CN102970121A - 通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统以及通信方法 - Google Patents

通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统以及通信方法 Download PDF

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Abstract

提供一种通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统以及通信方法。根据通信的拥塞情况，通信终端装置削减向通信控制装置报告的接收品质的信息量。通信控制装置，其采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道与通信终端装置进行通信，该通信控制装置包括：接收部，其接收以上述通信终端装置为目的地的信息数据；调度部，其生成表示向各子信道分配接收到的信息数据的状况以及向各子信道分配信息数据的状况的分配信息；拥塞信息生成部，其根据生成的分配信息，生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息；控制信息生成部，其生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息；以及发送部，其向终端装置发送生成的控制信息。

Description

通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统以及通信方法
本申请是申请人“夏普株式会社”于2007年12月7日提出的申请号为PCT/JP2007/073678、发明名称为“通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统以及通信方法”的PCT申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在无线通信系统中分配数据的调度，其中，上述无线通信系统采用由一定频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道在通信控制装置和通信终端装置之间进行通信。
背景技术
现在，在移动通信系统中，数据通信的需要提高，伴随数据通信的增加，提出了得到较高频率利用效率的各种技术。具有提高频率利用效率的可能性的技术之一为OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess)这样的技术。该技术中，进行通信时的调制方式为OFDM，接入方式使用TDMA(Time Division Multiple Access)、FDMA(FrequencyDivision Multiple Access)。
作为在该OFDMA系统中也能使用的调度方法，在下行高速分组传送方式(HSDPA：High Speed Downlink Packet Access)中，提出了如下方法：通信终端装置将所有的子载波中的表示下行链路状态的信息、即CQI(Channel Quality Indicator)报告给基站装置，基站装置根据由各通信终端装置报告的每个子载波的CQI，来进行分类(packet)的调度(非专利文献1)。
同样地，在采用多个子载波的OFDM系统中的发送数据的调度中，公开了如下发明：在通信终端装置中评价下行的各信道状态(频率特性)，采用上行的反馈信道(feedback channel)向基站装置报告对各信道状态进行量子化后的信息，基站装置根据报告的信息决定分配给各通信终端装置的子载波(专利文献1)。
图17是表示现有基站装置(通信控制装置)的结构的一例的图。调度部1101将面向各终端(通信终端装置)的信息数据进行缓冲，根据从终端反馈的信道品质信息，向各子信道的时隙分配数据，决定帧内的时隙的分配。复用部1102汇集针对各子信道的发送数据。控制信息生成部1103根据调度部1101的分配信息生成配置于帧开头的控制信息。开关部1104对送往后级的信号采用控制信息和信息数据进行切换。纠错编码部1105对数据实施纠错编码处理。映射部1106根据调度部1101的分配信息对各子载波分配信息位。
IFFT(快速傅立叶反变换)部1109将每个子载波的信号转换为时间轴信号。保护间隔(GI)插入部1110附加保护间隔。D/A转换部1111将数字信号转换为模拟信号。无线发送部1112将由D/A转换部1111输出的基带信号转换至使用的RF频带，并放大至必要的功率。天线部1113具备用于将无线发送部1112的输出发送至空中的天线。上行链路接收部1114接收从终端发送的上行链路信号，解调信道品质信息和信息数据。
下面，图18中示出现有通信终端装置的结构的一例。天线部1201具备接收信号的天线。无线接收部1202从天线部1201中接收到的信号中取出必要的信号，并转换为基带信号。A/D转换部1203将从无线接收部1202输出的基带信号转换为数字信号。同步部1204观测从A/D转换部1203输出的信号，并检测OFDM符号(symbol)单位的同步定时。保护间隔(GI)去除部1205按照同步部1204的同步定时进行OFDM符号的保护间隔的去除。FFT部1206对去除了保护间隔后的信号实施FFT(快速傅立叶变换)，并转换为各子载波单位的信号。传送路径推定部1207由接收信号推定传送路径，利用推定结果校正每个子载波的信号。
解映射部1208取出分配给各子载波的信息位，重新排序。纠错解码部1209进行纠错解码，并进行接收错误的纠正。开关部1210将接收信号切换输入至解复用部1211和控制信息解码部1213。解复用部1211按每子信道分割解码后的接收信号。子信道选择部1212按照控制信息从各子信道中取出必要的信息。控制信息解码部1213对帧的控制信息进行解调，并传达给各块(block)。信道品质测定部1214根据FFT部1206的输出和传送路径推定部1207的输出来测定各子信道的品质，并传达给控制部。控制部1215在监视各块的输出的同时控制各块的动作，并且控制包含信息数据的上行链路发送内容。上行链路发送部1216对基站装置发送上行链路数据。
该现有例，假设为图9示出的帧结构。假设在帧开头的广播时隙中包含帧同步用信号、信道品质测定用信号、后续的数据时隙的分配信息、以及之外与本发明无关的各种控制信号。
基站装置生成图9示出的结构的信号。此时，调度的方法有各种方法，这里针对采用Max CIR(Carrier to Interference Ratio)法的情况进行说明。首先，调度部1101按每终端来存放针对收容的各终端的发送数据。并行地，从上行链路接收部1114接收信道品质信息，这里是各终端中的每个子信道的CIR。之后，对于存放发送数据的终端群的信道品质信息之中、品质最佳的子信道的空闲数据时隙分配发送数据。此时，将最大一帧的存放在调度部1101中的数据分配给空闲数据时隙。在存放的数据小于一帧的情况下，仅分配与存放的数据相应的时隙。在要分配的子信道的时隙全部被分配的情况下，什么也不做。调度部1101，在该作业结束时寻找次佳品质的子信道与终端的组合，进行时隙的分配。进行该作业直至全部时隙均被填补。
当时隙的分配结束时，调度部1101对控制信息生成部1103通知时隙分配信息。在控制信息生成部1103中，按照时隙分配信息来生成控制信息。在通知时隙分配信息之后，调度部1101对复用部1102送出分配给各子信道的数据。复用部1102汇集各子信道的数据。在第1开关部1104中，在帧开头时送出控制信息，接着送出数据时隙的信息。由纠错编码部1105对该信息进行纠错编码，由映射部1106根据时隙分配信息来配合IFFT部1109的处理进度进行映射处理。其中，在对控制时隙的信息进行映射的情况下，假设按照预先决定的控制时隙的调制方式来进行映射处理。被映射的数据输入IFFT部1109，并转换为时间轴信号。之后，由GI插入部1110附加保护间隔，由D/A转换部1111转换为模拟信号，由无线发送部1112转换为RF频带后放大至必要的功率，并从天线部1113发送。
专利文献1：JP特开2005-130491号公报
非专利文献1：“Comments on frequency Scheduling and joint powerand rate optimization for OFDM”、3GPP、TSG RAN WGI Meeting #29、R1-02-1321、2002年11月
但是，OFDMA这样，采用多个频率信道分配不同的通信终端装置的系统中，在基站装置为了得到最佳传送特性而进行自适应的信道分配的情况下，通信终端装置必须周期性地向基站装置通知所有频率信道中的接收品质的测定结果。因此，上行链路的控制信息量增加，产生开销(overhead)变大这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种通信控制装置、通信终端装置、无线通信系统、以及通信方法，根据通信的拥塞情况，削减通信终端装置报告的接收品质的信息量。
(1)为了达成上述目的，本发明设计出以下方法。即，本发明的通信控制装置应用于无线通信系统中，在该无线通信系统中，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行，该通信控制装置包括：调度部，其向各子信道分配向上述通信终端装置发送的信息数据；拥塞信息生成部，其生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息；控制信息生成部，其生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息；发送部，其向上述通信终端装置发送生成的控制信息；以及接收部，其接收分配请求子信道信息，上述分配请求子信道信息确定由上述通信终端装置根据上述拥塞信息而选择出的子信道，上述调度部根据接收到的分配请求子信道信息，向各子信道分配信息数据。
这样地，根据本发明的通信控制装置，通信控制装置向通信终端装置通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)。由此，通信终端装置侧能够根据被通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信控制装置能够削减从通信终端装置接收的反馈信息(接收品质信息)量，并且能够进行有效的调度。即，通信终端装置侧通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，从而能够在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道，通信控制装置侧不是解析全部的子信道的接收品质信息而是解析通信终端装置选择出的子信道的接收品质信息，能够维持规定的接收品质，并且能够实现高效的调度。此外，调度部通过根据从通信终端装置通知的分配请求子信道进行调度，能够进行高效的调度。
(2)此外，本发明的通信控制装置中，其特征在于，上述接收部接收分配请求子信道信息，上述分配请求子信道信息还包含选择出的子信道的接收品质信息在内。
这样地，接收部通过接收还包含子信道的接收品质信息在内的分配请求子信道信息，从而调度部能够进一步考虑接收品质信息来进行调度。
(3)此外，本发明的通信控制装置中，其特征在于，上述拥塞信息生成部决定子信道数信息，上述子信道数信息指定由上述通信终端装置请求分配的子信道数，上述发送部还发送包含所决定的子信道数信息在内的控制信息，上述调度部根据对上述子信道数信息中指定的数目的子信道进行确定的请求子信道信息，将信息数据分配给各子信道。
这样地，拥塞信息生成部能够指定包含在通信终端装置通知的分配请求子信道信息中的子信道数。由此，能够根据通信状况的拥塞状况，调整各终端能请求的子信道数。此外，调度部解析指定的子信道数的接收品质信息，能够高效地进行调度。
(4)此外，上述拥塞信息生成部生成多级别分类后的拥塞信息。
通过该结构，拥塞信息生成部能够向通信终端装置通知多级别分类后的拥塞信息。
(5)此外，本发明的通信控制装置，其特征在于，上述调度部具备用于保持分配到各子信道的信息数据中发送等待状态的信息数据的、每个子信道的缓存，上述拥塞信息生成部根据上述缓存中保持的各子信道的发送等待状态的信息数据量，生成拥塞信息。
这样地，拥塞信息生成部，作为拥塞信息，能够根据每个子信道中发送等待状态的信息数据量为多少，来判断拥塞状况。由此，能够将发送等待的信息数据量较多的子信道作为拥塞度较大的子信道，向通信终端装置通知。通信终端装置侧，除了发送等待的信息数据量的多少，还参考发送品质信息，生成分配请求子信道信息。
(6)此外，本发明的通信控制装置中，其特征在于，上述拥塞信息生成部生成表示各子信道的使用频率的拥塞信息。
这样地，拥塞信息生成部能够根据各子信道的使用频率，判断拥塞状况。由此，能够将使用率较高的子信道作为拥塞度较大的子信道，向通信终端装置通知。在通信终端装置侧，除了使用率的大小，还参考接收品质信息，生成分配请求子信道信息。
(7)此外，本发明的通信控制装置中，其特征在于，与上述通信终端装置的通信采用OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess)方式进行。
这样地，通信控制装置能够在采OFDMA方式的情况下应用本发明。
(8)此外，本发明的通信终端装置应用于如下无线通信系统中，在该无线通信系统中，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行；该通信终端装置特征在于，包括：接收部，其接收控制信息；接收品质测定部，其测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息；子信道请求生成部，其根据接收到的控制信息，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成对选择出的分配请求子信道进行确定的分配请求子信道信息；以及发送部，其向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息。
这样地，根据本发明的通信终端装置，通信终端装置能够根据控制信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信终端装置能够削减向通信控制装置通知的反馈信息(接收品质信息)量，并且通信控制装置侧能够有效进行调度。
(9)此外，本发明的通信终端装置应用于无线通信系统中，在该无线通信系统中，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行，该通信终端装置包括：接收部，其接收包含表示各子信道的拥塞度的拥塞信息在内的控制信息；接收品质测定部，其测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息；子信道请求生成部，其根据接收到的控制信息中包含的拥塞信息，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成对选择出的分配请求子信道进行确定的分配请求子信道信息；以及发送部，其向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息。
这样地，根据本发明的通信终端装置，通信终端装置能够根据通知的拥塞信息，决定通知接品质信息的子信道。因此，通信终端装置能够削减向通信控制装置通知的反馈信息(接收品质信息)量，并且通信控制装置侧能够有效进行调度。此外，通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，从而能够在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道。
(10)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部，生成还包含与选择出的子信道相关的接收品质信息在内的分配请求子信道信息。
这样地，子信道请求生成部，通过生成还包含接收品质信息在内的分配请求子信道信息，能够通知接收品质。
(11)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部还接收包含子信道数信息的控制信息，上述子信道数信息指定上述分配请求子信道的数目，上述子信道请求生成部选择由控制信息中所包含的子信道数信息指定的数目的子信道，生成分配请求子信道信息。
这样地，子信道请求生成部通过通知子信道数信息，能够把握通信控制装置所希望的子信道数，并关系到有效的调度。
(12)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择上述拥塞信息比规定的拥塞度小的子信道。
这样地，子信道请求生成部通过选择拥塞度比规定的阈值小的子信道，能够避免选择拥塞的子信道。
(13)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择上述接收品质信息比规定的阈值大的子信道。
这样地，子信道请求生成部通过选择接收品质信息比规定的阈值大的子信道，能够选择维持规定的接收品质的子信道。
(14)本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择上述拥塞信息比规定的拥塞度小的子信道，从选择出的子信道中按照上述接收品质信息良好的顺序来选择子信道。
这样地，子信道请求生成部能够在拥塞度比规定的阈值小的子信道中，按顺序选择接收品质良好的子信道。
(15)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择上述接收品质信息比规定的值良好的子信道，从选择出的子信道中按照上述拥塞信息从小到大的顺序来选择子信道。
这样地，在接收品质良好的子信道较多的情况下，能够选择品质更好的子信道。
(16)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部设定第一阈值和比上述第一阈值大的第二阈值，选择上述拥塞度比上述第一阈值小的子信道，在选择出的子信道不满足规定的接收品质的情况下，在表示比上述第一阈值大且比上述第二阈值小的拥塞度的子信道存在的情况下，在表示比上述第二阈值小的拥塞度的子信道中，优先选择上述接收品质信息为规定品质的子信道作为分配请求子信道。
这样地，子信道请求生成部能够选择拥塞度比规定的阈值小、且接收品质表示规定的品质的子信道。由此，能够判断，取得拥塞状况和接收品质之间的平衡来选择子信道。
(17)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择上述拥塞信息比规定的拥塞度小的子信道，除了选择出的子信道以外，从上述拥塞信息为规定的拥塞度以上的子信道中，按照上述接收品质良好的顺序来选择子信道。
这样地，子信道请求生成部，能够首先选择拥塞度比第一阈值小的子信道，接着按照接收品质从良好开始的顺序来选择拥塞度比第二阈值小的子信道。由此，能够首先优先判断拥塞度，接着判断拥塞度和接收品质来选择子信道。
(18)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部按照采用规定的运算式对基于上述拥塞信息的值、和基于上述接收品质信息的值进行计算后得到的值所表示的顺序来选择子信道。
这样地，子信道请求生成部能够采用拥塞信息和接收品质信息各自所表示的值，计算选择子信道的指标。由此，能够由运算式来数值化拥塞信息和接收品质信息的值，将两方的值根据规定的规则进行参考后作为选择子信道的指标。
(19)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部接收表示各子信道的发送等待状态的信息数据量的值，作为拥塞信息，上述子信道请求生成部，采用表示各子信道的发送等待状态的信息数据量的值的倒数，作为基于上述拥塞信息的值，采用各子信道的接收品质测定结果，作为基于上述接收品质信息的值，按照将基于上述拥塞信息的值和基于上述接收品质信息的值相乘后得到的值从大到小的顺序来选择子信道。
这样地，子信道请求生成部能够采用将发送等待状态的信息数据量的倒数、和表示接收品质的值相乘后得到的计算结果，计算出选择子信道的指标。由此，能够由运算式数值化拥塞信息和接收品质信息的值，将两方的值根据规定的规则调节后作为选择子信道的指标。
(20)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部接收包含多级别的拥塞度的值在内的拥塞信息，上述子信道请求生成部根据表示上述多级别的拥塞度的值，选择请求分配的子信道。
这样地，接收部接收包含多级别的拥塞度的值在内的拥塞信息，信道请求生成部由于根据表示多级别的拥塞度的值来选择请求分配的子信道，因此能够避免选择信息数据量较大的子信道。
(21)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部接收表示各子信道的使用频率的使用率，作为拥塞信息，上述子信道请求生成部根据上述使用率和上述接收品质信息，选择分配请求信道。
这样地，子信道请求生成部能够根据子信道的使用频率来选择子信道。
(22)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部接收包含分配信息的控制信息，上述分配信息表示向各子信道分配信息数据的状况，上述子信道请求生成部根据上述分配信息，计算出表示各子信道的使用频率的使用率，根据计算出的使用率和上述接收品质信息，选择分配请求信道。
这样地，子信道请求生成部，不选择使用率较高的子信道、或选择即使使用率较高但接收品质也良好的子信道等，能够根据使用率来选择子信道。
(23)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部计算出各子信道的接收信号功率，根据计算出的接收信号功率的值，检测各子信道的使用频率。
这样地，子信道请求生成部能够根据各子信道的接收信号功率的值来计算各子信道的使用频率。由此，即使在不能取得拥塞状况的状况下，也能根据各子信道的使用频率来选择子信道。
(24)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，接收品质测定部，测定接收SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)、接收SNR(Signal to Noise Ratio)中的任何一个，作为表示各子信道的接收品质的信息。
这样地，作为接收品质信息，能够采用SINR、SNR。
(25)此外，本发明的无线通信系统，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行，上述通信控制装置包括：调度部，其向各子信道分配向上述通信终端装置发送的信息数据；拥塞信息生成部，其生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息；控制信息生成部，其生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息；控制侧发送部，其向上述终端装置发送生成的控制信息；以及控制侧接收部，其接收对上述通信终端装置根据上述拥塞信息而选择出的子信道进行确定的分配请求子信道信息，上述通信终端装置包括：终端侧接收部，其接收包含上述拥塞信息在内的控制信息；接收品质测定部，其根据接收到的控制信息，测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息；子信道请求生成部，其根据包含在接收到的控制信息中的拥塞信息、和生成的接收品质信息，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成包含对选择出的分配请求子信道进行确定的子信道在内的分配请求子信道信息；以及终端侧发送部，其向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息，上述调度部根据上述分配请求子信道信息，决定信息数据向各子信道的分配。
这样地，根据本发明的无线通信系统，通信控制装置向通信终端装置通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)。由此，通信终端装置侧能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信控制装置能够削减从通信终端装置接收的反馈信息(接收品质信息)量，并且能够进行有效的调度。即，通信终端装置侧通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道，在通信控制装置侧，通过解析通信终端装置选择出的子信道的接收品质信息，而不是解析全部的子信道的接收品质信息，从而能够在维持规定的接收品质的同时，实现高效的调度。
(26)此外，本发明的无线通信系统，其特征在于，上述调度部具备用于保持分配到各子信道的信息数据中发送等待状态的信息数据的、按每个子信道的缓存，上述拥塞信息生成部根据保持在上述缓存中的各子信道的发送等待状态的信息数据量，生成拥塞信息。
这样地，拥塞信息生成部，作为拥塞信息，能够根据每个子信道中发送等待状态的信息数据量为多少，来判断拥塞状况。由此，能够将发送等待的信息数据量较多的子信道作为拥塞度较大的子信道，向通信终端装置通知。在通信终端装置侧，除了发送等待的信息数据量的多少以外，还参考接收品质信息，生成分配请求子信道。
(27)此外，本发明的无线通信系统，其特征在于，上述拥塞信息生成部生成表示各子信道的使用频率的拥塞信息。
这样地，拥塞信息生成部能够根据各子信道的使用频率，判断拥塞状况。由此，能够将使用率较高的子信道作为拥塞度较大的子信道，向通信终端装置通知。在通信终端装置侧，除了使用率的大小以外，还参考接收品质信息，生成分配请求子信道信息。
(28)此外，本发明的通信方法，是应用于无线通信系统的通信控制装置的通信方法，在该无线通信系统中，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行，在该通信方法中，生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息，生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息，向上述终端装置发送生成的控制信息。
这样地，根据本发明的通信方法，通信控制装置向通信终端装置通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)。由此，通信终端装置侧能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信控制装置能够削减从通信终端装置接收的反馈信息(接收品质信息)量，并且能够进行有效的调度。即，通信终端装置侧通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道，在通信控制装置侧，通过解析通信终端装置选择出的子信道的接收品质信息，而不是解析全部的子信道的接收品质信息，从而能够在维持规定的接收品质的同时，实现高效的调度。
(29)本发明的通信方法，是应用于无线通信系统的通信终端装置的通信方法，在该无线通信系统中，从通信控制装置向通信终端装置的发送，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道进行，在该通信方法中，接收包含表示各子信道的拥塞度的拥塞信息在内的控制信息，测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息，根据接收到的控制信息中包含的拥塞信息、和生成的接收品质信息，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成包含对选择出的分配请求子信道进行确定的子信道在内的分配请求子信道信息，向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息。
这样地，根据本发明的通信方法，通信终端装置能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信终端装置能够削减向通信控制装置通知的反馈信息(接收品质信息)量，并且通信控制装置侧能够进行有效的调度。此外，通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，能够选择分配可能性较高的子信道。
(0-1)此外，本发明的通信控制装置，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道、与通信终端装置进行通信，该通信控制装置特征在于，包括：调度部，其向各子信道分配向上述通信终端装置发送的信息数据；拥塞信息生成部，其生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息；控制信息生成部，其生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息；以及发送部，其向上述终端装置发送生成的控制信息。
这样地，根据本发明的通信控制装置，通信控制装置向通信终端装置通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)。由此，通信终端装置侧能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信控制装置能够削减从通信终端装置接收的反馈信息(接收品质信息)量，并且能够进行有效的调度。即，通信终端装置侧通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道，在通信控制装置侧，通过解析通信终端装置选择出的子信道的接收品质信息，而不是解析全部的子信道的接收品质信息，从而能够在维持规定的接收品质的同时，实现高效的调度。
(0-2)此外，本发明的通信控制装置中，上述通信终端装置还具备接收部，该接收部接收包含对上述通信终端装置根据上述拥塞信息选择出的子信道进行确定的子信道序号在内的分配请求子信道信息；上述调度部，根据接收到的分配请求子信道信息，向各子信道分配信息数据。
这样地，调度部通过根据从通信终端装置通知的分配请求子信道信息进行调度，从而能够进行高效的调度。
(0-9)此外，本发明的通信控制装置中，上述拥塞信息生成部按照上述发送等待状态的数据量生成表示多级别分类后的结果的值作为拥塞信息。
这样地，拥塞信息生成部能够向通信终端装置通知发送等待状态的信息数据量、和按规定的阈值来评价信息数据量并多级别分类后得到的值中的任意一个。
(0-9)此外，本发明的通信终端装置，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道与通信控制装置进行通信；该通信终端装置特征在于，包括：接收部，其接收包含表示各子信道的拥塞度的拥塞信息在内的控制信息；接收品质测定部，其根据接收到的控制信息，测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息；子信道请求生成部，其根据包含在接收到的控制信息中的拥塞信息、和生成的接收品质信息中的至少一方，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成包含对选择出的分配请求子信道进行确定的子信道序号、和与选择出的子信道相关的接收品质信息在内的分配请求子信道信息；以及发送部，其向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息。
这样地，根据本发明的通信终端装置，通信终端装置能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信终端装置能够削减向通信控制装置通知的反馈信息(接收品质信息)量，并且通信控制装置侧能够进行有效的调度。此外，通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，能够选择分配可能性较高的子信道。
(0-11)此外，本发明通信终端装置中，其特征在于，上述子信道请求生成部选择比全部子信道的数目少的数目的子信道并生成分配请求子信道信息。
这样地，子信道请求生成部由于根据拥塞信息和接收品质信息来选择子信道，因此能够选择分配可能性较高的子信道。由此，不必向通信控制装置通知全部子信道的接收品质信息。
(0-12)此外，本发明的通信终端装置中，其特征在于，上述接收部进一步接收包含对上述分配请求子信道的数目进行指定的子信道数信息在内的控制信息，上述子信道请求生成部选择包含在控制信息中的子信道数信息中指定的数目、或比指定的数目少的数目的子信道，生成分配请求子信道信息。
这样地，子信道请求生成部通过通知子信道数信息，从而能够掌握通信控制装置所希望的子信道数，关系到高效的调度。
(0-21)本发明的通信终端装置中，上述接收部将包含各子信道的发送等待状态的信息数据量、或表示按照上述发送等待状态的数据量而多级别分类后的结果的值、中的至少一方在内的拥塞信息，作为表示各子信道的发送等待状态的信息数据量的值来接收，上述子信道请求生成部根据表示上述各子信道的发送等待状态的信息数据量的值，选择请求分配的子信道。
这样地，子信道请求生成部能够根据发送等待状态的信息数据量来选择子信道。由此，能够避免选择信息数据量较多的子信道。
(0-26)此外，本发明的无线通信系统，采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道，在通信控制装置和通信终端装置之间进行通信，其中，上述通信控制装置包括：调度部，其向各子信道分配向上述通信终端装置发送的信息数据，向各子信道分配信息数据；拥塞信息生成部，其生成表示各子信道的拥塞度的拥塞信息；控制信息生成部，其生成包含生成的拥塞信息在内的控制信息；以及控制侧发送部，其向上述终端装置发送生成的控制信息；上述通信终端装置包括：接收部，其接收包含上述拥塞信息在内的控制信息；接收品质测定部，其根据接收到的控制信息，测定各子信道的接收品质并生成接收品质信息；子信道请求生成部，其根据包含在接收到的控制信息中的拥塞信息、和生成的接收品质信息，选择请求分配的子信道作为分配请求子信道，生成包含对选择出的分配请求子信道进行确定的子信道序号在内的分配请求子信道信息；以及终端侧发送部，其向上述通信控制装置发送生成的分配请求子信道信息。
这样地，根据本发明的无线通信系统，通信控制装置向通信终端装置通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)。由此，通信终端装置侧能够根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。因此，通信控制装置能够削减从通信终端装置接收的反馈信息(接收品质信息)量，并且能够进行有效的调度。即，通信终端装置侧通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道，在通信控制装置侧，通过解析通信终端装置选择出的子信道的接收品质信息，而不是解析全部的子信道的接收品质信息，从而能够在维持规定的接收品质的同时，实现高效的调度。
发明效果
根据本发明，能够根据通信的拥塞情况，削减通信终端装置报告的接收品质的信息量。由此，能够抑制从通信终端装置向通信控制装置通知的控制信息量，进行有效的调度。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式涉及的通信控制装置的结构的一例的框图。
图2是示出本发明的第1实施方式涉及的通信终端装置的结构的一例的框图。
图3是示出第1实施方式的无线通信系统的动作的一例的流程图。
图4是示出第1实施方式的通信终端装置选择通知接收品质的子信道的动作的一例的流程图。
图5是示出包含拥塞信息在内的控制信息的一例的图。
图6是示出第2实施方式的无线通信系统的动作的一例的流程图。
图7是示出调度部的内部结构的一例的图。
图8是示出缓冲数据量的转变的一例的图。
图9是示出第3实施方式中采用的帧结构的一例的图。
图10是示出第3实施方式的从通信终端装置取得接收品质信息的动作(接收品质取得处理)的一例的流程图。
图11是示出第3实施方式的分配数据时隙的动作(数据时隙分配处理)的一例的流程图。
图12是示出第3实施方式的发送时隙使用率的动作(时隙使用率发送处理)的一例的流程图。
图13是示出第3实施方式的通信控制装置中实现各处理的软件动作的环境的一例的图。
图14是示出第3实施方式的将实施各处理的软件追加至各构成要素后的结构的一例的图。
图15是示出第3实施方式的通信终端装置200的发送接收品质信息的动作的一例的流程图。
图16是示出第3实施方式中通信终端装置采用的接收品质比较表的一例的图。
图17是示出现有基站装置(通信控制装置)的结构的一例的图。
图18是示出现有通信终端装置的结构的一例的图。
符号说明
100通信控制装置
101调度部
102复用部
103拥塞信息生成部
104控制信息生成部
105开关(SW)
106纠错编码部
107映射部
108IFFT部
109保护间隔(GI)插入部
110D/A转换部
111发送部(控制侧发送部)
112天线部(控制侧天线部)
113接收部(控制侧接收部)
200通信终端装置
201天线部(终端侧天线部)
202接收部(终端侧接收部)
203A/D转换部
204同步部
205保护间隔(GI)去除部
206FFT部
207传送路径推定部
208解映射部
209纠错解码部
210开关(SW)
211解复用部
212子信道选择部
213控制信息解码部
214接收品质测定部
215子信道请求生成部
216控制部
217发送部(终端侧发送部)
具体实施方式
下面，针对本发明的实施方式，参照附图进行说明。在以下说明的各实施方式中，针对如下方法进行说明：在OFDMA系统中，通信控制装置广播(報知)每个子信道(子载波)的拥塞状况，通信终端装置考虑各子信道(子载波)的接收品质和拥塞状况，高效选择进行分配请求的子信道(子载波)。作为拥塞状况，有：按每子信道进行缓冲的传送预定数据量、或各子信道的使用频率等。
在各实施方式中，在采用由规定的频带所决定的2个以上的子信道构成的频率信道在多个通信装置之间进行通信的无线通信系统中，关于分配数据给各子信道的调度，采用表示拥塞度的拥塞信息来进行调度。以下，为了容易理解说明，以具有调度功能的通信装置作为通信控制装置，以具有通知在通信控制装置进行调度时采用的接收品质的接收品质通知功能的通信装置作为通信终端装置进行说明。然而，不排除1个通信装置具有调度功能和接收品质通知功能的情况，可以是具有2种功能，且存在实施调度功能的期间和具有接收品质通知功能的期间，实现2种功能的通信装置。此外，本发明能够应用于不区别通信控制装置和通信终端装置，各个通信装置的一方具有调度功能，另一方通信装置具有接收品质通知功能的通信装置，在多个通信装置彼此存在对等关系的情况下也适用。
在各实施方式中，通信控制装置假定基站，通信终端装置假定终端(移动站，例如，包括便携式电话、无线机、便携式终端等)的方式作为一例来说明，但是不限定于此。此外，通信终端装置有时记为终端。
此外，以下说明的各实施方式中，以OFDMA通信系统作为一例来应用说明，但是不限定于此，采用拥塞信息进行向多个子信道分配数据的调度的通信装置、无线通信系统、或通信方法，都能够应用本发明。
更进一步地，各实施方式中，作为表示各频率信道的接收品质(信道品质)的信息的一例，采用各频率信道的SINR(Signal to Interference andNoise Ratio)进行说明。但是，接收品质不限定为SINR，能够采用根据接收信号功率和载波信号功率计算出的传送路径品质、或根据接收数据的错误量计算出的接收数据品质等。例如，作为根据接收信号功率和载波信号功率计算出的传送路径品质，可以采用SNR(Signal to Noise Ratio)、SIR(Signal to Interference Ratio)、CINR(Carrier to Interference and NoiseRatio)、CNR(Carrier to Noise Ratio)、CIR(Carrier to Interference Ratio)、RSSI(Received Signal Strength Indicator)，此外，作为表示根据接收数据的错误量计算出的接收数据品质的指标，能够采用BER(Bit Error Rate)、PER(Packet Error Rate)、BLER(Block Error Rate)等。
(第1实施方式)
在第1实施方式中，说明如下例子，无线通信系统以OFDMA通信方式作为一例来应用，M(＞1)个子信道存在，在特定的帧中，通信控制装置请求N(＜M)个由通信终端装置测定的每个子信道的接收品质信息。
图1是示出本发明第1实施方式涉及的通信控制装置的结构的一例的框图。图2是示出本发明的第1实施方式涉及的通信终端装置的结构的一例的框图。图1中示出的通信控制装置100包括：调度部101、复用部102、拥塞信息生成部103、控制信息生成部104、开关(SW)105、纠错编码部106、映射部107、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform：快速傅立叶反变换)部108、保护间隔(GI：Guard Interval)插入部109、D/A(Digital/Analog)转换部110、发送部(无线发送部、控制侧发送部)111、天线部(控制侧天线部)112、以及接收部(上行链路接收部、控制侧接收部)113。
图2中示出的通信终端装置200包括：天线部(终端侧天线部)201、接收部(无线接收部、终端侧接收部)202、A/D(Analog/Digital)转换部203、同步部204、保护间隔(GI)去除部205、FFT(Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换)部206、传送路径推定部207、解映射部208、纠错解码部209、开关(SW)210、解复用部211、子信道选择部212、控制信息解码部213、接收品质测定部214、子信道请求生成部215、控制部216、以及发送部(上行链路发送部、终端侧发送部)217。
此外，以下说明中，示出一个通信终端装置200来说明，但是通信终端装置200存在多个，通信控制装置100能够与多个通信终端装置200进行发送接收，以下各实施方式中也同样。
首先，针对通信控制装置100进行说明。调度部101对以各通信终端装置200作为目的地的信息数据进行缓冲，根据由通信终端装置200反馈的各子信道的接收品质信息(接收品质测定结果、信道品质信息)来向各子信道分配数据，决定频率信道内的子信道的分配，将被决定的分配生成为分配信息。调度部101按每子信道具备发送等待缓存(缓存、存储区域)，将发送等待状态的信息数据暂时保持在每个子信道中。此外，本实施方式中，根据从通信终端装置200发送的分配请求子信道信息来分配数据，生成分配信息。针对这点，以后说明。
复用部102汇集针对各子信道的发送数据。拥塞信息生成部103根据调度部101生成的分配信息生成表示各子信道的拥塞程度的拥塞信息。拥塞度根据信息数据被缓冲的量(拥塞状况)，表示拥塞的程度。例如，根据被缓冲的量，分3个阶段(按规定的阈值来区分)，按拥塞度A、拥塞度B、拥塞度C这样来表示。
控制信息生成部104根据调度部101生成的分配信息和拥塞信息生成部103生成的拥塞信息，生成配置于帧开头的控制信息。开关部105将送至后级(纠错编码部106以后的构成要素)的信号按照控制信息和信息数据来切换。纠错编码部106对数据实施纠错编码处理。映射部107根据调度部101的分配信息对各子载波分配信息位。IFFT部108将每个子载波的信号转换为时间轴信号。保护间隔插入部109附加保护间隔。D/A转换部110将数字信号转换为模拟信号。发送部111将从D/A转换部110输出的基带信号转换为使用的RF(Ratio Frequency)频带，并放大至必要的功率。天线部112具备用于将发送部111的输出发送至空中的天线。接收部113接收从终端发送的上行链路信号，并解调信道品质信息和信息数据。
另外，成为调度的对象的信息数据是：通过优先连接等的骨干(backbone)通信线路而接收(取得)的信息数据、或从通信终端装置200发送并由接收部113接收的信息数据等，由调度部101对其进行处理。
下面，针对通信终端装置200进行说明。天线部201具备接收信号的天线。接收部202从天线部201接收的信号中取出必要的信号，并转换为基带信号。A/D转换部203将从接收部202输出的基带信号转换为数字信号。同步部204观测从A/D转换部203输出的信号，检测OFDM符号单位的同步定时。保护间隔去除部205按照同步部204的同步定时进行OFDM符号的保护间隔的去除。FFT部206对去除保护间隔后的信号实施FFT(快速傅立叶变换)，转换为各子载波单位的信号。
传送路径推定部207由接收信号推定传送路径，利用推定结果来校正每个子载波的信号。解映射部208取出分配给各子载波的信息位，重新排列。纠错解码部209进行纠错解码，进行接收错误的纠正。开关部210将接收信号切换输入至解复用部211和控制信息解码部213。接收信号中，信息数据部分被输入到解复用部211，控制信号部分被输入到控制信息解码部213。解复用部211按每个子信道来分割解码后的接收信号。
子信道选择部212按照控制信息从各子信道中取出必要的信息。控制信息解码部213解调帧的控制信息并传达给各块。具体地，控制信息解码部213向控制部216通知控制信息，提取控制信息中包含的拥塞信息，向子信道请求生成部215通知提取出的拥塞信息。接收品质测定部214根据FFT部206的输出和传送路径推定部207的输出测定各子信道的接收品质，将测定的接收品质测定结果传达给子信道请求生成部215和控制部216。
子信道请求生成部215根据从控制信息解码部213输出的信息(拥塞信息)来进行各子信道的拥塞状况的判定，根据从接收品质测定部214输出的各子信道的接收品质信息(信道品质信息)和各子信道的拥塞状况，生成对进行发送请求(请求分配)的子信道进行指定的分配请求子信道信息。分配请求子信道信息包含：表示请求分配的子信道的子信道的ID(识别子信道的识别符、子信道序号)、和表示与上述子信道相关的接收品质的接收品质信息(子信道ID和接收品质信息的组合)。另外，分配请求子信道信息至少包含子信道ID，没有接收品质信息的情况也可以(仅子信道ID)。控制部216在监视各块的输出的同时，控制各块的动作，并且控制包含分配请求子信道信息在内的上行链路发送内容。请求分配的子信道称为分配请求子信道。发送部217对通信控制装置发送上行链路数据。
下面，针对本实施方式的无线通信系统的动作采用图3、图4进行说明。图3是示出本实施方式的无线通信系统的动作的一例的流程图。图4是示出本实施方式的通信终端装置选择通知接收品质的子信道的动作的一例的流程图。如上述，无线通信系统采用由M(M＞1)个子信道构成的频率信道进行通信，通信终端装置200以向通信控制装置100通知N(N＜M)个子信道的接收品质信息为前提。
在通信控制装置100中，拥塞信息生成部103按每次帧发送确认保持在每个子信道的调度部101中的发送等待缓存，按照每个子信道的拥塞状况来进行分类，生成拥塞信息(步骤S31)。本实施方式中，假设拥塞信息生成部103将拥塞状况分为3组，组A是非常拥塞，组B是拥塞，组C是有富余。生成的拥塞信息作为广播信道，设为每帧发送的信息(步骤S32)。广播信道是在能接收来自通信控制装置100的信号的范围内存在的全部通信终端装置200能进行接收的信道。本实施方式中，虽然设为每帧发送，但是当广播信道的容量较少时，也可以采用分割为多个帧进行发送、或者一次发送多帧等方法。
图5是示出包含拥塞信息在内的控制信息的一例的图。图5是示出在采用由多个块构成的帧来进行通信的情况下，在多个时隙的内、分配了控制信息的控制时隙的结构的一例。本说明书中，假设时隙是根据由一定时间长所决定的1个以上的时间信道、和由一定频带所决定的1个以上的频率信道来确定的。
控制信息包含：信道品质测定用信号501、公共控制信息502、拥塞信息503、时隙分配信息504。此外，子信道505中示出的范围表示每个子信道的信息的单位。信道品质测定用信号501是测定各子信道的接收品质的信号。作为一例，有如下方法，每隔几个子载波设置不发送的子载波，比较接收时发送的载波和不发送的载波的功率的功率比(接收功率比)。具体地，在发送的信道品质测定用信号中的子载波群中，准备附加功率的子载波和未附加功率的子载波，在接收侧根据接收信号中的子载波的接收功率比来求出SINR。公共控制信息502包含通信控制装置ID序号、当前时刻信息等在整个通信终端装置200中共有的信息。拥塞信息503按每子信道来准备，被配置在各子信道505的范围中。时隙分配信息504包含表示如下情形的信息，即对后续的数据时隙分配哪个通信终端装置200，调制方式是什么。时隙分配信息504也按每子信道来准备。
接收部113从通信终端装置200接收数据，确认接收到的数据是否是包含分配请求信道信息和接收品质信息在内的接收品质通知帧(步骤S33)。接收部113按每几个帧一次，来接收接收品质通知帧。在接收品质通知帧的情况下(步骤S33中为是)，接收部113从接收品质通知帧中提取分配请求子信道信息(请求的子信道的ID和接收品质信息)，向调度部101通知。接收部113接收N个来自各通信终端装置200的接收品质信息(步骤S34)。直到之后下一个接收品质通知帧到来为止，根据接收到的SINR信息分配信道，进行与终端的通信。通信控制装置100只要发送帧，就重复从步骤S31到步骤S34的动作。
另一方面，在通信终端装置200中，接收品质测定部214根据从FFT部206输出的信号和从传送路径推定部207输出的信号，测定接收品质(步骤S41)。接收品质的测定采用从通信控制装置100发送的控制信号。控制信号包含通信终端装置200已知的信息(例如，SINR测定用信号)。从FFT部206以及传送路径推定部207输出的信号是基于接收部202所接收的控制信号的信号。接收品质测定部214向子信道请求生成部215和控制部216通知测定的接收品质测定结果。接着，子信道请求生成部215选择(决定)向通信控制装置100通知测定的接收品质测定结果的子信道(步骤S42)。这里，子信道请求生成部215选择N个子信道。针对步骤S42，以后采用图4进行说明。控制部216检测接收品质通知帧(步骤S43)，向通信控制装置100发送采用检测出的接收品质通知帧所选择出的N个子信道ID和各子信道的接收品质信息(分配请求子信道信息)(步骤S44)。
接着，采用图4，说明子信道选择的顺序。子信道请求生成部215从控制信息解码部213取得控制信息中包含的拥塞信息，根据取得的拥塞信息，分成拥塞度为A和A以外的子信道(步骤S421)。在拥塞度A以外的子信道的数目L个为N个以上的情况下(步骤S424中为是)，子信道请求生成部215在L个子信道中、按照接收品质测定结果从高到低的顺序选择N个作为通知候选(步骤S425)。接着，子信道请求生成部215在N个子信道中检索拥塞度B的子信道是否存在(步骤S426)。在拥塞度B的子信道存在的情况下(步骤S426中为是)，子信道请求生成部215比较拥塞度C的子信道和拥塞度B的子信道的接收品质测定结果的差(步骤S427)。具体地，计算拥塞度C的子信道和拥塞度B的子信道的SINR差，在计算出的差为XdB(X是阈值)以内的情况下(步骤S427为是)，子信道请求生成部215将有关子信道(SINR差为XdB以内的拥塞度C的子信道)全部调换为作为候选子信道的拥塞度B的信道(步骤S428)。子信道请求生成部215将选择出的候选子信道决定为通知信道(步骤S429)。
此外，拥塞度A以外的子信道的数目L个比N个小的情况下(步骤S424中为否)，子信道请求生成部215将L个子信道决定为候选信道(步骤S422)。接着，子信道请求生成部215从拥塞度A的子信道开始按照接收品质测定结果(SINR)从高到低的顺序，将候选子信道不够的(N-1)个子信道决定为候选子信道(步骤S423)，与先前选择出的L个子信道合并决定为最终的通知子信道(步骤S429)。此外，子信道请求生成部215，在步骤S426中拥塞度B的子信道不包含在候选子信道中的情况下(步骤S426中为否)，即，候选子信道全部为拥塞度C的情况下，在步骤S429中将这些决定为通知子信道。
这样地，通信控制装置100向通信终端装置200通知各子信道的拥塞信息(拥塞度)，通信终端装置200根据通知的拥塞信息，决定通知接收品质信息的子信道。由此，能够削减从通信终端装置200向通信控制装置100通知的反馈信息(接收品质信息)，在通信控制装置100中能够进行有效的调度。此外，子信道请求生成部215能够选择接收品质信息比规定的值更良好的子信道，并从选择出的子信道中，按照拥塞信息从小到大的顺序来选择子信道。
此外，通过根据接收品质信息和拥塞信息来选择子信道，从而能够在维持规定的接收品质的同时，选择分配可能性较高的子信道。
另外，上述实施方式中，说明了通信终端装置200根据拥塞信息和接收品质信息选择规定数目的分配请求子信道的例子。针对选择的子信道的数目，可以由通信终端装置200决定规定的数目，也可以是由通信控制装置100指定的情形。例如，通信控制装置100的拥塞信息生成部103(或，调度部101)生成对请求分配的子信道的数目进行指定的子信道数信息，控制信息生成部104将子信道数信息包含在控制信息中，向通信终端装置200通知。通信终端装置200的控制信息解码部213从控制信息中和拥塞信息一起来提取子信道数信息，并向子信道请求生成部215通知，子信道请求生成部215选择子信道数信息中指定的数目的子信道。由此，能够在通信控制装置100侧调整包含在分配请求子信道信息中的子信道的数目。因此，通信控制装置100能够取得所希望的数目的接收品质信息，能够进行高效的调度。
(第2实施方式)
第2实施方式中，根据成为发送等待状态的数据量来判断拥塞状况。本实施方式中，采用与图1和图2中示出的通信控制装置100、通信终端装置200相同的结构来说明。图6是示出本实施方式的无线通信系统的动作的一例的流程图。
通信控制装置100中，发送部111向通信终端装置200发送控制信号(步骤S51)。控制信号包含：小区内的时隙分配信息、SINR测定用信号(接收品质信息的一例)，以及缓冲数据量信息。缓冲数据量信息表示调度部101保持的各子信道的发送等待缓存中、以发送等待状态保持着多少数据。控制信号定期地从通信控制装置100向通信终端装置200发送。本实施方式中的缓冲数据量设为用byte单位来表示。本实施方式中，将该缓冲数据量作为拥塞状况的指标、拥塞信息来使用。
图7是示出调度部101的内部结构的一例的图。这里，示出将给3个通信终端装置200的信号分配给4个子信道的情况。作为通信终端装置200，采用终端A、终端B、终端C这3个来说明。调度部101具备：子信道选择部701、缓存(发送等待缓存)702a～702d、时隙分配部703。子信道选择部701输入来自各终端的信息数据，选择向各终端发送信息数据的子信道，并分配至保持选择出的子信道的信息数据的缓存702a～702d中。缓存702a～702d是按每子信道保持(保存)发送等待的数据的发送等待缓存。作为一例，缓存702a～702d是FIFO(First in First out)方式的存储区域。时隙分配部703向时隙分配分配给各缓存的信息数据。分配的信息数据从缓存702a～702d中读出，向各终端发送。
缓存702a～702d将子信道选择部701分配的信息数据中、时隙分配部703未读出的信息数据的量设为缓冲数据量信息。缓冲数据量依赖于针对当时的各终端的发送请求数据量和时隙分配量而变化。如果时隙分配量相对发送请求较多，则缓冲数据量减少，如果时隙分配量相对发送请求较少，则缓冲数据量增加。图8是示出缓冲数据量的变化的一例的图。从调度部101向控制信息生成部104通知缓冲数据量。控制信息生成部104生成包含通知的缓冲量信息在内的控制信息，生成的控制信息在步骤S51中作为控制信号向各终端发送。
接着，说明接收了控制信号的各通信终端装置200的动作。接收部202接收控制信号(步骤S61)，接收品质测定部214采用接收到的控制信号中包含的SINR测定用信号进行各子信道的接收SINR的测定(步骤S62)，并存储测定的各子信道的接收SINR值。接着，控制信息解码部213进行小区内的时隙分配信息和各子信道的缓冲数据量信息的解调(步骤S63)。在发送等待状态的数据全都不在子信道中的情况下，缓冲数据量设定为0byte。
子信道请求生成部215判断缓冲数据量为0byte的子信道的有无(步骤S64)。在缓冲数据量为0byte的子信道不存在的情况下(步骤S64中为否)，转移至步骤S66。另一方面，在缓冲数据量为0byte的子信道存在的情况下(步骤S64中为是)，转移至步骤S65，将子信道的缓冲数据量变更为1后，转移至步骤S66。在步骤S66中，将先前测定的每个子信道的接收SINR值和各子信道的缓冲数据量的倒数相乘。用于该运算的(式1)在下面示出。
缓冲数据量的倒数×测定的接收SINR值......(式1)
由(式1)的运算，在各子信道的接收SINR上乘以与各子信道的缓冲数据量成反比例的权重，分别在缓冲数据量较少的子信道上乘以较高的值，在缓冲数据量较多的子信道上乘以较低的值。
子信道请求生成部215选择各子信道中(式1)的运算结果较大的前面N个子信道(S67)，并生成在选择出的N个子信道中希望(请求)分配哪一个(1个或多个)子信道的分配请求子信道信息，通过发送部217向通信控制装置100通知生成的分配请求子信道信息(步骤S68)。分配请求子信道信息是该子信道的子信道ID和与上述子信道ID相对应的接收品质信息(接收SINR)的组合。
通信控制装置100的接收部113接收在步骤S68中发送的分配请求信息和请求分配的各子信道的接收SINR(步骤S52)。由此，通信控制装置100能够完全掌握各通信终端装置200分别希望分配的子信道。
这样的步骤之后，在通信控制装置中，根据从各通信终端装置200通知的信息来进行高效的时隙分配。
这样地，本实施方式中，根据将各子信道的缓存中以发送等待状态保持的数据(缓冲数据)量的倒数与各通信终端装置200中测定的各子信道的接收SINR值相乘后的结果，按每通信终端装置200来决定进行分配请求的子信道。由此，能够根据接收SINR值和缓冲数据量的信息，选择希望发送的子信道。此外，计算选择子信道的基准的运算式不限定为本实施方式中说明的(式1)。例如，可以计算缓冲数据量的对数，将计算出的对数的倒数和各子信道的接收SINR相乘，也可以计算缓冲数据量的对数后从SINR中进行减法。
(第3实施方式)
在第3实施方式中，OFDMA中使用按照一定数目的子载波和一定数目的时间来分割的时隙，将时隙的过去的使用状况作为拥塞信息。首先，针对由多个时隙构成的帧进行说明。
图9是示出本实施方式中采用的帧结构的一例的图。图9中，示出由多个时隙(slot)601构成的帧(frame)602。时隙601根据由一定时间长所决定的1个以上的时间信道、和由一定频带所决定的1个以上的频率信道来确定，是最小管理单位。帧602表示1个管理单位时间的范围。图9中，横轴表示时间(time)，纵轴表示频率(frequency)，用符号603表示1个子信道的频率方向的单位。在帧602的开头，配置包含SINR测定用信号和后续的数据时隙的分配信息、子信道的拥塞状况、其他控制信息在内的广播时隙(broadcast slot)604，仅接着广播时隙604、配置保存通信数据的数据时隙(data slot)605。
在本实施方式中，示出在从通信控制装置100向通信终端装置200的下行链路通信中应用本发明的例子。从通信终端装置200向通信控制装置100的上行链路通信在本实施方式中不特别规定，可以使用任何方式的通信方式。
本实施方式中，使用子信道的使用频率作为拥塞状况，作为其计算方法，使用过去的时隙的使用率。各子信道的传送路径的状况由衰落(fading)进行千变万化的变化，但是在较长时间中来看的情况下，平均大多为良好的子信道，如果进行控制以便在通信中仅仅优先使用接收品质(SINR)良好的子信道，则特定的子信道的使用率增加，会产生阻塞的问题。由此，通过向通信终端装置200通知各子信道的过去的时隙使用率，来防止通信终端装置200对预测为拥塞的子信道的请求集中。
此外，通信终端装置200调查各子信道的接收品质和使用率，发出请求，以便仅使用低于与各子信道的接收品质相对应的使用率的子信道。
以下，详细说明控制步骤。从图10到图12示出通信控制装置100的控制流程的一例。图10是示出第3实施方式的从通信终端装置200取得接收品质信息的动作(接收品质取得处理)的一例的流程图。图11是示出第3实施方式的分配数据时隙的动作(数据时隙分配处理)的一例的流程图。图12是示出第3实施方式的发送时隙使用率的动作(时隙使用率发送处理)的一例的流程图。设这3个处理平行动作。此外，各个处理根据各个任务，对通信控制装置100内的各构成要素指示各处理的执行。从图10至图12中，采用SINR信息作为接收品质信息的一例来进行说明。
首先，针对接收品质取得处理采用图10进行说明。接收品质取得处理在调度部101中处理。接收品质取得处理是通信控制装置100从通信终端装置200取得接收品质信息的处理。通信控制装置100中，控制信息生成部104生成请求利用广播时隙对通信终端装置200发送接收品质信息的控制信息，发送部111向通信终端装置200发送生成的控制信息(步骤S701)。接着，接收部113接收从通信终端装置200发送来的接收品质信息，调度部101更新通信控制装置100内的接收品质信息(步骤S702)。在从通信终端装置200发送来的接收品质信息中包含错误的情况下，调度部101丢弃检测出错误的接收品质信息，原封不动地使用当前的信息。使规定帧数任务休眠(等待状态)(步骤S703)。规定帧数是接收品质信息的更新频率，依赖于传送路径的特性。例如，使用按每10mS(毫秒)来更新的值。之后，返回步骤S701，通过重复这些步骤，将通信控制装置100内的接收品质信息维持在最新的状态。
接着，针对数据时隙分配处理采用图11进行说明。数据时隙分配处理在调度部101中处理。本实施方式中，调度部101具备按每通信终端装置200来保持发送请求数据的缓存。
通信控制装置100中，调度部100等待帧开始时刻(步骤S711)。开始时刻到来，则进入步骤S712。调度部101参照帧的开始时刻中的接收品质信息(SINR信息)(步骤S712)。接着，调度部101参照缓存来调查发给各通信终端装置200的发送请求数据是否存在(步骤S713)。针对所有的通信终端装置200，在发送请求数据不存在的情况下，返回步骤S711，等待下一次的帧开始(步骤S713中为否)。发给任意一个通信终端装置200的发送请求数据存在的情况下(步骤S713中为是)，调查是否遗留有能分配的时隙(步骤S714)。在能分配的时隙存在的情况下(步骤S714中为是)，进入步骤S715。在能分配的时隙完全不存在的情况下(步骤S714中为否)，返回步骤S711，等待下一次的帧开始。
调度部101关注于当前接收品质信息(SINR信息)中接收状态最佳的、即SINR大的子信道和通信终端装置200的组合(步骤S715)。调查针对所关注的终端装置200的发送请求数据是否存在(步骤S716)。发送请求数据存在的情况下(步骤S716中为是)，进入步骤S717，不存在的情况下(步骤S716中为否)，进入步骤S719。
在能分配给正关注的子信道的时隙存在的情况下(步骤S717中为是)，调度部101将仅能按照正关注的子信道的能分配的时隙数来发送的发送请求数据分配给时隙(步骤S718)。此时，调度部101选择与关注的通信终端装置200和子信道中的SINR相对应的比特率(bit rate)，作为按照选择出的比特率进行发送的时隙，对时隙进行分配。在发给关注的通信终端装置200的发送请求数据所使用的时隙数比能分配的时隙数少的情况下，设使用的时隙为分配的时隙。在发给关注的通信终端装置200的发送请求数据所使用的时隙数比能分配的时隙数多的情况下，将能分配的时隙作为分配的时隙。调度部101从缓存中删除与已分配的时隙相对应的发送请求数据(步骤S718)，进入步骤S719。在能分配给正关注的子信道的时隙不存在的情况下(步骤S717中为否)，不分配发送请求数据，而进入步骤S719。
步骤S719中，至下一帧开始之前，不参照当前正关注的通信终端装置200的SINR信息(SINR和子信道和通信终端装置200的组合的信息)(由于调查完毕，不再调查)，进入步骤S720。步骤S720中，调查是否成为不参照所有SINR信息的状态(调查完毕状态)，在遗留有能参照的SINR信息的情况下(步骤S720中为否)，进入步骤S713，在成为不参照所有SINR信息的状态的情况下(步骤S720中为是)，返回步骤S711，等待帧开始。通过反复这些步骤，能够按照最新的SINR信息以最佳SINR的通信终端装置200为优先来进行时隙的分配，进行下行链路的通信。
最后，采用图12，说明针对时隙使用率取得处理。时隙使用率取得处理在拥塞信息生成部103中进行处理。首先，拥塞信息生成部103清除过去的时隙分配信息(步骤S741)，等待帧开始(步骤S742)。如果检测出帧开始时刻，则拥塞信息生成部103参照规定时间的过去的时隙分配数据(步骤S743)。规定时间是计算时隙的使用率的平均时足够的时间，是依赖于传送路径的变化状况的值，例如，使用100mS等。接着，拥塞信息生成部103取得上次的时隙分配信息，追加到过去的时隙分配信息中(步骤S744)。接着，计算规定时间的过去的时隙分配信息、和基于上次的时隙分配信息的各子信道的时隙使用率(步骤S745)。拥塞信息生成部103向控制信息生成部104通知生成的各子信道的使用率(步骤S746)，以便在下一次帧开始时利用广播时隙来发送各子信道的使用率，之后，等待下一次帧开始(步骤S742)。通过反复进行以上的步骤，将规定时间的时隙使用率信息维持在最新的状态，能够对每帧终端进行发送。
采用图10至图12说明的通信控制装置100中实施的各处理，大部分能够用软件实现。图13是示出第3实施方式的通信控制装置100中实现各处理的软件动作环境的一例的图。各处理在CPU(Central ProcessingUnit：中央处理装置)801的控制下，从程序用存储器803向主存储器802加载程序，通过执行程序来实现。各程序由定时器804实施周期的启动、或等待状态的时间的计测等。此外，与外部的数据输入输出在CPU801的控制下，通过DMA(Direct Memory Access)805a～805g来进行。实现各处理的程序能够在CPU801的控制下，对缓冲、子信道的分配进行管理。此外，各程序作为使CPU801动作(调度)的多任务，各处理能够并行来进行处理。
图14是示出第3实施方式的向各构成要素追加实施各处理的软件后的结构的一例的图。图14示出图1中示出的调度部101、拥塞信息生成部103、以及控制信息生成部104的部分。时隙分配部902采用缓存901a～901c来实施时隙分配处理。图14中，作为一例，示出3个通信终端装置200的缓存，但是不限定于此，对应通信终端装置200的数目来准备缓存。接收品质取得部903实施接收品质取得处理。时隙使用率取得部904实施时隙使用率取得处理。
另外，图13、图14示出结构的一例，即使是其他结构如果能实现各处理也是可以的，采用软件、软件和硬件的组合等来实现也是可以的。
下面，说明通信终端装置200侧发送接收品质信息的动作。图15是示出本实施方式的通信终端装置200的发送接收品质信息的动作的一例的流程图。此外，图16是示出本实施方式中通信终端装置200采用的接收品质比较表的一例的图。假设如果从通信控制装置100有接收品质信息的发送请求，则通信终端装置200通过上行链路发送接收品质信息。接收品质信息(也称为SINR信息)假设为包含规定数的、通信终端装置200在下行链路通信时向通信控制装置100请求分配的分配请求子信道(子信道的ID)和该子信道的SINR的组合。规定数越多，则通信控制装置100中越能细致严格地进行时隙分配，但是会产生控制中必需的信息量增大的问题。必须考虑该问题，例如使用3等的值。
采用图15说明动作。首先，通信终端装置200的子信道请求生成部215清空分配请求缓存(步骤8801)。分配请求缓存由于保存向通信控制装置100通知的分配请求子信道信息(请求分配的子信道的ID和该子信道的SINR的组合)，因此能够登记规定数的组合。清空缓存后，等待帧的开始时刻(步骤S802)。子信道请求生成部215如果检测出帧开始时刻，则接收广播时隙，利用广播时隙中的信号测定各子信道的SINR，取得广播时隙内包含的每个子信道的时隙使用率、接收品质请求信息(步骤S803)。判断是否进行SINR信息的请求(步骤S804)，在被请求的情况下(步骤S804中为是)进入步骤S805，未被请求的情况下(步骤S804中为否)，返回步骤S801等待下一次的帧的开头。
子信道请求生成部215关注于测定的SINR最佳的子信道(步骤S805)。接着，参照正关注的子信道的SINR和图16中示出一例的SINR比较表(步骤S806)。SINR比较表，在某子信道为规定的SINR的情况下，表示当子信道低于什么样程度的时隙使用率时发出分配请求。本实施方式中假设，在通信品质非常好的情况下，即SINR为30dB以上的情况下，不管时隙的使用率有多高也发出分配请求。这是因为，如果假设该子信道对于其他通信终端装置200通信品质也特别好，则为了在该子信道的使用率较高的情况下，发送请求数据也能够连续发送，希望不特别等待就发送数据。此外，通信品质较差的情况下，即SINR小于5dB的情况下，要求时隙的使用率较少是由于以下原因，希望在使用该子信道时采用低速比特率来发送数据，以便在恶劣环境下也能够通信，并希望使用的时隙数与比特率大多成反比例，避免为了分配低比特率的通信而对其他通信终端装置200不分配时隙的状况。
针对SINR为5dB以上小于30dB的情况也采用同样的考虑方法设定用于请求时隙分配的时隙使用率的阈值。图16中，按照5dB以上且小于10dB的方式采用5dB单位来设定使用率的阈值。子信道请求生成部215参照SINR比较表和正关注的子信道的SINR，判断使用率是否为阈值以下(步骤S807)，时隙使用率为阈值以下的情况下(步骤S807中为是)进入步骤S808，时隙使用率超过阈值的情况下进入步骤S812。步骤S808中在分配请求缓存中登记正关注的子信道(步骤S808)，调查分配请求缓存是否填满(步骤S810)，如果填满则进入步骤S811，还空的话则进入步骤S812。子信道请求生成部215向控制部216通知分配请求缓存中保存的分配请求子信道信息，发送部217通过进行缓冲向通信控制装置100发送(步骤S811)，之后返回步骤S801。
在分配请求缓存为空的情况下(步骤S810中为否)，子信道请求生成部215调查从帧开始至当前时刻为止是否针对全部子信道进行了与SINR比较表的比较(步骤S812)，存在在还未调查的子信道的情况下(步骤S812中为是)，关注当前正关注的子信道的SINR次佳的值，即SINR较低的子信道(步骤S813)，反复从步骤S806开始的处理。在已全部调查的情况下(步骤S812中为否)，调查当前时刻的分配请求缓存的内容(步骤S814)，在缓存中什么都没有登记的情况下(步骤S814中为是)，返回步骤S801，在即使已经登记1个信息的情况下(步骤S814中为否)，实施步骤S811的处理。
通过反复以上的步骤，只要从通信控制装置100有SINR信息的请求时，通信终端装置200就能够向通信控制装置发送考虑了该时刻的SINR和时隙使用率的SINR信息。
这样地，通信控制装置100和通信终端装置200群通过按照上述步骤来进行动作，通信请求就能够集中在特定的子信道中，避免拥挤的状况。此外，特别地，在能够确保通信品质良好的子信道的状况下，通过优先使用该子信道能够增加通信容量。
另外，上述各实施方式中已经说明了如下方法，在通信控制装置100在小区内广播各子信道的拥塞状况的情况下，通信终端装置200根据各子信道的接收品质和拥塞状况，选择进行分配请求的子信道。但是，表示拥塞状况的信息不限定为每帧发送，此外，根据传送路径的状况也考虑存在有对表示拥塞状况的信息进行接收较为困难的通信终端装置200。这样的情况下，由于在通信终端装置200侧不了解各子信道的拥塞状况，因此会发生不能适当选择进行分配请求的子信道的情况。对此，能够如下对待。
例如，通信终端装置200能够应用主动判断各子信道的拥塞状况的方法。在如图9中示出的帧结构的情况下，由于广播时隙604中包含帧602内的全部时隙的分配信息，因此根据该分配信息在通信终端装置200(例如子信道请求生成部215)中能够掌握每个子信道的分配状况。通过在多个帧中观测每个子信道的分配状况，能够掌握每个子信道的拥塞状况。
此外，除上述以外，通信终端装置200通过计算各子信道的接收信号功率也能够掌握拥塞状况。这是根据如下依据，由于对使用中(通信终端装置200分配中)的子信道，计算出某程度的功率，而对未使用(通信终端装置200未分配)的子信道，仅仅计算出噪声电平程度较低的功率，因此能够区别使用中的子信道和非使用中的子信道。因此，通过在多个帧中观测各子信道的接收信号功率，能够检测频繁使用的子信道，能够在终端掌握每个子信道的拥塞状况。
通过这样的方法，即使在通信控制装置100不发送拥塞状况的期间等、通信终端装置200不能接收(掌握)拥塞状况的状况下，通信终端装置200也能够主动判断各子信道的拥塞状况，选择进行分配请求的子信道。由此，通信终端装置200通过选择请求分配的子信道，送出选择出的子信道的接收品质信息，能够削减向通信控制装置100通知的信息量。此外，通信控制装置100能够掌握通信终端装置200所请求的子信道。更进一步地，能够抑制通信控制装置100所处理的接收品质的信息量。由此，能够进行高效的调度。

Claims (17)

1.一种通信控制装置，其使用多个频带与通信终端装置进行通信，所述通信控制装置的特征在于，具有：
控制信息生成部，其生成向所述通信终端装置发送的控制信息；和
发送部，其向所述通信终端装置发送生成的所述控制信息，
所述控制信息是能够对由所述通信终端装置使用的频带的顺序进行判断的信息。
2.根据权利要求1所述的通信控制装置，其特征在于，
所述发送部按所述通信终端装置使用的每个频带发送所述控制信息。
3.根据权利要求1或2所述的通信控制装置，其特征在于，
所述控制信息是多级别的值。
4.一种通信终端装置，其使用多个频带与通信控制装置进行通信，所述通信终端装置的特征在于，具有：
接收部，其从所述通信控制装置接收控制信息，所述控制信息包含能够对所使用的频带的顺序进行判断的信息；和
控制部，其基于接收到的所述控制信息，选择所使用的频带。
5.根据权利要求4所述的通信终端装置，其特征在于，
在接收到能够判断的顺序为同等的所述控制信息时，所述控制部基于频带的品质，选择所述频带。
6.根据权利要求5所述的通信终端装置，其特征在于，
基于所述频带的接收功率，计算所述频带的品质。
7.一种无线通信系统，包含通信控制装置和通信终端装置，所述无线通信系统的特征在于，
所述通信控制装置具有：
控制信息生成部，其生成控制信息，所述控制信息是能够对由所述通信终端装置使用的频带的顺序进行判断的信息；和
发送部，其向所述通信终端装置发送生成的所述控制信息，
所述通信终端装置具有接收部，所述接收部接收从所述发送部发送的控制信息。
8.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线通信系统是包含通信控制装置和通信终端装置的无线通信系统，
所述通信终端装置具有选择部，所述选择部基于接收到的所述控制信息，选择所使用的频带。
9.一种通信控制装置的通信方法，包括：
生成控制信息的步骤，所述控制信息是能够对由通信终端装置使用的频带的顺序进行判断的信息；和
向所述通信终端装置发送生成的所述控制信息的步骤。
10.一种处理器，其特征在于，
按照生成作为能够对所使用的频带的顺序进行判断的信息的控制信息、并且输出生成的该控制信息的方式来执行。
11.一种通信控制装置，其同时使用多个频带与通信终端装置进行通信，所述通信控制装置的特征在于，具有：
控制信息生成部，其生成与所述多个频带中的、通信中所使用的频带有关的多级别的信息；和
发送部，其向所述通信终端装置发送生成的所述多级别的信息，
所述多级别的信息是每个所述频带的限制信息。
12.根据权利要求11所述的通信控制装置，其特征在于，
按所述通信中使用的每个频带发送生成的所述多级别的信息。
13.根据权利要求11或12所述的通信控制装置，其特征在于，
根据所述通信中使用的每个频带的负载，生成所述多级别的信息。
14.一种通信终端装置，其使用多个频带与通信控制装置进行通信，所述通信终端装置的特征在于，
具有接收部，所述接收部接收控制信息，所述控制信息包含与各个所述频带有关的多级别的信息。
15.一种无线通信系统，其中通信控制装置和通信终端装置同时使用多个频带进行通信，所述无线通信系统的特征在于，
所述通信控制装置，生成与所述多个频带中的通信中使用的频带有关的多级别的信息，并且向所述通信终端装置发送生成的所述多级别的信息，其中所述多级别的信息是每个所述频带的限制信息。
16.一种无线通信方法，其同时使用多个频带与其他通信终端进行通信，所述无线通信方法的特征在于，包括：
生成与所述多个频带中的、通信中使用的频带有关的多级别的信息的步骤；和
向所述其他通信装置发送生成的所述多级别的信息的步骤，
所述多级别的信息是每个所述频带的限制信息。
17.一种处理器，其特征在于，
按照生成与用于通信的各个频带有关的多级别的信息、并且输出生成的所述多级别的信息的方式来执行。
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