(57)【要約】  セルラー無線通信システムに用いられる基地局において、移動局との間の無線通信チャネルの分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部（１８）と、この使用許可スロット情報記憶部（１８）における使用許可スロット情報に基づいて自局の形成するセルに位置する移動局（２）に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部（１５，１６）とをそなえる。これにより、基地局（１）からの距離に応じて伝送レートが低下することを回避し、公正な無線リソース割り当てを可能とする。また、システム全体のスループットを低下することなく、基地局（１）から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムにおいて、
上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを混在して設定し、
該基地局が該セル繰返しファクタに基づいて自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定することを特徴とする、セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項２】
該スロットが、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットであることを特徴とする、請求項１記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項３】
該スロットが、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットであることを特徴とする、請求項１記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項４】
該スロットが、該無線通信チャネルを時間及び周波数の２次元方向に分割したスロットであることを特徴とする、請求項１記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項５】
該基地局が、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項６】
該基地局が、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項５記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項７】
該基地局が、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項８】
該基地局が、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項７記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項９】
該基地局が、該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項１０】
該基地局が、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることを特徴とする、請求項９記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項１１】
複数の該基地局間のハンドオーバ領域に位置する移動局に対しては、ハンドオーバ元の基地局及びハンドオーバ先の基地局は、それぞれ、該セル繰返しファクタが１以外のスロットを割り当てることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法。
【請求項１２】
移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムに用いられる該基地局であって、
上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部と、
該使用許可スロット情報記憶部における該使用許可スロット情報に基づいて自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部とをそなえたことを特徴とする、セルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１３】
該スロットが、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットであることを特徴とする、請求項１２記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１４】
該スロットが、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットであることを特徴とする、請求項１２記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１５】
該スロットが、該無線通信チャネルを時間及び周波数の２次元方向に分割したスロットであることを特徴とする、請求項１２記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１６】
該スロット割り当て部が、
該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１７】
該スロット割り当て部が、
該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項１６記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１８】
該スロット割り当て部が、
該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項１９】
該スロット割り当て部が、
該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項１８記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項２０】
該スロット割り当て部が、
該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されたことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【請求項２１】
該スロット割り当て部が、
該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成されたことを特徴とする、請求項２０記載のセルラー無線通信システムに用いられる基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法及び同システムに用いられる基地局に関し、特に、無線通信チャネルを一定の時間および周波数間隔のスロットに分割し、複数のユーザに対してそれらのスロットを適応的に割り当てることで、マルチユーザ多重（Multiple Access）を実現するパケット伝送型のセルラー無線通信システムに用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラー移動（無線）通信システムにおけるパケット伝送では、無線通信チャネルを一定時間間隔のタイムスロットや一定帯域幅の周波数バンドに分割し、基地局装置（以下、単に「基地局」ともいう）がスケジューリングによって、それらの分割スロットに対して複数のユーザ〔移動局装置（以下、単に「移動局」ともいう）〕のトラフィックを適応的に割り当てることで、高効率なパケット伝送を実現する。【０００３】
基地局のスケジューリングによるパケット伝送は、下りリンク（基地局から移動局への通信）と上りリンク（移動局から基地局への通信）の両方に用いることができる。基地局は、上下リンクのトラフィックと通信品質に応じてスケジューリングを行なう。スケジューラは、要求する伝送速度（レート）の高いトラフィック（ユーザ）や、要求する伝送遅延の短いユーザには優先的にパケットを割り当てる。また、システム全体のスループットを高めるためには、通信品質の良いユーザに対して優先的にパケットを割り当てる。これらの優先度の重み付けは、各ユーザに対するトラフィックの公平性とトータルスループットのバランスによって決定される。【０００４】
図１０に、上下リンクのタイムスロットの構成例を示す。この図１０では、スロット＃１からスロット＃５までの間にユーザ＃１，ユーザ＃２，ユーザ＃３のトラフィックが上下リンク独立のスケジューラによって割り当てられている様子を示している。図１０に示すように、１つのスロットは、パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３から構成されている。【０００５】
パイロットシンボル５０１は、既知のパターンのシンボルであり、受信局において伝搬路によるチャネル変動を推定し、制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３を復調するために用いられる。制御シンボル５０２には、そのスロットのユーザ割り当て情報やデータシンボル５０３の変調方式、パケット番号、通信品質のフィードバック情報などが含まれる。【０００６】
図１１に、上下リンクのスケジューラを有する基地局１００と、この基地局１００にアクセスし得る１台以上の移動局２００とをそなえたセルラー移動通信システムの構成を示す。この図１１に示すように、基地局１００は、例えば、送信部（Ｔｘ）１０１，受信部（Ｒｘ）１０２，伝搬路測定部１０３，スロット復調部１０４，上りリンクスケジューラ１０５，下りリンクスケジューラ１０６及びスロット生成部１０７をそなえて構成され、移動局２００は、例えば、送信部（Ｔｘ）２０１，受信部（Ｒｘ）２０２，スロット復調部２０３，伝搬路測定部２０４及びスロット生成部２０５をそなえて構成されている。なお、基地局１００の下りリンクトラフィックには、複数のユーザ（移動局２００）のトラフィックが存在する。【０００７】
基地局１００の下りリンクスケジューラ１０６では、各ユーザのトラフィック情報（要求伝送速度、要求伝送遅延）や、移動局２００からフィードバックされるユーザ毎の下りリンクの通信品質などの情報を基に、スロットのユーザ割り当てが決定される。スロット生成部１０７では、図１０に示すスロットが生成され、移動局２００に向けて送信される。【０００８】
ここで、スロットの制御シンボル５０２には、基地局１００の上りリンクスケジューラ１０５で決定した、上りリンクのユーザ割り当て情報が含まれる。
移動局２００では、下りリンクの制御シンボル５０２を復調し、自局２００宛てにスロットが割り当てられている場合に、そのスロットのデータシンボル５０３の復調を行なう。また、制御シンボル５０２に、自局２００宛の上りリンクのスロット割り当て情報が含まれている場合は、スロット生成部２０５において、上りリンクのスロットを生成し、上りデータトラフィックの伝送を行なう。【０００９】
また、移動局２００では、伝搬路測定部２０４において、下りリンクスロットのパイロットシンボル５０１を用いて、下りリンクの通信品質（受信ＳＩＲ：Signal to Interference Ratio）の測定を行ない、その結果を上りリンクスロットの制御シンボル５０２を用いて、基地局１００にフィードバックする。
基地局１００では、上りリンクの信号を受信し、スロット復調部１０４において制御シンボル５０２を復調し、制御チャネルに含まれる下りリンクの通信品質情報を下りリンクスケジューラ１０６に通知する。また、制御シンボル５０２に含まれる上りリンクのトラフィック情報（要求伝送速度、要求遅延）を上りリンクスケジューラ１０５に通知する。さらに、基地局１００の伝搬路測定部１０３では、上りリンクの通信品質（受信ＳＩＲ）の測定を行ない、その結果を上りリンクスケジューラ１０５に通知する。そして、上りリンクスケジューラ１０５では、各ユーザの上りリンクのトラフィック情報と上りリンクの通信品質を用いて、上りリンクのスロット割り当てを決定する。【００１０】
しかしながら、セルラー移動通信では、移動局２００と基地局１００との間の距離が離れるにしたがって、受信信号レベルが低下するとともに、隣接する他セルからの干渉が増大し、その結果、受信ＳＩＲが低下する課題がある。したがって、移動局２００がセル端の領域に位置する場合は、受信ＳＩＲが低いために、伝送レートの高い通信を行なうことができない。また、図１０および図１１で説明したパケット伝送では、スケジューラ１０５，１０６によって、受信ＳＩＲの低いユーザには、スロット割り当ての優先度が低く抑えられることにより、セル端の領域に位置するユーザのスループットが伸びないという課題がある。【００１１】
このような課題を解決するための従来の方法として、セル繰返しを用いる方法がある。図１２は、セル繰返しファクタが３（３セル繰返し）のセル構成を示している。六角形のセルの中心に基地局１００が存在していると仮定しており、セルの番号は割り当てるスロット番号を意味している。この図１２に示すように、隣接する３つのセルがそれぞれ異なるスロットを使用することで、隣り合ったセルの基地局１００や移動局２００はお互いに干渉しないため、他セル干渉が減り受信ＳＩＲが向上する。しかしながら、この場合、１つのセルは、３スロットの中の１スロットしか使用できないため、スロット使用効率が３分の１になるためトータルのスループットは低下してしまう。【００１２】
そこで、例えば、下記特許文献１（特開平８−６５７３８号公報）では、各基地局が、周囲に存在する基地局との相互の干渉を測定し、その結果を用いて使用するタイムスロットの設定を自律的に行ない、相互の干渉が大きい基地局間では互いに異なるタイムスロットを割り当て、相互の干渉が少ない基地局間ではタイムスロットをセル毎に任意に設定する方法を提案している。しかしながら、この特許文献１の技術では、周囲に存在する基地局との相互の干渉を測定する仕組みや、基地局間で互いに異なるスロットを割り当てるスケジューリングが必要となり、装置やシステムに与える付加が大きいという課題がある。【００１３】
また、下記特許文献２（特開２０００−１０２０６２号公報）では、移動局がセル端などの干渉エリア内で通信を行なう場合にはこの干渉エリアを構成する全てのサービスエリア内（隣接する基地局）で未使用の無線通信チャネルを割り当てることを提案している。また、この特許文献２では、移動局の識別番号を複数の基地局で受信した場合に、その移動局が干渉エリアに存在することを判定する方法についても提案している。しかしながら、この特許文献２の技術では、隣接する基地局の間で、未使用のスロットを判別する仕組みが必要であり、装置やシステムに与えるインパクトが大きいという課題がある。【００１４】
さらに、下記特許文献３（特開２００２−１５９０４８号公報）では、セル端での干渉を減らす簡易な方法が提案されている。この特許文献３では、セル内を基地局を中心とする複数のサブエリアに分割し、各サブエリアに特定のタイムスロットを割り当てる方法を提案している。そして、隣接するセルでは、各サブエリアに異なるタイムスロットを割り当てることにより、他セルからの干渉を低減する方法を提案している。しかしながら、この技術では、１セル繰返しを前提としているため、他セル干渉の低減効果には限界がある。また、この技術を下りリンクに適用する場合は、送信電力制御と組合せて、基地局に近いユーザに対する送信電力を小さく抑えるように制御する必要がある。【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、システム全体のスループットを低下することなく、基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザ（移動局）に対しても、伝送レートの高い通信を可能にすることを目的とする。
【特許文献１】特開平８−６５７３８号公報
【特許文献２】特開２０００−１０２０６２号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９０４８号公報
【発明の開示】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のセルラー無線通信システムにおけるスロット割り当て方法は、移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムにおいて、上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを混在して設定し、該基地局が該セル繰返しファクタに基づいて自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定することを特徴としている。
【００１７】
ここで、該スロットは、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットでもよいし、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットでもよいし、該無線通信チャネルを時間及び周波数の２次元方向に分割したスロットでもよい。
また、該基地局は、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定してもよく、この場合、例えば、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることができる。
【００１８】
さらに、該基地局は、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定してもよく、この場合は、例えば、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることができる。
また、該基地局は、該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定してもよく、この場合は、例えば、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てることができる。
【００１９】
さらに、複数の該基地局間のハンドオーバ領域に位置する移動局に対しては、ハンドオーバ元の基地局及びハンドオーバ先の基地局は、それぞれ、該セル繰返しファクタが１以外のスロットを割り当てることもできる。
また、本発明のセルラー無線通信システムに用いられる基地局は、移動局とセルを形成する基地局との間の無線通信チャネルを所定のスロットに分割し、該基地局が前記分割したスロットを複数の移動局に対して適応的に割り当てることにより無線多重アクセスを実現するセルラー無線通信システムに用いられるものであって、上記分割されたスロットに対して異なるセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタが混在して設定されることにより、自局に使用が許可されたスロットに関する使用許可スロット情報を記憶する使用許可スロット情報記憶部と、該使用許可スロット情報記憶部における該使用許可スロット情報に基づいて自局の形成するセルに位置する移動局に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部とをそなえたことを特徴としている。
【００２０】
ここで、この場合も、該スロットは、該無線通信チャネルを一定の時間間隔に分割したタイムスロットでもよいし、該無線通信チャネルを一定の周波数間隔に分割したスロットでもよいし、該無線通信チャネルを時間及び周波数の２次元方向に分割したスロットでもよい。
また、該スロット割り当て部は、該移動局との間の通信品質に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されていてもよく、この場合は、例えば、該通信品質の低い移動局に対しては該通信品質の高い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。
【００２１】
さらに、該スロット割り当て部は、該移動局の要求伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されてもよく、この場合は、例えば、該要求伝送速度の高い移動局に対しては該要求伝送速度の低い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。
また、該スロット割り当て部は、該移動局の当該基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定すべく構成されてもよく、この場合は、例えば、該距離が遠い移動局に対しては該距離が近い移動局に割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるべく構成することができる。
【００２２】
上記本発明によれば、パケットスケジューリング型の通信方式に特有の課題である、基地局からの距離に応じて伝送レートが低下する課題を解決し、公正な無線リソース割り当てが可能である。また、システム全体のスループットを低下することなく、基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成（タイムスロット）を示す図である。
【図２】本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成（周波数帯スロット）を示す図である。
【図３】本発明の原理を説明すべく無線通信チャネルの構成（２次元分割スロット）を示す図である。
【図４】本発明の原理を説明すべくセル配置例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としてのセルラー移動（無線）通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態で用いる伝送速度とＳＩＲとの関係を示すグラフである。
【図７】図５に示す基地局における上下リンクのスケジューラの構成例を示すブロック図である。
【図８】図５に示すシステム（基地局）によるスロット割り当て手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】図５に示す移動局のハンドオーバ中のスロット割り当て方法を説明するための図である。
【図１０】従来の上下リンクのフレーム構成例を示す図である。
【図１１】従来のパケット移動通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１２】従来のパケット移動通信システムでのセル配置例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔Ａ〕本発明の概要（原理）説明
本発明では、図１に示すように、基地局と移動局との間の無線通信チャネル（無線リソース）を複数のタイムスロットに分割し、タイムスロット毎にセル繰返し数に関する情報であるセル繰返しファクタを予め決めておき、その中から基地局が各ユーザ（移動局）に割り当てるスロットを決定する。図１の例では、スロット＃１〜＃７が繰返し使用されるフレーム構成において、スロット＃１〜＃４までのセル繰返しファクタが１に、スロット＃５〜＃７までのセル繰返しファクタが３に予め決められている。【００２５】
即ち、スロット＃１〜＃４までは全てのセルで使用可能とし、スロット＃５はセル＃１が、スロット＃６はセル＃２が、スロット＃７はセル＃３がそれぞれ使用可能であることが予め決められている。換言すれば、分割された各スロット＃１〜＃７のうち複数のセル（基地局）で共有使用が許可された共有スロット＃１〜＃４と１つのセルで単独使用が許可された個別スロット＃５，＃６，＃７とが混在して設定されている。【００２６】
この時、セル＃１からセル＃３は、例えば図１２に示すようなセル配置になっている。このような構成にすることで、基地局は、１セル繰返しのスロット＃１〜＃４と３セル繰返しのスロット＃５，＃６又は＃７の中から、ユーザに適したスロットを割り当てることが可能になる。いうまでもないが、３セル繰返しのスロット＃５，＃６，＃７は、１セル繰返しのスロットと比較して、干渉となるセルが遠い距離に位置するため、他セル干渉が低減され、高品質の通信が可能になる。【００２７】
例えば、基地局は、高い伝送速度の通信が必要なユーザに対しては、低い伝送速度の通信でよいユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。また、基地局は、リアルタイムトラフィックなど、伝送遅延の短い通信が必要なユーザに対しては、伝送遅延が大きくてもよいユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。さらに、ユーザの要求伝送速度と実際のスループットとの差分に応じてスロット割り当てを行なうこともできる。例えば、差分が大きいユーザには差分の小さいユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。つまり、基地局は、所要の伝送速度に応じて割り当てるスロットを決定する。【００２８】
また、基地局は、移動局との通信品質（伝搬路状態）に応じて割り当てるスロットを決定することもできる。例えば、通信品質（伝搬路状態）が悪い（低い）ユーザに対しては、伝搬路状態の良いユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。ここで、伝搬路状態の判断には、受信電力、受信ＳＩＲ、遅延スプレッド、ドップラ周波数などを用いることができる。【００２９】
また、基地局は、移動局の基地局からの距離に応じて割り当てるスロットを決定することもできる。例えば、セル端などの基地局から遠い位置に存在するユーザは、他セル干渉の影響を受け易いため、基地局から遠い位置に存在するユーザに対しては、基地局に近い位置に存在するユーザに割り当てるスロットのセル繰返しファクタよりも大きいセル繰返しファクタのスロットを割り当てるとよい。ここで、ユーザの位置は、基地局において、受信電力や電波の到来角度、到来時間などを用いて測定してもよいし、ＧＰＳ（Global Positioning System）を搭載した端末からユーザの位置情報を通知してもらってもよい。【００３０】
なお、上記の例ではスロットを時間方向に分割したタイムスロットとしているが、例えば図２に示すように、周波数バンドをスロットと定義しても、図１に示したのと同様のスロット割り当てを行なうことができる。また、例えば図３に示すように、時間および周波数方向の２次元に分割されたスロットを用いることもできる。この図３では、２次元に分割された各スロットに対して、セル繰返しファクタが１，３，９の３種類の中から所定のセル繰返しファクタが決められている。そして、例えば図４に示すセル配置に対して、各セルが使用できるスロット位置を予め決めておく。【００３１】
図３の例では、左側の３×３（周波数方向×時間方向）＝９スロットは全セルが使用可能であり、次の３×１＝３スロットのうち、周波数の最も高いスロットはセル＃３，＃６，＃９で、中間の周波数のスロットはセル＃２，＃５，＃８で、周波数の最も低いスロットはセル＃１，＃４，＃７でそれぞれ使用可能であり、残りの３×３＝９スロットはそれぞれセル＃１〜＃９の１つずつで使用可能であることを示している。【００３２】
このように、本発明では、２次元のスロット分割を用いることも可能であるし、また、３種類以上のセル繰返しファクタを共存させることも可能である。
このように、本発明では、各基地局が使用するスロットを予め決めておくため、先に示した従来技術のように、隣接する基地局間でスロットの割り当てを調整する仕組みや、複数の基地局に対してスロットの割り当てを指示する基地局制御局のような特別な装置を設ける必要がないため、装置やシステムへのインパクトが小さく、低コストで実現することが可能である。即ち、基地局は、自局に対して予め使用が決められたスロットの中から、先に述べたような原理に従って、トータルのスループットが向上するように、各ユーザに対してスロットの割り当てを行なえばよい。【００３３】
また、従来技術では、トータルのスループットを向上するために、全てのセルが同時に同じスロットを使用することができるように、セル繰返しファクタ＝１を用い、基地局からの距離や通信品質に応じて適応的に伝送レートを決定していた。この方法では、基地局に近いユーザに対しては伝送レートの速い通信が可能であるが、基地局から離れたセル端のユーザに対しては伝送レートの低い通信しか行なうことができない課題があった。これに対して、本発明では、セル端のユーザに対しては、セル繰返しファクタが１よりも大きいスロットを割り当てることにより他セル干渉を低減し、従来の方法よりも、伝送レートの高い通信を実現することができる。【００３４】
〔Ｂ〕一実施形態の説明
図５は本発明の一実施形態としてのセルラー移動（無線）通信システムの構成を示すブロック図で、この図５に示すシステムは、図１１により前述したシステムと同様に、基地局１と、この基地局１にアクセスし得る１台以上の移動局２とをそなえて構成され、さらに、基地局１は、例えば、送信部（Ｔｘ）１１，受信部（Ｒｘ）１２，伝搬路測定部１３，スロット復調部１４，上りリンクスケジューラ１５，下りリンクスケジューラ１６，スロット生成部１７及び使用許可スロット情報メモリ１８をそなえて構成され、移動局２は、例えば、送信部（Ｔｘ）２１，受信部（Ｒｘ）２２，スロット復調部２３，伝搬路測定部２４及びスロット生成部２５をそなえて構成されている。なお、本例においても、基地局１の下りリンクトラフィックには、通常、複数のユーザ（移動局２）のトラフィックが存在する。【００３５】
ここで、基地局１において、送信部１１は、移動局２への下りリンクデータ（図１０により前述したパイロットシンボル（以下、単に「パイロット」ともいう）５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を無線により送信するもので、所要の符号化処理、ＱＡＭやＱＰＳＫ等の変調処理、デジタル−アナログ変換処理、周波数変換処理（アップコンバート）等を含む必要な送信処理を行なえるようになっており、受信部１２は、移動局２から無線により送信されてくる上りリンクデータ（パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を受信するもので、所要の周波数変換処理（ダウンコンバート）、直交検波処理、アナログ−デジタル変換処理、パイロット５０１を用いたチャネル推定処理、復調処理、復号処理等を含む必要な受信処理を行なえるようになっている。【００３６】
伝搬路測定部１３は、受信部１２での受信信号（上りリンクデータ）に基づいて移動局２との間の伝搬路状態を測定するもので、前述したように、受信電力や、受信ＳＩＲ、遅延スプレッド、ドップラ周波数などを用いて測定することができる。これらの伝搬路情報の推定は、スロット内に挿入されているパイロット５０１を用いて行なわれ、パイロット５０１が伝搬路によって受ける変化量から、チャネル推定値が計算される。そして、チャネル推定値の電力から受信電力が、チャネル推定値の分散から干渉電力が計算され、それらの比から受信ＳＩＲが求められる。また、チャネル推定値の単位時間あたりの位相変化量から、ドップラ周波数が推定される。また、受信したパイロット５０１と既知のパイロットとの時間相関を計算することにより、遅延プロファイルを求めることができる。【００３７】
スロット復調部１４は、受信部１２で受信された上りリンクデータの各スロットを復調するもので、前記制御シンボル５０２を復調し、制御チャネルに含まれる下りリンクの通信品質情報を下りリンクスケジューラ１６に通知するとともに、制御シンボル５０２に含まれる上りリンクのトラフィック情報（要求伝送速度、要求遅延）を上りリンクスケジューラ１５に通知する機能も有している。【００３８】
上りリンクスケジューラ（スロット割り当て部）１５は、使用許可スロット情報メモリ１８に記憶されている、使用可能な上下リンクについてそれぞれ使用可能なスロットとして予め決められたスロット情報に基づいて、使用可能なスロットの中から、自局１に接続しているユーザ（移動局２）に対して、所定のスケジューリング方法に従って、上りリンクのスロット割り当てを行なうものであり、下りリンクスケジューラ（スロット割り当て部）１６は、同様に、使用許可スロット情報メモリ１８のスロット情報に基づいて、使用可能なスロットの中から、自局１に接続しているユーザ（移動局２）に対して、所定のスケジューリング方法に従って、下りリンクのスロット割り当てを行なうものである。【００３９】
スロット生成部１７は、上記の各スケジューラ１５及び１６によるスロット割り当てに従って、上下リンクのスロット（パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を生成するものであり、使用許可スロット情報メモリ１８は、図１（又は図２、又は図３）により前述したごとく自局１で使用可能なスロットとして予め決められたスロット情報を記憶するものである。【００４０】
一方、移動局２において、送信部（Ｔｘ）２１は、基地局１への上りリンクデータ（パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を無線により送信するもので、所要の符号化処理、ＱＡＭやＱＰＳＫ等の変調処理、デジタル−アナログ変換処理、周波数変換処理（アップコンバート）等を含む必要な送信処理を行なえるようになっており、受信部２２は、基地局１から無線により送信されてくる下りリンクデータ（パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を受信するもので、所要の周波数変換処理（ダウンコンバート）、直交検波処理、アナログ−デジタル変換処理、パイロットを用いたチャネル推定処理、復調処理、復号処理等を含む必要な受信処理を行なえるようになっている。【００４１】
スロット復調部２３は、受信部２２で受信された下りリンクデータの各スロットを復調するもので、前記制御シンボル５０２を復調し、制御チャネルに含まれる上りリンクのスロット割当情報をスロット生成部２５に通知する機能も有している。なお、スロット復調部２３は、下りリンクのすべてのスロットを復調（つまり、監視）してもよいし、消費電力低減等のために、少なくとも自局２で受信（復調）すべきスロット（例えば図１において、セル１に存在する移動局２なら、全スロット１〜７のうちスロット１〜５のみ）を監視するようにしてもよい。【００４２】
伝搬路測定部２４は、受信部２２での受信信号（下りリンクデータ）に含まれるパイロット５０１に基づいて基地局１との間の伝搬路状態を測定するもので、移動局２側においても、受信電力や、受信ＳＩＲ、遅延スプレッド、ドップラ周波数などを用いて測定することができる。
スロット生成部２５は、スロット復調部２３からの上記スロット割当情報（つまり、基地局１により使用が許可されたスロット情報）に従って、上りリンクのスロット（パイロットシンボル５０１，制御シンボル５０２及びデータシンボル５０３）を生成するもので、この際、制御シンボル５０２に、伝搬路測定部２４で測定された下りリンクの通信品質情報を格納することにより、下りリンクの通信品質を基地局１へフィードバックする機能も有している。【００４３】
つまり、本実施形態のパケット移動通信システムは、基本的に、図１１により前述したシステムに対して、使用許可スロット情報メモリ１８を追加するだけで、項目〔Ａ〕で述べた特徴を有するシステムを実現することができる。
以下、上述のごとく構成された本実施形態のパケット移動通信システムの動作、特に、具体的なスロット割り当て方法（スケジューリング）について詳述する。なお、ここでは、スロット割り当てに必要な情報として、ユーザ（移動局２）毎の受信ＳＩＲと要求伝送速度とを用いる例について説明する。【００４４】
一般に、無線通信システムでは、システムで使用するアクセス方式（ＣＤＭＡやＯＦＤＭなど）や受信信号の復調アルゴリズムに応じて、例えば図６に示すごとくＳＩＲと伝送速度との関係が決まっている。上下リンクの各スケジューラ１５，１６は、それぞれ、この図６に示す関係をＳＩＲ／伝送速度換算テーブル等としてメモリ等に保持しておき、各ユーザの要求伝送速度を基に各ユーザの所要ＳＩＲを計算する。【００４５】
即ち、下りリンクスケジューラ１６では、下りリンクのトラフィック情報から要求伝送速度が分かるので、この情報を基に所要ＳＩＲを計算することができる。これに対して、上りリンクスケジューラ１５では、移動局２からのトラフィック情報（伝送速度要求）を受けることにより、所要ＳＩＲを計算することができる。また、下りリンクスケジューラ１６は、移動局２からのフィードバックにより下りリンクの受信ＳＩＲの情報を得ることができ、上りリンクスケジューラ１５は、基地局１で測定した上りリンクのＳＩＲの情報を得ることができる。【００４６】
そして、各スケジューラ１５，１６は、それぞれ、例えば図７に示すような回路を用いて、全ユーザ＃１〜＃Ｎ（Ｎは自然数）の所要ＳＩＲと実際の受信ＳＩＲとの差分情報を求める。即ち、各スケジューラ１５，１６は、ユーザ（移動局２）毎に、上記ＳＩＲ／伝送速度換算テーブルを有し、要求伝送速度を所要ＳＩＲに変換する所要ＳＩＲ換算部１５１と、この所要ＳＩＲ換算部１５１と実際の受信ＳＩＲ（測定値）との差分をとる減算器１５２とをそなえるとともに、各減算器１５２の減算結果と使用許可スロット情報メモリ１８の使用許可スロット情報とに基づいて移動局２に対するスロット割り当てを行なうスロット割り当て回路１５３とをそなえて構成される。【００４７】
これにより、基地局１は、例えば図８に示す処理フローに従って、所要ＳＩＲと受信ＳＩＲの差が最も大きいユーザに対して、セル繰返しファクタの大きいスロットの割り当てを行なう。即ち、スケジューラ１５，１６は、所要ＳＩＲ換算部１５１及び減算器１５２によって全ユーザの所要ＳＩＲと受信ＳＩＲ（測定値）との差分情報を更新し（ステップＳ１）、スロット割り当て回路１５３によって当該差分情報が最も大きいユーザを選出する（ステップＳ２）。【００４８】
そして、スロット割り当て回路１５３は、使用許可スロット情報と現在のスロット割り当て状況とに基づいて、セル繰返しファクタの大きい（１以外の）スロット（例えば図１のセル１ならスロット５）に空きがあるか否かを確認し（ステップＳ３）、空きがあれば（ステップＳ３でＹＥＳなら）、当該スロットを当該ユーザに対して割り当てる（ステップＳ４）。なお、セル繰返しファクタの大きいスロットに空きが無い場合（ステップＳ３でＮＯの場合）は、上記ステップＳ１以降の処理が繰り返される。【００４９】
なお、分割スロットとして例えば図３により前述した２次元分割スロットを用いる場合のように、セル繰返しファクタが１以外のスロットが複数種類存在する場合には、どのような順序でスロット割り当てを行なうかが問題となるが、例えば、上記差分情報について閾値を設けておき、当該閾値を超えている場合には最もセル繰返しファクタが大きいスロットから割り当て対象とし、当該閾値以下なら最もセル繰返しファクタが大きいスロットを除くスロットから割り当て対象とすることができる。【００５０】
また、上記各ユーザについての差分情報を更新する（図８のステップＳ１参照）毎に一時的に記憶してソーティングし、差分情報の大きいユーザから優先的にセル繰返しファクタの大きいスロットを割り当てるようにすることもできる。他にも優先度（スケジューリング方法）は自由に設定することができ、当該優先度に応じて割り当てるスロットを決定することができる。【００５１】
さらに、上記ではスロット割り当て（スケジューリング）の例として、ユーザ（移動局２）毎の受信ＳＩＲと要求伝送速度とに基づく手法について説明したが、勿論、これに限られるものではなく、項目〔Ａ〕にて前述した種々の手法を単独あるいは組み合わせて適用できることはいうまでもない。
〔Ｃ〕ハンドオーバ中のスロット割り当て
次に、ハンドオーバ中の移動局２に対するスロット割り当てについて、図９を参照しながら説明する。【００５２】
移動局２がハンドオーバ状態（セルサーチ等において複数の基地局１から同程度の受信電力で信号を受信できている状態）の場合、当該移動局２は、ハンドオーバ元とハンドオーバ先の基地局１Ａ，１Ｂに対して、ハンドオーバ要求を行なう。ハンドオーバ要求を受けた基地局１Ａ，１Ｂは、移動局２に対して、セル繰返しファクタが１よりも大きいスロット（個別スロット）を割り当てる。換言すれば、この場合、基地局１Ａ，１Ｂは、移動局２からのハンドオーバ要求に応じて移動局２に対して割り当てるスロットを決定するのである。【００５３】
例えば図１に示すように、ハンドオーバ中の移動局２には、セル繰返しファクタが１よりも大きいスロット＃５およびスロット＃６が割り当てられるため、移動局２は、ハンドオーバ元の基地局１Ａとハンドオーバ先の基地局１Ｂの両方から割り当てられるスロット＃５，＃６を同時に使用することができる。これにより、移動局２は、ハンドオーバ領域においてスループットを向上することができるだけでなく、ハンドオーバ切り替え時に発生するパケット損失を回避することが可能となる。また、異なるスロット＃５，＃６をシーケンシャルに受信（復調）することができるので、受信系（スロット復調部２３）が１つで済み、移動局２の小型化にも寄与する。【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、無線通信チャネル（無線リソース）を分割した各スロットに対して異なるセル繰返しファクタを混在して設定しておき、各基地局１が、自局に使用が許可されているスロットの中から所定のスケジューリング方法に従って移動局２に割り当てるスロットを決定するので、パケットスケジューリング型の通信方式に特有の課題である、基地局１からの距離に応じて伝送レートが低下する課題を解決して、公正な無線リソース割り当てを可能とする。また、システム全体のスループットを低下することなく、基地局１から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にする。【００５５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上詳述したように、本発明によれば、公正な無線リソース割り当てが可能であり、また、システム全体のスループットを低下することなく、基地局から離れたセル端の領域に位置するユーザに対しても、伝送レートの高い通信を可能にできるので、無線通信技術分野において極めて有用と考えられる。
【図１】
2006085353.tif 000002
【図２】
2006085353.tif 000003
【図３】
2006085353.tif 000004
【図４】
2006085353.tif 000005
【図５】
2006085353.tif 000006
【図６】
2006085353.tif 000007
【図７】
2006085353.tif 000008
【図８】
2006085353.tif 000009
【図９】
2006085353.tif 000010
【図１０】
2006085353.tif 000011
【図１１】
2006085353.tif 000012
【図１２】
2006085353.tif 000013
【国際調査報告】
2006085353.tif 000014
2006085353.tif 000015
2006085353.tif 000016
2006085353.tif 000017