JP6305947B2 - 無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法に関する。

無線ＬＡＮシステムでは、基地局が設定した１もしくは複数の周波数チャネルを用いて、基地局および当該基地局に接続する端末が無線通信を行う。無線ＬＡＮシステムが使用できる周波数チャネル数には限りがあるため、複数の基地局が近接して設置された場合、同一の周波数チャネルを複数の基地局が使用することになる。また、１つの基地局の配下に多数の端末が接続する場合においても、各端末は基地局が設定した周波数チャネルを用いて無線信号の送信を行うため、同一の周波数チャネルを基地局および多数の端末が用いることになる。したがって、複数の基地局が存在し、さらに基地局配下に複数の端末が接続する環境においては、同一周波数チャネル内の通信が混み合い、基地局および端末が同じタイミングで送信しようとする機会が増加する。その結果、送信信号の衝突が頻発する。衝突の増加は、送信信号の損失と送信に係るオーバーヘッド時間の増加を招き、システム全体の特性劣化の要因となる。

このような課題に対し、基地局が配下の端末をグループ化し、同じタイミングに送信をしようとする基地局または端末の数を減らし、送信信号の衝突を低減する技術が提案されている（非特許文献１）。本方式において、端末の送信制御は、無線ＬＡＮシステムが採用する自律分散アクセス制御方式であるＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) に基づいて行われる。よって、本方式は基地局によりグループ化した端末への集中制御による送信機会の付与と、同一グループ内における端末間の自律分散制御による送信制御とを併せ持つ方式であり、自律分散制御と集中制御を柔軟に使い分けることができる（非特許文献２）。例えば、基地局に接続する端末が少ない状況下では自律分散制御を行うが、多数の端末が接続し同一周波数チャネル内の通信が混み合うにつれ、徐々にシステム全体として基地局がグループ化した端末に対する集中制御へとシフトすることも可能な方式である。

"無線ＬＡＮ規格に応じた端末グルーピングによるＱｏＳ制御方法の実験的検討"、新宅 俊之、岸田 朗、岩渕 匡史、鬼沢 武、阪田 徹、電子情報通信学会、信学技報、２０１４年４月。 IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, 2012.

非特許文献１に記載の無線アクセス制御方式は、基地局が配下の端末をグループ化し、報知信号を用いて各端末が属するグループの情報を全ての端末に報知する。基地局は、グループを構成する端末の状態に応じて、各グループにおける送信許可期間を決定する。そして、基地局は、制御信号（自局宛のＣＴＳフレーム）を用いて特定のグループのみを通信可能とし、他のグループは送信禁止にすることにより、端末間の送信の衝突を低減しシステム全体の特性を向上している。

しかし、非特許文献１に記載の方式は、各グループ内における通信が飽和状況となるときに効果を発揮するが、非飽和な通信状況となる場合には余剰に送信許可期間を割り当てることになるため無駄が生じる。従来の端末ごとの集中制御によるリソース割当では端末単位の制御であり、端末のトラヒック変動が激しい場合は、効率的なリソース割当を行うことができないという問題があった。非特許文献１に記載の方法であっても、システム全体として飽和状態であった場合に、端末をグループ化し、各グループに対して送信許可期間を割り当てた後に、一部のグループにおいて非飽和状態が生じる可能性がある。各端末の送信トラヒックが、常に一定である、もしくは、大量に発生するとは限らないため、上述の問題は発生する。

また、非特許文献１においては端末の送信、すなわち上りリンクが考慮されているのみであり、基地局から端末への送信、すなわち下りリンクが考慮されていない。従来は、全ての基地局および端末の送信機会が一定になる制御であるため、端末の増加により、上りリンクと下りリンクで確保できるリソースのバランスが取れていなかった。その結果、下りリンクのトラヒックが多く存在している場合でも、基地局が送信できず待機しつづけなければならないという問題が生じていた。

さらに、非特許文献１においては近接する他の基地局の存在が考慮されていない。非特許文献１に記載の方法を、同一周波数チャネルを用いて通信を行う他の基地局も採用していた場合、互いに送信許可期間を配下の端末グループに設定しあうことになる。このとき、各基地局からそれぞれ同一の送信許可期間を設定された端末グループ同士で自律分散アクセス制御が行われ、結果的に送信許可期間であっても送信ができない端末が生じてしまう問題がある。

本発明は、基地局および基地局配下の端末の使用リソースに基づき、端末のグループ化と各グループへのリソース割当を適応的に行い、端末の送信トラヒック変動に起因して発生する余剰リソースを低減することができる無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、基地局が配下の端末に対するリソース割当において、近接する他の基地局との間の競合を回避した制御を可能にする無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムにおいて、基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定する使用リソース測定手段と、使用リソースが所定の閾値以上のときに、使用リソースに基づいて基地局配下の端末のグループ化を行い、さらに各グループの使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うグループ化制御手段とを備える。

第２の発明は、基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムの無線通信装置において、基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定する使用リソース測定手段と、使用リソースが所定の閾値以上のときに、使用リソースに基づいて基地局配下の端末のグループ化を行い、さらに各グループの使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うグループ化制御手段とを備える。

第２の発明の無線通信装置において、グループ化制御手段は、端末のグループ化を行う際に、グループを構成する端末数が第１の所定値を超えていればグループ数を増やして再グループ化を行い、グループを構成する端末数が第１の所定値より小さい第２の所定値を下回ればグループ数を減らして再グループ化を行い、グループを構成する端末数が第１の所定値と第２の所定値の間にあれば、各グループへのリソース割当を行う構成である。

第２の発明の無線通信装置において、グループ化制御手段は、端末のグループ化を行った後に、端末の使用リソースがグループの端末平均割当リソースより大きい場合に、当該端末を新グループとしてグループ追加を行う構成である。

第２の発明の無線通信装置において、グループ化制御手段は、基地局および他の基地局を基地局グループとしてリソース割当を行う構成である。

第２の発明の無線通信装置において、グループ化制御手段は、グループの割当リソースと使用リソースの差分である余剰リソースが許容値を超えていればグループの割当リソースの減算調整を行い、グループの割当リソースと使用リソースが等しい場合にはグループの割当リソースの加算調整を行う構成である。

第２の発明の無線通信装置において、グループ化制御手段は、グループの要求リソースが所定値を下回れば当該グループを解散して再グループ化を行い、グループの要求リソースに対する割当リソースが所定の割合以下であれば当該グループを分割して再グループ化を行う構成である。

第２の発明は、基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムの無線通信方法において、基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定するステップと、使用リソースが所定の閾値以上のときに、使用リソースに基づいて基地局配下の端末のグループ化を行うステップと、グループの使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うステップとを有する。

本発明では、基地局が基地局配下の端末を使用リソースに基づいてグループ化し、グループごとにリソースを割り当てることにより、端末の送信信号の衝突を低減し、システム全体のスループットを向上させるとともに、グループ内に生じるトラヒック変動に追従して各グループの通信機会を適切に確保し、割当リソースに対する未使用のリソース（余剰リソース）を削減することができる。

また、基地局および他の基地局を１つの基地局グループとしてリソース割当を行うことにより、端末のグループに対する上りリンクのリソースと、基地局および他の基地局に対するグループの下りリンクのリソースを柔軟に割り当てることができる。この基地局グループに対する下りリンクのリソース割当により、１つの基地局およびその配下の端末のみがリソースを占有する状態を回避し、各基地局およびその配下の端末が公平にリソースを分割利用することができる。

本発明の無線通信装置の実施例１の構成例を示す図である。 本発明の無線通信装置の実施例２の構成例を示す図である。 実施例１の無線通信装置の処理手順を示すフローチャートである。 端末からのリソース要求がない場合における各グループのリソース割当手順の一例を示すフローチャートである。 端末からのリソース要求がある場合における各グループのリソース割当手順の一例を示すフローチャートである。 グループ再構成の処理手順の一例を示すフローチャートである。

（実施例１）
図１は、本発明の無線通信装置の実施例１の構成例を示す。
図１において、実施例１の無線通信装置は、アンテナ部１１、送受信部１２、使用リソース測定部１３およびグループ化制御部１４を備え、主に基地局において用いられる装置である。

アンテナ部１１は、送受信部１２に接続して電波の送受信を行う。
送受信部１２は、ベースバンド部、ＲＦ部、アクセス制御部を備え、無線信号を送受信する処理を行う。例えば、ベースバンド部ではＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した信号の変調および復調等を行う。ＲＦ部は、電波として送受信する無線信号とベースバンド部で処理するベースバンド信号との間の周波数変換を行う。アクセス制御部では、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づくＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御を行う。

使用リソース測定部１３では、基地局および基地局配下の各端末が送信に使用しているリソースを測定する。本実施例においてリソースとは、使用している周波数チャネルにおける占有時間を指す。

グループ化制御部１４では、使用リソース測定部１３において測定されたリソースに基づいて、基地局配下の端末のグループ化と各グループへのリソース割当を行う。

図３は、実施例１の無線通信装置の処理手順を示す。実施例１の無線通信装置（基地局）は、初期状態はグループ化を行わず、従来のＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて動作している。

図３において、無線通信装置の使用リソース測定部１３は、一定期間Ｔにおける基地局および基地局配下の端末の使用リソースを測定する（Ｓ１）。ここで、リソースとは使用している周波数チャネルにおける占有時間であるため、使用リソース測定部１３は送信フレームまたは受信フレームのフレーム長とフレームの伝送速度から使用リソースを見積もることができる。本ステップが基地局で行われる場合、基地局が送信する送信フレーム長および当該フレームの伝送速度は把握可能であり、それらの情報から基地局の使用リソースを算出する。一方、基地局配下の各端末の使用リソースは、基地局が各端末から受信した受信フレームのフレーム長と当該フレームの物理ヘッダに記載されている伝送速度から算出することができる。送信側がデータフレームを送信したときに、受信側が当該フレームを正常に受信できたことを送信側に応答する、ＡＣＫ等の応答フレームがある。本発明において、基地局または端末の使用リソースを見積もるときは、応答フレームによって使用されるリソースも含む。例えば、基地局が端末からデータフレームを受信した場合、上述の通りに端末の使用リソースを算出するとともに、当該データフレームの受信に対して送信することになった応答フレームのフレーム長および伝送速度から算出した応答フレームにより使用されたリソースを算出し合算する。

なお、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定されているフレーム送信前のバックオフ制御による待機時間や、フレームを受信して応答フレームを送信するまでのＳＩＦＳと呼ばれるインターバル時間については、使用リソースに含んでもよいし、含まなくてもよい。

次に、使用リソース測定部１３は、測定した基地局および基地局配下の端末の使用リソースの総和あるいは割合（以下、総使用リソースという）Ａを算出し、グループ化制御部１４に通知する（Ｓ２）。

グループ化制御部１４は、総使用リソースＡに基づいて端末のグループ化を開始するか否かを判定する（Ｓ３）。すなわち、総使用リソースＡが所定の閾値以上であるときに端末のグループ化を開始し、総使用リソースＡが所定の閾値未満であればグループ化を行わずに終了する。総使用リソースが少ない場合は、同時に送信しようとする基地局もしくは端末が少なく、グループ化による効果が少ないと考えられるからである。このステップＳ３のグループ化を開始するか否かの判定処理は、無線通信装置が従来のＣＳＭＡ／ＣＡに基づく動作をしている場合には必ず行う。すでにグループ化を実施している場合は、本ステップの処理を行ってもよいし、行わなくてもよい。

グループ化制御部１４は、ステップＳ３の判定により端末をグループ化するときに、基地局配下の端末をグループ化するだけでなく、下りリンクの信号を送信する他の基地局も含めてグループ化を行うことにより、下りリンクの通信を考慮することができる。このとき、基地局のグループと端末のグループは独立し、基地局と端末が同じグループに混在することがないようにする。

次に、グループ化制御部１４は、無線通信装置におけるグループ化の基準に基づいて端末のグループ化を行い、各グループの端末数Ｂを確認する（Ｓ４）。グループ化の基準は任意に設定してよく、例えば以下のいずれか１つもしくは複数の組合せをグループ化の基準としてもよい。

(1) 端末を無作為にグループ化する。
(2) 使用リソースが同程度の端末が同じグループとなるようにグループ化する。
(3) グループにおける使用リソースの総和がグループ間で同程度になるようにグループ化する。
(4) 各端末が利用中または利用頻度が高いアプリケーション毎にグループ化する。
(5) あらかじめ端末に付与された優先度に基づいて優先度毎にグループ化する。
(6) 端末の認証ＩＤを用いて、端末のサービス加入の有無に基づいてグループ化する。
(7) 端末の性能、端末が対応するＩＥＥＥ８０２．１１等の標準化規格に基づいてグループ化する。
(8) 基地局が端末から受信した受信フレームのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）に基づいてグループ化する。
(9) 基地局の送信フレームに対して端末からの応答フレームを正常受信できた割合に基づいてグループ化する。
(10)基地局が端末から受信した受信フレームの伝送速度のうち最も選択されている伝送速度に基づいてグループ化する。
(11)端末のうち相対的に使用リソースが少ない端末のみを選定し、それらの端末により構成されるグループと、それ以外の端末によるグループに分割しながらグループ化する。
(12)端末が無線ＬＡＮ以外にセルラ通信を利用な可能な場合に、セルラ通信を行うために契約している会社の情報に基づいてグループ化する。
(13)端末が無線ＬＡＮ以外にセルラ通信を利用な可能な場合に、どちらにも接続している状態か否かによってグループ化する。

なお、端末のグループ化に際して、グループ数は任意に決めた範囲内で決定してもよいし、範囲を設定せずに決定してもよい。また、グループは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格において定めるＳＳＩＤと読み変えてもよい。

さらに、グループ化制御部１４は、各グループに所属する端末数Ｂが一定値Ｃ１，Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２）の範囲にあるか否かを判定する（Ｓ５）。いずれかのグループに所属する端末数Ｂが一定数Ｃ２に満たない場合は、グループ数を減らして再グループ化を行う（Ｓ６，Ｓ４）。また、いずれかのグループに所属する端末数Ｂが一定数Ｃ１を超えている場合は、グループ数を増やして再グループ化を行う（Ｓ７，Ｓ４）。端末をグループ化するメリットは、同時に送信をしようとする端末を減らすことによりフレームの衝突が低減可能なことであり、所属する端末数が一定数に満たない場合は、端末をグループ化するメリットがあまり得られないからである。また、所属する端末数が一定数を超えてしまう場合は、グループ化をしてもフレームの衝突を低減することができないため、グループ化のメリットがあまり得られないからである。

各グループに所属する端末数Ｂが上述の所定の範囲にあれば、ステップＳ４におけるグループ化処理を終了する。また、ステップＳ５の処理は省略してもよく、上記のグループ化の基準で設定した端末のグループをそのまま確定させてもよい。

なお、ステップＳ３のグループ化開始の判定およびステップＳ４のグループ化については、グループが形成されていない状態のときにのみ実行してもよいし、一定周期Ｔｇの間隔で実行してもよい。周期的に実行する場合、各グループへリソース割当を行う周期Ｔｒとの関係はＴｇ≧Ｔｒであり、周期Ｔｇおよび周期Ｔｒは本条件を満たす範囲で任意に設定することができる。

端末のグループ化を行ったグループ化制御部１４は、各グループに対してリソース割当を行い（Ｓ８）、各グループに対して割当リソースを含むグループ情報を報知し（Ｓ９）、基地局および基地局配下の端末との間でグループ化に基づく制御が開始される。

以下、ステップＳ８の各グループに対するリソース割当について詳細に説明するが、端末が無線通信装置に対してリソース要求が可能か否かに応じて処理手順が異なる。

（端末からのリソース要求がない場合）
図４は、端末からのリソース要求がない場合における各グループのリソース割当手順の一例を示す。

図４において、グループ化制御部１４は、すでにグループ化およびリソース割当が行われて前回の割当リソースがあるか否かを判定する（Ｓ10）。前回の割当リソースがなく、図３のステップＳ４における端末のグループ化後に最初に行われるリソース割当である場合は、あらかじめ設定していた初期のリソース割当方法に基づく割当リソースを使用し（Ｓ11）、前回の割当リソースがあれば次のステップＳ20に進む。

初期のリソース割当方法は、無線通信装置において任意に決めてよい。例えば、以下の１つもしくは複数の組合せによって決定してもよい。
(1) 全てのグループに一律のリソースを割り当てる。
(2) グループ内の端末台数に応じてリソースを割り当てる。
(3) 使用リソース測定部１３において測定された使用リソースの情報に基づいてリソースを割り当てる。
(4) グループ内の端末において利用頻度が高いアプリケーションの種別に応じてリソースを割り当てる。
(5) 端末のサービス加入の有無に基づいてグループ化されている場合には、加入サービスに応じてリソースを割り当てる。
(6) 端末の性能、端末が対応するＩＥＥＥ８０２．１１等の標準化規格に基づいてグループ化されている場合には、端末の性能、端末が対応するＩＥＥＥ８０２．１１等の標準化規格に応じてリソースを割り当てる。
(7) 基地局が端末から受信した受信フレームのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）に基づいてグループ化されている場合には、ＲＳＳＩが大きいグループに対して割り当てるリソースが大きくなるように、リソースを割り当てる。
(8) 基地局の送信フレームに対して端末からの応答フレームを正常受信できた割合に基づいてグループ化されている場合には、その割合が大きいグループに対して割り当てるリソースが大きくなるように、リソースを割り当てる。
(9) グループ内の端末において最も多く用いられている伝送速度に基づいてリソースを割り当てる。

グループ化制御部１４は、すでに端末のグループ化が行われて前回の割当リソースがある場合は、リソース割当を変更するか否かを判定するための指標Ｘを算出する（Ｓ20）。指標Ｘは、グループ毎に次式に基づいて算出される。
（指標Ｘ）＝（前回の割当リソース）／（使用リソース）

ここで、（前回の割当リソース）とは、すでにグループ毎に割り当てられているリソースであり、グループを構成する端末における割当リソースの総和である。また、（使用リソース）とは、使用リソース測定部１３が直前の一定期間Ｔにおいて測定した使用リソースであり、グループを構成する端末における使用リソースの総和である。したがって、Ｘ＝１であれば、割当リソースのすべてが使用されている状態である。Ｘ＞１であれば、割当リソースより使用リソースが小さく余剰リソースがある状態であり、例えばリソース割り当て後に急に使用リソースが小さくなった場合には余剰リソースが大きくなる。

次に、使用リソースに対して許容できる余剰リソースの割合をαとし、指標Ｘが条件［１≦Ｘ≦１＋α］に該当するかを判定する（Ｓ30）。
ここで、指標Ｘが１＋αを超えている場合（Ｓ30：No）、すなわち余剰リソースが許容範囲を超えていると判定された場合には、当該グループへの割当リソースの減算調整を行う（Ｓ31）。なお、割当リソースの減算については、例えばグループ毎の優先度に応じて最低保証されるべき保証リソースを満足する範囲で行われるように調整してもよい。

次に、減算後の割当リソースが一定値ａ以下となるか否かを判定する（Ｓ32）。減算後の割当リソースが一定値ａを上回る場合は、減算後の割当リソースを確定し（Ｓ33）、リソース割当処理を終了する。減算した割当リソースが一定値ａ以下となる場合は、当該グループへのリソース割当が不要と判断して当該グループを解散し（Ｓ34）、１つ減算したグループ数を上限として、グループ化制御部１４において再グループ化を行う。

なお、ステップＳ32の判定を行わず、全ての場合において減算後の割当リソースを確定するようにしてもよい（Ｓ33）。

ステップＳ30において、指標Ｘが１＋αを超えていない場合（Ｓ30：Yes)、すなわち余剰リソースが許容範囲にあると判定された場合には、Ｘ＝１であるか否かを判定し（Ｓ40）、Ｘ＝１でない場合は当該グループの割当リソースを維持する（Ｓ41）。一方、Ｘ＝１の場合は、当該グループの割当リソースを全て使用する飽和状態にあるので、割当リソースが不足している可能性がある。その場合には、総リソースに余裕があるか否かを判定し（Ｓ42）、総リソースに余裕がなければ当該グループの割当リソースを維持するが（Ｓ41）、総リソースに余裕があれば、余裕分のリソースを用いて当該グループへの割当リソースの加算調整を行う（Ｓ43）。なお、他のグループでも飽和状態であれば、そのグループ間で総リソースの余裕分を均等に分配する処理を行ってもよい。

次に、増加後の割当リソースが一定値ｂ以上となるか否かを判定する（Ｓ44）。増加後の割当リソースが一定値ｂより小さい場合は、増加後の割当リソースを確定し（Ｓ45）、リソース割当処理を終了する。増加後の割当リソースが一定値ｂ以上の場合は、当該グループの割当リソースが大きすぎてグループ化のメリットがないと判断して当該グループを分割し（Ｓ46）、グループ化制御部１４において再グループ化を行う。グループの分割の方法は任意に決定してよいが、例えば、以下の方法の１つに基づいて行われる。
(1) 割当リソースが一定値ｂ以上となった当該グループのみを対象とし、グループ化制御部１４のグループ化基準に基づき、２以上のグループに分割して再グループ化する。
(2) 割当リソースが一定値ｂ以上となった当該グループを一度解散し、グループ数を１つ加算したグループ数に基づいて再グループ化する。

なお、ステップＳ44の判定を行わず、全ての場合において加算後の割当リソースを確定するようにしてもよい（Ｓ45）。

（端末からのリソース要求がある場合）
図５は、端末からのリソース要求がある場合における各グループのリソース割当手順の一例を示す。なお、端末からのリソース要求は、定期的に端末から無線通信装置（基地局）に通知され、グループ化制御部１４における各グループのリソース割当処理に用いられる。

図５において、グループ化制御部１４は、端末からのリソース要求の有無、更新について確認する（Ｓ50）。併せて、基地局から各端末への下りリンクにおいて要求するリソースについても確認する。ここで、端末からリソース要求が確認されない場合は、図４に示したリソース割当手順を実施する（Ｓ51）。

端末からリソース要求が確認された場合は、グループ内の総要求リソースが一定値以上か否かを確認する（Ｓ52）。グループ内の総要求リソースが一定値より小さい場合は、当該グループを解散し（Ｓ53）、１つ減算したグループ数を上限として、グループ化制御部１４において再グループ化を行う。一方、グループ内の総要求リソースが一定値以上の場合は、端末および基地局からのリソース要求に対応する割当リソースを算出する（Ｓ54）。当該割当リソースは、各端末および基地局の要求リソースを満足するように決定する。

次に、グループ化制御部１４は、グループの割当リソースが適切であるかを判定するための指標Ｙを算出する（Ｓ55）。指標Ｙは、グループ毎に次式に基づいて算出される。
（指標Ｙ）＝（割当リソース）／（要求リソース）
ここで、（割当リソース）とは、ステップＳ54において算出したグループの割当リソースを表し、（要求リソース）とは、当該グループ内の総要求リソースを表している。

次に、要求リソースに対して満たすべき割当リソースの割合をβとし、指標Ｙが条件［β≦Ｙ≦１］に該当するかを判定する（Ｓ56）。なお、βは任意に設定してよいが、βを小さく設定しすぎると、要求リソースを満足できずＱｏＥ、ＱｏＳの低下を招く。

ここで、指標Ｙがβより小さい場合、すなわち要求リソースに対して十分な割当リソースを確保できない場合はグループを分割し（Ｓ57）、グループ化制御部１４において再グループ化を行う。グループの分割の動作は、図４のステップＳ46と同様である。

一方、指標Ｙがβ以上の場合、すなわち要求リソースに対して十分な割当リソースを確保できる場合は、ステップＳ54で算出した割当リソースを確定し（Ｓ58）、処理を終了する。

なお、ステップＳ55，Ｓ57を行わず、ステップＳ54で算出した割当リソースをそのまま確定してもよい。

（グループ再構成）
図６は、グループ再構成の処理手順の一例を示す。これは、すでにグループ化されている場合に、端末の使用リソースがグループの端末平均割当リソースより大きい場合に、グループの再構成（追加）を実施する手順である。

図６において、ステップＳ１〜Ｓ３の処理は、図３に示す処理と同じであり、一定期間Ｔにおける総使用リソースＡが閾値を下回る場合は、現在のグループを保持して終了する。総使用リソースＡが閾値を超えている場合に、グループの再構成が必要か否かを判定するための指標Ｍを算出する（Ｓ60）。指標Ｍは、グループ毎に次式に基づいて算出される。
（指標Ｍ）＝（割当リソース）／（グループ内端末数）

ここで、（割当リソース）とは、すでにグループ毎に割り当てられているリソースであり、グループを構成する端末における割当リソースの総和である。また、（グループ内端末数）は、グループを構成する端末数である。したがって、指標Ｍは、グループ内の端末平均割当リソースとなる。

グループ化制御部１４は、端末毎の使用リソースが指標Ｍより大きいか否かを判定する（Ｓ61）。この判定は、グループを構成する全ての端末について行う。全ての端末において、使用リソースが指標Ｍより小さい場合には、現グループは維持される（Ｓ62，Ｓ63）。一方、いずれかの端末において、使用リソースが指標Ｍ以上である場合には、当該端末を新規のグループを構成する端末とみなし、グループを追加する（Ｓ64）。その結果、グループ総数は１つ増えることになる。

その後、グループ化制御部１４は、図３に示すステップＳ８において各グループにリソースを割り当てる。さらに、ステップＳ９において、各グループに割り当てたリソースを含むグループ情報が報知されるが、従前のグループの割当リソースに変化がなければ、追加グループに所属する端末にのみにグループ情報を報知する。これにより、グループを変更する端末を少なく抑えることができるため、報知信号に記載する情報量も少なくでき、少ないオーバーヘッドで本発明を動作させることができる。

（実施例２）
図２は、本発明の無線通信装置の実施例２の構成例を示す。
実施例２の無線通信装置は、図１に示す実施例１の構成に空きリソース測定部１５を追加したものである。空きリソース測定部１５は、基地局が使用する周波数チャネルにおける空き時間を測定する部分である。測定の方法は、スペクトルセンシング技術を用いてもよいし、基地局がキャリアセンスにより電波を検知した時間を測定する方法でもよい。この空きリソース測定部１５を用いて取得した情報を用いて、本発明におけるリソース割当を行ってもよい。

リソース割当において、下記の方法を用いてもよい。
初期の段階からグループに対して多くのリソースを割り当ててしまうと、トラヒック変動によるリソースの無駄を生じやすい。そこで、以下の方法を用い、徐々に割当リソースを増加させることにより、さらにリソースの無駄の発生を抑制することができる。

本方法では、リソースは一定時間単位（リソースブロック）で割り当てるものとする。端末数、使用リソースもしくは要求リソースが一定以上になり、グループ単位でのリソース割当を開始したとき、まず１リソースブロックのみを各グループに割り当てる。その結果、大半のリソースは占有されない。次に、リソースを再割り当てを行う際に、占有リソース外における各グループのリソース使用状況から、リソースを追加するか否かを決定する。リソースを追加する場合は、１リソースブロックを追加する。リソースを追加しない場合は、現状の１リソースブロックを維持するか、占有リソースを割り当てない。以上の手順を繰り返して、リソースを割り当てる。

仮に、グループ内の端末数、使用リソースもしくは要求リソースが割当リソースよりも小さくなった場合は、任意に定めたリソースブロック分の割当リソースを小さくする。このような動作により、できる限り使用リソースもしくは要求リソースよりも小さいリソースを割り当てることにより、無駄を削減し、より効率的にリソースを使用することができる。また、占有するリソースを小さくしておくことにより、占有されないリソースが確保でき、周辺に存在する本発明を用いる他のネットワークとの共存もしやすくなる。

１１ アンテナ部
１２ 送受信部
１３ 使用リソース測定部
１４ グループ化制御部
１５ 空きリソース測定部

Claims (8)

1. 基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムにおいて、
   前記基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定する使用リソース測定手段と、
   前記使用リソースが所定の閾値以上のときに、前記使用リソースに基づいて前記基地局配下の端末のグループ化を行い、さらに各グループの前記使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うグループ化制御手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムの無線通信装置において、
   前記基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定する使用リソース測定手段と、
   前記使用リソースが所定の閾値以上のときに、前記使用リソースに基づいて前記基地局配下の端末のグループ化を行い、さらに各グループの前記使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うグループ化制御手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項２に記載の無線通信装置において、
   前記グループ化制御手段は、前記端末のグループ化を行う際に、前記グループを構成する端末数が第１の所定値を超えていればグループ数を増やして再グループ化を行い、前記グループを構成する端末数が第１の所定値より小さい第２の所定値を下回ればグループ数を減らして再グループ化を行い、前記グループを構成する端末数が第１の所定値と第２の所定値の間にあれば、前記各グループへのリソース割当を行う構成である
   ことを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項２に記載の無線通信装置において、
   前記グループ化制御手段は、前記端末のグループ化を行った後に、前記端末の使用リソースが前記グループの端末平均割当リソースより大きい場合に、当該端末を新グループとしてグループ追加を行う構成である
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項２に記載の無線通信装置において、
   前記グループ化制御手段は、前記基地局および他の基地局を基地局グループとして前記リソース割当を行う構成である
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項２に記載の無線通信装置において、
   前記グループ化制御手段は、前記グループの割当リソースと前記使用リソースの差分である余剰リソースが許容値を超えていれば前記グループの割当リソースの減算調整を行い、前記グループの割当リソースと前記使用リソースが等しい場合には前記グループの割当リソースの加算調整を行う構成である
   ことを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項２に記載の無線通信装置において、
   前記グループ化制御手段は、前記グループの要求リソースが所定値を下回れば当該グループを解散して再グループ化を行い、前記グループの要求リソースに対する割当リソースが所定の割合以下であれば当該グループを分割して再グループ化を行う構成である
   ことを特徴とする無線通信装置。
8. 基地局が配下の端末をグループ化し、グループごとにリソースを割り当てて基地局と端末との間の通信を制御する無線通信システムの無線通信方法において、
   前記基地局および基地局配下の端末が送信に使用している使用リソースを測定するステップと、
   前記使用リソースが所定の閾値以上のときに、前記使用リソースに基づいて前記基地局配下の端末のグループ化を行うステップと、
   前記グループの前記使用リソースまたは要求リソースに基づいて各グループへのリソース割当を行うステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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