JP3731469B2 - 無線パケット通信システム及び基地局 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信を行う無線通信システムに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
High Data Rate（以後、ＨＤＲと略）システムと称される無線パケット通信システムでは、ダウンリンク送信のタイミングを決定する為のスケジューラが定義されており、それを従来技術として説明する。基地局は、配下の移動機ｉ毎に評価関数Ｆｉ(ｎ)を周期的に更新して、Ｆｉ(ｎ)が最大である移動機に、ダウンリンクの送信を行う（送信タイミングを割り当てる）。ダウンリンク送信が行われると評価関数Ｆｉ(ｎ)は一旦減少した後に、再び増加する。即ち、評価関数Ｆｉ(ｎ)は、大〜小の間を交互に行き来して、値が大きい時に、ダウンリンク送信が行われる。評価関数Ｆｉ(ｎ)の例としてProportional Fairness手法が提案されている（出展：Proceeding of IEEE VTC-2000 Spring, “Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System”, A. Jalali, R. Padovani, R.Pankaj著）。
【０００３】
Proportional Fairness手法は、移動機ｉの時刻ｎにおける以下の評価関数で示される。
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｒｉ(ｎ)＝(１−１／ｔｃ)×Ｒｉ(ｎ−１)＋１／ｔｃ×ｒｉ(ｎ−１) 式(1)
ＤＲＣｉ(ｎ)：移動機ｉのスロットｎにおける要求レート
ｒｉ(ｎ) ：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
Ｒｉ(ｎ) ：移動機ｉに対するスロットｎにおける平均伝送レート（に類する指標）
ｔｃ ：時定数
この式１は、移動機ｉに割り当てた伝送レートの直近の指数重み付け平均を求める式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Proportional Fairness手法は、移動機毎のスループットが移動機からの要求レートに単純に比例するように制御を行なう。従って、Proportional Fairness手法の既存技術では、移動機間の要求レートの違いがそのままスループットの差となって現れ、移動機間のスループット格差を柔軟に調整することはできない。また移動機間の優先度に応じた制御にも対応していない。
【０００５】
従って、Proportional Fairness手法を実運用に適用するために、
・移動機間で、スループットの格差を制御する機能と
・移動機をクラス分けして、クラス毎にスループットの格差を制御する機能と
等を考慮する必要がある。本発明は、Proportional Fairness手法に、これらの機能を追加することにより、実運用を想定した柔軟な運用を行う能力を付加する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
ＤＲＣｉ(ｎ)が常に一定であって、移動機の相対スループットの目標値がＳ(ｘ)である場合、関数ｆ（）は、
Ｃ・ＤＲＣｉ(ｎ)２／Ｓ（ｘ）（Ｃは任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、移動機毎の相対スループット（スループットの相対的な比率）の目標値を、移動機が受信可能な伝送レートxに対する任意の関数Ｓ(x)として設定したときに、目標相対スループットＳ(x)を実現するような制御が可能となる。
【０００７】
また、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
【数３】
又は、これと等価な式
ｃ１・ｘ2／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、目標相対スループットＳ(x)を式（１３）のように設定するのと等価であり、スループットの最大値と最小値の比率を制限するように制御することが可能となる。
【０００８】
更に、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
ｆ（ｘ）＝ｘ１−α （α≠０）
又は、これと等価な式
ｃ１・ｘd １（ｃ１、ｄ１は任意定数、ただしｄ１≠１）
であることを特徴とする。
これにより、プロポーショナルフェアネス手法による制御に比べて、移動機間のスループット格差を拡大あるいは縮小するように制御することが可能となる。
【０００９】
更に、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
【数４】
又は、これと等価な式
ｃ１・ｘ／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、移動機毎のスロット割当て時間の最大値と最小値の比率を制限するように制御することが可能となる。
【００１０】
本発明の無線パケット通信システムにおける他の実施形態によれば、
移動機ｉが基地局へ送信する伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)は、移動機ｉにおいて該ＤＲＣｉ(ｎ)を導出可能な情報であることも好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、システム構成例を示す。１は移動機、２は基地局である。
【００１２】
［実施例１］
Proportional Fairness手法の評価関数Ｆｉ(ｎ)を構成するＲｉ(ｎ)の式(1)を、式(2)に示すように一般化する。即ち、Ｒｉ(ｎ)算出式中のｒｉ(ｎ−１)を、ｒｉ(ｎ−１)の関数ｆ(ｒｉ(ｎ−１))に一般化する。式(2)中の関数ｆ()を様々に定義することにより、無線パケット通信システムの柔軟な運用を実現する。
【００１３】
Ｒｉ(ｎ)＝(１−１／ｔｃ)×Ｒｉ(ｎ−１)＋１／ｔｃ×ｆ(ｒｉ(ｎ−１)) 式(2)
尚、この式は、移動機ｉに対する伝送レートを関数ｆによって変換した値の平均を求めていることに相当する。
【００１４】
以上の式を用いた処理について説明する。処理フロー例を図２に示す。移動機は周期的に（図２の例ではスロット毎に）ＤＲＣ値（に相当する情報）を基地局（又はネットワーク）へ報告する。基地局（又はネットワーク）は、全ての移動機ｉ(ｉ＝１〜Ｎ)について、Ｒｉ(ｎ)の値を式(2)により更新する。それらを用いて、全移動機について評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
を求める。
【００１５】
更に、評価関数Ｆｉ(ｎ)を移動機間で比較を行い、評価関数Ｆｉ(ｎ)が最大値である移動機kに対して伝送レートＤＲＣｋ(ｎ)でパケットを送信する。これらの手順を、周期的に（図２の例ではスロット毎に）繰り返し実施することにより、各移動機あてのパケットを送信する。尚、評価関数Ｆｉ(ｎ)に関する一連の算出・比較処理は、基地局内で行わずに、ネットワーク内の別装置にデータを転送して行うこともできる。
【００１６】
尚、本処理においてＲｉ(ｎ)の算出に用いる式は、式(2)自体である必要はなく、式(2)と等価な式であればいかなる式であっても構わない。例えば以下のような式は式(2)と等価な式である。
【数５】
【００１７】
ここで、ある時間の間全ての移動機の状態が変化しないことを想定し、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
が、平均的には全移動機で、移動機によらず一定値Ｃをとると考える。
ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）＝Ｃ 式(3)
【００１８】
移動機毎のＤＲＣｉ(ｎ)が時間的に(ｎによらず)一定とみなし、移動機毎のスロット割当時間の比率の平均をＴｉとすると、ｒｉ(ｎ−１)＝ＤＲＣｉ又は０であるから、ｆ(ｒｉ(ｎ−１))の平均であるＲｉは近似的に次の式で表される。
【数６】
【００１９】
式(3)，(4)からＴｉをＤＲＣｉで表すと次式になる。
【数７】
【００２０】
これより、移動機毎のスループットの相対的な指標Ｓｉ（相対スループットとする）は次のように表される。
【数８】
【００２１】
逆に、移動機ｉが受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)が常に一定の値ｘであると想定したときの移動機の相対スループットの目標値をｘに対する関数Ｓ(ｘ)として設定したときに、式(6)は以下のようになる。
【数９】
【００２２】
これよりｆ(ｘ)を求めると以下のようになる。
【数１０】
【００２３】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として、式(8)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、移動機の相対スループットの目標値をｘに対する関数として設定した任意のＳ(ｘ)を実現するような制御が可能となる。
【００２４】
ｆ(ｘ)としては、例えばｘに比例するスループットを目標として設定するとＳ(ｘ)＝ｘとなり、式(8)からｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ（Ｃは定数）とすればよいことになる。この例は、従来技術であるProportional Fairness手法に相当し、移動機毎のスループットが移動機からの要求レートに単純に比例することを意味している。但しここで示したｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘは従来技術に相当することから本発明の範囲外であり、ｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外のｆ(ｘ)を用いることが本発明に相当する。
【００２５】
本発明に用いるｆ(ｘ)の単純な例をあげると、目標スループットをｘによらず一定にする場合、Ｓ(ｘ)＝１とすればよいから、式(8)によりｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ２を用いればよい。その他いくつかの単純な場合について、Ｓ(ｘ)とｆ(ｘ)の対応を表１に例示する。
【表１】
【００２６】
本発明に用いるｆ(ｘ)は、上述のようにｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外のいかなる関数でもよいが、一般化した関数の形で表現した例を以下に示す。
【００２７】
たとえば相対スループットの目標値の関数Ｓ(ｘ)が
【数１１】
と表されるとすると、式(8)からｆ(ｘ)としては次式で表される関数を用いればよい。
【数１２】
【００２８】
また更に
【数１３】
と表されるとすると、式(8)からｆ(ｘ)としては次式で表される関数を用いればよい。
【数１４】
【００２９】
以上のように本発明によれば、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()を任意に設定することにより、移動機からの要求レートに基づくダウンリンクパケット送信のスケジューリング（順序付け）を柔軟に設定できる。特に式(8)に基づいて関数ｆ()を設定することにより、相対スループットが目標値になるようなスケジューリングを実現できる。
【００３０】
［実施例２]
更に具体的な例をいくつか示す。相対スループット目標値Ｓ(ｘ)の最小値と最大値の比率を一定値以内とする一例として、
【数１５】
とすることが考えられる。これにより、Ｋ≧０の場合は、ｘが大きいほどスループットが高く、最大値と最小値の比率はＫ＋１以内となる。−１＜Ｋ＜０の場合は、ｘが小さいほどスループットが高く、最大値と最小値の比率は１／（Ｋ＋１）以内となる。式(13)を式(8)に代入してｆ(ｘ)を求めると次式となる。
【数１６】
【００３１】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝２，ｂ１＝０，ｂ２＝１，Ｎ２＝１，Ｄ１＝２と設定したのと同等である。
【００３２】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(14)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スループットＳｉの最小値と最大値の比率をＫ＋１又は１／（Ｋ＋１）（Ｋは−１より大きい任意の数値）以内に制御可能となる。
【００３３】
移動機間のスループットの格差を柔軟に設定する別の例として、相対スループット目標値Ｓ(ｘ)を、次式のように設定することも考えられる。
【数１７】
【００３４】
α＜０では、ｘが小さいほうがProportional Fairnessに比べてスループットが高めになる。即ち、移動機間でスループットの格差を縮小する方向に制御が行なわれる。逆にα＞０では、ｘが大きいほうでスループットが高めになる。即ち、移動機間でスループットの格差を拡大する方向に制御が行なわれる。
【００３５】
式(15)を式(8)に代入してｆ(ｘ)を求めると次式となる。
【数１８】
【００３６】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝１，ｂ１＝０，Ｎ２＝１，ｄ１≠１と設定したのと同等である。
【００３７】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(16)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、
（１）α＞０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が高い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
（２）α＜０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が低い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
移動機間でスループットの格差を拡大（１）あるいは縮小（２）する方向に、ダウンリンク送信のタイミングを任意に制御可能となる。
【００３８】
更に別の例としては、スロット割当時間の比率Ｔｉの最小値と最大値の比率を、一定値以内に制限するようにＳ(ｘ)を設定することも可能である。この場合は、移動機が受信可能な伝送レートｘに対応するスロット割当時間の比率Ｔｉを、ｘの関数Ｔ(ｘ)として例えば次式のように設定すればよい。
【数１９】
【００３９】
これにより、Ｌ≧０の場合は、ｘが大きいほどスロット割当時間の比率が高くなり、最大値と最小値の比率はＬ＋１以内となる。−１＜Ｌ＜０の場合は、ｘが小さいほどスロット割当時間の比率が高くなり、最大値と最小値の比率は、１／（Ｌ＋１）以内となる。
【００４０】
Ｔ(ｘ)が式(17)で表されるとき、相対スループット目標値Ｓ(ｘ)は、式(5)から式(6)を導出したのと同様に
【数２０】
となり、即ち式(18)のように相対スループット目標値Ｓ(ｘ)を設定すれば、式(17)に従ってスロット割当時間の比率Ｔｉの最小値と最大値の比率を一定値以内に制限できることになる。
【００４１】
式(18)を式(8)に代入してｆ(ｘ)を求めると次式となる。
【数２１】
【００４２】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝２，ｂ１＝０，ｂ２＝１，Ｎ２＝１，ｄ１＝１と設定したのと同等である。
【００４３】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(19)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スロット割当時間の平均Ｔｉの最小値と最大値の比率をＬ＋１又は１／（Ｌ＋１）（Ｌは−１より大きい任意の数値）以内に制限するように制御できる。
【００４４】
ここまでｆ(ｘ)の具体的な例をいくつか示してきたが、最初に述べたように、ｆ(ｘ)としてｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外の関数を用いることが本発明の基本的な特徴であり、ここに例示していないｆ(ｘ)を用いることを排除するものではない。
【００４５】
［実施例３］
移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、クラス毎にスループット等の格差を設けることが可能となる。
【００４６】
例えば移動機を２種類のクラス[１]、[２]に分類して、クラス[２]の移動機がクラス[１]の移動機のＡ倍のスループットとする制御を行う場合、クラス[１]の移動機のスループットＳ１とクラス[２]の移動機のスループットＳ２は、式(7)を元に次式で表せる。
【数２２】
【００４７】
Ａ・Ｓ１＝Ｓ２であるから、ｆ１(ｘ)とｆ２(ｘ)の関係は式(14)のようになる。
【数２３】
【００４８】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(21)に示す関係にあるｆ１(ｘ)及びｆ２(ｘ)を、クラス[１]及び[２]の移動機それぞれに用いることにより、クラス毎にスループットの格差を設ける制御が可能となる。
【００４９】
更にクラス数を増やしてクラス[１]〜[Ｍ]のＭクラスある場合は、それぞれのクラスの移動機に対応する関数ｆ()として、以下の関係にあるｆ１(ｘ)，ｆ２(ｘ)，...，ｆＭ(ｘ)を用いることができる。
【数２４】
【００５０】
これにより、クラス[ｉ](ｉ＝２〜Ｍ)の移動機のスループットはクラス[１]の移動機のスループットのＡｉ倍となる。
【００５１】
以上のように移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、例えば特別クラスの移動機は一般クラスの移動機の２倍のスループットとなるように設定するなど、クラス毎にスループット等の格差を柔軟に設定することができる。
【００５２】
［実施例４］
移動機の位置（移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角などを含む）あるいは移動速度に応じて、Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として異なる関数を用いることもできる。
【００５３】
例えば移動機と基地局の間の距離に応じて表２のような対応表を用意しておき、何らかの手段で移動機の位置を検出して、移動機−基地局間の距離を算出し、距離に対応する関数を同表から求めて関数ｆ()として用いればよい。
【表２】
また関数ｆ()が、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）を変数として含んでいてもよい。これは例えば
【数２５】
のように、関数を表す式の中に、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）を示す変数（上記の例ではｐ，ｑ）が含まれることを意味する。この場合は検出した移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）を関数式に代入した結果をＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いればよい。上に例示した式において仮に移動機の位置が（基地局位置を原点と考えて）ｐ＝300、ｑ＝400（メートル）であったとすると、
【数２６】
をＲｉ(ｎ)算出式(2)において用いればよい。
【００５４】
移動機の移動速度に応じた関数ｆ()を用いる場合及び移動機の位置と移動速度の両者に応じた関数ｆ()を用いる場合も、同様の方法によりＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いる関数を移動機の移動速度（及び位置）に対応させて求めることができる。
【００５５】
以上のように、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば基地局から離れていてもスループットが低下しないようにしたり、移動速度が遅い移動機を優先するなど、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００５６】
［実施例５］
Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を通信負荷に応じて変化させることもできる。
例えば基地局に同時に接続されている移動機数を通信負荷の尺度と考え、同時接続移動機数に応じて表３のような対応表を用意しておき、同時接続移動機数を求めて同時接続移動機数に対応する関数を同表から求めて関数ｆ()として用いればよい。
【表３】
【００５７】
また関数ｆ()が、同時接続移動機数を変数として含んでいてもよい。これは例えば
【数２７】
のように、関数を表す式の中に、同時接続移動機数を示す変数（上記の例ではｒ）が含まれることを意味する。この場合は検出した同時接続移動機数を関数式に代入した結果をＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いればよい。上に例示した式において同時接続移動機数がｒ＝２３（台）であったとすると、
【数２８】
をＲｉ(ｎ)算出式(2)において用いればよい。
【００５８】
通信負荷の尺度としてトラヒックチャネルの使用率やその他の指標を用いて通信負荷に応じた関数ｆ()を用いる場合も、同様の方法によりＴ(ｘ)算出式(2)の関数ｆ()として用いる関数をトラヒックチャネル使用率等の通信負荷を示す指標に対応させて求めることができる。
【００５９】
また通信負荷の日時（時間帯、曜日、休日／祝日／平日等の別、季節など）による変動や気象状態（天候、気温、湿度など）による変動、交通状況（渋滞の程度、事故の有無など）による変動などがあらかじめわかっているあるいは推定できるときなどに、日時や気象状態や交通状況に応じてＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を変化させることもできる。この場合も上述の通信負荷へ対応させる場合と同様に、日時や気象状態や交通状況と関数ｆ()の対応表をあらかじめ用意しておき、対応表にしたがって関数ｆ()を求めたり、あるいは関数ｆ()に日時や気象状態や交通状況を変数として含ませておき、日時や気象状態や交通状況を関数式に代入した結果をＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として求めればよい。
【００６０】
以上のように、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば通信負荷の高いときは要求レートの低い移動機を優先するなど、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００６１】
［実施例６］
基地局が複数存在し、それぞれの基地局において図２に示した処理を行なう場合に、Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を基地局毎に独立に選定することもできる。
例えば３局の基地局（基地局１〜３）があるときに、以下のように異なる関数をそれぞれの基地局の処理におけるＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いることができる。
【数２９】
【００６２】
またそれぞれの基地局において独立に、実施例４，５に示したように移動機の位置・移動速度や通信負荷に応じて関数ｆ()を変化させてもよい。例えば３局の基地局（基地局１〜３）があるときに、以下のような関数をそれぞれの基地局の処理におけるＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いることができる。
基地局１： 移動機の位置（座標ｐ，ｑ）に応じて変化させる
【数３０】
基地局２： 通信負荷（同時接続移動機数ｒ）に応じて変化させる
【数３１】
基地局３： 変化させない
ｆ(ｘ)＝ｘ１．５
同様に、複数キャリアがパケット通信に用いられる場合に、キャリア毎あるいは基地局とキャリアの組み合わせ毎に関数ｆ()を独立に選定することもできる。
【００６３】
以上のように、関数ｆ()を基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に独立に選定することにより、例えば通信負荷が一時的に高くなる基地局においては通信負荷に応じた制御を行なったり、移動機の移動速度のばらつきが大きい基地局においては移動速度に応じた制御を行なうなど、基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に適したダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００６４】
前述した本発明の無線パケット通信システムの種々の実施形態は、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()を任意に設定することにより、移動機からの要求レートに基づくダウンリンクパケット送信のスケジューリング（順序付け）を柔軟に設定できる。特に式(8)に基づいて関数ｆ()を設定することにより、相対スループットが目標値になるようなスケジューリングを実現できる。
【００６６】
関数ｆ()として、式(14)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スループットＳｉの最小値と最大値の比率をＫ＋１又は１／（Ｋ＋１）（Ｋは−１より大きい任意の数値）以内に制御可能となる。
【００６７】
関数ｆ()として、式(16)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、
（１）α＞０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が高い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
（２）α＜０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が低い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
移動機間でスループットの格差を拡大（１）あるいは縮小（２）する方向に、ダウンリンク送信のタイミングを任意に制御可能となる。
【００６８】
関数ｆ()として、式(19)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スロット割当時間の平均Ｔｉの最小値と最大値の比率をＬ＋１又は１／（Ｌ＋１）（Ｌは−１より大きい任意の数値）以内に制限するように制御できる。
【００６９】
移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、例えば特別クラスの移動機は一般クラスの移動機の２倍のスループットとなるように設定するなど、クラス毎にスループット等の格差を柔軟に設定することができる。
【００７０】
移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば基地局から離れていてもスループットが低下しないようにしたり、移動速度が遅い移動機を優先するなど、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００７１】
通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば通信負荷の高いときは要求レートの低い移動機を優先するなど、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００７２】
関数ｆ()を基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に独立に選定することにより、例えば通信負荷が一時的に高くなる基地局においては通信負荷に応じた制御を行なったり、移動機の移動速度のばらつきが大きい基地局においては移動速度に応じた制御を行なうなど、基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に適したダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシステム構成図である。
【図２】 本発明によるフローチャートである。
【符号の説明】
１ 移動機
２ 基地局
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信を行う無線通信システムに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
High Data Rate（以後、ＨＤＲと略）システムと称される無線パケット通信システムでは、ダウンリンク送信のタイミングを決定する為のスケジューラが定義されており、それを従来技術として説明する。基地局は、配下の移動機ｉ毎に評価関数Ｆｉ(ｎ)を周期的に更新して、Ｆｉ(ｎ)が最大である移動機に、ダウンリンクの送信を行う（送信タイミングを割り当てる）。ダウンリンク送信が行われると評価関数Ｆｉ(ｎ)は一旦減少した後に、再び増加する。即ち、評価関数Ｆｉ(ｎ)は、大〜小の間を交互に行き来して、値が大きい時に、ダウンリンク送信が行われる。評価関数Ｆｉ(ｎ)の例としてProportional Fairness手法が提案されている（出展：Proceeding of IEEE VTC-2000 Spring, “Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System”, A. Jalali, R. Padovani, R.Pankaj著）。
【０００３】
Proportional Fairness手法は、移動機ｉの時刻ｎにおける以下の評価関数で示される。
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｒｉ(ｎ)＝(１−１／ｔｃ)×Ｒｉ(ｎ−１)＋１／ｔｃ×ｒｉ(ｎ−１) 式(1)
ＤＲＣｉ(ｎ)：移動機ｉのスロットｎにおける要求レート
ｒｉ(ｎ) ：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
Ｒｉ(ｎ) ：移動機ｉに対するスロットｎにおける平均伝送レート（に類する指標）
ｔｃ ：時定数
この式１は、移動機ｉに割り当てた伝送レートの直近の指数重み付け平均を求める式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Proportional Fairness手法は、移動機毎のスループットが移動機からの要求レートに単純に比例するように制御を行なう。従って、Proportional Fairness手法の既存技術では、移動機間の要求レートの違いがそのままスループットの差となって現れ、移動機間のスループット格差を柔軟に調整することはできない。また移動機間の優先度に応じた制御にも対応していない。
【０００５】
従って、Proportional Fairness手法を実運用に適用するために、
・移動機間で、スループットの格差を制御する機能と
・移動機をクラス分けして、クラス毎にスループットの格差を制御する機能と
等を考慮する必要がある。本発明は、Proportional Fairness手法に、これらの機能を追加することにより、実運用を想定した柔軟な運用を行う能力を付加する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
ＤＲＣｉ(ｎ)が常に一定であって、移動機の相対スループットの目標値がＳ(ｘ)である場合、関数ｆ（）は、
Ｃ・ＤＲＣｉ(ｎ)２／Ｓ（ｘ）（Ｃは任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、移動機毎の相対スループット（スループットの相対的な比率）の目標値を、移動機が受信可能な伝送レートxに対する任意の関数Ｓ(x)として設定したときに、目標相対スループットＳ(x)を実現するような制御が可能となる。
【０００７】
また、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
【数３】
ｃ１・ｘ2／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、目標相対スループットＳ(x)を式（１３）のように設定するのと等価であり、スループットの最大値と最小値の比率を制限するように制御することが可能となる。
【０００８】
更に、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
ｆ（ｘ）＝ｘ１−α （α≠０）
又は、これと等価な式
ｃ１・ｘd １（ｃ１、ｄ１は任意定数、ただしｄ１≠１）
であることを特徴とする。
これにより、プロポーショナルフェアネス手法による制御に比べて、移動機間のスループット格差を拡大あるいは縮小するように制御することが可能となる。
【０００９】
更に、本発明の無線パケット通信システムによれば、
移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおけるＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
関数ｆ（）は、
【数４】
ｃ１・ｘ／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする。
これにより、移動機毎のスロット割当て時間の最大値と最小値の比率を制限するように制御することが可能となる。
【００１０】
本発明の無線パケット通信システムにおける他の実施形態によれば、
移動機ｉが基地局へ送信する伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)は、移動機ｉにおいて該ＤＲＣｉ(ｎ)を導出可能な情報であることも好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、システム構成例を示す。１は移動機、２は基地局である。
【００１２】
［実施例１］
Proportional Fairness手法の評価関数Ｆｉ(ｎ)を構成するＲｉ(ｎ)の式(1)を、式(2)に示すように一般化する。即ち、Ｒｉ(ｎ)算出式中のｒｉ(ｎ−１)を、ｒｉ(ｎ−１)の関数ｆ(ｒｉ(ｎ−１))に一般化する。式(2)中の関数ｆ()を様々に定義することにより、無線パケット通信システムの柔軟な運用を実現する。
【００１３】
Ｒｉ(ｎ)＝(１−１／ｔｃ)×Ｒｉ(ｎ−１)＋１／ｔｃ×ｆ(ｒｉ(ｎ−１)) 式(2)
尚、この式は、移動機ｉに対する伝送レートを関数ｆによって変換した値の平均を求めていることに相当する。
【００１４】
以上の式を用いた処理について説明する。処理フロー例を図２に示す。移動機は周期的に（図２の例ではスロット毎に）ＤＲＣ値（に相当する情報）を基地局（又はネットワーク）へ報告する。基地局（又はネットワーク）は、全ての移動機ｉ(ｉ＝１〜Ｎ)について、Ｒｉ(ｎ)の値を式(2)により更新する。それらを用いて、全移動機について評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
を求める。
【００１５】
更に、評価関数Ｆｉ(ｎ)を移動機間で比較を行い、評価関数Ｆｉ(ｎ)が最大値である移動機kに対して伝送レートＤＲＣｋ(ｎ)でパケットを送信する。これらの手順を、周期的に（図２の例ではスロット毎に）繰り返し実施することにより、各移動機あてのパケットを送信する。尚、評価関数Ｆｉ(ｎ)に関する一連の算出・比較処理は、基地局内で行わずに、ネットワーク内の別装置にデータを転送して行うこともできる。
【００１６】
尚、本処理においてＲｉ(ｎ)の算出に用いる式は、式(2)自体である必要はなく、式(2)と等価な式であればいかなる式であっても構わない。例えば以下のような式は式(2)と等価な式である。
【数５】
ここで、ある時間の間全ての移動機の状態が変化しないことを想定し、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
が、平均的には全移動機で、移動機によらず一定値Ｃをとると考える。
ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）＝Ｃ 式(3)
【００１８】
移動機毎のＤＲＣｉ(ｎ)が時間的に(ｎによらず)一定とみなし、移動機毎のスロット割当時間の比率の平均をＴｉとすると、ｒｉ(ｎ−１)＝ＤＲＣｉ又は０であるから、ｆ(ｒｉ(ｎ−１))の平均であるＲｉは近似的に次の式で表される。
【数６】
式(3)，(4)からＴｉをＤＲＣｉで表すと次式になる。
【数７】
これより、移動機毎のスループットの相対的な指標Ｓｉ（相対スループットとする）は次のように表される。
【数８】
逆に、移動機ｉが受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)が常に一定の値ｘであると想定したときの移動機の相対スループットの目標値をｘに対する関数Ｓ(ｘ)として設定したときに、式(6)は以下のようになる。
【数９】
これよりｆ(ｘ)を求めると以下のようになる。
【数１０】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として、式(8)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、移動機の相対スループットの目標値をｘに対する関数として設定した任意のＳ(ｘ)を実現するような制御が可能となる。
【００２４】
ｆ(ｘ)としては、例えばｘに比例するスループットを目標として設定するとＳ(ｘ)＝ｘとなり、式(8)からｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ（Ｃは定数）とすればよいことになる。この例は、従来技術であるProportional Fairness手法に相当し、移動機毎のスループットが移動機からの要求レートに単純に比例することを意味している。但しここで示したｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘは従来技術に相当することから本発明の範囲外であり、ｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外のｆ(ｘ)を用いることが本発明に相当する。
【００２５】
本発明に用いるｆ(ｘ)の単純な例をあげると、目標スループットをｘによらず一定にする場合、Ｓ(ｘ)＝１とすればよいから、式(8)によりｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ２を用いればよい。その他いくつかの単純な場合について、Ｓ(ｘ)とｆ(ｘ)の対応を表１に例示する。
【表１】
本発明に用いるｆ(ｘ)は、上述のようにｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外のいかなる関数でもよいが、一般化した関数の形で表現した例を以下に示す。
【００２７】
たとえば相対スループットの目標値の関数Ｓ(ｘ)が
【数１１】
【数１２】
また更に
【数１３】
【数１４】
以上のように本発明によれば、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()を任意に設定することにより、移動機からの要求レートに基づくダウンリンクパケット送信のスケジューリング（順序付け）を柔軟に設定できる。特に式(8)に基づいて関数ｆ()を設定することにより、相対スループットが目標値になるようなスケジューリングを実現できる。
【００３０】
［実施例２]
更に具体的な例をいくつか示す。相対スループット目標値Ｓ(ｘ)の最小値と最大値の比率を一定値以内とする一例として、
【数１５】
【数１６】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝２，ｂ１＝０，ｂ２＝１，Ｎ２＝１，Ｄ１＝２と設定したのと同等である。
【００３２】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(14)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スループットＳｉの最小値と最大値の比率をＫ＋１又は１／（Ｋ＋１）（Ｋは−１より大きい任意の数値）以内に制御可能となる。
【００３３】
移動機間のスループットの格差を柔軟に設定する別の例として、相対スループット目標値Ｓ(ｘ)を、次式のように設定することも考えられる。
【数１７】
α＜０では、ｘが小さいほうがProportional Fairnessに比べてスループットが高めになる。即ち、移動機間でスループットの格差を縮小する方向に制御が行なわれる。逆にα＞０では、ｘが大きいほうでスループットが高めになる。即ち、移動機間でスループットの格差を拡大する方向に制御が行なわれる。
【００３５】
式(15)を式(8)に代入してｆ(ｘ)を求めると次式となる。
【数１８】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝１，ｂ１＝０，Ｎ２＝１，ｄ１≠１と設定したのと同等である。
【００３７】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(16)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、
（１）α＞０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が高い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
（２）α＜０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が低い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
移動機間でスループットの格差を拡大（１）あるいは縮小（２）する方向に、ダウンリンク送信のタイミングを任意に制御可能となる。
【００３８】
更に別の例としては、スロット割当時間の比率Ｔｉの最小値と最大値の比率を、一定値以内に制限するようにＳ(ｘ)を設定することも可能である。この場合は、移動機が受信可能な伝送レートｘに対応するスロット割当時間の比率Ｔｉを、ｘの関数Ｔ(ｘ)として例えば次式のように設定すればよい。
【数１９】
これにより、Ｌ≧０の場合は、ｘが大きいほどスロット割当時間の比率が高くなり、最大値と最小値の比率はＬ＋１以内となる。−１＜Ｌ＜０の場合は、ｘが小さいほどスロット割当時間の比率が高くなり、最大値と最小値の比率は、１／（Ｌ＋１）以内となる。
【００４０】
Ｔ(ｘ)が式(17)で表されるとき、相対スループット目標値Ｓ(ｘ)は、式(5)から式(6)を導出したのと同様に
【数２０】
【００４１】
式(18)を式(8)に代入してｆ(ｘ)を求めると次式となる。
【数２１】
尚、この式は、式(12)においてＮ１＝２，ｂ１＝０，ｂ２＝１，Ｎ２＝１，ｄ１＝１と設定したのと同等である。
【００４３】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(19)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スロット割当時間の平均Ｔｉの最小値と最大値の比率をＬ＋１又は１／（Ｌ＋１）（Ｌは−１より大きい任意の数値）以内に制限するように制御できる。
【００４４】
ここまでｆ(ｘ)の具体的な例をいくつか示してきたが、最初に述べたように、ｆ(ｘ)としてｆ(ｘ)＝Ｃ・ｘ以外の関数を用いることが本発明の基本的な特徴であり、ここに例示していないｆ(ｘ)を用いることを排除するものではない。
【００４５】
［実施例３］
移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、クラス毎にスループット等の格差を設けることが可能となる。
【００４６】
例えば移動機を２種類のクラス[１]、[２]に分類して、クラス[２]の移動機がクラス[１]の移動機のＡ倍のスループットとする制御を行う場合、クラス[１]の移動機のスループットＳ１とクラス[２]の移動機のスループットＳ２は、式(7)を元に次式で表せる。
【数２２】
Ａ・Ｓ１＝Ｓ２であるから、ｆ１(ｘ)とｆ２(ｘ)の関係は式(14)のようになる。
【数２３】
評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()として、式(21)に示す関係にあるｆ１(ｘ)及びｆ２(ｘ)を、クラス[１]及び[２]の移動機それぞれに用いることにより、クラス毎にスループットの格差を設ける制御が可能となる。
【００４９】
更にクラス数を増やしてクラス[１]〜[Ｍ]のＭクラスある場合は、それぞれのクラスの移動機に対応する関数ｆ()として、以下の関係にあるｆ１(ｘ)，ｆ２(ｘ)，...，ｆＭ(ｘ)を用いることができる。
【数２４】
これにより、クラス[ｉ](ｉ＝２〜Ｍ)の移動機のスループットはクラス[１]の移動機のスループットのＡｉ倍となる。
【００５１】
以上のように移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、例えば特別クラスの移動機は一般クラスの移動機の２倍のスループットとなるように設定するなど、クラス毎にスループット等の格差を柔軟に設定することができる。
【００５２】
［実施例４］
移動機の位置（移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角などを含む）あるいは移動速度に応じて、Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として異なる関数を用いることもできる。
【００５３】
例えば移動機と基地局の間の距離に応じて表２のような対応表を用意しておき、何らかの手段で移動機の位置を検出して、移動機−基地局間の距離を算出し、距離に対応する関数を同表から求めて関数ｆ()として用いればよい。
【表２】
【数２５】
【数２６】
【００５４】
移動機の移動速度に応じた関数ｆ()を用いる場合及び移動機の位置と移動速度の両者に応じた関数ｆ()を用いる場合も、同様の方法によりＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いる関数を移動機の移動速度（及び位置）に対応させて求めることができる。
【００５５】
以上のように、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば基地局から離れていてもスループットが低下しないようにしたり、移動速度が遅い移動機を優先するなど、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００５６】
［実施例５］
Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を通信負荷に応じて変化させることもできる。
例えば基地局に同時に接続されている移動機数を通信負荷の尺度と考え、同時接続移動機数に応じて表３のような対応表を用意しておき、同時接続移動機数を求めて同時接続移動機数に対応する関数を同表から求めて関数ｆ()として用いればよい。
【表３】
また関数ｆ()が、同時接続移動機数を変数として含んでいてもよい。これは例えば
【数２７】
【数２８】
【００５８】
通信負荷の尺度としてトラヒックチャネルの使用率やその他の指標を用いて通信負荷に応じた関数ｆ()を用いる場合も、同様の方法によりＴ(ｘ)算出式(2)の関数ｆ()として用いる関数をトラヒックチャネル使用率等の通信負荷を示す指標に対応させて求めることができる。
【００５９】
また通信負荷の日時（時間帯、曜日、休日／祝日／平日等の別、季節など）による変動や気象状態（天候、気温、湿度など）による変動、交通状況（渋滞の程度、事故の有無など）による変動などがあらかじめわかっているあるいは推定できるときなどに、日時や気象状態や交通状況に応じてＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を変化させることもできる。この場合も上述の通信負荷へ対応させる場合と同様に、日時や気象状態や交通状況と関数ｆ()の対応表をあらかじめ用意しておき、対応表にしたがって関数ｆ()を求めたり、あるいは関数ｆ()に日時や気象状態や交通状況を変数として含ませておき、日時や気象状態や交通状況を関数式に代入した結果をＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として求めればよい。
【００６０】
以上のように、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば通信負荷の高いときは要求レートの低い移動機を優先するなど、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００６１】
［実施例６］
基地局が複数存在し、それぞれの基地局において図２に示した処理を行なう場合に、Ｒｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()を基地局毎に独立に選定することもできる。
例えば３局の基地局（基地局１〜３）があるときに、以下のように異なる関数をそれぞれの基地局の処理におけるＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いることができる。
【数２９】
またそれぞれの基地局において独立に、実施例４，５に示したように移動機の位置・移動速度や通信負荷に応じて関数ｆ()を変化させてもよい。例えば３局の基地局（基地局１〜３）があるときに、以下のような関数をそれぞれの基地局の処理におけるＲｉ(ｎ)算出式(2)の関数ｆ()として用いることができる。
基地局１： 移動機の位置（座標ｐ，ｑ）に応じて変化させる
【数３０】
【数３１】
ｆ(ｘ)＝ｘ１．５
同様に、複数キャリアがパケット通信に用いられる場合に、キャリア毎あるいは基地局とキャリアの組み合わせ毎に関数ｆ()を独立に選定することもできる。
【００６３】
以上のように、関数ｆ()を基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に独立に選定することにより、例えば通信負荷が一時的に高くなる基地局においては通信負荷に応じた制御を行なったり、移動機の移動速度のばらつきが大きい基地局においては移動速度に応じた制御を行なうなど、基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に適したダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００６４】
前述した本発明の無線パケット通信システムの種々の実施形態は、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、評価関数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
の分母Ｒｉ(ｎ)の算出式(2)の関数ｆ()を任意に設定することにより、移動機からの要求レートに基づくダウンリンクパケット送信のスケジューリング（順序付け）を柔軟に設定できる。特に式(8)に基づいて関数ｆ()を設定することにより、相対スループットが目標値になるようなスケジューリングを実現できる。
【００６６】
関数ｆ()として、式(14)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スループットＳｉの最小値と最大値の比率をＫ＋１又は１／（Ｋ＋１）（Ｋは−１より大きい任意の数値）以内に制御可能となる。
【００６７】
関数ｆ()として、式(16)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、
（１）α＞０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が高い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
（２）α＜０で設定することにより、移動機から基地局に通知された最大伝送速度が低い移動機ｉのスループットｉを高くするようにダウンリンク送信タイミングを制御して、
移動機間でスループットの格差を拡大（１）あるいは縮小（２）する方向に、ダウンリンク送信のタイミングを任意に制御可能となる。
【００６８】
関数ｆ()として、式(19)に示すｆ(ｘ)を用いることにより、スロット割当時間の平均Ｔｉの最小値と最大値の比率をＬ＋１又は１／（Ｌ＋１）（Ｌは−１より大きい任意の数値）以内に制限するように制御できる。
【００６９】
移動機を複数のクラスに分類して、それぞれのクラス毎に別個の関数をＲｉ(ｎ)算出式(2)のｆ()として用いることにより、例えば特別クラスの移動機は一般クラスの移動機の２倍のスループットとなるように設定するなど、クラス毎にスループット等の格差を柔軟に設定することができる。
【００７０】
移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば基地局から離れていてもスループットが低下しないようにしたり、移動速度が遅い移動機を優先するなど、移動機の位置（あるいは移動機−基地局間の距離、基地局から見た移動機の方角など）あるいは移動速度に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００７１】
通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じた関数ｆ()を用いることにより、例えば通信負荷の高いときは要求レートの低い移動機を優先するなど、通信負荷あるいは日時や気象状態や交通状況に応じたダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【００７２】
関数ｆ()を基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に独立に選定することにより、例えば通信負荷が一時的に高くなる基地局においては通信負荷に応じた制御を行なったり、移動機の移動速度のばらつきが大きい基地局においては移動速度に応じた制御を行なうなど、基地局毎あるいはキャリア毎あるいはそれらの組み合わせ毎に適したダウンリンクパケット送信スケジューリングを柔軟に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシステム構成図である。
【図２】 本発明によるフローチャートである。
【符号の説明】
１ 移動機
２ 基地局
Claims (4)
- 移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおける前記ＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、前記基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
前記ＤＲＣｉ(ｎ)が常に一定であって、移動機の相対スループットの目標値がＳ(ｘ)である場合、前記関数ｆ（）は、
Ｃ・ＤＲＣｉ(ｎ)２／Ｓ（ｘ）（Ｃは任意定数）
であることを特徴とする無線パケット通信システム。 - 移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおける前記ＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、前記基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
前記関数ｆ（）は、
ｃ１・ｘ2／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする無線パケット通信システム。 - 移動機ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、スロットｎ毎に、ダウンリンクで受信可能な伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)を基地局へ送信し、
基地局は、
Ｒｉ（ｎ）＝（１−１／ｔｃ）×Ｒｉ（ｎ−１）＋１／ｔｃ×ｆ（ｒｉ（ｎ−１））
Ｒｉ(ｎ)：移動機ｉに対する送信可能なスロットｎ毎における伝送レート
ｒｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける伝送レート
ｔｃ：時定数
Ｆｉ（ｎ）＝ＤＲＣｉ（ｎ）／Ｒｉ（ｎ）
Ｆｉ（ｎ）：移動機ｉに対するスロットｎにおける評価関数
を計算し、
Ｆｉ(ｎ)が最大となる移動機ｍを決定し、当該移動機ｍにおける前記ＤＲＣｍ(ｎ)のパケットを、基地局からのダウンリンクで当該移動機ｍ宛てに送信する無線パケット通信システムであって、
前記関数ｆ（）は、
ｃ１・ｘ／（ａ１＋ａ２・ｘ）（ｃ１、ａ１、ａ２は任意定数）
であることを特徴とする無線パケット通信システム。 - 前記移動機ｉが基地局へ送信する前記伝送レートＤＲＣｉ(ｎ)は、前記移動機ｉにおいて該ＤＲＣｉ(ｎ)を導出可能な情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線パケット通信システム。
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