JP5512576B2

JP5512576B2 - 無線通信システム、基地局装置及び無線リソース割当方法

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Publication number: JP5512576B2
Application number: JP2011052330A
Authority: JP
Inventors: 康史森岡; 曉山田; 淳一郎萩原
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: JP2012191372A

Description

本発明は、無線通信システム、基地局装置及び無線リソース割当方法に関する。

従来、無線通信システムにおいて、基地局装置と移動局の間の通信に関する無線リソースの割当は、以下のようにして行われている。

特許文献１に記載の技術では、希望波受信電力(RSCP、received signal code power)または信号対干渉雑音電力比(SINR、signal to noise plus interference power ratio)といった無線品質に基づいて、無線リソースが割り当てられる。

特許文献２に記載の技術では、例えば、スループット、伝送遅延、伝送情報誤り率といったサービス品質(QoS、Quality of Service)に基づいて、無線リソースが割り当てられる。

あるいは、無線品質とサービス品質の両方に基づいて、無線リソースが割り当てられる技術もある。

特許文献３に記載の技術では、複数の端末で得られるサービス品質ができるだけ公平になるように無線リソースを割り当てるために、Proportional Fairnessアルゴリズム（ＰＦアルゴリズム）が用いられる。

特許文献４に記載の技術では、アプリケーションの要求する特性と無線品質に基づいて、無線リソースが割り当てられる。

本明細書でいう無線リソースとは、無線通信において各々のデータフローに割り当てられる、情報伝送に必要な各種の無線資源であって、各データフローについて割当を任意に変更可能なものである。全体の無線リソースは、時間、周波数、符号、空間、またはそれらの組み合わせによって分割され、分割された無線リソースが各データフローに割り当てられる。

各データフローに割り当てられる無線リソースの量を無線リソース割当量と呼ぶ。無線リソース割当量の例は以下の通りである。
時分割多元接続方式（TDMA）では、無線リソース割当量は、単位時間（例えば1秒）あたりの各データフローのために割り当てられた時間であってよい。
直交周波数分割多元接続方式（OFDMA）では、無線リソース割当量は、各データフローのために割り当てられたサブキャリアの数であってよい。
符号分割多元接続方式（CDMA）では、無線リソース割当量は、各データフローのために割り当てられた符号の数であってよい。
空間分割多元接続では、無線リソース割当量は、各データフローのために割り当てられたアンテナの数であってよい。

特開２００３−３０９８７５号公報特開２００３−８６３５号公報特開２０１０−１６１５９８号公報特開２００４−１７９６９３号公報

以上のように、従来の無線リソース割当方法には、品質を考慮して無線リソースを割り当てるものがある。しかし、従来の無線リソース割当方法では、送受信されるデータ量の多寡が考慮されていない。例えば、特許文献４に記載の技術では、同種のアプリケーションサービスに属するデータフローは、データフローで送受信されるデータの量とは無関係に、サービス品質が制御されている。すなわち、データフローが属するアプリケーションサービスが異なる場合には、アプリケーションサービスの優先度の優劣に基づいて異なるサービス品質が供されるが、データフローが属するアプリケーションサービスが同種であれば、送受信データ量の多寡に関わらず一定のサービス品質が供される。

サービス品質の例をスループットとすると、データフローの送受信完了に要する時間は送受信データ量の多寡とサービス品質の比で決定される。すなわち、一定のサービス品質に対し、あるデータフローの送受信データ量が多い場合は完了に要する時間が長くなり、反対に送受信データ量が少ない場合は完了に要する時間が短くなる。

一般に、あるデータフローに対してユーザが体感するサービスの品質、すなわちユーザ体感品質（QoE、Quality of Experience）は、送受信完了に要する時間が長いほど劣化すると言える。従って、アプリケーションサービス毎に一定のサービス品質を供する従来の無線リソース割当方法では、ユーザ体感品質が大幅に劣化する可能性がある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、データフローの特性に応じてサービス品質を制御することができ、同種のアプリケーションサービスを利用するユーザ間のユーザ体感品質の公平性を向上する無線通信システム、基地局装置及び無線リソース割当方法を提供することにある。

本発明に係る無線通信システムは、複数の移動局と、前記移動局と無線通信を行う基地局装置を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、前記ネットワークは、前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定する所要ユーザ体感品質決定部と、前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するデータフロー特性解析部と、前記所要ユーザ体感品質決定部により決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析部により決定された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定部と、前記目標サービス品質決定部により決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当部とを備える。

本発明に係る基地局装置は、複数の移動局と無線通信を行う基地局装置であって、前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定する所要ユーザ体感品質決定部と、前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するデータフロー特性解析部と、前記所要ユーザ体感品質決定部により決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析部により決定された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定部と、前記目標サービス品質決定部により決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当部とを備える

本発明の無線リソース割当方法は、複数の移動局と、前記移動局と無線通信を行う基地局装置を備えるネットワークとを備える無線通信システムで使用される無線リソース割当方法であって、前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定するステップと、前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するステップと、前記所要ユーザ体感品質決定ステップにより決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析ステップにより解析された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定ステップと、前記サービス品質決定ステップにより決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当ステップとを備える。

本発明においては、ユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質の決定に加えて、送受信されるデータフローの特性の解析が行われる。そして、所要ユーザ体感品質と、データフローの特性に応じて目標サービス品質を決定し、その目標サービス品質に基づいて無線リソース量を決定する。このように、本発明では、データフローの特性に応じてサービス品質を制御することができ、同種のアプリケーションサービスを利用するユーザ間のユーザ体感品質の公平性を向上することができる。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る無線通信システムの一部を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る無線通信システムでの基地局装置により実行される無線リソース割当方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る無線通信システムでの下りリンクの無線リソース割当方法を示す情報フローダイアグラムである。本発明の実施の形態に係る無線通信システムでの上りリンクの無線リソース割当方法を示す情報フローダイアグラムである。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
図１に示すように、実施の形態に係る無線通信システムは、IP（Internet Protocol）ネットワーク１００と、コアネットワーク２００と、無線アクセスネットワーク３００とを備える。コアネットワーク２００は少なくとも１つ（通常は複数）の交換局２１０を備える。無線アクセスネットワーク３００は少なくとも１つ（通常は複数）の基地局装置３１０を備える。各交換局２１０は、IPネットワーク１００に接続されると共に、複数の基地局装置３１０に接続されている。基地局装置３１０はその基地局装置のセルにある移動局４００と無線を通じて通信する。

各移動局４００は例えば携帯電話（UMTS LTE（Universal Mobile Telecommunications System Long Term Evolution）でのUE（User Equipment））であってもよい。また、各基地局装置３１０は、UMTS LTEでのeNB（evolved Node B）であってもよいし、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）でのアクセスポイントであってもよい。また、各交換局２１０は、UMTS LTEでのMME（Mobility Management Entity)であってもよい。

次に、実施の形態に係る基地局装置３１０、移動局４００、交換局２１０について、図２を参照して説明する。
実施の形態に係る基地局装置３１０は、所要ユーザ体感品質決定部３１１、データフロー特性解析部３１２、目標サービス品質決定部３１３、無線リソース割当部３１４、送信部３１５、受信部３１６およびフィードバック部３１７を備える。所要ユーザ体感品質決定部３１１、データフロー特性解析部３１２、目標サービス品質決定部３１３、無線リソース割当部３１４およびフィードバック部３１７は、基地局装置３１０の図示しないＣＰＵ（central processing unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。

送信部３１５は基地局装置３１０が移動局４００へ無線送信を行うための送信回路である。受信部３１６は基地局装置３１０が移動局４００から無線受信を行うための受信回路である。この実施の形態での送信部３１５による下りリンクの通信方式は、時分割多元接続、直交周波数分割多元接続、符号分割多元接続、空間分割多元接続のいずれか１つでよい。あるいは、それらのうち２つの方式の適切な組み合わせでもよい。受信部３１６によって受信される上りリンクの通信方式も、時分割多元接続、直交周波数分割多元接続、符号分割多元接続、空間分割多元接続のいずれか１つでよい。あるいは、それらのうち２つの方式の適切な組み合わせでもよい。

基地局装置３１０のセルにある移動局４００に向けて通信が行われる時、所要ユーザ体感品質決定部３１１およびデータフロー特性解析部３１２には、交換局２１０から送信されたデータフロー特徴情報が供給される。他方、基地局装置３１０のセルにある移動局４００から通信が行われる時、所要ユーザ体感品質決定部３１１およびデータフロー特性解析部３１２には、移動局４００から送信されたデータフロー特徴情報が供給される。いずれの場合も、データフロー特徴情報は、送受信されるデータフローが属するアプリケーションサービスの種類に関連する情報と送受信されるデータ量を示す。アプリケーションサービスの種類に関連する情報とは、アプリケーションサービスの種類そのものを示す情報でよい。移動局４００に向けて通信が行われる場合には、アプリケーションサービスの種類に関連する情報とは、DSCP（DiffServ Code Point）でもよい。移動局４００から通信が行われる場合には、アプリケーションサービスの種類に関連する情報とは、ＱＣＩ（QoS Class Identifier）でもよい。「アプリケーションサービスの種類」は、例えば、VoIP（Voice over Internet Protocol）、MMTel（Multimedia Telephony）、音声と動画像のブラウジング、および静止画像もしくはテキストのブラウジングを含む。

データフロー特徴情報に基づいて、所要ユーザ体感品質決定部３１１は、移動局４００を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質（QoE）を決定する。「ユーザ体感品質」としては、例えば、音声品質の主観的評価法としてITU-T勧告P.800に規定されている平均オピニオン評点（mean opinion score、MOS）を使用することができる。その他、音声に関して「ユーザ体感品質」は、ＩＴＵ勧告Ｇ．１０７に規定されているＲ値（R factor）、ＩＴＵ勧告Ｐ．８６２に規定されているＰＥＳＱ（Perceptual Evaluation of Speech Quality）、ＩＴＵ勧告Ｐ．８００に規定されているＤＭＯＳ（Difference Mean Opinion Score）等であってもよい。音声以外の「ユーザ体感品質」は、例えば、無線アクセスネットワーク３００の提供事業者が自身で定めた指標でよい。「所要ユーザ体感品質」は、例えば、最低許容レベルといった値で表されてもよいし、範囲で表されてもよい。つまり、「所要ユーザ体感品質」は、通信サービスの種類に応じて、ユーザが要求するであろう体感品質に対する厳格さの許容レベルまたは許容範囲である。

所要ユーザ体感品質決定部３１１は、交換局２１０から受信したデータフロー特徴情報に示されたDSCPに基づいて所要ユーザ体感品質を決定してもよいし、移動局４００から受信したデータフロー特徴情報に示されたＱＣＩに基づいて所要ユーザ体感品質を決定してもよい。あるいは、所要ユーザ体感品質決定部３１１は、データフロー特徴情報に示されたアプリケーションサービスの種類そのものを示す情報に基づいて所要ユーザ体感品質を決定してもよい。あるいは、所要ユーザ体感品質決定部３１１は、このようなアプリケーションサービスの種類に関連する情報に加えてデータフロー特徴情報に基づいて、所要ユーザ体感品質を決定してもよい。所要ユーザ体感品質を決定するためのアルゴリズムは、例えば経験則に基づいて無線アクセスネットワーク３００の提供事業者によりあらかじめ準備されている。

データフロー特徴情報に基づいて、データフロー特性解析部３１２は、通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析して、データフローの特性を出力する。データフロー特性解析部３１２が出力するデータフロー特性は、データフローが有する送受信データ量、データフローに許容される遅延時間、データフローで送受信されるデータ内容の緊急度、またはそれらの組み合わせであってよいが、これらに限定されるものではない。

所要ユーザ体感品質決定部３１１から出力される所要ユーザ体感品質と、データフロー特性解析部３１２から出力されるデータフロー特性は、目標サービス品質決定部３１３に供給される。所要ユーザ体感品質とデータフロー特性に基づいて、目標サービス品質決定部３１３は、基地局装置３１０と移動局４００の間で送受信される上りリンクと下りリンクのデータフローの目標サービス品質を決定する。「サービス品質」（QoS）は、例えば、スループット、伝送遅延、パケット到着時間間隔の揺らぎ、伝送情報誤り率、パケットロス、またはこれらの組み合わせを含む。目標サービス品質決定部３１３が決定する目標サービス品質は、送受信されるデータフローに提供すべきスループット、遅延時間、パケット到着時間間隔の揺らぎの範囲、伝送情報誤り率、パケットロス、またはそれらの組み合わせであってよい。「目標サービス品質」は、例えば最低スループット、許容可能な最大伝送遅延などの目標値で表されてもよいし、目標範囲で表されてもよい。目標サービス品質決定部３１３が目標サービス品質を決定するアルゴリズムは、例えば経験則に基づいて無線アクセスネットワーク３００の提供事業者によりあらかじめ準備されている。例えば、データフロー特性ごとに、所要ユーザ体感品質と目標サービス品質の関数が準備されている。目標サービス品質決定部３１３は、さらに基地局装置３１０と移動局４００との間の無線通信状態を考慮して目標サービス品質を決定してもよい。

目標サービス品質決定部３１３から出力される目標サービス品質に基づいて、無線リソース割当部３１４は、基地局装置３１０の送信部３１５および移動局４００のパケット送信部４０２に割り当てる無線リソース量を決定するとともに、決定された無線リソース量に従って送信部３１５および移動局４００に無線リソースを割り当てる。すなわち、この実施の形態では、無線リソース割当部３１４は、基地局装置３１０から移動局４００への下りリンクのデータフローのデータに割り当てる無線リソース量の決定とこのデータフローへ割り当てる無線リソースの指定を行うとともに、移動局４００から基地局装置３１０への上りリンクのデータフローのデータに割り当てる無線リソース量の決定とこのデータフローへ割り当てる無線リソースの指定を行う。無線リソース割当部３１４によって割り当てられる無線リソースは、基地局装置３１０並びに移動局４００が共通して利用できる全体の無線リソースを、時間、周波数、符号、空間、またはそれらの組み合わせによって分割したものであってよい。

送信部３１５は、無線リソース割当部３１４によって割り当てられた無線リソースを用いてパケットを送信する。受信部３１６は、移動局４００の送信部４０２より送信されたパケットを受信する。

フィードバック部３１７は、受信部３１６によって受信された上りリンクのデータフローの現在のサービス品質を測定し、測定された現在のサービス品質の情報を無線リソース割当部３１４にフィードバックする。フィードバック部３１７がフィードバックする情報は、上りリンクのデータフローのサービス品質に関する情報であり、例えばデータフローのスループット、遅延時間、パケット到着時間間隔の揺らぎの範囲、伝送情報誤り率、パケットロスであってよいが、これらには限定されない。

フィードバック部３１７からのフィードバック情報に基づいて、無線リソース割当部３１４は、移動局４００の送信部４０２に割り当てる上りリンクの無線リソース量を調節する。例えば、フィードバック情報に示された上りリンクの現在のサービス品質が上りリンクの目標サービス品質より低い場合には、無線リソース割当部３１４は移動局４００の送信部４０２に割り当てる上りリンクの無線リソース量を増加させる。フィードバック情報に示された上りリンクのサービス品質が上りリンクの目標サービス品質より高く、その差がある閾値を越える場合には、無線リソース割当部３１４は移動局４００の送信部４０２に割り当てる上りリンクの無線リソース量を減少させてもよい。このように、無線リソース割当部３１４は、移動局４００に提供している上りリンクの現在サービス品質と、目標サービス品質決定部３１３で決定された移動局４００に提供すべきである目標サービス品質とに基づいて、送受信データフローに割り当てる無線リソース量を変更する。

実施の形態に係る移動局４００は、データフロー情報送信部（データフロー情報生成部）４０１、送信部４０２、受信部４０３およびフィードバック部４０４を備える。データフロー情報送信部４０１およびフィードバック部４０４は、移動局４００の図示しないＣＰＵがコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。送信部４０２は送信回路であり、受信部４０３は受信回路である。

データフロー情報送信部４０１は、移動局４００から通信が行われる時、データフロー特徴情報を生成し、基地局装置３１０にデータフロー特徴情報を送信する。具体的には、データフロー特徴情報は、送信部４０２で送信され、基地局装置３１０の受信部３１６で受信されて、所要ユーザ体感品質決定部３１１およびデータフロー特性解析部３１２に届けられる。データフロー情報送信部４０１が送信するデータフロー特徴情報は、少なくとも上りリンクのデータフローが属するアプリケーションサービスの種類に関連する情報とそのデータ量に関する情報を含むが、例えば送受信されるデータ内容の緊急度を示す情報等が含まれていてもよい。

受信部４０３は基地局装置３１０の送信部３１５から送信されたパケットを受信する。送信部４０２は、基地局装置３１０の無線リソース割当部３１４で割り当てられた上りリンクの無線リソースを用いてパケットを送信する。無線リソース割当部３１４で割り当てられた無線リソースを示す情報は、基地局装置３１０の送信部３１５から受信部４０３に送信され、この情報に従って、送信部４０２は無線リソースを用いる。

フィードバック部４０４は、受信部４０３で受信したパケットに基づき下りリンクのデータフローの現在のサービス品質を測定し、測定された現在のサービス品質の情報を基地局装置３１０の無線リソース割当部３１４にフィードバックする。フィードバック部４０４で推定されたサービス品質の情報は、送信部４０２から基地局装置３１０の受信部３１６に送信され、さらに無線リソース割当部３１４に供給される。フィードバック部４０４がフィードバックする情報は、下りリンクのデータフローのサービス品質に関する情報であり、例えばデータフローのスループット、遅延時間、パケット到着時間間隔の揺らぎの範囲、伝送情報誤り率、パケットロスであってよいが、これらには限定されない。

フィードバック部４０４からのフィードバック情報に基づいて、基地局装置３１０の無線リソース割当部３１４は、基地局装置３１０の送信部３１５に割り当てる下りリンクの無線リソース量を調節する。例えば、フィードバック情報に示された下りリンクのサービス品質が下りリンクの目標サービス品質より低い場合には、無線リソース割当部３１４は基地局装置３１０の送信部３１５に割り当てる下りリンクの無線リソース量を増加させる。フィードバック情報に示された下りリンクのサービス品質が下りリンクの目標サービス品質より高く、その差がある閾値を越える場合には、無線リソース割当部３１４は基地局装置３１０の送信部３１５に割り当てる下りリンクの無線リソース量を減少させてもよい。このように、無線リソース割当部３１４は、移動局４００に提供している下りリンクの現在サービス品質と、目標サービス品質決定部３１３で決定された移動局４００に提供すべきである目標サービス品質とに基づいて、送受信データフローに割り当てる無線リソース量を変更する。

実施の形態に係る交換局２１０は、データフロー情報送信部（データフロー情報生成部）２１１を備える。基地局装置３１０のセルにある移動局４００に向けて通信が行われる時、データフロー情報送信部２１１はデータフロー特徴情報を生成し、基地局装置３１０にデータフロー特徴情報を送信する。データフロー情報送信部２１１が送信するデータフロー特徴情報は、少なくとも下りリンクのデータフローが属するアプリケーションサービスの種類に関連する情報とそのデータ量に関する情報を含むが、例えば送受信されるデータ内容の緊急度を示す情報等が含まれていてもよい。

この実施の形態に係る無線通信システムにおける無線リソース割当方法を説明する。図３は、実施の形態に係る基地局装置３１０で実行される、複数の移動局４００に関する無線リソース割当方法を示すフローチャートである。また、図４はＩＰネットワーク１００から１つの基地局装置３１０を通じて１つの移動局４００にデータフローを送信すると仮定した場合の無線リソース割当方法を示す情報フローダイアグラムであり、図５は移動局４００から１つの基地局３１０を通じてＩＰネットワーク１００にデータフローを送信すると仮定した場合の無線リソース割当方法を示す情報フローダイアグラムである。以下の説明では、ＩＰネットワーク１００から１つの基地局装置３１０を通じて１つの移動局４００にデータフローを送信し、１つの移動局４００から基地局装置３１０を通じて移動局４００にデータフローを送信すると仮定する。

図３は、上りリンクおよび下りリンクのデータフローについて共通するフローチャートであり、図４の処理は、ＩＰネットワーク１００に端を発するデータフローを移動局４００に送信する場合に開始する。図５の処理は、移動局４００に端を発するデータフローをIPネットワーク１００に送信する場合に開始する。

まず、下りリンクのデータフローに関する無線リソース割当方法を説明する。図３と図４とに示すように、データフローが発生すると（ステップＳ００１、ステップＳ１０１）、交換局２１０のデータフロー情報送信部２１１は発生したデータフローに関するデータフロー特徴情報を生成し（ステップＳ１０２）、基地局装置３１０の所要ユーザ体感品質決定部３１１とデータフロー特性解析部３１２とに送信する（ステップＳ１０３）。

データフロー特徴情報を受信すると、基地局装置３１０はデータフロー特徴情報に基づいて、下りリンクのデータフローへの無線リソースを割り当てる（図４のステップＳ１０４）。より具体的には、データフロー情報送信部２１１から受信したデータフロー特徴情報に基づいて、基地局装置３１０のデータフロー特性解析部３１２は下りリンクのデータフローについてデータフロー特性の解析を行う（図３のステップＳ００２）。また、基地局装置３１０の所要ユーザ体感品質決定部３１１は、データフロー情報送信部２１１から受信したデータフロー特徴情報を用いて、下りリンクのデータフローに所要のユーザ体感品質を決定する（図３のステップＳ００３）。ステップＳ００２とステップＳ００３の順序は逆でもよい。

その後、所要ユーザ体感品質とデータフロー特性に基づいて、基地局装置３１０の目標サービス品質決定部３１３は、基地局装置３１０が下りリンクのデータフローに提供すべき目標サービス品質を決定する（ステップＳ００４）。目標サービス品質決定部３１３による目標サービス品質の決定に基づいて、基地局装置３１０の無線リソース割当部３１４は、下りリンクのデータフローに割り当てるべき無線リソース量を決定し、このデータフローに割り当てる無線リソースを指定して、指定した無線リソースを送信部３１５に指示する（ステップＳ００５）。送信部３１５は、データフローに属する送信すべきデータが存在するか否か判断する（ステップＳ００６）。送信すべきデータが存在する場合には、無線リソース割当部３１４によって指定された割当無線リソースを用いて送信部３１５はデータの送信を行う。送信すべきデータが存在しない場合には通信を終了する（ステップＳ００９）。

送信部３１５から送信されたデータは、移動局４００の受信部４０３で受信される。移動局４００のフィードバック部４０４は、受信されたデータのサービス品質を解析し、サービス品質に関する情報を基地局装置３００にフィードバックする（図４のステップＳ１０５）。無線リソース割当部３１４は、フィードバック部４０４から送信されたフィードバック情報に基づき、下りリンクのデータフローについて目標サービス品質が達成できたかどうかの判断を行う（図３のステップＳ００７）。目標サービス品質が達成できている場合は、再びステップＳ００６に戻るが、目標サービス品質が達成できていない場合には、無線リソースの割当量を増加させて（ステップＳ００８）、再びステップＳ００６に戻ることにより、目標サービス品質を達成する。

次に、上りリンクのデータフローに関する無線リソース割当方法を説明する。図３と図５とに示すように、データフローが発生すると（ステップＳ００１、ステップＳ２０１）、移動局４００のデータフロー情報送信部４０１は発生したデータフローに関するデータフロー特徴情報を生成し（ステップＳ２０２）、基地局装置３１０に送信する（ステップＳ２０３）。

データフロー特徴情報を受信すると、基地局装置３１０はデータフロー特徴情報に基づいて、上りリンクのデータフローへの無線リソースを割り当てる（図５のステップＳ２０４）。より具体的には、データフロー情報送信部４０１から受信したデータフロー特徴情報に基づいて、基地局装置３１０のデータフロー特性解析部３１２は上りリンクのデータフローについてデータフロー特性の解析を行う（図３のステップＳ００２）。また、基地局装置３１０の所要ユーザ体感品質決定部３１１は、データフロー情報送信部４０１から受信したデータフロー特徴情報を用いて、上りリンクのデータフローに所要のユーザ体感品質を決定する（図３のステップＳ００３）。ステップＳ００２とステップＳ００３の順序は逆でもよい。

その後、所要ユーザ体感品質とデータフロー特性に基づいて、基地局装置３１０の目標サービス品質決定部３１３は、基地局装置３１０が上りリンクのデータフローに提供すべき目標サービス品質を決定する（ステップＳ００４）。目標サービス品質決定部３１３による目標サービス品質の決定に基づいて、基地局装置３１０の無線リソース割当部３１４は、上りリンクのデータフローに割り当てるべき無線リソース量を決定し、このデータフローに割り当てる無線リソースを指定して、指定した無線リソースを移動局４００に指示する（ステップＳ００５、図５のステップＳ２０５）。移動局４００の送信部４０２は無線リソース割当部３１４によって指定された割当無線リソースを用いてデータの送信を行う。送信部４０２から送信されたデータは、基地局装置３１０の受信部３１６で受信される。基地局装置３１０のフィードバック部３１７は、受信されたデータのサービス品質を解析し、サービス品質に関する情報を基地局装置３００の無線リソース割当部３１４にフィードバックする（図５のステップＳ２０６）。

また、基地局装置３１０の受信部３１６はデータフローに属する受信したデータが存在するか否か判断する（ステップＳ００６）。受信したデータが存在しない場合には通信を終了する（ステップＳ００９）。受信したデータが存在する場合には、無線リソース割当部３１４は、フィードバック部３１７からのフィードバック情報に基づき、上りリンクのデータフローについて目標サービス品質が達成できたかどうかの判断を行う（図３のステップＳ００７）。目標サービス品質が達成できている場合は、再びステップＳ００６に戻るが、目標サービス品質が達成できていない場合には、無線リソースの割当量を増加させて（ステップＳ００８）、再びステップＳ００６に戻ることにより、目標サービス品質を達成する。

以上のように、この実施の形態においては、ユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質の決定に加えて、送受信されるデータフローの特性の解析が行われる。そして、所要ユーザ体感品質と、データフローの特性に応じて目標サービス品質を決定し、その目標サービス品質に基づいて無線リソース量を決定する。このように、データフローの特性に応じてサービス品質を制御することができ、同種のアプリケーションサービスを利用するユーザ間のユーザ体感品質の公平性を向上することができる。

また、フィードバック部３１７またはフィードバック部４０４から供給された現在のサービス品質と、目標サービス品質決定部３１３で決定された目標サービス品質とに基づいて、無線リソース割当部３１４が無線リソース量を変更するので、データフローに割り当てられる無線リソース量を適正化することができる。例えば、目標サービス品質が達成されない場合には、フィードバック部３１７または４０４からのフィードバック情報により無線リソース量を補正することで、ユーザ体感品質が向上する。

以上、本発明をその好適な実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の区域内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれるものであると出願人は意図している。

例えば、上記の実施の形態では、上りリンクおよび下りリンクの両方のデータフローに関して、無線リソース割当部３１４は無線リソース量を決定する。しかし、無線リソース割当部３１４は、上りリンクおよび下りリンクのいずれか片方のデータフローに関してだけ、無線リソース量を決定してもよい。

上記の実施の形態では、無線リソース割当部３１４は、データフローに割り当てる無線リソース量を決定するとともに、決定された無線リソース量に従ってこのデータフローへ割り当てる無線リソースを指定する。しかし、他の実施の形態として、無線リソース割当部３１４は無線リソース量を決定するだけでもよい。下りリンクのデータフローへの無線リソースの実際の割当は、無線リソース割当部３１４が決定した無線リソース量に従って、基地局装置３１０の送信部３１５またはその他の要素が行ってもよい。上りリンクのデータフローへの無線リソースの実際の割当は、無線リソース割当部３１４が決定した無線リソース量に従って、移動局４００の送信部４０２、または基地局装置３１０もしくは移動局４００内のその他の要素が行ってもよい。

上記の実施の形態において基地局装置３１０に設けられた所要ユーザ体感品質決定部３１１、データフロー特性解析部３１２、目標サービス品質決定部３１３、無線リソース割当部３１４、およびフィードバック部３１７の一部または全部を、基地局装置３１０とは物理的に離れた別個の装置に設けてもよい。

基地局装置３１０および移動局４００において、ＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。

上記の変形は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。

１００…IPネットワーク、２００…コアネットワーク、２１０…交換局、２１１，４０１…データフロー情報送信部（データフロー情報生成部）、３００…無線アクセスネットワーク、３１０…基地局装置、３１１…所要ユーザ体感品質決定部、３１２…データフロー特性解析部、３１３…目標サービス品質決定部、３１４…無線リソース割当部、３１５，４０２…送信部、３１６，４０３…受信部、３１７，４０４…フィードバック部、４００…移動局。

Claims

複数の移動局と、前記移動局と無線通信を行う基地局装置を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、
前記ネットワークは、
前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定する所要ユーザ体感品質決定部と、
前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するデータフロー特性解析部と、
前記所要ユーザ体感品質決定部により決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析部により決定された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定部と、
前記目標サービス品質決定部により決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
前記ネットワークは外部ネットワークおよび前記基地局装置とデータを送受信する交換局を備え、
前記交換局は、前記移動局に送信されるデータフローが属するアプリケーションサービスの種類に関連する情報と前記移動局に送信されるデータ量を示すデータフロー特徴情報を生成するデータフロー情報生成部を備え、
前記所要ユーザ体感品質決定部は、前記データフロー特徴情報に基づいて、前記所要ユーザ体感品質を決定し、
データフロー特性解析部は、前記データフロー特徴情報に基づいて、前記データフローの特性を解析することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記移動局は、前記移動局から送信されるデータフローが属するアプリケーションサービスの種類に関連する情報と前記移動局から送信されるデータ量を示すデータフロー特徴情報を生成するデータフロー情報生成部を備え、
前記所要ユーザ体感品質決定部は、前記データフロー特徴情報に基づいて、前記所要ユーザ体感品質を決定し、
データフロー特性解析部は、前記データフロー特徴情報に基づいて、前記データフローの特性を解析することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線リソース割当部は、
前記移動局に提供している現在のサービス品質と、前記目標サービス品質決定部で決定された前記目標サービス品質とに基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
複数の移動局と無線通信を行う基地局装置であって、
前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定する所要ユーザ体感品質決定部と、
前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するデータフロー特性解析部と、
前記所要ユーザ体感品質決定部により決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析部により決定された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定部と、
前記目標サービス品質決定部により決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当部と
を備えることを特徴とする基地局装置。
前記無線リソース割当部は、
前記移動局に提供している現在のサービス品質と、前記目標サービス品質決定部で決定された前記目標サービス品質とに基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を変更することを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
複数の移動局と、前記移動局と無線通信を行う基地局装置を備えるネットワークとを備える無線通信システムで使用される無線リソース割当方法であって、
前記移動局の各々を利用するユーザが要求すると推定される所要ユーザ体感品質を決定するステップと、
前記移動局の各々が利用しようとする通信サービスで送受信されるデータフローの特性を解析するステップと、
前記所要ユーザ体感品質決定ステップにより決定された前記所要ユーザ体感品質と、前記データフロー特性解析ステップにより解析された前記データフローの特性とに基づいて、前記データフローに提供すべき目標サービス品質を決定する目標サービス品質決定ステップと、
前記サービス品質決定ステップにより決定された前記目標サービス品質に基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を決定する無線リソース割当ステップと
を備える無線リソース割当方法。
前記移動局に提供している現在のサービス品質と、前記目標サービス品質決定部で決定された前記目標サービス品質とに基づいて、前記データフローのデータに割り当てる無線リソース量を変更するステップ
をさらに備える請求項７に記載の無線リソース割当方法。