tif 000064
【図８】
2014179737.tif 000065
【図９】
2014179737.tif 000066
【図１０】
2014179737.tif 000067
【図１１】
2014179737.tif 000068
【図１２】
2014179737.tif 000069
【図１３】
2014179737.tif 000070
【図１４】
2014179737.tif 000071
【図１５】
2014179737.tif 000072