JP2009290544A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予め設定された周波数で固定割当を行う通信方式において、通信品質が劣化するほど通信品質の程度に応じて固定割当する再送回数を増やし、通信品質が良好になるほどダイナミック割当する再送回数を増やすことにより、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を最適化して、周波数利用効率を向上させる。
【解決手段】本発明の無線通信装置１００は、通信相手との間の無線伝搬路の通信品質を取得する通信品質取得部１５０ａと、通信品質取得部１５０ａにより取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御する再送回数制御部１５０ｂと、再送回数制御部１５０ｂにより制御した再送回数を超える再送については、前記通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御する再送制御部１５０ｃとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信相手に対するデータの再送時には、予め設定された周波数を利用して前記再送を行う、無線通信装置および無線通信方法に関するものである。

時間・周波数リソースをダイナミック割当する通信方式としては、例えば「ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）」がある。このような時間・周波数リソースをダイナミック割当する通信方式においては、ある程度安定した通信量が持続するパケット通信（例えばＶｏＩＰ（Voice Over Internet Protocol））を行う際に、オーバーヘッドを削減することを目的として、固定的に無線リソースを割り当てる方式が検討されている。

図５は所定の周波数チャネルに２単位時間毎に再送のためのリソースを固定割当する固定スケジューリング例（従来例１）を説明するための図であり、図中の右向き斜線を付けたリソースは固定割当したリソースである。この固定スケジューリング例では、通信相手に対するデータの初回の送信を行った後に、同一周波数チャンネルにおいて２単位時間毎に再送のためのリソースを合計４回分確保するように構成されており、１０単位時間が１つのデータの送信期間となっている。最初の送信期間には、初回の送信後に通信相手に対する固定割当によるデータの再送が２回行われたため、再送がない空リソース（図中の左向き斜線を付けたリソース）が２回分じており、次の送信期間には、初回の送信後に通信相手に対する固定割当によるデータの再送が１回行われたため、再送がない空リソース（図中の左向き斜線を付けたリソース）が３回分生じている。
このような使用されない空リソースの発生を回避するために、図６に示すように、図中の右向き斜線を付けたリソースに対応する初回の送信のみを固定割当して、図中の二重斜線を付けたリソースに対応する再送時にはリソースをダイナミック割当する「初回固定・再送ダイナミックスケジューリング例（従来例２）」が提案されている。

従来例１の固定スケジューリングの場合には、通信品質が良好な環境においては、図５に示すように空リソースが発生するため、動的に他ユーザにリソースを割り当てし直さない限り、リソースを有効に活用できないという問題が生じる。また、従来例２の初回固定・再送ダイナミックスケジューリングの場合には、無線環境が劣化した環境においては、再送（すなわちダイナミック割当）が多発することとなり、オーバーヘッドが大きくなるという問題が生じる。

本発明は、予め設定された周波数で固定割当を行う通信方式において、通信品質が劣化するほど通信品質の程度に応じて固定割当する再送回数を増やし、通信品質が良好になるほど固定割当する再送回数を減らしてダイナミック割当する再送回数を増やすことにより、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を最適化して、周波数利用効率を向上させる技術（無線通信装置および無線通信方法）を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る無線通信装置は、通信相手に対するデータの再送時には、予め設定された周波数を利用して前記再送を行う無線通信装置であって、前記通信相手との間の無線伝搬路の通信品質を取得する通信品質取得部と、前記通信品質取得部により取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御する再送回数制御部と、前記再送回数制御部により制御した再送回数を超える再送については、前記通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御する再送制御部と、を備えることを特徴とする。

上記本発明の請求項１に係る無線通信装置の好適例としては、前記再送回数制御部は、前記通信品質取得部により取得した通信品質が高くなるほど前記再送回数が少なくなるように制御すること、および、前記再送回数制御部は、前記通信品質取得部により取得した通信品質が所定通信品質を超える場合には、前記第１の周波数での再送が停止されるように前記再送回数を制御すること、がある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項４に係る無線通信方法は、通信相手に対するデータの再送時には、予め設定された周波数を利用して前記再送を行う無線通信方法であって、前記通信相手との間の無線伝搬路の通信品質を取得する通信品質取得ステップと、前記通信品質取得ステップにより取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御する再送回数制御ステップと、前記再送回数制御ステップにより制御した再送回数を超える再送については、前記通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御する再送制御ステップと、を行うことを特徴とする。

本発明によれば、通信相手との間の無線伝搬路の通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を、例えば通信品質が高くなるほど再送回数が少なくなるように制御し、前記再送回数を超える再送については、通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて再送を行うように制御するから、例えば通信品質が劣化するほど通信品質の程度に応じて固定割当する再送回数を増やし、通信品質が良好になるほど固定割当する再送回数を減らしてダイナミック割当する再送回数を増やすことにより、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を削減することができ、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を最適化して、周波数利用効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の無線通信装置（基地局）１００は、所定の通信方式（例えばＬＴＥ）に対応するデータ通信を行い得るように構成されており、図１に示すように、アンテナ１１０と、ＲＦ部１３０と、ＲＦ制御部１４０と、システム制御部１５０と、入力部１６０と、表示部１７０と、システム記憶部１８０等を有している。ＲＦ制御部１４０は、受信部１４０ａおよび送信部１４０ｂを有している。システム制御部１５０は、通信品質取得部１５０ａと、再送回数制御部１５０ｂと、再送制御部１５０ｃとを有している。システム記憶部１８０は、通信品質情報記憶部１８０ａを有している。

上記ＲＦ部１３０は、所定の通信方式で送信するデータを高周波信号に変換してアンテナ１１０から送信したり、アンテナ１１０から入力された高周波信号をデータ信号に変換したりするものである。
上記ＲＦ制御部１４０は、所定の通信方式の通信（送受信）を制御したり、アンテナで受信した通信相手となる無線通信装置（端末）からの電界の強度（ＲＳＳＩ等）を測定したりするものである。また、上記ＲＦ制御部１４０は、ＲＦ部１３０から入力されるデータ信号およびＲＦ部１３０へ出力するデータ信号に対応して受信部１４０ａおよび送信部１４０ｂとして機能するものである。

上記システム制御部１５０は、基地局１００の各部を統括して制御する制御部である。

上記通信品質取得部１５０ａは、通信相手（端末）との間の無線伝搬路の通信品質を取得するものであり、取得した通信品質は、上りまたは下りの、ＳＩＮＲ、ＣＩＮＲ、ドップラー周波数等の通信品質情報として、システム記憶部１８０の通信品質情報記憶部１８０ａに記憶する。その際、上り（Ｕｐｌｉｎｋ）の情報を用いる場合には、通信相手（端末）の送信信号を無線通信装置（基地局）１００が測定することにより当該情報を取得し、下り（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）の情報を用いる場合には、通信相手（端末）からのフィードバック信号を無線通信装置（基地局）１００が受信することにより当該情報を取得するものとする。
上記通信品質は、例えば通信品質レベル１，通信品質レベル２，通信品質レベル３，・・・のように段階的に表わすことができるものであり、通信品質レベル１が最高位の通信品質であり、通信品質レベル２が次に高い通信品質であり、通信品質レベル３，・・と進むにつれて低い通信品質となる。

上記通信品質レベルの定義の一例を表１に示す。表１の例では、５０％以上の送信が再送回数０回（再送無し）で成功する場合を通信品質レベル１と定義し、５０％以上の送信が再送回数１回で成功する場合を通信品質レベル２と定義し、５０％以上の送信が再送回数２回で成功する場合を通信品質レベル３と定義し、以下、必要に応じて、上記と同様にして通信品質レベル４以降を定義する。
なお、表１に示す通信品質レベルの定義は、これに限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。例えば、「ダイナミック割当を行う際のオーバーヘッドの削減」を「再送が発生しなかった場合の空リソースの削減」よりも重視する場合には、上記通信品質レベルの定義中の「５０％」を「５０％未満の所定値」に設定し、「再送が発生しなかった場合の空リソースの削減」を「ダイナミック割当を行う際のオーバーヘッドの削減」よりも重視する場合には、上記通信品質レベルの定義中の「５０％」を「５０％を超える所定値」に設定すればよい。

上記再送回数制御部１５０ｂは、通信品質取得部１５０ａにより取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御するものである。具体的には、表１に示す通信品質レベルと再送回数との関係に基づいて、固定割当する再送回数を設定する。その際、上記再送回数制御部１５０ｂは、表１に示すように、通信品質取得部１５０ａにより取得した通信品質（通信品質レベル）が低くなるほど再送回数が多くなり、通信品質取得部１５０ａにより取得した通信品質（通信品質レベル）が高くなるほど再送回数が少なくなるように制御するとともに、通信品質取得部１５０ａにより取得した通信品質（通信品質レベル）が所定通信品質を超えた場合（例えば最高位の通信品質である通信品質レベル１の場合）には、前記第１の周波数での再送が停止されるように再送回数を０に制御する。

上記再送制御部１５０ｃは、再送回数制御部１５０ｂにより制御した再送回数だけ前記第１の周波数にて再送を行うとともに、再送回数制御部１５０ｂにより制御した再送回数を超える再送については、通信相手（端末）との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御するものである。なお、この場合、第２の周波数は、第１の周波数と異なる周波数であったり、場合によっては、第１の周波数と同じ周波数となることもある。また、上記再送制御部１５０ｃは、再送回数制御部１５０ｂにより前記第１の周波数での再送が停止するように再送回数を０に制御された場合には、前記第２の周波数にて全ての再送を行う（ダイナミック割当で全ての再送を行う）ことになる。

上記入力部１６０は、情報を入力したり、表示部１７０の表示画面に表示された選択肢の何れかを選択する際に使用するものであり、各種キーおよび各種ボタンを有している。なお、入力部１６０、表示部１７０は、必要に応じて省略することもできる。

上記システム記憶部１８０は、ＲＡＭ等のメモリによって構成され、アプリケーションプログラムや一時的なデータを保存するものである。
上記通信品質情報記憶部１８０ａは、上記通信品質取得部１５０ａで取得した通信品質を、上りＳＩＮＲ、下りＳＩＮＲ、ＣＩＮＲ、ドップラー周波数等の通信品質情報として記憶するものである。

［割当方式決定手順のフローチャート］
図２は本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法における割当方式決定手順を例示するフローチャートである。この図２の割当方式決定手順は、通信開始時（無線アクセス開始時）に起動される。
まず、ステップＳ１１では、通信品質取得部１５０ａによって通信相手（端末）との間の無線伝搬路の通信品質（通信品質レベル）を取得する。次のステップＳ１２では、通信相手（端末）に対するデータの初回の送信が固定割当であるか否かを判定し、初回の送信が固定割当でなければステップＳ１３に進んで初回の送信および再送を含む全ての送信をダイナミック割当し、初回の送信が固定割当であればステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１２の固定割当であるか否かの判定は、例えばＱｏｓ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）に基づいて行うものとする。

ステップＳ１４では、ステップＳ１１で取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を固定割当するとともに、該再送回数を超える再送を第２の周波数にダイナミック割当する。すなわち、ステップＳ１４では、ステップＳ１１で取得した通信品質レベルが通信品質レベル１，通信品質レベル２，通信品質レベル３，・・の何れであるかを判定し、通信品質レベル１であればステップＳ１５に進み、通信品質レベル２であればステップＳ１６に進み、通信品質レベル３であればステップＳ１７に進む。

最高位の通信品質である通信品質レベル１の場合に進むステップＳ１５では、通信品質が極めて良好な環境であるため再送が発生する確率が低くなって空リソースの発生が減り、全ての再送をダイナミック割当した方が効率が良くなることを考慮して、予め設定された第１の周波数での再送（固定割当）が停止されるように再送回数を０に制御して、全ての再送を第２の周波数にダイナミック割当する。２番目に高い通信品質である通信品質レベル２の場合に進むステップＳ１６では、固定割当の再送回数を１に制御して、再送１回を固定割当し、再送２回目以降をダイナミック割当する。通信品質が劣化した環境である通信品質レベル３の場合に進むステップＳ１７では、再送が頻発して一定の再送回数までは固定割当した方がダイナミック割当を行う際のオーバーヘッドが減ることを考慮して、固定割当の再送回数を２に制御して、再送２回を固定割当し、再送３回目以降をダイナミック割当する。

図３は図２の割当方式決定手順の動作例を示す図である。この図３は「再送２回までを固定割当し、その後の再送をダイナミック割当するスケジューリング例における動作例」を示しており、図２のステップＳ１７に対応する、最初の送信期間には、初回の送信後に通信相手に対する固定割当によるデータの再送が２回行われた後、ダイナミック割当によるデータの再送が１回行われるため、再送がない空リソースは発生せず、かつ、ダイナミック割当によるデータの再送も１回であるため、ダイナミック割当を行う際のオーバーヘッドが図６に示す従来例２の２回分から１回分に減少している。また、図２のステップＳ１７に対応する、次の送信期間には、初回の送信後に通信相手に対する固定割当によるデータの再送が１回だけ行われるため、再送がない空リソースが１回分生じているが、空リソースは図５に示す従来例１の３回分から大幅に減少している。

本発明の無線通信装置（基地局）および本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法によれば、図２の割当方式決定手順を行うことにより、通信開始時に、通信品質レベルに応じて、通信品質レベルが低いほど再送回数が増え、通信品質レベルが高いほど再送回数が減るように固定割当の再送回数を制御して、当該再送回数だけ予め設定された第１の周波数を利用して再送を行い、前記再送回数を超える再送については、通信品質レベルが良好になるほどダイナミック割当の再送回数が増えるように再送回数を制御して、当該再送回数だけ通信相手（端末）との間で任意に設定した第２の周波数にて再送を行うように制御するから、通信品質が劣化するほど通信品質の程度に応じて再送を固定割当する回数を増やすとともに通信品質が良好になるほど再送を固定割当する回数を減らして再送をダイナミック割当する回数を増やすことにより、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を削減することができ、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を最適化して、周波数利用効率を向上させることができる。

［割当方式変更手順のフローチャート］
図２の割当方式決定手順において割当方式を決定するタイミングは通信開始時であるが、通信開始時に決定した割当方式は、その後の通信品質の変動に応じて、通信中（送信パケット発生時）も変更可能であることが望ましい。
図４は本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法における割当方式変更手順を例示するフローチャートである。この図４の割当方式変更手順は、図２の割当方式決定手順により決定した割当方式を通信品質の変動に応じて変更するものであり、一定周期毎に実行される。
まず、ステップＳ２１では、通信品質取得部１５０ａによって通信相手（端末）との間の無線伝搬路の通信品質（通信品質レベル）を取得する。次のステップＳ２２では、通信相手（端末）に対するデータの初回の送信が固定割当であるか否かを判定し、初回の送信が固定割当でなければステップＳ２３に進んで初回の送信および再送を含む全ての送信をダイナミック割当し、初回の送信が固定割当であればステップＳ２４に進む。なお、ステップＳ１２の固定割当であるか否かの判定は、例えばＱｏｓ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）に基づいて行うものとする。

ステップＳ２４では、ステップＳ２１で取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を固定割当するとともに、該再送回数を超える再送を第２の周波数にダイナミック割当する。すなわち、ステップＳ２４では、ステップＳ２１で取得した通信品質レベルが通信品質レベル１，通信品質レベル２，通信品質レベル３，・・の何れであるかを判定し、通信品質レベル１であればステップＳ２５に進み、通信品質レベル２であればステップＳ２６に進み、通信品質レベル３であればステップＳ２７に進む。

最高位の通信品質である通信品質レベル１の場合に進むステップＳ２５では、通信品質が極めて良好な環境であるため再送が発生する確率が低くなって空リソースの発生が減り、全ての再送をダイナミック割当した方が効率が良くなることを考慮して、予め設定された第１の周波数での再送（固定割当）が停止されるように再送回数を０に制御して、全ての再送を第２の周波数にダイナミック割当する。２番目に高い通信品質である通信品質レベル２の場合に進むステップＳ２６では、固定割当の再送回数を１に制御して、再送１回を固定割当し、再送２回目以降をダイナミック割当する。通信品質が劣化した環境である通信品質レベル３の場合に進むステップＳ２７では、再送が頻発して一定の再送回数までは固定割当した方がダイナミック割当を行う際のオーバーヘッドが減ることを考慮して、固定割当の再送回数を２に制御して、再送２回を固定割当し、再送３回目以降をダイナミック割当する。

次のステップＳ２８では、ステップＳ２５，ステップＳ２６またはステップＳ２７で決定した割当方式が現在の割当方式と一致しているか否かを判定し、一致していればステップＳ２９に進んで現在の割当方式を維持し、不一致であればステップＳ３０に進んで割当方式をステップＳ２５，ステップＳ２６またはステップＳ２７で決定した割当方式に変更する。
なお、ステップＳ２９またはステップＳ３０の実行後にはステップＳ２１に戻って上記割当方式変更手順を繰り返すので、送信パケット発生時であれば、通信品質の変動に応じて割当方式が随時変更されることになる。

本発明の無線通信装置（基地局）および本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法によれば、図４の割当方式判定手順を行うことにより、通信開始時および通信中に、通信品質レベルに応じて、通信品質レベルが低いほど再送回数が増え、通信品質レベルが高いほど再送回数が減るように固定割当の再送回数を制御して、当該再送回数だけ予め設定された第１の周波数を利用して再送を行い、前記再送回数を超える再送については、通信品質レベルが良好になるほどダイナミック割当の再送回数が増えるように再送回数を制御して、当該再送回数だけ通信相手（端末）との間で任意に設定した第２の周波数にて再送を行うように制御するから、通信品質が劣化するほど通信品質の程度に応じて再送を固定割当する回数を増やすとともに通信品質が良好になるほど再送を固定割当する回数を減らして再送をダイナミック割当する回数を増やすことにより、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を削減することができ、再送時の空リソースおよびダイナミック割当によるオーバーヘッドの双方を最適化して、周波数利用効率を向上させることができる。

なお、上述した第１実施形態の無線通信装置（基地局）では、「通信品質レベルに応じて、通信品質レベルが低いほど再送回数が増え通信品質レベルが高いほど再送回数が減るように固定割当の再送回数を制御し、前記再送回数を超える再送についてはダイナミック割当する、割当方式決定手順および割当方式変更手順」を用いているが、例えば、「通信相手（端末）の移動速度に応じて、移動速度が速いほど再送回数が増え移動速度が遅いほど再送回数が減るように固定割当の再送回数を制御し、前記再送回数を超える再送についてはダイナミック割当する、割当方式決定手順および割当方式変更手順」を併用するようにしてもよい。

本発明の無線通信装置（基地局）の概略構成を示すブロック図である。 本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法における割当方式決定手順を例示するフローチャートである。 図２の割当方式決定手順の動作例を示す図である。 本発明の無線通信装置（基地局）が実行する無線通信方法における割当方式変更手順を例示するフローチャートである。 所定の周波数チャネルに再送のためのリソースを固定割当する、固定スケジューリング例（従来例１）を説明するための図である。 初回のみ所定の周波数チャネルに再送のためのリソースを固定割当しその後は再送のためのリソースをダイナミック割当する、初回固定・再送ダイナミックスケジューリング例（従来例２）を説明するための図である。

符号の説明

１００ 無線通信装置（基地局）
１１０ アンテナ
１３０ ＲＦ部
１４０ ＲＦ制御部
１４０ａ 受信部
１４０ｂ 送信部
１５０ システム制御部
１５０ａ 通信品質取得部
１５０ｂ 再送回数制御部
１５０ｃ 再送制御部
１６０ 入力部
１７０ 表示部
１８０ システム記憶部
１８０ａ 通信品質情報記憶部

Claims (4)

1. 通信相手に対するデータの再送時には、予め設定された周波数を利用して前記再送を行う無線通信装置であって、
   前記通信相手との間の無線伝搬路の通信品質を取得する通信品質取得部と、
   前記通信品質取得部により取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御する再送回数制御部と、
   前記再送回数制御部により制御した再送回数を超える再送については、前記通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御する再送制御部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記再送回数制御部は、前記通信品質取得部により取得した通信品質が高くなるほど前記再送回数が少なくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記再送回数制御部は、前記通信品質取得部により取得した通信品質が所定通信品質を超える場合には、前記第１の周波数での再送が停止されるように前記再送回数を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 通信相手に対するデータの再送時には、予め設定された周波数を利用して前記再送を行う無線通信方法であって、
   前記通信相手との間の無線伝搬路の通信品質を取得する通信品質取得ステップと、
   前記通信品質取得ステップにより取得した通信品質に応じて、予め設定された第１の周波数での再送回数を制御する再送回数制御ステップと、
   前記再送回数制御ステップにより制御した再送回数を超える再送については、前記通信相手との間で任意に設定した第２の周波数にて前記再送を行うように制御する再送制御ステップと、
   を行うことを特徴とする無線通信方法。

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