JP2002252618A - 無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法及び装置 - Google Patents
無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法及び装置Info
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- JP2002252618A JP2002252618A JP2001050697A JP2001050697A JP2002252618A JP 2002252618 A JP2002252618 A JP 2002252618A JP 2001050697 A JP2001050697 A JP 2001050697A JP 2001050697 A JP2001050697 A JP 2001050697A JP 2002252618 A JP2002252618 A JP 2002252618A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パケット送出のスループットを向上させると
ともに、基地局のコスト削減を図る。 【解決手段】 各無線端末は、無線区間の誤り率をｅと
したとき、ｄｅ／ｄｘ≧０となる制御入力ｘを選択し、
ψ＝ｘβ・ｅγ（β、γは正の実数）なるψの目標値を
ψ*として、ψまたはψの平均値と前記目標値ψ*との距
離ができるだけ小さくなるように前記制御入力ｘ（例え
ば、送信電力の逆数）の値を決定し、該決定された制御
入力ｘに基づいてパケット信号を送信する。
ともに、基地局のコスト削減を図る。 【解決手段】 各無線端末は、無線区間の誤り率をｅと
したとき、ｄｅ／ｄｘ≧０となる制御入力ｘを選択し、
ψ＝ｘβ・ｅγ（β、γは正の実数）なるψの目標値を
ψ*として、ψまたはψの平均値と前記目標値ψ*との距
離ができるだけ小さくなるように前記制御入力ｘ（例え
ば、送信電力の逆数）の値を決定し、該決定された制御
入力ｘに基づいてパケット信号を送信する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線端末を用いて
パケット伝送を行う無線パケット伝送システムにおける
無線端末の制御方法及び制御装置に関する。
パケット伝送を行う無線パケット伝送システムにおける
無線端末の制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の無線システムでは、一定の誤り率
を得ることを目標に、送信電力、ＦＥＣ（forward erro
r correction；誤り訂正符号化）の符号化率、あるいは
その両方等を調整していた。また、近年では、無線区間
まで含めたパケット伝送が検討されている。その場合、
移動局が無線区間にパケットを送出する際には、パケッ
トの衝突を回避するため１パケット毎に基地局の許可を
得るようにしていた。また、ＡＬＯＨＡ等のランダムア
クセスプロトコルを利用する場合には、パケットの衝突
（廃棄）を移動局が検出しパケット送出間隔を調整して
いた。
を得ることを目標に、送信電力、ＦＥＣ（forward erro
r correction；誤り訂正符号化）の符号化率、あるいは
その両方等を調整していた。また、近年では、無線区間
まで含めたパケット伝送が検討されている。その場合、
移動局が無線区間にパケットを送出する際には、パケッ
トの衝突を回避するため１パケット毎に基地局の許可を
得るようにしていた。また、ＡＬＯＨＡ等のランダムア
クセスプロトコルを利用する場合には、パケットの衝突
（廃棄）を移動局が検出しパケット送出間隔を調整して
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年の移動無線システ
ムの発展に伴い、セルサイズを小さくしたり、あるい
は、サービスエリアを拡大するために、基地局数を増加
することが求められており、１基地局あたりのコストを
下げる必要がある。しかし、上述のように基地局が移動
局のパケット送出タイミングを管理している場合、基地
局装置が複雑であるためコスト削減が困難であった。ま
た、ＴＣＰコネクションの場合、送信端末のパケット送
出速度はパケット廃棄率により決まる。そのため、パケ
ット送出速度が目標とする誤り率による制約を受け、無
線区間の使用率が悪くなる場合があった。さらに、移動
局のパケット送出タイミングを基地局が管理する方式や
ＡＬＯＨＡ等のランダムアクセスプロトコルを利用する
場合のいずれにおいても、ＴＣＰのフロー制御アルゴリ
ズムの動作との不整合が発生し、スループットが上がら
ないという問題点があった。
ムの発展に伴い、セルサイズを小さくしたり、あるい
は、サービスエリアを拡大するために、基地局数を増加
することが求められており、１基地局あたりのコストを
下げる必要がある。しかし、上述のように基地局が移動
局のパケット送出タイミングを管理している場合、基地
局装置が複雑であるためコスト削減が困難であった。ま
た、ＴＣＰコネクションの場合、送信端末のパケット送
出速度はパケット廃棄率により決まる。そのため、パケ
ット送出速度が目標とする誤り率による制約を受け、無
線区間の使用率が悪くなる場合があった。さらに、移動
局のパケット送出タイミングを基地局が管理する方式や
ＡＬＯＨＡ等のランダムアクセスプロトコルを利用する
場合のいずれにおいても、ＴＣＰのフロー制御アルゴリ
ズムの動作との不整合が発生し、スループットが上がら
ないという問題点があった。
【０００４】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、基地局のコスト削減を図ることができるとと
もに、パケット送出のスループットを向上させることの
できる無線パケット伝送システムにおける無線端末の制
御方法および制御装置を提供することを目的としてい
る。
のであり、基地局のコスト削減を図ることができるとと
もに、パケット送出のスループットを向上させることの
できる無線パケット伝送システムにおける無線端末の制
御方法および制御装置を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の無線パケット伝送システムにおける無線端
末の制御方法は、無線区間にパケット伝送を行う無線パ
ケット伝送システムにおける無線端末の制御方法であっ
て、前記無線端末は、無線区間の誤り率をｅとしたと
き、dｅ/dｘ≧０となる制御入力ｘを選択し、ψ＝ｘβ
・ｅγ（β、γは正の実数）なるψの目標値をψ*とし
て、ψまたはψの平均値と前記目標値ψ*との距離がで
きるだけ小さくなるように前記制御入力ｘの値を決定
し、該決定された制御入力ｘに基づいて信号を送信する
ようにしたものである。また、前記制御入力ｘは送信電
力の逆数とされているものである。さらに、前記目標値
ψ*、前記実数βあるいは前記実数γは、各無線端末の
特性に応じてそれぞれ設定されているものである。さら
にまた、前記無線区間のアクセス方式としてＣＤＭＡ方
式を用いたものである。さらにまた、前記無線端末は、
ＴＣＰコネクションあるいはＲＴＰコネクションの場
合、ネットワークの輻輳を回避するためのフロー制御ア
ルゴリズムにより決定されたパケット送出速度に応じた
パケット送信間隔でパケットを送信するものである。さ
らにまた、前記無線端末は、ＣＢＲコネクションの場
合、最初のパケットを基地局により指定されたスロット
に送出し、それに続くパケットを、コネクションの伝送
速度から決定されるパケット送信間隔で送信するもので
ある。
に、本発明の無線パケット伝送システムにおける無線端
末の制御方法は、無線区間にパケット伝送を行う無線パ
ケット伝送システムにおける無線端末の制御方法であっ
て、前記無線端末は、無線区間の誤り率をｅとしたと
き、dｅ/dｘ≧０となる制御入力ｘを選択し、ψ＝ｘβ
・ｅγ（β、γは正の実数）なるψの目標値をψ*とし
て、ψまたはψの平均値と前記目標値ψ*との距離がで
きるだけ小さくなるように前記制御入力ｘの値を決定
し、該決定された制御入力ｘに基づいて信号を送信する
ようにしたものである。また、前記制御入力ｘは送信電
力の逆数とされているものである。さらに、前記目標値
ψ*、前記実数βあるいは前記実数γは、各無線端末の
特性に応じてそれぞれ設定されているものである。さら
にまた、前記無線区間のアクセス方式としてＣＤＭＡ方
式を用いたものである。さらにまた、前記無線端末は、
ＴＣＰコネクションあるいはＲＴＰコネクションの場
合、ネットワークの輻輳を回避するためのフロー制御ア
ルゴリズムにより決定されたパケット送出速度に応じた
パケット送信間隔でパケットを送信するものである。さ
らにまた、前記無線端末は、ＣＢＲコネクションの場
合、最初のパケットを基地局により指定されたスロット
に送出し、それに続くパケットを、コネクションの伝送
速度から決定されるパケット送信間隔で送信するもので
ある。
【０００６】さらにまた、本発明の無線パケット伝送シ
ステムにおける無線端末の制御装置は、無線区間の誤り
率ｅを測定する手段と、誤り率ｅに対してdｅ/dｘ≧０
となるように選択された制御入力ｘについて、ψ＝ｘβ
・ｅγ（β、γは正の実数）を計算する手段と、ψまた
はψの平均値と目標値ψ*の距離ができるだけ小さくな
るように前記制御入力ｘの値を決定する手段とを有する
ものである。
ステムにおける無線端末の制御装置は、無線区間の誤り
率ｅを測定する手段と、誤り率ｅに対してdｅ/dｘ≧０
となるように選択された制御入力ｘについて、ψ＝ｘβ
・ｅγ（β、γは正の実数）を計算する手段と、ψまた
はψの平均値と目標値ψ*の距離ができるだけ小さくな
るように前記制御入力ｘの値を決定する手段とを有する
ものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】まず、本発明の無線パケット伝送
システムにおける無線端末の制御方法における制御目標
値の設定について、図２を参照して説明する。ここで、
無線パケット伝送システムを、制御入力ｘに対して誤り
率ｅを出力するシステムであると考える。図２の（ｂ）
は、この様子を示す図であり、縦軸は誤り率ｅ、横軸は
制御入力ｘを示している。ここでは、dｅ/dｘ≧０とな
るｘ、すなわち、ｘが増加すると誤り率ｅも増加するよ
うな入力を制御入力ｘとして選択している。この制御入
力ｘとしては、例えば、無線端末の送信電力の逆数、Ｆ
ＥＣにおける符号化率、パケット送出速度などがある。
ここで、このシステムの構造やパラメータが既知であれ
ば、ｅとｘの関数、ｅ＝f(x)が既知となり、図２の
（ｂ）に示すように、出力である誤り率ｅをその目標値
ｅ0に設定するための制御入力ｘ0を決定することができ
る。しかしながら、パケット伝送システムにおいて、制
御入力とパケット廃棄率などの誤り率（出力）との関係
は明らかでなく、また、接続される端末の数の変化や各
端末のパケット送出速度の変化などに伴い誤り率は大き
く変動する。例えば、図２の（ｃ）に示すように、２つ
の端末があるものとし、パケット伝送システムに対し、
第１の端末がパケット送出速度a1（パケット／sec）で
送信し、第２の端末がa2（パケット／sec）で送信して
いるものとする。ここで、第２の端末のパケット送出速
度a2が大きくなったとすると、パケット送出速度a1で送
信している第１の端末においても誤り率は上昇し、シス
テムの特性は、図２（ｂ）中に破線で示すような特性に
変化することとなる。
システムにおける無線端末の制御方法における制御目標
値の設定について、図２を参照して説明する。ここで、
無線パケット伝送システムを、制御入力ｘに対して誤り
率ｅを出力するシステムであると考える。図２の（ｂ）
は、この様子を示す図であり、縦軸は誤り率ｅ、横軸は
制御入力ｘを示している。ここでは、dｅ/dｘ≧０とな
るｘ、すなわち、ｘが増加すると誤り率ｅも増加するよ
うな入力を制御入力ｘとして選択している。この制御入
力ｘとしては、例えば、無線端末の送信電力の逆数、Ｆ
ＥＣにおける符号化率、パケット送出速度などがある。
ここで、このシステムの構造やパラメータが既知であれ
ば、ｅとｘの関数、ｅ＝f(x)が既知となり、図２の
（ｂ）に示すように、出力である誤り率ｅをその目標値
ｅ0に設定するための制御入力ｘ0を決定することができ
る。しかしながら、パケット伝送システムにおいて、制
御入力とパケット廃棄率などの誤り率（出力）との関係
は明らかでなく、また、接続される端末の数の変化や各
端末のパケット送出速度の変化などに伴い誤り率は大き
く変動する。例えば、図２の（ｃ）に示すように、２つ
の端末があるものとし、パケット伝送システムに対し、
第１の端末がパケット送出速度a1（パケット／sec）で
送信し、第２の端末がa2（パケット／sec）で送信して
いるものとする。ここで、第２の端末のパケット送出速
度a2が大きくなったとすると、パケット送出速度a1で送
信している第１の端末においても誤り率は上昇し、シス
テムの特性は、図２（ｂ）中に破線で示すような特性に
変化することとなる。
【０００８】そこで、本発明の無線端末の制御方法にお
いては、ψ＝ｘβ・ｅγ（β，γは、β＞０、γ＞０な
る実数）なる値ψを用い、その目標値ψ*を設定して、
ψの値あるいはその平均値と目標値ψ*との距離ができ
るだけ小さくなるように前記制御入力ｘを決定するよう
にしている。図２の（ａ）は、このような本発明の制御
方法により制御された第１の無線端末における制御の様
子を示す図である。前述のように第２の端末のパケット
送出速度a2が変動することにより、図２の（ａ）に示す
ケース１からケース２のように変動したときであって
も、制御目標ψ*に対する制御を行うことにより、シス
テムの誤り率ｅは、図中に示すケース１、ケース２の各
曲線とｅ＝（ψ*／ｘβ）(1/γ)の曲線との交点に対応
する誤り率（ｅ1、ｅ2）となるように制御が行われるこ
ととなる。また、制御入力ｘの値に応じて任意の誤り率
ｅを保証することが可能である。
いては、ψ＝ｘβ・ｅγ（β，γは、β＞０、γ＞０な
る実数）なる値ψを用い、その目標値ψ*を設定して、
ψの値あるいはその平均値と目標値ψ*との距離ができ
るだけ小さくなるように前記制御入力ｘを決定するよう
にしている。図２の（ａ）は、このような本発明の制御
方法により制御された第１の無線端末における制御の様
子を示す図である。前述のように第２の端末のパケット
送出速度a2が変動することにより、図２の（ａ）に示す
ケース１からケース２のように変動したときであって
も、制御目標ψ*に対する制御を行うことにより、シス
テムの誤り率ｅは、図中に示すケース１、ケース２の各
曲線とｅ＝（ψ*／ｘβ）(1/γ)の曲線との交点に対応
する誤り率（ｅ1、ｅ2）となるように制御が行われるこ
ととなる。また、制御入力ｘの値に応じて任意の誤り率
ｅを保証することが可能である。
【０００９】図１は、このような、本発明の無線パケッ
ト伝送システムにおける無線端末の制御方法の処理手順
を示すフローチャートである。この図に示すように、本
発明の無線端末の制御方法は、ステップＳ１〜ステップ
Ｓ４の４つのステップを備えている。まず、ステップＳ
１では、前記実数βおよびγと制御目標値ψ*を設定す
る。次に、ステップＳ２では、パケット廃棄率などのシ
ステムの状態を観測する。そして、ステップＳ３では、
前記ステップＳ１で設定したβ、γと、前記ステップＳ
２で観測した誤り率ｅおよび現在の制御入力ｘの値から
ψ＝ｘβ・ｅγを計算し、ψあるいはその時間平均値と
前記ステップＳ１で設定した制御目標ψ*との距離がで
きるだけ小さくなるように新たな制御入力ｘの値を計算
する。そして、ステップＳ４で制御入力計算を終了し、
該制御入力値ｘに基づいて制御を行う。
ト伝送システムにおける無線端末の制御方法の処理手順
を示すフローチャートである。この図に示すように、本
発明の無線端末の制御方法は、ステップＳ１〜ステップ
Ｓ４の４つのステップを備えている。まず、ステップＳ
１では、前記実数βおよびγと制御目標値ψ*を設定す
る。次に、ステップＳ２では、パケット廃棄率などのシ
ステムの状態を観測する。そして、ステップＳ３では、
前記ステップＳ１で設定したβ、γと、前記ステップＳ
２で観測した誤り率ｅおよび現在の制御入力ｘの値から
ψ＝ｘβ・ｅγを計算し、ψあるいはその時間平均値と
前記ステップＳ１で設定した制御目標ψ*との距離がで
きるだけ小さくなるように新たな制御入力ｘの値を計算
する。そして、ステップＳ４で制御入力計算を終了し、
該制御入力値ｘに基づいて制御を行う。
【００１０】なお、前記実数β、γおよび制御目標ψ*
の値を各端末の特性に応じて異なる値に設定することも
できる。この場合には、各端末毎にその送信データの種
別などに応じた優先制御を行うことが可能となる。例え
ば、ある端末が要求する誤り率は１０-2であり、他の端
末が要求する誤り率は１０-4であるとする。このような
場合、従来はそのクラスに応じて異なるタイムスロット
を準備し、端末の種別によりそれぞれのクラスに対応し
たタイムスロットを割り当てるようにしていたが、本発
明によれば、各端末に設定する制御目標ψ*の値をその
要求する誤り率ｅに応じた値とすればよい。このよう
に、前記パラメータβ、γあるいはψ*の値を端末の特
性に応じて異ならしめることにより、容易に優先制御を
行うことが可能となる。
の値を各端末の特性に応じて異なる値に設定することも
できる。この場合には、各端末毎にその送信データの種
別などに応じた優先制御を行うことが可能となる。例え
ば、ある端末が要求する誤り率は１０-2であり、他の端
末が要求する誤り率は１０-4であるとする。このような
場合、従来はそのクラスに応じて異なるタイムスロット
を準備し、端末の種別によりそれぞれのクラスに対応し
たタイムスロットを割り当てるようにしていたが、本発
明によれば、各端末に設定する制御目標ψ*の値をその
要求する誤り率ｅに応じた値とすればよい。このよう
に、前記パラメータβ、γあるいはψ*の値を端末の特
性に応じて異ならしめることにより、容易に優先制御を
行うことが可能となる。
【００１１】以下、本発明の無線パケット伝送システム
における無線端末の制御方法及び装置を、符号分割多重
アクセス（ＣＤＭＡ）無線システム上でのパケット通信
に適用した実施の形態について、さらに詳しく説明す
る。本実施の形態においては、基地局による管理やＡＬ
ＯＨＡ等のランダムアクセスプロトコルを用いることな
く、各移動局がそれぞれパケットを送出するタイミング
を決定している。すなわち、ＴＣＰコネクションの場合
には、そのフロー制御アルゴリズムにより調整されたパ
ケット送信間隔でパケットを送信する。また、ＲＴＰコ
ネクションでフロー制御を行う場合も、同様にフロー制
御アルゴリズムにより調整されたパケット送信間隔でパ
ケットを送信する。さらに、ＣＢＲコネクションでは、
各無線端末から送出されるパケットの位相が一致するこ
とを防止するために最初のパケットを送出するスロット
のみを基地局が指定し、それに続くパケットの送出スロ
ットは送出速度に従って移動局により決定される。
における無線端末の制御方法及び装置を、符号分割多重
アクセス（ＣＤＭＡ）無線システム上でのパケット通信
に適用した実施の形態について、さらに詳しく説明す
る。本実施の形態においては、基地局による管理やＡＬ
ＯＨＡ等のランダムアクセスプロトコルを用いることな
く、各移動局がそれぞれパケットを送出するタイミング
を決定している。すなわち、ＴＣＰコネクションの場合
には、そのフロー制御アルゴリズムにより調整されたパ
ケット送信間隔でパケットを送信する。また、ＲＴＰコ
ネクションでフロー制御を行う場合も、同様にフロー制
御アルゴリズムにより調整されたパケット送信間隔でパ
ケットを送信する。さらに、ＣＢＲコネクションでは、
各無線端末から送出されるパケットの位相が一致するこ
とを防止するために最初のパケットを送出するスロット
のみを基地局が指定し、それに続くパケットの送出スロ
ットは送出速度に従って移動局により決定される。
【００１２】また、各移動局は、自局の送信電力の逆数
を前記制御入力ｘとして、上述した本発明の制御方法に
よりその送信電力を制御している。送信電力は、ｉ番目
の移動局の定常状態でのパケットの送信電力の逆数Ｐba
rINViと無線区間での廃棄率ｅbariが、適当な実数ψi *
＞0、βi＞0、γi＞0に対して次式を満たすように決定
される。（なお、定常状態の値であること、すなわち、
時間平均値であることを意味するために式中で文字の上
に付されている−を、本文中ではbarで表わす。）
を前記制御入力ｘとして、上述した本発明の制御方法に
よりその送信電力を制御している。送信電力は、ｉ番目
の移動局の定常状態でのパケットの送信電力の逆数Ｐba
rINViと無線区間での廃棄率ｅbariが、適当な実数ψi *
＞0、βi＞0、γi＞0に対して次式を満たすように決定
される。（なお、定常状態の値であること、すなわち、
時間平均値であることを意味するために式中で文字の上
に付されている−を、本文中ではbarで表わす。）
【数１】
【００１３】以下では、移動局から基地局へパケットを
送信するパケット通信路の上り回線を例に説明する。基
地局のパイロット信号送信電力をＰS、ｎiをパケットの
シーケンス番号、パケットｎiを送信する直前に移動局
が受信したパイロット信号電力をＰPi(ni)、ＡINVi(ni)
を移動局ｉから基地局への電力の減衰率の逆数
送信するパケット通信路の上り回線を例に説明する。基
地局のパイロット信号送信電力をＰS、ｎiをパケットの
シーケンス番号、パケットｎiを送信する直前に移動局
が受信したパイロット信号電力をＰPi(ni)、ＡINVi(ni)
を移動局ｉから基地局への電力の減衰率の逆数
【数２】 とする。
【００１４】ｎi番目のパケットの送信電力の逆数Ｐ
INVi(ni)と無線区間での廃棄率ｅi(ni)の関係を
INVi(ni)と無線区間での廃棄率ｅi(ni)の関係を
【数３】 で近似すると、ψi(ni)は、
【数４】 となる。ここで、qi=βi+kiγi、kiとqiは実数、αiと
ａiは時変パラメータ、ε i(ni)は平均０のランダムな確
率変数である。
ａiは時変パラメータ、ε i(ni)は平均０のランダムな確
率変数である。
【００１５】αiの推定値αhatiは、無線区間の変動に
追随するため、（４）式の両辺の移動平均から次式で推
定される。（なお、式中で文字の上に付されている＾
を、本文中ではhatで表わす。）
追随するため、（４）式の両辺の移動平均から次式で推
定される。（なお、式中で文字の上に付されている＾
を、本文中ではhatで表わす。）
【数５】 ここで、ω0、ω1は、ω0＋ω1＝1、ω0、ω1＞0なる実
数、Ｗ[・]は移動平均である。
数、Ｗ[・]は移動平均である。
【００１６】（４）式において、PINVi(ni)qiを制御入
力、αiAINVi(ni)kiγiを時変の係数、ψi(ni)-ψ*の分
散を最小にすることを制御目標として、最小分散制御
（K. J.Astrom, "Introduction to stochastic control
theory," Academic Press, Inc., London, 1970.）を
適用すると、PINVi(ni)は、次の式（７）で得られる。
力、αiAINVi(ni)kiγiを時変の係数、ψi(ni)-ψ*の分
散を最小にすることを制御目標として、最小分散制御
（K. J.Astrom, "Introduction to stochastic control
theory," Academic Press, Inc., London, 1970.）を
適用すると、PINVi(ni)は、次の式（７）で得られる。
【数６】 移動局ｉは、このようにして得られたＰINVi(ni)によ
り、パケットｎiの送信電力を制御する。なお、回線の
誤り率が一定になるように送信電力を決める従来方式の
制御目標は、βi＝０、γi＝１として前記式（１）で表
される。
り、パケットｎiの送信電力を制御する。なお、回線の
誤り率が一定になるように送信電力を決める従来方式の
制御目標は、βi＝０、γi＝１として前記式（１）で表
される。
【００１７】図３は、この実施の形態の制御方法を実行
する無線端末（移動局）の要部構成を示すブロック図で
ある。図３において、パケット生成源１１からの伝送デ
ータは、送信制御部１２において、誤り訂正符号化さ
れ、パケットに組み立てられ、送信部１３で所定の変調
を受けた後、電力増幅部１４を介してアンテナ１５から
送信される。一方、アンテナ１５で受信された受信信号
は、高周波増幅部１６を介して受信部１７に入力されて
復調された後、受信制御部１８で誤り訂正処理およびパ
ケットの分解処理が行われる。図中破線で囲んだ部分２
０は本発明の制御装置であり、図示するように、前記受
信部１７からの受信信号に基づいて前記誤り率（例え
ば、パケット廃棄率）ｅ i(ni)や前記パイロット信号受
信電力ＰPi(ni)を測定する測定手段２１、ψ計算手段２
２および制御入力計算手段２２を有している。
する無線端末（移動局）の要部構成を示すブロック図で
ある。図３において、パケット生成源１１からの伝送デ
ータは、送信制御部１２において、誤り訂正符号化さ
れ、パケットに組み立てられ、送信部１３で所定の変調
を受けた後、電力増幅部１４を介してアンテナ１５から
送信される。一方、アンテナ１５で受信された受信信号
は、高周波増幅部１６を介して受信部１７に入力されて
復調された後、受信制御部１８で誤り訂正処理およびパ
ケットの分解処理が行われる。図中破線で囲んだ部分２
０は本発明の制御装置であり、図示するように、前記受
信部１７からの受信信号に基づいて前記誤り率（例え
ば、パケット廃棄率）ｅ i(ni)や前記パイロット信号受
信電力ＰPi(ni)を測定する測定手段２１、ψ計算手段２
２および制御入力計算手段２２を有している。
【００１８】前述のように、図１に示したフローチャー
トにおけるステップＳ１において、通信のクラス（ＴＣ
Ｐ、ＲＴＰ、ＣＢＲ等）に応じて、この無線端末ｉにお
けるβi、γiおよび制御目標ψ*が設定されている。前
記測定手段２１は、前記図１におけるステップＳ２を実
行するものであり、前記受信部１７の出力に基づいて、
誤り率（パケット廃棄率）ｅbari(ni)と基地局から一定
の電力ＰSで送信されるパイロット信号の受信電力Ｐ
Pi(ni)を測定する。前記ψ計算手段２２は、前記設定さ
れているβiおよびγi、前記測定手段２１により測定さ
れた誤り率ｅbari(ni)および基地局から送信されるパイ
ロット信号の受信電力ＰPi(ni)、および、制御入力Ｐba
rINViなどを用いて、前記式（４）によりψを計算す
る。前記制御入力計算手段２３は、前記ψ計算手段２２
により算出されたψと前記ステップＳ１で設定されてい
る制御目標ψ*との差の分散を最小にする新たな制御入
力ｘ（この場合は、ＰbarINVi(ni)）を前記式（７）に
基づいて計算する。この制御入力計算手段２３により計
算された送信電力の逆数ＰbarINVi(ni)は、前記電力増
幅器１４に供給され、この無線端末のパケット送信電力
が制御されることとなる。
トにおけるステップＳ１において、通信のクラス（ＴＣ
Ｐ、ＲＴＰ、ＣＢＲ等）に応じて、この無線端末ｉにお
けるβi、γiおよび制御目標ψ*が設定されている。前
記測定手段２１は、前記図１におけるステップＳ２を実
行するものであり、前記受信部１７の出力に基づいて、
誤り率（パケット廃棄率）ｅbari(ni)と基地局から一定
の電力ＰSで送信されるパイロット信号の受信電力Ｐ
Pi(ni)を測定する。前記ψ計算手段２２は、前記設定さ
れているβiおよびγi、前記測定手段２１により測定さ
れた誤り率ｅbari(ni)および基地局から送信されるパイ
ロット信号の受信電力ＰPi(ni)、および、制御入力Ｐba
rINViなどを用いて、前記式（４）によりψを計算す
る。前記制御入力計算手段２３は、前記ψ計算手段２２
により算出されたψと前記ステップＳ１で設定されてい
る制御目標ψ*との差の分散を最小にする新たな制御入
力ｘ（この場合は、ＰbarINVi(ni)）を前記式（７）に
基づいて計算する。この制御入力計算手段２３により計
算された送信電力の逆数ＰbarINVi(ni)は、前記電力増
幅器１４に供給され、この無線端末のパケット送信電力
が制御されることとなる。
【００１９】次に、本実施形態の効果について説明す
る。ＣＢＲコネクションでは、パケット送出速度は一定
値となる。また、ＴＣＰコネクションでは、パケット送
出速度はパケット廃棄率によって変化する。ＣＢＲコネ
クション及びＴＣＰコネクションの定常状態に於けるパ
ケット送出速度λbariとパケット廃棄率ｒbariの関係は
次式で表わすことができる。
る。ＣＢＲコネクションでは、パケット送出速度は一定
値となる。また、ＴＣＰコネクションでは、パケット送
出速度はパケット廃棄率によって変化する。ＣＢＲコネ
クション及びＴＣＰコネクションの定常状態に於けるパ
ケット送出速度λbariとパケット廃棄率ｒbariの関係は
次式で表わすことができる。
【数７】 ここで、φ*は実数である。また、ＣＢＲコネクション
の場合は、ｂi＝１、ｃi＝０である。さらに、フロー制
御アルゴリズムとしてReno（W. R. Stevens, "TCP/IP I
llustrated, Vol. 1: The Protocols," Addison-Wesle
y, New York, 1994.）を用いたＴＣＰコネクションの場
合にはｂi＝２、ｃi＝１であり、MAQS （H. Satoh, "TC
P flow control for maximum throughput and QoS guar
antee," Internet Workshop '99, Japan, pp.280-285,
Feb. 1999）を用いたＴＣＰコネクションの場合にはｂi
＝ｃi＝１である。
の場合は、ｂi＝１、ｃi＝０である。さらに、フロー制
御アルゴリズムとしてReno（W. R. Stevens, "TCP/IP I
llustrated, Vol. 1: The Protocols," Addison-Wesle
y, New York, 1994.）を用いたＴＣＰコネクションの場
合にはｂi＝２、ｃi＝１であり、MAQS （H. Satoh, "TC
P flow control for maximum throughput and QoS guar
antee," Internet Workshop '99, Japan, pp.280-285,
Feb. 1999）を用いたＴＣＰコネクションの場合にはｂi
＝ｃi＝１である。
【００２０】パケット廃棄が無線区間のみで起きる（ｒ
bari＝ｅbari）とした場合、従来の送信電力制御（「C-
TPC」と呼ぶ）と本発明による送信電力制御（「P-TPC」
と呼ぶ）のＴＣＰコネクションのパケット送出速度λba
riは、前記式（１）と式（８）より、次の式（９）およ
び式（１０）で与えられる。（ＴＣＰの場合には、ｃ i
＝１である。）
bari＝ｅbari）とした場合、従来の送信電力制御（「C-
TPC」と呼ぶ）と本発明による送信電力制御（「P-TPC」
と呼ぶ）のＴＣＰコネクションのパケット送出速度λba
riは、前記式（１）と式（８）より、次の式（９）およ
び式（１０）で与えられる。（ＴＣＰの場合には、ｃ i
＝１である。）
【数８】 式（９）より、C-TPCを用いた場合にλbariは無線区間
の状態に関わらず一定値になることが分かる。また、式
（１０）は、P-TPCを用いた場合に高スループットが得
られることを示している。
の状態に関わらず一定値になることが分かる。また、式
（１０）は、P-TPCを用いた場合に高スループットが得
られることを示している。
【００２１】図４は、C-TPCまたはP-TPCを用いたDS-CDM
A無線システムに、同一種類のコネクションを多重化し
た時のＷC×ＲFECで正規化された総スループットを示す
図である。ここで、変調方式をBPSK、帯域幅ＷCを10Mb/
s、FECの符号化率（ＲFEC）を0.5、拡散利得を50、無線
区間でのパケット長を64byte、最小RTTを26.2ms、ＣＢ
Ｒコネクションの送信速度を500kb/s、基地局数を1、パ
ケット廃棄は無線区間のみで起こるとした。また、φ*
を各々のコネクションに対してλbar＝500kb/sかつｒba
r＝10-4となるように、ψ*をｅbar＝10-4かつＰbarINV
＝4.4×10-7となるように設定した。P-TPCにおいてβ＝
16、γ＝1とした。この図から明らかなように、ＴＣＰ
コネクションの総スループットは、P-TPCを用いた場合
にはコネクション数に依らず高い値を示している。一
方、C-TPCを用いた場合は、収容できるコネクション数
が20弱であり、コネクション数が少ない場合には総スル
ープットが低い。これは、式（９）のようにＴＣＰコネ
クションのパケット送出速度が一定値になることに起因
する。なお、ＣＢＲコネクションの場合は、C-TPCとP-T
PCがほぼ同等なスループットを示している。
A無線システムに、同一種類のコネクションを多重化し
た時のＷC×ＲFECで正規化された総スループットを示す
図である。ここで、変調方式をBPSK、帯域幅ＷCを10Mb/
s、FECの符号化率（ＲFEC）を0.5、拡散利得を50、無線
区間でのパケット長を64byte、最小RTTを26.2ms、ＣＢ
Ｒコネクションの送信速度を500kb/s、基地局数を1、パ
ケット廃棄は無線区間のみで起こるとした。また、φ*
を各々のコネクションに対してλbar＝500kb/sかつｒba
r＝10-4となるように、ψ*をｅbar＝10-4かつＰbarINV
＝4.4×10-7となるように設定した。P-TPCにおいてβ＝
16、γ＝1とした。この図から明らかなように、ＴＣＰ
コネクションの総スループットは、P-TPCを用いた場合
にはコネクション数に依らず高い値を示している。一
方、C-TPCを用いた場合は、収容できるコネクション数
が20弱であり、コネクション数が少ない場合には総スル
ープットが低い。これは、式（９）のようにＴＣＰコネ
クションのパケット送出速度が一定値になることに起因
する。なお、ＣＢＲコネクションの場合は、C-TPCとP-T
PCがほぼ同等なスループットを示している。
【００２２】上記においては、ψまたはψの平均値と目
標値ψ*との距離をできるだけ小さくするための制御入
力ｘの値を求めるために、ψとψ*との差の分散を最小
とすることを制御目標とする最小分散制御を適用した
が、これに限られることはなく、他の制御手法を採用す
ることもできる。また、制御入力ｘとして送信電力の逆
数を選択した実施の形態について詳細に説明したが、本
発明における制御入力としては、これに限られることは
なく、ＦＥＣ（誤り訂正符号化）における符号化率など
各種のパラメータを制御入力とすることができる。さら
に、上述した実施の形態では、ＣＤＭＡ方式の場合を例
にとって説明したが、これに限られることはなく、ＴＤ
ＭＡ、ＦＤＭＡなどの場合にも同様に適用することがで
きる。なお、上述した各手順あるいは手段をコンピュー
タに実行させるためのプログラムを記録した機械読み取
り可能な媒体として実現することができる。
標値ψ*との距離をできるだけ小さくするための制御入
力ｘの値を求めるために、ψとψ*との差の分散を最小
とすることを制御目標とする最小分散制御を適用した
が、これに限られることはなく、他の制御手法を採用す
ることもできる。また、制御入力ｘとして送信電力の逆
数を選択した実施の形態について詳細に説明したが、本
発明における制御入力としては、これに限られることは
なく、ＦＥＣ（誤り訂正符号化）における符号化率など
各種のパラメータを制御入力とすることができる。さら
に、上述した実施の形態では、ＣＤＭＡ方式の場合を例
にとって説明したが、これに限られることはなく、ＴＤ
ＭＡ、ＦＤＭＡなどの場合にも同様に適用することがで
きる。なお、上述した各手順あるいは手段をコンピュー
タに実行させるためのプログラムを記録した機械読み取
り可能な媒体として実現することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の無線パケ
ット伝送システムにおける無線端末の制御方法および装
置によれば、無線区間の誤り率をｅ、βとγは正の実
数、ψ＝ｘβ・ｅγ、ψの目標値をψ*としたとき、制
御入力ｘをdｅ/dｘ≧０となるように選び、ψまたはψ
の平均値がψ*となるようにｘを決めることにより、無
線区間の帯域を有効利用し、且つ誤り率を保証すること
が可能となる。
ット伝送システムにおける無線端末の制御方法および装
置によれば、無線区間の誤り率をｅ、βとγは正の実
数、ψ＝ｘβ・ｅγ、ψの目標値をψ*としたとき、制
御入力ｘをdｅ/dｘ≧０となるように選び、ψまたはψ
の平均値がψ*となるようにｘを決めることにより、無
線区間の帯域を有効利用し、且つ誤り率を保証すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無線端末の制御方法における処理手
順の一例を示すフローチャートである。
順の一例を示すフローチャートである。
【図２】 本発明の無線端末の制御方法における制御目
標について説明するための図であり、（ａ）は本発明に
おける制御の様子を示す図であり、（ｂ）はシステムの
入力と出力を説明するための図であり、（ｃ）は複数の
端末からの入力がある場合を説明するための図である。
標について説明するための図であり、（ａ）は本発明に
おける制御の様子を示す図であり、（ｂ）はシステムの
入力と出力を説明するための図であり、（ｃ）は複数の
端末からの入力がある場合を説明するための図である。
【図３】 本発明の制御方法が実行される無線端末の一
構成例を示すブロック図である。
構成例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の無線端末の制御方法による効果を説
明するための図である。
明するための図である。
２０ 制御装置 ２１ 測定手段 ２２ ψ計算手段 ２３ 制御入力計算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 EE01 5K033 AA01 CC01 DA19 5K067 AA13 AA41 CC08 CC10 EE02 EE10 GG01 GG08 HH21
Claims (7)
- 【請求項１】 無線区間でパケット伝送を行う無線パケ
ット伝送システムにおける無線端末の制御方法であっ
て、 前記無線端末は、無線区間の誤り率をｅとしたとき、d
ｅ/dｘ≧０となる制御入力ｘを選択し、ψ＝ｘβ・ｅγ
（β、γは正の実数）なるψの目標値をψ*として、ψ
またはψの平均値と前記目標値ψ*との距離ができるだ
け小さくなるように前記制御入力ｘの値を決定し、該決
定された制御入力ｘに基づいて信号を送信することを特
徴とする無線パケット伝送システムにおける無線端末の
制御方法。 - 【請求項２】 前記制御入力ｘは送信電力の逆数である
ことを特徴とする請求項１記載の無線パケット伝送シス
テムにおける無線端末の制御方法。 - 【請求項３】 前記目標値ψ*、前記実数βあるいは前
記実数γは、各無線端末の特性に応じてそれぞれ設定さ
れていることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方
法。 - 【請求項４】 前記無線区間のアクセス方式として符号
分割多重アクセスを用いたことを特徴とする前記請求項
１〜請求項３のいずれかに記載の無線パケット伝送シス
テムにおける無線端末の制御方法。 - 【請求項５】 前記無線端末は、ＴＣＰ（transmission
control protocol）コネクションあるいはＲＴＰ（rea
l-time transport protocol）コネクションの場合、ネ
ットワークの輻輳を回避するためのフロー制御アルゴリ
ズムにより決定されたパケット送出速度に応じたパケッ
ト送信間隔でパケットを送信することを特徴とする請求
項４記載の無線パケット伝送システムにおける無線端末
の制御方法。 - 【請求項６】 前記無線端末は、ＣＢＲ（constant bit
rate）コネクションの場合、最初のパケットを基地局
により指定されたスロットに送出し、それに続くパケッ
トを、コネクションの伝送速度から決定されるパケット
送信間隔で送信することを特徴とする請求項４記載の無
線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法。 - 【請求項７】 無線区間の誤り率ｅを測定する手段と、 誤り率ｅに対してdｅ/dｘ≧０となるように選択された
制御入力ｘについて、ψ＝ｘβ・ｅγ（β、γは正の実
数）を計算する手段と、 ψまたはψの平均値と目標値ψ*の距離ができるだけ小
さくなるように前記制御入力ｘの値を決定する手段とを
有することを特徴とする無線パケット伝送システムにお
ける無線端末の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050697A JP2002252618A (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050697A JP2002252618A (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002252618A true JP2002252618A (ja) | 2002-09-06 |
Family
ID=18911617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001050697A Withdrawn JP2002252618A (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 無線パケット伝送システムにおける無線端末の制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002252618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013066202A (ja) * | 2003-06-12 | 2013-04-11 | Qualcomm Inc | エラーを起こしやすいシステムにおいて帯域幅とＱｏＳを管理するための移動局−中心方法 |
-
2001
- 2001-02-26 JP JP2001050697A patent/JP2002252618A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013066202A (ja) * | 2003-06-12 | 2013-04-11 | Qualcomm Inc | エラーを起こしやすいシステムにおいて帯域幅とＱｏＳを管理するための移動局−中心方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080513 |