专利名称：多载波通信基站设备和子载波分配方法
技术领域：
本发明涉及一种通过使用多载波来与多个移动台进行多路通信的多载波通信基 站设备，及其子载波分配方法。
背景技术：
近年来，在作为多载波调制模式之一的正交频分复用(以下称为“OFDM(正交频分 复用)”)模式中，其中通过将用户分配给各个子载波或者将多个子载波成组获得的各个子 信道来实现多路存取的正交频分多址(以下称为“0FDMA(正交频分多址)”)模式已经引起 了注意。例如已经在作为IEEE(电气和电子工程师协会)标准的IEEE 802. 16e中研究了 该OFDMA模式。在OFDM模式中，通过使用具有不同频率的N个子载波来发送信息。注意，在发送 信号通过各种路径之后被接收的多径衰减环境下，因为子载波的无线电质量彼此不同，具 有良好无线电质量的(一个或多个)子载波从一个移动台到另一个是不同的。因此，必须 将被确定为具有尽可能良好的无线电质量的子载波分配给每个移动台。注意，子载波的无 线电质量越好，就可以以越高的传输速率来通信。因此，如果每个移动台被分配具有尽可能 良好的无线电质量的子载波，则作为整个系统，可以以卓越的效率来执行通信。作为相关技术中的方法，已经提出了一种方法，其中对于每个移动台来计算子载 波的传输率的分散值(dispersion value)并且然后将子载波分配给具有最大分散值的移 动台，直到满足所请求的传输率为止(例如，参见专利文件1)。以下用具体示例来说明专利文件1中公开的子载波分配方法。在该示例中，移动 台的数量是三个，并且子载波的数量是五个。此外，在该示例中，根据图11中示出的表格， 基于调制模式和编码率来计算传输率。首先，根据图11中示出的表格，对于每个移动台计算各个子载波的传输率以及它 们的分散值。图12是示出了对于三个移动台中每一个的用于各个子载波的传输率、传输率 的分散值、和移动台所请求的传输率的表格。首先，在三个移动台中，(一个或多个)子载波的分配从具有最大分散值的移动台 3开始。然后，在移动台3的子载波中，优先地分配具有最高传输率的子载波3和4。当被 分配子载波3和4时，总传输率变成3+3 = 6，并且由此满足所请求的传输率6。因此，完成 了对于移动台3的子载波分配。此外，在移动台3之后对于具有次最高分散值的移动台1执行子载波分配。然后， 因为在移动台1的所有子载波中，子载波3和4已经被分配给移动台3，在剩下的子载波1、 2和5中从具有最高传输率的子载波执行子载波分配。在该示例中，当子载波1、2和5被 分配给移动台1时，总传输率变成1+1+1. 5 = 3. 5，并且由此满足移动台1所请求的传输率 3。因此，完成了对于移动台1的子载波分配。使用该分配，分配了所有子载波1到5，并且 因此完成了分配。图13是示出分配结果的表格。[专利文件1]
日本未审查专利申请公开号2005-102225
发明内容
技术问题
上述相关技术中的第一个问题是子载波所被分配到的移动台仅基于每个移动台 中子载波的传输率的分散值来选择。因此，上述相关技术未考虑传输率如何被分散，并且因 此可能不会有效地执行子载波分配。以下参考附图来说明针对此的理由。在图12中，在移动台3中，尽管所有子载波的平均传输率较高，但是子载波1的传 输率较低。因此，分散值较大。同时，在移动台1中，尽管平均传输率较低，但子载波4的传 输率较高。因此，分散值较大。例如，通过如移动台1的子载波4的情况中一样，向具有较低平均传输率和较大分 散值的移动台分配具有较大传输率的子载波，作为整个系统，可执行更有效率的通信。然 而，在有关技术的方法中，即使在移动台3中大多数子载波的传输率较高，分配也从相比于 移动台1具有更大分散值的移动台3开始。因此，子载波3和4被分配给移动台3。因此， 移动台1不能被分配具有较高传输率的子载波4。结果，用除了子载波3和4以外的子载波 对移动台1执行分配，但所述除了子载波3和4以外的子载波具有较低的传输率1. 5或更 低，因此作为整个系统来说，恶化了吞吐量。第二个问题是子载波的传输率的分散值较小的移动台的优先级变得更低，并且因 此存在没有子载波可以被分配的可能性。结果，不能维持公平性。因为从具有较大分散值的移动台开始执行具有更高传输率的子载波的分配，所以 可能在对具有更低的分散值的移动台分配之前，所有的子载波都已被分配，因此没有留下 可用的子载波用于分配。结果，像这样的问题出现了。已做出本发明来解决这些问题，并且本发明的目的在于提供一种能够实现对于整 个系统可以改善吞吐量的子载波分配并且能够对于向移动台进行子载波分配提供更好的 公平性的多载波通信基站设备和载波分配方法。技术方案根据本发明第一方面的多载波通信基站设备是一种频分多址类型的多载波通信 基站设备，其通过使用多个子载波在频率时间轴上复用(multiplex)多个移动台，所述设 备包括传输率信息管理单元，其管理每个移动台的每个子载波的传输率信息；和子载波 分配单元，其基于传输率信息分配子载波，其中，子载波分配单元包括选择单元，其基于每 个移动台中的传输率信息选择要分配的子载波；评估值计算单元，其基于每个移动台中的 传输率信息计算相关于要分配的子载波的传输率的基准值，并且然后计算通过评估基准值 和从分配中排除的子载波的传输率之间的差获得的评估值；和优先级确定单元，其基于评 估值计算单元所计算的评估值来确定要被指派到每个子载波的移动台的优先级。根据本发明第二方面的子载波分配方法是一种频分多址模式中的子载波分配方 法，其中通过使用多个子载波在频率时间轴上复用多个移动台，所述子载波分配方法包括 基于每个移动台中的传输率信息选择要分配的子载波；基于每个移动台中的传输率信息计 算相关于要分配的子载波的传输率的基准值，并且然后计算通过评估基准值和从分配中排除的子载波的传输率之间的差异获得的值；并且基于评估值来确定要被指派到每个子载波 的移动台的优先级。有利效果本发明可以提供一种能够实现对于整个系统可以改善吞吐量的子载波分配并且 能够对于向移动台进行子载波分配提供更好的公平性的多载波通信基站设备和载波分配 方法。
图1是示出了作为本发明示例实施例的无线电通信系统的结构的框图；图2是示出根据本发明的多载波通信基站设备的结构的框图；图3A是示出根据本发明示例实施例的子载波分配单元11的处理步骤的流程图；图3B是示出根据本发明示例实施例的子载波分配单元11的处理步骤的流程图；图4是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图5是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图6是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图7是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图8是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图9是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例的表格；图10是示出用于说明根据本发明的子载波分配的具体示例中的分配结果的表 格；图11示出了根据调制模式和编码率获得的传输率的表格的示例；图12是示出用于说明按照传统模式的子载波分配的具体示例的表格；并且图13是示出用于说明按照传统模式的子载波分配的具体示例中的分配结果的表 格。标号说明1多载波通信基站设备2移动台11子载波分配单元12无线电帧生成单元13无线电单元14 天线15传输率信息管理单元
具体实施例方式图1是示出了根据本发明示例性实施例的无线电通信系统的结构的框图。如图1 中所示，无线电通信系统包括多个移动台2和执行与多个移动台2的无线电数据发送/接 收的多载波通信基站设备1。图2是示出根据本发明示例实施例的多载波通信基站设备的结构的框图。多载波 通信基站设备1包括子载波分配单元11、无线电帧生成单元12、无线电单元13、天线14、和传输率信息管理单元15。
传输数据以及作为传输数据的质量信息的QoS信息输入到子载波分配单元11。此 夕卜，从传输率信息管理单元15输出的每个移动台的每个子载波可以发送的传输率信息也 输入到子载波分配单元11。注意，要输入到子载波分配单元11的传输数据可以是已被预先 进行包调度的数据。子载波分配单元11基于传输数据、QoS信息和传输率信息来确定并且 输出被指派到子载波的数据。从子载波分配单元11输出的要指派到每个子载波的数据输入到无线电帧生成单 元12。然后，无线电帧生成单元12生成无线电帧并且将所生成的无线电帧输出到无线电单 元13。在这点上，如果输入数据的大小小于无线电帧的大小，执行填充以生成无线电帧。无线电单元13对从无线电帧生成单元12输入的无线电帧执行调制处理，并且将 经调制的无线电帧输出到天线14。经调制的无线电帧输入到天线14。然后，天线14向移 动台2发送经调制的无线电帧。多载波通信基站设备1通过天线接收从每个移动台2发送的无线电帧，并且在无 线电单元13中执行解调处理。在解调处理步骤中，无线电单元13从无线电帧获取表示接 收状态的信息或从移动台通知的传输率信息，并且将所获取的信息输出到传输率信息管理 单元15。注意，当使用作为来自移动台2的信息被通知的传输率时，不需要从移动台2向多 载波通信基站设备1通知所有子载波的传输率。而是，可以仅通知具有较高传输率的(一 个或多个)子载波。传输率信息管理单元15基于从无线电单元13输入的每个信息来针对每个移动台 逐个子载波地管理传输率。例如，在频分双工(以下称为“FDD (频分双工)”)的情况下，不 同频带用于向上的线路和向下的线路。即，在发送和接收之间通信信道是不同的。因此，向 下的线路的传输率可以通过使用作为来自移动台的信息通过向上的线路被通知的传输率 信息来确定。此外，在时分双工(以下称为“TDD(时分双工)”)的情况下，相同的频带用 于向上和向下的线路。即，在发送和接收两者中，使用相同的通信信道。因此，可以基于从 向上的线路上的无线电信号获得的接收状态来计算向下的线路的传输率。注意，可以根据 应用的调制模式和编码率来计算传输率。此外，具有非常低的无线电质量的子载波的传输 率可以被计算为零。可替换地，它可以作为已经被分配的子载波来处理，以使得不被执行分 配。接下来，将参考图4到10中示出的具体示例，使用图3A和3B中示出的流程图来 说明图2中示出的子载波分配单元11的处理。首先，在步骤Sl，根据数据和/或QoS信息来获得每个移动台的每个子载波的传输 率信息和所请求的传输率。注意，图4以具体示例示出了每个移动台的每个子载波的传输 率信息和所请求的传输率。在该示例中，移动台的数量为3，并且子载波的数量为5。在该 示例中，为了简化说明，假设一个符号将被分配到一个子载波。接下来，在步骤S2，令i代表移动台的索引，为每个移动台设置每个移动台中的传 输率的阈值Rth，i。注意，阈值设置方法的示例包括根据每个移动台的每个子载波的传输 率信息来计算可以进行传输的最大传输率、平均传输率等并且将其设置为阈值的方法。在步骤S3，从每个移动台中数据指派的目标中排除传输率小于阈值Rth，i的子载波。以该方式，通过限制每个移动台中要被分配为目标的子载波，可以防止将太多的优先级 给予针对某个(些)移动台的子载波分配。图5示出了可以进行传输的最大传输率被用作 阈值的示例。在图5中示出的子载波中，粗线框内的子载波定义为分配的目标，并且其它子 载波被从分配中排除。在步骤S4，通过将每个移动台中要被分配的子载波的传输率的平均值用作基准 值，计算通过评估基准值和从分配中排除的子载波的传输率之间的差获得的值Rv，i。例如， 假设要分配的子载波的平均传输率是Rave，i ；从分配中排除的子载波的数量为η ；从分配 中排除的子载波的索引为P ；从分配中排除的子载波的传输率为Ro，ρ ；并且预先在子载波 分配单元中确定的参数为RvO，可以基于以下等式计算移动台i中的Rv，i。[等式1]
权利要求
一种频分多址类型的多载波通信基站设备，其通过使用多个子载波在频率时间轴上复用多个移动台，所述设备包括传输率信息管理单元，管理每个移动台的每个子载波的传输率信息；和子载波分配单元，基于传输率信息来分配子载波，其中所述子载波分配单元包括选择装置，用于基于每个移动台中的传输率信息来选择要分配的子载波；评估值计算装置，用于基于每个移动台中的传输率信息来计算相关于要分配的子载波的传输率的基准值，并且然后计算通过评估所述基准值和从分配中排除的子载波的传输率之间的差获得的评估值；和优先级确定装置，用于基于由所述评估值计算装置所计算的评估值来确定要被指派到每个子载波的移动台的优先级。
2.根据权利要求1所述的多载波通信基站，其中所述选择装置根据传输率信息计算阈 值，并且使用传输率等于或大于所述阈值的子载波作为被分配目标。
3.根据权利要求2所述的多载波通信基站，其中所述阈值是在每个移动台的子载波中 可以进行传输的最大传输率。
4.根据权利要求2所述的多载波通信基站，其中所述阈值是每个移动台的子载波的传 输率的平均值。
5.根据权利要求1到4中任何一项所述的多载波通信基站，其中所述传输率的基准值 是作为每个移动台中的被分配目标的子载波的平均传输率。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的多载波通信基站，其中假设要在移动台i中 分配的子载波的平均传输率是Rave，i ；从所述分配中排除的子载波的数量为η;从所述分 配中排除的子载波的索引为P ；从所述分配中排除的子载波的传输率为Ro，ρ ；并且预先在 所述子载波分配单元中确定的参数为RvO，基于以下等式计算由所述评估值计算装置计算 的所述评估值。[等式1] 1 “7^,/ = —2](及《败,/_及0,；7)其中 η > οη ρ=ιRv, i = Rv0 其中 η = O
7.根据权利要求6所述的多载波通信基站，其中所述优先级确定装置向具有较大评估 值的移动台给予较高的优先级。
8.根据权利要求1到7中任何一项所述的多载波通信基站，其中在所述选择装置选择 了作为所述被分配目标的子载波并且执行了子载波分配之后，所述选择装置再次选择要分 配的子载波。
9.一种频分多址模式中的子载波分配方法，其中通过使用多个子载波在频率时间轴上 复用多个移动台，所述子载波分配方法包括基于每个移动台中的传输率信息选择作为要分配的子载波的子载波；基于每个移动台中的传输率信息计算相关于所述要分配的子载波的传输率的基准值， 并且然后计算通过评估所述基准值和从分配中排除的子载波的传输率之间的差获得的值； 并且基于评估值来确定被指派到每个子载波的移动台的优先级。
10.根据权利要求9所述的子载波分配方法，其中所述选择作为所述要分配的子载波 的子载波包括根据传输率信息计算阈值；并且使用等于或大于所述阈值的子载波作为要 分配的子载波。
11.根据权利要求10所述的子载波分配方法，其中所述阈值是在每个移动台的子载波 中可以进行传输的最大传输率。
12.根据权利要求10所述的子载波分配方法，其中所述阈值是每个移动台的子载波的 传输率的平均值。
13.根据权利要求9到12中任何一项所述的子载波分配方法，其中所述传输率的基准 值是作为每个移动台中所述要分配的子载波的子载波的平均传输率。
14.根据权利要求9到13中任何一项所述的子载波分配方法，其中假设要在移动台i 中分配的子载波的平均传输率是Rave，i ；从所述分配中排除的子载波的数量为η;从所述 分配中排除的子载波的索引为P ；从所述分配中排除的子载波的传输率为Ro，P ；并且预先 确定的参数为RvO，基于以下等式计算所述评估值。
15.根据权利要求14所述的子信道分配方法，其中作为要被指派到每个子载波的移动 台的优先级的判定，将较高的优先级给予通过评估传输率的基准值和子载波的传输率之间 的差获得的值较大的移动台。
16.根据权利要求9到15中任何一项所述的子信道分配方法，其中选择作为所述被分 配目标的子载波包括，在选择了要分配的子载波并且执行了子载波分配之后，再次选择要 分配的子载波。
全文摘要
根据本发明的一种多载波通信基站设备(1)，包括选择单元，其基于每个移动台(2)中的传输率信息选择要分配的子载波；评估值计算单元，其基于每个移动台(2)中的传输率信息计算相关于要分配的子载波的传输率的基准值，并且然后计算通过评估所述基准值和从分配中排除的子载波的传输率之间的差异获得的评估值；和优先级确定单元，其基于由评估值计算单元所计算的评估值来确定要被指派到每个子载波的移动台的优先级。
文档编号H04W72/10GK101940047SQ200980104220
公开日2011年1月5日 申请日期2009年1月19日 优先权日2008年2月12日
发明者稻井田友祐 申请人:日本电气株式会社