JP6798552B2

JP6798552B2 - 無線基地局、中央装置、および分散装置

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Publication number: JP6798552B2
Application number: JP2018516664A
Authority: JP
Inventors: 大出　高義; 高義大出; 義博河▲崎▼; 慎一郎相川; 好明太田; 中村　道春; 道春中村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: EP3457795B1; US11147082B2; WO2017195238A1; EP3457795A4; EP3457795A1; US20190075577A1; JPWO2017195238A1

Description

本発明は、無線基地局および無線通信方法に関する。

近年、携帯電話システム（セルラーシステム）等の無線通信システムにおいて、無線通信の更なる高速化・大容量化等を図るため、次世代の無線通信技術について議論が行われている。例えば、標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）では、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格や、LTEの無線通信技術をベースとしたLTE-A（LTE-Advanced）と呼ばれる通信規格が提案されており、これらは第４世代移動通信システム（いわゆる４Ｇシステム）として知られている。また、2015年9月に、これらに引き続く第５世代移動通信システム（いわゆる５Ｇシステム）の標準化に関する議論が3GPPにおいて本格的に開始されている。

一方、LTE等のセルラーシステムは既に広く普及しているが、これらは、多くの無線基地局が多くのセルを形成することにより成り立っている。そのため、近年は数多くの無線基地局が至る所に配置されるようになっている。

多くのセルを効率的に形成するための従来技術として、１台の無線基地局が複数のセルを形成する技術が知られている。このような無線基地局としては、例えば、１つの中央装置(ＣＵ: Central Unit)と１つ以上の分散装置(ＤＵ: Distributed Unit)とから構成される無線基地局が挙げられる。なお、ＤＵは、遠隔装置(ＲＵ: Remote Unit)と呼ばれることもある。

図１に、このような無線基地局１の一例を示す。図１においては、ＣＵ１１と各ＤＵ１２とは光ファイバ等のネットワーク（フロントホールと呼ばれる）により接続されている。そして、各ＤＵ１２は、少なくとも無線部を含んでおり、各無線部は、それぞれがセルを形成するとともに、無線端末（ＵＥ: User Equipment）２と無線通信を行う。一方、ＣＵ１１は、各無線端末２と各ＤＵ１２との間の無線通信のスケジューリングの少なくとも一部を司る機能を有する。

ここで、無線通信のスケジューリングとは、各無線通信の方式を決定する処理と言い換えることができる。無線通信のスケジューリングにおいては、例えば、無線通信のタイミング、無線通信に使用するサブキャリア、無線通信に適用される変調方式や符号化方式（符号化レート）等のように、無線通信に関する多くのパラメータが決定される。また、無線通信のスケジューリングは、広い意味では、例えば、多地点協調(CoMP: Coordinated Multiple Point)送受信の適用の有無や、あるいは、RLC(Radio Link Control) PDU(Protocol Data Unit)の分割や連結の決定等も含む。

図１のような無線基地局１によれば、一つの無線基地局１が複数のセル（ＤＵ１２の数に対応する数のセル）を形成できるようになる。これにより、多くのセルを効率的に形成することが可能となる。本願では、便宜上、このようにＣＵ１１とＤＵ１２とから構成される無線基地局１のアーキテクチャを「集中型」と称することとする。

3GPP R3-160829，"Overall radio protocol and NW architecture for NR" 3GPP R3-161013，"Function split between central and remote node" 3GPP R2-162861，"5G user plane protocol design"

上述したように、ＣＵ１１とＤＵ１２とから構成される集中型の無線基地局１によれば、多くのセルを効率的に形成することが可能となる。しかしながら、本願発明者は、集中型の無線基地局１におけるスケジューリングについて、議論の余地があるものと考えている。

特に、本願発明者による検討の結果、後述するように、所定の条件下で、集中型の無線基地局１において柔軟なスケジューリングを行うことができない場合があるという不備が見いだされた。

なお、上記の課題に至る説明はLTEに基づいて行ってきたが、所定の条件が揃えば、この課題は他の無線通信システムにも当てはまるものである。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、柔軟なスケジューリングを行うことができる集中型の無線基地局、無線通信システム、無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、開示の無線基地局は、無線端末と無線通信を行う一以上の第１装置と、前記一以上の第１装置の各々とネットワークを介して接続された第２装置と、を備え、前記一以上の第１装置の各々は、前記無線通信に対するスケジューリング処理の少なくとも一部である第１スケジューリング処理を実行する第１スケジューリング部を有し、前記第２装置は、前記無線通信に対する前記スケジューリング処理の少なくとも一部である第２スケジューリング処理を実行する第２スケジューリング部を有し、前記第２スケジューリング処理は、前記第１スケジューリング処理よりも上位レイヤに関するスケジューリングを含む。

本件の開示する無線基地局および無線通信方法の一つの態様によれば、集中型の無線基地局において柔軟なスケジューリングを行うことができるという効果を奏する。

図１は、集中型無線基地局を示す図である。図２は、集中型無線基地局における機能構成の一例を示す図である。図３は、集中型無線基地局における機能構成の他の例を示す図である。図４は、第１実施形態に係る無線基地局の機能構成を示す図である。図５は、第２実施形態に係る無線基地局の機能構成を示す図である。図６は、第３実施形態に係る無線基地局の機能構成を示す図である。図７は、第３実施形態に係る無線基地局における各機能の動作例（その１）を示す図である。図８は、第３実施形態に係る無線基地局における各機能の動作例（その２）を示す図である。図９は、第３実施形態に係る無線基地局における各機能の動作例（その３）を示す図である。図１０は、第３実施形態に係る無線基地局における各機能の動作例（その４）を示す図である。図１１は、各実施形態に係る無線基地局のハードウェア構成図の一例である。

以下に、本件の開示する無線基地局および無線通信方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態により本件の開示する無線基地局および無線通信方法が限定されるものではない。

［問題の所在］
まず、各実施形態を説明する前に、従来技術における問題の所在を説明する。この問題は、本願発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものであることに注意されたい。

上述したように、ＣＵ１１とＤＵ１２とから構成されるような集中型の無線基地局１によれば、多くのセルを効率的に形成することが可能となる。しかしながら、本願発明者による検討の結果、後述するように、所定の条件下で、集中型の無線基地局１において、無線通信のスケジューリングを柔軟に行うことができない場合があるという不備が見いだされた。

この不備については、いくつかの観点が考えられるが、ここでは例として、１つの観点を説明する。

図２に、ＣＵ１１とＤＵ１２とから構成されるような集中型の無線基地局１が無線通信のスケジューリングを行う第１の場合を示す。図２は、各ＤＵ１２が行う各無線通信のスケジューリングを、ＣＵ１１が集中的に行う場合を示している。これは、集中型の無線基地局１におけるもっとも一般的なスケジューリングの態様であるものと考えられる。

図２において、ＣＵ１１が制御部を備え、当該制御部がスケジューリング部を備えている。また、各ＤＵ１２が無線部を備えている。

なお、本願の各図においては１つのＣＵ１１に２つのＤＵ１２（ＤＵ１２１およびＤＵ１２２）が接続されている場合を例示しているが、１つのＣＵ１１に接続されるＤＵ１２の個数は任意で良いことは当然である。また、本願の各図においては、本件発明の説明に必要な機能以外の機能（例えばBB(base Band)処理機能等）は省略されているが、この点は、各図に示される無線基地局１等がそのような省略された機能を有していないことを意味しているわけではないことは言うまでもない。

ここで、無線通信のスケジューリングについて再考する。無線通信のスケジューリングは、前述したように、各無線通信の方式を決定する処理と言い換えることができる。無線通信のスケジューリングにおいては、例えば、無線通信のタイミング（LTE等においてはサブフレームに相当）、無線通信に使用するサブキャリア（LTE等においてはリソースブロックに相当）、無線通信に適用される変調方式や符号化方式（LTE等においてはMCS(Modulation and Coding Scheme)）等のように、無線通信に関する多くのパラメータが決定される。また、無線通信のスケジューリングは、広い意味では、例えば、多地点協調送受信の適用の有無や、あるいは、RLC PDUの分割(segmentation)や連結(concatenation)の決定等も含む。

このような無線通信のスケジューリングは、一般に、無線品質（無線通信路の品質）に基づいて行われる。無線品質は、例えば、SNR(Signal-to-Noise Ratio)、SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)、SNDR(Signal-to-Noise plus Distortion Ratio)等を用いることができる。

下り通信の場合、無線端末２が下りの無線信号中の参照信号（基準信号、パイロット信号）に基づいて無線品質を測定し、測定結果に基づいてフィードバック信号（フィードバック情報）を基地局に送信する。基地局は、このフィードバック信号に基づいて下り通信のスケジューリングを行うことができる。このフィードバック信号は、LTE等においてはCSI(Channel State Information)と呼ばれる。CSIとしては、例えばCQI(Channel Quality Information)、PMI(Precoding Matrix Indicator)、RI(Rank Indicator)を用いることができる。なお、CSIは、上り制御情報（UCI: Uplink Control Information）の一種である。

一方、上り通信の場合、無線基地局１が自分自身で上りの無線信号中の参照信号（基準信号）に基づいて無線品質を測定できる。基地局は、この測定結果に基づいて上り通信のスケジューリングを行うことができる。

いずれにしても、無線通信のスケジューリングは、一般に、無線品質に基づいて行われる。例えば、無線通信のタイミングに関しては、無線品質ができるだけ良いタイミングで無線通信が行われる。また、無線通信に用いられるサブキャリアに関しては、無線品質ができるだけ良いサブキャリアを用いて無線通信が行われる。無線通信のスケジューリングにおいて決定されるその他の種々の事項も、無線品質に基づいている。

さて、上述したように、集中型の無線基地局１においては、ＣＵ１１と各ＤＵ１２の間がフロントホールと呼ばれるネットワークで接続されている。ここで、フロントホールとしては、光ファイバ等のような、遅延が比較的小さい（すなわち低遅延または高速な）ネットワークを使用するのが望ましい。しかしながら、場合によっては、フロントホールとして、電線や無線のような、遅延が比較的大きい（すなわち高遅延または低速な）ネットワークを用いざるを得ない場合もある。一般に、遅延がない、又は比較的小さいフロントホールは理想的(ideal)なフロントホールと呼ばれ、遅延が比較的大きいフロントホールは非理想的(non-ideal)なフロントホールと呼ばれる。

例えば、発展途上国等においては、コスト等の問題から、non-idealなフロントホールが想定されうる。もちろん、ある１つの無線基地局１において、idealなフロントホールとnon-idealなフロントホールが混在していても構わない。

ここで、集中型の無線基地局１において、フロントホールがnon-idealな場合について検討する。

前述したように、例えば下り通信の場合、無線端末２が下りの無線信号中の参照信号に基づいて無線品質を測定し、測定結果に基づいてフィードバック信号を基地局に送信する。基地局は、このフィードバック信号に基づいてスケジューリングを行い、スケジューリング結果に基づいて下りの無線信号（データ等を含む）が送信される。ここで、図２においては、スケジューリングを行うのはＣＵ１１であるため、無線品質を示すフィードバック信号が無線端末２（不図示）からＤＵ１２を経由してＣＵ１１に送り届けられる必要がある。ところが、フロントホールがnon-idealである場合、ＤＵ１２とＣＵ１１との間の伝搬遅延が比較的大きいことにより、最新の無線品質をスケジューリングに反映させることが困難となる。なお、ここでは下り通信における問題を指摘したが、上り通信においても事情は変わらないことに留意されたい。

したがって、図２に示されるような集中型の無線基地局１において、フロントホールがnon-idealな場合には、最新の無線品質を反映させたスケジューリングを行うことが困難という問題がある。

次に、図３に、集中型の無線基地局１が無線通信のスケジューリングを行う第２の場合を示す。図３は、各ＤＵ１２が行う各無線通信のスケジューリングを、各ＤＵ１２が分散的に行う場合を示している。

図３においては、各ＤＵ１２が制御部を備え、当該制御部がスケジューリング部を備えている。また、各ＤＵ１２は無線部も備えている。

図３に示される無線基地局１においては、仮にフロントホールがnon-idealであっても、図２に基づいて説明したような問題は発生しないものと考えられる。図３に示される無線基地局１においては、無線通信のスケジューリングが各ＤＵ１２内に閉じて行われることにより、スケジューリングに必要な無線品質の関する情報やスケジューリング結果を示す情報がフロントホールを介して送受信されない為である。

しかしながら、図３に示される無線基地局１には、他の問題が発生しうると考えられる。具体的には、図３に示される無線基地局１では、無線通信のスケジューリングが各ＤＵ１２内に閉じて行われるため、スケジューリングがセル毎に独立に行われることになる。そのため、図３に示される無線基地局１では、セル間で協調を行う各種制御を行うことが困難となる。

このような制御としては、例えば、前述したCoMP送受信に加え、セル間干渉制御(ICIC: Inter-Cell Interference Coordination)等を挙げることができる。LTEにおけるこれらの技術は、セル間で協調することによって無線通信の特性を改善することを目指して導入されたものである。図３に示される無線基地局１においては、これらの各種制御を行うことが困難となるため、無線通信の特性が十分に確保できない場合が発生することが想定されうる。

したがって、図２に示される集中型においては、フロントホールがnon-idealの場合に、最新の無線品質を反映させたスケジューリングを行うことが困難となる。一方、図３に示される集中型においては、セル間で協調を行う各種制御を行うことが困難となる。そのため、集中型の無線基地局１に対し、図２と図３のいずれの構成を採用しても、これらのいずれかの問題が生じることになると考えられる。この点が、前述した、集中型の無線基地局１におけるスケジューリングの柔軟性に関する１つの観点である。

以上をまとめると、集中型の無線基地局１において、無線通信のスケジューリングを柔軟に行うことができない場合があるという不備が存在する。この不備については、いくつかの観点が考えられるが、ここでは例として、１つの観点から説明を行った。繰り返しになるが、これらは、本願発明者により子細な検討から見いだされたものである。

なお、上述したように無線通信のスケジューリングは種々の機能を含んでいるところ、上記の説明では、これら種々の機能の全てがＣＵ１１とＤＵ１２のいずれか一方に実装される場合を説明している。しかしながら、これら種々の機能の一部がＣＵ１１において実装され、他の一部がＤＵ１２において実装される場合においても、上記の問題が少なくとも部分的に発生することに留意されたい。

また、上記の説明はLTE等に基づいて行ってきたが、所定の条件が揃えば、この説明は他の無線通信システムにも当てはまるものであることを付け加えておく。

以下では、上記の問題を解決する各種実施形態を順に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態は、無線端末２と無線通信を行う無線部１２１と、前記無線通信を制御する第１制御部１２２とを備える第１装置（例えばＤＵ１２）と、前記第１装置とネットワークで接続され、前記無線通信を制御する第２制御部１１１を備える第２装置（例えばＣＵ１１）とを備え、前記第１制御部１２２が有する前記無線通信に対するスケジューリング機能の少なくとも一部である第１スケジューリング機能と、前記第２制御部１１１が有する前記無線通信に対するスケジューリング機能の少なくとも一部である第２スケジューリング機能とが重複する無線基地局１に基づく。

第１実施形態の技術的意義を説明する。前述したように、図２や図３に示されるような集中型の無線基地局１において、無線通信のスケジューリングを柔軟に行うことができない場合があるという不備が存在する。この不備については、いくつかの観点が考えられるが、例として、２つの観点から説明を行った。

これらの不備の原因は、図２に示される集中型の無線基地局１においては、ＣＵ１１のみがスケジューリング部（スケジューリング機能）を備えており、図３に示される集中型の無線基地局１においては、ＤＵ１２のみがスケジューリング部（スケジューリング機能）を備えていることにあるものと考えられる。すなわち、これらの不備の原因は、結局のところ、図２や図３に示される集中型の無線基地局１において、ＣＵ１１とＤＵ１２のいずれか一方が相互排他的にスケジューリング機能を備えていることに起因するものと考えられる。

そこで、第１実施形態に係る集中型の無線基地局１においては、図４に示されるように、ＣＵ１１とＤＵ１２とがスケジューリング部（スケジューリング機能）を重複して備えるものとしている。すなわち、ＣＵ１１における第２制御部１１１がスケジューリング部１１２を備えるとともに、各ＤＵ１２における第１制御部１２２がスケジューリング部１２３を備えている。こうすることで、無線基地局１は、ＣＵ１１とＤＵ１２とに重複するスケジューリング機能を、状況に応じて適宜選択して使用することが可能となる。これにより、図２や図３に示される集中型の無線基地局１における前述の不備が解消されるものと考えられる。

なお、以下の説明において、「スケジューリング機能」を「スケジューリング部」と適宜読み替えて構わない。これらの用語の違いは、機能を強調しているかあるいは構成を強調しているかに過ぎず、実質的な差を考慮する意義はあまりない為である。

図４に示される第１実施形態に係る無線基地局の技術的意義を、より具体的に説明する。図２や図３に示される基地局においては、上述したように、例えば１つの観点からの不備が存在する。

これに対し、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、ＣＵ１１とＤＵ１２とがスケジューリング機能を重複して備えているため、フロントホールがnon-idealである場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用するとともに、フロントホールがidealである場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用することができる。あるいは、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、フロントホールがnon-idealである場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げるとともに、フロントホールがidealである場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げることができる。これにより、フロントホールがnon-idealである場合には、ＤＵ１２側のスケジューリング機能により、最新の無線品質を反映させたスケジューリングを行うことが可能となる。また、フロントホールがidealである場合には、ＣＵ１１側のスケジューリング機能により、セル間で協調を行う各種制御を行うことが可能となる。したがって、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、図２や図３に基づいて説明した１つの観点からの不備を解消することができると考えられる。

上記の第１の観点に加えて、図４に示される構成は、少なくともその他の３つの観点からも利点が見込めるものと考えている。これらはいずれも発明者の子細な分析から得られたものである。以下ではこれら３つの観点を第２〜４の観点と称し、順に説明する。

まず、図４の無線基地局１の利点に関する第２の観点を説明する。上述した図２に示される無線基地局１においては、全てのＤＵ１２に対するスケジューリングをＣＵ１１が一手に担っている。そのため、一般にＣＵ１１は比較的大きな計算機資源（CPUパワーやメモリ量等）を有するものの、ＣＵ１１の処理負荷が過度に高まり、ＣＵ１１におけるスケジューリングやその他の処理に支障をきたすことが想定されうる。

これに対し、上述した図３に示される集中型においては、各ＤＵ１２に対するスケジューリングを各ＤＵ１２自身が担っている。この場合、各ＤＵ１２は自分が行う無線通信のスケジューリングのみを行えばよいが、一般にＤＵ１２の計算機資源は比較的小さい。そのため、例えば無線区間で再送が頻発している場合等において、ＤＵ１２の処理負荷が高まり、ＤＵ１２におけるスケジューリングやその他の処理に支障をきたすことが想定されうる。

したがって、集中型の無線基地局１に対し、図２と図３のいずれの構成を採用しても、ＣＵ１１の処理負荷の問題あるいはＤＵ１２の処理負荷の問題が生じることになると考えられる。さらに、図２や図３の構成は、ＣＵ１１またはＤＵ１２における処理負荷の変化に動的に対応することもできない。これは、図２や図３の構成が、集中型の無線基地局１におけるスケジューリングの柔軟性に欠けるという不備があることを意味している。

これに対し、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、ＣＵ１１とＤＵ１２とがスケジューリング機能を重複して備えているため、ＣＵ１１の負荷が高い場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用するとともに、ＤＵ１２の負荷が高い場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用することができる。あるいは、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、ＣＵ１１の負荷が高い場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げるとともに、ＤＵ１２の負荷が高い場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げることができる。これにより、ＣＵ１１の負荷が高い場合には、負荷分散により、ＣＵ１１のそれ以上の過負荷を回避することが可能となる。また、ＤＵ１２の負荷が高い場合にも、負荷分散により、ＤＵ１２のそれ以上の過負荷を回避することが可能となる。また、図４の構成によれば、ＣＵ１１またはＤＵ１２における処理負荷の変化に動的に対応することができる。したがって、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、上述した不備を解消することができると考えられる。

次に、図４の無線基地局１の利点に関する第３の観点を説明する。図３に示される構成においては、ベースバンド処理等はＤＵ１２で行うことになるため、低レイヤの信号がフロントホールを伝送されることは無い。これに対し、図２に示される構成においては、例えばベースバンド処理までをＣＵ１１で行うことも可能であり、その場合には低レイヤの信号がフロントホールにおいて伝送されることになる。なお、低レイヤの信号とは、例えばL1(Layer 1)信号である。

したがって、低レイヤの信号の量が膨大となるような場合には、図２の構成が有する利点（セル間協調制御等）を失ったとしても、図２の構成よりも図３の構成の方が望ましい場合もあり得ると考えられる。このような場合の一例としては、無線通信がミリ波（30〜300GHz）を使用する場合が考えられる。ミリ波は直進性が高く、いわゆる見通し通信向けではあるが、未使用の帯域も多く、大容量通信が可能なため、５Ｇシステムにおいて活用が期待されている周波数帯となっている。

一方、従来のセルラー通信の周波数帯（４Ｇシステムで使用されている700Mhz帯〜3.5GHz帯等）においては、ミリ波のような特殊な事情は無いことから、原則的には図２の構成が有する利点を享受するのが望ましいものと考えられる。

このように、無線通信が用いる周波数帯に応じて、図２の構成と図３の構成とのいずれを採用するかの判断が異なってくることが考えられる。しかしながら、図２や図３の構成は、ミリ波帯と従来の周波数帯との一方にしか十分に対応することができないという不備がある。さらに、図２や図３の構成は、無線通信が用いる周波数帯の変化に動的に対応することもできない。

これに対し、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、ＣＵ１１とＤＵ１２とがスケジューリング機能を重複して備えているため、無線通信がミリ波を使用する場合にはＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用するとともに、無線通信が従来のセルラー通信の周波数帯を使用する場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用することができる。あるいは、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、無線通信がミリ波を使用する場合にはＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げるとともに、無線通信が従来のセルラー通信の周波数帯を使用する場合にＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げることができる。また、図４の構成によれば、無線通信が使用する周波数帯の変化に動的に対応することができる。したがって、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、上述した不備を解消することができると考えられる。

最後に、図４の無線基地局１の利点に関する第４の観点を説明する。これまでの検討では特に考慮してこなかったが、トラフィック（データ）の特性または属性によって、図２の構成と図３の構成とのいずれを採用するかの判断が異なってくることが考えられる。

例えば、上述したように、原則的には、フロントホールがnon-idealである場合には、図３の構成の方が望ましいようにも考えられる。しかしながら、例えば、ある程度の遅延を許容できるトラフィック（例えばIoT(Internet of Thigs)におけるスマートメーターによるトラフィック等）については、仮に最新の無線品質に基づくスケジューリングが行えずに再送が繰り返されたとしても、実害は少ないものと考えられる。そのため、たとえフロントホールがnon-idealであっても、遅延を許容できるトラフィックについては、図２の構成を採用しても問題は無いものと考えられる。一方、リアルタイムデータのように遅延が許容できないトラフィックについては、フロントホールがnon-idealである場合、原則通りに図３の構成の方が望ましいものと考えられる。

このように、トラフィックの特性または属性に応じて、図２の構成と図３の構成とのいずれを採用するかの判断が異なってくることが考えられる。しかしながら、図２や図３の構成は、このような判断が十分に対応することができないという不備がある。さらに、図２や図３の構成は、トラフィックの特性または属性の変化に動的に対応することもできない。

これに対し、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、ＣＵ１１とＤＵ１２とがスケジューリング機能を重複して備えているため、トラフィックが遅延を許容できる場合にはＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用するとともに、トラフィックが遅延を許容できない場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用することができる。あるいは、図４に示される第１実施形態に係る無線基地局１によれば、トラフィックが遅延を許容できる場合にはＣＵ１１側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げるとともに、トラフィックが遅延を許容できない場合にＤＵ１２側のスケジューリング機能を使用する優先度を上げることができる。また、図４の構成によれば、トラフィックの特性または属性の変化に動的に対応することができる。したがって、図４に示される第１実施形態に係る基地局によれば、上述した不備を解消することができると考えられる。

また、上述したように無線通信のスケジューリングは種々の機能を含んでいるところ、第１実施形態に係る無線基地局１においては、これら種々の機能の全てがＣＵ１１とＤＵ１２とにおいて重複的に備わっていても良いことは言うまでもない。しかしながら、第１実施形態に係る無線基地局１においては、これら種々の機能の少なくとも一部がＣＵ１１とＤＵ１２とにおいて重複的に備わっている場合であっても構わないことに留意されたい。一例としては、スケジューリング機能は一般的に階層的に構成されることが多いが、スケジューリング機能のうちで比較的下位層の機能をＣＵ１１とＤＵ１２とで重複的に備え、それ以外の比較的上位層の機能をＣＵ１１のみにおいて備えるようにしても良い。これにより、ＣＵ１１とＤＵ１２とで重複的に備えている比較的下位層の機能について、本願発明の効果を得ることが可能となる。

以上説明した第１実施形態によれば、集中型の無線基地局１において、上述した無線スケジューリングの柔軟性に関する２つの観点からの不備を解消することができる。したがって、第１実施形態によれば、無線通信のスケジューリングを柔軟に行うことができるという従来には無い顕著な効果を奏する。

［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態に係る無線基地局１であって、前記第２制御部１１１は、前記第１スケジューリング機能と前記第２スケジューリング機能とのいずれが前記無線通信のスケジューリングを行うかを選択する無線基地局１に基づく。

上述したように、第１実施形態に係る無線基地局１は、無線通信のスケジューリング機能をＣＵ１１とＤＵ１２とで重複的に備えるものである。第２実施形態に係る無線基地局１は、第１実施形態に係る基地局を前提に、ＣＵ１１側とＤＵ１２側のどちらのスケジューリング機能を用いるかの選択をＣＵ１１が動的に行う構成を追加したものである。

図５に第２実施形態に係る無線基地局１を示す。図５に示される無線基地局１は、図４に示される無線基地局１と比較して、ＣＵ１１側の第２制御部１１１に選択部１１３が追加されている。この選択部１１３が、ＣＵ１１側とＤＵ１２側のどちらのスケジューリング機能を用いるかの選択を行う。

ＣＵ１１が行う上記の選択は、種々の基準に基づいて行うことができる。選択の基準の一つの例としては、上述した第１の観点に沿って、ＣＵ１１は、フロントホールがnon-idealである場合にＤＵ１２側を選択するとともに、フロントホールがidealである場合にＣＵ１１側を選択することができる。あるいは、フロントホールがnon-idealである場合にＤＵ１２側を選択する優先度を上げるとともに、フロントホールがidealである場合にＣＵ１１側を選択する優先度を上げることができる。

なお、この場合、フロントホールがnon-idealかidealかの判断が必要となるが、これはフロントホールの通信インターフェースの種類に基づいて判断しても良いし、フロントホールの通信遅延やRTT(Round Trip Time)の計測値に基づいて判断することも可能である。

また、上記の選択の基準の他の例としては、上述した第２の観点に沿って、ＣＵ１１は、ＣＵ１１の負荷が高い場合（例えば、第１所定値以上である場合）にＤＵ１２側を選択するとともに、ＤＵ１２の負荷が高い場合（例えば、一般的には第１所定値よりも小さい第２所定値以上である場合）にＣＵ１１側を選択することができる。あるいは、ＣＵ１１の負荷が高い場合にＤＵ１２側を選択する優先度を上げるとともに、ＤＵ１２の負荷が高い場合にＣＵ１１側を選択する優先度を上げることができる。

なお、ＣＵ１１やＤＵ１２の負荷としては、様々な指標値を用いることができ、例えばＣＰＵ使用率やメモリ使用率等を用いることが可能である。また、例えば、ＣＵ１１やＤＵ１２の負荷を接続無線端末２の数に基づいて判断することも可能である。

なお、上記の選択をＣＵ１１やＤＵ１２の負荷に基づいて行う前提の下で、ＣＵ１１とＤＵ１２の負荷がいずれも低い場合には、ＣＵ１１とＤＵ１２のどちらのスケジューリング機能を用いても良いが、このような場合には例えばＣＵ１１のスケジューリング機能を固定的に用いることとしても良い。また、このような場合には、さらに、上述したフロントホールに基づく選択基準を組み合わせることも可能である。

さらに、上記の選択の基準の他の例としては、上述した第３の観点に沿って、ＣＵ１１は、無線通信がミリ波を使用する場合にＤＵ１２側を選択するとともに、無線通信が従来のセルラー通信の周波数帯を使用する場合にＣＵ１１側を選択することができる。あるいは、無線通信がミリ波を使用する場合にＤＵ１２側を選択する優先度を上げるとともに、無線通信が従来のセルラー通信の周波数帯を使用する場合にＣＵ１１側を選択する優先度を上げることができる。

さらに、上記の選択の基準の他の例としては、上述した第４の観点に沿って、ＣＵ１１は、トラフィックが遅延を許容できる場合にＣＵ１１側を選択するとともに、トラフィックが遅延を許容できない場合にＤＵ１２側を選択することができる。あるいは、トラフィックが遅延を許容できる場合にＣＵ１１側を選択する優先度を上げるとともに、トラフィックが遅延を許容できない場合にＤＵ１２側を選択する優先度を上げることができる。

もちろん上記で示した４つの選択の基準は単独で用いても良いし、いくつかを組み合わせることも可能である。また、いくつかの基準を組み合わせる場合の、優先度（基準のウェイト）は適宜調整することができる。

さらに、上記の４つの基準は例示に過ぎず、これら以外の基準を単独で又は組み合わせて適用することも可能であることは言うまでもない。

なお、ＣＵ１１が上記の選択を行った場合、ＣＵ１１側とＤＵ１２側のうちで選択された方のスケジューリング機能を起動（activation）する。また、ＣＵ１１側とＤＵ１２側のうちで選択されなかった方のスケジューリング機能が既に起動されていた場合、それを停止（deactivation）する。ＣＵ１１は、ＤＵ１２側のスケジューリング機能を起動もしくは停止する場合、フロントホールを介してその旨を指示する情報又は信号をＤＵ１２に通知又は送信することができる。

また、上記の選択の前提として、ＤＵ１２側がスケジューリング機能を有していることが前提となるが、レガシーまたは安価なＤＵ１２においてはスケジューリング機能が搭載されないことも想定される。そこで、ＣＵ１１は、上記の選択を行う際に、ＤＵ１２がスケジューリング機能を備えているか否かを判定（検出）し、ＤＵ１２がスケジューリング機能を備えていない場合には、当該ＤＵ１２が行う無線通信のスケジューリングをＣＵ１１が固定的に行うこととしてもよい。

さらに、上記の選択の単位としては適宜選択することができ、例えばトラフィックのフロー単位でも良いし、ベアラ単位でも良い。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態について述べた効果に加え、ＣＵ１１側とＤＵ１２側のどちらのスケジューリング機能を用いるかの選択を適切に行うことが可能となるという従来には無い顕著な効果を奏する。

［第３実施形態］
第３実施形態は、上述した第１〜第２実施形態を、スケジューリングの各機能に沿って、より具体的に述べたものである。

LTEシステム等においては、基地局におけるスケジューリング機能は、例えば、ＤＵ１２の選択（routing）、上位パケットの分割（segmentation）または連結（concatenation）、適応変調符号化（AMC: Adaptive Modulation and Coding）その他の各機能（例えば、無線リソース選択、送信データ量選択、通信を実施する無線端末２の選択、等）を含んでいる。これらのうち、ＤＵ１２の選択機能(routing)については、当然ながら、ＣＵ１１が備える。また、一般的には、segmentationまたはconcatenation機能、及びAMC等の機能については、ＣＵ１１とＤＵ１２のいずれかのみが備えている。

これに対し、第３実施形態に係る無線基地局１においては、図６に示されるように、segmentationまたはconcatenation機能、及びAMC等の機能について、ＣＵ１１とＤＵ１２のいずれもが重複的に備えている。また、Adaptation機能が追加されているが、これは従来のLTEシステム等の無線基地局１が備えていない機能である。Adaptation機能は各種基準に基づいてＣＵ１１とＤＵ１２とのいずれかを選択する機能であり、特にＣＵ１１側のAdaptation機能は第２実施形態における選択部１１３に対応するものである。

以下では、一例として、上述した第１の観点に基づく選択基準に沿って、第３実施形態に係る無線基地局１における各スケジューリング機能が動作するかを説明する。なお、上述したそれ以外の選択基準についても、以下の説明と同様に考えることができることは言うまでもない。

図７は、２本のフロントホールのいずれもがidealである場合の、第３実施形態に係る無線基地局１の動作の様子の一例を示す図である。図７〜１０においては、ドットパターンの部分が、起動されている（activated）スケジューリング機能を示しており、斜線パターンの部分が、停止されている（deactivated）スケジューリング機能を示している。図７においては、ＣＵ１１におけるRouting, segmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の全てが起動しており、ＤＵ１２におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の全てが停止している。各機能の起動及び停止は、Adaptation機能により制御される。

図８は、２本のフロントホールのいずれもがidealである場合の、第３実施形態に係る無線基地局１の動作の様子の他の例を示す図である。図８においては、ＣＵ１１におけるRouting, 及び、segmentationまたはconcatenation機能が起動しており、ＣＵ１１におけるAMC等の機能は停止している。一方、ＤＵ１２におけるsegmentationまたはconcatenation機能が停止しており、ＣＵ１１におけるAMC等の機能は起動している。各機能の起動及び停止は、Adaptation機能により制御される。

図９は、２本のフロントホールのいずれもがnon-idealである場合の、第３実施形態に係る無線基地局１の動作の様子の一例を示す図である。図９においては、ＣＵ１１におけるRoutingが起動しており、ＣＵ１１におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能は停止している。一方、ＤＵ１２におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能は起動している。各機能の起動及び停止は、Adaptation機能により制御される。

図１０は、２本のフロントホールの一方がidealであり、他方がnon-idealである場合の、第３実施形態に係る無線基地局１の動作の様子の一例を示す図である。図１０においては、ＣＵ１１におけるRoutingが起動している。そして、idealなフロントホールに対しては、ＣＵ１１におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能も起動しており、ＤＵ１２におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能は停止している。一方、non-idealなフロントホールに対しては、ＣＵ１１におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能は停止しており、ＤＵ１２におけるsegmentationまたはconcatenation機能、及び、AMC等の機能は起動している。各機能の起動及び停止は、Adaptation機能により制御される。

以上説明した第３実施形態によれば、上述した各実施形態と同様の顕著な効果を奏する。

［各実施形態における無線基地局１のハードウェア構成］
図１１に基づいて、各実施形態における無線基地局１のハードウェア構成を説明する。

図１１は、無線基地局１のハードウェア構成の一例を示す図である。図１１に示すように、無線基地局１は、ＣＵ１１と各ＤＵ１２とを備え、それらの間はネットワーク（フロントホール）で接続されている。そして、ＣＵ１１は、例えば、プロセッサ１１１１、メモリ１１１２、及び通信ＩＦ(Interface)１１１３を備える。また、各ＤＵ１２は、例えば、プロセッサ１１２１、メモリ１１２２、及び通信ＩＦ１１２３、ＲＦ回路１１２４、及びアンテナ１１２５を備える。

ＣＵ１１が備えるプロセッサ１１１１および各ＤＵ１２が備えるプロセッサ１１２１は、例えばCPU（Central Processing Unit）やDSP（Digital Signal Processor）である。本願においては、ＣＵ１１が備えるプロセッサ１１１１および各ＤＵ１２が備えるプロセッサ１１２１をデジタル電子回路で実現することとしてもかまわない。デジタル電子回路としては、例えばFPGA（Field-Programming Gate Array）、ASIC（Application Specific Integrated CirＣＵ１１it）、LSI（Large Scale Integration）等が挙げられる。

ＣＵ１１が備えるメモリ１１１２および各ＤＵ１２が備えるメモリ１１２１は、例えばSDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のRAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory)、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。この他に、無線基地局１１は不図示の補助記憶装置（ハードディスク等）等を備えていても良い
ＣＵ１１が備える通信ＩＦ１１１３および各ＤＵ１２が備える通信ＩＦ１１２３は、例えば光ファイバ、電線、無線等を用いた通信インターフェースである。

図４〜５に示す無線基地局１１の機能構成と図１１に示す無線基地局１１のハードウェア構成との対応を説明する。

ＣＵ１１における第２制御部１１１は、例えばプロセッサ１１１１、メモリ１１１２、不図示のデジタル電子回路等によって実現される。

各ＤＵ１２における無線部１２１は、例えばＲＦ回路１１２４、アンテナ１１２５、不図示のアナログ電子回路等によって実現される。ＤＵ１２における第１制御部１２２は、例えばプロセッサ１１２１、メモリ１１２２、不図示のデジタル電子回路等によって実現される。

１無線基地局
１１ＣＵ
１２ＤＵ
２無線端末

Claims

無線基地局であって、
無線端末と無線通信を行う一以上の第１装置と、
前記一以上の第１装置の各々とネットワークを介して接続された第２装置と、
を備え、
前記一以上の第１装置の各々は、
前記無線通信に対するスケジューリング処理の少なくとも一部である第１スケジューリング処理を実行する第１スケジューリング部を有し、
前記第２装置は、前記無線通信に対する前記スケジューリング処理の少なくとも一部である第２スケジューリング処理を実行する第２スケジューリング部を有し、
前記第２スケジューリング処理は、前記第１スケジューリング処理よりも上位レイヤに関するスケジューリングを含み、
前記無線基地局は、複数の無線通信パラメータのうちの少なくとも１つに従って、前記第１スケジューリング処理と前記第２スケジューリング処理との少なくとも何れか一方を適応的に調整する、
無線基地局。
前記第１スケジューリング処理は、パケットの分割又は結合に関する処理を含む
請求項１に記載の無線基地局。
前記第２スケジューリング処理は、パケットの分割又は結合に関する処理を含む
請求項１又は２に記載の無線基地局。
前記第１スケジューリング処理は、データのセグメンテーション又はコンカテネーションに関する処理を含み、
前記第２スケジューリング処理は、少なくともルーティングに関する処理を含む、
請求項１乃至３のいずれかに記載の無線基地局。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、ＲＬＣ（Radio Link Control）処理を含む、
請求項２乃至４のいずれかに記載の無線基地局。
前記第１装置は、ＤＵ（Distributed Unit）である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の無線基地局。
前記第２装置は、ＣＵ（Central Unit）である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の無線基地局。
無線端末と無線通信を行う一以上の分散装置を有する無線基地局における中央装置であって、
前記一以上の分散装置の各々は、前記無線通信に対するスケジューリング処理の少なくとも一部である第１スケジューリング処理を実行する第１スケジューリング部を有し、
前記中央装置は、前記一以上の分散装置の各々とネットワークを介して接続されるように構成された第２スケジューリング部を備え、
前記第２スケジューリング部は、前記無線通信に対する前記スケジューリング処理の少なくとも一部である第２スケジューリング処理を実行し、
前記第２スケジューリング処理は、前記第１スケジューリング処理よりも上位レイヤに関するスケジューリングを含み、
前記第１スケジューリング処理と前記第２スケジューリング処理との少なくとも何れか一方は、複数の無線通信パラメータのうちの少なくとも１つに従って適応的に調整される、
中央装置。
前記第２スケジューリング部における前記第２スケジューリング処理は、パケットの分割又は結合に関する処理を含む、
請求項８に記載の中央装置。
前記第２スケジューリング部における前記第２スケジューリング処理は、少なくともルーティングに関する処理を含む、
請求項８又は９に記載の中央装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、データのセグメンテーション及びコンカテネーションに関する処理を含む、
請求項８乃至１０のいずれかに記載の中央装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、データのセグメンテーション及びコンカテネーションに関する処理を含み、
前記第２スケジューリング部における前記第２スケジューリング処理は、少なくともルーティングに関する処理を含む、
請求項８乃至１１のいずれかに記載の中央装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、ＲＬＣ（Radio Link Control）処理を含む、
請求項８乃至１２のいずれかに記載の中央装置。
中央装置を有する無線基地局における一以上の分散装置であって、
前記一以上の分散装置の各々は、
無線端末と無線通信を行う無線通信部と、
前記無線通信に対するスケジューリング処理の少なくとも一部である第１スケジューリング処理を実行する第１スケジューリング部と、
を備え、
前記一以上の分散装置の各々の前記第１スケジューリング部は、前記無線通信に対する前記スケジューリング処理の少なくとも一部である第２スケジューリング処理を実行する第２スケジューリング部を有する前記中央装置とネットワークを介して接続され、
前記第２スケジューリング処理は、前記第１スケジューリング処理よりも上位レイヤに関するスケジューリングを含み、
前記第１スケジューリング処理と前記第２スケジューリング処理との少なくとも何れか一方は、複数の無線通信パラメータのうちの少なくとも１つに従って適応的に調整される、
分散装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、パケットの分割又は結合に関する処理を含む、
請求項１４に記載の分散装置。
前記第２スケジューリング部における前記第２スケジューリング処理は、パケットの分割又は結合に関する処理を含み、
前記分散装置は、前記第２スケジューリング処理においてパケットの分割又は結合に関する処理が実行された場合、前記分割又は結合されたパケットに対して処理を行う、
請求項１４又は１５に記載の分散装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、データのセグメンテーション及びコンカテネーションを含む、
請求項１４乃至１６のいずれかに記載の分散装置。
前記第２スケジューリング処理は、少なくともルーティングに関する処理を含み、
前記第１スケジューリング部は、前記第２スケジューリング処理における前記ルーティングに関する処理の結果に基づいて、前記第１スケジューリング処理を行う、
請求項１４乃至１７のいずれかに記載の分散装置。
前記第１スケジューリング処理は、データのセグメンテーション及びコンカテネーションに関する処理を含み、
前記第２スケジューリング処理は、少なくともルーティングに関する処理を含む、
請求項１４乃至１８のいずれかに記載の分散装置。
前記第１スケジューリング部における前記第１スケジューリング処理は、ＲＬＣ（Radio Link Control）処理を含む、
請求項１４乃至１９のいずれかに記載の分散装置。