JP4382129B2 - 無線リソース割り当て方法、通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線リソース割り当て技術、無線通信技術に関し、特に、複数種の無線リソースの組を予約して用いることで無線通信を行う無線通信システム等に適用して有効な技術に関する。

移動端末を使ったインターネット接続が普及し、より高速な通信が望まれている。移動端末は無線リソースを利用して基地局に接続し、基地局からは有線によって他の基地局、または、インターネットなどの外部ネットワークに接続し、最終的に通信相手までの経路が確立される。また限られた無線リソースで複数の移動端末が１つの基地局に接続することを可能にするために、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ： Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ： Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などの多元接続方式が用いられている。

ＴＤＭＡでは同一の周波数帯域で、短く分割した時間スロットをユーザに割り振りユーザ多重している。ＦＤＭＡでは周波数帯域を細かく区切り、ユーザ毎に周波数帯域を割り当てている。ＣＤＭＡでは同一時間、同一周波数帯において、直交する符号をユーザ毎に割り当ててユーザ多重を行っている。基地局で使用できるリソースは限られているので、移動端末に固定させることはできない。従って、通信するときに空いているリソースを移動端末に割り当てる方法をとる。そのためリソースの割り当てや解放を効率的に行う制御が求められる。

無線リソースの効率的な割り当て、解放はスケジューリングによって行われる。スケジューリングとは例えば受信品質の大きいチャネルのユーザから優先的にパケットを割り当てることなど、処理の優先順位を決定することである。

代表的なスケジューリング方法として、例えば非特許文献１に開示されているような、Ｍａｘ ＣＩＲ方式やＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆａｉｒｎｅｓｓ）方式が知られている。

また、高速通信に適した伝送方法として、伝送情報を複数のデータとして並列に変換し、この並列なデータをそれぞれ伝送帯域内の複数の周波数の異なるキャリアに対して変調して並列伝送するマルチキャリア伝送がある。マルチキャリア伝送はデータを並列伝送するので高速伝送が可能となる。その場合にマルチキャリア変調によるシンボル長は元のシンボル長より並列化した分長くなるので、無線通信における反射波の遅延によるマルチパスの影響を低減することができる。また、周波数領域では１キャリアあたりの帯域幅が狭くなるので、周波数選択性フェージングに対しても強くなる。このようなマルチキャリア伝送方式の１つとして例えば、直交するキャリアを用いる直交周波数分割多元（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）方式がある。ＯＦＤＭ方式とＴＤＭＡまたはＣＤＭＡ方式を併用すると、周波数方向の並列伝送に加え、時間領域または符号領域のユーザ多重が行え、無線リソースを効率的に使用することができる。

無線通信において、通信を行う前にリソースを予約し、予約結果を通知してもらってからデータ送信を開始するアクセス方式の場合、予約できるリソース量が複数あると、割り当てたリソースを通知する制御情報の量が大きくなる。

例えば上り送信において、移動端末がリソース予約信号を基地局へ送り、基地局でリソース割り当てを行い、割り当て結果を下りチャネルで移動端末に通知するシステムの場合、無線リソースの有効利用のため、下り方向のデータ送信と割り当て結果が入った制御情報の送信を同じチャネルで行うこともできる。そのような場合、一定のリソースを制御情報と下りデータで共用することになるので、制御情報量が多いと、一緒に送信できる下りデータ量が少なくなり、下りスループットが低下してしまう問題がある。

特許文献１は周波数、時間、符号の３次元リソースを使ってスケジューリングを行う方式であるが、通知情報として先頭スロットと割り当て空間範囲情報を通知している。空間範囲情報とは、単位周波数帯域、単位時間スロット、単位符号で囲まれた直方体を示しており、直方体以外の形での割り当てを行う場合は、複数の直方体を組み合わせて割り当てている。しかし、組み合わせられる直方体の数に比例して通知情報量が大きくなるので、空間範囲情報の形状が複雑になると、制御情報を運ぶためのリソースが多く消費され、下りスループットが低下する問題がある。また、スループットが低いと送信される情報量が少なくなるため、情報の送信に遅延が生じるおそれがあり、今後の普及が期待されるパケットによる音声通信（ＶｏＩＰ：Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）など、遅延に対する要求が厳しいリアルタイムサービスでは許容遅延を満足できなくなる可能性がある。
A.Jalali, R.Padovani, R.Pankaj, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System", VTC2000 Spring, May 2000. 特開２００５−１１７５７９号公報

本発明の目的は、無線リソースの予約および割り当てを行って情報通信を実行する無線通信において、無線リソースの割り当て結果の通知に要する情報量を削減することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、無線リソースの予約および割り当てを行って情報通信を実行する無線通信において、無線リソースの割り当て結果の通知に要する情報量の増大に起因する通信情報の伝送遅延を防止することが可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、割り当てられた無線リソースを用いて第１無線通信装置と第２無線通信装置とが無線通信を行う無線通信システムにおける無線リソース割り当て方法であって、
あらかじめ準備された複数のリソース割り当てパターンの中から、リソース管理空間内で割り当て可能な前記無線リソースの組み合わせを特定する前記リソース割り当てパターンを選択し、選択された前記リソース割り当てパターンを識別するパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内の開始位置情報を前記第２無線通信装置に通知する無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第２の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
前記無線リソースが管理されるリソース管理空間内における前記無線リソースの異なる組み合わせを指定する複数のリソース割り当てパターンを準備するステップと、
複数の前記リソース割り当てパターンの中から、前記リソース管理空間内で利用可能な前記無線リソースの組み合わせに該当する前記リソース割り当てパターンを選択するステップと、
選択された前記リソース割り当てパターンを識別するパターン識別情報、および当該リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内における開始位置情報を前記第２無線通信装置に通知するステップと、
を実行する無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第３の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
前記第２無線通信装置では、
複数の前記リソース割り当てパターンを準備するステップと、
通知された前記パターン識別情報および前記開始位置情報に基づいて、使用する前記無線リソースを選択するステップと、
選択した前記無線リソースを用いて前記第１無線通信装置との間で無線通信を行うステップと、
実行する無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第４の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
前記無線リソースは、周波数、符号、時間のうちの１つまたは複数の組み合わせからなる無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第５の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
符号、周波数、時間のいずれか複数を前記無線リソースとして使用するとき、前記リソース管理空間における周波数軸方向または時間軸方向または符号軸方向のいずれかにおいて隣り合うリソースのみの組み合わせに対応する複数の前記リソース割り当てパターンを準備する無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第６の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
前記リソース割り当てパターンを選択する際に、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が最も早いものを選ぶ無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第７の観点は、第１の観点記載の無線リソース割り当て方法において、
前記リソース割り当てパターンを選択する際に、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が、前記第２無線通信装置が要求する許容遅延を超えないものを選択する無線リソース割り当て方法を提供する。

本発明の第８の観点は、無線リソースが管理されるリソース管理空間内における前記無線リソースの異なる組み合わせを指定する複数のリソース割り当てパターン保持する記憶手段と、
前記無線リソースの割り当て要求情報を検出する要求情報検出手段と、
前記割り当て要求情報に応じて、割り当て可能な前記無線リソースの組み合わせに対応した前記リソース割り当てパターンを検索するリソースパターン検索割り当て手段と、
選択された前記リソース割り当てパターンを示すパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内における開始位置情報を通知する割り当て情報通知手段と、
を含む通信装置を提供する。

本発明の第９の観点は、第８の観点記載の通信装置において、
前記無線リソースは、周波数、符号、時間のうちの１つまたは複数の組み合わせからなる通信装置を提供する。

本発明の第１０の観点は、第８の観点記載の通信装置において、
符号、周波数、時間のいずれか複数を前記無線リソースとして使用するとき、前記リソース管理空間における周波数軸方向または時間軸方向または符号軸方向のいずれかにおいて隣り合うリソースのみの組み合わせに対応する複数の前記リソース割り当てパターンが前記記憶手段に設定される通信装置を提供する。

本発明の第１１の観点は、第８の観点記載の通信装置において、
前記リソースパターン検索割り当て手段では、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が最も早い前記リソース割り当てパターンを選択する通信装置を提供する。

本発明の第１２の観点は、第８の観点記載の通信装置において、
前記リソースパターン検索割り当て手段では、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が、要求された許容遅延を超えない前記リソース割り当てパターンを選択する通信装置を提供する。

本発明の第１３の観点は、複数のリソース割り当てパターンを保持する記憶手段と、
無線リソースの割り当て要求情報を通知する要求情報通知手段と、
通知された前記リソース割り当てパターンを特定するパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの開始位置情報を検出する割り当て情報検出手段と、
前記パターン識別情報に基づいて前記記憶手段から得られた前記リソース割り当てパターン、および前記開始位置情報に基づいて使用無線リソースを決定する割り当てリソース判定手段と、
前記使用無線リソースを用いて情報通信を行う送信手段と、
を含む通信装置を提供する。

本発明の第１４の観点は、第１３の観点記載の通信装置において、
前記要求情報通知手段は、前記割り当て要求情報の中に、許容遅延時間、伝送速度、回線状況情報の少なくとも一つを設定する通信装置を提供する。

上記した本発明によれば、以下の（ｉ）から（ｖｉ）に述べる効果または利点が得られる。
（ｉ）割り当てる無線リソースのパターンをあらかじめ決めておくことで、パターンの数に応じた柔軟なリソース割り当てができ、割り当てた無線リソース情報を通知する際に最低限の情報量で通知することができるので制御情報の削減ができ、無線リソースの効率的利用ができる。

（ｉｉ）無線リソースを要求する際に、許容できる遅延についての情報も一緒に通知することで、遅延を考慮した割り当てを行うことができ、許容遅延を満たすことができる。
（ｉｉｉ）無線リソースとして時間、周波数、符号のうち１つまたは複数のリソースを使い割り当てパターンを定義しておくことで、柔軟なリソース割り当てができるとともに、割り当てリソースを通知するための制御情報量を削減できるので、無線リソースの効率的な利用ができる。

（ｉｖ）時間と周波数と符号のいずれか複数をリソースとして使用するとき、時間方向または周波数方向または符号方向のいずれかのリソース種類において隣り合うブロックのみを使用した割り当てパターンだけを定義しておくことで、割り当てリソースのパターン数を削減し、制御情報の量を減らすことができる。

（ｖ）リソース割り当てパターンを選択する際に、送信完了時刻が最も早いパターンを選ぶと、遅延が短くなる。
（ｖｉ）リソース割り当てパターンを選択する際に、送信完了時刻が許容遅延を超えないパターンを選択することで、許容遅延を満たすことができる。

本発明の一実施の形態である無線通信装置を含む無線通信システムの構成の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態において基地局を構成する無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態において移動局を構成する無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態において移動局を構成する無線通信装置の一部をより詳細に例示したブロック図である。 ２次元リソースにおける割り当てパターン定義の例を示す概念図である。 ２次元リソースにおけるリソース割り当て結果とリソース割り当て情報の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるリソース割当方法で用いられる割り当て要求情報の構成の一例を示す概念図である。 割り当て通知情報のフォーマット例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態において、割り当て要求情報および割り当て通知情報の伝送方法の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態において、割り当て要求情報および割り当て通知情報の伝送方法の一例を示す概念図である。 基地局におけるリソースの割り当て方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるリソース割当方法における移動局の動作の一例を示すフローチャートである。 基地局側におけるリソース割当方法の変形例を示すフローチャー 時間、周波数、符号のいずれか一つをリソースとして割り当てる場合における割り当てパターン定義テーブルおよびリソースメモリ（リソース空間）の構成例を示す概念図である。 時間と周波数をリソースとして使用する場合における割り当てパターン定義テーブルおよびリソースメモリ（リソース空間）の構成例を示す概念図である。 時間、周波数、符号をリソースとして使用する場合における割り当てパターン定義テーブルおよびリソースメモリ（リソース空間）の構成例を示す概念図である。 時間、周波数、符号の各々のスロットを単独で複数個割り当てる場合における割り当てパターン定義テーブルおよびリソースメモリ（リソース空間）の構成例を示す概念図である。 周波数および時間の二つをリソースとして指定する場合において隣り合うリソースのみを指定するように構成された割り当てパターン定義テーブルを示す概念図である。 周波数方向、または時間方向、または符号方向に隣り合うリソースのみを指定する場合の割り当てパターン定義テーブルの概念図である。 送信完了時刻を有線した場合のリソース割当方法の一例を示すフローチャートである。 要求された許容遅延を満たし、かつ送信完了時刻が最も早いリソースの組み合わせを割り当てるリソース割当方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるリソース割当方法の変形例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である無線通信装置を含む無線通信システムの構成の一例を示す概念図であり、図２は、本実施の形態おいて基地局を構成する無線通信装置の構成の一例を示すブロック図、図３は、本実施の形態において移動局を構成する無線通信装置の構成の一例を示すブロック図、図４は、本実施の形態の移動局の一部をより詳細に例示するブロック図である。

本実施の形態の無線通信システムは、複数の基地局３０と、この基地局３０の各々との間で無線通信を行う複数の移動局４０を含んでいる。複数の基地局３０は、上位ネットワーク１０に接続され、この上位ネットワーク１０を介して個々の基地局３０（すなわち複数の基地局３０の配下の複数の移動局４０）の間における情報通信が行われる。

また、上位ネットワーク１０は、たとえば、公衆通信網等の外部ネットワーク２０に接続されており、個々の移動局４０は、外部ネットワーク２０との間における情報通信が可能になっている。

図２に例示されるように、本実施の形態の基地局３０は、制御部３１、入出力インタフェース３２、送信部３３、変調部３４、増幅部３５、復調部３６、受信部３７、送信アンテナＴｘ、受信アンテナＲｘおよびリソース割り当て部３８、を含んでいる。

受信処理では、受信アンテナＲｘに受信された受信信号が復調部３６で復号処理後に受信部３７に渡される。受信部３７では受信信号の復号処理を行い制御データと情報データを分離し、制御データは制御部３１に渡され、情報データは入出力インタフェース３２を経由して、上位ネットワーク１０に出力される。

送信処理では、入出力インタフェース３２を経由して送信したい情報が入力され、送信部３３へ渡される。送信部３３で、制御データ生成、符号化、インターリーブ、制御タイミング生成を行う。送信部３３の出力は、変調部３４で変調され増幅部３５を経由して送信アンテナＴｘから送信される。なお、変調方式は限定されない。また、増幅部３５は必須ではない。制御部３１は全体の制御を行う。

リソース割り当て部３８は、要求情報検出部３８ａ、リソースパターン検索割り当て部３８ｂ、割り当て情報通知部３８ｃおよび記憶装置３８ｄを含んでいる。
記憶装置３８ｄには、後述の割り当てパターン定義テーブル５０およびリソースメモリ６０が格納されている。

図５は、割り当てパターン定義テーブル５０およびリソースメモリ６０の構成の一例を示す概念図である。
リソースメモリ６０には、たとえば、時間（タイムスロット）と周波数（周波数帯）、の組み合わせからなる複数のリソース６０ａが定義されている。

すなわち、リソースメモリ６０内においてリソース６０ａは、時間方向の第１座標軸６１ａと、周波数方向の第２座標軸６１ｂからなるリソース空間６１で管理されている。リソースメモリ６０内のａ〜ｉは、リソース空間６１内での個々のリソース６０ａの位置を示している。個々のリソース６０ａは、たとえばビットマップで割り当て済みか否かが管理され、割り当ての進行に従って利用可能な空き領域が虫食い状態に変化する。

図６は、リソースメモリ６０におけるリソース６０ａの割り当て例を示している。この図６の例では、（ｔ３，ｆ２）、（ｔ３，ｆ３）、（ｔ４，ｆ２）の３個のリソース６０ａの組を割り当てる場合が示されている。この３個のリソース６０ａの位置関係はリソース空間６１では（ａ，ｂ，ｄ）の位置関係になる。本実施の形態では、このようなリソース空間６１内における複数のリソースの相対的な位置関係をリソース割り当てパターン５３として割り当てパターン定義テーブル５０に記憶しておく。個々のリソース割り当てパターン５３は、パターン識別番号５１で識別される。

すなわち、割り当てパターン定義テーブル５０には、予め用意された複数のリソース割り当てパターン５３の各々毎に、パターン識別番号５１およびパターン先頭座標５２が対応付けられて格納されている。パターン先頭座標５２は、リソース割り当てパターン５３でリソース空間６１内を検索する場合に、リソース空間６１内における割り当て開始座標６２に対応するパターン先頭位置を示す定義情報である。図６の例では、割り当て開始座標６２は、リソース割り当てパターン５３（ａ，ｂ，ｄ）のパターン先頭座標５２の“ａ”に対応した（ｔ３，ｆ２）の位置になる。

従って、リソース割り当てパターン５３にて、リソース空間６１内における複数のリソースの相対的な位置関係を特定し、この位置関係を有するひと組のリソースのリソース空間６１内における絶対的な位置を割り当て開始座標６２にて特定することができる。

そして、リソースパターン検索割り当て部３８ｂでは、図７に例示されるような構成の割り当て要求情報８０を満たすリソース６０ａの組み合わせに該当するリソース割り当てパターン５３を検索し、さらに、このリソース割り当てパターン５３に配列状態が合致する空きのリソース６０ａをリソース空間６１内で検索し、その配列の開始位置（パターン先頭座標５２）に対応するリソース空間６１内における割り当て開始座標６２を検出して、制御データとして送信部３３を経由して移動局４０に通知する。

図８は、基地局３０から移動局４０にリソース６０ａの割り当て結果を通知するための制御データ（割り当て通知情報７０）のフォーマットの一例である。割り当て通知情報７０は、割り当てパターン識別番号７１および割り当て開始座標７２を含んでいる。

割り当てパターン識別番号７１には、上述の検索結果のリソース割り当てパターン５３に対応するパターン識別番号５１が設定される。割り当て開始座標７２には、当該リソース割り当てパターン５３のリソース空間６１内におけるパターン先頭座標５２に対応する割り当て開始座標６２が設定される。

すなわち、要求情報検出部３８ａは、受信部３７で受信した情報から、上述の図７に例示されるような、リソース割り当てに関する割り当て要求情報８０を検出する。この割り当て要求情報８０は、たとえば要求リソース量８１、許容遅延時間８２、伝送速度８３およびＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）情報８４等の情報の少なくとも一つを含むことができる。

次にリソースパターン検索割り当て部３８ｂで、記憶装置３８ｄに格納された割り当てパターン定義テーブル５０の中にあらかじめ定義されたリソース割り当てパターン５３の中から割り当て要求情報８０を満たすリソース割り当てパターン５３を検索して、割り当て可能か判定し、割り当て可能なリソース割り当てパターン５３を１つ選択する。最後に割り当て情報通知部３８ｃで、割り当て通知情報７０に、選択されたリソース割り当てパターン５３を示す割り当てパターン識別番号７１（パターン識別番号５１）と、割り当て開始座標７２（リソース空間６１における割り当て開始座標６２）を設定して送信部３３に送り、変調部３４、増幅部３５および送信アンテナＴｘを介して移動局４０に応答する。

図３に例示されるように、本実施の形態の移動局４０は、制御部４１、入出力インタフェース４２、送信部４３、変調部４４、増幅部４５、復調部４６、受信部４７、要求情報通知部４８および割り当てリソース判定部４９を備えている。

受信処理では、受信アンテナＲｘに到来する受信信号を復調部４６で復号処理した後に受信部４７に渡す。受信部４７では復号処理を行い制御データと情報データを分離し、制御データは制御部４１に渡され、情報データは入出力インタフェース４２を経由して、移動局４０の内部の情報処理部、音声および映像等のユーザインタフェースに出力される。

送信処理では、逆に、移動局４０の内部の情報処理部、音声および映像等のユーザインタフェースから、入出力インタフェース４２を経由して送信したい情報が入力され、送信部４３へ渡される。送信部４３で、制御データ生成、符号化、インターリーブ、制御タイミング生成を行う。送信部４３の出力は、変調部４４で変調され増幅部４５を経由して送信アンテナＴｘから送信される。なお、変調方式は限定されない。また、増幅部４５は必須ではない。制御部４１は全体の制御を行う。

本実施の形態の場合、割り当てリソース判定部４９は、割り当て情報検出部４９ａ、記憶装置４９ｂを含んでいる。記憶装置４９ｂには、上述の基地局３０側の割り当てパターン定義テーブル５０及びリソース空間６１と共通な割り当てパターン定義テーブル５０およびリソース空間６１の定義情報が格納されている。

割り当て情報検出部４９ａは、基地局３０の側から通知された割り当て通知情報７０から、割り当てパターン識別番号７１に対応するリソース割り当てパターン５３と、割り当て開始座標７２に対応するリソース空間６１の割り当て開始座標６２を検出する機能と、検出されたリソース割り当てパターン５３および割り当て開始座標６２の情報から、上述の図６の方法にて、送信部４３で使用する無線リソース４９ｃを決定して、当該送信部４３に設定する機能を備えている。

また、図４に例示されるように、要求情報通知部４８は要求情報作成部４８ａを備えている。この要求情報作成部４８ａは、入出力インタフェース４２から制御部４１を介して入力される要求リソース量８１、許容遅延時間８２、伝送速度８３、ＳＩＲ情報８４等の情報から割り当て要求情報８０を生成して送信部４３に送る機能を備えている。

移動局４０から伝送すべきデータが発生したときは、まず、要求情報通知部４８から情報伝送に必要な割り当て要求情報８０（たとえば要求リソース量８１を含む）を、送信部４３を通して基地局３０へ通知する。基地局３０からリソース割り当ての結果である割り当て通知情報７０が送られてくると受信部４７で受信し、割り当てリソース判定部４９に割り当て通知情報７０が送られる。

割り当てリソース判定部４９は、受信部４７で分離した制御データ（割り当て通知情報７０）から、リソース割り当てパターン５３を示す割り当てパターン識別番号７１と、リソース空間６１の割り当て開始座標６２を示す割り当て開始座標７２を割り当て情報検出部４９ａで検出し、記憶装置４９ｂに格納された割り当てパターン定義テーブル５０を参照して、基地局３０から割り当てられた使用可能なリソース６０ａを決定し、送信部４３に送る。送信部４３では、指定されたリソース６０ａを使用して情報データを伝送する。このとき、次の情報データのためのリソース６０ａを予約する割り当て要求情報８０を含む制御データを情報データとともに送信することも可能である。

なお、移動局４０から基地局３０への割り当て要求情報８０の送信と、基地局３０から移動局４０への割り当て通知情報７０の応答の方法としては、図９に例示されるように、基地局３０と移動局４０の間の一つの物理チャネルを用いる方法と、図１０に例示されるように、別々の物理チャネルを用いる方法がある。

図９の一つの物理チャネルを用いる方法では、制御データ９１の中に割り当て要求情報８０が設定され、情報データ９２であるユーザデータ９３とともに移動局４０から基地局３０に送信される（Ｕｐｌｉｎｋ）。

また、割り当て要求情報８０に対応した割り当て通知情報７０が、制御データ９１に設定され、情報データ９２であるユーザデータ９３とともに、基地局３０から移動局４０に送信される（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）。

一方、図１０のように、別々の物理チャネルを使う場合には、割り当て要求情報８０は制御データ９１として単独で移動局４０から基地局３０に送信され（Ｕｐｌｉｎｋ）、応答される割り当て通知情報７０は、制御データ９１として単独で、基地局３０から移動局４０に送信される（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）。情報データ９２としてのユーザデータ９３は、単独で、基地局３０と移動局４０との間で送受信される（Ｕｐｌｉｎｋ／Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）。

以下、本実施の形態の作用について説明する。
移動局４０は情報の伝送に先立って基地局３０に対して無線リソースの予約を行う。基地局３０は移動局４０から予約信号を受信すると、予約信号に含まれる割り当て要求情報８０を検出し、割り当て要求情報８０とリソース割当方式に従って無線リソースを確保する。基地局３０は確保した無線リソースを割り当て通知情報７０として移動局４０に通知し、移動局４０は通知された割り当て通知情報７０に従って無線リソースを使って情報を伝送する。

図１１は、基地局３０の側におけるリソースの割り当て方法の一例を示すフローチャートである。
基地局３０は、移動局４０から割り当て要求情報８０を受信すると（ステップ１０１）、まず、リソースメモリ６０を参照して、空きリソースから割り当てを開始するリソース空間６１内の座標を選択する（ステップ１０２）。

次に、割り当てパターン定義テーブル５０内にあらかじめ定義してあるリソース割り当てパターン５３から１つのパターンを選択し（ステップ１０３）、空きリソースと比較して、要求を満たす割り当てが可能か判断する（ステップ１０４）。

そして、検索の結果、たとえば図６のように割り当て可能なリソース領域が見つかったら、割り当て可能な場合には、検索されたリソース割り当てパターン５３に対応するパターン識別番号５１と、リソース空間６１内の割り当て開始座標６２を、割り当てパターン識別番号７１および割り当て開始座標７２として割り当て通知情報７０に設定して移動局４０に通知する（ステップ１０５）。

ステップ１０４で要求を満たす割り当てでないと判明した場合は、未処理の別のリソース割り当てパターン５３があるか判別し（ステップ１０６）、別のリソース割り当てパターン５３がある場合には、当該別のリソース割り当てパターン５３を選択して（ステップ１０９）、ステップ１０４以降の処理を行う。

ステップ１０６で別のリソース割り当てパターン５３がないと判明した場合には、他の割り当て開始座標６２があるか判別し（ステップ１０７）、他の開始座標６２が存在する場合には、他の開始座標６２を選択して（ステップ１１０）、上述のステップ１０３以降の処理を反復する。

ステップ１０７の判定で開始座標６２が尽きた場合は、割り当て不能として移動局４０に割り当て拒否を通知する（ステップ１０８）。
なお、ステップ１０８では、リソース割り当てパターン５３を用いる本実施の形態の方法から、個々のリソース６０ａを離散的に選択する方法に切り替えることで、割り当て通知情報７０よりも情報量は増加するものの、割り当て拒否の代わりに空きのリソース６０ａを移動局４０に通知するようにしてもよい。

図１２は、移動局の側におけるリソースの決定方法の一例を示すフローチャートである。
移動局４０においては、まず、要求情報通知部４８で割り当て要求情報８０を生成して基地局３０に送信し（ステップ２０１）、基地局３０側からの割り当て通知情報７０の応答を待つ（ステップ２０２）。

そして、割り当て通知情報７０を受信したら、割り当て通知情報７０から割り当てパターン識別番号７１に設定されているパターン識別番号５１、および割り当て開始座標７２に設定されているリソース空間６１内の開始座標６２の情報を読み出す（ステップ２０３）。次に、パターン識別番号５１で記憶装置４９ｂ内の割り当てパターン定義テーブル５０を検索して該当するリソース割り当てパターン５３を認識し、リソース空間６１における開始座標６２の情報と組み合わせて、使用するリソースを決定する（ステップ２０４）。

そして、決定されたリソースの情報を送信部４３に設定し（ステップ２０５）、基地局３０との間の情報通信を実行する（ステップ２０６）。
図１３は、基地局３０の側におけるリソース割当方法の変形例を示すフローチャートである。この図１３の例では、割り当て要求情報８０を満足する複数のリソース割り当てパターン５３を選択し、その中から、最も良く割り当て要求情報８０を満たす一つのリソース割り当てパターン５３を決定して割り当て通知情報７０として移動局４０に通知する。

移動局４０から割り当て要求情報８０を受信すると（ステップ１２１）、まず、リソースメモリ６０のリソース空間６１内の空きリソースから割り当てを開始する座標を選択する（ステップ１２２）。次に、割り当てパターン定義テーブル５０にあらかじめ定義してあるリソース割り当てパターン５３から１つのパターンを選択し（ステップ１２３）、空きリソースと比較して、要求を満たした割り当てが可能か判断し（ステップ１２４）、割り当て可能なリソース割り当てパターン５３と割り当て開始座標６２が見つかるまで（ステップ１２６、ステップ１２７）、別のリソース割り当てパターン５３または割り当て開始座標６２を選択しながら（ステップ１３４、ステップ１３５）検索する。

この検索の過程において、上述のステップ１２４で割り当て可能な開始座標６２とリソース割り当てパターン５３が見つかったら、割り当て候補として候補リストに追加する（ステップ１２５）。

つぎに、候補リストが空でない場合（ステップ１２８）、割り当て候補リストのなかで、要求を最もよく満たすリソース割り当てパターン５３を選択し（ステップ１２９、ステップ１３０、ステップ１３１、ステップ１３２、ステップ１３６）、通知情報としてパターン識別番号５１と割り当て開始座標６２を通知する（ステップ１３３）。

割り当て要求情報８０による割り当て要求の例として、時間軸（第１座標軸６１ａ）のリソースを割り当てる際には、遅延に対する要求を考慮する必要がある。割り当てられる時間リソース（タイムスロット）が遅い時間であるほど遅延が大きくなるので、許容遅延よりも早い時間のリソースを割り当てることが要求をより満たすことになる。従って、この場合、上述のステップ１２９〜ステップ１３２では、各割り当て候補における遅延時間の大小を基準として割り当て候補の選択が行われる。

また、割り当て要求の例として、周波数軸（第２座標軸６１ｂ）のリソースを割り当てる際には、特に広い周波数帯域を分割して割り当てるようなシステムの場合、マルチパスが多い環境では周波数選択性フェージングが発生し、分割された周波数帯域間の受信品質が異なるため、要求受信品質を満たすように伝搬環境の良い周波数帯域を選択することが要求をより良く満たすことになる。従って、この場合、上述のステップ１２９〜ステップ１３２では、伝搬環境の良い周波数帯域を基準として、各割り当て候補の選択が行われる。

ステップ１２８で候補リストが空の場合は、割り当て拒否を移動局４０に通知する（ステップ１３７）。
図１４を参照して、時間、周波数、符号のいずれか一つをリソース６０ａとして割り当てる場合の割り当てパターン定義テーブル５０およびリソースメモリ６０（リソース空間６１）の例を示す。

まず、同一の周波数で、時間を単位スロットに区切り、要求リソース量に応じた数の時間スロットをユーザに当てる場合を示す。この場合、周波数は固定なので、リソース空間６１は時間軸を第１座標軸６１ａとする一次元空間となり、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各位置は異なる時間スロットの並びを示している。なお、リソース割り当てパターン５３は、リソース空間６１を座標で表し、先頭スロットを決めてその他のスロットを相対座標で表現することもできる。

次に、同じく図１４を参照して、周波数をリソースとして使用する例を示す。ここでは時間を単位スロットに区切り、周波数を単位周波数帯域に区切り、特定の単位時間スロットと、単位周波数帯域が囲む領域を単位リソースとして要求リソース量に応じてユーザに当てている。すなわち、この場合、リソース空間６１において第１座標軸６１ａは、周波数軸であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各位置は異なる単位周波数帯域の並びを示している。割り当てパターンは、リソース空間を座標で表し、先頭スロットを決めてその他のスロットを相対座標で表現することもできる。

周波数帯域を広帯域に使用して無線通信を行う場合、移動通信環境では反射や回折により遅延波が多数発生し、その影響で、狭い周波数帯域毎に受信電力や受信品質が変動する周波数選択性フェージングが発生する。よって、周波数帯域を分割してリソース割り当てが行われるリソース割り当て方式では、受信電力または受信品質の周波数軸の変動に合わせてリソース割り当てパターン５３を決定して単位周波数帯域の組み合わせの割り当てを行った方が、よりリソース使用効率の良い通信を行うことができる。

次に、同じく、図１４を参照して、符号をリソースとして使用する例を示す。この場合、特定の時間スロットに対して異なる単位符号を割り当てるため、リソース空間６１の第１座標軸６１ａは符号軸となり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは異なる単位符号に対応する。符号間の相関が小さいと希望波と干渉波の分離が行いやすくなるので、符号間の相関が小さくなるような組み合わせとなるようにリソース割り当てパターン５３を選択すると、受信品質が向上し、リソース使用効率の良い通信を行うことができる。

次に、時間と周波数をリソースとして使用する例をより具体的に示す。図１５は時間と周波数をリソースとして使用する場合の、割り当てパターン定義テーブル５０およびリソースメモリ６０のリソース空間６１の対応関係の例である。この場合時間を単位時間スロットに、周波数を単位周波数帯域（スロット）に区切り、要求リソース量に応じた周波数帯域をユーザに当てている。リソース空間６１の第１座標軸６１ａは時間軸、第２座標軸６１ｂは周波数軸である。ａ〜ｉは、異なる時間スロットと周波数スロットの組み合わせの各々を示す。リソース割り当てパターン５３は、リソース空間６１を座標で表し、先頭スロットを決めてその他のスロットを相対座標で表現することもできる。

次に、時間、周波数、符号をリソースとして使用する例を示す。図１６は時間、周波数、符号をリソースとして使用する場合の、割り当てパターン定義テーブル５０とリソースメモリ６０のリソース空間６１対応関係の例を示している。ここでは、リソース空間６１の第１座標軸６１ａは時間軸、第２座標軸６１ｂは周波数軸、第３座標軸６１ｃは符号軸である。時間を単位時間、周波数を単位周波数帯域に区切り、さらに符号系列毎に区切った単位領域にてリソース空間６１を構成し、要求リソースに応じて時間、周波数、符号の３つの組み合わせをリソース割り当てパターン５３で表してリソースとしてユーザに割り当てる。リソース割り当てパターン５３はリソース空間を座標で表し、先頭スロットを決めてその他のスロットを相対座標で表現することもできる。

図１７は、時間、周波数、符号の各々のスロットを単独で複数個割り当てる場合において、隣り合うスロットを割り当てる場合の割り当てパターン定義テーブル５０とリソースメモリ６０の関係を示している。

たとえば、第１座標軸６１ａとして時間軸を設定し、時間スロットを複数個割り当てる場合、時間的に隣り合う時間スロットのみを割り当てパターンとすることができる。この場合、リソース割り当てパターン５３の数が減るので、パターン識別番号５１が小さくなり、移動局４０に通知する割り当て通知情報７０等の制御情報の量がさらに削減できる。

同様に、図１７において、第１座標軸６１ａを周波数軸とし、周波数方向に隣り合うリソースのみを割り当てパターンとすることができる。リソース割り当てパターン５３の数が減るので、パターン識別番号５１が小さくなり、移動局４０に通知する割り当て通知情報７０等の制御情報量がさらに削減できる。

また、図１７において周波数の代りに第１座標軸６１ａを符号軸とし、符号をリソースとして使用する場合も同様に、符号軸方向に連続したリソースを指定するリソース割り当てパターン５３を使用することができる。

図１８は、リソース６０ａとして周波数および時間の二つを指定する場合において、周波数方向、または時間方向に隣り合うリソースのみを指定する場合の割り当てパターン定義テーブル５０の設定例を示している。

この場合も、リソース割り当てパターン５３の数が減るので、パターン識別番号５１が小さくなり、移動局４０に通知する割り当て通知情報７０等の制御情報の量がさらに削減できる。

また、周波数の代りに、符号と時間を組み合わせてリソースとして使用する場合も同様の割り当てパターンを使用することができる。
さらに、周波数、時間、符号のすべてを使用する場合において、隣り合うリソースのみを割り当てパターンとすることもできる。

図１９は周波数方向、または時間方向、または符号方向に隣り合うリソースのみをリソース割り当てパターン５３で指定する例を示している。この場合もリソース割り当てパターン５３の数が減るので、パターン識別番号５１が小さくなり、移動局４０に通知する割り当て通知情報７０等の制御情報量がさらに削減できる。

図２０は送信完了時刻がより早いリソース６０ａの組み合わせをリソース割り当てパターン５３で指定するリソース割当方法の一例を示すフローチャートである。
基地局３０において、割り当て要求情報８０を受信すると（ステップ１４１）、割り当て要求情報８０を満たすリソース割り当てパターン５３を、割り当てパターン定義テーブル５０内にあらかじめ定義してあるパターンから検索し（ステップ１４２）、空きリソースと比較しながら割り当て可能か判断し（ステップ１４３、ステップ１４４）、割り当て可能なリソース割り当てパターン５３が見つかるまで（ステップ１４５）、別のリソース割り当てパターン５３を選択しながら（ステップ１５２）、検索する。

割り当て可能なリソース割り当てパターン５３が複数見つかったら（ステップ１４６、ステップ１４７）、送信完了時刻が最も早いパターンを割り当てパターンとする。
すなわち、ステップ１４４で保持された複数のリソース割り当てパターン５３から一つを選択し（ステップ１４７）、割り当て候補よりも送信完了時刻が早いと予想される場合は、当該リソース割り当てパターン５３を割り当て候補にする操作を（ステップ１４９）、全ての割り当て可能なリソース割り当てパターン５３について反復する（ステップ１５０、ステップ１５３）
そして、割り当て通知情報７０の割り当てパターン識別番号７１にリソース割り当てパターン５３を設定し、割り当て開始座標７２に、リソース空間６１内の割り当て開始座標６２を設定して移動局４０に通知する（ステップ１５１）。

ステップ１４６で、割り当て可能なリソース割り当てパターン５３の候補が一つもなかった場合には、割り当て拒否を移動局４０に通知する（ステップ１５４）。
図２１は、要求された許容遅延を満たし、かつ送信完了時刻が最も早いリソースの組み合わせを割り当てるリソース割当方法のフローチャートの例である。この場合は、上述の図２０のフローチャートにおけるステップ１４３において、要求された許容遅延を満たす割り当てが可能か否かを判定する点（ステップ１４３ａ）が異なっている。

すなわち、この場合、割り当て要求情報８０として要求リソース量８１と許容遅延時間８２を受信すると（ステップ１４１）、要求リソース量８１を満たすリソース割り当てパターン５３を、割り当てパターン定義テーブル５０にあらかじめ定義してあるパターンから検索し（ステップ１４２）、リソースメモリ６０内の空きリソースと比較しながら割り当て可能か判断し（ステップ１４３ａ、ステップ１４４）、許容遅延を満たして割り当て可能な割り当てパターンが見つかるまで検索する（ステップ１４５、ステップ１５２）。

割り当て可能なパターンが複数見つかったら、送信完了時刻が最も早いリソース割り当てパターン５３を選択する（ステップ１４７、ステップ１４８、ステップ１４９、ステップ１５０、ステップ１５３）。そして、割り当て通知情報７０の割り当てパターン識別番号７１にリソース割り当てパターン５３を設定し、割り当て開始座標７２に割り当て開始座標６２を設定して移動局４０に通知する（ステップ１５１）。

なお、ステップ１４６で、割り当て可能なリソース割り当てパターン５３の候補が一つもなかった場合には、割り当て拒否を移動局４０に通知する（ステップ１５４）。
上述の無線リソースの割り当て方法の説明では、最初にリソース割り当てパターン５３を選択し、このリソース割り当てパターン５３にリソースメモリ６０におけるリソース空間６１内の空きリソースに適合するか判別してリソース割り当てパターン５３を決定していたが、逆の場合も考えられる。

すなわち、図２２のフローチャートに例示されるように、基地局３０において、移動局４０から割り当て要求情報８０を受信したら（ステップ１６１）、まず、要求を満たすリソース６０ａをリソースメモリ６０から全て抽出し（ステップ１６２）、抽出したリソース群の中に割り当てパターン定義テーブル５０で定義済みのリソース割り当てパターン５３の合致する位置関係にあるリソース６０ａ群が存在するか検索して（ステップ１６３）、合致するリソース割り当てパターン５３の有無を判定し（ステップ１６４）、合致するリソース割り当てパターン５３（一つまたは複数）が見いだされた場合には、最も要求を満たすリソース割り当てパターン５３を選択して、割り当て通知情報７０の割り当てパターン識別番号７１にパターン識別番号５１を設定し、割り当て開始座標７２にリソース空間６１内の開始座標６２を設定して、移動局４０に通知する。

以上の実施の形態の例では、基地局がリソース割り当て部を含む構成を説明してきたが、例えば上記装置に各基地局のリソースを一括して管理するリソース割り当て部を含む構成としても発明を実施することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明によれば、無線リソースの予約および割り当てを行って情報通信を実行する無線通信において、無線リソースの割り当て結果の通知に要する情報量を削減することが可能となる。

また、無線リソースの予約および割り当てを行って情報通信を実行する無線通信において、無線リソースの割り当て結果の通知に要する情報量の増大に起因する通信情報の伝送遅延を防止することが可能となる。

Claims (10)

1. 割り当てられた無線リソースを用いて第１無線通信装置と第２無線通信装置とが無線通信を行う無線通信システムにおける無線リソース割り当て方法であって、
   あらかじめ準備された複数のリソース割り当てパターンの中から、リソース管理空間内で割り当て可能な前記無線リソースの組み合わせを特定する前記リソース割り当てパターンを選択し、選択された前記リソース割り当てパターンを識別するパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内の開始位置情報を前記第２無線通信装置に通知することを特徴とする無線リソース割り当て方法。
2. 請求項１記載の無線リソース割り当て方法において、
   前記無線リソースが管理されるリソース管理空間内における前記無線リソースの異なる組み合わせを指定する複数のリソース割り当てパターンを準備するステップと、
   複数の前記リソース割り当てパターンの中から、前記リソース管理空間内で利用可能な前記無線リソースの組み合わせに該当する前記リソース割り当てパターンを選択するステップと、
   選択された前記リソース割り当てパターンを識別するパターン識別情報、および当該リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内における開始位置情報を前記第２無線通信装置に通知するステップと、
   を実行することを特徴とする無線リソース割り当て方法。
3. 請求項１記載の無線リソース割り当て方法において、
   前記第２無線通信装置では、
   複数の前記リソース割り当てパターンを準備するステップと、
   通知された前記パターン識別情報および前記開始位置情報に基づいて、使用する前記無線リソースを選択するステップと、
   選択した前記無線リソースを用いて前記第１無線通信装置との間で無線通信を行うステップと、
   実行することを特徴とする無線リソース割り当て方法。
4. 無線リソースが管理されるリソース管理空間内における前記無線リソースの異なる組み合わせを指定する複数のリソース割り当てパターン保持する記憶手段と、
   前記無線リソースの割り当て要求情報を検出する要求情報検出手段と、
   前記割り当て要求情報に応じて、割り当て可能な前記無線リソースの組み合わせに対応した前記リソース割り当てパターンを検索するリソースパターン検索割り当て手段と、
   選択された前記リソース割り当てパターンを示すパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの前記リソース管理空間内における開始位置情報を通知する割り当て情報通知手段と、
   を含むことを特徴とする通信装置。
5. 請求項４記載の通信装置において、
   前記無線リソースは、周波数、符号、時間のうちの１つまたは複数の組み合わせからなることを特徴とする通信装置。
6. 請求項４記載の通信装置において、
   符号、周波数、時間のいずれか複数を前記無線リソースとして使用するとき、前記リソース管理空間における周波数軸方向または時間軸方向または符号軸方向のいずれかにおいて隣り合うリソースのみの組み合わせに対応する複数の前記リソース割り当てパターンが前記記憶手段に設定されることを特徴とする通信装置。
7. 請求項４記載の通信装置において、
   前記リソースパターン検索割り当て手段では、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が最も早い前記リソース割り当てパターンを選択することを特徴とする通信装置。
8. 請求項４記載の通信装置において、
   前記リソースパターン検索割り当て手段では、前記無線リソースの組み合わせから予想される送信完了時刻が、要求された許容遅延を超えない前記リソース割り当てパターンを選択することを特徴とする通信装置。
9. 複数のリソース割り当てパターンを保持する記憶手段と、
   無線リソースの割り当て要求情報を通知する要求情報通知手段と、
   通知された前記リソース割り当てパターンを特定するパターン識別情報、および前記リソース割り当てパターンの開始位置情報を検出する割り当て情報検出手段と、
   前記パターン識別情報に基づいて前記記憶手段から得られた前記リソース割り当てパターン、および前記開始位置情報に基づいて使用無線リソースを決定する割り当てリソース判定手段と、
   前記使用無線リソースを用いて情報通信を行う送信手段と、
   を含むことを特徴とする通信装置。
10. 請求項９記載の通信装置において、
    前記要求情報通知手段は、前記割り当て要求情報の中に、許容遅延時間、伝送速度、回線状況情報の少なくとも一つを設定することを特徴とする通信装置。

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