JP4430086B2

JP4430086B2 - リソース割当方法、及びこのリソース割当方法が適用される基地局、移動局、無線パケット通信システム

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Publication number: JP4430086B2
Application number: JP2007108516A
Authority: JP
Inventors: 恒邱; 英俊加山; 成視梅田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: JP2007267398A

Description

本発明は、基地局が移動局との通信に必要なリソースを割り当てるリソース割当方法、及びこのリソース割当方法が適用される基地局、移動局、無線パケット通信システムに関する。

移動通信システムなどの無線パケット通信システムにおいては、移動局と基地局との間でパケット通信を行う際に、基地局はその移動局との通信のためのリソースを割り当てる。

従来から知られているリソースの割当方法としては、例えば、無線データ通信の標準規格を規定したIEEE802.11b方式がある（非特許文献１）。この方式によれば、次のようにしてパケット通信が行われる。まず、端末は送信すべきパケットが発生すると、キャリアセンスによってチャネルの状態を調べる。その際にチャネルがアイドル（未使用）である場合には、端末は所定の時間（ＩＦＳ：Interframe Space）が経過するのを待ってパケットの送信を開始する。キャリアセンスによってチャネルの状態を調べた際に、チャネルがビジー（使用中）である場合には、端末はチャネルがアイドルになるまで待ち、チャネルがアイドルであることを検出したら、端末はＩＦＳが経過するのを待ってパケットの送信を開始する。この際、パケットが複数の優先度クラスを有する場合には、優先度クラスに応じてＩＦＳを決定する。ＩＦＳには、短いものから順にＳＩＦＳ（Short IFS）、ＰＩＦＳ（PCF IFS）、ＤＩＦＳ（DCF IFS）の３つの値があるが、優先度の高いバケットを送信する際には、短い値のＩＦＳを用いることによって、優先度の低いパケットより早くチャネルを占有して、パケットを優先的に送信することを可能としている。

また、従来からＷ−ＣＤＭＡ方式の上りリンクにおいて送信電力を制御する方法が知られている（特許文献１）。電波は距離が遠くなるほど減衰量が大きくなるため、基地局から遠く離れた移動局との通信が行えなくなる、いわゆる「遠近問題」を解決するため、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、すべての移動局からの受信データのＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）が等しくなるように送信電力を制御する。具体的には、基地局は移動局から受信したパイロット信号によりＳＩＲを算出し、算出されたＳＩＲとあらかじめ設定された必要なＳＩＲとを比較する。そして、パイロット信号から算出されたＳＩＲが必要なＳＩＲに一致するように、移動局に送信電力を制御する信号を送信する。
特開２００２−１６５４５号公報ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ１９９９Ｅｄｉｔｉｏｎ、ｐ．７４−７６

しかしながら、上記したリソースの割当方法には、次のような点において更なる改善の余地があった。

IEEE802.11b方式では、チャネルがアイドルであることを検出してからパケットを送信するまでのＩＦＳの時間領域には、どの端末もパケットを送信できない。特に、優先度の低いパケットしか送信されない場合には、長い時間領域が空いたままとなり、チャネルリソースが無駄になる場合があった。さらに、優先度に対応してＩＦＳを決める方式においては、優先度の高いパケットを優先して送信するため、それぞれの優先度に対応する待ち時間の差をシステムの伝搬遅延より長時間に設定することが必要である。システムの半径が大きくなるに従って伝搬遅延は増加するが、これに伴って長い待ち時間が設けられることになる。つまり、優先度に応じてパケットの待ち時間を設定する方式は、半径の大きいシステムの適用するとチャネル効率の低下を招くこととなる。

また、端末から受信したパイロット信号により基地局がＳＩＲを算出し、ＳＩＲを制御する方式では、基地局は各端末からの伝搬損失に関する情報を有していないため、次のような不都合が生じることがあった。端末の送信電力には上限があるが、近年の無線パケット通信システムにおいては、様々な種類の端末が接続される可能性があるため、端末の最大送信電力を一律に予測することはできない。このような背景の下では、端末の最大送信電力を超えてリソースが割り当てられても、端末はそのリソースを十分に使うことができずに、本来他の端末に割り当てることができるリソースを無駄にする恐れがあった。特に、端末から基地局へパケットを送信する際の伝搬損失が大きい場合には、リソースの過度の割り当てが生ずる可能性があった。

そこで、本発明は上記課題を解決し、効率良くリソースを割り当てることができるリソース割当方法、及びこの方法が適用される基地局、移動局、無線パケット通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係るリソース割当方法は、基地局と移動局との間でパケットデータが符号多重化されて送受信される無線パケット通信システムにおいて、基地局が移動局との通信に必要なリソースを割り当てるリソース割当方法であって、移動局の最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を移動局から送信して基地局に受信させる予約信号送信ステップと、予約信号送信ステップにおいて送信された予約信号に含まれる送信電力情報と、基地局が予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、移動局から基地局にパケットを送信する際の伝搬損を算出する伝搬損算出ステップと、予約信号に含まれる最大送信電力情報と、伝搬損算出ステップにおいて算出された伝搬損とに基づいて、基地局が移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出ステップと、最大受信電力算出ステップにおいて算出された最大受信電力に基づいて、移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出ステップと、最大伝送レート算出ステップにおいて算出された最大伝送レートに基づいて、移動局にリソースを割り当てるリソース割当ステップと、を有し、前記リソース割当ステップにおいて、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出ステップにおいて算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てることを特徴とする。

本発明に係るリソース割当方法によれば、予約信号送信ステップにおいて送信される予約信号に、その送信電力情報と移動局の最大送信電力情報とが含められる。予約信号を受信した基地局は、予約信号に含まれる送信電力情報と予約信号の受信電力とに基づいて、移動局から基地局へパケットを送信する際の伝搬損を算出し、算出された伝搬損と予約信号に含まれる最大送信電力情報とから基地局における移動局に割当可能な最大伝送レートとを算出する。このように割り当て可能な最大伝送レートを求め、この最大伝送レートを超えないようにリソースを割り当てることにより、移動局の最大送信電力等によって決まる割り当て可能な伝送レートを超えてリソースを割り当てて、本来他の移動局に割り当てることができたリソースを無駄にすることがなく、リソースを効率良く使用することができる。

また、本発明のリソース割り当て方法は、前記予約信号毎に前記移動局に割り当てる拡散コードを指定することが好ましい。

また、本発明に係る基地局は、移動局との間でパケットデータを符号多重化して送受信すると共に、その移動局との通信に必要なリソースを割り当てる基地局であって、移動局から送信される、移動局の最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を受信する予約信号受信手段と、予約信号受信手段によって受信した予約信号に含まれる送信電力情報と、予約信号受信手段によって予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、移動局からパケットが送信された際の伝搬損を算出する伝搬損算出手段と、予約信号に含まれる最大送信電力情報と、伝搬損算出手段によって算出された伝搬損とに基づいて、移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出手段と、最大受信電力算出手段によって算出された最大受信電力に基づいて、移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出手段と、最大伝送レート算出手段によって算出された最大伝送レートに基づいて、移動局にリソースを割り当てるリソース割当手段と、を備え、前記リソース割当手段は、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出手段において算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てることを特徴とする。

また、本発明の基地局は、前記予約信号毎に前記移動局に割り当てる拡散コードを指定することが好ましい。

また、本発明の無線パケット通信システムは、基地局と移動局との間でパケットデータが符号多重化されて送受信される無線パケット通信システムにおいて、前記移動局は、その最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を前記基地局に送信する予約信号手段と、前記基地局によって割り当てられたリソースに応じて伝送レートを変える伝送レート変更手段と、を備え、前記基地局は、前記移動局から送信される予約信号を受信する予約信号受信手段と、前記予約信号受信手段によって受信した予約信号に含まれる送信電力情報と、前記予約信号受信手段によって予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、前記移動局からパケットが送信された際の伝搬損を算出する伝搬損算出手段と、前記予約信号に含まれる最大送信電力情報と、前記伝搬損算出手段によって算出された伝搬損とに基づいて、前記移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出手段と、前記最大受信電力算出手段によって算出された最大受信電力に基づいて、前記移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出手段と、前記最大伝送レート算出手段によって算出された最大伝送レートに基づいて、前記移動局にリソースを割り当てるリソース割当手段と、を備え、前記リソース割当手段は、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出手段において算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てることを特徴とする。

本発明によれば、データパケットの伝搬損失を考慮しながらリソースを割り当てることにより、使用できる以上のリソースが移動局に割り当てられることを防ぎ、移動局と基地局の間の伝搬損失と能力に合わせて効率の良い無線リソースの割り当てが可能となる。

以下、図面と共に本発明に係る無線パケット通信システム、基地局及び移動局の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る無線パケット通信システム１０の構成の概略を示す図である。本実施形態では、基地局１１と移動局１３との間で送受信されるパケットが無線区間上で符号分割多重されるＣＤＭＡパケット通信システムを例として説明する。

無線パケット通信システム１０では、基地局１１が形成する無線ゾーン１２に複数の移動局（端末）１３が存在する。そして、動画や音声等のパケットデータが、共通の無線チャネル上で符号分割・パケット多重されて移動局１３と基地局１１との間で送受信される。

次に、無線パケット通信システム１０を構成する基地局１１及び移動局１３について説明する。図２は、実施形態に係る基地局１１及び移動局１３の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、移動局１３は、送信部２１、受信部２２、信号変換部２３、信号解析部２４、送信電力制御部２５、制御信号生成部２７、パケット生成部２８、及びタイマー部２９を備えている。以下、各構成要素について詳しく説明する。

受信部２２は、無線通信回線を通じて、基地局１１から送信される割り当て信号や同期信号、確認信号等の信号を受信する回路である。受信部２２は、受信した信号を信号変換部２３に対して出力する機能を有する。

信号変換部２３は、送受信されるデータを所定の信号に変換する回路である。信号変換部２３は、パケット生成部２８から入力されたデータパケット、又は制御信号生成部２７から入力された予約信号等に対して、符号化、及び拡散処理を行って送信部２１に対して出力する機能を有する。また、信号変換部２３は、受信部２２から入力された信号に、復号化処理及び逆拡散処理を行って信号解析部２４に対して出力する機能を有する。また、信号変換部２３は、信号解析部２４から入力された割当信号により通知された拡散コードでデータパケットを拡散し、その割当信号によって通知された送信時間帯においてデータパケットを送信する機能を有する。

信号解析部２４は、信号変換部２３で変換された信号を解析し、その解析結果を受信した信号の種類に応じて各部に対して出力する回路である。例えば、１）基地局１１から受信したデータパケットに割り当てられた拡散コードや送信時間帯に関する情報を信号変換部２３に対して出力する、２）基地局１１から受信したデータパケットに割り当てられた送信電力に関する情報を送信電力制御部２５に対して出力する、３）基地局１１からのパイロット情報により抽出した同期情報を制御信号生成部２７に対して出力する、といった機能を有する。

送信電力制御部２５は、送信部２１において送信される信号の送信電力を制御する回路である。送信電力制御部２５は、信号解析部２４から入力されたＴＰＣに基づいてパケット毎の送信電力を変化させる機能と、予約信号の送信電力に関する情報を制御信号生成部２７に出力する機能と、を備えている。

送信部２１は、無線通信回線を通じて基地局１１に信号を送信する回路である。送信部２１は、信号変換部２３によって変換された信号を送信する。送信部２１が送信するパケットデータ、予約信号等の信号は、信号変換部２３によって所定の拡散コードにより変換されると共に送信データは所定の時間領域に設定され、送信電力制御部２５からの指示に基づく送信電力によって送信される。

パケット生成部２８は、データパケットを生成する回路である。パケット生成部２８は、所定長以上のパケットデータが入力された場合に入力データを所定長の複数のパケットデータに分割する機能を有する。このパケット生成部２８で生成されるパケットデータは、信号変換部２３に対して出力される。また、パケット生成部２８は入力されたデータのリアルタイム性（例えばＩＰパケットの場合には、リアルタイム性に関する情報がパケットのＨｅａｄ部から読み取られる）や料金プランなどに関する情報に基づいて、データパケットの優先度を決定し、その優先度に関する優先度情報を制御信号生成部２７に対して出力する。

制御信号生成部２７は、通信制御を行うための各種制御信号を生成する回路である。制御信号生成部２７は、同期信号や予約信号を生成し、生成された信号を信号変換部２３に対して出力する。また、制御信号生成部２７は、パケット生成部２８から入力されたデータパケットの優先度に関する情報、送信電力制御部２５から入力された予約信号送信電力に関する情報、及び移動局１３の最大送信電力に関する情報を含む予約信号を生成する機能を有する。また、この制御信号生成部２７は、タイマー部２９と接続されており、周期的に同期信号や予約信号を生成する機能を有する。

なお、制御信号生成部２７、信号変換部２３、信号解析部２４、送信電力制御部２５及びパケット生成部２８によって、パケットデータ送信部が構成されている。このパケットデータ送信部は、パケットデータの送信に先立って送信された予約信号に基づいて基地局１１が決定した送信時間領域、拡散コード、及び送信電力等に関する情報を取得し、取得した情報に基づいてパケットデータの送信を行う。すなわち、受信部２２、信号変換部２３及び信号解析部２４により、基地局１１から送信された割当信号を取得・解析する。そして、割当信号によって指定された拡散コードの情報に基づいて、信号変換部２３はデータパケットの符号化及び拡散を行う。さらに、割当信号によって指定された時間帯にデータパケットを送信部２１に出力する。そして、送信部２１は、信号変換部２３から入力されたデータパケットを割当信号によって指定された送信電力に基づいて送信電力制御部２５によって変化させ、データパケットを送信する。

また、本実施形態では、制御信号生成部２７、信号変換部２３及び送信部２１により、予約信号送信部が構成されている。予約信号送信部は、データパケットの送信に先立って、後に続くパケットデータの量、優先度、当該予約信号の送信電力及び移動局１３の最大可能送信電力に関する情報を予約信号として基地局１１に送信するものである。

次に、基地局１１について説明する。図２に示されるように、基地局１１は、受信部３１、送信部３２、信号変換部３３、信号解析部３４、受信強度測定部３５、送信方法決定部３６、割当決定部３８、制御信号生成部３７、及びタイマー部３９を有している。

送信部３２は、各種信号を、無線通信回線を通じて移動局１３に送信する回路である。送信チャネルや送信電力は、送信方法決定部３６による決定に基づいて設定される。

受信部３１は、移動局１３から送信された信号を、無線通信回線を通じて受信する回路である。受信部３１は、受信した信号を受信強度測定部３５、及び信号変換部３３に対して出力する。

受信強度測定部３５は、受信部３１から入力された信号の強度を測定し、その測定結果を信号解析部３４に出力する。

信号変換部３３は、送受信される信号を所定の信号形式に変換する回路である。信号変換部３３は、制御信号生成部３７から入力された各種信号に対して符号化処理、拡散化処理を行って送信部３２に対して出力する。また、信号変換部３３は、受信部３１から入力された受信信号の復号化、逆拡散化を行った後、信号解析部３４に対して出力する。

信号解析部３４は、信号変換部３３によって変換され、信号変換部３３から入力された各種信号を解析する回路である。信号解析部３４は、移動局１３から送信された予約信号や同期信号の内容を解析し、信号に含まれている情報を抽出し、その解析結果を割当決定部３８及び送信方法決定部３６に対して出力する。例えば、予約信号に含まれている、パケットデータの量や優先度情報、送信電力情報及び最大送信電力情報等を抽出し、パケットデータの量、優先度情報、最大送信電力情報を割当決定部３８に対して出力する。また、信号解析部３４は、予約信号に含まれている送信電力情報と受信強度測定部３５から入力された受信電力に関する情報とから伝搬損失を算出し、その伝搬損失に関する情報を割当決定部３８及び送信方法決定部３６に対して出力する。

割当決定部３８は、信号解析部３４から入力された各移動局１３の伝搬損失に関する情報に基づいて各移動局１３のパケットデータの伝送レートを決定する。また、割当決定部３８は、予約信号に含まれる優先度情報に基づいて予約時間の長さを決定する予約時間長設定部３８ａを有し、これによりそれぞれの予約信号に対して予約時間長を設定する。また、割当決定部３８は、信号解析部３４から入力されたパケットデータの優先度情報に基づいて予約時間長設定部３８ａによって拡散コードを決定する。ここで、拡散コードは予約信号毎に指定され、一の移動局１３であっても予約信号毎に異なる拡散コードが指定される場合もある。これにより、拡散コード指定の自由度を高めると共に、基地局１１に接続可能な移動局１３の台数を増やすことができる。決定された送信電力、時間領域、拡散コード等は制御信号生成部３７に出力され、これらの情報は、制御信号生成部３７において、移動局１３に送信される割当信号に付加される。

送信方法決定部３６は、信号解析部３４からの伝搬損失に関する情報に基づいて送信電力を決定し、決定された送信方法を信号変換部３３及び送信部３２に対して出力する。

制御信号生成部３７は、送信方法決定部３６の決定に基づいて、確認信号、同期信号、割当信号等を生成し、信号変換部３３に対して出力する回路である。この制御信号生成部３７は、タイマー部３９の制御に基づいて周期的に同期信号を生成する。

次に、この基地局１１と移動局１３との間のパケットデータの送受信方式について説明する。図３は、移動局１３から基地局１１へのパケットデータを送信する際の基本的な流れを示す説明図である。図３に示されるように、移動局１３は、パケットデータを送信する前に予約信号を基地局１１に送信する。この際、予約信号には、データパケットの量、パケットの優先度情報、当該予約信号の送信電力及び最大可能送信電力等が含められる。次に、移動局１３から送信された予約信号を受信した基地局１１は、移動局１３との通信を行うためのリソースを割り当て、移動局１３に対して通信を許可し、割当信号を送信する。移動局１３は、基地局１１から送信された割当信号を受信すると、受信した割当信号によって通知された条件で、データパケットを基地局１１に対して送信する。基地局１１は移動局１３から送信されたデータパケットを受信できた場合には、肯定応答（ＡＣＫ）を移動局１３に送信する。

次に、無線パケット通信システム１０において、基地局１１が移動局１３との通信のためのリソースを割り当てる割当方法について説明し、併せて、本発明の実施形態に係るリソース割当方法について説明する。

図４（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るリソース割当方法の基本的な考え方を示す図である。本実施形態に係るリソース割当方法では、リソースの割り当て予約という方法によって優先度に応じたリソースの確保を実現している。まず、リソースの割り当て予約について、図４（ａ）を参照して説明する。図４（ａ）に示されるように、基地局１１が時刻ｔ１に予約信号を受信すると、その予約信号を送信した移動局１３（以下、「対象移動局」という）に対してリソースを割り当てるための予約時間を所定の時刻ｔ２から時刻ｔ３まで設定する。その予約時間内において割り当て可能なリソースがある場合には、そのリソースを対象移動局１３に割り当てる。ここで予約時間の長さは、予約信号に含まれる優先度情報に応じて設定される。優先度が高い場合に長い予約時間が与えられ、優先度が低い場合には短い予約時間が与えられる。図４（ｂ）は、リソースの予約状況の例を示す図である。図４（ｂ）にマトリクス状に示される表において、行はコードを示し、列はスロットを示す。図４（ｂ）では、予約開始時刻ｔ２から時刻ｔ６までの１１スロットについてリソースの予約状況が描かれている。ここでは、１スロットに５つのコードを割り当てることができるシステムを例としている。説明の便宜上、時刻ｔ２に近い方から、第１スロット、第２スロット、…第１１スロットという。図４（ｂ）に領域Ｒで示されるように、第１スロットから第５スロットまでは、４つのコードがすでに予約済み（割り当て済み）であり、第６、７スロットは３つのコードが予約済み、第８、９スロットは２つのコードが予約済みとなっている。優先度が最も高い優先度１の予約信号に対しては、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの最も長い期間Ｐ１の時間領域においてリソースの予約が可能である。すなわち、領域Ａ，Ｂ，Ｃのいずれもがリソース割り当ての候補となる。次に優先度の高い優先度２の予約信号に対しては、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの期間Ｐ２の時間領域においてリソースの予約が可能である。すなわち、領域Ａ，Ｂがリソース割り当ての候補となる。この例では優先度の最も低い優先度３の予約信号に対しては、最も短い期間Ｐ３の時間領域においてリソースの予約が可能である。領域Ａのみがリソース割り当ての候補となる。このように、優先度が高いものについては長い予約時間を設定し、優先度が低くなるに従って予約時間を短く設定することにより、優先度の高い予約信号に対しては、リソースが割り当てられる可能性が高くなる。

次に、予約開始時刻の設定方法について説明する。なお、予約開始時刻は、以下に説明する方法以外のいかなる方法によって設定することとしても良い。例えば、予約信号の受信時刻から所定時間経過後を予約開始時刻としても良いし、予約信号の送信時刻から所定時間経過後を予約開始時刻としても良い。どのような方法によって予約開始時刻を設定しても、予約時間が長い方がリソースを確保できる可能性が高くなり、優先度に基づくリソース割り当てを実現することは可能だからである。

本実施形態に係る基地局１１では、予約開始時刻を優先度によって変えることとしている。この点について図５を参照して説明する。図５に示されるように、優先度の高い予約信号に対しては、予約信号の受信から予約開始時刻までの時間を長く設定し、優先度の低い予約信号に対しては、予約信号の受信から予約開始時刻までの時間を長く設定する。このように、優先度の低い予約信号に対して予約開始時刻までの時間を短く設定することにより、優先度の高い予約信号に対するリソースの割り当てが開始される時刻ｔ８以前の時刻ｔ７から時刻ｔ８の間に優先度の低い予約信号に対してリソースが割り当てられる。なお、優先度の高い予約信号には、時刻ｔ８から時刻ｔ１０までのリソース予約時間があるので、リソースが割り当てられる可能性が高く、その通信が妨げられることはない。このようにして予約開始時刻を設定することにより、トラフィックが増加しても、優先度の高い予約信号によってリソースが独占されて優先度の低い予約信号に対してはリソースを割り当てることが困難となる事態を回避することができる。

なお、優先度は、データパケットのリアルタイム性が高いほど高く設定し、或いは利用料金が高いほど高く設定することが好ましい。

次に、実施形態に係る無線パケット通信システム１０によるリソース割り当てのフローについて図６を参照しながら説明する。図６は、基地局１１におけるリソース割り当ての動作を示すフローチャートである。

まず、基地局１１では、本実施形態に係るリソースの割り当てを実現するための準備段階として、それぞれの優先度情報に対応するリソース予約のための時間領域の長さをシステム設定パラメータとして設定しておく（Ｓ１０）。

移動局１３は、データパケットの送信に先立って、優先度情報を含む予約信号を基地局１１に送信する。基地局１１は常に予約信号を待ち（Ｓ１２）、基地局１１は予約信号を受信すると、その予約信号の送信元である対象移動局１３との通信のためのリソースを予約するための予約時間領域を決定する（Ｓ１４）。具体的には、基地局１１は、予約信号に含まれる優先度情報を読み出し、読み出した優先度に対応する予約時間領域の長さをシステムの設定パラメータから読み取って予約時間の長さ（予約時間長）を決定する。また、基地局１１は、予約信号から読み出した優先度情報と予約信号の受信時刻とに基づいて予約開始時刻を設定する。

次に、基地局１１は、決定された予約時間領域のリソースを検索し（Ｓ１６）、まだ予約されていない割当可能なリソースがあるかどうか判定する（Ｓ１８）。割当可能なリソースがあると判定された場合には、基地局１１は予約時間領域の１コード分のリソースを割り当てる（Ｓ２０）。続いて、基地局１１は、予約信号に含まれるデータパケットの量の情報を読み取り、そのデータパケットを送信するのに十分なリソースが割り当てられたかどうか判定する（Ｓ２２）。十分なリソースが割り当てられたと判定された場合には、リソースの割り当てを終了し、新たな予約信号を受信するのを待つ。十分なリソースが割り当てられていないと判定された場合には、予約時間領域内の使用可能リソースが全て割り当てられたかどうか判定する（Ｓ２４）。そして、予約時間領域内の使用可能リソースが全て割り当てられていない（残っている）場合には、使用可能領域の１コード分のリソースを割り当てる処理に移行する。また、予約時間領域内の使用可能リソースが残っていない場合には、リソース割り当てのフローは終了する。なお、この場合には、予約信号によって指定したデータパケット量のすべてを送信するだけのリソースを確保できないこととなるが、リソースを確保できなかった分のデータについては、移動局から再度予約信号を送信してリソースを割り当てることとなる。このように、データパケットを送信するのに十分なリソースを割り当てるか、もしくは予約時間領域内のリソースを全て割り当てると、リソース割り当て処理は終了する。リソース割り当ての処理が終了した後は、基地局１１は再び予約信号の受信待ちのステップＳ１２に移行する。

また、ステップＳ１８において、予約時間領域内に使用可能リソースがないと判定された場合には、データパケットを拒否する（Ｓ２６）。基地局１１は、データパケットを拒否する場合には、移動局１３に対して拒否信号を送信する。逆に、送信すべきデータパケットの一部にでもリソースを割り当てることができた場合には、移動局１３に対してデータパケットの送信を許可して割当信号を送信する。

このようなリソース割当方法によれば、優先度の高いデータパケットは優先度の低いデータパケットより長い予約時間領域においてリソースを予約することができるので、優先度の高いデータパケットのＱｏＳを容易に保証することができる。

また、このリソース割当方法によれば、チャネルがアイドルであることを検出してからパケットを送信するまでのＩＦＳの時間領域には、どの端末もパケットを送信できないという問題を解決し、リソースを効率的に割り当てることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るリソース割当方法について説明する。なお、このリソース割当方法は、上記した無線パケット通信システム１０によって実現することができる。

最初に、図７を参照して、第２実施形態に係るリソース割当方法の考え方を説明する。図７に割当方式の基本的な考え方を示す。このリソース割当方式では、データパケットの伝搬損失を考慮してリソースの割り当てを行う。図７は、図４と同様に、使用可能時間領域におけるリソースの予約状況を示す図である。領域Ｒで示す部分は、既に予約済みのリソースである。

基地局１１に接続されるそれぞれの移動局１３は最大の送信電力が同じではないので、送信可能な最大の伝送レートが異なる。従って、基地局１１は各々の移動局１３の最大送信電力及び伝搬損失から算出した各移動局１３の最大可能受信電力に従って各移動局１３の最大伝送レートを算出し、最大伝送レートを超えないようにリソースの割り当てを行う。図７に示す例では、最大１コードのリソースを使用した通信が可能な移動局と、最大３コードのリソースを使用した通信が可能な移動局を例としている。移動局１３は、最大の伝送レートを超えるリソースを割り当てられても、送信電力の関係でリソースを十分に使用することができない。

従って、第２実施形態に係るリソース割当方法では、図７に示されるように、最大１コードのリソースしか使用できない移動局１３に対しては、領域Ｄによって示されるように、１スロットに１コードのみを割り当てることとし、最大３コードのリソースを使用できる移動局１３に対しては、領域Ｅによって示されるように、１スロットにつき３コードまで割り当てることとする。たとえリソースに空きがあったとしても、それ以上のリソースは割り当てない。図７を参照すると、第１０、１１スロットには割り当て可能なリソースが残されているが、そのリソースを予約していないことがわかる。

次に、図８を参照しながら、第２実施形態に係るリソース割当方法について説明する。図８は、基地局１１におけるリソース割り当ての動作を示すフローチャートである。

まず、基地局１１では、本実施形態に係るリソースの割り当てを実現するための準備段階として、その基地局１１において許容するＳＩＲの値（許容ＳＩＲ）を設定しておく（Ｓ３０）。

移動局１３は、データパケットの送信に先立って、送信電力情報、最大送信電力情報等を含む予約信号を基地局１１に送信する。基地局１１は常に予約信号を待ち（Ｓ３２）、基地局１１は予約信号を受信すると、移動局１３から基地局１１にパケットを送信したときの伝搬損を算出する（Ｓ３４）。具体的には、まず、予約信号に含まれる送信電力情報を読み取り、読み取った送信電力情報と、予約信号を受信した際の受信電力の情報とに基づいて伝搬損を算出する。

次に、基地局１１は、算出された伝搬損と、予約信号に含まれる移動局１３の最大送信電力情報とに基づいて基地局１１が受信する最大の受信電力を算出し（Ｓ３６）、この最大受信電力に基づいて移動局１３が送信可能な最大の伝送レート（最大伝送レート）を算出する（Ｓ３８）。続いて、基地局１１は、使用可能な時間領域のリソースを検索する（Ｓ４０）。

使用可能な時間領域の割り当て可能なリソースがある場合には、基地局１１は、予約信号に含まれるデータパケットの量の情報を読み取り、そのデータパケットを使用可能時間領域の１コードで送信可能か否か判定する（Ｓ４２）。１コードで送信可能であると判定された場合には、使用可能領域のリソースをデータ送信に必要な領域分だけ割り当てる（Ｓ５４）。つまり、使用可能領域内の１コードのリソースをすべて割り当てるのではなく、１コードのうち、データ送信に必要となるスロット数分を割り当てる。データパケットを送信するためのリソースを１コードで割り当て可能な場合には、以上でリソースの割り当ては終了する。

データパケットを１コードで送信可能でない場合には、使用可能時間領域の１コードのリソースを割り当て（Ｓ４４）、その後、使用可能時間領域のリソースを全部割り当てたか否か判定する（Ｓ４６）。使用可能時間領域のリソースを全部割り当てた場合には、リソース割り当てのフローは終了する。なお、この場合には、予約信号によって指定したデータパケット量のすべてを送信するだけのリソースを確保できないこととなるが、リソースを確保できなかった分のデータについては、移動局から再度予約信号を送信してリソースを割り当てることとなる。一方、使用可能時間領域のリソースを全部割り当てていない場合には、基地局１１は、ステップＳ３８で算出した最大伝送レートに基づいて、移動局１３の送信電力に余裕があるか否か判定する（Ｓ４８）。移動局１３の送信電力に余裕がない場合には、リソース割り当てのフローは終了する。移動局１３の送信電力に余裕がある場合には、使用可能時間領域内の第２のコードを対象移動局１３に割り当てる。すなわち、一の移動局１３との通信に対して複数のコードを割り当てる（Ｓ５０）。この複数のコードの割り当ては、基地局１１に接続している他の移動局１３との通信に対する干渉が許容ＳＩＲを超えない範囲で行う。次に、基地局１１は、対象移動局１３に対して十分なリソースを割り当てたか否か判定する（Ｓ５２）。十分なリソースが割り当てられた場合には、リソース割り当てのフローは終了する。十分なリソースが割り当てられていないと判定された場合には、使用可能時間領域内の使用可能リソースが全て割り当てられたかどうか判定するステップＳ４６に移行する。このように、データパケットを送信するのに十分なリソースを割り当てるか、もしくは使用時間領域内のリソースを全て割り当てると、リソース割り当て処理は終了する。リソース割り当ての処理が終了した後は、基地局１１は再び予約信号の受信待ちのステップＳ３２に移行する。

本実施形態に係るリソース割当方法によれば、移動局１３の最大伝送レートに基づいて移動局１３の送信電力に余裕があるか否かを判定して、リソースの割り当てを行うことにより、移動局１３が使用できる以上のリソースが移動局１３に割り当てられることを防止し、リソースを効率的に使用することが可能となる。

以上、本発明に係る無線パケット通信システム１０とそれを構成する本発明に係る基地局１１、移動局１３と、リソース割当方法について、実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、第１実施形態において優先度に応じてリソースの予約時間長を変える割当方法を説明し、第２実施形態において移動局１３が送信可能な最大伝送レートに基づくリソースの割当方法について説明したが、２つの特徴を備えたシステムを構成しても良いことは言うまでもない。すなわち、優先度に応じて予約時間領域を設定すると共に、リソースの割り当てに際しては、移動局１３の最大伝送レートを超えないように、割り当てるシステムを構成すれば、リソースをさらに効率的に使用することができる。

実施形態に係る無線パケット通信システムの概略の構成を示す図である。実施形態に係る基地局及び移動局の構成を示す図である。移動局から基地局にパケットを送信する手順を示す図である。リソース割り当ての基本的な考え方を説明する図である。予約開始時刻の決定方法について説明する図である。第１実施形態に係るリソース割当方法を示すフローチャートである。リソース割り当ての基本的な考え方を説明する図である。第２実施形態に係るリソース割当方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…無線パケット通信システム、１１…基地局、１２…無線ゾーン、１３…移動局、２１…送信部、２２…受信部、２３…信号変換部、２４…信号解析部、２５…送信電力制御部、２７…制御信号生成部、２８…パケット生成部、２９…タイマー部、３１…受信部、３２…送信部、３３…信号変換部、３４…信号解析部、３５…受信強度測定部、３６…送信方法決定部、３７…制御信号生成部、３８…割当決定部、３８ａ…予約時間長設定部、３９…タイマー部。

Claims

基地局と移動局との間でパケットデータが符号多重化されて送受信される無線パケット通信システムにおいて、基地局が移動局との通信に必要なリソースを割り当てるリソース割当方法であって、
前記移動局の最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を前記移動局から送信して前記基地局に受信させる予約信号送信ステップと、
前記予約信号送信ステップにおいて送信された予約信号に含まれる送信電力情報と、前記基地局が前記予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、前記移動局から前記基地局にパケットを送信する際の伝搬損を算出する伝搬損算出ステップと、
前記予約信号に含まれる最大送信電力情報と、前記伝搬損算出ステップにおいて算出された伝搬損とに基づいて、前記基地局が前記移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出ステップと、
前記最大受信電力算出ステップにおいて算出された最大受信電力に基づいて、前記移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出ステップと、
前記最大伝送レート算出ステップにおいて算出された最大伝送レートに基づいて、前記移動局にリソースを割り当てるリソース割当ステップと、
を有し、
前記リソース割当ステップにおいて、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出ステップにおいて算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てることを特徴とするリソース割当方法。
前記予約信号毎に前記移動局に割り当てる拡散コードを指定することを特徴とする請求項１に記載のリソース割当方法。
移動局との間でパケットデータを符号多重化して送受信すると共に、その移動局との通信に必要なリソースを割り当てる基地局であって、
前記移動局から送信される、前記移動局の最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を受信する予約信号受信手段と、
前記予約信号受信手段によって受信した予約信号に含まれる送信電力情報と、前記予約信号受信手段によって前記予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、前記移動局からパケットが送信された際の伝搬損を算出する伝搬損算出手段と、
前記予約信号に含まれる最大送信電力情報と、前記伝搬損算出手段によって算出された伝搬損とに基づいて、前記移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出手段と、
前記最大受信電力算出手段によって算出された最大受信電力に基づいて、前記移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出手段と、
前記最大伝送レート算出手段によって算出された最大伝送レートに基づいて、前記移動局にリソースを割り当てるリソース割当手段と、
を備え、
前記リソース割当手段は、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出手段において算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てることを特徴とする基地局。
前記予約信号毎に前記移動局に割り当てる拡散コードを指定することを特徴とする請求項３に記載の基地局。
基地局と移動局との間でパケットデータが符号多重化されて送受信される無線パケット通信システムにおいて、
前記移動局は、
その最大送信電力情報及び該予約信号の送信電力情報を含む予約信号を前記基地局に送信する予約信号手段と、
前記基地局によって割り当てられたリソースに応じて伝送レートを変える伝送レート変更手段と、
を備え、
前記基地局は、
前記移動局から送信される予約信号を受信する予約信号受信手段と、
前記予約信号受信手段によって受信した予約信号に含まれる送信電力情報と、前記予約信号受信手段によって予約信号を受信した際の受信電力に関する情報とに基づいて、前記移動局からパケットが送信された際の伝搬損を算出する伝搬損算出手段と、
前記予約信号に含まれる最大送信電力情報と、前記伝搬損算出手段によって算出された伝搬損とに基づいて、前記移動局から受信する信号の最大受信電力を算出する最大受信電力算出手段と、
前記最大受信電力算出手段によって算出された最大受信電力に基づいて、前記移動局に割当可能な最大伝送レートを算出する最大伝送レート算出手段と、
前記最大伝送レート算出手段によって算出された最大伝送レートに基づいて、前記移動局にリソースを割り当てるリソース割当手段と、
を備え、
前記リソース割当手段は、使用可能時間領域からリソースとして少なくとも１コードのリソースを割り当てるとともに、１コードではデータ送信が可能ではない場合には、前記使用可能時間領域から、さらに前記最大伝送レート算出手段において算出された最大伝送レートの大きさに応じた複数のコードのリソースを割り当てる
ことを特徴とする無線パケット通信システム。
前記基地局は、前記リソース割当手段によってリソースを割り当てる際に、前記予約信号毎に移動局に割り当てる拡散コードを指定する拡散コード指定手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の無線パケット通信システム。