JP4213445B2 - リソース制御方法、移動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、基地局と移動局間の移動通信におけるリソース制御方法、当該基地局、及び基地局及び移動局を含んで構成された移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動無線通信環境においては、端末の移動や、電波環境の変化によって、受信レベルや干渉量の変動が激しく、通信に必要な無線チャネルなどのリソース量変動が大きい。また、セルラ方式においては、セルごとに利用できるリソース量が変動し、端末の移動によるハンドオーバにより、端末の利用できるリソースが時々刻々変化し、端末が新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した際に割り当てられた伝送速度や誤り率などのいわゆるＱｏＳ（Quality of Service：ネットワークのサービス品質）を、通信の継続時間全体にわたって絶対的に保証するのは難しい。
【０００３】
従来の品質保証サービス（ギャランティサービス）、例えば、移動通信における回線交換を用いた音声サービスにおいては、通信の最中に、受信レベルの低下や、干渉の増加、また、ハンドオーバする際にハンドオーバ先に空きチャネルがないなど、最初に要求されたＱｏＳが満足できなくなった場合、つまりある一定の定められた音声ＱｏＳの提供ができなくなった場合、その時点で通信を切断していた。ユーザにとって、継続したい通信が切断されるということは、大きなサービス性の低下となってしまう。
【０００４】
一方、下記の特許文献１に記載された「移動通信におけるスロット割当方法及びその方法を使用する基地局並びに移動局」の発明では、各ユーザは要求するリソースの最大値と最小値の二つの値を含めたＱｏＳ要求をネットワークに通知する。新たな接続要求が発生した際にネットワークは残り割当可能なリソースをチェックし、接続要求の最大要求リソース量と最小要求リソース量の範囲内でリソースを最大限に利用する。
【０００５】
しかし、この方式では、新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した時のトラヒック状況に応じてリソースを割当てるため、複数のサービスクラスが存在するときに、同一サービスクラスの複数のユーザで接続要求の生起時刻が異なる場合、閑散時に生起したユーザには最大要求リソースを割り当て、輻輳時に生起したユーザには最小要求リソース量で割当てた場合では、同一サービスクラス間のユーザで不公平が生じる。
【０００６】
また、異なるサービスクラス間のユーザの間でも、閑散時に生起した低優先度のユーザが最大要求リソース量で割り当て、輻輳時に生起した高優先度のユーザに最小要求リソース量で割り当てる場合があるため、クラス間のユーザで不公平が生じる。このような同一クラス間ユーザの不公平さ及び異なるクラス間のユーザの不公平さが存在することによって、公平性のあるサービスが提供できず、ユーザ満足度を悪化させる要因となり得る。
【０００７】
例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、移動局（Mobile Station（以下、ＭＳという））１とＭＳ３が高い伝送レートを要求する高サービスクラスに属し、ＭＳ２が低伝送レートを要求する低サービスクラスに属するものとする。なお、図７（ａ）は基地局から移動局への下り方向の通信を、図７（ｂ）は移動局から基地局への上り方向の通信を、それぞれ示す。また、図７（ａ）における矢印の太さは各ＭＳに割り当てられた送信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳに割り当てられた送信電力の積上げグラフＧ１も示す。後述の図８（ａ）における矢印の太さも同様である。更に、図７（ｂ）における矢印の太さは各ＭＳからの受信信号に関する受信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳからの受信電力の積上げグラフＧ２も示す。後述の図８（ｂ）における矢印の太さも同様である。
【０００８】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１、ＭＳ２が新規接続要求を生起したときにはリソースの余裕があったため、ＱｏＳ最大要求を満足できるように、ＭＳ１、ＭＳ２にリソースが割り当てられた。例えば、ＭＳ１、ＭＳ２にそれぞれ３８４ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割り当てられた。
【０００９】
ところが、この状態でＭＳ３が新規接続要求を生起した場合、残り送信電力リソースが少ないため、ＭＳ３には６４ｋｂｐｓの伝送レートしか提供できないこととなる。このため、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に提供するサービスに不公平が生じ、高クラスのＭＳ３が６４ｋｐｂｓで、低クラスのＭＳ２に１９２ｋｂｐｓが割当てられており、異なるクラスユーザであるＭＳ２、ＭＳ３に提供するサービスの不公平も生じる。
【００１０】
このような事態は、ハンドオーバ要求が生起した場合にも生じうる。即ち、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１、ＭＳ２がハンドオーバ要求を生起したときにはリソースの余裕があったため、ＱｏＳ最大要求を満足できるように、ＭＳ１、ＭＳ２にリソースが割り当てられた。例えば、ＭＳ１、ＭＳ２にそれぞれ３８４ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられた。
【００１１】
ところが、この状態でＭＳ３がハンドオーバ要求を生起した場合、残り送信電力リソースが少ないため、ＭＳ３には３２ｋｂｐｓの伝送レートしか提供できないこととなる。このため、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に提供するサービスに不公平が生じ、高クラスのＭＳ３が３２ｋｐｂｓで、低クラスのＭＳ２に３８４ｋｂｐｓが割当てられており、異なるクラスユーザであるＭＳ２、ＭＳ３に提供するサービスの不公平も生じる。
【００１２】
このように、従来の方法では公平性のあるサービスが提供できず、ユーザ満足度を悪化させる要因となり得る。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７８６５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のリソース制御方式では、閑散時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起したユーザに最大要求リソースを割り当て、輻輳時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起したユーザに最小要求リソースを割り当てた場合、同一クラス間のユーザで不公平が生じる。さらに、閑散時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した低優先度クラスのユーザに最大要求リソースを割り当て、輻輳時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した高優先度クラスのユーザに最小要求リソースを割り当てる場合、異なるクラス間のユーザで不公平が生じる。このような同一クラス間ユーザの不公平さ及び異なるクラス間のユーザの不公平さが存在することによって、ハイコストパフォーマンスのサービスが提供できず、ユーザ満足度の向上が困難という欠点があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、同一サービスクラスのユーザ間では、同程度のＱｏＳを提供してサービスの公平性を保ち、異なるサービスクラスのユーザ間では、伝送レートの比率をあらかじめ定められた比率に維持してサービスクラス間のＱｏＳを相対的に保つことができる公平性のあるサービスを提供可能なリソース制御方法、移動通信システム及び基地局を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定ステップと、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出ステップと、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断ステップと、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、を有し、前記再配分ステップでは、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集ステップと、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断ステップと、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、を有し、前記再配分ステップでは、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る移動通信システムは、基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、前記基地局が、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る移動通信システムは、基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、前記基地局が、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る基地局は、所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る基地局は、所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２５】
以上のような本発明に係るリソース制御方法によれば、ユーザの属するサービスクラスに応じてリソースを再配分し、全体のトラヒック容量が変動する場合でも、同一サービスクラスのユーザ間では同程度のリソースを提供してサービスの公平性を保つと共に、異なるサービスクラスのユーザ間では、あらかじめ定められた比率を維持してサービスクラス間の差別化を保つことによって、公平性のあるサービスを提供することが可能となる。
【００２６】
このように、同一のサービスクラス内ユーザの公平性及び異なるサービスクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。特に、容量差の大きい第３世代移動通信システムのセル（以下「３Ｇセル」という。図面においても同様とする。）と第４世代移動通信システムのセル（以下「４Ｇセル」という。図面においても同様とする。）との間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【００３５】
ところで、本発明に係るリソース制御方法は、以下のように、複数のステップから成るリソース制御方法として記述することもできる。
【００３６】
即ち、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、図９に示すように、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定ステップＳ０１と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出ステップＳ０２と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断ステップＳ０３と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合（Ｓ０３で否定判断の場合）に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップＳ０４とを有することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、図１０に示すように、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集ステップ（Ｓ１１）と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断ステップ（Ｓ１２）と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合（Ｓ１２で肯定判断の場合）に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップ（Ｓ１３）とを有することを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。本実施形態の想定する移動通信システムは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基地局１０と、当該基地局１０による無線ゾーン内に位置する移動局（ＭＳ（Mobile Station）ともいう。）２０とを含んで構成され、基地局１０と移動局２０間で無線通信が行われる移動通信システムである。なお、移動局２０は、携帯電話やモバイル端末等の携帯型端末が該当する。
【００４９】
図１には、基地局１０の一構成例を示す構成図を示す。図１に示すように基地局１０は、サーキュレータ１００、復調回路１０１、信号分離回路１０２、通信相手の移動局２０に関する現状の通信品質（例えば伝送レート等）及び優先度（サービスクラス）を認識する優先度認識回路１０４、残りリソース量を確認する残りリソース量確認回路１０５、移動局に提供できる伝送レートを計算する伝送レート計算回路１０６、伝送レートが予め設定された閾値より小さい場合に再配分による伝送レートを計算する再配分による伝送レート計算回路１０７、変調方式及び無線リソース量を決定する変調方式リソース決定回路１０８、決定された伝送レート、変調方式及びリソース量を通知するための通知情報を生成する通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１、変調回路１１０、復号回路１０３、及び符号化回路１１２を含んで構成されている。
【００５０】
この基地局１０に対し、移動局２０から上り方向に送信された伝送要求又は上位ネットワークから下り方向に送信された伝送要求は、サーキュレータ１００、復調回路１０１及び信号分離回路１０２を介して優先度認識回路１０４に入力される。優先度認識回路１０４において優先度（サービスクラス）が認識された後、残りリソース量確認回路１０５により残りリソース量が確認され、該当移動局２０に提供できる伝送レートが伝送レート計算回路１０６により計算される。この伝送レートが予め設定された閾値より小さければ、再配分による伝送レート計算回路１０７が起動され、再配分による伝送レートが計算される。
【００５１】
また、変調方式及び無線リソース量が変調方式リソース決定回路１０８により決定され、決定された変調方式、リソース量及び上記計算で得られた伝送レートは、通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１に入力され、符号化回路１１２を経た下り情報と一緒に、変調回路１１０、サーキュレータ１００を経由し、移動局２０に送信される。
【００５２】
また、信号分離回路１０２、優先度認識回路１０４、残りリソース量確認回路１０５、伝送レート計算回路１０６、再配分による伝送レート計算回路１０７、変調方式リソース決定回路１０８、通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１は、復号回路１０３と符号化回路１１２の後（図１において復号回路１０３と符号化回路１１２の右側）に設けても良い。
【００５３】
なお、前述した本発明に係る基地局に備えた認識手段が優先度認識回路１０４に、見積もり手段が残りリソース量確認回路１０５に、決定手段が伝送レート計算回路１０６、再配分による伝送レート計算回路１０７及び変調方式リソース決定回路１０８に、指示手段が通知情報制御回路１０９に、それぞれ相当する。
【００５４】
図２には、移動局２０の一構成例を示す構成図を示す。図２に示すように移動局２０は、伝送対象の優先度を確認する優先度確認部２００、符号化回路２０１、変調回路２０２、サーキュレータ２０３、信号分離回路２０４、復調回路２０５及び復号回路２０６、受信品質監視部２０７、及び基地局報知部２０８を含んで構成されている。
【００５５】
この移動局２０では、優先度確認部２００が伝送対象の優先度を確認する。この優先度情報は、伝送要求と共に、符号化回路２０１、変調回路２０２及びサーキュレータ２０３を介して基地局１０（図１）へ送信される（本発明のクラス通知手段に相当）。一方、基地局１０によって決定された無線リソース量及び変調方式、伝送レートに関する情報が、サーキュレータ２０３及び信号分離回路２０４を介して符号化回路２０１へ入力される（認識手段に相当）。以降、伝送対象のパケットは、基地局１０によって決定された無線リソース及び変調方式に応じて、変調回路２０２において、変調され、サーキュレータ２０３を介して基地局１０へ伝送される（通信手段に相当）。また、下りの場合は、基地局１０によって決定された無線リソース及び変調方式を信号分離回路２０４から獲得し、それに応じて、復調回路２０５において復調され、復号回路２０６で復号され、下り情報となる（通信手段に相当）。また、受信品質測定部２０７は下りの受信品質を測定し、その測定結果を基地局報知部２０８に出力する。基地局報知部２０８は、一定時間ごとに測定結果の受信品質情報（例えば伝送レート情報）を基地局１０に報知する。なお、受信品質測定部２０７は本発明のサービス品質測定手段に相当し、基地局報知部２０８は、本発明のサービス品質通知手段に相当する。
【００５６】
次に、本発明の特徴である基地局によるリソース制御方法に係る基本動作を説明する。ここでは、ＱｏＳの例として伝送レートを取り上げ、優先度としてユーザが高サービスクラス（クラス１）と低クラス（クラス２）の２つに分けられており、このうちクラス１は高伝送レートrate_1を要求するユーザであり、クラス２は低伝送レートrate_2を要求するユーザであるとする。
【００５７】
システムの残り容量Ａで新規接続要求又はハンドオーバ要求するユーザに提供可能な伝送レートrate_now_iがそれぞれの同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下した場合に、リソースが再配分される。
【００５８】
なお、クラス１とクラス２ユーザの合計（新規接続要求又はハンドオーバ要求のユーザを含む）をＮとする。その内、クラス１のユーザ数をＪ，クラス２のユーザ数がＫとする（Ｊ＋Ｋ＝Ｎ）。Totalは下り又は上りのトータル容量を示す。ＣＤＭＡのコードあたり提供できる伝送レートをrate_chで示し、ターゲットＳＩＲをSIR_tgで示す。
【００５９】
Sum_idown、Sum_iupがそれぞれＭＳｉから見た下り干渉量と基地局から見た上り干渉量である。下りの場合には、ユーザｉにrate_chの伝送レートを提供するために必要な送信電力Power_ch_iを式１で計算する。ここで、Attenuation、Shadowがそれぞれ距離減衰とシャドイングを示す。一方、上りの場合には、rate_chの伝送レートを提供するために基地局における必要な受信電力Power_ch_iを式２で計算する。そして、上り、下りともに、残り容量Ａでユーザに提供できる伝送レートを式３で計算することができる。
【００６０】
Power_ch_i＝(SIR_tg× Sum_idown)／(Attenuation_i×Shadow_i) （下り）…式１
Power_ch_i＝SIR_tg× Sum_iup （上り）…式２
rate_now_i＝rate_ch×（Ａ／Power_ch_i） …式３
【００６１】
計算したrate_now_iが同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下すると、リソースを再配分する。再配分方法を以下に示す。
【００６２】
rate_1／rate_2＝Ｒ …式４
【数１】
…式５
【００６３】
式４，５を満足できるrate_1，rate_2を計算し、クラス１及びクラス２のユーザにrate_1，rate_2を提供するために必要なリソース量rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_iを割り当てる。
【００６４】
上記のような基本動作に基づいて、接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時及び空きリソースが生じたとき等のリソース再配分時のそれぞれにおける基地局のリソース制御処理を順に説明する。
【００６５】
図３には、接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時の基地局動作のフローチャートを示す。
【００６６】
基地局では、接続要求を待ち（Ｓ３０１）、接続要求があった場合（Ｓ３０１で肯定判断）、残り割当可能なリソース量Ａをチェックし（Ｓ３０２）、この残りリソース量Ａで該当移動局（接続要求ユーザ）に提供できるＱｏＳ、例えば伝送レートrate_now_iを計算する（Ｓ３０３）。そして、rate_now_iが同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下しているか否かを判断する（Ｓ３０４）。このＳ３０４では、rate_1（又はrate_2）に対するrate_now_iの変動率に関する所定の許容幅αを用いて、クラス１に属するユーザについて((rate_now_i/rate_1)<1-α)若しくは ((rate_now_i/rate_1)>1+α)、又はクラス２に属するユーザについて((rate_now_i/rate_2)<1-α)若しくは ((rate_now_i/rate_2)>1+α)が成立する状態か否かを判断してもよい。
【００６７】
rate_now_iが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下していない場合（Ｓ３０４で否定判断）、該当移動局（接続要求ユーザ）の伝送レートをrate_now_iに決定し（Ｓ３０８）、rate_now_iを提供するために必要なリソース量（rate_now_i／rate_ch×Power_ch_i）を該当移動局へ割当てて（Ｓ３０９）、処理を終了する。
【００６８】
一方、rate_now_iが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下した場合は、上記式４、式５を満たすrate_1及びrate_2を算出し（Ｓ３０５）、サービスクラス１、２のユーザ向けにそれぞれrate_1、rate_2を決定する（Ｓ３０６）。そして、そのレートを提供するために必要なリソース量（rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_i）を各サービスクラスのユーザに割り当てて（Ｓ３０７）、処理を終了する。上記のＲは、予め決定された値であるが、このＲを変動させることで、同一サービスクラス内及び異なるサービスクラス間でのユーザの公平性の度合いを調整することができる。
【００６９】
図４には、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔経過したときにおける基地局のリソース再配分動作のフローチャートを示す。
【００７０】
基地局では、空きリソースが生じた又は一定時間間隔経過したか否かを監視しており（Ｓ４０１）、空きリソースが生じた又は一定時間間隔経過した場合、各サービスクラスの各ユーザの伝送レートをチェックする（Ｓ４０２）。そして、全ユーザのうちＰ％のユーザの伝送レートが、同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下しているか否かを判断する（Ｓ４０３）。このＳ４０３では、rate_1（又はrate_2）に対するrate_now_iの変動率に関する所定の許容幅αを用いて、クラス１のとき((rate_now_i/rate_1)<1-α) 若しくは ((rate_now_i/rate_1)>1+α)、又はクラス２のとき((rate_now_i/rate_2)<1-α) 若しくは ((rate_now_i/rate_2)>1+α)である状態がＰ％のユーザの伝送レートに成立するか否かを判断してもよい。
【００７１】
ここで、否定判断されれば、Ｓ４０１へ戻る。一方、Ｐ％のユーザの伝送レートが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下していれば、上記式４、式５を満たすrate_1及びrate_2を算出し（Ｓ４０４）、サービスクラス１、２のユーザ向けにそれぞれrate_1、rate_2を決定する（Ｓ４０５）。そして、そのレートを提供するために必要なリソース量（rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_i）を各サービスクラスのユーザに割り当てて（Ｓ４０６）、処理を終了する。上記のＲ及びユーザ割合Ｐは、ともに予め決定された値である。また、これらＲ、Ｐの両方又は一方を変動させることで、同一サービスクラス内及び異なるサービスクラス間でのユーザの公平性の度合いを調整することができる。
【００７２】
上記のような本実施形態の処理による再配分後の伝送レートのイメージを、図５及び図６に示す。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１とＭＳ３が高い伝送レートを要求する高サービスクラスに属し、ＭＳ２が低伝送レートを要求する低サービスクラスに属するものとする。なお、図５（ａ）は基地局から移動局への下り方向の通信を、図５（ｂ）は移動局から基地局への上り方向の通信を、それぞれ示す。また、図５（ａ）における矢印の太さは各ＭＳに割り当てられた送信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳに割り当てられた送信電力の積上げグラフＧ１も示す。後述の図６（ａ）における矢印の太さも同様である。更に、図５（ｂ）における矢印の太さは各ＭＳからの受信信号に関する受信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳからの受信電力の積上げグラフＧ２も示す。後述の図６（ｂ）における矢印の太さも同様である。
【００７３】
ＭＳ１、ＭＳ２のみにリソースが割当てられた状態で、ＭＳ３に新規伝送要求が生起した場合、残りリソースが足りなくてもリソース再配分が行われ、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に２５６ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられ、低クラスのＭＳ２に１２８ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられる。
【００７４】
このように、リソースを必要に応じて再配分することで、同一クラスユーザには同じ程度のサービス品質を提供し、異なるクラスユーザ間では、サービス品質の比率を一定値に保つことで、公平性のあるＱｏＳを提供することができる。
【００７５】
この再配分は、ハンドオーバ要求が生起した場合にも適用できる。即ち、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１〜ＭＳ３が同一サービスクラスのユーザであるとして、ＭＳ１、ＭＳ２のみにリソースが割当てられた状態で、移動に伴いＭＳ３からハンドオーバ要求が生起した場合、残りリソースが足りなくてもリソース再配分が行われ、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１〜ＭＳ３の各々に２５６ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられる。この場合も、同一クラスユーザには同じ程度のサービス品質を提供することで、公平性のあるＱｏＳを提供することができる。特に、容量差の大きい３Ｇセルと４Ｇセルとの間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【００７６】
ここで、前述した図３の処理および図４の処理について、具体的な数値を用いて補足説明する。
【００７７】
まず、前提条件を述べる。図１１には、サービスクラス１、２のそれぞれの最大要求量および最小要求量を示す。コード毎の伝送レートは５００kbpsとし、セル全体の容量Ｗは１０Mbpsとする。また、クラス１に対するクラス２の比率（クラス２／クラス１）Ｒは２とする。サービス品質（ＱｏＳ）の一例として伝送レートを対象とする。なお、上記実施形態では、式５において、下りは、各ユーザ宛ての送信パワーの合計が基地局の総送信パワーに等しいことを前提として成立し、上りは、各ユーザからの総受信電力が基地局の合計許容な受信電力に等しいことを前提として成立するが、ここでは説明の簡単化のため、上り下りともセル容量の観点から、各ユーザに割り当てた伝送レートの合計がセル総容量に等しいことを前提として成立するものとする。
【００７８】
次に、図３の処理に関する数値例を説明する。
【００７９】
図１２（ａ）には、ユーザのクラス、生起順及び割り当てた伝送レートを示す。ユーザＡ、Ｃがクラス１のユーザで、ユーザＢがクラス２のユーザであり、生起順はＡ、Ｂ、Ｃの順とする。ユーザＡが新規接続要求を生起した時には、リソースが空いていたため、最大要求の３Mbpsが割り当てられた。その後、ユーザＢが新規接続要求を生起した時には、残りリソース量がユーザＢの最大要求より多いため、ユーザＢの最大要求の６Mbpsが割り当てられた。この状態でさらに、ユーザＣが新規接続要求を生起した時に、残りリソースが１Mbpsしかないため、ユーザＣの最小要求である１Mbpsが割り当てられた。この場合、同一クラス１のユーザＡ，Ｃ間では、サービスの格差が大きく、また、異なるクラスのユーザＢ、Ｃ間では、伝送レートの比率が６倍にもなってしまう。
【００８０】
ここで、本発明を適用した場合のリソース再配分方法を説明する。再配分後のクラス１、クラス２ユーザの割当レートをそれぞれｒ１、ｒ２とする。ここでは、Ｒがクラス間伝送レートの比率、Ｎ１、Ｎ２がそれぞれクラス１、２のユーザ数である。Ｗはセル全体の容量である。
ｒ２／ｒ１＝Ｒ …（式６）
Ｎ１×ｒ１＋Ｎ２×ｒ２＝Ｗ …（式７）
【００８１】
この場合、Ｎ１＝２、Ｎ２＝１を式７に代入することで、式６、７からｒ１＝２．５Mbps、ｒ２＝５Mbpsが得られる。つまり、クラス１のユーザには５コードを割り当てることで提供できる伝送レートが２．５Mbpsになり、クラス２のユーザには１０コードを割り当てることで提供できる伝送レートが５Mbpsになる。
【００８２】
図１２（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス１のユーザＡ、Ｃ間では、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢと、クラス１のユーザＡ、Ｃとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８３】
次に、図４の処理に関する数値例として、リソースが余った場合の例を説明する。なお、ここでは、一例として、クラス１のユーザについては２Mbpsを中心とする１．６〜２．４Mbpsの範囲内にない状態、クラス２のユーザについては４Mbpsを中心とする３．２〜４．８Mbpsの範囲内にない状態が、全ユーザの５０％以上のユーザに生じている場合に、図４のＳ４０３では肯定判断（即ち、リソース再配分を行う判断）がされるものとする。
【００８４】
図１３（ａ）には、ユーザＡが終了する前における各ユーザの伝送レートを示す。このときクラス１のユーザＣには１．５Mbpsが割り当てられ、クラス２のユーザＢ、Ｄには３Mbpsが割り当てられているため、全てのユーザ（１００％のユーザ）に上記状態が生じている。このため、図４のＳ４０３では肯定判断がなされ、Ｓ４０４以降のリソースの再配分に関する処理が実行される。この場合、ユーザＡが終了後には、クラス１、２のユーザ数Ｎ１、Ｎ２がそれぞれ１，２になるため、上記の式６、７を用いると、ｒ２＝４Mbps、ｒ１＝２Mbpsとなる。
【００８５】
図１３（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス２のユーザＢ、Ｄ間では、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢ、Ｄと、クラス１のユーザＣとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８６】
最後に、図４の処理に関する数値例として、一定時間間隔で各ユーザの伝送レートを測定した結果、リソース再配分を要するものと判断した場合の例を説明する。なお、ここでは、一例として、クラス１のユーザについては２Mbpsを中心とする１．４〜２．６Mbpsの範囲内にない状態、クラス２のユーザについては４Mbpsを中心とする２．８〜５．２Mbpsの範囲内にない状態が、全ユーザの５０％以上のユーザに生じている場合に、図４のＳ４０３では肯定判断（即ち、リソース再配分を行う判断）がされるものとする。また、本例では、セル全体の容量Ｗは９Mbpsとする。
【００８７】
図１４（ａ）には、再配分前における各ユーザの伝送レートを示す。このときクラス２のユーザＢ、Ｄには３Mbpsが割り当てられているため、上記状態は生じていないが、クラス１のユーザＡ、Ｃには１Mbpsしか割り当てられていないため、上記状態が生じている。即ち、全てのユーザのうち５０％のユーザに上記状態が生じているため、図４のＳ４０３では肯定判断がなされ、Ｓ４０４以降のリソースの再配分に関する処理が実行される。この場合、クラス１、２のユーザ数N１、N２がともに２で、容量Ｗが９Mbpsであるため、上記の式６、７を用いると、ｒ２＝３Mbps、ｒ１＝１．５Mbpsとなる。
【００８８】
図１４（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス１のユーザＡ、Ｃ間では、同程度のサービスが提供でき、クラス２のユーザＢ、Ｄ間でも、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢ、Ｄと、クラス１のユーザＡ、Ｃとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、２つのサービスクラスが設けられた態様で説明したが、３つ以上のサービスクラスが設けられた態様でも適用可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザの属するサービスクラスに応じてリソースを再配分し、全体のトラヒック容量が変動する場合でも、同一サービスクラスのユーザ間では同程度のリソースを提供してサービスの公平性を保つと共に、異なるサービスクラスのユーザ間では、あらかじめ定められた比率を維持してサービスクラス間の差別化を保つことによって、公平性のあるサービスを提供することが可能となる。
【００９１】
このように、同一のサービスクラス内ユーザの公平性及び異なるサービスクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。特に、容量差の大きい３Ｇセルと４Ｇセルとの間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態における基地局の構成図である。
【図２】発明の実施形態における移動局の構成図である。
【図３】接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時に基地局により実行される処理を示すフローチャートである。
【図４】空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔にて基地局により実行されるリソース再配分処理を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態において新規伝送要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図６】本実施形態においてハンドオーバ要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図７】従来方式において新規伝送要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図８】従来方式においてハンドオーバ要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図９】本発明に係るリソース制御方法の第１の態様を示す流れ図である。
【図１０】本発明に係るリソース制御方法の第２の態様を示す流れ図である。
【図１１】サービスクラス１、２のそれぞれの最大要求量および最小要求量に関する前提条件を示す表である。
【図１２】（ａ）は図３の処理におけるリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図３の処理におけるリソース再配分後の数値例を示す表である。
【図１３】（ａ）は図４の処理でリソースが余った場合におけるリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図４の処理でリソースが余った場合におけるリソース再配分後の数値例を示す表である。
【図１４】（ａ）は図４の処理で一定時間間隔の測定結果に基づくリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図４の処理で一定時間間隔の測定結果に基づくリソース再配分後の数値例を示す表である。
【符号の説明】
１０…基地局、２０…移動局、１００…サーキュレータ、１０１…復調回路、１０２…信号分離回路、１０３…復号回路、１０４…優先度認識回路、１０５…残りリソース量確認回路、１０６…伝送レート計算回路、１０７…再配分による伝送レート計算回路、１０８…変調方式リソース決定回路、１０９…通知情報制御回路、１１０…変調回路、１１１…信号多重回路、１１２…符号化回路、２００…優先度確認部、２０１…符号化回路、２０２…変調回路、２０３…サーキュレータ、２０４…信号分離回路、２０５…復調回路、２０６…復号回路、２０７…受信品質測定部、２０８…基地局報知部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局と移動局間の移動通信におけるリソース制御方法、当該基地局、及び基地局及び移動局を含んで構成された移動通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動無線通信環境においては、端末の移動や、電波環境の変化によって、受信レベルや干渉量の変動が激しく、通信に必要な無線チャネルなどのリソース量変動が大きい。また、セルラ方式においては、セルごとに利用できるリソース量が変動し、端末の移動によるハンドオーバにより、端末の利用できるリソースが時々刻々変化し、端末が新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した際に割り当てられた伝送速度や誤り率などのいわゆるＱｏＳ（Quality of Service：ネットワークのサービス品質）を、通信の継続時間全体にわたって絶対的に保証するのは難しい。
【０００３】
従来の品質保証サービス（ギャランティサービス）、例えば、移動通信における回線交換を用いた音声サービスにおいては、通信の最中に、受信レベルの低下や、干渉の増加、また、ハンドオーバする際にハンドオーバ先に空きチャネルがないなど、最初に要求されたＱｏＳが満足できなくなった場合、つまりある一定の定められた音声ＱｏＳの提供ができなくなった場合、その時点で通信を切断していた。ユーザにとって、継続したい通信が切断されるということは、大きなサービス性の低下となってしまう。
【０００４】
一方、下記の特許文献１に記載された「移動通信におけるスロット割当方法及びその方法を使用する基地局並びに移動局」の発明では、各ユーザは要求するリソースの最大値と最小値の二つの値を含めたＱｏＳ要求をネットワークに通知する。新たな接続要求が発生した際にネットワークは残り割当可能なリソースをチェックし、接続要求の最大要求リソース量と最小要求リソース量の範囲内でリソースを最大限に利用する。
【０００５】
しかし、この方式では、新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した時のトラヒック状況に応じてリソースを割当てるため、複数のサービスクラスが存在するときに、同一サービスクラスの複数のユーザで接続要求の生起時刻が異なる場合、閑散時に生起したユーザには最大要求リソースを割り当て、輻輳時に生起したユーザには最小要求リソース量で割当てた場合では、同一サービスクラス間のユーザで不公平が生じる。
【０００６】
また、異なるサービスクラス間のユーザの間でも、閑散時に生起した低優先度のユーザが最大要求リソース量で割り当て、輻輳時に生起した高優先度のユーザに最小要求リソース量で割り当てる場合があるため、クラス間のユーザで不公平が生じる。このような同一クラス間ユーザの不公平さ及び異なるクラス間のユーザの不公平さが存在することによって、公平性のあるサービスが提供できず、ユーザ満足度を悪化させる要因となり得る。
【０００７】
例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、移動局（Mobile Station（以下、ＭＳという））１とＭＳ３が高い伝送レートを要求する高サービスクラスに属し、ＭＳ２が低伝送レートを要求する低サービスクラスに属するものとする。なお、図７（ａ）は基地局から移動局への下り方向の通信を、図７（ｂ）は移動局から基地局への上り方向の通信を、それぞれ示す。また、図７（ａ）における矢印の太さは各ＭＳに割り当てられた送信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳに割り当てられた送信電力の積上げグラフＧ１も示す。後述の図８（ａ）における矢印の太さも同様である。更に、図７（ｂ）における矢印の太さは各ＭＳからの受信信号に関する受信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳからの受信電力の積上げグラフＧ２も示す。後述の図８（ｂ）における矢印の太さも同様である。
【０００８】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１、ＭＳ２が新規接続要求を生起したときにはリソースの余裕があったため、ＱｏＳ最大要求を満足できるように、ＭＳ１、ＭＳ２にリソースが割り当てられた。例えば、ＭＳ１、ＭＳ２にそれぞれ３８４ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割り当てられた。
【０００９】
ところが、この状態でＭＳ３が新規接続要求を生起した場合、残り送信電力リソースが少ないため、ＭＳ３には６４ｋｂｐｓの伝送レートしか提供できないこととなる。このため、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に提供するサービスに不公平が生じ、高クラスのＭＳ３が６４ｋｐｂｓで、低クラスのＭＳ２に１９２ｋｂｐｓが割当てられており、異なるクラスユーザであるＭＳ２、ＭＳ３に提供するサービスの不公平も生じる。
【００１０】
このような事態は、ハンドオーバ要求が生起した場合にも生じうる。即ち、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１、ＭＳ２がハンドオーバ要求を生起したときにはリソースの余裕があったため、ＱｏＳ最大要求を満足できるように、ＭＳ１、ＭＳ２にリソースが割り当てられた。例えば、ＭＳ１、ＭＳ２にそれぞれ３８４ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられた。
【００１１】
ところが、この状態でＭＳ３がハンドオーバ要求を生起した場合、残り送信電力リソースが少ないため、ＭＳ３には３２ｋｂｐｓの伝送レートしか提供できないこととなる。このため、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に提供するサービスに不公平が生じ、高クラスのＭＳ３が３２ｋｐｂｓで、低クラスのＭＳ２に３８４ｋｂｐｓが割当てられており、異なるクラスユーザであるＭＳ２、ＭＳ３に提供するサービスの不公平も生じる。
【００１２】
このように、従来の方法では公平性のあるサービスが提供できず、ユーザ満足度を悪化させる要因となり得る。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７８６５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のリソース制御方式では、閑散時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起したユーザに最大要求リソースを割り当て、輻輳時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起したユーザに最小要求リソースを割り当てた場合、同一クラス間のユーザで不公平が生じる。さらに、閑散時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した低優先度クラスのユーザに最大要求リソースを割り当て、輻輳時に新規接続要求又はハンドオーバ要求を生起した高優先度クラスのユーザに最小要求リソースを割り当てる場合、異なるクラス間のユーザで不公平が生じる。このような同一クラス間ユーザの不公平さ及び異なるクラス間のユーザの不公平さが存在することによって、ハイコストパフォーマンスのサービスが提供できず、ユーザ満足度の向上が困難という欠点があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、同一サービスクラスのユーザ間では、同程度のＱｏＳを提供してサービスの公平性を保ち、異なるサービスクラスのユーザ間では、伝送レートの比率をあらかじめ定められた比率に維持してサービスクラス間のＱｏＳを相対的に保つことができる公平性のあるサービスを提供可能なリソース制御方法、移動通信システム及び基地局を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定ステップと、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出ステップと、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断ステップと、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、を有し、前記再配分ステップでは、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集ステップと、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断ステップと、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、を有し、前記再配分ステップでは、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る移動通信システムは、基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、前記基地局が、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る移動通信システムは、基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、前記基地局が、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る基地局は、所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る基地局は、所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、を備え、前記再配分手段は、前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、各移動局に対しリソースを再配分する、ことを特徴とする。
【００２５】
以上のような本発明に係るリソース制御方法によれば、ユーザの属するサービスクラスに応じてリソースを再配分し、全体のトラヒック容量が変動する場合でも、同一サービスクラスのユーザ間では同程度のリソースを提供してサービスの公平性を保つと共に、異なるサービスクラスのユーザ間では、あらかじめ定められた比率を維持してサービスクラス間の差別化を保つことによって、公平性のあるサービスを提供することが可能となる。
【００２６】
このように、同一のサービスクラス内ユーザの公平性及び異なるサービスクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。特に、容量差の大きい第３世代移動通信システムのセル（以下「３Ｇセル」という。図面においても同様とする。）と第４世代移動通信システムのセル（以下「４Ｇセル」という。図面においても同様とする。）との間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【００３５】
ところで、本発明に係るリソース制御方法は、以下のように、複数のステップから成るリソース制御方法として記述することもできる。
【００３６】
即ち、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、図９に示すように、一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定ステップＳ０１と、測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出ステップＳ０２と、算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断ステップＳ０３と、前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合（Ｓ０３で否定判断の場合）に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップＳ０４とを有することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明に係るリソース制御方法は、基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、図１０に示すように、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集ステップ（Ｓ１１）と、得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断ステップ（Ｓ１２）と、前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合（Ｓ１２で肯定判断の場合）に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップ（Ｓ１３）とを有することを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。本実施形態の想定する移動通信システムは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基地局１０と、当該基地局１０による無線ゾーン内に位置する移動局（ＭＳ（Mobile Station）ともいう。）２０とを含んで構成され、基地局１０と移動局２０間で無線通信が行われる移動通信システムである。なお、移動局２０は、携帯電話やモバイル端末等の携帯型端末が該当する。
【００４９】
図１には、基地局１０の一構成例を示す構成図を示す。図１に示すように基地局１０は、サーキュレータ１００、復調回路１０１、信号分離回路１０２、通信相手の移動局２０に関する現状の通信品質（例えば伝送レート等）及び優先度（サービスクラス）を認識する優先度認識回路１０４、残りリソース量を確認する残りリソース量確認回路１０５、移動局に提供できる伝送レートを計算する伝送レート計算回路１０６、伝送レートが予め設定された閾値より小さい場合に再配分による伝送レートを計算する再配分による伝送レート計算回路１０７、変調方式及び無線リソース量を決定する変調方式リソース決定回路１０８、決定された伝送レート、変調方式及びリソース量を通知するための通知情報を生成する通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１、変調回路１１０、復号回路１０３、及び符号化回路１１２を含んで構成されている。
【００５０】
この基地局１０に対し、移動局２０から上り方向に送信された伝送要求又は上位ネットワークから下り方向に送信された伝送要求は、サーキュレータ１００、復調回路１０１及び信号分離回路１０２を介して優先度認識回路１０４に入力される。優先度認識回路１０４において優先度（サービスクラス）が認識された後、残りリソース量確認回路１０５により残りリソース量が確認され、該当移動局２０に提供できる伝送レートが伝送レート計算回路１０６により計算される。この伝送レートが予め設定された閾値より小さければ、再配分による伝送レート計算回路１０７が起動され、再配分による伝送レートが計算される。
【００５１】
また、変調方式及び無線リソース量が変調方式リソース決定回路１０８により決定され、決定された変調方式、リソース量及び上記計算で得られた伝送レートは、通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１に入力され、符号化回路１１２を経た下り情報と一緒に、変調回路１１０、サーキュレータ１００を経由し、移動局２０に送信される。
【００５２】
また、信号分離回路１０２、優先度認識回路１０４、残りリソース量確認回路１０５、伝送レート計算回路１０６、再配分による伝送レート計算回路１０７、変調方式リソース決定回路１０８、通知情報制御回路１０９、信号多重回路１１１は、復号回路１０３と符号化回路１１２の後（図１において復号回路１０３と符号化回路１１２の右側）に設けても良い。
【００５３】
なお、前述した本発明に係る基地局に備えた認識手段が優先度認識回路１０４に、見積もり手段が残りリソース量確認回路１０５に、決定手段が伝送レート計算回路１０６、再配分による伝送レート計算回路１０７及び変調方式リソース決定回路１０８に、指示手段が通知情報制御回路１０９に、それぞれ相当する。
【００５４】
図２には、移動局２０の一構成例を示す構成図を示す。図２に示すように移動局２０は、伝送対象の優先度を確認する優先度確認部２００、符号化回路２０１、変調回路２０２、サーキュレータ２０３、信号分離回路２０４、復調回路２０５及び復号回路２０６、受信品質監視部２０７、及び基地局報知部２０８を含んで構成されている。
【００５５】
この移動局２０では、優先度確認部２００が伝送対象の優先度を確認する。この優先度情報は、伝送要求と共に、符号化回路２０１、変調回路２０２及びサーキュレータ２０３を介して基地局１０（図１）へ送信される（本発明のクラス通知手段に相当）。一方、基地局１０によって決定された無線リソース量及び変調方式、伝送レートに関する情報が、サーキュレータ２０３及び信号分離回路２０４を介して符号化回路２０１へ入力される（認識手段に相当）。以降、伝送対象のパケットは、基地局１０によって決定された無線リソース及び変調方式に応じて、変調回路２０２において、変調され、サーキュレータ２０３を介して基地局１０へ伝送される（通信手段に相当）。また、下りの場合は、基地局１０によって決定された無線リソース及び変調方式を信号分離回路２０４から獲得し、それに応じて、復調回路２０５において復調され、復号回路２０６で復号され、下り情報となる（通信手段に相当）。また、受信品質測定部２０７は下りの受信品質を測定し、その測定結果を基地局報知部２０８に出力する。基地局報知部２０８は、一定時間ごとに測定結果の受信品質情報（例えば伝送レート情報）を基地局１０に報知する。なお、受信品質測定部２０７は本発明のサービス品質測定手段に相当し、基地局報知部２０８は、本発明のサービス品質通知手段に相当する。
【００５６】
次に、本発明の特徴である基地局によるリソース制御方法に係る基本動作を説明する。ここでは、ＱｏＳの例として伝送レートを取り上げ、優先度としてユーザが高サービスクラス（クラス１）と低クラス（クラス２）の２つに分けられており、このうちクラス１は高伝送レートrate_1を要求するユーザであり、クラス２は低伝送レートrate_2を要求するユーザであるとする。
【００５７】
システムの残り容量Ａで新規接続要求又はハンドオーバ要求するユーザに提供可能な伝送レートrate_now_iがそれぞれの同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下した場合に、リソースが再配分される。
【００５８】
なお、クラス１とクラス２ユーザの合計（新規接続要求又はハンドオーバ要求のユーザを含む）をＮとする。その内、クラス１のユーザ数をＪ，クラス２のユーザ数がＫとする（Ｊ＋Ｋ＝Ｎ）。Totalは下り又は上りのトータル容量を示す。ＣＤＭＡのコードあたり提供できる伝送レートをrate_chで示し、ターゲットＳＩＲをSIR_tgで示す。
【００５９】
Sum_idown、Sum_iupがそれぞれＭＳｉから見た下り干渉量と基地局から見た上り干渉量である。下りの場合には、ユーザｉにrate_chの伝送レートを提供するために必要な送信電力Power_ch_iを式１で計算する。ここで、Attenuation、Shadowがそれぞれ距離減衰とシャドイングを示す。一方、上りの場合には、rate_chの伝送レートを提供するために基地局における必要な受信電力Power_ch_iを式２で計算する。そして、上り、下りともに、残り容量Ａでユーザに提供できる伝送レートを式３で計算することができる。
【００６０】
Power_ch_i＝(SIR_tg× Sum_idown)／(Attenuation_i×Shadow_i) （下り）…式１
Power_ch_i＝SIR_tg× Sum_iup （上り）…式２
rate_now_i＝rate_ch×（Ａ／Power_ch_i） …式３
【００６１】
計算したrate_now_iが同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下すると、リソースを再配分する。再配分方法を以下に示す。
【００６２】
rate_1／rate_2＝Ｒ …式４
【数１】
【００６３】
式４，５を満足できるrate_1，rate_2を計算し、クラス１及びクラス２のユーザにrate_1，rate_2を提供するために必要なリソース量rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_iを割り当てる。
【００６４】
上記のような基本動作に基づいて、接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時及び空きリソースが生じたとき等のリソース再配分時のそれぞれにおける基地局のリソース制御処理を順に説明する。
【００６５】
図３には、接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時の基地局動作のフローチャートを示す。
【００６６】
基地局では、接続要求を待ち（Ｓ３０１）、接続要求があった場合（Ｓ３０１で肯定判断）、残り割当可能なリソース量Ａをチェックし（Ｓ３０２）、この残りリソース量Ａで該当移動局（接続要求ユーザ）に提供できるＱｏＳ、例えば伝送レートrate_now_iを計算する（Ｓ３０３）。そして、rate_now_iが同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下しているか否かを判断する（Ｓ３０４）。このＳ３０４では、rate_1（又はrate_2）に対するrate_now_iの変動率に関する所定の許容幅αを用いて、クラス１に属するユーザについて((rate_now_i/rate_1)<1-α)若しくは ((rate_now_i/rate_1)>1+α)、又はクラス２に属するユーザについて((rate_now_i/rate_2)<1-α)若しくは ((rate_now_i/rate_2)>1+α)が成立する状態か否かを判断してもよい。
【００６７】
rate_now_iが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下していない場合（Ｓ３０４で否定判断）、該当移動局（接続要求ユーザ）の伝送レートをrate_now_iに決定し（Ｓ３０８）、rate_now_iを提供するために必要なリソース量（rate_now_i／rate_ch×Power_ch_i）を該当移動局へ割当てて（Ｓ３０９）、処理を終了する。
【００６８】
一方、rate_now_iが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下した場合は、上記式４、式５を満たすrate_1及びrate_2を算出し（Ｓ３０５）、サービスクラス１、２のユーザ向けにそれぞれrate_1、rate_2を決定する（Ｓ３０６）。そして、そのレートを提供するために必要なリソース量（rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_i）を各サービスクラスのユーザに割り当てて（Ｓ３０７）、処理を終了する。上記のＲは、予め決定された値であるが、このＲを変動させることで、同一サービスクラス内及び異なるサービスクラス間でのユーザの公平性の度合いを調整することができる。
【００６９】
図４には、空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔経過したときにおける基地局のリソース再配分動作のフローチャートを示す。
【００７０】
基地局では、空きリソースが生じた又は一定時間間隔経過したか否かを監視しており（Ｓ４０１）、空きリソースが生じた又は一定時間間隔経過した場合、各サービスクラスの各ユーザの伝送レートをチェックする（Ｓ４０２）。そして、全ユーザのうちＰ％のユーザの伝送レートが、同一クラスユーザに提供している伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下しているか否かを判断する（Ｓ４０３）。このＳ４０３では、rate_1（又はrate_2）に対するrate_now_iの変動率に関する所定の許容幅αを用いて、クラス１のとき((rate_now_i/rate_1)<1-α) 若しくは ((rate_now_i/rate_1)>1+α)、又はクラス２のとき((rate_now_i/rate_2)<1-α) 若しくは ((rate_now_i/rate_2)>1+α)である状態がＰ％のユーザの伝送レートに成立するか否かを判断してもよい。
【００７１】
ここで、否定判断されれば、Ｓ４０１へ戻る。一方、Ｐ％のユーザの伝送レートが伝送レートrate_1またはrate_2よりＲだけ向上又は低下していれば、上記式４、式５を満たすrate_1及びrate_2を算出し（Ｓ４０４）、サービスクラス１、２のユーザ向けにそれぞれrate_1、rate_2を決定する（Ｓ４０５）。そして、そのレートを提供するために必要なリソース量（rate_1(or2)／rate_ch×Power_ch_i）を各サービスクラスのユーザに割り当てて（Ｓ４０６）、処理を終了する。上記のＲ及びユーザ割合Ｐは、ともに予め決定された値である。また、これらＲ、Ｐの両方又は一方を変動させることで、同一サービスクラス内及び異なるサービスクラス間でのユーザの公平性の度合いを調整することができる。
【００７２】
上記のような本実施形態の処理による再配分後の伝送レートのイメージを、図５及び図６に示す。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１とＭＳ３が高い伝送レートを要求する高サービスクラスに属し、ＭＳ２が低伝送レートを要求する低サービスクラスに属するものとする。なお、図５（ａ）は基地局から移動局への下り方向の通信を、図５（ｂ）は移動局から基地局への上り方向の通信を、それぞれ示す。また、図５（ａ）における矢印の太さは各ＭＳに割り当てられた送信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳに割り当てられた送信電力の積上げグラフＧ１も示す。後述の図６（ａ）における矢印の太さも同様である。更に、図５（ｂ）における矢印の太さは各ＭＳからの受信信号に関する受信電力の大きさを示し、同図には各ＭＳからの受信電力の積上げグラフＧ２も示す。後述の図６（ｂ）における矢印の太さも同様である。
【００７３】
ＭＳ１、ＭＳ２のみにリソースが割当てられた状態で、ＭＳ３に新規伝送要求が生起した場合、残りリソースが足りなくてもリソース再配分が行われ、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１、ＭＳ３に２５６ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられ、低クラスのＭＳ２に１２８ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられる。
【００７４】
このように、リソースを必要に応じて再配分することで、同一クラスユーザには同じ程度のサービス品質を提供し、異なるクラスユーザ間では、サービス品質の比率を一定値に保つことで、公平性のあるＱｏＳを提供することができる。
【００７５】
この再配分は、ハンドオーバ要求が生起した場合にも適用できる。即ち、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＭＳ１〜ＭＳ３が同一サービスクラスのユーザであるとして、ＭＳ１、ＭＳ２のみにリソースが割当てられた状態で、移動に伴いＭＳ３からハンドオーバ要求が生起した場合、残りリソースが足りなくてもリソース再配分が行われ、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、同一サービスクラスのユーザであるＭＳ１〜ＭＳ３の各々に２５６ｋｂｐｓの伝送レートができるようにリソースが割当てられる。この場合も、同一クラスユーザには同じ程度のサービス品質を提供することで、公平性のあるＱｏＳを提供することができる。特に、容量差の大きい３Ｇセルと４Ｇセルとの間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【００７６】
ここで、前述した図３の処理および図４の処理について、具体的な数値を用いて補足説明する。
【００７７】
まず、前提条件を述べる。図１１には、サービスクラス１、２のそれぞれの最大要求量および最小要求量を示す。コード毎の伝送レートは５００kbpsとし、セル全体の容量Ｗは１０Mbpsとする。また、クラス１に対するクラス２の比率（クラス２／クラス１）Ｒは２とする。サービス品質（ＱｏＳ）の一例として伝送レートを対象とする。なお、上記実施形態では、式５において、下りは、各ユーザ宛ての送信パワーの合計が基地局の総送信パワーに等しいことを前提として成立し、上りは、各ユーザからの総受信電力が基地局の合計許容な受信電力に等しいことを前提として成立するが、ここでは説明の簡単化のため、上り下りともセル容量の観点から、各ユーザに割り当てた伝送レートの合計がセル総容量に等しいことを前提として成立するものとする。
【００７８】
次に、図３の処理に関する数値例を説明する。
【００７９】
図１２（ａ）には、ユーザのクラス、生起順及び割り当てた伝送レートを示す。ユーザＡ、Ｃがクラス１のユーザで、ユーザＢがクラス２のユーザであり、生起順はＡ、Ｂ、Ｃの順とする。ユーザＡが新規接続要求を生起した時には、リソースが空いていたため、最大要求の３Mbpsが割り当てられた。その後、ユーザＢが新規接続要求を生起した時には、残りリソース量がユーザＢの最大要求より多いため、ユーザＢの最大要求の６Mbpsが割り当てられた。この状態でさらに、ユーザＣが新規接続要求を生起した時に、残りリソースが１Mbpsしかないため、ユーザＣの最小要求である１Mbpsが割り当てられた。この場合、同一クラス１のユーザＡ，Ｃ間では、サービスの格差が大きく、また、異なるクラスのユーザＢ、Ｃ間では、伝送レートの比率が６倍にもなってしまう。
【００８０】
ここで、本発明を適用した場合のリソース再配分方法を説明する。再配分後のクラス１、クラス２ユーザの割当レートをそれぞれｒ１、ｒ２とする。ここでは、Ｒがクラス間伝送レートの比率、Ｎ１、Ｎ２がそれぞれクラス１、２のユーザ数である。Ｗはセル全体の容量である。
ｒ２／ｒ１＝Ｒ …（式６）
Ｎ１×ｒ１＋Ｎ２×ｒ２＝Ｗ …（式７）
【００８１】
この場合、Ｎ１＝２、Ｎ２＝１を式７に代入することで、式６、７からｒ１＝２．５Mbps、ｒ２＝５Mbpsが得られる。つまり、クラス１のユーザには５コードを割り当てることで提供できる伝送レートが２．５Mbpsになり、クラス２のユーザには１０コードを割り当てることで提供できる伝送レートが５Mbpsになる。
【００８２】
図１２（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス１のユーザＡ、Ｃ間では、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢと、クラス１のユーザＡ、Ｃとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８３】
次に、図４の処理に関する数値例として、リソースが余った場合の例を説明する。なお、ここでは、一例として、クラス１のユーザについては２Mbpsを中心とする１．６〜２．４Mbpsの範囲内にない状態、クラス２のユーザについては４Mbpsを中心とする３．２〜４．８Mbpsの範囲内にない状態が、全ユーザの５０％以上のユーザに生じている場合に、図４のＳ４０３では肯定判断（即ち、リソース再配分を行う判断）がされるものとする。
【００８４】
図１３（ａ）には、ユーザＡが終了する前における各ユーザの伝送レートを示す。このときクラス１のユーザＣには１．５Mbpsが割り当てられ、クラス２のユーザＢ、Ｄには３Mbpsが割り当てられているため、全てのユーザ（１００％のユーザ）に上記状態が生じている。このため、図４のＳ４０３では肯定判断がなされ、Ｓ４０４以降のリソースの再配分に関する処理が実行される。この場合、ユーザＡが終了後には、クラス１、２のユーザ数Ｎ１、Ｎ２がそれぞれ１，２になるため、上記の式６、７を用いると、ｒ２＝４Mbps、ｒ１＝２Mbpsとなる。
【００８５】
図１３（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス２のユーザＢ、Ｄ間では、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢ、Ｄと、クラス１のユーザＣとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８６】
最後に、図４の処理に関する数値例として、一定時間間隔で各ユーザの伝送レートを測定した結果、リソース再配分を要するものと判断した場合の例を説明する。なお、ここでは、一例として、クラス１のユーザについては２Mbpsを中心とする１．４〜２．６Mbpsの範囲内にない状態、クラス２のユーザについては４Mbpsを中心とする２．８〜５．２Mbpsの範囲内にない状態が、全ユーザの５０％以上のユーザに生じている場合に、図４のＳ４０３では肯定判断（即ち、リソース再配分を行う判断）がされるものとする。また、本例では、セル全体の容量Ｗは９Mbpsとする。
【００８７】
図１４（ａ）には、再配分前における各ユーザの伝送レートを示す。このときクラス２のユーザＢ、Ｄには３Mbpsが割り当てられているため、上記状態は生じていないが、クラス１のユーザＡ、Ｃには１Mbpsしか割り当てられていないため、上記状態が生じている。即ち、全てのユーザのうち５０％のユーザに上記状態が生じているため、図４のＳ４０３では肯定判断がなされ、Ｓ４０４以降のリソースの再配分に関する処理が実行される。この場合、クラス１、２のユーザ数N１、N２がともに２で、容量Ｗが９Mbpsであるため、上記の式６、７を用いると、ｒ２＝３Mbps、ｒ１＝１．５Mbpsとなる。
【００８８】
図１４（ｂ）には、本発明を適用した場合に各ユーザに割り当てた伝送レートを示す。同図から分かるように、クラス１のユーザＡ、Ｃ間では、同程度のサービスが提供でき、クラス２のユーザＢ、Ｄ間でも、同程度のサービスが提供できる。また、クラス２のユーザＢ、Ｄと、クラス１のユーザＡ、Ｃとの間の伝送レート比率Ｒは、予め定めた２となるよう維持されている。このように同一のクラス内ユーザの公平性及び異なるクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、２つのサービスクラスが設けられた態様で説明したが、３つ以上のサービスクラスが設けられた態様でも適用可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザの属するサービスクラスに応じてリソースを再配分し、全体のトラヒック容量が変動する場合でも、同一サービスクラスのユーザ間では同程度のリソースを提供してサービスの公平性を保つと共に、異なるサービスクラスのユーザ間では、あらかじめ定められた比率を維持してサービスクラス間の差別化を保つことによって、公平性のあるサービスを提供することが可能となる。
【００９１】
このように、同一のサービスクラス内ユーザの公平性及び異なるサービスクラス間ユーザの公平性を図ることによって、公平性のあるサービスを提供でき、ユーザ満足度を向上できる。特に、容量差の大きい３Ｇセルと４Ｇセルとの間のハンドオーバにおいて、同一サービスクラスのユーザ間の品質格差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態における基地局の構成図である。
【図２】発明の実施形態における移動局の構成図である。
【図３】接続要求（新規生起又はハンドオーバ）時に基地局により実行される処理を示すフローチャートである。
【図４】空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔にて基地局により実行されるリソース再配分処理を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態において新規伝送要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図６】本実施形態においてハンドオーバ要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図７】従来方式において新規伝送要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図８】従来方式においてハンドオーバ要求が生起したときのリソース配分を説明するための図であり、（ａ）は下り方向の通信の場合を、（ｂ）上り方向の通信の場合を示す。
【図９】本発明に係るリソース制御方法の第１の態様を示す流れ図である。
【図１０】本発明に係るリソース制御方法の第２の態様を示す流れ図である。
【図１１】サービスクラス１、２のそれぞれの最大要求量および最小要求量に関する前提条件を示す表である。
【図１２】（ａ）は図３の処理におけるリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図３の処理におけるリソース再配分後の数値例を示す表である。
【図１３】（ａ）は図４の処理でリソースが余った場合におけるリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図４の処理でリソースが余った場合におけるリソース再配分後の数値例を示す表である。
【図１４】（ａ）は図４の処理で一定時間間隔の測定結果に基づくリソース再配分前の数値例を示す表であり、（ｂ）は図４の処理で一定時間間隔の測定結果に基づくリソース再配分後の数値例を示す表である。
【符号の説明】
１０…基地局、２０…移動局、１００…サーキュレータ、１０１…復調回路、１０２…信号分離回路、１０３…復号回路、１０４…優先度認識回路、１０５…残りリソース量確認回路、１０６…伝送レート計算回路、１０７…再配分による伝送レート計算回路、１０８…変調方式リソース決定回路、１０９…通知情報制御回路、１１０…変調回路、１１１…信号多重回路、１１２…符号化回路、２００…優先度確認部、２０１…符号化回路、２０２…変調回路、２０３…サーキュレータ、２０４…信号分離回路、２０５…復調回路、２０６…復号回路、２０７…受信品質測定部、２０８…基地局報知部。
Claims (6)
- 基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、
一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定ステップと、
測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出ステップと、
算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断ステップと、
前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、
を有し、
前記再配分ステップでは、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とするリソース制御方法。 - 基地局と複数の移動局の各々との間の移動通信にて前記基地局により実行されるリソース制御方法であって、
空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集ステップと、
得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断ステップと、
前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分ステップと、
を有し、
前記再配分ステップでは、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とするリソース制御方法。 - 基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、
前記基地局が、
一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、
測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、
算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、
前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、
を備え、
前記再配分手段は、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とする移動通信システム。 - 基地局と、当該基地局による無線ゾーン内に位置する複数の移動局とを含んで構成され、基地局と複数の移動局の各々との間で無線通信が行われる移動通信システムであって、
前記基地局が、
空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、
得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、
前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、
を備え、
前記再配分手段は、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とする移動通信システム。 - 所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、
一の移動局から新規接続要求又はハンドオーバ要求があった際に、残り割当可能なリソース量を測定する残リソース量測定手段と、
測定で得られた残り割当可能なリソース量で前記一の移動局に対し提供可能なサービス品質を算出するサービス品質算出手段と、
算出で得られたサービス品質が、前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、
前記サービス品質が前記一の移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、
を備え、
前記再配分手段は、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とする基地局。 - 所定の無線ゾーン内に位置する複数の移動局の各々との間で無線通信を行う基地局であって、
空きリソースが生じたとき又は一定時間間隔で、各移動局のサービス品質情報を収集するサービス品質情報収集手段と、
得られた各移動局のサービス品質情報に基づいて、各移動局のサービス品質が、当該各移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にあるか否かを、各移動局についてチェックし、全移動局のうち所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態であるか否かを判断する状態判断手段と、
前記所定比率以上の移動局についてサービス品質が当該移動局の属するサービスクラスに応じた所定範囲内にない状態である場合に、各移動局の属するサービスクラスに応じて、各移動局に対しリソースを再配分する再配分手段と、
を備え、
前記再配分手段は、
前記一の移動局以外の他の移動局として、当該一の移動局と同一のサービスクラスに属する第１の移動局と、当該一の移動局と異なるサービスクラスに属する第２の移動局とが混在する場合、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質が、第１の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質に対し、等しくなるようにし、且つ、
当該一の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質と、第２の移動局に割り当てられるリソースで提供されるサービス品質との比率が、当該一の移動局のサービスクラス及び当該第２の移動局のサービスクラスに応じて定まる所定値となるように、
各移動局に対しリソースを再配分する、
ことを特徴とする基地局。
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