JP5297548B1 - 移動通信システムにおける基地局及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周期的に発生するデータについて無線リソースを割り当てる通信システムにおいて、無線チャネル状態が急激に悪化した場合にパケットロスが生じてしまう問題を少なくとも軽減すること。
【解決手段】ユーザ装置の無線チャネル状態を示す品質値に基づいて決定された割当周期でユーザ装置に無線リソースを割り当てる基地局は、品質値と、無線リソースの割当周期と、使用可能な無線リソースと、無線チャネル状態が劣化したか否かを判定するための判定条件との対応関係を、複数のインデックスの各々について記憶している記憶部と、対応関係を利用して、インデックス及び判定条件を決定し、判定条件を用いた場合に無線チャネル状態の劣化が検出された場合、該インデックスの代わりに、より悪い品質値に対応している別のインデックスを使用することに決定する決定部と、別のインデックスに従って無線リソースを周期的に割り当てる。
【選択図】図1

Description

本発明は移動通信システムにおける基地局及び制御方法等に関連する。

移動通信システムにおける周波数利用効率を向上させる技術の1つとして、周波数スケジューリングがある。周波数スケジューリングにはダイナミックスケジューリング方式とセミパーシステントスケジューリング(SPS)方式とがある。

ダイナミックスケジューリング方式の場合、データ種別に応じた優先度及び無線チャネル状態の良否に応じて、無線リソースがユーザに動的に割り当てられる。例えば、どのユーザにどの無線リソースを割り当てるかが、例えば1msのサブフレーム又は単位伝送期間(TTI)毎に決定される。ユーザに対する無線リソースの割り当て方が頻繁に変わるので、無線リソースを柔軟に活用できる。

一方、ユーザがやり取りするデータ種別は様々であり、音声データ又は音声パケット(VoIP)や等のようにデータ量は少ないが遅延は短く制限されるものや、データ通信等のようにデータ量は多いが遅延はそれほど短くは制限されないものがある。音声データ(VoIP)等の場合、データ量の少ないデータが周期的に発生する。このような音声データについて、上記のダイナミックスケジューリング方式によりスケジューリングを行うと、周期的に発生する少ないデータ量の音声データ各々について、無線リソースを一々指定しなければならなくなる。この場合、通信するデータ全体に対して、無線リソースの通知に要するシグナリングのオーバーヘッドの占める割合が大きくなり、無線リソースの利用効率が悪化してしまうことが懸念される。また、ダイナミックスケジューリングではユーザ装置で送信すべきデータが発生すると、ユーザ装置は、まず、スケジューリングリクエスト(SR)を基地局へ送信する。基地局はSRを受けて初めてスケジューリングを行い、その結果に基づいてユーザ装置にデータの送信を指示するシグナリングを通知する。したがって、上りデータが発生してから実際に送信するまでの遅延が大きくなりがちである。

セミパーシステントスケジューリング方式(SPS)は、このような懸念に対応できる方式である。セミパーシステントスケジューリング方式の場合、1回の無線リソースの割り当てが、1サブフレームだけでなく、以後の多数のサブフレームにも適用されるようにする。すなわち、ある一定の無線リソースを周期的に割り当てることで、無線リソースのシグナリングに要するオーバーヘッドを削減する。したがって、移動通信システムにおける全てのユーザ装置がSPSに対応していれば、音声データについてSPSを使用することで、上記の懸念を解消できる。また、周期的に無線リソースの割当てが行われるので、ダイナミックスケジューリングのようにデータ発生の都度SRを送信する必要がなく遅延を短縮できる。

しかしながら、セミパーシステントスケジューリング方式(SPS)は3GPP規定上必須ではないため、移動体通信システムにおけるユーザ装置がSPSに対応しているとは限らない。従ってSPSに対応しているユーザ装置と対応していないユーザ装置とが混在することが予想され、この場合、結局ダイナミックスケジューリング方式で無線リソース割り当てを行う必要がある。そうすると、周期的に発生する少ないデータ量の音声データ各々について無線リソースを一々指定しなければならず、オーバーヘッドが大きくなってしまうという上記の問題が再び懸念される。

更に、ダイナミックスケジューリング方式の場合、オーバーヘッドが大きくなることに起因して、音声サービスを利用できるユーザ数が少なく制限されてしまうという問題も懸念される。1msのサブフレーム(TTI)毎にスケジューリングが行われ、1サブフレームにおいて無線リソースを指定できるユーザ数がNであったとする。音声データは、周期的に発生するので、その周期をTとすると、同時に音声サービスを利用できるユーザ数(すなわち、音声容量)は、N×Tとなる。例えば、N＝3人及びT＝20msの場合、音声容量は、3×20＝60人となる。容量を増やす技術の1つに、ディレーパッキング方式(delay packing)がある。例えば、あるユーザの音声データがT＝20ms毎に音声データが発生したとしても、そのユーザには2T＝40ms毎にしか音声データを送信しないようにする。このようにすることで、音声容量を2倍に増やすことができる。ディレーパッキング又はパケットバンドリング(packet bundling)については、例えば非特許文献1に記載されている。

Oscar Fresan, et al., "Dynamic Packet Bundling for VoIP Transmission Over Rel'7 HSUPA with 10ms TTI Length,"IEEE ISWCS 2007, pp.5008-512

ディレーパッキングは無線リソースの割当周期Tを長くすることで音声容量を向上させているので、音声容量の観点からは割当周期は長いほど好ましい。しかしながら、割当周期を長くすると、割当周期や使用可能な無線リソースを更新する頻度が少なくなる。その結果、無線チャネル状態の劣化に追従できなくなり、パケットの欠落(パケットロス)が生じてしまうことが懸念される。

図1はディレーパッキングが行われる場合に懸念される問題点を説明するためのシーケンス図を示す。ユーザ装置UEのために使用される無線リソースは、ディレーパッキングにより周期的に指定される。したがって、ステップS1において、そのような周期に従っていない一般的な無線リソースの割り当てを求めるスケジューリグリクエスト(SR)がユーザ装置UEから送信されたとしても、基地局eNBはそのようなSRを無視する。

ステップS2において、そのユーザ装置UEのために指定された周期的なタイミング(ディレーパッキングにおける割当周期又は制御周期)で、基地局eNBはユーザ装置UEに対して割り当てた無線リソースを通知する。この通知は例えば物理下りリンク制御チャネルPDCCHにより行われてもよい。ユーザ装置UEは割り当てられた無線リソースを用いて通信を行う。ステップS2に示すような無線リソースの割り当ては所定の制御周期で反復される。周期の長さは、データが発生する周期(例えば、20ms)の自然数倍にすることができる。ステップS2のように無線リソースを反復的に割り当てる際、無線リソースの割り当て方は基地局の制御負担を軽減するためになるべく一定に維持されることが望ましい。具体的には、無線リソースの割り当て方は、無線リソースの割り当て周期以上長い更新周期で緩やかに更新される。無線リソースの割り当て方とは、例えば、リソースブロック数や、MCS(データ変調方式及びチャネル符号化率の組み合わせ)、トランスポートブロックサイズ等のパラメータにより指定される。

ステップS3において、そのユーザ装置UEのために指定された割当周期又は制御周期で基地局eNBがユーザ装置UEに無線リソースを割り当てた後、無線チャネル状態が悪化したとする。そして、ステップS4において、そのユーザ装置UEのために指定された周期的なタイミング(制御周期)で基地局eNBがユーザ装置UEに対して割り当てた無線リソースを通知したとする。ステップS4においてユーザ装置UEが通信する際に使用する無線リソースは、無線チャネル状態が良い状態を当てにして決定されている。無線リソースの割り当て方を更新するタイミング(図1では不図示)は未だ訪れていないからである。従って、そのような無線リソースを用いてステップS4で通信を行うと、無線チャネル状態の悪化に起因して、パケットロスが生じたり、所要品質を維持することが困難になってしまう。

本発明の課題は、周期的に発生するデータについて無線リソースを割り当てる通信システムにおいて、無線チャネル状態が急激に悪化した場合にパケットロス等が生じてしまう問題を少なくとも軽減することである。

本発明による基地局は、
ユーザ装置の無線チャネル状態を示す品質値に基づいて決定された割当周期でユーザ装置に無線リソースを割り当てる基地局であって、
品質値と、無線リソースの割当周期と、使用可能な無線リソースと、無線チャネル状態が劣化したか否かを判定するための判定条件との対応関係を、複数のインデックスの各々について記憶している記憶部と、
前記対応関係を利用して、前記ユーザ装置の品質値に対応するインデックス及び判定条件を少なくとも決定し、該判定条件を用いた場合に無線チャネル状態の劣化が検出された場合、該インデックスの代わりに、該インデックスよりも悪い品質値に対応している別のインデックスを使用することに決定する決定部と、
前記別のインデックスに対応する無線リソースを該別のインデックスに対応する割当周期で前記ユーザ装置に割り当てるスケジューリング部と、
該無線リソースを用いて前記ユーザ装置と通信する通信部と
を有する基地局である。

本発明によれば、周期的に発生するデータについて無線リソースを割り当てる通信システムにおいて、無線チャネル状態が急激に悪化した場合にパケットロス等が生じてしまう問題を少なくとも軽減することができる。

問題点を説明するための図。 本発明の実施形態において使用される基地局の機能ブロック図。 基地局が記憶しているテーブルの一例を示す図。 基地局が行う第1の動作例のフローチャート。 基地局が行う第2の動作例のフローチャート。 基地局が行う第3の動作例のフローチャート。 衝突型RA手順を示すシーケンス図。 非衝突型RA手順を示すシーケンス図。

本発明の実施形態によれば、基地局は、無線リソースの割り当て方等を指定するインデックスを或る長期間の更新周期で更新することに加えて、無線チャネル状態が劣化した場合、更新周期によらず速やかにインデックスを更新する。この場合において、無線チャネル状態が激しく上下する場合、インデックスの更新が過剰に頻繁に行われるおそれが生じる。一実施形態では、インデックスを変更した後一定期間の間、より良い品質値に対応するインデックスへの変更は禁止される。すなわち、より悪い品質値に対応するインデックスへの変更は許容される。インデックスのバタツキを防止する観点からは、一定期間の間、インデックスの変更を一切禁止してしまうことも可能である。しかしながら、より悪い品質値に対応するインデックスへの変更を禁止してしまうと、所要品質を維持できなくなってしまうおそれが生じるので、より悪い品質値に対応するインデックスへの変更を許容することが好ましい。更に、より悪い品質値に対応するインデックスを選択できない場合、すなわち現在使用しているインデックスが最悪の品質値に対応していた場合、もはやインデックスの変更によっては無線チャネル状態の劣化に対応することは困難である。このような場合、基地局は、ユーザ装置の同期は外れているとみなし、ランダムアクセス手順を実行するようにユーザ装置に指示する。

添付図面を参照しながら以下の観点から実施形態を説明する。図中、同様な要素には同じ参照番号又は参照符号が付されている。

1．基地局
2．第1の動作例(即時変更)
3．第2の動作例(変更禁止)
4．第3の動作例(RACH)
5．変形例
これらの項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。特に第1-3の動作例の内の任意の2つが組み合わせ使用されてもよいし、3つ全てが組み合わせて使用されてもよい。

＜1．基地局＞
図2は、本発明の実施形態において使用される基地局の機能ブロック図を示す。図2には、移動通信システムの基地局に備わる様々な機能を実現する処理部の内、本実施形態に特に関連する処理部が示されている。説明の便宜上、図示の基地局は例えばロングタームエボリューション（LTE）方式の移動通信システムにおける基地局であるとするが、他の移動通信システムの基地局でもよい。例えば、基地局はLTEアドバンスト方式等の移動通信システムの基地局でもよい。図2には、上り信号受信部201、品質情報取得部203、アップリンク/ダウンリンク(UL/DL)バッファ管理部205、記憶部207、インデックス決定部209、パラメータ選択部211、スケジューリング部213、TFR選択部215、下り信号生成部217及び下り信号送信部219が示されている。

上り信号受信部201は、ユーザ装置UEからの上り信号を受信し、ベースバンド信号に変換する。したがって、上り信号受信部201は、受信した無線信号をフィルタリングする機能、アナログ信号をディジタル信号に変換する機能、受信した信号をデータ復調する機能、受信した信号をチャネル復号化する機能等を有する。上り信号は、一般的には制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネル等を含む。本実施形態の場合、上り信号は、特に、音声データのような一定の周期でデータが発生する周期データを含む。この音声データは、後述する処理により決定された割当周期に従って割り当てられた無線リソースで受信される。

なお、ユーザ装置UEは、無線リンクを通じて基地局と通信する適切な如何なる通信装置でもよく、移動端末でも固定端末でもよい。ユーザ装置UEは、具体的には、携帯電話、ユーザ装置、情報端末、高機能携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯用パーソナルコンピュータ、パームトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ等であるが、これらに限定されない。

品質情報取得部203は、上り信号から、無線チャネル状態の良否を示す品質情報又は品質値を取得する。品質情報は制御チャネルに含まれている。品質情報は、下りリンクの無線チャネル状態を示す情報でもよいし、上りリンクの無線チャネル状態を示す情報でもよいし、それら双方を含む情報でもよい。下りリンクの無線チャネル状態は、例えば、ユーザ装置が受信したパイロット信号の受信レベルから導出されたチャネル状態インジケータ(CQI)により表現されてもよい。上りリンクの無線チャネル状態は、基地局が受信したパイロット信号の受信レベルから導出されてもよい。基地局及びユーザ装置が受信したパイロット信号の受信レベルは、当業者に既知の適切な如何なる量で表現されてもよい。一例として、受信レベルは、瞬時値であるか平均値であるかを問わず、広く、無線チャネル状態の良否を表す量として定義され、例えば、受信電界強度RSSI、希望波受信電力RSRP、受信品質を表わすRSRQ、パスロス、SNR、SIR、SINR、Ec/N₀等により表現されてもよい。RSRP、RSRQ、SNR、SIR、SINR等における希望波は、例えば、共有データチャネル(PUSCH、PDSCH)の電力でもよいし、パイロット信号(サウンディングリファレンス信号(SRS)及び/又は復調用リファレンス信号(DMRS)の電力でもよい。

アップリンク/ダウンリンク(UL/DL)バッファ管理部205は、上りリンク及び下りリンクにおいて送信されるデータのバッファの状態(データ滞留量)を管理する。下りリンクにおいて送信されるデータのバッファの状態(データ滞留量)は、基地局に備わっている送信バッファ(図示せず)の状態を調べることで判明する。これに対して、上りリンクにおいて送信されるデータのバッファの状態(データ滞留量)は、ユーザ装置UEに備わっている送信バッファの状態を示すバッファステータスレポートBSRを、ユーザ装置から受信することで判明する。基地局で管理されるデータ滞留量は、ユーザ装置に無線リソースが割り当てられると、割り当てたサイズの分だけ減少するように更新される。

記憶部207は、周期的に発生する周期データに無線リソースを割り当てる割当周期の複数の選択肢各々に対応する様々なパラメータをとして記憶する。これらのパラメータはテーブルとして記憶されてもよい。複数の選択肢の各々は、ディレーパッキングインデックス(DPI)又は単にインデックスと言及される。記憶部207が記憶するテーブルは、DPIと、無線リソースの割当周期と、トランスポートブロックサイズと、ディレーパッキングフラグと、最大再送回数と、再送回数が最大再送回数に達しても適切に送信できなかったパケット数の閾値と、リソースブロック数と、伝送フォーマットと、品質情報との対応関係を規定する。

図3は、そのようなテーブルの一例を示す。図示の例では、DPIインデックス(i=0,1,2,3)と、無線リソースの割当周期(T₀，T₁，T₂，T₃)と、ディレーパッキングフラグ(Flag₀，Flag₁，Flag₂，Flag₃)と、最大再送回数(N_TX0，N_TX1，N_TX2，N_TX3)と、再送回数がN_TXiに達しても適切に送信できなかったパケット数の閾値(N_PDU0, N_PDU1, N_PDU2, N_PDU3)と、リソースブロック数(RB₀，RB₁，RB₂，RB₃)と、伝送フォーマット(TF₀，TF₁，TF₂，TF₃)と、品質情報SIRとの対応関係が示されている。ただし、対応関係をなす項目は図示のものに限定されず、別の項目が追加されてもよいし、何らかの項目が削除されてもよい。更に、説明の便宜上、インデックスの数は4つであるとしているが、5つ以上のインデックスが規定されてもよいし、4つ未満のインデックスしか規定されていなくてもよい。

無線リソースの割当周期(T_i)は、周期的に発生するデータに対して無線リソースを割り当てる周期である。ディレーパッキング方式が使用されるので、この割当周期は、データの発生周期に必ずしも一致しないことに留意を要する。無線リソースの割当周期は、無線チャネル状態が良いほど長く、悪いほど短く設定される。ただし、図示の4つの割当周期が全て異なることは必須ではない。例えば、T₀とT₁が等しくてもよい。従って一般的には、T₀≧T₁≧T₂≧T₃である。

トランスポートブロックサイズ(TBS_i)は、1TTIで1codewordあたりに送信可能なデータサイズを表わす。トランスポートブロックサイズは、無線チャネル状態が良いほど大きく、悪いほど小さく設定される。より一般的には、TBS₀≧TBS₁≧TBS₂≧TBS₃である。

ディレーパッキングフラグ(Flag_i)は、ディレーパッキングが適用されるか否かを示す。ディレーパッキングは、データの発生周期より長い周期でパケットをまとめて通信するので、無線チャネル状態が良い場合には適しているが、無線チャネル状態が悪い場合には適していない。従って一般的にはディレーパッキングフラグは無線チャネル状態が良い場合にディレーパッキングを行うことを示す値(例えば、True又は1)に設定され、無線チャネル状態が悪い場合にディレーパッキングを行うことを示す値(例えば、False又は0)に設定される。

最大再送回数(N_TXi)は、パケットを再送する回数の上限値を示す。最大再送回数は、無線チャネル状態が良いほど少なく設定され、無線チャネル状態が悪いほど多く設定される。より一般的には、N_TX0≦N_TX1≦ N_TX2≦N_TX3である。無線チャネル状態が良いほど、再送は生じにくいはずであるし、割当周期も長いので、最大再送回数を小さく設定することで、無線チャネル状態の劣化を速やかに判定することができる。

閾値(N_PDUi)は、無線チャネル状態が劣化したか否かを判定する際に使用される。一例として、最大再送回数(N_TXi)に至るまで再送を行っても依然として適切に送信できなかったパケットの数が、閾値(N_PDUi)を超えた場合、無線チャネル状態は悪化した、と判断される。従って、最大再送回数(N_TXi)及び閾値(N_PDUi)は、無線チャネル状態が急激に劣化したか否かを判定するための判定条件を規定する。なお、他の観点から判定する具体例については＜5．変形例＞において説明される。最大再送回数(N_TXi)と同様に閾値(N_PDUi)は、無線チャネル状態が良いほど少なく設定され、無線チャネル状態が悪いほど多く設定される。より一般的には、N_PDU0≦N_PDU1≦ N_PDU2≦N_PDU3である。無線チャネル状態が良いほど再送は生じにくいはずであるし、割当周期も長いので、閾値を小さく設定することで、無線チャネル状態の劣化を速やかに判定することができる。

リソースブロック数(RB_i)は、一度に割当可能なリソースブロックの数を表す。リソースブロック数は、無線チャネル状態が良いほど多く、悪いほど少なく設定される。より一般的には、RB₀≧RB₁≧RB₂≧RB₃である。

伝送フォーマット(TF_i)は、使用可能なデータ変調方式及びチャネル符号化率の組み合わせである伝送フォーマット(すなわち、MCS)を示す。伝送フォーマットは、無線チャネル状態が良いほど、大きなスループット(低い信頼度)をもたらすMCSに設定され、無線チャネル状態が悪いほど高い信頼度(低いスループット)のMCSに設定される。より一般的には、TF₀≧TF₁≧TF₂≧TF₃である。

テーブルにおける品質情報の列は、品質情報取得部203(図2)が取得した品質情報又は品質値をどのように分類するかを示す。図示の例では品質情報がSIRで表現されているが、上述したようにSIR以外の量で品質情報が表現されてもよい。図示の例の場合、品質情報はインデックスが小さいほど良い値を示し、インデックスが大きいほど悪い値を示すが、このことは必須ではない。図中、上昇及び下降とあるのは、品質情報とインデックスとの間にヒステリシスを持たせるためである。例えば、SIRがY1_UPより小さな値からそれよりも大きな値に変化した場合、インデックスは2から1に変化する(品質が上昇する方向へ変化する)。その後、SIRがY1_UPより大きな値からY1_UP程度まで小さくなったとしてもそれだけではインデックスは2に戻らない。SIRがY1_UPより低いY1_DWよりも小さな値に変化して始めてインデックスは1から2に戻る。このように、品質が上昇する場合と下降する場合各々について、インデックスの閾値を異なる値に設定しておくことで、ヒステリシスを持たせることができる。

図2のインデックス決定部209は、ユーザ装置に無線リソースを割り当てる際に使用するインデックス(図3)を決定する。決定されるインデックスは、ユーザ装置の品質情報に対応するインデックス又はそのインデックスに基づいて導出された別のインデックスである。インデックスの決定法については動作例において説明する。

パラメータ選択部211は、インデックス決定部209で決定されたインデックスに対応する各種のパラメータを使用することを決定する。具体的には、無線リソースの割当周期、使用可能なリソースブロック数及び伝送フォーマット等が特定される。

スケジューリング部213は、通信するデータが存在するユーザ(ユーザ装置)についてスケジューリング係数を算出する。スケジューリング部213は、スケジューリング係数の値が相対的に大きい(または、硬判定的に優先度が高いと判定された)ユーザに対して、優先的に無線リソースを割り当てる。スケジューリング係数は、適切な如何なる方法で計算されてもよい。一例として、MaxC/I法やプロポーショナルフェアネス法(Proportional Fairness)等により、スケジューリング係数が計算されてもよい。また、スケジューリング係数に限らずユーザ装置の優先度を決める如何なるパラメータが用いられてもよい。

TFR(Transport Format and Resource)選択部215は、無線リソースが割り当てられたユーザ装置について、スケジューリング部213からの指示にしたがって、伝送フォーマット(データ変調方式及びチャネル符号化率)及びリソースブロックを決定する。

下り信号生成部217は、制御チャネル及び共有データチャネルを含む下り信号を生成する。制御チャネルは、無線リソースがユーザ装置にどのように割り当てられているかを示す。LTE方式の移動通信システムの場合、この制御チャネルは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)に対応する。具体的には、制御チャネルは、無線リソースが割り当てられているユーザの識別子、下りリンク及び/又は上りリンクにおいて割り当てられたリソースブロック、データフォーマット(データ変調方式及びチャネル符号化率)等の情報を含む。共有データチャネルはユーザデータを含み、一般的には音声データ(VoIP)、リアルタイムデータ、データ通信用のデータ等を含む。LTE方式の移動通信システムの場合、このデータチャネルは、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)に対応する。

下り信号送信部219は、下り信号生成部217により生成された下り信号を送信する。したがって、下り信号送信部219は、送信するデータをチャネル符号化する機能、送信するデータをデータ変調する機能、ディジタル信号をアナログ信号に変換する機能、送信する信号をフィルタリングする機能、送信する信号を増幅する機能等を有する。下り信号を受信したユーザ装置は、無線リソースが割り当てられているか否かを示す制御信号(PDCCH)を分析し、無線リソースが割り当てられていた場合、指定された無線リソースで上り信号を送信する。

＜2．第1の動作例(即時変更)＞
図4は、図2に示すような基地局(特に、インデックス決定部209)がサブフレーム毎に行う動作例のフローチャートを示す。ユーザ装置は、ディレーパッキング方式により決定される割当周期に従ってスケジューリングされる。基地局は、サブフレーム毎にインデックスの更新の要否及びスケジューリングの要否等を判断する。上述したようにディレーパッキングにおける割当周期は、データの発生周期の自然数倍であり、インデックスの更新周期は割当周期より長い値に設定される。

フローはステップ401から始まり、ステップ403に進む。ステップS403において、基地局はユーザ装置を指定するパラメータkを1に初期化する。図示のフローでは明示されていないが、ステップ403が実行される前に、ディレーパッキングの割当周期以上長い更新周期に従って、基地局はインデックスを更新している。具体的にはインデックスの更新周期のタイミングにおいて、基地局は、ユーザ装置の品質情報(例えば、SIR)を取得し、テーブル(図3)を参照することで、その品質情報に対応するインデックスDPIを決定する。説明の便宜上、インデックスDPIを示す番号iは0、1、2又は3であるとする。このインデックスが示す割当周期でスケジューリングが行われている。

ステップS407において、基地局は、無線チャネル状態が劣化しているか否かを判定する。判定は何らかの判定条件に基づいて行われる。例えば、最大再送回N_TXiに至るまで再送を行っても依然として適切に送信できなかったパケットの数N_errが、閾値N_PDUiを超えるか否かに応じて、無線チャネル状態は悪化したか否かが判定されてもよい。他の判定条件については＜5．変形例＞において説明される。無線チャネル状態が悪化していなかった場合、フローはステップ409に進む。

ステップS409において、基地局は、現在のサブフレームが、k番目のユーザ装置UE#kにとって割当周期のタイミングであるか否かを判定する。割当周期のタイミングであった場合、フローはステップS411に進む。

ステップ411において、基地局は、最大再送回N_TXiに至るまで再送を行っても依然として適切に送信できなかったパケットの数N_errを0にリセットする。

ステップS413において、基地局は、k番目のユーザ装置UE#kについて決定されているインデックスに従って、無線リソースの割り当てる際のパラメータの値を選択する。具体的には、図3に示すようなテーブルにおいて、何れかのインデックスに対応する割当周期T_i、トランスポートブロックサイズTBS_i、リソースブロック数RB_i、伝送フォーマットTF_iが選択される。

その後、フローはステップS415に進む。また、ステップS409で割当周期のタイミングでなかった場合も、フローはステップS415に進む。

ステップS415において、ユーザ装置を指定するパラメータkの値を1つ増やす(インクリメントする)。

ステップS417において、ユーザ装置を指定するパラメータkの値がユーザ総数K以下であるか否かが判定される。パラメータkの値がユーザ総数K以下であった場合、フローはステップS405に戻る。パラメータkの値がユーザ総数K以下でなかった場合(Kより大きくなった場合)、フローはステップS419に進む。

ステップS419において、ユーザ装置に無線リソースを割り当てるスケジューリングが行われる。先ず、個々のユーザ装置がスケジューリングの対象となっているか否かが判定される。対象のユーザ装置のうちスケジューリング係数の値が相対的に大きい(または、硬判定的に優先度が高いと判定された)ユーザ装置に、無線リソースが割り当てられる。また、無線リソースが割り当てられることに決まったユーザ装置について、伝送フォーマット(MCS)、リソースブロック及びトランスポートブロックサイズ等も決定される(これらはステップS413において既に判明している)。

その後、フローはステップS421に進み、現在のサブフレームに対する処理は終了する。次のサブフレームについてもステップS401以降に示されている処理が実行される。

ところで、ステップS407 において、無線チャネル状態が悪化していた場合、フローはステップ431に進む。

ステップ431において、k番目のユーザ装置UE#kについて決定されているインデックスiの値が1つ増やされる。上述したように、インデックスは、無線チャネル状態が良いほど小さな番号に対応し、無線チャネル状態が悪いほど大きな番号に対応する。ただし、インデックスの番号の付け方が逆であった場合、ステップ431においてはインデックスiの値が1つ減らされることになる。要するに、ステップS431では、現在設定されているインデックスよりも悪い品質値に対応しているインデックスが使用されるように決定される。

ステップ433において、k番目のユーザ装置UE#kについて、最大再送回N_TXiに至るまで再送を行っても依然として適切に送信できなかったパケットの数N_errが、0にリセットされる。

ステップS435において、基地局は、k番目のユーザ装置UE#kについて決定されているインデックスに従って、無線リソースの割り当てる際のパラメータの値を選択する。具体的には、図3に示すようなテーブルにおいて、何れかのインデックスに対応する割当周期T_i、トランスポートブロックサイズTBS_i、リソースブロック数RB_i、伝送フォーマットTF_iが選択される。以後、フローはステップS409に進み、説明済みの処理が行われる。

上記の動作例によれば、ディレーパッキングの割当周期以上長い更新周期に従ってインデックス(図3)を更新することに加えて、サブフレーム毎に無線チャネル状態が劣化しているか否かを判定し、劣化していた場合にはインデックスを別のインデックスに更新する。別のインデックスは、より悪い品質値に対応するインデックスである。このようにすることで、無線チャネル状態が急激に劣化した場合でも、スケジューリングの際に使用するインデックスを適切な別のインデックスに速やかに変更することができる。

＜3．第2の動作例(変更禁止)＞
図4のステップS407、S431、S433、S435によりインデックス(図3)を速やかに変更することができるようになるが、その場合において、無線チャネル状態が激しく上下した場合、インデックスの値も頻繁に上下させなければならなくなる。しかしながら、ディレーパッキングに使用するインデックスは、本来的には、長い更新周期にわたって一定に維持するように設定されているので、そのようにインデックスの値を頻繁に上下させることは好ましくない。特に、より良い品質に対応するインデックスに変更すると、信号の信頼性を担保できなくなるかもしれないので、そのような変更をみだりに行うべきではない。

図5はそのような懸念に対処するための動作例を示す。図中、図4において説明したステップの処理については同じ参照番号が付されており、重複的な説明は省略される。

図5に示すフローのステップS409において、現在のサブフレームが、k番目のユーザ装置UE#kにとって割当周期のタイミングであると判定された場合、フローはステップS501に進む。

ステップS501において、前回インデックスを変更した後、一定期間以上経過しているか否かが判定される。一定期間はタイマーで測定されてもよいし、あるいは周期的に行われる処理の実行回数で測定されてもよい。この「一定期間」は「禁止期間」とも言及される。図示の例の場合、k番目のユーザ装置UE#kついてインデックスを変更又は更新した後、そのユーザ装置UE#kがインデックス切替えのタイミングとなった回数N_CHが、閾値N_prohibit以上であるか否かが判定される。前回インデックスを変更した後、一定期間以上経過していなかった場合、フローはステップS503に進む。

ステップS503において、現在設定されているインデックスiが、緊急回避インデックスi_e以上であるか否かが判定される。緊急回避インデックスi_eとは、禁止期間内に使用可能なインデックスの下限値であり、予め設定されている。インデックスの値は、無線チャネル状態の品質が良いほど小さな値であり、悪いほど大きな値であることが仮定されている。現在設定されているインデックスiが、緊急回避インデックスi_e以上でなかった場合、フローはステップS505に進む。

ステップS505において、基地局は、現在設定されているインデックスiを、緊急回避インデックスi_eに設定し直す。そして、フローはステップS413に進み、設定されているインデックスiに従って無線リソースを割り当てるためのパラメータの値を選択する。以後、説明済みの処理が行われる。

ステップS409において現在設定されているインデックスiが、緊急回避インデックスi_e以上であった場合、及び前回インデックスを変更した後、一定期間以上経過していた場合も、フローはステップS413に進み、説明済みの処理が実行される。

この動作例の場合、ステップS501において、前回インデックスを変更した後、一定期間以上経過していた場合にのみ、決定されているインデックスをそのまま使用することが許可される。前回インデックスを変更した後、一定期間以上経過していなかった場合、より良い品質値に対応するインデックスへの変更は禁止される。例えば、ステップS503における緊急回避インデックスi_eが2であったとする。この場合、ステップS503において、現在設定されているインデックスiが2又は3であれば、フローはステップS413に進み、2又は3であるインデックスに従ってパラメータの値が選択される。しかしながら、現在設定されているインデックスiが0又は1であった場合、それをそのまま使うことは許可されない。この場合、フローはステップS505に進み、現在設定されているインデックスは2に強制され、ステップS413において、2であるインデックスに従ってパラメータの値が選択される。このように、禁止期間の間、インデックスの値は緊急回避インデックス(この例では2)と同等又はそれより悪い品質に対応するインデックスしか使用できないように制限される。これにより、禁止期間の間に信号の信頼性が減少してしまうことを効果的に防止できる。

＜4．第3の動作例(RACH)＞
上述したように、図3に示すようなテーブルを使用する場合、インデックスの値は0、1、2、3である。従って現在設定されているインデックスの値が3であった場合、ステップS431においてインデックスの値をそれ以上増やすことはできない。3の値のインデックスは最悪の品質値に対応しているので、この状態から更に無線チャネル状態が劣化した場合、以後、周期的に適切に通信することは困難になる。このような場合、そのユーザ装置は同期外れの状態に至ったものとみなし、同期を確保する手順をやり直すことが好ましい。

図6はそのような場合の動作例を示す。図中、図4及び図5において説明したステップの処理については同じ参照番号が付されており、重複的な説明は省略される。

ステップS407において、基地局は、無線チャネル状態が劣化しているか否かを判定する。この場合において、k番目のユーザ装置UE#kについては最悪の品質値に対応するインデックス(i=3)が設定されていたとする。無線チャネル状態が悪化していると判定された場合、フローはステップ601に進む。

ステップS601において、基地局は、現在設定されているインデックスの値が3未満であるか否かを判定する。すなわち、基地局は、更に低い品質値に対応するインデックスを選択する余地があるか否かを判定する。更に低い品質値に対応するインデックスを選択する余地がある場合(i=0、1、2であった場合)、フローはステップS431に進み、説明済みの処理が実行される。更に低い品質値に対応するインデックスを選択する余地がなかった場合(i=3であった場合)、フローはステップS603に進む。

ステップS603において、基地局は、ユーザ装置に対してランダムアクセス手順を実行するように指示する。これに応じてユーザ装置はランダムアクセス手順を行い、同期を確立し直す。以後、説明済みの処理が実行される。

図7及び図8を参照しながらランダムアクセス手順を説明する。大別して2種類のランダムアクセス手順があり、具体的には衝突型RA手順及び非衝突型RA手順である。図6のフローでは何れの手順も使用可能である。

(1)衝突型RA手順の場合、セルに在圏する全てのユーザ装置間で共有されるランダムアクセスプリアンブル(RACHプリアンブル)が使用される。個々のユーザ装置はランダムにRACHプリアンブルを選択して使用するので、ユーザ装置間で衝突又は競合する可能性がある。図7は衝突型RA手順を示すシーケンス図である。図6のステップS603において、ランダムアクセス手順を実行するように指示されたユーザ装置は、図7のステップ71において、何れかのRACHプリアンブルを任意に選択し、基地局に送信する。

ステップ72において、基地局は、RACHプリアンブルを受信したことに応答して、RACHレスポンス情報をユーザ装置に通知する。RACHレスポンス情報は、基地局により検出されたRACHプリアンブルと、ユーザ装置の一時的なテンポラリ識別子(C-RNTI)と、送信タイミング情報(タイミングアドバンスコマンド(TA))と、上りリンクで使用可能な無線リソースを指定する情報(ULスケジューリンググラント)とを含む。

ユーザ装置がステップ71においてRACHプリアンブルを送信した後、一定期間内に、ステップ72のようにRACHレスポンスを受信できなかった場合、ユーザ装置は、より強い送信電力でRACHプリアンブルを再送する(power ramping)。

RACHレスポンスを受信したユーザ装置は、ステップ73において、C-RNTI又はテンポラリCNTIを含む制御メッセージを、基地局により指定された制御メッセージ用のリソースで基地局に送信する。以後、HARQの処理が開始される。

ステップ74において、基地局はRRC接続又は再接続のための制御情報をユーザ装置に通知する。ユーザ装置間の衝突を回避するため、ユーザ装置から受信した制御情報もユーザ装置に送信される。

ステップ75においてユーザ装置は基地局と共有データチャネルを送受信する。なお、ユーザ装置は、ステップ73において自ら送信した制御情報とステップ74において基地局から受信した制御情報とが一致していた場合に、ステップ75のように通信を行うことができる。ステップ73において自ら送信した制御情報とステップ74において基地局から受信した制御情報とが一致していなかった場合、ユーザ装置はステップ71の手順からやり直す。

(2)非衝突型RA手順の場合、個々のユーザ装置に固有のRACHプリアンブルが予め割り当てられている。ユーザ装置間で常に異なるRACHプリアンブルが使用されるので、ユーザ装置間で衝突することはない。図8は非衝突型RA手順を示すシーケンス図である。

ステップ81において、基地局は、ユーザ装置に固有のプリアンブル番号を指定し、ユーザ装置に通知する。

図6のステップS603において、ランダムアクセス手順を実行するように指示されたユーザ装置は、ステップ82において、指定された番号のRACHプリアンブルにより、基地局に送信する。

ステップ83において、基地局は、RACHプリアンブルを受信したことに応答して、RACHレスポンス情報をユーザ装置に通知する。RACHレスポンス情報は、基地局により検出されたRACHプリアンブルと、ユーザ装置の一時的なテンポラリ識別子(C-RNTI)と、送信タイミング情報(タイミングアドバンスコマンド)と、上りリンクで使用可能な無線リソースを指定する情報(ULスケジューリンググラント)とを含む。

ユーザ装置がステップ82においてRACHプリアンブルを送信した後、一定期間内に、ステップ83のようにRACHレスポンスを受信できなかった場合、ユーザ装置は、より強い送信電力でRACHプリアンブルを再送する(power ramping)。

ステップ84においてユーザ装置は基地局と共有データチャネルを送受信する。

＜5．変形例＞
上記の図4-6のステップS407においては、無線チャネル状態が悪化したか否かは、最大再送回数(N_TXi)に至るまで再送を行っても依然として適切に送信できなかったパケットの数が、閾値(N_PDUi)を超えるか否かにより判断されていた。しかしながら無線チャネル状態の劣化を判定するための判定条件は、最大再送回数(N_TXi)及び閾値(N_PDUi)だけでなく、他の観点から規定されてもよい。

(a)例えば、ユーザ装置から報告される品質情報(例えば、CQI、SRS)に基づいて、無線チャネル状態が劣化したか否かが判定されてもよい。例えば、ユーザ装置から報告されたCQIの値が閾値以上劣化したことに基づいて判定が行われてもよい。そのような閾値もインデックスDPIに応じて個別に設定されていてもよい。

(b)RLCレイヤにおいて検出されたパケットロスの数(プロトコルデータユニットPDUが欠落している個数)に基づいて、無線チャネル状態が劣化したか否かが判定されてもよい。例えば、RLCレイヤにおいて検出されたパケットロスの数が所定の閾値以上になったことに基づいて判定が行われてもよい。そのような閾値もインデックスDPIに応じて個別に設定されていてもよい。

(c)PDCPレイヤにおける解凍又は圧縮解除(decompression)に失敗したパケット数に基づいて、無線チャネル状態が劣化したか否かが判定されてもよい。例えば、PDCPレイヤにおいて圧縮解除に失敗したパケット数が所定の閾値以上になったことに基づいて判定が行われてもよい。あるいは、PDCPレイヤにおいて圧縮解除に成功したパケット数が所定の閾値以下になったことに基づいて判定が行われてもよい。そのような閾値もインデックスDPIに応じて個別に設定されていてもよい。

(d)PDCPレイヤにおいてサービスデータユニットSDU又はプロトコルデータユニットPDUを破棄した数に基づいて、無線チャネル状態が劣化したか否かが判定されてもよい。例えば、PDCPレイヤにおいて破棄したSDU又はPDUの数が所定の閾値以上になったことに基づいて判定が行われてもよい。そのような閾値もインデックスDPIに応じて個別に設定されていてもよい。

以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば、本発明は、ディレーパッキングを行う適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には1つの部品で行われてもよいし、あるいは1つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。説明の便宜上、通信端末及び情報処理装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明に従って動作するソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（RAM）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ROM）、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD−ROM、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

201 上り信号受信部
203 品質情報取得部
205 アップリンク/ダウンリンク(UL/DL)バッファ管理部
207 記憶部
209 インデックス決定部
211 パラメータ選択部
213 スケジューリング部
215 TFR選択部
217 下り信号生成部
219 下り信号送信部

Claims (6)

1. ユーザ装置の無線チャネル状態を示す品質値に基づいて決定された割当周期でユーザ装置に無線リソースを割り当てる基地局であって、
   品質値と、無線リソースの割当周期と、使用可能な無線リソースと、無線チャネル状態が劣化したか否かを判定するための判定条件との対応関係を、複数のインデックスの各々について記憶している記憶部と、
   前記対応関係を利用して、前記ユーザ装置の品質値に対応するインデックス及び判定条件を少なくとも決定し、該判定条件を用いた場合に無線チャネル状態の劣化が検出された場合、該インデックスの代わりに、該インデックスよりも悪い品質値に対応している別のインデックスを使用することに決定する決定部と、
   前記別のインデックスに対応する無線リソースを該別のインデックスに対応する割当周期で前記ユーザ装置に割り当てるスケジューリング部と、
   該無線リソースを用いて前記ユーザ装置と通信する通信部と
   を有する基地局。
2. 前記決定部は、前記ユーザ装置について使用するインデックスを変更した後、所定の品質値よりも良い品質値に対応するインデックスに変更することを一定期間禁止する、請求項1記載の基地局。
3. 前記決定部は、前記ユーザ装置について使用するインデックスを変更した後、前記所定の品質値以下の品質値に対応するインデックスに変更することについては禁止しない、請求項2記載の基地局。
4. 前記別のインデックスが前記所定の品質値よりも良い品質値に対応するインデックスであった場合、前記決定部は、前記一定期間内において、前記別のインデックスの代わりに前記所定の品質値に対応するインデックスを使用することに決定する、請求項2又は3記載の基地局。
5. 前記対応関係を利用して、前記ユーザ装置の品質値に対応するインデックス及び判定条件を少なくとも決定し、該判定条件を用いた場合に無線チャネル状態の劣化が検出された場合において、該インデックスが前記対応関係において最悪の品質値に対応していた場合、前記決定部は、前記ユーザ装置の同期が外れていると判断し、
   前記通信部は、ランダムアクセス手順を実行するように前記ユーザ装置に通知する、請求項1ないし4の何れか1項に記載の基地局。
6. ユーザ装置の無線チャネル状態を示す品質値に基づいて決定された割当周期でユーザ装置に無線リソースを割り当てる基地局が実行する制御方法であって、
   品質値と、無線リソースの割当周期と、使用可能な無線リソースと、無線チャネル状態が劣化したか否かを判定するための判定条件との対応関係を、複数のインデックスの各々について定めているテーブルを参照することで、前記ユーザ装置の品質値に対応するインデックス及び判定条件を少なくとも決定するステップと、
   該判定条件を用いた場合に無線チャネル状態の劣化が検出された場合、該インデックスの代わりに、該インデックスよりも悪い品質値に対応している別のインデックスを使用することに決定するステップと、
   前記別のインデックスに対応する無線リソースを該別のインデックスに対応する割当周期で前記ユーザ装置に割り当て、該無線リソースを用いて前記ユーザ装置と通信するステップと
   を有する制御方法。

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