JP4041495B2 - 伝送帯域割り付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝送情報がパケットの単位に伝送される無線伝送系において、個々の端末にこれらのパケットの送信に供される帯域を適宜割り付ける伝送帯域割り付け装置に関する。

広帯域のＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 方式が適用された移動通信システムでは、数百キロビット／秒の速度によるパケット伝送サービスの提供が可能である。
しかし、このような移動通信システムについては、例えば、無線ＬＡＮと同等の速度によるインタネットへのアクセスやストリーミングのサービスの提供を可能とするために、無線周波数帯における占有帯域が増加することなく下りの伝送速度を大幅に高めることができる技術として、ＨＳＤＰＡ(High Speed Downlink Packet Access) の適用および実用化が図られつつある。

図４は、ＨＳＤＰＡが適用された移動通信システムの構成例を示す図である。
図において、無線基地局５０によって形成される無線ゾーン５１（ここでは、簡単のため、ワイドバンドＣＤＭＡ方式に適合した無線ゾーンであると仮定する。）には、端末６０-1〜６０-Nが位置する。
無線基地局５０は、下記の要素から構成される。
・ 空中線系５２
・ 空中線系５２の給電端に接続された無線部５３
・ 無線部５３の復調出力および変調入力に接続された制御部５４
・ 図示されない基地局制御局との間に形成された通信リンク５５と、制御部５４の特定のポートとに接続された網インタフェース部５６
このような構成の移動通信システムでは、制御部５４は、網インタフェース部５６および通信リンク５５を介して上述した基地局制御局と連係することにより下記の事項を達成するために、端末６０-1〜６０-Nとの間で相互に引き渡されるべき伝送情報の生成、解析および中継を行う。
・ 無線ゾーン５１の形成
・ 端末６０-1〜６０-Nの内、その無線ゾーン５１に位置し、かつ何らかの呼（伝送情報が単にパケットの単位に伝送される場合を含む。）が生起した端末（以下では、簡単のため、これらの端末６０-1〜６０-Nの何れにも該当し得ることを意味する符号「６０-c」を付与して示す。）にかかわるチャネル制御および呼設定
無線部５３は、このような制御部５４の配下で空中線系５２を介して端末６０-1〜６０-Nとの間に所定の多元接続方式、周波数配置およびチャネル構成に適合した無線伝送路を適宜形成する。

移動局６０-cは、共通チャネルであるコモンパイロットチャネル（以下、「ＣＰＩＣＨ」という。）を介して無線基地局５０から到来し、かつ既知のパターンで変調された信号のＳＩＲ(信号対干渉波電力比)を測定する。
さらに、移動局６０-cは、このＳＩＲに基づいて「上述したＣＰＩＣＨの伝送品質を示し、かつ下記の項目を示す５ビットからなるＣＱＩ（Channel Quality Indicator)」を生成し、上りのＨＳ−ＤＰＣＣＨチャネルを介して無線基地局５０宛に、そのＣＱＩを送信する。
・ 移動局６０-cが受信可能な１パケットあたりの情報ビット数（現時点において「受信可能な伝送速度」および「下りのリンクの伝送品質」を意味する。）である「ＴＢＳ(Transport Block Size)」
・ そのパケットの伝送に適用されるべき変調方式、チャネライゼーションコード数の組み合わせ(ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme)
無線基地局５０では、プロセンサ５４は、アンテナ５２および無線部５３を介して受信されたＣＱＩを参照することによって、「再送制御」や「スケジューリング」を行う。

ここに、「スケジューリング」とは、『移動局６０-cから通知された上記のＣＱＩに基づいて、その移動局６０-cに「下りのリンク」の帯域を適宜割り付けること』を意味する。
なお、上述した「再送制御」は、パケット毎に含まれるユニークな「ＳＡＷ(Stop and Wait)チャネル」番号で示される後続するＳＡＷ チャネルが適宜識別され、そのＳＡＷが該当するパケットの再送に適用されることによって達成される。

制御部５４は、後続して送信されるべきフレームの宛先に該当する移動局（ここでは、簡単のため、符号「６０-c」で示されると仮定する。）と、そのフレームの伝送に適用されるべきＭＣＳを決定し、このＭＣＳを適用することによってＨＳ−ＤＳＣＨを介してその移動局６０-c宛に、データパケットを送信する。
移動局６０-cは、このようなデータパケットに含まれる誤りチェックビットに基づいてそのデータパケットが正常に受信されたか否かを判定し、かつ既述のＣＱＩと同様に上りのＨＳ−ＤＰＣＣＨチャネルを用いて無線基地局５０宛に、この判別の結果を示す「Ａｃｋ／Ｎａｃｋ信号」を送信する。

無線基地局５０では、制御部５４は、上述したＴＢＳに適合した符号化方式や変調方式を無線部５３に指示し、その無線部５３およびアンテナ５２を介して移動局６０-c宛に下りのパケットを送信することにより、総合的なスループットの向上および維持を図る。
ところで、上述した「スケジューリング」の下で、「このような下りのパケットに対する応答として、あるいは自発的にパケットを送信すること」が許容される移動局の数には、無線伝送路を構成する資源が有限であるために、制約がある。

従来、このような制約の下で移動局６０-1〜６０-Nに対する下りのリンクの割り付けを実現する「スケジューリング」の方式には、下記の方式がある。
・ 移動局６０-1〜６０-Nに対して単に順番に下りのリンクの帯域が割り付けられる「ラウンドロビン（Round Robin）方式」（以下、「ＲＲ方式」という。）
・ 最大の「ＴＢＳ」（受信可能レート）を報告した移動局に下りのリンクの帯域が割り付けられる「ＭａｘＣＩＲ方式」
・ 移動局毎に、『報告された最新の「ＴＢＳ」』と『これらの「ＴＢＳ」の平均値』との比が優先度として求められ、その優先度が最大である移動局に優先的に下りのリンクの帯域を割り付けられる「プロポーショナル・フェアネス（Proportional Fairness）方式」（以下、「ＰＦ方式」という。）がある。

なお、このような「ＰＦ方式」には、例えば、下記の方式も属する。
・ 後述する非特許文献１に開示されるように、『実際に送信が行われた伝送速度（送信レート）に対する最新の「受信可能レート」が相対的に最大である移動局』に下りのリンクの帯域を割り付けられる方式
・ 後述する非特許文献２および非特許文献３に開示されるように、「ＰＦ方式」に、「移動局に対して一定の伝送品質(あるいはスループット)を保証すること」を可能とする改良が施された方式
制御部５４は、上述した「スケジューリング」の方式の内、「ＰＦ方式」に基づく「スケジューリング」に並行して、下記の処理を行う。
・ 上りのＨＳ・ＤＰＣＣＨチャネルを介して移動局６０-cから到来した受信波を復調し、かつ復号化することによって、既述の「ＣＱＩ」、「ＴＢＳ」および「Ａｃｋ／Ｎａｃｋ」を抽出する。
・ 既定の整数Ｋと、時系列ｍと、移動局６０-1〜６０-Nの識別子ｎ（＝１〜Ｎ）とに対して、例えば、下式（１）で定義される『先行して抽出された複数の「Ａｃｋ／Ｎａｃｋ」』の移動平均等として、パケット誤り率ＰＥＲ_n(m)を推定する。

ここに、関数ＡＣＫ_n(m)の値は、Ａｃｋが受信された場合に「１」となり、その「Ａｃｋ」に代わる「Ｎａｃｋ」が受信された場合に「−１」となり、該当する移動局に下りのリンクの帯域が割り付けられる場合に「０」となる。
・ Ａｃｋ／Ｎａｃｋと「移動局６０-n宛に送信されるべきＴＢＳ_TX」とに対して下式(2) で示される算術演算を行うことによって、単位パケット当たりのスループットＴ_n(m)［ビット／パケット］を推定する。

・ 送信されるべきデータのサイズと「ＣＱＩ」とに基づいて既述の「ＭＣＳ」（通常は「ＣＱＩ」に予め対応付けられたユニークな「ＭＣＳ」であるが、該当するデータのサイズが「ＴＢＳ」に対応する値より小さい場合には、その「ＴＢＳ」より小さな「ＴＢＳ」に対応する「ＭＣＳ」となる。）を特定する。
・ 移動局６０-1〜６０-Nの内、『このようにして特定された「ＭＣＳ」に適合した変調方式』に基づいて「上述したスケジューリングの下で下りのリンクの帯域が割り付けられるべき移動局６０-t」宛に、その割り付けを意味するパケット（以下、「アクセス許可通知」という。）をＨＳ−ＳＣＣＨまたはＨＳ−ＤＳＣＨを介して送信する。

すなわち、ＨＳＤＰＡに基づくパケット伝送サービスが並行して提供されるべき個々の端末には、『無線基地局５０から既述の「ＣＰＩＣＨ」を介して到来した信号の伝送品質と、「これらの伝送品質の平均値」との比』の降順に、下りのリンクの帯域が割り付けられる。
したがって、上りの無線チャネルは、実体的な伝送品質に柔軟に適応した「変調方式」および「再送制御」の下で効率的に複数の端末によって共用される。
特開２００２−１７１２８７号公報（請求項１〜８、１０、１１、段落０００６） 特開平１１−２６１６３４号公報（請求項１、段落０００５、００１３、００２０，００２１） "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Persona1 Communication Wireless System", Proceeding of IEEE VTC-2000 Spring, A. Jarali, R. Padovani, R. Pankaj "最低レート保証高速条件付き瞬時ＳＩＲに基づ<高速パケットスケジューラとその特性"，電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ２００２−７５（２００２−０６）,大藤，安部田，佐和橋 "All-IPモバイルアーキテクチヤの提案(3)",電子情報通信学会技術研究報告ＭｏＭｕＣ２００２−３（２００２−０５），小野，松永，百名，岡ノ上

ところで、上述した従来例では、「スケジューリング」には、下記の（課題１）〜（課題３）が何ら是正されることなく既述の「ＰＦ法」が適用されていた。
（課題１） 以下に列記される移動局には、下りのリンクの伝送品質が高い場合であっても下りのリンクの帯域が割り付けられ難い。
・ 無線基地局に対する「見通し距離」内に位置し、下りのリンクの伝送品質の変動が小さい移動局
・ 下りのリンクの伝送品質が十分に高いために、無線基地局５０に通知されるＴＢＳが定常的に「そのＴＢＳの値域の最大値」となる移動局
（課題２） 「下りのリンクの伝送品質の平均値が高い移動局」と、「その伝送品質が低く、この伝送品質の平均値が小さい移動局」との双方に、下りのリンクの帯域の割り付けが同様の優先度で与えられるために、総合的な伝送効率（スループット）はＭａｘＣＩＲ方式が適用された場合より低い。
（課題３） 各移動局によって無線基地局５０に通知されるＴＢＳの値には、そのＴＢＳを求めるために行われる量子化や符号化の過程で生じ、個々の移動局にかかわる「特性の偏差」、環境条件、「不正な改造」その他に起因する誤差が含まれ得る。したがって、「スケジューリング」に基づいて下りのリンクの帯域が割り付けられる端末は、このような誤差によって必ずしも「実体的な下りのリンクの伝送品質」の降順には選定されなかった。

したがって、上述した従来例では、移動局６０-1〜６０-Nには、必ずしも公平に下りのリンクの帯域が割り付けられていなかった。
本発明は、個々の端末に公平にサービスが提供され、かつ下りのリンクのスループットの向上が図られる伝送帯域割り付け装置を提供することを目的とする。

本発明にかかわる第一の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する。統計処理手段は、端末毎に、伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値および分散を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値に対する偏差と分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

すなわち、端末の何れについても、上記の偏差が著しく小さくない限り、既述の伝送品質の変動の幅が小さいほど、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。
したがって、従来例において、「端末によって通知された伝送品質の平均値が大きい場合であっても、その端末にこのような下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度が低くなること」に起因して生じていた既述の（問題点１）が大幅に軽減され、端末に対する下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が高められる。

本発明にかかわる第二の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する。統計処理手段は、伝送品質取得手段によって取得された端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と平均値との比と、その伝送品質と総平均との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

上記の伝送品質と平均値との比は従来の「ＰＦ法」において参照され、その伝送品質と総平均との比は端末の全てについて求められた伝送品質の平均値が小さいほど大きな値となる。
すなわち、既述の「ＰＦ法」に比べて、上述した伝送品質と総平均との比を求める処理が併せて行われることによって、従来例で生じていた既述の（課題２）が軽減される。

したがって、このような（課題２）に起因する「公平性と総合的なスループットとの不均衡」が是正される。
本発明にかかわる第三の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する。統計処理手段は、伝送品質取得手段によって取得された端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値および分散を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と平均値との比と、その伝送品質の総平均値に対する偏差と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

すなわち、端末の何れについても、下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度は、上述した２つの比が重み付けされ、あるいは選択されることによって、既述の公平性とスループットとの間における所望の形態による均衡の下で設定される。
したがって、本発明にかかわる第一の伝送帯域割り付け装置との対比においては、通知された伝送品質の平均値が高い移動局だけではなく、その平均値が低い移動局にも優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明にかかわる第四の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する。統計処理手段は、端末について伝送品質取得手段によって取得された全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、かつこれらの伝送品質の分散を求めると共に、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と平均値との比と、その伝送品質の総平均値に対する偏差と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

上述した偏差は、端末毎に通知された伝送品質の平均値ではなく、これらの端末の全てによって通知された伝送品質の総平均に対する偏差として与えられる。
したがって、上述した第三の伝送帯域割り付け装置との対比においては、端末との間に個別に形成された下りのリンクの伝送品質に広範な格差および変動を伴う場合であっても、これらに端末に下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度は、安定に適正な値に維持される。

本発明にかかわる第五の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける。統計処理手段は、端末毎に、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値および分散を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値に対する偏差と分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

このような構成の伝送帯域割り付け装置は、端末によって通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に適合した優先度で、これらの端末に下りのリンクの帯域が個別に割り付けられる点で、既述の第一の伝送帯域割り付け装置と異なる。
したがって、端末の何れについても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明にかかわる第六の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける。統計処理手段は、端末について伝送品質取得手段によっても重み付けられた全ての伝送品質の分散を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値に対する偏差と分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

このような構成の伝送帯域割り付け装置は、端末によって通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に適合する優先度で、これらの端末に下りのリンクの帯域が個別に割り付けられる。
したがって、端末の何れについても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明にかかわる第七の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける。統計処理手段は、伝送品質取得手段によっても重み付けられた端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と平均値との比と、その伝送品質と総平均との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

このような構成の伝送帯域割り付け装置は、端末によって通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に適合した優先度で、これらの端末に下りのリンクの帯域が個別に割り付けられる点で、既述の第二の伝送帯域割り付け装置と異なる。
したがって、端末の何れについても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明にかかわる第八の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける。統計処理手段は、伝送品質取得手段によっても重み付けられた端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値および分散を求める。割り付け手段は、端末の内、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と平均値との比と、その伝送品質の平均値に対する偏差と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

このような構成の伝送帯域割り付け装置は、端末によって通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に適合する優先度で、これらの端末に下りのリンクの帯域が個別に割り付けられる点で、既述の第三の伝送帯域割り付け装置と異なる。
したがって、端末の何れについても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明にかかわる第九の伝送帯域割り付け装置では、伝送品質取得手段は、端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける。統計処理手段は、端末について伝送品質取得手段によっても重み付けられた全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、かつこれらの伝送品質の分散を求めると共に、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値を求める。割り付け手段は、記端末の内、伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と平均値との比と、その伝送品質の平均値に対する偏差と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける。

このような構成の伝送帯域割り付け装置は、端末によって通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に適合する優先度で、これらの端末に下りのリンクの帯域が個別に割り付けられる点で、既述の第四の伝送帯域割り付け装置と異なる。
したがって、端末の何れについても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

本発明では、既述の（課題１）が大幅に是正あるいは軽減され、端末に対する下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が高められる。
また、本発明では、端末との間に個別に形成された下りのリンクの伝送品質に広範な格差および変動を伴う場合であっても、これらに端末に下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度が安定に適正な値に維持される。

さらに、本発明では、既述の（課題２）に起因する「公平性と総合的なスループットとの不適正な均衡」が軽減される。
また、本発明では、通知された伝送品質の平均値が高い端末だけではなく、その平均値が低い端末にも優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。
さらに、本発明では、何れの端末に対しても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合した優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

また、本発明では、これらの発明が適用された無線伝送系において、伝送帯域のスループットと端末の公平性とが高く維持され、かつ総合的な信頼性およびサービス品質の向上に併せて、ランニングコストの削減が図られる。
上述した目的は、端末によって通知された伝送品質の平均値に対する偏差とこれらの伝送品質の分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような伝送帯域割り付け装置では、何れの端末についても、既述の伝送品質の変動の幅が小さいほど、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。
また、上述した目的は、端末毎に、これらの端末から通知された下りのリンクの伝送品質の平均値に対する偏差と、これらの伝送品質の分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような伝送帯域割り付け装置では、上述した比は、端末毎に通知された伝送品質の平均値ではなく、これらの端末の全てによって通知された伝送品質の平均値に対する上記の偏差と分散との比として与えられる。
さらに、上述した目的は、端末によって通知された伝送品質とその伝送品質の平均値との比と、この伝送品質と全ての端末から通知された伝送品質の総平均との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような伝送帯域割り付け装置では、上述した伝送品質と平均値との比は従来の「ＰＦ法」において参照され、その伝送品質と総平均との比は端末１０-1〜１０-Nの全てについて求められた伝送品質の平均値が小さいほど大きな値となるので、従来例で生じていた既述の（課題２）が是正される。
また、上述した目的は、端末によって通知された伝送品質とその伝送品質の平均値との比と、その伝送品質の『「全ての端末から通知された伝送品質の総平均値」に対する偏差』と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような伝送帯域割り付け装置では、端末の何れについても、下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度は、既述の公平性とスループットとが上述した２つの比が重み付けされ、あるいは選択されることによって所望の比率で決定される。
さらに、上述した目的は、端末によって通知された伝送品質とその伝送品質の平均値との比と、その伝送品質の総平均値に対する偏差と分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような伝送帯域割り付け装置では、上述した偏差は、端末毎に通知された伝送品質の平均値ではなく、これらの端末の全てによって通知された伝送品質の総平均に対する偏差として与えられる。
また、上述した目的は、端末から通知された下りのリンクの伝送品質ではなく、その伝送品質と共に通知された伝送誤り率が大きいほど小さく重み付けられた伝送品質に基づいて求められた優先度で、これらの端末に個別に下りのリンクの帯域が割り付けられる点に特徴がある伝送帯域割り付け装置によって達成される。

このような構成の伝送帯域割り付け装置では、何れの端末についても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合した優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の第一ないし第四の実施形態を示す図である。
本実施形態には、無線基地局５０に変わる無線基地局１０が備えられ、その無線基地局１０には、制御部５４に変わる制御部１１が備えられる。

以下、図１および図２を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、無線基地局１０に備えられた制御部１１によって行われる下記の「スケジューリング」の処理の手順にある。
以下では、移動局の識別子ｎで示される移動局については、符号「６０-n」を付加して表記する。

制御部１１は、「１」ないし「Ｎ」にそれぞれ該当する識別子ｎで示される移動局６０-nについて、下記の算術演算を順次行う。
・ 時系列ｍと、「１」未満である忘却係数μ（＞０）と、『「スケジューリング」の過程で取得された移動局６０-nのＴＢＳ』であるｒ_n(m)とに対して、下記の漸化式(3)、(4)で示される指数平滑法に基づく算術演算を時系列の順に反復することによって、そのｒ_n(m)の平均値Ｒ_n(m)と、このｒｎ(m)の二乗値の平均値Ｓ_n(m)とを求める（図２(1)、(2)）。

Ｒ_n(m)＝μＲ_n(m−１)＋(１−μ)ｒ_n(m) ・・・(3)
Ｓ_n(m)＝μＳ_n(m−１)＋(１−μ)[ｒ_n(m)]² ・・・(4)
なお、これらの漸化式(3)、(4)に基づく指数平滑の対象となる母集団の数（時系列上の区間の長さ）は、上記の忘却係数μが大きいほど長く設定される。
・ これらの平均値Ｒ_n(m)、Ｓ_n(m)および上述したｒ_n(m)に基づいて下式(5) で示される算術演算を行うことによって、時系列ｍの順に、端末６０-nの優先度Ｐａ_n(m)（以下、「優先度ａ」という。）を求める（図２(3)）。

さらに、制御部１１は、上述した算術演算（図２(1)〜(5)）に並行して、移動局６０-1〜６０-Nの内、求められた上記の優先度Ｐａ_n(m)の降順に、あるいはその優先度Ｐａ_n(m)が最大である移動局に対して、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける（図２(a)、(b)）。

ところで、上式(5) の右辺の分母は、移動局毎に時系列ｍの順に求められたＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の分散値の平方根に該当し、その右辺の分子は、このＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の平均値に対する偏差を意味する。
このように本実施形態によれば、何れの移動局についても、上記の偏差が著しく小さくない限り、時系列ｍの順に求められた既述のＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の変動の幅が小さいほど、優先的に上りのリンクに対する送信の下りのリンクの帯域が割り付けられる。

したがって、上記のＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の平均値Ｒ_n(m)が大きいほど、下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度が低くなることに起因して、既述の通りに従来例において生じていた（問題点１）が大幅に是正あるいは軽減され、このような送信の下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が高められる。
［実施形態２］
以下、図１および図２を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する。

本実施形態の特徴は、無線基地局１０に備えられた制御部１１によって行われる下記の「スケジューリング」の処理の手順にある。
制御部１１は、既述の「優先度ａ」を求める算術演算に併せて、移動局６０-1〜６０-Nの全て（ここでは、簡単のため、何れも並行してＨＳＤＰＡに基づく下りのリンクの帯域の割り付けを待機していると仮定する。）について、下記の処理を行う。
・ 時系列ｍと、『「スケジューリング」の過程で取得された移動局６０-nのＴＢＳ』であるｒ_n(m)とに対して、下式(6)、(7)で示されるように、移動平均法に基づく算術演算を時系列の順に反復することによって、移動局６０-1〜６０-Nの全てにかかわるそのｒ_n(m)の平均値Ｒ(m)と、これらのｒ_n(m)の二乗値の平均値Ｓ(m)とを求める（図２(6)、(7)）。

・ これらの平均値Ｒ(m)、Ｓ(m)に併せて、上述したｒ_n(m)に基づいて下式(8) で示される算術演算を行うことによって、時系列ｍの順に、優先度Ｐｂ_n(m)（以下、「優先度ｂ」という。）を求める（図２(8)）。

また、制御部１１は、上述した算術演算に並行して、端末６０-1〜６０-Nの内、『既述の「優先度ａ」（＝Ｐａ_n(m)）および「優先度ｂ」（＝Ｐｂ_n(m)）と既定の係数α、βとに対して下記の式(9)、(10)の何れか示される優先度（以下、「総合優先度」という。）Ｐ_n(m)』を求める（図２(9)）。

Ｐ_n(m)＝α×Ｐａ_n(m)＋βＰｂ_n(m) ・・・(9)
Ｐ_n(m)＝max[α×Ｐａ_n(m)，βＰｂ_n(m)] ・・・(10)
なお、上記の係数α、βは、「個々の端末に対する下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が優先されるべき度合い」と、「総合的なスループットの向上が優先されるべき度合い」とをそれぞれ意味する。

さらに、制御部１１は、このような総合優先度Ｐ_n(m)の降順に、あるいはその総合優先度Ｐ_n(m)が最大である端末に対して、優先的に既述の下りのリンクの帯域を割り付ける（図２(A)、(B)）。
ところで、上式(8) の右辺の分母は、移動局６０-1〜６０-Nについて時系列ｍの順に求められたの全てのＴＢＳの分散値の平方根に該当し、その右辺の分子は、これらＴＢＳ（＝ｒｎ(m)）の全ての平均値に対する個々のＴＢＳの偏差を意味する。

すなわち、何れの移動局についても、下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度は、既述の公平性とスループットとが既述の係数α、βの値の組み合わせに応じた所望の比率で優先される値に設定される。
したがって、上述した第一の実施形態との対比においては、これらの係数α、βが適正な値に設定される限り、他の移動局に比べてＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の平均値が高い移動局に対して優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられ、しかも、その平均値が低い移動局にも優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。

このように本実施形態によれば、上述した（問題点１）だけではなく、『従来例において、「上記のＴＢＳ（＝ｒ_n(m)）の平均値が大きい移動局」と、「その平均値が低い移動局」とに対して下りのリンクの帯域が割り付けられること』に起因して生じていた既述の（問題点２）が大幅に軽減され、このような下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が高められ、かつ総合的なスループットが高く維持される。
［実施形態３］
以下、図１および図２を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。

本実施形態の特徴は、無線基地局１０に備えられた制御部１１によって行われる下記の処理の手順にある。
制御部１１は、下記の点で既述の第一および第二の実施形態と異なる処理を行う。
・ 既述の漸化式(4)、式(7)に基づく算術演算（図２(2)、(7)）を行わない。
・ 既述の式(5)、(8)に基づく算術演算に代えて、下式(11)、(12)に示す算術演算を行うことによって、「優先度ａ」（＝Ｐａ_n(m)）および「優先度ｂ」（＝Ｐｂ_n(m)）を求める（図２(10)、(11)）。

Ｐａ_n(m)＝ｒ_n(m)／Ｒ_n(m) ・・・(11)
Ｐｂ_n(m)＝ｒ_n(m)／Ｒ(m) ・・・(12)
さらに、制御部１１は、このようにして求められた「優先度ａ」および「優先度ｂ」に対して既述の式(9)、(10)の何れかで示される総合優先度Ｐ_n(m)を求め（図２(12)）、その総合優先度Ｐ_n(m)の降順に、あるいはその総合優先度Ｐ_n(m)が最大である端末に対して、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける（図２(A)、(B))。

ところで、上式(11)で示される「優先度ａ」は従来例に適用されていた「ＰＦ法」の下で求められる優先度に等しく、かつ上式(12)で示される「優先度ｂ」は移動局６０-1〜６０-Nの全てから通知されたＴＢＳの平均値が小さいほど大きな値となる。
したがって、上述した第二の実施形態に比べて、「優先度ａ」および「優先度ｂ」の算出の手順が大幅に簡略化されるにもかかわらず、従来例で生じていた既述の（課題２）に起因する「公平性と総合的なスループットとの不適正な均衡」が軽減される。

なお、上述した第二および第三の実施形態では、総合優先度Ｐ_n(m)は、既述の係数α、βに対して与えられる式(9)、(10)の何れか一方として与えられている。
しかし、このような総合優先度Ｐ_n(m)は、例えば、下式(13)に示すように、「優先度ａ」と「優先度ｂ」との単なる積として求められてもよい。
Ｐ_n(m)＝Ｐａ_n(m)×Ｐｂ_n(m) ・・・(13)
［実施形態４］
図３は、本発明の第四の実施形態の動作フローチャートである。

以下、図１および図３を参照して本発明の第四の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、後述するように、無線基地局１０に備えられた制御部１１によって行われ、かつ既述の「ＴＢＳの値ｒ_n(m)」に代えて適用されるべき「ＴＢＳの値ｒ_n′(m)」を算出する処理の手順にある。
このような処理の過程で参照される情報は、以下の通りである。
・ 既述の通りにＣＱＩから直接得られるＴＢＳ（以下、「ＴＢＳ_REQ 」という。）
・ スケジューリングにより帯域が割り付けられた端末に対して実際に送信されるべきデータのサイズであり、かつ上述したＴＢＳ_REQ とは、必ずしも同じ値とはならないＴＢＳ_TX（例えば、無線基地局のバッファに格納され、かつ送信されるべきデータのサイズＴＢＳ_BUF がＴＢＳ_REQ より小さい場合には、そのＴＢＳ_BUF に等しい値で十分であるが、このようなバッファにさらに多くのデータが格納されている場合には、ＴＢＳ_REQ に等しい値に設定されることが望ましい。）
さらに、制御部１１は、これらの情報を参照することによって、下記の処理を行う。
・ 既述の通りに推定されたパケット誤り率ＰＥＲ_n(m)と、ＴＢＳ_TXとに対して下式(14)に示す「ＴＢＳの値ｒ_n′(m)」を算出する（図３(1)）。

ｒ_n′(m)＝（１−ＰＥＲ_n(m)）ＴＢＳ_TX ・・・(14)
・ このＴＢＳ_TXが『上記のＴＢＳ_REQ と既定の定数（≧０）との和以上か否か』（あるいはＴＢＳ_REQ とＴＢＳ_BUF との双方に等しいか否か）を判別し（図３(2))、その判別の結果が偽である場合には、上式に基づいて算出されたｒ_n′(m)を選択する。
・ この判別の結果が真である場合には、下式(15)に示すように、「ＴＢＳの値ｒ_n′(m)」として、ＴＢＳ_TXを適用する（図３(3)）。

ｒ_n′(m)＝ＴＢＳ_TX ・・・(15)
すなわち、「ＴＢＳの値ｒ_n′(m)」は、移動局６０-nによって通知されたＴＢＳの値ｒ_n(m)ではなく、無線基地局１０の主導の下でその無線基地局１０が自立的に取得可能なＴＢＳＴＸおよびパケット誤り率ＰＥＲ_n(m)に基づいて求められる。
したがって、本実施形態によれば、各移動局によって無線基地局１０に通知されるＴＢＳの値に、そのＴＢＳを求めるために行われる量子化や符号化の過程で生じ、個々の移動局の特性の偏差、環境条件、不正な改造その他に起因する誤差が含まれ得る場合であっても、「スケジューリング」に基づいて下りのリンクの帯域が割り付けられる移動局は、「実体的な下りのリンクの伝送品質」に対して適正に選定される。

なお、上述した各実施形態では、既述のＨＳＤＰＡが適用された移動通信システムに本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このような移動通信システムに限定されず、端末によって通知された伝送品質や伝送速度に応じてその端末に対する下りのリンクの帯域の割り付けが適宜行われる限り、適用された多元接続方式、変調方式、周波数配置、チャネル配置、ゾーン構成にかかわらず、多様な無線伝送系に適用可能である。

また、上述した各実施形態では、端末によって通知された伝送品質や伝送速度に応じて変調方式が適宜変更される「適応変調方式」が適用された無線伝送系に本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、このような「適応変調方式」が何ら適用されない場合であっても、上述した伝送品質や伝送速度の通知および下りのリンクの帯域の割り付けに供されるべきパケットや情報の形式および内容の如何にかかわらず、多様な無線伝送系に適応可能である。

さらに、上述した各実施形態では、個々の移動局に特定の無線チャネルの伝送帯域の全てが一定の期間ずつ割り付けられている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、個々の移動局に割り付けられる特定の無線チャネルの帯域と、その特定の無線チャネルが端末毎に割り付けられる期間の長さとの双方もしくは何れか一方が一定ではない場合には、実体的に割り付けられた帯域幅や伝送容量の積算値について、適正な公平性が維持される管理が併せて行われてもよい。

また、上述した各実施形態では、「スケジューリング」は、既述の一通りの形態で行われている。
しかし、このような「スケジューリング」の形態は、例えば、システムの構成、トラヒックの分布その他の事象（例えば、チャネル制御、呼設定、監視制御の過程で識別される。）に適応した形態で適宜変更されることによって、所望の形態による公平性や総合的なスループットが適正に、かつ安定に維持されてもよい。

さらに、上述した第一および第二の実施形態では、式(5)、(8)の右辺の分母に示すように、既述の分散値の平方根に基づいてＴＢＳの平均値に対する偏差が規格化されている。
しかし、このような分母は、例えば、任意の実数γに対して、上述した分散値のγ乗値が適用されることによって、ＴＢＳの分布の相違が所望の程度で重みづけられてもよい。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態による実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。

上述した各実施形態によれば、下記の付記１〜６に記載された伝送帯域割り付け装置が実現される。
（付記１） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する伝送品質取得手段と、
前記伝送品質取得手段によって取得された前記端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値および分散を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
（付記２） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する伝送品質取得手段と、
前記端末について前記伝送品質取得手段によって取得された全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、かつこれらの伝送品質の分散を求めると共に、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
（付記３） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける伝送品質取得手段と、
前記端末について前記伝送品質取得手段によっても重み付けられた全ての伝送品質の分散を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
（付記４） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける伝送品質取得手段と、
前記伝送品質取得手段によっても重み付けられた前記端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質と前記総平均との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
（付記５） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける伝送品質取得手段と、
前記伝送品質取得手段によっても重み付けられた前記端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値および分散を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
（付記６） 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける伝送品質取得手段と、
前記端末について前記伝送品質取得手段によっても重み付けられた全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、かつこれらの伝送品質の分散を求めると共に、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値を求める統計処理手段と、
前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。

産業上の利用の可能性

上述したように本発明にかかわる第一の伝送帯域割り付け装置では、従来例において、「端末によって通知された伝送品質の平均値が大きい場合であっても、その端末にこのような下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度が低くなること」に起因して生じていた既述の（課題１）が大幅に軽減され、端末に対する下りのリンクの帯域の割り付けにかかわる公平性が高められる。

また、本発明にかかわる第二の伝送帯域割り付け装置では、既述の（課題２）に起因する「公平性と総合的なスループットとの不均衡」が是正される。
さらに、本発明にかかわる第三の伝送帯域割り付け装置では、端末によって通知された伝送品質の平均値が高い移動局だけではなく、その平均値が低い移動局にも優先的に下りのリンクの帯域が割り付けられる。

また、本発明にかかわる第四の伝送帯域割り付け装置では、個々の端末との間に個別に形成された下りのリンクの伝送品質に広範な格差および変動を伴う場合であっても、これらに端末に下りのリンクの帯域が割り付けられる優先度は、安定に適正な値に維持される。
さらに、本発明にかかわる第五ないし第九の伝送帯域割り付け装置では、何れの端末に対しても、これらの端末によって通知された下りのリンクの実体的な伝送誤り率に適合する優先度に基づいて、下りのリンクの帯域が割り付けられる。

したがって、これらの発明が適用された無線伝送系では、伝送帯域のスループットと端末の公平性とが高く維持され、かつ総合的な信頼性およびサービス品質の向上に併せて、ランニングコストの削減が図られる。

本発明の第一ないし第四の実施形態を示す図である。 本発明の第一ないし第三の実施形態の動作フローチャートである。 本発明の第四の実施形態の動作フローチャートである。 ＨＳＤＰＡが適用される移動通信システムの構成例を示す図である。

符号の説明

１０，５０ 無線基地局
１１，５４ 制御部
５１ 無線ゾーン
５２ アンテナ
５３ 無線部
５５ 通信リンク
５６ 網インタフェース部
６０ 移動局

Claims (3)

1. 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する伝送品質取得手段と、
   前記端末毎に、前記伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値および分散を求める統計処理手段と、
   前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
   を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
2. 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送品質を取得する伝送品質取得手段と、
   前記伝送品質取得手段によって取得された前記端末の全ての伝送品質の平均をとることによって総平均値を求め、これらの端末毎に、その伝送品質取得手段によって取得された伝送品質の平均値を求める統計処理手段と、
   前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって取得された伝送品質と前記平均値との比と、その伝送品質と前記総平均との比との双方もしくは何れか一方が大きいほど、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
   を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。
3. 端末毎に、これらの端末によって通知された下りのリンクの伝送誤り率と伝送品質とを取得し、この伝送誤り率が小さいほど大きな重みでその伝送品質を重み付ける伝送品質取得手段と、
   前記端末毎に、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の平均値および分散を求める統計処理手段と、
   前記端末の内、前記伝送品質取得手段によって重み付けられた伝送品質の前記平均値に対する偏差と前記分散との比の降順に対応する端末に、優先的に下りのリンクの帯域を割り付ける割り付け手段と
   を備えたことを特徴とする伝送帯域割り付け装置。

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