JP2006211325A - パケットスケジューラ及び送信優先度決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 端末から報告された通信路品質を基地局が補正する方式のパケットスケジューラにおいて、通信路品質の補正誤りによる再送信回数を低減できて、システムスループットの低下を防ぐ。
【解決手段】 端末から報告された通信路品質に対して行った補正の誤差を求め、求めた通信路品質の補正誤差から再送信が発生する確率を求め、求めた再送信確率を用いて前記端末の送信優先度を決定する。これにより、通信路品質の補正によって再送信する確率が高くなる端末は送信優先度が低くなることから、通信路品質の補正誤りによる再送信回数が減り、システムスループットの低下を防ぐことが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局に用いて好適なパケットスケジューラ及び送信優先度決定方法に関する。

現在、高速移動パケット通信において、パケットスケジューラ方式が検討されている。これはシステムスループットの最大化、端末間の公平化、最低レートの保証など様々な目的でそのアルゴリズムが検討されている。パケットスケジューラ方式は、いくつかの評価基準に基づいた評価関数を用いて端末毎に送信優先度を決定し、送信優先度の高い順にパケットを送信する方式である。評価基準には、”通信路品質”、”平均スループット”、”最低保証レート”、”許容遅延”、”送信頻度”、”バッファ滞留量”などが用いられる。

ここで、例として図５を参照して通信路品質を評価基準に用いたパケットスケジューラ方式における動作の流れについて説明する。
〈１〉まず端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂは、基地局ＢＳに通信路品質を報告する。
〈２〉基地局ＢＳは、端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂから報告された通信路品質を用い、評価関数を用いて評価値を計算する。
〈３〉基地局ＢＳは、評価値から送信優先度を決定する。
〈４〉基地局ＢＳは、送信優先度の高い順に、目標ＢＥＲ(Bit Error Rate)を達成可能な無線リソース等（電力、拡散コード数、拡散率、符号化率、変調方式など）を決定し、端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂにパケットを送信する。

ところで、通信路品質を評価基準に用いるパケットスケジューラ方式では、通信路品質の報告周期が送信時間間隔より大きくなると送信優先度を正しく決定できない場合がある。それは各端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂの通信路品質が伝搬環境の変化により時々刻々と変化するためである。

この問題について図６を用いて説明する。この図に示す例では、端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂの送信時間間隔をＴ、通信路品質の報告周期を４Ｔとし、各端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂの通信路品質は図６のように変化しているとする。また、パケットスケジューラ方式は通信路品質を評価基準として用い、システムスループットを最大化することを目的に設計されているものとするが、端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂのどちらか一方にしかパケットを送信できないものとする。時刻Ｔ１において各端末ＭＳ−Ａ，ＭＳ−Ｂから報告された通信路品質は[２０(端末ＭＳ−Ａの通信路品質)]＞[１０(端末ＭＳ−Ｂの通信路品質)]である。したがって、基地局ＢＳは[端末ＭＳ−Ａの送信優先度]＞[端末ＭＳ−Ｂの送信優先度]とする。この関係は時刻Ｔ５まで(端末ＭＳ−Ａもしくは端末ＭＳ−Ｂから通信路品質が報告されるまで)変わることはない。

しかしながら、時刻Ｔ３、Ｔ４では[端末ＭＳ−Ｂの通信路品質]＞[端末ＭＳ−Ａの通信路品質]であるため[端末ＭＳ−Ｂの送信優先度]＞[端末ＭＳ−Ａの送信優先度]が正しい関係であり、基地局ＢＳは誤判断をしていることが分かる。上記の課題は通信路品質を評価基準に用いるパケットスケジューラ方式に共通の問題である。

上記の問題を解決すべく、端末から報告された通信路品質を伝搬環境の変化に追従するように補正する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で開示された発明では、端末から報告される送信電力制御ビット(ＴＰＣビット)を用いて、ＴＰＣビットが“Ｕｐ”ならば通信路は劣悪であると判断して通信路品質を悪い方向に補正し、ＴＰＣビットが“Ｄｏｗｎ”ならば通信路品質は良好であると判断して通信路品質を良い方向に補正する方法が提案されている。
特開２００２−８４５７８号公報

しかしながら、ＴＰＣビットが誤って報告された場合、通信路品質を誤って補正することになる。これはＴＰＣビットを用いた補正方法に限った問題ではなく、端末からの報告値を用いて通信路品質を補正する方式に共通の問題である。仮に補正に誤りがあった時、通信路品質を誤って評価してしまい、その結果再送信が行なわれ、システムスループットが低下するという問題が生ずる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、通信路品質の補正誤りによる再送信回数を低減できて、システムスループットの低下を防ぐことができるパケットスケジューラ及び送信優先度決定方法を提供することを目的とする。

（１） 本発明のパケットスケジューラは、端末から報告された通信路品質を補正する通信路品質補正手段と、前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質の補正誤差を求める通信路品質補正誤差算出手段と、前記通信路品質補正誤差算出手段で求められた通信路品質の補正誤差から再送信が発生する確率を求める再送信確率算出手段と、前記再送信確率算出手段で求められた再送信確率を用いて前記端末の送信優先度を決定する送信優先度決定手段と、を具備する構成を採る。

（２） 本発明のパケットスケジューラは、端末から報告された通信路品質を補正する通信路品質補正手段と、前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質を基に送信可能な送信ブロックサイズを決定する送信ブロックサイズ決定手段と、前記通信路品質の他に前記端末から報告される情報のうち、伝搬路の環境の変化を読み取ることが可能な情報を用いて前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質の補正誤差を求める通信路品質補正誤差算出手段と、前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質と前記通信路品質補正誤差算出手段で算出された補正誤差とを基に再送信確率を算出する再送信確率算出手段と、前記再送信確率算出手段で算出された再送信確率を用いて前記送信ブロックサイズ決定手段で決定された送信ブロックサイズを補正する送信ブロックサイズ補正手段と、前記送信ブロックサイズ補正手段にて補正された送信ブロックサイズに基づいて前記端末の送信優先度を決定する送信優先度決定手段と、を具備する構成を採る。

上記（１）及び（２）夫々の構成によれば、通信路品質の補正によって再送信する確率が高くなる端末は送信優先度が低くなるため、通信路品質の補正誤りによる再送信回数が減り、システムスループットの低下を防ぐことができる。

（３） 本発明のパケットスケジューラは、上記（２）のパケットスケジューラにおいて、前記通信路品質補正誤差算出手段は、前記伝搬路の環境の変化を読み取ることが可能な情報として、送信電力制御ビットを用いる構成を採る。

上記（３）の構成によれば、通信路品質補正手段で補正された通信路品質の補正誤差を求めるに際して、送信電力制御ビットを用いることで、効果的に伝搬路の環境の変化を読み取ることができる。

（４） 本発明の基地局は、上記（１）から（３）にいずれかに記載のパケットスケジューラを具備する構成を採る。

上記（４）の構成によれば、端末から報告される通信路品質に対して行う補正の誤りを低減でき、補正の誤りによる再送信回数の少ない基地局を実現することができる。

（５） 本発明の送信優先度決定方法は、端末から報告された通信路品質に対して行った補正の誤差を求め、求めた通信路品質の補正誤差から再送信が発生する確率を求め、求めた再送信確率を用いて前記端末の送信優先度を決定する。

上記（５）の方法によれば、通信路品質の補正によって再送信する確率が高くなる端末は送信優先度が低くなることから、通信路品質の補正誤りによる再送信回数が減り、システムスループットの低下を防ぐことができる。

本発明によれば、通信路品質の補正誤りによる再送信回数を低減できて、システムスループットの低下を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るパケットスケジューラの概略構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、パケットスケジューラを備えた１つの基地局ＢＳと、それぞれ基地局ＢＳに通信路品質を報告する２つの端末ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂとがあるものとする。

図１において、本実施の形態のパケットスケジューラ１０は、通信路品質を補正する通信路品質補正部１１と、送信可能なＴＢＳ(Transport Block Size)を決定する送信ＴＢＳ決定部１２と、各端末ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂの送信優先度を決定する送信優先度算出部１３と、無線リソースの割り当てを行う無線リソース割当て部１４と、通信路品質の補正による誤差を計算する通信路品質補正誤差算出部１５と、再送信の確率を計算する再送信確率算出部１６と、再送する確率を用いて端末ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂが受信する平均ＴＢＳを計算するＴＢＳ補正部７とを備えて構成される。

通信路品質補正誤差算出部１５は、パケットスケジューラで用いられている通信路品質補正方法の数だけ用意されるが、本実施の形態ではＴＰＣビットによる通信路品質の補正方法のみが行なわれている場合を想定する。

以上のように構成されたパケットスケジューラ１０について動作を説明する。
通信路品質補正誤差算出部１５は、通信路品質が報告された時点から現時点までの端末から報告されたＴＰＣビットが”Ｄｏｗｎ”のＴＰＣビットの数をカウントする。”Ｄｏｗｎ”のみカウントするのは、ＴＰＣビットの誤りによる再送信が”Ｕｐ”から”Ｄｏｗｎ”に誤る場合に発生するからである。ただし、通信路品質の報告があるたびにこのカウント値を「０」にする。カウント値を用いて以下の式から補正誤差を計算する。
補正誤差＝ＴＰＣビットによる補正量×２×ＴＰＣビット誤り率×カウント値…（１）

式（１）によって計算される補正誤差を図２を用いて具体的に説明する。
図２において、ＴＰＣビットによる補正量を１ｄＢ、ＴＰＣビット誤り率を５％、送信時間間隔をＳｌｏｔ間隔の３倍とし、基地局ＢＳは送信時間間隔毎にパケットスケジューリングを行うこととする。時刻Ｔ’における補正誤差は、１×２×０．０５×４＝０．４となる。この補正誤差は、ＴＰＣビットを受信するたびに生じる平均誤り補正量の累積値を表す。

再送信確率算出部１６では、通信路品質補正誤差算出部１５で計算された補正誤差を用いて再送確率のテーブル引きを行う。ここで、図３に再送信確率算出部１６で用いるテーブルの一例を示す。この図において、「行」は補正後の通信路品質、「列」は補正誤差である。表中の値はＴＢ(Transport Block)のＢＬＥＲ（Block Error Rate）を表している。例えば、補正後の通信路品質が「２０」、補正誤差が「１」のＢＬＥＲは図４に示すように求められる。このＢＬＥＲは実際の通信路品質より１ｄＢ高く通信路品質を見積もった場合のＢＬＥＲに相当する。再送信確率算出部１６はこのＢＬＥＲを再送信確率として出力する。

ＴＢＳ補正部１７では、以下の式を用いてＴＢＳを補正する。
ＴＢＳ_補正＝ＴＢＳ× (１ − ｘ ＋ 目標ＢＬＥＲ) …（２）
式（２）において、”ｘ”は再送信確率算出部１６で求められた再送信確率、”ＴＢＳ”は送信ＴＢＳ決定部１２で求められた補正後の通信路品質より決まるＴＢＳ、”目標ＢＬＥＲ”は設計段階で予定されているＢＬＥＲである。ここで求められたＴＢＳ_補正は端末が受信する平均ＴＢＳを表す。

送信優先度算出部１３ではＴＢＳ_補正を用いて送信優先度を決定する。例えば、評価基準が通信路品質のみであり、端末ＭＳ−ＡのＴＢＳ_補正が「７０００」、端末ＭＳ−ＢのＴＢＳ_補正が「５０００」の場合、送信優先度算出部１３は端末ＭＳ−Ａの送信優先度を端末ＭＳ−Ｂの送信優先度に比べ高く設定する。

無線リソース割当て部１７では送信優先度が高い端末から順番に無線リソースを割り当てる。ここで送信するＴＢＳはＴＢＳ_補正ではなく、送信ＴＢＳ決定部１２で決定されるＴＢＳである。

このように本実施の形態のパケットスケジューラによれば、各端末ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂから報告された通信路品質に対して行った補正の誤り率を求め、さらに、求めた通信路品質の補正の誤り率から再送信が発生する確率を求め、求めた再送信確率を用いて各端末ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂの送信優先度を決定するので、通信路品質の補正によって再送信する確率が高くなる端末は送信優先度が低くなることから、通信路品質の補正誤りによる再送信回数が減り、システムスループットの低下を防ぐことができる。

本発明は、通信路品質を評価基準に用いたパケットスケジューラを備える基地局に適用して好適である。

本発明の一実施の形態に係るパケットスケジューラの概略構成を示すブロック図 図１の通信路品質補正誤差算出部で計算される補正誤差を具体的に説明するための図 図１の再送信確率算出部で用いられるテーブルの一例を示す図 図１の再送信確率算出部で計算される再送信確率を具体的に説明するための図 通信路品質を評価基準に用いたパケットスケジューラにおける動作の流れについて説明するための図 通信路品質を評価基準に用いるパケットスケジューラ方式における問題を説明するための図

符号の説明

１０ パケットスケジューラ
１１ 通信路品質補正部
１２ 送信ＴＢＳ決定部
１３ 送信優先度算出部
１４ 無線リソース割当て部
１５ 通信路品質補正誤差算出部
１６ 再送確率算出部
１７ 送信ＴＢＳ補正部
ＢＳ 基地局
ＭＳ−Ａ、ＭＳ−Ｂ 端末

Claims (5)

1. 端末から報告された通信路品質を補正する通信路品質補正手段と、
   前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質の補正誤差を求める通信路品質補正誤差算出手段と、
   前記通信路品質補正誤差算出手段で求められた通信路品質の補正誤差から再送信が発生する確率を求める再送信確率算出手段と、
   前記再送信確率算出手段で求められた再送信確率を用いて前記端末の送信優先度を決定する送信優先度決定手段と、
   を具備するパケットスケジューラ。
2. 端末から報告された通信路品質を補正する通信路品質補正手段と、
   前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質を基に送信可能な送信ブロックサイズを決定する送信ブロックサイズ決定手段と、
   前記通信路品質の他に前記端末から報告される情報のうち、伝搬路の環境の変化を読み取ることが可能な情報を用いて前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質の補正誤差を求める通信路品質補正誤差算出手段と、
   前記通信路品質補正手段で補正された通信路品質と前記通信路品質補正誤差算出手段で算出された補正誤差とを基に再送信確率を算出する再送信確率算出手段と、
   前記再送信確率算出手段で算出された再送信確率を用いて前記送信ブロックサイズ決定手段で決定された送信ブロックサイズを補正する送信ブロックサイズ補正手段と、
   前記送信ブロックサイズ補正手段にて補正された送信ブロックサイズに基づいて前記端末の送信優先度を決定する送信優先度決定手段と、
   を具備するパケットスケジューラ。
3. 前記通信路品質補正誤差算出手段は、前記伝搬路の環境の変化を読み取ることが可能な情報として、送信電力制御ビットを用いる請求項２に記載のパケットスケジューラ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のパケットスケジューラを具備する基地局。
5. 端末から報告された通信路品質に対して行った補正の誤差を求め、求めた通信路品質の補正誤差から再送信が発生する確率を求め、求めた再送信確率を用いて前記端末の送信優先度を決定する送信優先度決定方法。

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