JP2002252619A

JP2002252619A - パケット通信装置

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Publication number: JP2002252619A
Application number: JP2001050810A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Ura; 宗博宇良; Yukihide Kamio; 享秀神尾; Yoshitaka Hara; 嘉孝原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; YRP Mobile Telecommunications Key Technology Research Laboratories Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; YRP Mobile Telecommunications Key Technology Research Laboratories Co Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の端末が複数の伝送路を選択できる通信
方式において、伝送路状態が劣化してもシステム全体の
通信利用率（スループット）の低下を軽減する。【解決手段】複数の端末に複数のチャネルを再割りあ
てするときに、各端末において選択可能な全周波数チャ
ネルの受信ＳＮ比を示す表２０２において、各端末ごと
にその送信可能なチャネルの数（チャネルの選択自由
度）を示す評価２０７と、各チャネル毎に割り当て可能
な端末数（端末の選択自由度）を示す評価２０８を算出
し、各評価値が最小の端末とチャネルの組み合わせを優
先的に割り当てる。これにより、システム全体のスルー
プットを向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の端末と複数
のデータ伝送路を有するパケット通信システムにおい
て、前記端末とデータ伝送路との組み合わせを任意の時
間間隔で変更することができるパケット通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、無線通信回線での基地局への
アクセス方法の例を示す図である。ここでは、１つの基
地局と複数（≧１）の端末局からなる集中制御型システ
ムで、システム周波数帯域を複数の周波数チャネルに分
割し（ＦＤＭＡ）、各周波数チャネルをスロット毎に時
分割多重（ＴＤＭＡ）した場合の例を示している。ま
た、この例では、全チャネルをｆ１〜ｆ４の４チャネル
とし、１つのユーザ端末に対して１つの周波数チャネル
が割り当て可能であるとする。図示するように、基地局
１１０９から各ユーザ端末１１０１〜１１０４に周波数
チャネルｆ１〜ｆ４が割り当てられている。図におい
て、各端末に割り当てられたチャネルは☆印で示してい
る。各ユーザ端末１１０１〜１１０４は、基地局１１０
９から異なる伝搬環境に位置するため、フェージング状
態１１０５〜１１０８で示すように、それぞれが異なる
周波数フェージングパターンを周波数チャネルｆ１〜ｆ
４に受けている。

【０００３】第１の従来技術（以下、「従来方式例１」
と呼ぶ。）として、回線交換型アクセス制御の例を示
す。この方式では、各端末に割り当てられた周波数チャ
ネルは、情報伝送が終了するまで保持される。図１２の
表１２０９は、図１１に示した例における、ある時点で
の各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の一
例をまとめた表である。ユーザ端末１２０１〜１２０４
に対して周波数チャネル１２０５〜１２０８（ｆ１〜ｆ
４）が割り当てられている。ユーザ端末１２０１の周波
数チャネル１２０５のｆ１での受信ＳＮ比は４．４dB、
ユーザ端末１２０２の周波数チャネル１２０６のｆ２で
の受信ＳＮ比は１１．０dB、ユーザ端末１２０３の周波
数チャネル１２０７のｆ３での受信ＳＮ比は１１．５d
B、ユーザ端末１２０４の周波数チャネル１２０８のｆ
４での受信ＳＮ比は１０．５dBであることを示してい
る。

【０００４】ここで、ＱＰＳＫで図１１の基地局１１０
９から送信した場合、誤り率（BitError Rate）１０^-3
を満たす所要品質（QoS）ＳＮ比を１０dB以上とし、Ｓ
Ｎ比１０dB以上の場合はパケット受信成功、ＳＮ比１０
dB未満の場合は受信失敗であるとすると、図１２の表１
２０９で網掛けで表示されているユーザ端末１２０１は
割り当てられた周波数チャネル１２０５のｆ１でのＳＮ
比が４．４dBで所要品質を満足するためのＳＮ比１０dB
以上という条件を満たさない。この場合は、システムに
空きチャネルが無いため、ユーザ端末１２０１は受信状
態が回復して割り当てられた周波数チャネル１２０５の
ｆ１が所要品質を満足するまで、パケットを送信するこ
とができない。よって、その時のスループット（送信成
功パケット数／送信可能パケット数）は３／４＝０．７
５となる。もし空きチャネルがあれば、ユーザ端末１２
０１は図１１の基地局１１０９に選択可能な周波数チャ
ネルの受信レベルを通知し、新たに割り当て可能な空き
チャネルの受信レベルが所要品質レベルを満足する場合
はチャネル割り当てを変更して送信することができる。

【０００５】次に、第２の従来技術（以下、「従来方式
例２」と呼ぶ。）として、伝送路状態の変動に合わせて
伝送チャネルを適応的に切り替えるパケットアクセス制
御方式（ＡＣＳ方式）について説明する（牟田修、赤岩
芳彦「周波数選択性フェージング下での適応チャネル選
択方式」電子情報通信学会論文誌Ｂ Vol.J82-b No.5pp.
991-1000、１９９９年５月）。この方式と前述した従来
方式例１との違いは、各ユーザ端末は、送信可能な全周
波数チャネルの受信ＳＮ比を計測して、基地局に送信を
行い、基地局側は、一定の時間間隔で通信品質の良いと
ころから順に再割り当てを行うことである。図１３の表
１３０９は、前記図１１に示した例における、ある時点
での各ユーザ端末の受信レベルの状態（受信ＳＮ比）の
一例をまとめた表である。ユーザ端末１３０１は、前回
のチャネル割り当てタイミングで、周波数チャネル１３
０５のｆ１を割り当て（☆印）されているが、割り当て
されていない周波数チャネル１３０６〜１３０８、すな
わちｆ２〜ｆ４の受信ＳＮ比も測定して基地局に送信し
ている。他のユーザ端末１３０２〜１３０４も同様に、
周波数チャネル１３０５〜１３０８の受信ＳＮ比を測定
して基地局に送信しており、図１３の表１３０９が得ら
れる。表１３０９中、所要品質レベル１０dB以上を満足
しない部分は斜線で表示している。

【０００６】図１３の表１３０９より、品質レベルの良
い状態からユーザ端末−周波数チャネルの組み合わせを
ランクにして並べたものを図１４の表１４０１に示す。
１４０２はランクを示し、１４０３はユーザ端末、１４
０４は周波数チャネル、１４０５は各端末で計測された
受信ＳＮ比を示す。この従来方式例２では、通信品質の
良いところから順に再割り当てを行うので、まず、最も
品質の良い組み合わせランク１のユーザ端末２と周波数
チャネルｆ３を選択する。１つの周波数チャネルに対し
てユーザ端末数は１つ割り当てが可能であるから、表１
４０１からユーザ端末２と周波数チャネルｆ３を選択
し、その組み合わせをランクから除外したものが図１４
の表１４０６である。ランク１でユーザ端末２が選択さ
れたため、端末欄１４０８からユーザ端末２を含む組み
合わせであるランク９〜ランク１１を除外し、またラン
ク１で周波数チャネルｆ３が選択されたので、周波数チ
ャネル欄１４０９から周波数チャネルｆ３を含む組み合
わせ、すなわち、ランク７、ランク８、ランク１４を除
外する。表１４０６において、除外されたランクは網掛
け、選択されたランクはランクの数字を○で囲んで表記
している。

【０００７】次に、除外されたランクの中で最も通信品
質の良い組み合わせの２つ目を選択すると、表１４０６
よりランク２の組み合わせである端末１と周波数チャネ
ルｆ４の組み合わせが選択できる。図１５の表１５０１
に、ランク２の組み合わせを選択した後の様子を示す。
ランク２でユーザ端末１が選択されたため、図１５の端
末欄１５０３からユーザ端末１を含む組み合わせである
ランク１５、ランク１６を除外し、またランク２で周波
数チャネルｆ４が選択されたので、周波数チャネル欄１
５０４から周波数チャネルｆ４を含む組み合わせ、ラン
ク５、ランク１３をあらたに除外する。除外されたラン
クは網掛け、選択されたランクはランクの数字を○で囲
んで表示している。同様な処理を繰り返すと、図１５の
表１５０６になり、選択組み合わせとしてランク１、
２、３、１２の組み合わせが決定され、次回の再割り当
ての時間タイミングでユーザ端末と周波数チャネルの割
り当てを変更する。このとき選択組み合わせのランク
１、２、３、１２の受信ＳＮ比は、すべて所要品質１０
dB以上を満足するので、その時のスループット（送信成
功パケット数／送信可能パケット数）は４／４＝１とな
る。このように、従来方式例１では送信不能であったユ
ーザ端末も、この従来方式例２では送信することが可能
となり、スループットを改善することができる。

【０００８】次に、各通信品質レベルの平均値が低い場
合について説明する。図１６の表１６０１は従来方式例
１の場合の各ユーザ端末の受信ＳＮ比の一例を示し、表
１６１１は従来方式例２の場合の各ユーザ端末の受信Ｓ
Ｎ比の一例を示している。図表の意味は、これまで説明
してきたことと同じで、所要品質１０dB以上が有効チャ
ネルである。表１６０１の従来方式例１では、各々のユ
ーザ端末に割り当てられた周波数チャネルについてのみ
受信レベルを測定している。表１６０１の周波数チャネ
ル１６０３のｆ２は所要品質１０dB以上を満たさないの
で網掛けで表記している。よって、従来方式例１の表１
６０１のスループット（送信成功パケット数／送信可能
パケット数）は３／４＝０．７５となる。

【０００９】表１６１１の従来方式例２は、各ユーザ端
末が周波数チャネル１６１２のｆ１から周波数チャネル
１６１５のｆ４までの全周波数チャネルの受信ＳＮ比を
測定した結果である。表１６１１中、所要品質レベル１
０dB以上を満足しない部分は網掛けで表示している。網
掛けの部分が多く、前記図１３に示した例と比較すると
平均ＳＮ比が劣化していることがわかる。ここで表１６
１１をもとに、受信品質レベルの良い状態からユーザ端
末−周波数チャネルの組み合わせをランクにして並べ、
これまで説明のように、最も所要品質の良い組み合わせ
のランクから順次選択した結果を図１７の表１７０１に
示す。選択された組み合わせはランク欄１７０２から数
字の○で囲まれたもので、ランク１のユーザ端末３−周
波数チャネルｆ３、ランク３のユーザ端末４−周波数チ
ャネルｆ２、ランク５のユーザ端末１−周波数チャネル
ｆ１、ランク１４のユーザ端末２−周波数チャネルｆ
４、が選択されてその組み合わせで送信を行う。ここ
で、ランク１４はＳ／Ｎ欄１７０５を参照すると、９．
２dBとなって、所要品質を満足しないため網掛けで表示
されている。よって、従来方式例２の表１６１１のスル
ープット（送信成功パケット数／送信可能パケット数）
は３／４＝０．７５となり、スループットの観点から見
ると、従来方式例１と比較して改善ができない場合があ
る。

【００１０】次に、回線の状態によって伝送速度が可変
できる場合について検討する。前記図１６に示した表１
６０１と表１６１１の数値は同じとし、さらに、次の条
件を追加する。追加条件：受信レベルが１１dB以上の場合は、変調方式
（あるいは、データの符号化率）を変えて、送信データ
を１．２５倍送信可能とする。すなわち、回線がすべて
１１dB以上であれば、１回線につきデータを１．２５倍
送信可能なので、最大で４×１．２５＝５スループット
の送信が可能になる。よって、受信レベル１０dB以上で
１１dB未満の場合は、送信量１、受信レベル１１dB以上
の場合は送信量１．２５とすると、表１６０１の従来方
式例１の総送信量は、１．２５＋０＋１．２５＋１＝
３．５となる。また表１６１１の従来方式例２の場合
は、図１７の表１７０１で網掛けされていないランクを
選択すると総送信量は、１．２５＋１．２５＋１．２５
＋０＝３．７５となる。このように、従来方式例２は、
従来方式例１に比べて特性は改善されているが、もし回
線すべてに１０dB以上、１１dB未満の回線を割り当てる
ことが可能であれば、総送信量は１＋１＋１＋１＝４と
なり、より特性が改善できる可能性がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、伝送路
状態の変動に合わせて伝送チャネルを適応的に切り替え
る従来方式例２によれば、伝送チャネルを情報伝送が終
了するまで固定する従来方式例１の場合に比較して、ス
ループットを向上させることができる。しかしながら、
チャネルの再割り当てに際し、通信品質の良いところか
ら順に再割り当てを行っているため、各伝送チャネルの
通信品質レベルの平均値が低い場合には、必ずしもスル
ープットの向上を図ることができないという問題点があ
った。また、通信品質以外の伝送条件を追加した場合で
も、システム全体として、より効率を向上させることを
可能にする、柔軟な割り当て手段も求められている。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたもので、ユーザ端末が選択可能なチャネル数
が少ない場合でも効率的にユーザ端末−チャネル割り当
てを行いスループットを向上させることを目的とするも
のである。また本発明は、スループットが同じ場合、従
来方式と比較して必要な送信電力が少なくてすみシステ
ム全体の干渉を抑制することで、収容端末数を増加させ
る方式を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載のパケット通信装置は、複数の端末
と複数のデータ伝送路を有するパケット通信システムに
用いられるパケット通信装置であって、前記複数の端末
と前記複数のデータ伝送路との組み合わせにつき、要求
される伝送条件に基づいて全てのデータ伝送路について
の有効利用度を評価する評価手段を有し、前記評価手段
による評価結果に基づき、前記複数の端末に対する前記
複数のデータ伝送路の組み合わせを、任意の時間間隔で
変更するようになされたものである。すなわち、複数の
端末と複数のデータ伝送路の組み合わせを選択するとき
に、任意の伝送条件、すなわち、データ伝送レート、符
号化率、電力制御、所要品質（QoS）などの条件に基づ
いて全データ伝送路についての有効利用度を評価して選
択することができる。これにより、所要品質を満足する
チャネル選択が可能であるにもかかわらず、端末がその
チャネルを選択できないといった場合を減少させること
が可能である。

【００１４】また、請求項２に記載のパケット通信装置
は、請求項１に記載のパケット通信装置において、前記
評価手段は、選択可能な、前記複数の端末と前記複数の
データ伝送路の全ての組み合わせについて、それぞれの
場合における全データ伝送路についての有効利用度に対
する評価値を算出し、前記評価値が最大となる前記複数
の端末と前記複数のデータ伝送路の組み合わせを選択す
べき組み合わせとするものである。選択可能なすべての
端末とチャネルの組み合わせを、全データ伝送路につい
て有効利用度を算出するようにしているので、例えば、
評価値としてスループットを基準にした場合は、スルー
プットを最大にする組み合わせを選択することができ
る。候補が複数ある場合は、その候補の中で平均受信Ｓ
Ｎ比を求め、最も状態のよい端末−チャネルを選択する
ことも可能になる。

【００１５】さらに、請求項３に記載のパケット通信装
置は、請求項１に記載のパケット通信装置において、前
記評価手段は、前記各端末についてのデータ伝送路の選
択自由度と、前記各データ伝送路についての端末の選択
自由度を評価値とし、前記データ伝送路の選択自由度が
最小の端末と、前記端末の選択自由度が最小のデータ伝
送路の組み合わせを優先して、順次、前記端末に対する
データ伝送路の組み合わせを割り当てていくものであ
る。端末とデータ伝送路のそれぞれの選択自由度を評価
値とし、選択自由度が最小の端末と最小のデータ伝送路
の組み合わせから順次割り当てていくため、少ない手順
で検索することが可能となる。

【００１６】さらにまた、請求項４に記載のパケット通
信装置は、請求項１〜３に記載のパケット通信装置にお
いて、前記データ伝送路は、タイムスロット、拡散符号
あるいは周波数チャネルのいずれか１つ、または複数を
組み合わせて構成されているものである。これにより、
タイムスロット、拡散符号、あるいは、周波数チャネル
などのデータチャネルを通信品質の時間変化に基づいて
複数の端末に割り当てることで、送信効率の向上を図る
ことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、本発明のパケット通信装置
における各端末に対するデータ伝送路割り当ての第１の
実施の形態について、図１を参照して説明する。この実
施の形態では、前記複数の端末と前記複数のデータ伝送
路の全ての組み合わせについて、要求される伝送条件か
らシステム全体としての有効利用度を評価し、全数探索
を行うことによって割り当てを決定する。例として、各
ユーザ端末の受信ＳＮ比が、既に説明した図１６の従来
方式例２の表１６１１に示した値である場合を考える。
前記従来方式例２では図１７の表１７０１に示すような
割り当てをおこなっている。本発明のこの実施の形態で
は、図１の表１０１に示すようにすべての端末とチャネ
ルの割り当ての組み合わせパターンを算出する。例え
ば、欄１０２のパターン１は、端末１にチャネルｆ１、
端末２にチャネルｆ２、端末３にチャネルｆ３、端末４
にチャネルｆ４を割り当てる場合を示している。パター
ンの総数は４！＝２４通りである。次に、表１０１に対
応した各チャネルの受信レベル表をまとめたのが表１１
１である。ここで所要品質を満足しない１０dB未満のチ
ャネルは網掛けで表示している。この各パターンの中
で、１０dB以上の回線がいくつ確保できたかを計算した
結果が表１１１の欄１１７の評価（回線数）である。
例えば、パターン１の場合は、端末１と端末３と端末４
が所要品質を満足するので回線数は３である。表１１１
の欄１１７評価（回線数）で最も数値の高いものはパ
ターン４とパターン２３の２つである。このように評価
値が等しいときは、番号の若い方を優先するものとする
と、ここではパターン番号の小さいパターン４を選択割
り当てとして決定する。これによって、スループット
（送信成功パケット数／送信可能パケット数）は４／４
＝１となり、従来方式例２と比較して改善していること
がわかる。

【００１８】さらに、前述した追加の伝送条件（１１dB
以上は送信１．２５倍）がある場合を考えてみると、欄
１１８評価として総送信量を計算する。ここでは、全
てのパターンについて総送信量を計算しているが、前述
の欄１１７の評価の後、その評価値が最も高いパター
ン４とパターン２４の総送信量のみを算出するようにし
ても良い。この例では、評価の最大値はパターン４の
４．７５である。そこで、このパターン４を選択するも
のとする。この結果は、前述した従来方式例２の場合と
比較して改善している。このように、目的によって、評
価値基準を追加したり、変更したり、あるいは組み合わ
せることにより、システム全体として最適な状態で回線
を利用することができる。

【００１９】次に、上記実施の形態よりも演算量が少な
い、本発明の第２の実施の形態について説明する。ま
ず、図２を参照しつつ、この第２の実施の形態のアルゴ
リズムの説明を従来方式例２と比較して述べる。図２の
表２０１に、前記図１６に示した従来方式例２の表を再
掲する。また、表２０２は本発明の第２の実施の形態に
よる処理方法を示す表である。ここで、表２０２と表２
０１とを比較すると、本実施の形態と従来方式例２との
相違点は評価列２０７と評価行２０８を追加している点
である。ここで評価列２０７とは、各端末が送信可能な
（所要品質１０dB以上を満たす）周波数チャネルがいく
つあるかを各端末毎に計算したものである。例えば、端
末１は周波数チャネルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のう
ち所要品質１０dB以上を満たすチャネルはｆ１、ｆ３、
ｆ４の３チャネルなので評価３、端末２は周波数チャネ
ルｆ１の２０３〜ｆ４の２０６のうち所要品質１０dB以
上を満たすチャネルはｆ３の１チャネルなので評価１、
同様に端末３は評価３、端末４は評価３となる。すなわ
ち、評価列２０７には、各端末についてのデータ伝送路
の選択自由度が示されている。次に、前記評価行２０８
とは、各周波数チャネルが割り当て可能（所要品質１０
dB以上を満たす）な端末がいくつあるかを各周波数チャ
ネル毎に計算したものである。例えば、周波数チャネル
ｆ１で割り当て可能端末は、端末１、端末３、端末４の
３つの端末なので評価３、周波数チャネルｆ２で割り当
て可能端末は、端末４の１つの端末なので評価１、同様
に周波数チャネルｆ３は評価３、周波数チャネルｆ４は
評価３となっている。すなわち、評価行２０８には、各
データ伝送路についての端末の選択自由度が示されてい
る。

【００２０】そして、この実施の形態では、まず評価値
の最も小さいものから割り当てをおこなう。評価値が同
じ場合は、端末側の評価、すなわち評価列２０７を優先
するものとする。この例では、評価値の最も低い組み合
わせは、評価列２０７では端末２で評価値は１、評価行
２０８では周波数チャネルｆ２で評価が１であるが、評
価列２０７を優先するので、評価列の端末２を選択す
る。この端末２で選択できる周波数チャネルがｆ３しか
ないのでｆ３を割り当てる。割り当てが完了した端末２
と周波数チャネルｆ３を除いたものを図３の表３０１に
示す。端末２の行と周波数チャネルｆ３の部分は選択で
きない（割り当て完了）ので網掛けで示す。そして、再
度、評価を行う。

【００２１】図３の表３０１において、評価列３０６で
端末１で割り当て可能な周波数チャネルはｆ１とｆ４の
２チャネルなので評価２、端末３は評価２、端末４は評
価３となる。同様に、評価行３０７は、周波数チャネル
ｆ１に割り当て可能な端末は端末１、端末３、端末４の
３端末なので評価３、周波数チャネルｆ２は評価１、周
波数チャネルｆ４は評価３となる。評価列３０６、評価
行３０７で最も評価値が低いものは周波数ｆ２の評価１
なのでこれを２番目に割り当てる。周波数ｆ２で割り当
て可能なのは端末４のみなので、端末４を割りあてる。
今割り当てた端末４と周波数チャネルｆ２を除いて、同
様に評価値を求めたものが、図３の表３０８である。評
価の方法は、これまで説明した通りである。表３０８の
評価列３１３と評価行３１４で最も低い評価値は２で複
数の候補がある。この場合は評価列３１３を優先し、か
つ番号の若い端末からわりあてることにすると、端末１
の周波数チャネルｆ１（ｆ４より番号が若い）を割り当
てる。

【００２２】今割り当てた端末１と周波数チャネルｆ１
とを除くと、最終割り当ては、図４の表４０１となる。
よって端末３と周波数チャネルｆ４を割り当てる。選択
されたユーザ端末と周波数チャネルとその時のＳＮ比を
まとめると表４０７となる。このように、本発明のこの
実施の形態によれば、すべてが所要品質１０dB以上を割
り当てることができ、スループット（送信成功パケット
数／送信可能パケット数）は４／４＝１となり、受信レ
ベルの平均値が低く従来方式例２で改善できなかった場
合でも効果を期待できる。

【００２３】次に、本発明のチャネル割り当てをＭＣ−
ＣＤＭＡ方式に適用した実施の形態について、図５を参
照して説明する。この場合には、サブキャリアを複数の
セグメントに分割して、各セグメントごとにユーザに割
り当てる構成とし、各セグメントを前述した周波数チャ
ネルと同様に取り扱えばよい。図５において、５０１は
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式のセグメント分割の一例を示してい
る。ここでは、５０２のセグメント１から５０３のセグ
メント８までの８つのセグメントに分割している。図
中、５０４はUser１のフェージング状態、５０５はUser
２のフェージング状態の例を示し、このように各ユーザ
毎に異なるフェージング状態となる。表５０７は、ある
時点における各ユーザ毎の各セグメントのＳＮ比を示す
表である。ここでは変調方式ＱＰＳＫにおいて伝送誤り
率１０^-3を満たす所要ＳＮ比を１０dBとし１０dB以上で
あれば送信（受信成功）、それ以下であれば送信しない
（受信失敗）ものとする。この表５０７に、前記図２の
表２０２に示したような評価列と評価行を付加して、前
述した第２の実施の形態と同様に処理を行えばよい。

【００２４】次に、上述したチャネル割り当てを実行す
ることのできる本発明のパケット通信装置の構成につい
て説明する。図６は移動機の構成の一例を示すブロック
図である。送信データ６０１は、制御部６０２を介して
送信用ベースバンド部６０３に送られ、パケットデータ
とされて送信部６０４を介してアンテナから送信され
る。基地局から受信した信号は受信部６０５によりベー
スバンド信号に変換され、受信用ベースバンド部６０
６、制御部６０２を介して入力データ６０１とされる。
前記受信部６０５には受信レベル測定部６０７が接続さ
れており、この受信レベル測定部６０７により、この移
動機が選択可能な全てのチャネルについてその受信レベ
ル（受信ＳＮ比）を観測する。この観測結果は前記制御
部６０２に供給され、チャネル情報として前記送信デー
タ（データ情報）とともに基地局へ送信される。

【００２５】図７は、基地局の構成の一例を示すブロッ
ク図である。各移動機（ユーザ端末）から送られたデー
タ情報とチャネル情報は、受信部７０１を介してベース
バンド部７０２でベースバンド信号に変換されて、デー
タ分割器７０３で、各ユーザ対応に分割される。各ユー
ザ端末毎のデータ情報（７０４）は、それぞれ対応する
チャネルデータとされ、制御部７０７に供給される。ま
た、各ユーザ端末からの観測データであるチャネル情報
（７０５）は割り当て評価回路７０６に供給される。割
り当て評価回路７０６からの割り当て結果は制御部７０
７へ通知され、各ユーザ端末へのデータ送信時に、次の
端末−チャネル割り当てをベースバンド部７０９から送
信部７１０を経て各端末へ送信する。この端末−チャネ
ル割り当てを受信した前記各移動機は、その次のパケッ
ト送信時には割り当てられたチャネルを使用してそのデ
ータを送信することとなる。なお、このチャネル再割り
当てのタイミングとしては、スロット単位であってもよ
いし、あるいは、複数スロット単位であっても良く、任
意の時間間隔とすることができる。ただし、前記フェー
ジング周期よりも短い時間間隔であることが望ましい。

【００２６】図８は、前記図７の割り当て評価回路７０
６における処理の流れを示すフローチャートである。こ
こでは、前記第２の実施の形態として説明した選択自由
度を評価値とするアルゴリズムを用いるものとする。８
０１で各端末の各チャネルの受信レベルを取得し、それ
をもとに８０２で端末−チャネル受信レベル表を作成す
る（図５の表５０７に相当）。次に、端末のチャネル割
り当て自由度算出処理８０３で各端末毎にそのチャネル
割り当て自由度の算出を行い、最小値選択処理８０４で
Ａを算出する。すなわち、作成した端末−チャネル受信
レベル表から、各端末ごとに割り当て可能なチャネル数
（各端末についてのデータ伝送路の選択自由度）を算出
し、その最小値Ａを求める。同様にチャネルの側から見
た端末の割り当て自由度の算出をチャネルの端末割り当
て自由度算出処理８０５で行い、最小値選択処理８０６
でＢを算出する。最小値選択処理８０７では、前記最小
値選択処理８０４および８０５それぞれから求めたＡ、
Ｂの最小値Ｍを算出する。ここで、Ｍ＝Ａならば、最小
値探索処理８０８で、最小値Ｍをもつチャネル候補の中
から、チャネルの端末の割り当て自由度を比較して最小
値ａを探索する。

【００２７】例えば、図９の表９０１に示す状況であっ
たときは、表９０１において、評価９０２（端末のチャ
ネル割り当て自由度）と評価９０３（チャネルの端末割
り当て自由度）の最小値は２で、９０４で示された端末
１が対象である。候補のチャネルは、９０５で示された
チャネルｆ１とｆ２である。ここで、チャネルｆ１、ｆ
２の評価９０３（チャネルの端末割り当て自由度）は、
ｆ１は４で、ｆ２は３である。よって評価値の低いｆ２
が選択され、ａ＝３、すなわち端末１−ｆ２の組み合わ
せが候補となる。もし、９０３の評価も同じ場合には、
結果を一意にするため、チャネル番号の小さいものを割
り当てる。また、Ｍ＝Ｂならば最小値探索８０９で、最
小値Ｍをもつ端末候補の中から、端末のチャネルの割り
当て自由度の最小値ｂを探索する。さらに、Ｍ＝Ａ＝Ｂ
ならば、最小値探索処理８０８と８０９の両方をおこな
う必要がある。

【００２８】次に、最小値選択処理８１０では、ａ、ｂ
のうち小さい値をもつ端末―チャネルの組み合わせの１
つを決定する。そして、８１１において、すべての端末
について割り当てが終了したか否かを判定し、終了した
場合は、端末−チャネル割り当て処理８１３で端末−チ
ャネル割り当て表（図４の表４０７に相当）を作成して
終了し、図７の制御部７０７から各端末へ送信される。
割り当てが残っていた場合には、決定された端末−チャ
ネルの組み合わせを除いて、端末のチャネル割り当て自
由度算出処理８０３とチャネルの端末割り当て自由度算
出処理８０５から繰り返しおこなう。

【００２９】フローチャート手順中、８０８と８０９
で、評価が同じ場合には、結果を一意にするために、チ
ャネル番号、あるいは端末番号の小さいものを候補とす
る。また、８０４や８０６で、ともに最小値が選択でき
ない場合は、どのような端末とチャネルの組み合わせを
おこなっても送信不可の状態を示す。その場合は、８１
３の手順に飛んで、その時点で既に決定された端末−チ
ャネルの組み合わせのみの割り当て表を作成して終了す
る。なお、残りの端末−チャネル組み合わせを適当にお
こなって送信する方法もあるが、送信失敗が予め判って
いるので、無線区間に余分な干渉を発生させないため
に、本アルゴリズムでは無理に組み合わせを行わないよ
うにしている。なお、以上においては、第２の実施の形
態として説明したアルゴリズムの場合について説明した
が、全数探索を行うアルゴリズムについても同様に行う
ことができる。

【００３０】図１０は、平均ＳＮ比に対するスループッ
ト（送信パケット数／全セグメント数）特性を示す図で
あり、□は本発明の第２の実施の形態のアルゴリズムを
採用した場合、△は従来方式例２（ＡＣＳ方式）の場合
を示している。シミュレーション条件は、８ユーザ８セ
グメント（１ユーザ１セグメントの割り当て）下りリン
クの条件で評価を行った。基地局からの送信電力は一定
で各ユーザの平均ＳＮ比は等しいものとし、また各ユー
ザはすべてのセグメントのＳＮ比を計測後、上り回線で
その受信状態を基地局に正確に通知できるものとした。
さらに各セグメント間のＳＮ比は無相関で、レイリーフ
ェージングの影響を受けるものとした。図１０のシミュ
レーション結果から明らかなように、本発明の第２の実
施の形態が従来方式例２より優れたパケット廃棄率特性
を示すことが判る。特に、平均受信ＳＮ比が１０dBのと
き、最大１５．６％（＝第２の実施の形態のスループッ
ト／従来方式例２のスループット）の特性改善となっ
た。

【００３１】なお、以上の説明では、各端末に割り当て
るデータ伝送路（チャネル）が周波数チャネルである場
合を例にとって説明したが、ＴＤＭＡにおけるタイムス
ロット、ＣＤＭＡにおける拡散符号を各端末に割り当て
る場合にも、全く同様に適用することができる。また、
周波数チャネル、タイムスロット、拡散符号の２以上の
ものを組み合わせて端末に割り当てる場合にも、同様に
適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の伝送路がフェージングを受けて劣化した場合、す
べて伝送路が劣化することは少なく、いくつかの良い
（所要品質を満足する）伝送路をシステム全体で各端末
に割り当てることで、スループットの高効率化がはかれ
る。また、本発明では、システムの評価を複数組み合わ
せることで、スループットの高く、かつ伝送路品質の最
も良い組み合わせを選択できることで、伝送路品質の向
上ができる。さらに、本発明では、従来方式と比較し
て、スループットが同じ場合は、全体の平均受信ＳＮ比
が低い、すなわち、送信電力が低いところでも同じスル
ープットが得られるため、マルチセルの場合、他セルへ
の干渉を抑えることができるため、システム全体の収容
端末数が増加するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における複数の端末と複数のデータ伝
送路の組み合わせの全数探索による割り当て手順を説明
するための図である。

【図２】従来方式例２と本発明の第２の実施の形態の
評価方法について説明するための図である。

【図３】第２の実施の形態の割り当て手順を示した図
（その１）である。

【図４】第２の実施の形態の割り当て手順を示した図
（その２）である。

【図５】ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用する場合について
説明するための図である。

【図６】移動機の構成例を示すブロック図である。

【図７】基地局の構成例を示すブロック図である。

【図８】本発明の割り当て評価回路の処理アルゴリズ
ムを示すフローチャートである。

【図９】アルゴリズムの割り当て手順について説明し
た図である。

【図１０】発明方式の効果を説明するための図であ
る。

【図１１】無線通信回線での基地局へのアクセス方法
の例を示す図である。

【図１２】従来方式例１（固定割り当て方式）を説明
するための図である。

【図１３】従来方式例２（ＡＣＳ方式）を説明するた
めの図である。

【図１４】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明
するための図（その１）である。

【図１５】従来方式例２の最大値割り当て方法を説明
するための図（その２）である。

【図１６】平均ＳＮ比が低い場合での従来方式例１と
従来方式例２について説明するための図である。

【図１７】従来方式例２の最大値割り当て方法の結果
を示す図である。

【符号の説明】

６０１移動機入出力データ６０２移動機制御部６０３移動機送信用ベースバンド部６０４移動機送信部６０５移動機受信部６０６移動機受信用ベースバンド部６０７移動機受信レベル測定部７０１基地局受信部７０２基地局受信用ベースバンド部７０３データ分割器７０４チャネルデータ７０５受信レベル情報７０６割り当て評価回路７０７基地局制御部７０８基地局入出力データ７０９基地局送信用ベースバンド部７１０基地局送信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇良宗博神奈川県横須賀市光の丘３番４号株式会社ワイ・アール・ピー移動通信基盤技術研究所内 (72)発明者神尾享秀神奈川県横須賀市光の丘３番４号株式会社ワイ・アール・ピー移動通信基盤技術研究所内 (72)発明者原嘉孝神奈川県横須賀市光の丘３番４号株式会社ワイ・アール・ピー移動通信基盤技術研究所内Ｆターム(参考） 5K033 AA01 AA07 CA17 CB01 CB17 CC01 CC04 DA17 DB21 EA02 EA07 EC01 5K067 AA02 AA13 AA22 AA33 BB04 CC08 EE02 EE10 EE22 EE72 HH21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の端末と複数のデータ伝送路を有す
るパケット通信システムに用いられるパケット通信装置
であって、前記複数の端末と前記複数のデータ伝送路との組み合わ
せにつき、要求される伝送条件に基づいて全てのデータ
伝送路についての有効利用度を評価する評価手段を有
し、前記評価手段による評価結果に基づき、前記複数の端末
に対する前記複数のデータ伝送路の組み合わせを、任意
の時間間隔で変更するようになされたことを特徴とする
パケット通信装置。
【請求項２】前記評価手段は、選択可能な、前記複数
の端末と前記複数のデータ伝送路の全ての組み合わせに
ついて、それぞれの場合における全データ伝送路につい
ての有効利用度に対する評価値を算出し、前記評価値が
最大となる前記複数の端末と前記複数のデータ伝送路の
組み合わせを選択すべき組み合わせとするものであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のパケット通信装置。
【請求項３】前記評価手段は、前記各端末についての
データ伝送路の選択自由度と、前記各データ伝送路につ
いての端末の選択自由度を評価値とし、前記データ伝送
路の選択自由度が最小の端末と、前記端末の選択自由度
が最小のデータ伝送路の組み合わせを優先して、順次、
前記端末に対するデータ伝送路の組み合わせを割り当て
ていくものであることを特徴とする請求項１に記載のパ
ケット通信装置。
【請求項４】前記データ伝送路は、タイムスロット、
拡散符号あるいは周波数チャネルのいずれか１つ、また
は複数を組み合わせて構成されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載のパケット通信装置。