JP2006303699A - 無線通信システム及び帯域割り当て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各移動局から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、全体のスループットを向上させること。
【解決手段】 基地局１２０は、複数の移動局１１０と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成する手段と、前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当て手段と、前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当て手段と、を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケット通信を行う無線通信システム及び帯域割り当て方法に係り、特に、基地局において帯域保証が必要なリアルタイム系のパケットを移動局に伝送するための無線通信システム及び帯域割り当て方法に関する。

従来の送信パケットスケジューリング方法としては、特許文献１に開示されている手法が提案されている。この手法では、基地局から複数の移動局への下りデータを多重して送信する共有チャネルの領域を、第１の領域と第２の領域とに分ける。第１の領域は、ＶｏＩＰなどのリアルタイム系のパケットフローの送信に用いられる。第２の領域は、ノンリアルタイム系のパケットフローの送信に用いられる。

第１の領域では、ラウンドロビン（各パケットフローに公平に順々に帯域を割り当てるスケジューリング方法）により各パケットフローに公平に帯域を割り当てることにより、各移動局が要求する各パケットフローの帯域保証値（データ伝送レート、遅延時間など）の定量的な保証を実現する。第２の領域では、最も無線品質の良いパケットフロー（パケットフローの送信先となる移動局と送信元となる基地局の間の下り伝搬路の無線品質が良い）に帯域を割り当てることにより、セル全体のスループットを向上させる。

ここで、第１の領域における送信パケットスケジューリング方法を、図１１を用いて説明する。図１１は、従来技術の帯域保証パケットフローの割当順と、共有チャネルにおける各パケットフローへの帯域の割当とその時の各パケットフローの無線品質を説明するための図である。

図１１に示されるように、帯域を保証するパケットフローの割当順を無線品質の高い順番（フロー１、フロー２、フロー３の順番）とする。従って、帯域割当周期の最初の割当は、最も無線品質の高いフロー１となる。そして、フロー２、フロー３と無線品質の高い順に帯域が割り当てられる。ここで、帯域割当周期内に割当残期間（第２の領域）が存在するならば、ノンリアルタイム系のパケットフローの帯域割当を行う。

次の帯域割当周期が始まる時には、再び帯域を保証するパケットフローの割当順を、その時の無線品質から決定し（ここでもフロー１、フロー２、フロー３の順）、先ほどと同様の帯域割当処理を行う。

このような手法を用いることにより、全ての帯域保証パケットフローに対して帯域を割り当てることができる。また、その時の無線品質が高いパケットフローから順に帯域を割り当てるので、最も効率の良い送信パラメータ（変調方式、符号化方式など）を用いることができるパケットから順に送信されることになり、ランダムにパケットフローを選択する場合に比べて、全体のスループットを向上させることができる。
特開２００４−７２３７９号公報

しかしながら、前記の従来例では、ＶｏＩＰなどの帯域保証が必要なリアルタイム系のパケットフローのスケジューリング（第１の領域のスケジューリング）において、各移動局から要求された各パケットフローの帯域保証値（データ伝送レート、遅延時間など）を満たしながら、無線品質の高い順（決められた順）で帯域を割り当てており、帯域を割り当てられたパケットフローの無線品質がそのパケットフローの無線品質の平均値よりも低い状況にある場合、平均時よりも悪い送信パラメータ（変調方式、符号化方式など）でパケットを送信することになるため、全体のスループットが低下するという問題がある。

また、従来例では、平均無線品質の低いパケットフローにおいては、その中でも無線品質の低い（送信可能な無線品質以下）タイミングで帯域割当の順番が来た場合、パケットを送信することができないため、そのパケットフローの帯域保証を実現できなくなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、各移動局から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、全体のスループットを向上させることができる無線通信システム及び帯域割り当て方法を提供することを目的とする。

本発明の第１のものに係る無線通信システムは、複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、を具備する無線通信システムにおいて、前記基地局が、前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成手段と、前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当て手段と、前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当て手段と、を具備する構成を採る。

本発明の第２のものに係る基地局は、複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、を具備する無線通信システムにおける基地局であって、前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成手段と、前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当て手段と、前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当て手段と、を具備する構成を採る。

本発明の第３のものに係る帯域割り当て方法は、複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、具備する無線通信システムにおける帯域割り当て方法であって、前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成ステップと、前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当てステップと、前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当てステップと、を具備するようにした。

本発明によれば、各移動局から要求された各パケットフローの帯域保証値を満たすように公平に帯域を割り当てながら、他のパケットフローに比べて平均無線品質の低いパケットフローにおいては、その平均値よりも無線品質が高いタイミングで帯域を割り当てることができるため、各移動局から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、全体のスループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００は、複数の移動局１１０及び基地局１２０を具備している。図１においては、複数の移動局１１０のうちの１つのみが示されている。

移動局１１０は、送信部１１１及び受信部１１２を具備している。送信部１１１は、品質通知信号及びデータパケットなどの信号を上りチャネルを用いて基地局１２０に送信する。受信部１１２は、基地局１２０から下りチャネルを用いて送信されるデータパケット及びデータパケット制御情報信号などの信号を受信し、信号の解析を行う。

次に、基地局１２０は、受信部１２１、送信部１２２、信号変換部１２３、無線品質解析部１２４、無線品質テーブル管理部１２５、帯域割当順序リスト管理部１２６、スケジューリング処理部１２７、バッファ１２８、スループット測定部１２９、フロー制御部１３０、パケット分類部１３１及び帯域保証フローテーブル管理部１３２を具備している。

無線品質テーブル管理部１２５は、無線品質テーブル１２５１を具備している。帯域保証フローテーブル管理部１３２は、帯域保証フローテーブル１３２１を具備している。帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１を具備している。

図２は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の無線品質テーブル管理部１２５の無線品質テーブル１２５１を説明するための図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の帯域保証フローテーブル管理部１３２の帯域保証フローテーブル１３２１を説明するための図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の帯域割当順序リスト管理部１２６の帯域割当順序リスト１２６１を説明するための図である。

図２に示すように、無線品質テーブル１２５１は、ユーザＩＤ、平均無線品質、無線品質及び閾値の情報を有している。図３に示すように、帯域保証フローテーブル１３２１は、ユーザＩＤ、フローＩＤ、送信バイト長、送信間隔及び許容ジッタの情報を有している。図４に示すように、帯域割当順序リスト１２６１は、割当済みフラグ、閾値フラグ、ユーザＩＤ、フローＩＤ及び送信バイト長の情報を有している。

次に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の動作について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の帯域割当周期のスケジューリング手順を示すフロー図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の無線品質テーブルの作成手順を示すフロー図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の帯域保証フローテーブルの作成手順を示すフロー図である。

受信部１２１は、移動局１１０から上りチャネルを用いて送信される無線品質通知信号及びデータパケットなどの信号を受信し、それらの信号を信号変換部１２３に転送する。

送信部１２２は、信号変換部１２３から転送されてくるデータパケット及びデータパケット制御情報信号などの信号を下りチャネルを用いて、移動局１１０に送信する。

信号変換部１２３は、受信部１２１から転送されてくる信号の変換処理（逆拡散処理、復調処理及び復号処理など）を行い、データパケットを上りデータとして上位装置に出力し、無線品質通知信号を無線品質解析部１２４に転送する。また、信号変換部１２３は、スケジューリング処理部１２７から転送されてくるデータパケット制御情報信号、及び、バッファ１２８から転送されてくるデータパケットの変換処理（拡散処理、変調処理及び符号化処理など）を行って送信部１２２に転送する。

無線品質解析部１２４は、信号変換部１２３から転送されてくる無線品質通知信号の解析を行って、無線品質更新信号とその無線品質通知信号を送信した移動局１１０を識別するユーザＩＤ、その移動局１１０の現在の無線品質を示す無線品質情報を無線品質テーブル管理部１２５に通知する。

無線品質テーブル管理部１２５は、無線品質解析部１２４から無線品質更新信号が通知された場合、その無線品質更新信号に付随したユーザＩＤに対応するテーブルエントリが、図２に示す無線品質テーブル１２５１に既に存在する時に、そのテーブルエントリの平均無線品質、無線品質及び閾値を、それぞれ算出した新規の平均無線品質、通知された無線品質情報、及び、算出した新規の閾値に更新する。ここで、新規の平均無線品質（過去Ｎ回の無線品質情報の平均値）及び新規閾値｛新規平均無線品質＋Ｘ（Ｘは、パケットフローのデータ種別によって決まる値）｝は、通知された無線品質情報とテーブルエントリ内の平均無線品質から算出される。なお、前記閾値の代わりに、無線品質の累積確率値（過去の無線品質の統計より品質の高い方からＹ％に入る値）を用いてもよい。

また、無線品質テーブル管理部１２５は、無線品質更新信号に付随したユーザＩＤに対応するテーブルエントリが無線品質テーブル１２５１に存在しない時に、通知されたユーザＩＤ、通知された無線品質情報、及び、算出した閾値とした新規テーブルエントリを生成する。ここで、閾値（無線品質情報＋Ｘ）は、通知された無線品質情報から算出される。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証フローテーブル管理部１３２の帯域保証フローテーブル１３２１における各エントリの送信間隔及び許容ジッタから今回の帯域割当周期で送信すべきフローを選択する。帯域割当順序リスト管理部１２６は、例えば、許容ジッタが帯域割当周期以上であって送信間隔が帯域割当周期のＮ倍のフローをＮ回に１回選択する。許容ジッタが帯域割当周期未満の帯域保証パケットフローが存在する場合には、選択帯域保証パケットフローを分割する必要があるが、ここでは簡単化のため、全ての帯域保証パケットフローの許容ジッタを帯域割当周期以上とする。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、選択された各フローに対応するユーザＩＤを持つ移動局１１０の平均無線品質を、無線品質テーブル管理部１２５の無線品質テーブル１２５１から取得し、各フローの平均無線品質の低い順に帯域割当順序リスト１２６１を作成する。

そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、無線品質テーブル１２５１のユーザＩＤ、無線品質及び閾値に基づいて、帯域割当順序リスト１２６１の各選択帯域保証パケットフローの現在の無線品質が閾値以上となっているかどうかを認識し、閾値以上となる各選択帯域保証パケットフローの閾値フラグを１に設定し、かつ、閾値未満となる各選択帯域保証パケットフローの閾値フラグを０に設定する。また、帯域割当順序リスト管理部１２６は、スケジューリング処理部１２７からフロー割当通知信号が通知された場合には、そのフロー割当通知信号に付随したフローＩＤに対応する選択帯域保証パケットフローの割当済みフラグを１に設定する。

スケジューリング処理部１２７は、帯域割当順序リスト管理部１２６の帯域割当順序リスト１２６１の割当済みフラグ及び閾値フラグを確認し、割当済みフラグが０であり、かつ、閾値フラグが１である選択帯域保証パケットフローの中から、最も上位（平均無線品質が低い）にある選択帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる。

割当済みフラグが０の選択帯域保証パケットフローが存在し、かつ閾値フラグが１の選択帯域保証パケットフローが存在しない場合には、最も下位（平均無線品質が高い）にある選択帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる。

スケジューリング処理部１２７は、割当済みフラグが０である選択帯域保証パケットフローが存在せず、かつ、帯域割当周期内に割当残期間が存在する場合には、帯域保証パケットフロー以外のパケットフローに帯域を割り当てる。スケジューリング処理部１２７は、選択帯域保証パケットフローに帯域を割り当てた場合には、フロー割当通知信号と、そのフロー割当通知信号に付随して割り当てた選択帯域保証パケットフローのフローＩＤとを帯域割当順序リスト管理部１２６に通知する。

次に、スケジューリング処理部１２７は、帯域を割り当てるパケットが決定すると、そのパケットフローのユーザＩＤに対応する無線品質を無線品質テーブル管理部１２５の無線品質テーブル１２５１から取得し、その無線品質に応じた送信パラメータ（変調方式、符号化方式など）を選択する。そして、スケジューリング処理部１２７は、その送信パラメータを格納したデータパケット制御信号を信号変換部１２３に通知する。そして、スケジューリング処理部１２７は、バッファ１２８から帯域を割り当てたパケットフローのパケットの読み出しを行う。

バッファ１２８は、パケットフローごとにパケットを格納するキューを持ち、パケット分類部１３１の制御に従って各キューにパケットを書込み、かつ、スケジューリング処理部１２７の制御に従って各キューからパケットの読み出しを行う。バッファ１２８から読み出されるデータパケットは、信号変換部１２３に転送される。

スループット測定部１２９は、パケットフローごとに、バッファ１２８から読み出されるデータパケットのスループットを測定し、その結果である出力スループット情報とそれに対応するフローＩＤと、そのパケットフローのキューの残量を示すキュー残量情報と、をフロー制御部１３０に通知する。

フロー制御部１３０は、スループット測定部１２９から通知されるフローＩＤ、出力スループット情報及びキュー残量情報に従って、各キューのバッファ溢れが発生しないように上位装置に対してフロー制御データを通知する。

パケット分類部１３１は、上位装置から入力されるデータパケットをフローＩＤに従って分類し、パケットフローごとに分けられたキューにパケットの書込みを行う。

帯域保証フローテーブル管理部１３２は、上位装置から通知される帯域保証フロー通知制御データに従って、帯域保証フローテーブル１３２１のテーブルエントリの生成及び削除を行う。帯域保証フローテーブル管理部１３２は、通知された帯域保証フロー通知制御データの種別が要求であり、その要求された帯域保証パケットフローを受け付けたとしても、全ての帯域保証パケットフローの伝送に必要な帯域リソースが存在するならば、その要求された帯域保証パケットフローに対応する新規テーブルエントリを、帯域保証フローテーブル１３２１に生成する。

また、帯域保証フローテーブル管理部１３２は、通知された帯域保証フロー通知制御データの種別が終了ならば、その終了要求された帯域保証パケットフローに対応するテーブルエントリを帯域保証フローテーブル１３２１から削除する。

次に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の帯域割当周期のスケジューリング手順について、図５を参照して説明する。

基地局１２０において、帯域割当周期の開始時に、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証フローテーブル管理部１３２の帯域保証フローテーブル１３２１と無線品質テーブル管理部１２５の無線品質テーブル１２５１から、選択した各帯域保証パケットフローの送信間隔及び許容ジッタより、今回の帯域割当周期で送信する必要があるフローを選択する。帯域割当順序リスト管理部１２６は、例えば、許容ジッタが帯域割当周期以上であり、かつ、送信間隔が帯域割当周期のＮ倍であるフローをＮ回に１回だけ選択する。

許容ジッタが帯域割当周期未満である帯域保証パケットフローが存在する場合には、選択帯域保証パケットフローを分割する必要があるが、ここでは簡単化のため、全ての帯域保証パケットフローの許容ジッタは帯域割当周期以上とする。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証パケットフローを平均無線品質の低い順に並べる帯域割当順序リスト１２６１を作成する。ここで、帯域割当順序リスト管理部１２６は、全選択帯域保証パケットフローの割当済みフラグを０に設定し、かつ、閾値フラグを無線品質テーブル１２５１の無線品質と閾値から決まる値に設定する（無線品質Ｑ≧閾値Ｘならば閾値フラグ＝１である）（ステップＳ５０１）。

続いて、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１に未割当のフロー（割当済みフラグ＝０）が存在するならば、帯域割当順序リスト１２６１の最上位（最低平均無線品質）の未割当フローを割当候補フローＭとする（ステップＳＴ５０２、ＳＴ５０３）。

次に、帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当候補フローＭの閾値フラグが１（無線品質Ｑｍ≧Ｘｍ）ならば、割当候補フローＭに帯域を割り当て、割当候補フローＭの割当済みフラグを１に設定する（ステップＳＴ５０４、ＳＴ５０５）。

また、帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当候補フローＭの閾値フラグが０（無線品質Ｑｍ＜Ｘｍ）ならば、さらに下位の未割当フローが存在するかどうかを確認し（ステップＳＴ５０４、ＳＴ５０７）、存在しない場合には、割当候補フローＭに帯域を割り当て、割当候補フローＭの割当済みフラグを１に設定する（ステップＳＴ５０５）。

また、帯域割当順序リスト管理部１２６は、下位の未割当フローが存在する場合には、帯域割当順序リスト１２６１の１つ下位の未割当フロー（割当済みフラグ＝０）を新たな割当候補フローＭとする（ステップＳＴ５０８）。そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、同様の処理を、帯域が割り当てられる選択帯域保証パケットフローが決まるまで繰り返す（ステップＳＴ５０４、ＳＴ５０５、ＳＴ５０７、ＳＴ５０８）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域を割り当てる選択帯域保証パケットフローが決定した後に、無線品質テーブル１２５１の無線品質と閾値より、帯域割当順序リスト１２６１の全閾値フラグを更新する（無線品質Ｑ≧閾値Ｘならば閾値フラグ＝１とする）（ステップＳＴ５０６）。

ここまでの処理を、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１の全選択帯域保証パケットフローの帯域割当が行われるまで繰り返す（ステップＳＴ５０２〜ＳＴ５０８）。

そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１に未割当のフローが無くなった場合には、帯域割当周期に割当残期間が存在するかどうかを確認する（ステップＳＴ５０２、ＳＴ５０９）。帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当残期間が存在する場合には、バッファ１２８に帯域保証パケットフロー以外のパケットが存在するかどうかを確認する（ステップＳＴ５１０）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証パケットフロー以外のパケットが存在する場合には、最も無線品質の高い移動局宛のパケットに帯域を割り当てる（ステップＳＴ５１０、ＳＴ５１１）。帯域割当順序リスト管理部１２６は、同様の処理を、帯域割当周期内の割当残期間が無くなるまで繰り返す（ステップＳＴ５０９〜ＳＴ５１１）。

次に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の無線品質テーブルの作成手順について、図６を参照して説明する。

基地局１２０において、移動局１１０から無線品質通知信号の受信後に、無線品質テーブル管理部１２５は、無線品質テーブル１２５１に受信した無線品質通知信号の送信元となる移動局１１０（ユーザＩＤにより識別）のテーブルエントリが存在するかどうかを確認する（ステップＳＴ６０１、ＳＴ６０２）。

無線品質テーブル管理部１２５は、受信した無線品質通知信号の送信元となる移動局１１０のテーブルエントリが存在する場合には、そのテーブルエントリ内の平均無線品質と受信した無線品質通知信号から取得できる無線品質情報に基づいて、そのテーブルエントリの平均無線品質、無線品質及び閾値を、それぞれ算出した新規の平均無線品質（過去Ｎ回の無線品質情報の平均値）、取得した無線品質情報、及び、算出した新規の閾値（新規平均無線品質＋Ｘ）に更新する（ステップＳＴ６０３）。ここで、新規の平均無線品質及び新規の閾値は、そのテーブルエントリ内の平均無線品質と受信した無線品質通知信号から取得できる無線品質情報に基づいて算出される。

無線品質テーブル管理部１２５は、受信した無線品質通知信号の送信元となる移動局１１０のテーブルエントリが存在しない場合には、無線品質テーブル１２５１に、ユーザＩＤ、平均無線品質、無線品質及び閾値を、それぞれ受信した無線品質通知信号から取得できるユーザＩＤ、無線品質情報、無線品質情報、及び、算出した閾値とした新規テーブルエントリを生成する（ステップＳＴ６０４）。ここで、閾値は、受信した無線品質通知信号から取得できる無線品質情報に基づいて算出される。

次に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０の帯域保証フローテーブルの作成手順について、図７を参照して説明する。

基地局１２０において、上位装置から帯域保証フロー通知制御データの受信後に、帯域保証フローテーブル管理部１３２は、受信した帯域保証フロー通知制御データの種別が要求であるか終了であるかの判定を行う（ステップＳＴ７０１、ＳＴ７０２）。

帯域保証フローテーブル管理部１３２は、種別が要求である場合、その要求された帯域保証パケットフローを受け付けたとしても、全ての帯域保証パケットフローの伝送に必要な帯域リソースが存在するならば、その要求された帯域保証パケットフローに対応する新規テーブルエントリを帯域保証フローテーブル１３２１に生成する（ステップＳＴ７０３、ＳＴ７０４）。

帯域保証フローテーブル管理部１３２は、その要求された帯域保証パケットフローを受け付けた場合、全ての帯域保証パケットフローを伝送するのに必要な帯域リソースが足りなくなる時にその要求を受け付けない（ステップＳＴ７０３）。

帯域保証フローテーブル管理部１３２は、種別が終了である場合、その終了要求された帯域保証パケットフローに対応するテーブルエントリを帯域保証フローテーブル１３２１から削除する（ステップＳＴ７０５）。

次に、本発明の本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０における帯域保証パケットフローの割当の動作の１例について、説明する。

図８は、本発明の本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０における帯域保証パケットフローの割当の動作の１例を説明するための図である。詳細には、図８は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の基地局１２０における帯域保証パケットフローの割当順番と、共有チャネルにおける各パケットフローへの帯域の割当と、その時の各パケットフローの無線品質と、を説明するための図である。

図８に示されるように、帯域を保証するパケットフローの優先割当順は、平均無線品質の低い順番（例えば、フロー３、フロー２、フロー１の順番）とされる。

帯域割当周期の最初の割当では、最も平均無線品質の低いフロー３からフロー２、フロー１の順に、平均無線品質から決まる閾値（平均無線品質＋Ｘ）と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー２に帯域が割り当てられる。

次の割当では、先ほど割り当てたフロー２を除いたフローの中から、最も平均無線品質の低いフロー３、フロー１の順に、平均無線品質から決まる閾値と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー３に帯域が割り当てられる。

さらに次の割当では、先ほど割り当てたフロー２及びフロー３を除いたフローの中から、最も平均無線品質の低いフロー１から順に（ここではフロー１のみ）、平均無線品質から決まる閾値と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー１に帯域が割り当てられる。この場合には、フロー１以外のパケット送信候補となる帯域保証パケットフローが存在しないため、現在の無線品質が閾値以下でもフロー１に帯域が割り当てられる。

以上の処理により、全帯域保証パケットフローに帯域が割り当てられた時に、帯域保証パケットフローに対する帯域割当が終了する。ここで、帯域割当周期内に割当残期間が存在するならば、帯域保証パケットフロー以外のパケットに対する帯域の割当がを行なわれる。

次の帯域割当周期が始まる時には、再び帯域を保証するパケットフローの優先割当順を、平均無線品質から決定し（ここでもフロー３、フロー２、フロー１の順）、先ほどと同様の帯域割当処理（今回は、フロー３、フロー１、フロー２の順に割り当てられる）が行なわれる。

以上のように、本発明の実施の形態１によれば、基地局１２０は、各移動局１１０から要求された各帯域保証パケットフローの帯域保証値を満たすように公平に帯域を割り当てながら、他の帯域保証パケットフロー（移動局１１０）に比べて平均無線品質の低い帯域保証パケットフロー（移動局１１０）においては、その平均値よりも無線品質が高いタイミングで帯域を割り当てることができるため、各移動局１１０から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、全体のスループットを向上させることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施の形態２に係る無線通信システムは、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００と同じ構成要素を具備している。

次に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作とは異なる本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作について、説明する。

図９は本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作の１例を説明するための図である。詳細には、図９は、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける帯域保証パケットフローの割当順番と、共有チャネルにおける各パケットフローへの帯域の割当と、その時の各パケットフローの無線品質と、を説明するための図である。

図９に示されるように、帯域を保証するパケットフローの優先割当順番は、平均無線品質の低い順番（フロー３、フロー２、フロー１の順番）とされる。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当周期の最初の割当では、最も平均無線品質の低いフロー３からフロー２、フロー１の順に、平均無線品質から決まる閾値（平均無線品質＋Ｘ）と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー２に帯域を割り当てる。

次の割当では、帯域割当順序リスト管理部１２６は、先ほど割り当てたフロー２を除いたフローの中から、最も平均無線品質の低いフロー３、フロー１の順に、平均無線品質から決まる閾値と現在の無線品質を比較する。ここで、帯域割当順序リスト管理部１２６は、フロー３、フロー１の両方ともの現在の無線品質がそれぞれの閾値以下であり、ここで割り当てなくても残りの帯域割当周期で割り当てることができる帯域リソースが存在するため、帯域保証パケットフロー以外のパケットに対して帯域割当を行う。

次の割当でも、帯域割当順序リスト管理部１２６は、先ほど割り当てたフロー２を除いたフローの中から、最も平均無線品質の低いフロー３、フロー１の順に、平均無線品質から決まる閾値と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー１に帯域を割り当てる。

さらに次の割当では、帯域割当順序リスト管理部１２６は、先ほど割り当ててフロー２、フロー１を除いたフローの中から、最も平均無線品質の低いフロー３から順に（ここではフロー３のみ）、平均無線品質から決まる閾値と現在の無線品質を比較し、最初に閾値以上となるフロー３に帯域を割り当てる。

以上の処理により、帯域割当順序リスト管理部１２６は、全帯域保証パケットフローに帯域を割り当てるため、帯域保証パケットフローに対する帯域割当を終了する。

ここで、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当周期内に割当残期間が存在するならば、帯域保証パケットフロー以外のパケットに対する帯域割当を行う。

次の帯域割当周期が始まる時には、再び帯域を保証するパケットフローの優先割当順番を、平均無線品質から決定する。ここでも、フローの割当順番は、フロー３、フロー２、フロー１の順番である。

最初と２回目の割当では、帯域割当順序リスト管理部１２６は、現在の無線品質がそれぞれの閾値以上となるフローが存在しないため、帯域保証パケットフロー以外のパケットに対して帯域割当を行う。

次の割当でも、帯域割当順序リスト管理部１２６は、現在の無線品質がそれぞれの閾値以上となるフローは存在しないが、ここで帯域保証パケットフローのいずれかに帯域を割り当てないと、残り全ての帯域保証パケットフローを、この帯域割当周期内で割り当てることができなくなるため、最も平均無線品質の高いフロー１に帯域を割り当てる。

さらに次の割当でも、帯域割当順序リスト管理部１２６は、先ほど割り当てたフロー１を除くフローの中で、現在の無線品質がそれぞれの閾値以上となるフローは存在しないが、ここで残りの帯域保証パケットフロー（フロー２、フロー３）のいずれかに帯域を割り当てないと、残り全ての帯域保証パケットフローを、この帯域割当周期内で割り当てることができなくなるため、残りの帯域保証パケットフロー（フロー２、フロー３）の中から、最も平均無線品質の高いフロー２に帯域を割り当てる。

最後の割当でも、帯域割当順序リスト管理部１２６は、残ったフロー３の現在の無線品質は閾値以上となっていないが、ここでフロー３に帯域を割り当てないと、この帯域割当周期内でフロー３に帯域を割り当てることができなくなるため、フロー３に帯域を割り当てる。

次に、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける基地局の動作について、図１０を参照して説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける基地局の帯域割当周期のスケジューリング手順を説明するためのフロー図である。

基地局１２０においては、帯域割当周期の開始時に、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証フローテーブル管理部１３２の帯域保証フローテーブル１３２１と無線品質テーブル管理部１２５の無線品質テーブル１２５１から、選択した各帯域保証パケットフローの送信間隔及び許容ジッタより、今回の帯域割当周期で送信する必要があるフローを選択する。帯域割当順序リスト管理部１２６は、例えば、許容ジッタが帯域割当周期以上であって送信間隔が帯域割当周期のＮ倍のフローをＮ回に１回選択する。

許容ジッタが帯域割当周期未満の帯域保証パケットフローが存在する場合には、選択帯域保証パケットフローを分割する必要があるが、ここでは簡単化のため、全ての帯域保証パケットフローの許容ジッタは帯域割当周期以上とする。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域保証パケットフローを平均無線品質の低い順に並べる帯域割当順序リスト１２６１を作成する。ここで、帯域割当順序リスト管理部１２６は、全選択帯域保証パケットフローの割当済みフラグを０に設定し、かつ、閾値フラグを無線品質テーブル１２５１の無線品質と閾値から決まる値に設定する（無線品質Ｑ≧閾値Ｘならば閾値フラグ＝１）（ステップＳＴ１００１）。

続いて、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１に未割当のフロー（割当済みフラグ＝０）が存在するならば、帯域割当順序リスト１２６１の最上位（最低の平均無線品質）の未割当フローを割当候補フローＭとする（ステップＳＴ１００２、ＳＴ１００３）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当候補フローＭの閾値フラグが１（無線品質Ｑｍ≧Ｘｍ）ならば、割当候補フローＭに帯域を割り当て、割当候補フローＭの割当済みフラグを１に設定する（ステップＳＴ１００４、ＳＴ１００５）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当候補フローＭの閾値フラグが０（無線品質Ｑｍ＜Ｘｍ）ならば、さらに下位の未割当フローが存在するかどうかを確認し（ステップＳＴ１００４、ＳＴ１００７）、存在しない場合には、未割当フローに必要な最大帯域リソースの合計値と今回決定する帯域割当の最大帯域リソース値の和が残り帯域割当周期よりも大きければ、割当候補フローＭに帯域を割り当て、割当候補フローＭの割当済みフラグを１に設定する（ステップＳＴ１００９、ＳＴ１００５）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、未割当フローに必要な最大帯域リソースの合計値と今回決定する帯域割当の最大帯域リソース値の和が残り帯域割当周期以下ならば、その割当候補フローＭに帯域を割り当てず、バッファ１２８に帯域保証パケットフロー以外のパケットが存在するかどうかを確認し、存在する場合には、最も無線品質の高い移動局宛のパケットに帯域を割り当てる（ステップＳＴ１００９、ＳＴ１０１１、ＳＴ１０１２）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、割当候補フローＭの閾値フラグが０（無線品質Ｑｍ＜Ｘｍ）で、さらに下位の未割当フローが存在する場合には（ステップＳＴ１００４、ＳＴ１００７）、帯域割当順序リスト１２６１の１つ下位の未割当フロー（割当済みフラグ＝０）を新たな割当候補フローＭとする（ステップＳＴ１００８）。そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、同様の処理を、帯域が割り当てられるパケットが決まるまで繰り返す（ステップＳＴ１００４、ＳＴ１００５、ＳＴ１００７、ＳＴ１００８、ＳＴ１０１０〜ＳＴ１０１２）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域を割り当てる帯域保証パケットフローが決定した後には、無線品質テーブル１２５１の無線品質と閾値より、帯域割当順序リスト１２６１の全閾値フラグを更新する（無線品質Ｑ≧閾値Ｘならば閾値フラグ＝１）（ステップＳＴ１００６）。

帯域割当順序リスト管理部１２６は、ここまでの処理を、帯域割当順序リスト１２６１の全帯域保証パケットフローの帯域割当が行われるまで繰り返す（ステップＳＴ１００２〜ＳＴ１０１２）。

そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、帯域割当順序リスト１２６１に未割当のフローが無くなった場合には、帯域割当周期に割当残期間が存在するかどうかを確認する（ステップＳＴ１００２、ＳＴ１０１０）、割当残期間が存在する場合には、バッファ１２８に帯域保証パケットフロー以外のパケットが存在するかどうかを確認し、存在する場合には、最も無線品質の高い移動局宛のパケットに帯域を割り当てる（ステップＳＴ１０１１、ＳＴ１０１２）。そして、帯域割当順序リスト管理部１２６は、同様の処理を、帯域割当周期内の割当残期間が無くなるまで繰り返す（ステップＳＴ１００２、ＳＴ１００６、ＳＴ１０１０〜ＳＴ１０１２）。

以上のように、基地局１２０は、各移動局１１０から要求された各帯域保証パケットフローの帯域保証値を満たすように公平に帯域を割り当てながら、他の帯域保証パケットフロー（移動局１１０）に比べて平均無線品質の低い帯域保証パケットフロー（移動局１１０）においては、その平均値よりも無線品質が高いタイミングで帯域を割り当てることができるため、各移動局１１０から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、セル全体のスループットを向上させることができる。

なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されない。前記実施の形態においては、帯域保証パケットフローの優先割当順を決める帯域保証フローテーブルは、帯域割当周期ごとに生成したが、帯域割当周期とは異なる周期ごとに生成してもよい。また、前記実施の形態においては、閾値＝平均無線品質＋Ｘ（固定値）としたが、Ｘをパケットフローのデータ種別により変更し、また、閾値の求め方を過去の無線品質の統計により品質の高い方からＹ％に入る値としてもよい。

また、前記実施の形態においては、平均無線品質の算出方法を、過去Ｎ回（固定値）の無線品質情報の平均値としたが、この回数をパケットフローのデータ種別及び送信先となる移動局の移動速度（ドップラー周波数）により変更してもよい。

本発明は、各移動局から要求された各帯域保証パケットフローの帯域を保証しながら、全体のスループットを向上させることができる効果を有し、無線通信システム及び帯域割り当て方法に有用である。

本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの無線品質テーブル管理部の無線品質テーブルを説明するための図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの帯域保証フローテーブル管理部の帯域保証フローテーブルを説明するための図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの帯域割当順序リスト管理部の帯域割当順序リストを説明するための図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの基地局の帯域割当周期のスケジューリング手順を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの基地局の無線品質テーブルの作成手順を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの基地局の帯域保証フローテーブルの作成手順を示すフロー図 本発明の本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの基地局における帯域保証パケットフローの割当の動作の１例を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作の１例を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける基地局の帯域割当周期のスケジューリング手順を説明するためのフロー図 従来技術の帯域保証パケットフローの割当順と、共有チャネルにおける各パケットフローへの帯域の割当とその時の各パケットフローの無線品質を説明するための図

符号の説明

１００ 無線通信システム
１１０ 移動局
１１１、１２２ 送信部
１１２、１２１ 受信部
１２０ 基地局
１２３ 信号変換部
１２４ 無線品質解析部
１２５ 無線品質テーブル管理部
１２６ 帯域割当順序リスト管理部
１２７ スケジューリング処理部
１２８ バッファ
１２９ スループット測定部
１３０ フロー制御部
１３１ パケット分類部
１３２ 帯域保証フローテーブル管理部
１２５１ 無線品質テーブル
１２６１ 帯域割当順序リスト
１３２１ 帯域保証フローテーブル

Claims (3)

1. 複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、を具備する無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成手段と、
   前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当て手段と、
   前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当て手段と、
   を具備する無線通信システム。
2. 複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、を具備する無線通信システムにおける基地局であって、
   前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成手段と、
   前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当て手段と、
   前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当て手段と、
   を具備する基地局。
3. 複数の移動局と、前記複数の移動局と無線で通信を行う基地局と、を具備する無線通信システムにおける帯域割り当て方法であって、
   前記複数の移動局と通信を行う複数の帯域保証パケットフローを平均無線品質が低い順番に並べるパケットフローリストを作成するリスト作成ステップと、
   前記パケットフローリストの最上位から下位の方へ順次に前記複数の帯域保証パケットフローの現在の無線品質を調べて当該現在の無線品質と前記複数の帯域保証パケットフローの各々の平均無線品質に基づいて決められる閾値とを比較して当該閾値以上の前記現在の無線品質がある時に当該現在の無線品質の前記帯域保証パケットフローに優先的に帯域を割り当てる第１の帯域割り当てステップと、
   前記閾値以上の前記現在の無線品質がない時に前記パケットフローリストの最下位の前記帯域保証パケットフローに帯域を割り当てる第２の帯域割り当てステップと、
   を具備する帯域割り当て方法。

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