JP2009141950A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭＡ通信方式を使用して通信相手の装置（端末装置）との間で無線により通信する無線通信装置（基地局装置）で、無線使用率などの計算を行う。
【解決手段】無線通信装置では、割り当て手段が通信相手の装置との間の無線通信で使用する通信領域を割り当て、総数取得手段が所定の周期内に使用することが可能な通信領域の総数を取得し、数検出手段が割り当て結果に基づいて所定の周期内における通信相手の装置との間の無線通信に割り当てられた通信領域の数を検出し、状況検出手段が取得結果及び検出結果に基づいて通信領域の使用状況に関する情報を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局装置などの無線通信装置に関し、特に、無線使用率などの計算を行う無線通信装置に関する。

近年、新しい無線通信技術の一つとしてＷｉＭＡＸ（ワイマックス）が注目されている。ＷｉＭＡＸは基地局装置と端末装置との間で広帯域な無線通信を行うシステムであり、通信規格はＩＥＥＥ８０２．１６で規定されている。例えば、モバイル通信に対応したＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格（以下、８０２．１６ｅ規格とも言う。）が２００５年に標準化されており、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信方式を採用している（非特許文献１参照。）。

なお、既存の無線通信システムにおける無線使用率の計算に関して、例えば、時分割多重通信において無線リソースを考慮したアドミッションコントロールについての検討や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを想定したスループットと消費電力の改善方法についての検討などが行われている（以下で、背景技術Ａと言う。）。

特開２００７−２０１９７１号公報 ＩＥＥＥ ｓｔａｎｄａｒｄ ８０２．１６ｅ−２００５

ところで、他の既存の無線通信システムと同様に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信システムでは、基地局装置における無線使用率を監視して、有限の無線リソースを有効に使用することが重要な課題の一つであった。しかしながら、非特許文献１では無線使用率に関する規定は無く、新たな検討が必要であった。
なお、上記した背景技術Ａにおける無線使用率の計算方法では、対象としている無線方式がＯＦＤＭＡとは異なるため、単純に適用することができなかった。

本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信システムにおいて、無線使用率などの計算を行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ＯＦＤＭＡ通信方式を使用して通信相手の装置との間で無線により通信する無線通信装置において、次のような構成とした。
すなわち、割り当て手段が、前記通信相手の装置との間の無線通信で使用する通信領域を割り当てる。総数取得手段が、所定の周期内に使用することが可能な通信領域の総数を取得する。数検出手段が、前記割り当て手段による割り当て結果に基づいて、前記所定の周期内における前記通信相手の装置との間の無線通信に割り当てられた通信領域の数を検出する。状況検出手段が、前記総数取得手段による取得結果及び前記数検出手段による検出結果に基づいて、通信領域の使用状況に関する情報を検出する。
従って、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信システムなどにおいて、無線使用率などの計算を行うことができ、その計算結果を種々に利用することが可能である。

ここで、一例として、無線通信装置としては、基地局装置を用いることができ、また、通信相手の装置としては、端末装置を用いることができる。
また、通信領域の割り当てや通信領域の使用状況の検出の対象となる無線通信としては、例えば、無線通信装置から通信相手の装置への通信が用いられてもよく、或いは、通信相手の装置から無線通信装置への通信が用いられてもよく、或いは、これら両方向の通信が用いられてもよい。

また、無線通信に割り当てられる通信領域としては、種々な態様のものが用いられてもよく、例えば、ｎ及びｍをそれぞれ１以上の任意の整数として、（時間×周波数）＝（ｎシンボル×ｍサブチャネル）の単位（タイル）を、無線通信のリソースを割り当てる場合における単位として用いることができ、この場合、通信領域の数として、当該単位（タイル）の数を用いることができる。
また、所定の周期としては、種々な長さが用いられてもよく、例えば、１以上の所定数のフレームに相当する周期が用いられてもよく、或いは、所定の長さの時間に相当する周期が用いられてもよい。

また、所定の周期内に使用することが可能な通信領域の総数としては、例えば、予めメモリに記憶されるなどして設定されて、その設定内容に基づいて取得されてもよく、或いは、必要なときに、例えば通信リソースの構造（具体例として、通信フレームに含まれる通信領域の単位（タイル）の数）などに基づいて、検出されることで取得されてもよい。
また、通信領域の使用状況に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、無線使用率の情報や、無線空き領域比率の情報などを用いることができる。

以上説明したように、本発明に係る無線通信装置によると、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信システムなどにおいて、無線使用率などの計算を行うことができ、その計算結果を種々に利用することが可能である。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
まず、ＷｉＭＡＸについて説明する。
ＷｉＭＡＸは、例えば、データ通信量が少ないがエリアが広い携帯電話システムとデータ通信量が多いがエリアが狭い無線ＬＡＮとの中間をとったようなシステムであり、データ通信量とエリアを両方とも確保するものである。
ＷｉＭＡＸでは、例えば、ＯＦＤＭＡが通信方式として使用される。

ＯＦＤＭＡでは、無線通信のリソースの概念として、周波数と時間を考慮したマスを用いる。
本例では、無線通信のリソースを割り当てる単位のことをタイルと言う。本例では、１個のタイルとして、（時間×周波数）のマスに相当する（１シンボル×１サブチャネル）のマスを用いるが、他の大きさのマスが用いられてもよい。

また、ＷｉＭＡＸでは、上り通信と下り通信を時間分割するＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）の通信方式を使用する。ここで、上り通信は端末装置Ａ１〜Ａ４から基地局装置Ｂ１、Ｂ２への方向の通信であり、下り通信は基地局装置Ｂ１、Ｂ２から端末装置Ａ１〜Ａ４への方向の通信である。
本例では、無線通信に使用される１フレームは、下りリンクのサブフレームとガード（ギャップ）と上りリンクのサブフレーム、から構成される。

また、本例では、基地局装置が、無線通信の相手となる１個以上の端末装置との間の無線通信について、使用する無線通信リソース（本例では、タイル）を割り当てること（スケジューリング）を行う。
基地局装置から端末装置への下り通信では、基地局装置は、自装置で発生した送信対象となるデータの量や各端末装置との通信品質などに基づいて、各端末装置への無線通信で使用する１個以上のタイル（０個のときがあってもよい）を決定して使用する。
また、端末装置から基地局装置への上り通信では、基地局装置は、例えば各端末装置から受信したデータ送信要求（帯域要求）の内容（データの量など）や各端末装置との通信品質に基づいて、各端末装置からの無線通信で使用する１個以上のタイル（０個のときがあってもよい）を決定して、各端末装置へ通知する。なお、各端末装置から送信するデータの内容については、例えば、各端末装置で任意に決定することができる。

以下で、本発明に係る実施例を説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るＯＦＤＭＡ通信方式を使用するＷｉＭＡＸの無線通信システムの構成例を示してある。
本例の無線通信システムは、ＣＳＮ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１と、ＡＳＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）２と、ＣＳＮ１とＡＳＮ２とを接続する有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）３と、複数（本例では、４個）の端末装置Ａ１〜Ａ４を備えている。
ＡＳＮ２には、有線ＬＡＮ３を介してＣＳＮ１と接続されるＡＳＮ−ＧＷ（Ｇａｔｅｗａｙ）１１と、複数（本例では、２個）の基地局装置Ｂ１、Ｂ２と、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２とＡＳＮ−ＧＷ１１とを接続する有線ＬＡＮ１２、１３を備えている。
ここで、ＡＳＮ２は、基地局装置Ｂ１、Ｂ２とＡＳＮ−ＧＷ１１から構成されるネットワークを指している。

各端末装置Ａ１〜Ａ４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信を行って、自装置を収容する基地局装置Ｂ１、Ｂ２に接続して、データ通信を行う。
各基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格に準拠した無線通信を行って、自装置が収容する１又は複数の端末装置Ａ１〜Ａ４と接続し、また、ＩＥＥＥ８０２．３準拠の有線ＬＡＮ１２、１３を用いてＡＳＮ−ＧＷ１１と接続している。各基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、各端末装置Ａ１〜Ａ４の状態管理などを行う。

ＡＳＮ−ＧＷ１１は、ＣＳＮ１や複数の基地局装置Ｂ１、Ｂ２と有線ＬＡＮ３、１２、１３を介して接続しており、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２の状態管理や、ＣＳＮ１との情報のやりとりなどを行う。
ＣＳＮ１は、有線ＬＡＮ３を介してＡＳＮ−ＧＷ１１と接続しており、各端末装置Ａ１〜Ａ４の認証処理や課金処理、或いは、外部ネットワーク（例えば、インターネット）との接続処理などを行う。

図２には、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２のハードウエア構成の一例を示してある。なお、本例では、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２のハードウエア構成は同様である。
本例の各基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１と、メモリ２２と、コンソールコントローラ２３と、コンソール２４と、ネットワークコントローラ（本例では、ネットワークコントローラＡと言う）２５と、無線Ｉ／Ｆ（Ｉ／Ｆ：インタフェース）２６と、ネットワークコントローラ（本例では、ネットワークコントローラＢと言う）２７と、有線ＬＡＮ２８（なお、有線ＬＡＮ２８は基地局装置Ｂ１、Ｂ２の外部のものでもよい）を備えている。
なお、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２の構成としては、必ずしも本例の構成に限定されず、例えば、コンソールコントローラ２３やコンソール２４が備えられない構成が用いられてもよい。

メモリ２２は、プログラムなどのデータを記憶（格納）する。
ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行して、装置全体の動作を制御する。
コンソール２４は、ユーザ（人）との間で入出力を行うためのものであり、例えば、ユーザにより入力された指示や情報を受け付け、ユーザに対して情報を画面表示などする。
コンソールコントローラ２３は、コンソール２４を制御する。
無線Ｉ／Ｆ２６は、無線通信のインタフェースとして機能する。
ネットワークコントローラＡ２５は、無線Ｉ／Ｆ２６を制御する。
ネットワークコントローラＢ２７は、有線ＬＡＮ２８を制御する。

図３には、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２のソフトウエア構成の一例を示してあるとともに、端末装置Ａ（図１に示される端末装置Ａ１〜Ａ４に相当するもの）と、ＡＳＮ−ＧＷ１１を示してある。なお、本例では、各基地局装置Ｂ１、Ｂ２のソフトウエア構成は同様である。
本例の各基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅの物理層（ＰＨＹ）と、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＭＡＣ層と、ＩＥＥＥ８０２．３の物理層（ＰＨＹ）と、ＩＥＥＥ８０２．３のＭＡＣ層と、アプリケーション層から構成されている。また、それぞれの層の境界にはインタフェースが存在する。
なお、本例では、ＷｉＭＡＸの規格が用いられており、他の規格の層が用いられてもよい。

本例では、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＭＡＣ内には、無線使用率計算部３１の機能が設けられている。
また、本例では、アプリケーション内には、無線情報収集部３２の機能と、無線情報制御部３３の機能が設けられている。
各基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＰＨＹを通して端末装置Ａと無線通信を行い、ＩＥＥＥ８０２．３のＰＨＹを通してＡＳＮ−ＧＷ１１と有線通信を行う。

無線使用率計算部３１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＭＡＣにおける無線帯域の使用率（無線使用率）を計算する。
無線情報収集部３２は、無線使用率計算部３１から提供される無線使用率の情報やその他の無線情報を収集する。
無線情報制御部３３は、無線情報収集部３２に対して無線情報収集の開始や停止を命令する。

無線使用率計算要求４１の信号は無線情報収集部３２から無線使用率計算部３１へ送信され、この信号には、無線使用率の計算の開始或いは停止の命令や、無線使用率の計算に必要なパラメータが格納されている。
無線使用率計算応答４２の信号は無線使用率計算部３１から無線情報収集部３２へ送信され、この信号には、下り通信の無線使用率の平均や、上り通信の無線使用率の平均や、下り通信の無線使用率ゆらぎや、上り通信の無線使用率ゆらぎや、その他の情報が格納されている。

無線情報収集要求４３の信号は無線情報制御部３３から無線情報収集部３２へ送信され、この信号には、無線使用率の計算の開始或いは停止の命令や、無線使用率の計算に必要なパラメータなどが格納されている。
無線情報収集応答４４の信号は無線情報収集部３２から無線情報制御部３３へ送信され、この信号には、下り通信の無線使用率の平均や、上り通信の無線使用率の平均や、下り通信の無線使用率ゆらぎや、上り通信の無線使用率ゆらぎや、その他の情報が格納されている。

無線情報制御要求４５の信号は、ＡＳＮ−ＧＷ１１から無線情報制御部３３へ送信され、この信号には、無線使用率の計算の開始或いは停止の命令や、無線使用率の計算に必要なパラメータなどが格納されている。
無線情報制御応答４６の信号は、無線情報制御部３３からＡＳＮ−ＧＷ１１へ送信され、この信号には、下り通信の無線使用率の平均や、上り通信の無線使用率の平均や、下り通信の無線使用率ゆらぎや、上り通信の無線使用率ゆらぎや、その他の情報が格納されている。

図４（ａ）には、無線使用率計算要求４１の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線使用率計算要求４１は、メッセージ種別５１と、開始フラグ５２と、平均化時間５３と、オプション５４から構成されている。
メッセージ種別５１は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
開始フラグ５２は、無線使用率計算部３１に対する無線使用率の計算の開始或いは終了の命令を示す。
平均化時間５３は、無線使用率の平均を求める際における平均化時間を格納する。なお、平均化時間としては、例えば、「１秒」などの時間が固定的に設定されてもよく、或いは、ユーザなどにより可変に変更することが可能であってもよい。
オプション５４には、その他の情報を格納することができる。

図４（ｂ）には、無線使用率計算応答４２の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線使用率計算応答４２は、メッセージ種別６１と、上り無線使用率平均６２と、下り無線使用率平均６３と、上り無線使用率ゆらぎ６５と、下り無線使用率ゆらぎ６６と、オプション６４から構成されている。
メッセージ種別６１は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
上り無線使用率平均６２は、計算された上り通信の回線における無線使用率の平均を格納する。
下り無線使用率平均６３は、計算された下り通信の回線における無線使用率の平均を格納する。
上り無線使用率ゆらぎ６５は、計算された上り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
下り無線使用率ゆらぎ６６は、計算された下り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
オプション６４には、その他の情報を格納することができる。

図４（ｃ）には、無線情報収集要求４３の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線情報収集要求４３は、メッセージ種別７１と、開始フラグ７２と、平均化時間７３と、オプション７４から構成されている。
メッセージ種別７１は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
開始フラグ７２は、無線情報収集部３２に対する無線情報収集の開始或いは終了の命令を示す。
平均化時間７３は、無線使用率の平均を求める際における平均化時間を格納する。なお、平均化時間としては、例えば、「１秒」などの時間が固定的に設定されてもよく、或いは、ユーザなどにより可変に変更することが可能であってもよい。
オプション７４には、その他の情報を格納することができる。
なお、図４（ｃ）では、主に、無線使用率の計算に必要な情報のみを示してあるが、例えば、その他の無線情報を収集するために必要な情報についても、オプション７４に格納することが可能である。

図４（ｄ）には、無線情報収集応答４４の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線情報収集応答４４は、メッセージ種別８１と、上り無線使用率平均８２と、下り無線使用率平均８３と、上り無線使用率ゆらぎ８５と、下り無線使用率ゆらぎ８６と、オプション８４から構成されている。
メッセージ種別８１は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
上り無線使用率平均８２は、無線情報収集部３２が保存している上り無線使用率平均６２の情報を格納する。
下り無線使用率平均８３は、無線情報収集部３２が保存している下り無線使用率平均６３の情報を格納する。
上り無線使用率ゆらぎ８５は、計算された上り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
下り無線使用率ゆらぎ８６は、計算された下り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
オプション８４には、その他の情報を格納することができる。
なお、図４（ｄ）では、主に、無線使用率に関連する情報のみを示してあるが、例えば、その他の無線情報をオプション８４に格納することも可能である。

図４（ｅ）には、無線情報制御要求４５の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線情報制御要求４５は、送信元アドレス９１と、宛先アドレス９２と、メッセージ種別９３と、開始フラグ９４と、平均化時間９５と、オプション９６から構成されている。
送信元アドレス９１には、無線情報制御要求４５を送信した装置（本例では、ＡＳＮ−ＧＷ１１であるが、他の例として、更に上位の装置でもよい）のアドレスが格納される。アドレスとしては、例えば、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレスが使用される。
宛先アドレス９２には、無線情報制御要求４５の宛先装置（本例では、基地局装置Ｂ１、Ｂ２）のアドレスが格納される。
メッセージ種別９３は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
開始フラグ９４は、無線情報制御部３３に対する無線情報収集の開始或いは終了の命令を示す。
平均化時間９５は、無線使用率の平均を求める際における平均化時間を格納する。なお、平均化時間としては、例えば、「１秒」などの時間が固定的に設定されてもよく、或いは、ユーザなどにより可変に変更することが可能であってもよい。
オプション９６には、その他の情報を格納することができる。
なお、図４（ｅ）では、主に、無線使用率の計算に必要な情報のみを示してあるが、例えば、その他の無線情報を収集するために必要な情報についても、オプション９６に格納することが可能である。

図４（ｆ）には、無線情報制御応答４６の信号のフォーマットの一例を示してある。
本例の無線情報制御応答４６は、送信元アドレス１０１と、宛先アドレス１０２と、メッセージ種別１０３と、上り無線使用率平均１０４と、下り無線使用率平均１０５と、上り無線使用率ゆらぎ１０７と、下り無線使用率ゆらぎ１０８と、オプション１０６を備えている。
送信元アドレス１０１には、無線情報制御応答４６を送信した装置（本例では、基地局装置Ｂ１、Ｂ２）のアドレスが格納される。アドレスとしては、例えば、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレスが使用される。
宛先アドレス１０２には、無線情報制御応答４６の宛先装置（本例では、ＡＳＮ−ＧＷ１１であるが、他の例として、更に上位の装置でもよい）のアドレスが格納される。
メッセージ種別１０３は、メッセージの種別（各信号の種類）を判別するために用いられる。
上り無線使用率平均１０４は、無線情報制御部３３が保存している上り無線使用率平均８２の情報を格納する。
下り無線使用率平均１０５は、無線情報制御部３３が保存している下り無線使用率平均８３の情報を格納する。
上り無線使用率ゆらぎ１０７は、計算された上り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
下り無線使用率ゆらぎ１０８は、計算された下り通信の回線における無線使用率の変化の度合い（ゆらぎ）を格納する。
オプション１０６には、その他の情報を格納することができる。
なお、図４（ｆ）では、主に、無線使用率に関連する情報のみを示してあるが、例えば、その他の無線情報をオプション１０６に格納することも可能である。

次に、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２において行われる処理について説明する。
図５には、無線使用率計算部３１により行われる処理の手順の一例を示してある。図５に示される一連の処理は、１フレーム分の処理である。
初めに、初期化処理として、平均化カウンタ、上り有効タイル数合計、上り使用タイル数合計、上り差分タイル数合計、下り有効タイル数合計、下り使用タイル数合計、下り差分タイル数合計、前回上り使用タイル数、前回下り使用タイル数、最大上り差分タイル数、最大下り差分タイル数を０にし、初回計算フラグを有効にする（ステップＳ１）。
なお、平均化カウンタ、上り有効タイル数合計、上り使用タイル数合計、上り差分タイル数合計、下り有効タイル数合計、下り使用タイル数合計、下り差分タイル数合計、前回上り使用タイル数、前回下り使用タイル数、最大上り差分タイル数、最大下り差分タイル数、初回計算フラグについては、後述する図８の説明において詳しく説明する。

次に、無線使用率計算要求４１を受信したか否かを確認し（ステップＳ２）、受信した場合には、無線使用率計算要求４１の内容を解析して、設定を反映して（ステップＳ３）、ステップＳ４の処理へ移行する一方、受信しなかった場合には、ステップＳ４の処理へ移行する。
次に、無線使用率計算部３１が持つ開始フラグが有効になっているか否かを確認し（ステップＳ４）、有効になっている場合には、無線使用率の計算処理を行う一方（ステップＳ５）、有効になっていない場合には、平均化カウンタ、上り有効タイル数合計、上り使用タイル数合計、上り差分タイル数合計、下り有効タイル数合計、下り使用タイル数合計、下り差分タイル数合計、前回上り使用タイル数、前回下り使用タイル数、最大上り差分タイル数、最大下り差分タイル数を０にし、初回計算フラグを有効にする（ステップＳ６）。
ここまでの処理を終えると、次のフレームの送信まで待機し（ステップＳ７）、ステップＳ２の処理へ戻る。なお、本例の無線フレームでは、送信、受信、送信、受信、・・・というように、送信と受信を交互に繰り返している。

図６には、無線情報収集部３２により行われる処理の手順の一例を示してある。
初めに、無線情報収集要求４３を受信したか否かを確認し（ステップＳ１１）、受信した場合には、無線情報収集要求４３の内容を解析して、設定を反映し（ステップＳ１２）、無線使用率計算要求４１を送信して（ステップＳ１３）、ステップＳ１４の処理へ移行する一方、受信しなかった場合には、ステップＳ１４の処理へ移行する。

次に、無線使用率計算応答４２を受信したか否かを確認し（ステップＳ１４）、受信した場合には、無線使用率計算応答４２の内容を解析して保存し（ステップＳ１５）、無線情報収集応答４４を送信して（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の処理へ移行する（戻る）一方、受信しなかった場合には、ステップＳ１１の処理へ移行する（戻る）。
なお、図６では、無線使用率に関する処理の手順のみを示してあるが、その他の無線情報についても、同様な処理を行うことが可能である。

図７には、無線情報制御部３３により行われる処理の手順の一例を示してある。
初めに、無線情報制御要求４５を受信したか否かを確認し（ステップＳ２１）、受信した場合には、無線情報制御要求４５の内容を解析して、設定を反映し（ステップＳ２２）、無線情報収集要求４３を送信して（ステップＳ２３）、ステップＳ２４の処理へ移行する一方、受信しなかった場合には、ステップＳ２４の処理へ移行する。

次に、無線情報収集応答４４を受信したか否かを確認し（ステップＳ２４）、受信した場合には、無線情報収集応答４４の内容を解析して保存し（ステップＳ２５）、無線情報制御応答４６を送信して（ステップＳ２６）、ステップＳ２１の処理へ移行する（戻る）一方、受信しなかった場合には、ステップＳ２１の処理へ移行する（戻る）。
なお、図７では、無線使用率に関する処理の手順のみを示してあるが、その他の無線情報についても、同様な処理を行うことが可能である。

ここで、無線情報制御部３３が無線情報収集要求４３を送信するタイミングとしては、必ずしも図７に示されるステップＳ２３の処理のタイミングばかりでなく、例えば、基地局装置Ｂ１、Ｂ２がスケジューリングを行うに際して無線使用率の情報を必要とするときのように、無線情報制御部３３が無線情報収集部３２への命令が必要であると判断したとき（タイミング）にも無線情報収集要求４３を送信する場合がある。

図８には、無線使用率の計算処理の手順の一例を示してある。
なお、図８に示される一連の処理は、図５に示されるステップＳ５の処理（無線使用率計算処置）に相当する。また、図８において、ステップＳ３２、ステップＳ３４、ステップＳ３６、ステップＳ３８、ステップＳ４６、ステップＳ４７、ステップＳ４９、ステップＳ５０は、フレーム毎にタイル数を加えていく処理となる。
本例では、（１シンボル×１サブチャネル）の通信領域を１タイルとして、その数をタイル数と呼ぶ。本例では、タイルは、ＯＦＤＭＡの無線フレームにおけるデータ配置の最小単位となる。

初めに、上り有効タイル数を計算する（ステップＳ３１）。
ここで、上り有効タイル数とは、次回に送信される上りサブフレームにおいてデータの配置が可能な有効タイル数を指す。上り有効タイル数は、上りサブフレームにおける「全シンボル数×全サブチャネル数」で求められる。
次に、上り有効タイル数合計に、ステップＳ３１の処理で計算した上り有効タイル数を加算する（ステップＳ３２）。

なお、上りサブフレームにおいては、Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ、ＣＱＩＣＨ、ＡＣＫＣＨなどの制御データを格納するための領域が存在する場合があるが、これらのタイル数を上り有効タイル数に含めないで無線使用率を計算する場合もある。これは、無線使用率の定義の仕方によるものであり、無線使用率の定義に制御データを含めない場合には、この計算を適用する。この場合には、「全シンボル数×全サブチャネル数」から「Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ、ＣＱＩＣＨ、ＡＣＫＣＨなどの制御データのタイル数」を差し引いたものを上り有効タイル数とする。

次に、上り使用タイル数を計算する（ステップＳ３３）。
ここで、上り使用タイル数とは、次回に送信される上りサブフレームにおいて実際にデータが配置されると予測されるタイル数を指す。８０２．１６ｅでは、上り回線におけるデータ領域の割り当ては、端末装置Ａ１〜Ａ４から基地局装置Ｂ１、Ｂ２へ送信される帯域要求によって、基地局装置Ｂ１、Ｂ２が決定する。
次に、上り使用タイル数合計に、ステップＳ３３の処理で計算した上り使用タイル数を加算する（ステップＳ３４）。

具体的には、帯域要求はコネクション単位（８０２．１６ｅでは、Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤでコネクションを区別している）であり、基地局装置Ｂ１、Ｂ２の８０２．１６ｅのＭＡＣは、これらの帯域要求に基づいて、次回に送信される上りサブフレームにおける各コネクションの送信データ領域を決定する。基地局装置Ｂ１、Ｂ２が決定した各コネクションの送信データ領域の情報は、下りサブフレームのＵＬ−ＭＡＰ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｍａｐ）に格納されて、全ての端末装置Ａ１〜Ａ４へ伝えられる。ＵＬ−ＭＡＰを受信した各端末装置Ａ１〜Ａ４は、自装置に割り当てられた上りサブフレームの送信データ領域を判別して、所望のデータを送信する。

なお、コネクションとしては、例えば、複数あり、動画サービスやＷｅｂサービスなどの各種のサービス毎にコネクションが存在する。
また、帯域要求は、例えば、バイト数を用いて行われ、この場合、基地局装置Ｂ１、Ｂ２は、１タイルのバイト数を把握しており、端末装置Ａ１〜Ａ４から要求されたバイト数をタイル数へ換算する。１タイルのバイト数は、使用する変調方式や送信速度により決まる。

このように、基地局装置Ｂ１、Ｂ２の側では、上りサブフレームの送信データ領域の割り当てを行うことはできるが、実際に端末装置Ａ１〜Ａ４からどのようなデータが送られてくるかについては受信するまで知ることができない。そこで、ここでの有効タイル数の計算では、基地局装置Ｂ１、Ｂ２が、端末装置Ａ１〜Ａ４から受信した帯域要求に基づいて、上りサブフレームにデータが配置されると予測されるタイル数を求めている。具体的には、帯域要求の情報をもとに８０２．１６ｅのＭＡＣが次回に送信される上りサブフレームにおける送信データ領域の割り当てを決定するため、そのデータ量を加算することで総量（上り使用タイル数）を得ることができる。

ここで、上り有効タイル数の計算の場合と同様に、上り使用タイル数の計算では、制御データを上り使用タイル数に含めない場合もある。この場合、制御データは上り使用タイル数の加算対象としない。
また、８０２．１６ｅでは、ユーザデータを５つのスケジューリング・サービス・タイプに分類している。そのうち、ＢＥ（Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ）と呼ばれるタイプのデータはフレームに空き領域がある場合にのみ送信されるデータであり、ＢＥのデータは使用タイル数に含めない場合もある。この場合、ＢＥのデータは上り使用タイル数の加算対象としない。

次に、下り有効タイル数を計算する（ステップＳ３５）。
ここで、下り有効タイル数とは、次回に送信される下りサブフレームにおいてデータの配置が可能な有効タイル数を指す。下り有効タイル数は、下りサブフレームにおける「全シンボル数×全サブチャネル数」で求められる。
次に、下り有効タイル数合計に、ステップＳ３５の処理で計算した下り有効タイル数を加算する（ステップＳ３６）。

なお、下りサブフレームにおいては、プリアンブル、ＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｅａｄｅｒ）、ＤＬ−ＭＡＰ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−Ｍａｐ）、ＵＬ−ＭＡＰ（Ｕｐｌｉｎｋ−Ｍａｐ）などの制御データがあるが、これらのタイル数を下り有効タイル数に含めないで無線使用率を計算する場合もある。これは、無線使用率の定義の仕方によるものであり、無線使用率に制御データを含めない場合にはこの計算を適用する。この場合には、「全シンボル数×全サブチャネル数」から「プリアンブル、ＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｅａｄｅｒ）、ＤＬ−ＭＡＰ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−Ｍａｐ）、ＵＬ−ＭＡＰ（Ｕｐｌｉｎｋ−Ｍａｐ）などの制御データのタイル数」を差し引いたものを下り有効タイル数とする。

次に、下り使用タイル数を計算する（ステップＳ３７）。
ここで、下り使用タイル数とは、次回に送信される下りサブフレームにおいて実際にデータを配置したタイル数を指す。下り使用タイル数は、次回に送信される下りサブフレームで送信される実際のデータが８０２．１６ｅのＭＡＣで決定されるため、そのデータ量を加算することで得ることができる。
次に、下り使用タイル数合計に、ステップＳ３７の処理で計算した下り使用タイル数を加算する（ステップＳ３８）。

ここで、下り有効タイル数の計算の場合と同様に、制御データを下り使用タイル数に含めない場合もある。この場合には、制御データは下り使用タイル数の加算対象としない。
また、８０２．１６ｅでは、ユーザデータを５つのスケジューリング・サービス・タイプに分類している。そのうち、ＢＥ（Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ）と呼ばれるタイプのデータはフレームに空き領域がある場合にのみ送信されるデータであり、ＢＥのデータは使用タイル数に含めない場合もある。この場合、ＢＥのデータは下り使用タイル数の加算対象としない。

次に、初回計算フラグが有効であるかどうかを確認する（ステップＳ４４）。ここで、初回計算フラグとは、図５のステップＳ３において無線使用率計算部３１が持つ開始フラグが無効から有効へ変更された後、初めて無線使用率計算処理（ステップＳ５）を行う場合であるかどうかを判別するためのフラグであり、初めての場合は有効、２回目以降の場合は無効とする。

ステップＳ４４において、初回計算フラグが有効でない場合、上り差分タイル数を計算する（ステップＳ４５）。
ここで、上り差分タイル数とは、前回送信された上りサブフレームの上り使用タイル数（これを前回上り使用タイル数と呼ぶ）と、ステップＳ３３の処理で計算した上り使用タイル数との差の絶対値を指す。
次に、上り差分タイル数合計に、ステップＳ４５の処理で計算した上り差分タイル数を加算する（ステップＳ４６）。
次に、最大上り差分タイル数に、ステップＳ３１の処理で計算した上り有効タイル数を加算する（ステップＳ４７）。ここで、最大上り差分タイル数とは、上り差分タイル数が取り得る最大値（これは、上り有効タイル数に等しい）を合計した値である。
次に、下り差分タイル数を計算する（ステップＳ４８）。
ここで、下り差分タイル数とは、前回送信された下りサブフレームの下り使用タイル数（これを前回下り使用タイル数と呼ぶ）と、ステップＳ３７の処理で計算した下り使用タイル数との差の絶対値を指す。
次に、下り差分タイル数合計に、ステップＳ４８の処理で計算した下り差分タイル数を加算する（ステップＳ４９）。
次に、最大下り差分タイル数に、ステップＳ３５の処理で計算した下り有効タイル数を加算する（ステップＳ５０）。ここで、最大下り差分タイル数とは、下り差分タイル数が取り得る最大値（これは、下り有効タイル数に等しい）を合計した値である。

一方、ステップＳ４４において、初回計算フラグが有効である場合には、初回計算フラグを無効にし（ステップＳ５１）、ステップＳ４５〜ステップＳ５０の処理を実行せずに、ステップＳ５２へ進む。
ステップＳ４４にて、初回計算フラグを用いて分岐処理を行う理由は、図５のステップＳ３において無線使用率計算部３１が持つ開始フラグが無効から有効へ変更された後、初めて無線使用率計算処理（ステップＳ５）を行う場合は、前回上り使用タイル数および前回下り使用タイル数がゼロに初期化されており、上り無線使用率ゆらぎおよび下り無線使用率ゆらぎの計算対象から外す必要があるためである。

次に、前回上り使用タイル数に、ステップＳ３３の処理で計算した上り使用タイル数を代入する。また、前回下り使用タイル数に、ステップＳ３７の処理で計算した下り使用タイル数を代入する（ステップＳ５２）。

次に、平均化カウンタにフレーム送信間隔を加算する（ステップＳ３９）。
ここで、平均化カウンタは、上り無線使用率平均、下り無線使用率平均、上り無線使用率ゆらぎ、下り無線使用率ゆらぎをいつ計算すればよいか（計算するタイミング）を判別するために用いられる。無線使用率計算処理（図５に示されるステップＳ５の処理）が行われる毎に、平均化カウンタにフレーム送信間隔を加算する。

次に、平均化カウンタが平均化時間と同じであるかそれよりも大きいか否か（つまり、平均化時間以上であるか否か）を確認する（ステップＳ４０）。
ここで、平均化時間は、例えば、固定的に或いは可変に基地局装置Ｂ１、Ｂ２に設定され、１００フレームに相当する時間などのように、フレームの倍数に相当する時間が用いられるのがよい。本例では、平均化時間が経過したときに、無線使用率を計算する。具体例として、１フレームが５ｍｓで２００フレーム毎に平均化する場合には、平均化時間は１０００ｍｓとなる。

ステップＳ４０の処理において、平均化カウンタが無線使用率計算要求４１で与えられた平均化時間５３と同じかそれよりも大きくなった場合には、上り無線使用率平均、下り無線使用率平均、上り無線使用率ゆらぎ、下り無線使用率ゆらぎを計算するタイミングであることがわかり、これに応じて、上り無線使用率（上り無線使用率平均）、下り無線使用率（下り無線使用率平均）、上り無線使用率ゆらぎ、下り無線使用率ゆらぎを計算し（ステップＳ４１）、その計算結果を無線使用率計算応答４２に格納して送信し（ステップＳ４２）、平均化カウンタ、上り有効タイル数合計、上り使用タイル数合計、上り差分タイル数合計、下り有効タイル数合計、下り使用タイル数合計、下り差分タイル数合計、最大上り差分タイル数、最大下り差分タイル数を０にして（ステップＳ４３）、本処理を終了する。
一方、ステップＳ４０の処理において、平均化カウンタが無線使用率計算要求４１で与えられた平均化時間５３に達していなかった場合には、ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理を実行せずに、本処理を終了する。

上り無線使用率は、（式１）により求められる。
下り無線使用率は、（式２）により求められる。

また、無線使用率の代わりに、無線の空き領域の割合（無線空き領域比率と呼ぶ。）を計算することができる。
上り無線空き領域比率は、（式３）により求められる。
下り無線空き領域比率は、（式４）により求められる。

上り無線使用率ゆらぎは、（式５）により求められる。
下り無線使用率ゆらぎは、（式６）により求められる。

以上のように、本例の無線通信システムでは、ＯＦＤＭＡの通信方式を使用する無線の基地局装置Ｂ１、Ｂ２において、ＯＦＤＭＡの無線フレームにおけるデータ配置の最小単位であるタイル（本例では、１シンボル×１サブチャネル）を用いて、次回送信の上りサブフレームにおいてデータ配置可能な有効タイル数（上り有効タイル数）、次回送信の上りサブフレームにおいて実際にデータが配置されると予測されるタイル数（上り使用タイル数）、次回送信の下りサブフレームにおいてデータ配置可能な有効タイル数（下り有効タイル数）及び次回送信の下りサブフレームにおいて実際にデータを配置したタイル数（下り使用タイル数）を計算し、当該基地局装置Ｂ１、Ｂ２における上り回線の無線使用率（上り無線使用率）及び下り回線の無線使用率（下り無線使用率）を（式１）及び（式２）により求める。なお、本例では、上り無線使用率や下り無線使用率について、複数のフレームにわたる平均値（上り無線使用率平均や下り無線使用率平均）を求めている。

また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、前回送信された上りサブフレームの上り使用タイル数（前回上り使用タイル数）と、上り使用タイル数との差の絶対値（上り差分タイル数）、上り差分タイル数が取り得る最大値の合計（最大上り差分タイル数）、及び前回送信された下りサブフレームの下り使用タイル数（前回下り使用タイル数）と、下り使用タイル数との差の絶対値（下り差分タイル数）、下り差分タイル数が取り得る最大値の合計（最大下り差分タイル数）を計算し、上り回線の無線使用率ゆらぎ（上り無線使用率ゆらぎ）及び下り回線の無線使用率ゆらぎ（下り無線使用率ゆらぎ）を（式５）および（式６）により求める。

また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、上り無線使用率及び下り無線使用率の代わりに、上り有効タイル数、上り使用タイル数、下り有効タイル数及び下り使用タイル数を用いて、上り回線の空き領域の割合（上り無線空き領域比率）及び下り回線の空き領域の割合（下り無線空き領域比率）を（式３）及び（式４）により求める。

また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、上り有効タイル数を、上りサブフレームの「全シンボル数×全サブチャネル数」で求める。
また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、上り使用タイル数を、当該基地局装置Ｂ１、Ｂ２が端末装置Ａ１〜Ａ４から受信した帯域要求に基づいて、上りサブフレームにデータが配置されると予測されるタイル数で求める。
また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、下り有効タイル数を、下りサブフレームの「全シンボル数×全サブチャネル数」で求める。
また、本例の基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、下り使用タイル数を、次回送信の下りサブフレームで送信される実際のデータ量をタイル数に換算して求める。

従って、本例の無線通信システムにおける基地局装置Ｂ１、Ｂ２では、無線使用率を計算して、有限の無線リソースの有効利用を図ることができる。
具体的には、例えば、無線使用率の計算結果を基地局装置Ｂ１、Ｂ２がスケジューリング（各端末装置Ａ１〜Ａ４との無線通信に対するタイルの割り当て）に使用することや、無線使用率の計算結果を基地局装置Ｂ１、Ｂ２がアドミッションコントロール（新しくコネクションを作るときに、許可するか否かを制御する処理）に使用することや、無線使用率の計算結果をハンドオーバの可否の判断に上位の装置（例えば、ＡＳＮ−ＧＷ１１又はそれより上位の装置）が使用することや、無線使用率の計算結果を上位の装置（例えば、ＡＳＮ−ＧＷ１１又はそれより上位の装置）が監視に使用することなどができる。

なお、本例の無線通信システムでは、端末装置Ａ１〜Ａ４（通信相手の装置の一例）との間で無線により通信する基地局装置Ｂ１、Ｂ２（無線通信装置の一例）において、上りや下りの無線通信で使用する通信領域（本例では、タイル）を割り当てる機能（本例では、スケジューリングする機能）により割り当て手段が構成されており、所定の周期内（本例では、所定数のフレーム内）に使用することが可能な通信領域の総数（本例では、タイルの総数）を取得する機能により総数取得手段が構成されており、前記所定の周期内における無線通信に割り当てられた通信領域の数（本例では、タイルの数）を検出する機能により数検出手段が構成されており、これらの総数取得結果及び数検出結果に基づいて通信領域の使用状況に関する情報（本例では、無線使用率や、無線使用率ゆらぎや、無線空き領域比率）を計算により検出する機能により状況検出手段が構成されている。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の一実施例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 基地局装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 基地局装置のソフトウエア構成の一例を示す図である。 （ａ）は無線使用率計算要求のフォーマットの一例を示す図であり、（ｂ）は無線使用率計算応答のフォーマットの一例を示す図であり、（ｃ）は無線情報収集要求のフォーマットの一例を示す図であり、（ｄ）は無線情報収集応答のフォーマットの一例を示す図であり、（ｅ）は無線情報制御要求のフォーマットの一例を示す図であり、（ｆ）は無線情報制御応答のフォーマットの一例を示す図である。 無線使用率計算部により行われる処理の手順の一例を示す図である。 無線情報収集部により行われる処理の手順の一例を示す図である。 無線情報制御部により行われる処理の手順の一例を示す図である。 無線使用率計算処理の手順の一例を示す図である。

符号の説明

１・・ＣＳＮ、 ２・・ＡＳＮ、 ３、１２、１３、２８・・有線ＬＡＮ、 １１・・ＡＳＮ−ＧＷ、 ２１・・ＣＰＵ、 ２２・・メモリ、 ２３・・コンソールコントローラ、 ２４・・コンソール、 ２５、２７・・ネットワークコントローラ、 ２６・・無線Ｉ／Ｆ、 ３１・・無線使用率計算部、 ３２・・無線情報収集部、 ３３・・無線情報制御部、 ４１・・無線使用率計算要求、 ４２・・無線使用率計算応答、 ４３・・無線情報収集要求、 ４４・・無線情報収集応答、 ４５・・無線情報制御要求、 ４６・・無線情報制御応答、 ５１、６１、７１、８１、９３、１０３・・メッセージ種別、
５２、７２、９４・・開始フラグ、 ５３、７３、９５・・平均化時間、 ５４、６４、７４、８４、９６、１０６・・オプション、 ６２、８２、１０４・・上り無線使用率平均、 ６３、８３、１０５・・下り無線使用率平均、 ６５、８５、１０７・・上り無線使用率ゆらぎ、 ６６、８６、１０８・・下り無線使用率ゆらぎ、 ９１、１０１・・送信元アドレス、 ９２、１０２・・宛先アドレス、
Ａ、Ａ１〜Ａ４・・端末装置、 Ｂ１〜Ｂ２・・基地局装置、

Claims (1)

1. ＯＦＤＭＡ通信方式を使用して通信相手の装置との間で無線により通信する無線通信装置において、
   前記通信相手の装置との間の無線通信で使用する通信領域を割り当てる割り当て手段と、
   所定の周期内に使用することが可能な通信領域の総数を取得する総数取得手段と、
   前記割り当て手段による割り当て結果に基づいて、前記所定の周期内における前記通信相手の装置との間の無線通信に割り当てられた通信領域の数を検出する数検出手段と、
   前記総数取得手段による取得結果及び前記数検出手段による検出結果に基づいて通信領域の使用状況に関する情報を検出する状況検出手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。

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