JPWO2013008839A1 - リソース割り当て方法、無線通信システム、基地局及びプログラム - Google Patents

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Abstract

本発明は、基地局が無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当て方法であって、前記端末の通信路品質を取得し、前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、前記通信路品質が前記品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択し、前記選択したスケジューリング方法を用いて前記端末とのデータ通信を行う無線リソース割り当て方法である。

Description

本発明は、リソース割り当て方法、無線通信システム、基地局及びプログラムに関する。
3GPP (3rd Generation Partnership Project) において標準化がなされているLTE(Long Term Evolution)などのセルラ環境では、無線基地局を複数配置することを前提としており、各無線基地局は自局の通信エリア内の無線端末と通信を行う。この通信エリアをセルと呼ぶが、アンテナに指向性を持たせることでセルを複数に分割することもできる。この分割された領域をセクタセルと呼ぶ。以下ではセルとはセクタセルを指すものとする。
LTEでは、スケジューリング方法としてダイナミックスケジューリングとパーシステントスケジューリングが採用されている。(例えば、非特許文献1参照)
ダイナミックスケジューリングでは、端末のチャネル品質に応じてTTI(Transmission Time Interval)毎にリソースを割り当てる。リソースとは、無線帯域の割り当て単位であるPRB(Physical Resource Block)と、MCS(Modulation and Coding Schemes)である。ダイナミックスケジューリングは、チャネル品質を用いてスケジューリングを行うために受信品質の良好なPRBを割り当てることが可能であるが、リソースを割り当てる度にスケジューリング情報を制御チャネルにより送信する必要がある。従って、制御チャネルのリソースが不足した場合、同一送信タイミングで送信可能なユーザ数が制限される。一般的に、発生間隔やサイズが不規則なバーストトラヒックにダイナミックスケジューリングが適用される。
一方、パーシステントスケジューリングと呼ばれる予約型のスケジューリング方式は、VoIP(Voice over Internet Protocol)などが有しているトラヒックの発生周期の規則性を利用して、周期的に使用できるリソースを予約しておくスケジューリング方式である。予約することで、TTI毎のスケジューリング情報の送信を省略でき、制御チャネルのリソース不足を回避できる。従って、VoIPトラヒックなど、データサイズが小さいトラヒックにパーシステントスケジューリングを使用すれば、ダイナミックスケジューリングと比較して、同一送信タイミングで送信可能な端末数を大幅に増やすことができる。一般的に、発生間隔に周期性があり、データサイズが小さいVoIPトラヒックにダイナミックスケジューリングが適用される。
VoIPトラヒックは有音区間と無音区間とから構成されるが、特に、有音区間など特定の期間に適用されるパーシステントスケジューリングをセミパーシステントスケジューリングと呼ぶ。尚、有音区間とは、音声パケット(Voice Packet)が連続的に到着する区間である。無音区間とは、背景雑音パケット(SID(Silence Insertion Description) Packet)が連続的に到着する区間である。
また、有音区間に発生するパケットのサイズは、無音区間に発生するパケットのサイズよりも大きい。また、有音区間に発生するパケットの発生周期は、無音区間に発生するパケットの発生周期よりも短い。一般的に、無音区間の送信失敗はQosに影響しないので、有音区間にのみパーシステントスケジューリングを適用することで、無音区間への無駄なリソース割り当てを避ける。
3GPP TS 36.300 V9.7.0 (2011-03), 3GPP TSG RAN E-UTRA and E-UTRAN Overall description Stage 2, pp.75-76
しかし、VoIPトラヒックなど、周期的に発生し、データサイズの小さいトラヒックに対して、パーシステントスケジューリングを適用すると、パケットの送信遅延が大きくなり、許容遅延時間(Delay Budget)や保証伝送レート(GBR: Guaranteed Bit Rate)など、トラヒックのサービス毎に規定されるQoS(Quality of Service)を満足できない問題があった。
また、パーシステントスケジューリングは予め予約されたPRBを固定的に割り当てるスケジューリング方式である。このため、予約したPRBの受信信号が継続的に落ち込んだ時や隣接するセルから予約したPRBに対して継続的に強い干渉を受けた時、受信品質が大きく劣化してしまう。更には、セル端端末は音声パケットデータを送信できる受信品質を1TTIでは達成できない確率が高く、再送回数が多くなる。以上から、パーシステントスケジューリングを適用すると、パケットの送信失敗の確率が増加するために、送信遅延が増大してQoSを満足できない問題が発生する。
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、最大収容端末数(キャパシティ)を維持しながら、QoSを満足できるエリア(カバレッジ)を拡大するリソース割り当て方法、無線通信システム、基地局及びプログラムを提供することである。
本発明は、基地局が無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当て方法であって、前記端末の通信路品質を取得し、前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、前記通信路品質が前記品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択し、前記選択したスケジューリング方法を用いて前記端末とのデータ通信を行う無線リソース割り当て方法である。
本発明は、基地局と無線端末とからなり、前記基地局と前記無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部とを有する無線通信システムである。
本発明は、無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う基地局であって、前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部とを有する基地局である。
本発明は、無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当てを行うコンピュータのプログラムであって、前記端末の通信路品質を取得する処理と、前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択する処理と、前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行う処理とをコンピュータに実行させるプログラムである。
本発明によれば、最大収容端末数(キャパシティ)を維持しながら、QoSを満足できるエリア(カバレッジ)を拡大することができる。
図1は第1の実施の形態における無線通信システムの構成を示すフローチャートである。 図2は、第1の実施の形態におけるスケジューリング方法選択の判定処理を示すフローチャートである。 図3は、第1の実施の形態における有音区間と無音区間の判定処理を示すフローチャートである。 図4は、第1の実施の形態におけるスケジューリング方法を設定する判定処理を示すフローチャートである。 図5は、第2の実施の形態におけるスケジューリング方法選択の判定処理を示すフローチャートである。 図6は、第3の実施の形態におけるスケジューリング方法選択の判定処理を示すフローチャートである。 図7は、第4の実施の形態における無線通信システムの構成を示すフローチャートである。 図8は、第4の実施の形態における有音区間と無音区間の判定処理を示すフローチャートである。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態における無線通信システムの構成を示すブロック図である。
図1を参照すると、本無線通信システムは、基地局100と端末200とを含む。基地局100は、自局通信エリア内に存在する端末200との間で無線チャネルによって無線通信を行う無線通信装置であり、図示しないネットワークと接続され、隣接基地局とデータ通信を行うことも可能である。また、図示していないが、基地局100は複数の端末と接続できる。また、基地局も複数存在することができる。無線帯域は割り当て単位のリソースブロック(RB)に分割されている。本実施の形態では、無線通信システムとしてLTEの上りリンクを例に説明する。
基地局100は、主な機能部として、基地局動作部101と、受信強度測定部102と、スケジューリング方法選択部103と、スケジューラ104とを備えている。
基地局動作部101は、無線通信システムにおいて一般的に用いられる基地局と同等の機能を有しており、その構成及び動作については周知であるのでその説明を省略する。
受信強度測定部102は、端末から受信したリファレンス信号やデータ信号の受信電力やSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)などの通信路品質を測定し、通信路品質情報として基地局動作部101やスケジューリング方法選択部103に報告する機能を有する。データ信号の通信路品質に応じたスケジューリングを行うために、信号成分はリファレンス信号の測定結果を、干渉成分はデータ信号の測定結果をそれぞれ用いる。
スケジューリング方法選択部103は、端末のVoIPトラヒックの有音区間と無音区間を判定する機能を有する。更に、スケジューリング方法選択部103は、受信強度測定部102で測定した通信路品質情報や端末から報告されるバッファステータスレポート(BSR)に基づき、端末にダイナミックスケジューリング(DS:Dynamic Scheduling)を選択するか、セミパーシステントスケジューリング(SPS:Semi-Persistent Scheduling)を選択するか判定する機能を有する。判定結果は、スケジューラ104に通知される。本実施形態では、スケジューリング方法選択部103で用いる通信路品質情報をSINRとする。
スケジューラ104は、スケジューリング方法選択部103の判定結果に基づき、ダイナミックスケジューリングやパーシステントスケジューリングにより端末200に割り当てるPRB、MCSを決定する機能や、パーシステントスケジューリングで割り当てたリソースを開放する機能を有する。これら割り当てや開放に関するスケジューリング情報は基地局動作部101を介して、端末に通知される。
ダイナミックスケジューリングでは、送信データサイズ(TBS:Transport Block Size)が最大となるよう、リソースを割り当てる。TBSは、ルックアップテーブルを参照して、TBSインデックスと割り当てRB数を用いて計算できる。TBSの計算方法は、例えば、非特許文献2(3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09), 3GPP TSG RAN EUTRAN Physical layer procedures, pp27-34)などに記載されている。この際、TBSインデックスもルックアップテーブル(非特許文献2)を参照して、MCSインデックスを用いて一意に決定できる。また、MCSインデックスは、ルックアップテーブルを参照して、データ信号の実効SINRを用いて計算できる。実効SINRとは、各RBのSINRのばらつきを考慮して計算された割り当てRBのSINR代表値であり、受信強度測定部102で測定する。一般的には、SINRからMCSインデックスを計算するためのルックアップテーブルは物理レイヤを模擬したリンクレベルシミュレーションにより作成する。
また、パーシステントスケジューリングでは、音声パケットを1TTIで送信できるよう、データ信号の送信に使用可能な全RBの平均的なSINRを用いてリソースを割り当てる。
端末200は、主な機能部として、端末動作部201と、リファレンス信号発生部202と、送信バッファ部203とを備える。
端末動作部201は、無線通信システムにおいて一般的に用いられる端末と同等の機能を有しており、その構成及び動作については周知であるのでその説明を省略する。
リファレンス信号発生部202は、通信路品質の基準となるリファレンス信号を所定のタイミングで端末動作部201を介して、基地局100に送信する機能を有する。
送信バッファ部203は、トラヒックデータを発生する機能と、端末動作部201を介して滞留しているトラヒックのサイズ(バッファサイズ)などのトラヒック情報をBSRとして基地局100に送信(報告)する機能を有する。LTEでは、トラヒックタイプ別に論理的な無線チャネルを確立するのが一般的である。また、上りリンクでは、1つ以上の論理チャネルで論理チャネルグループを構成し、論理チャネルグループ毎にBSRが報告される。
次に、図2、図3、図4を参照して、本実施の形態の動作について説明する。
図2は、スケジューリング方法選択部103が、端末へのスケジューリング方法に、ダイナミックスケジューリングを選択するか、セミパーシステントスケジューリングを選択するかを判定する動作手順を示すものである。本動作は、端末毎に設定した所定周期に実施する。
まず、スケジューリング方法選択部103は、端末uのトラヒックがVoIPトラヒックか判定する(S1)。トラヒックの判定には、QCI(Qos Class Identifier)(例えば、非特許文献3:3GPP TS 23.203 V9.9.0 (2011-06), 3GPP TSG SSA Policy and charging control architecture, pp.30-33など参照)パラメータを用いる。QCIではQoSクラス規定を規定でき、GBRとNon―GBRのタイプ、Priority、Packet Delay Budgetなどを規定できる。
次に、VoIPトラヒックでない場合(S1、No)、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択中でなければ(S2、No)、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する(S3)。VoIPトラヒックであるが(S1、Yes)、有音区間でない場合(S4、No)、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択中でなければ(S2、No)、端末uにダイナミックスケジューリングを選択する(S3)。尚、有音区間と無音区間を判別する動作手順は図3で説明する。
次に、有音区間であり(S4、Yes)、通信路品質情報のSINR(u)がしきい値Th_SINRより小さい場合(S5、Yes)、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択中でなければ(S6、No)、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する(S7)。また、しきい値Th_SINR以上の場合(S5、No)、端末uに対してセミパーシステントスケジューリングを選択中でなければ(S8、No)、端末uに対してセミパーシステントスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する(S9)。
尚、本実施の形態の動作では、通信路品質情報のSINR(u)がしきい値Th_SINRより小さい(未満)場合(S5、Yes)と、通信路品質情報のSINR(u)がしきい値Th_SINR以上の場合(S5、No)との例を説明したが、通信路品質情報のSINR(u)がしきい値Th_SINR以下の場合と、通信路品質情報のSINR(u)がしきい値Th_SINRを超える場合とに分けて、スケジューリングを選択するようにしても良い。また、以下の実施の形態における説明でも同様である。
図3は、スケジューリング方法選択部103が、端末のVoIPトラヒックの状態が有音区間か無音区間かを判別する動作手順を示すものである。本動作手順は、音声パケットの想定到着周期で実施する。
まず、スケジューリング方法選択部103は、前回、有音区間と判定した場合(S11、Yes)、最新の第n回目と前回(第n−1回目)のBSRを比較し、そのバッファサイズの増加量(RBS(n)-RBS(n-1))がしきい値D_TalkToSilence未満であれば(S12、Yes)、無音区間に遷移したと判定する(S13)。D_TalkToSilenceは、有音区間から無音区間への遷移の判定しきい値である。一方、D_TalkToSilence以上であれば(S12、No)、有音区間のままと判定する(S14)。
また、前回、有音区間ではなく(S11、No)、無音区間と判定した場合(S15、Yes)、バッファサイズの増加量がS12と異なるしきい値D_SilenceToTalk以上であれば(S16、Yes)、有音区間に遷移したと判定する(S17)。D_SilenceToTalkは、無音区間から有音区間への遷移を判定するしきい値である。一方、D_SilenceToTalk未満であれば(S16、No)、無音区間のままと判定する(S13)。
前回、無音区間とも判定していない場合、今回が初めての判定となる(S15、No)。この場合、RBS(n)がしきい値D_Talk以上であれば(S18、Yes)、有音区間と判定して(S17)、D_Talk未満であれば(S18、No)、無音区間と判定する(S19)。D_Talkは有音区間と判定するしきい値である。
図4は、スケジューラ104がスケジューリング方法選択部103の判定結果に基づいて端末へのスケジューリング方法を設定する動作手順を示すものである。
まず、スケジューラ104は、スケジューリング方法選択部103から端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択することを通知された場合(S21、Yes)、端末uに対してセミパーシステントスケジューリングでリソースを割り当て中であれば(S22、Yes)、その予約しているリソースを開放する。そして、端末uに対するスケジューリング方法として、ダイナミックスケジューリングを選択する(S24)。
スケジューリング方法選択部103から端末uに対してセミパーシステントスケジューリングを選択することを通知された場合(S21、No)、既にセミパーシステントスケジューリングを選択中でなければ(S25、No)、新規にセミパーシステントスケジューリングを選択し、リソースの予約を実施する(S26)。
なお、スケジューリング方法が選択されていない端末については、スケジューラ104は、初期設定として、ダイナミックスケジューリングを適用する。
本実施形態により、SINRが低い端末に対してダイナミックスケジューリングを選択し、それ以外の端末にはセミパーシステントスケジューリングを選択するので、スケジューリング情報を送信する制御チャネルのリソースが不足によるキャパシティの劣化を回避しつつ、ダイナミックスケジューリングによりカバレッジを拡大できる。
また、本実施形態では、図2のスケジューリング方法の選択を、VoIPトラヒックに対してのみ実施しているが、本発明はこれに限ることではなく、例えば、Gamingなど、発生間隔に周期性があり、データサイズが小さいトラヒックであれば適用でき、データサイズが小さい伝送レート保証型の(GBR)トラヒックがこのトラヒック該当する。
また、本実施形態では、図2のVoIPトラヒックの判定を端末につき1回実施しているが、本発明はこれに限ることではなく、例えば、論理チャネルグループ毎に判定を行ってもよい。この場合、VoIPトラヒックとバーストトラヒックの両方が発生する端末に対しては、パーシステントスケジューリングとダイナミックスケジューリングが併用できる。
また、本実施形態では、図2のスケジューリング方法を選択する通信路品質にSINRを用いていたが、本発明はこれに限ることはなく、例えば、自局の通信エリア内である自セルと隣接局の通信エリアである隣接セルのパスロス差を用いてもよい。更には、自セルと隣接セルのリファレンスの受信電力の差(RSRP:Reference Signal Received Power)を用いてもよい。更には、リファレンス信号の受信電力に対する全受信電力の比(RSRQ:Reference Signal Received Quality)を用いてもよい。
また、本実施形態では、図3の有音区間と無音区間の遷移を、バッファサイズの増加量の1回だけの測定結果で判定していたが、本発明はこれに限ることではなく、例えば、S12において、(RBS(n)-RBS(n-1))がD_TalkToSilence未満である状態が連続N回続いた場合に、有音区間から無音区間に遷移したと判定してもよい。これにより、音声パケットの到着タイミングのゆらぎに対応でき、有音区間と無音区間の判定精度が向上する。
また、本実施形態では、図3の有音区間と無音区間の判定に、有音区間と無音区間のパケットの想定サイズの差を利用しているが、本発明はこれに限ることでなく、例えば、有音区間と無音区間のパケットの想定発生周期の差を利用してもよい。例えば、所定区間内のバッファサイズの増加量がしきい値未満である場合、有音区間から無音区間に遷移したと判定してもよい。
また、本実施形態では、図3の有音区間と無音区間の判定にBSRを用いているが、本発明はこれに限ることではなく、基地局の受信状態を利用してもよい。例えば、基地局が所定区間内にしきい値以上のトラヒックデータを受信していない場合、無音区間に遷移したと判定してもよい。
また、本実施形態では、図2、3の本動作手順を所定周期でのみで実施していたが、本発明はこれに限ることではなく、例えば、端末と基地局との接続時にも実施してよい。
以上の如く、本実施の形態によれば、発生間隔に周期性があり、データサイズが小さいトラヒックに対して、スケジューリング情報を送信するための制御チャネルのリソース不足による同一送信タイミングで送信可能なユーザ数の制限を回避しながら、QoSを満足できるエリアを拡大できる。
その理由は、前記通信路品質が品質判定しきい値以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択して、選択したスケジューリング方法を用いて前記端末とのデータ通信を実施するからである。
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
尚、第2の実施の形態における無線通信システムの構成を示すブロック図は、第1の実施の形態と同様なので、詳細は省略する。
次に、第2の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。第2の実施の形態は、第1の実施の形態と比較して、図2に替えて図5に示す動作を実施する点が異なる。
図5を参照すると、図2のS6のNoの後に、S31が追加されている。即ち、スケジューリング方法選択部103は、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択中でない場合(S6、No)、現在ダイナミックスケジューリングが選択されている端末数Nue_DSが、VoIPトラヒックの端末に対して予め設定されたダイナミックスケジューリングを適用できる最大端末数Max_Nue_DS未満であるときに(S31、Yes)、端末uにダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する(S7)。
一方、Nue_DSがMax_Nue_DS以上の場合(S31、No)、S8に移行し、端末uに対してセミパーシステントスケジューリングを選択中か判定する。
尚、本実施の形態では、端末数Nue_DSが最大端末数Max_Nue_DS未満であるときに、端末uに対してダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する場合を例にしたが、端末数Nue_DSが最大端末数Max_Nue_DS以下であるとき、端末uにダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知するようにしても良い。また、以下の実施の形態における説明でも同様である。
本実施の形態により、第1の実施の形態と比較して、ダイナミックスケジューリングにおいてスケジューリング情報を送信する制御チャネルのリソースが不足した場合に発生する同一送信タイミングでの送信可能な端末数の制限を回避できる。
また、本実施形態では、Max_Nue_DSを予め設定された固定値としているが、本発明はこれに限ることではなく、トラヒックの負荷状況で変更してもよい。例えば、バーストトラヒック端末数が少ない場合にはMax_Nue_DSを増加させ、バーストトラヒック端末数が多い場合にはMax_Nue_DSを減少させてもよい、これにより、バーストトラヒック端末数が少ない場合には、ダイナミックスケジューリングを適用できるVoIP端末を増加させることでカバレッジの改善を優先し、バーストトラヒック端末数が多い場合には、ダイナミックスケジューリングを適用できるVoIP端末を減少させることで制御チャネルのリソース不足の抑制を優先できる。
<第3の実施の形態>
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
尚、第3の実施の形態における無線通信システムの構成を示すブロック図は、第1の実施の形態と同様なので、詳細は省略する。
次に、本実施の形態の動作について図面を参照して説明する。第3の実施の形態は、第2の実施の形態と比較して、図5に替えて図6に示す動作を実施する点が異なる。
図6を参照すると、図5のS31のNoの後に、S41、S42が追加されている。即ち、スケジューリング方法選択部103は、Nue_DSがMax_Nue_DS未満である場合(S31、Yes)、端末uのSINR(SINR(u))とそれ以外の端末kのSINR(SINR(k))を比較する(S41)。端末kは端末u以外でVoIPトラヒックに対してダイナミックスケジューリングが適用されている端末である。また、Max{}は最大値を選択する関数であり、端末が複数ある場合はSINRが最大となるu以外の端末kとそのSINRが選択される。
SINR(u)がMax{SINR(k)}よりも小さい場合(S41、Yes)、端末kに選択するスケジューリング方法をダイナミックスケジューリングからセミパーシステントスケジューリングに変更することをスケジューラ104に通知する(S42)。そして、端末uにダイナミックスケジューリングを選択することをスケジューラ104に通知する(S7)。また、SINR(u)がMax{SINR(k)}以上となる場合(S41、No)、S8に移行し、端末uにセミパーシステントスケジューリングを選択中か判定する。
本実施の形態により、第2の実施形態と比較して、SINRが低い端末から優先してダイナミックスケジューリングを選択することができるので、ダイナミックスケジューリングにおいてスケジューリング情報を送信する制御チャネルのリソースが不足した場合に発生する同一送信タイミングでの送信可能な端末数の制限を回避しつつ、更にカバレッジを改善できる。
<第4の実施の形態>
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態では、無線通信システムとしてLTEの下りリンクを例に説明する。
図7は、本実施形態における無線通信システムの構成を示すブロック図である。
基地局300は、主な機能部として、基地局動作部301と、送信バッファ部302と、リファレンス信号発生部303と、スケジューリング方法選択部304と、スケジューラ305とを備えている。
基地局動作部301は、図1に示した第1の実施の形態の基地局動作部101と同様である。
送信バッファ部302は、ネットワークから到着するトラヒックデータを、送信先の端末やトラヒックの判定のための情報やバッファサイズとともに保持する機能を有する。
リファレンス信号発生部303は、通信路品質の基準となるリファレンス信号を所定のタイミングで基地局動作部301を介して、基地局400に送信する機能を有する。
スケジューリング方法選択部304は、図1に示した第1の実施の形態のスケジューリング方法選択部103と同様に、端末のVoIPトラヒックの有音区間と無音区間を判定する機能を有する。更に、スケジューリング方法選択部304は、基地局動作部301で受信した端末400から報告される通信路情報や送信バッファ部302に保持されたトラヒック情報に基づき、端末にダイナミックスケジューリングを選択するか、セミパーシステントスケジューリングを選択するか判定する機能を有する。判定結果は、スケジューラ305に通知される。
本実施の形態では、スケジューリング方法選択部304で用いる通信路品質情報としてCQI(Channel Quality Information)を用いる。CQIは、ルックアップテーブルを参照して、SINRを用いて計算できる。一般的には、このルックアップテーブルは物理レイヤを模擬したリンクレベルシミュレーションにより作成する。
スケジューラ305は、図1に示した第1の実施の形態のスケジューラ104と同様である。
端末400は、主な機能部として、端末動作部401と、受信強度測定部402とを備えている。
端末動作部401は、図1に示した第1の実施の形態の端末動作部201と同様である。
受信強度測定部402は、基地局300から受信したリファレンス信号やデータ信号の受信電力やCQIなどの通信路品質を測定し、通信路品質情報として端末動作部401を介して、基地局300に報告する機能を有する。
なお、下りリンクは、上りリンクと異なり、論理チャネルグループは構成されない。基地局300は、直接送信バッファ部302のバッファサイズなど論理チャネル毎に確認できる。
次に、本実施の形態の動作について図面を参照して説明する。第4の実施形態は、第1の実施形態と比較して、図3に替えて図8に示す動作を実施する点が異なる。
図8を参照すると、図3のS12、S16、S18の判定処理が、それぞれS41、S42、S43に入れ替わっている。即ち、スケジューリング方法選択部304は、現在と前回のバッファサイズを比較し、前回、有音区間と判定した場合(S11、Yes)、現在と前回のバッファサイズの増加量(BS(n)-BS(n-1))を比較し、そのバッファサイズの増加量がしきい値D_TalkToSilence未満であれば(S41、Yes)、無音区間に遷移したと判定する(S13)。
同様に、前回、無音区間と判定した場合(S15、Yes)、バッファサイズの増加量がしきい値D_SilenceToTalk以上であれば(S42、Yes)、有音区間に遷移したと判定する(S17)。
また、今回が初めての判定である場合(S15、No)、BS(n)がしきい値D_Talk以上であれば(S43、Yes)、有音区間と判定し(S17)、未満であれば(S43、No)、無音区間と判定する(S19)。
以上、本発明をいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、TTI毎にリソースを割り当てるダイナミックスケジューリングと予約型スケジューリングを併用できる他のシステムにも適用できる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、単体の装置に適用しても良い。さらに、本発明は、上記実施形態で説明した機能を実現するプログラムが、システム或いは遠隔から供給されて、実施形態で説明した動作手順の処理を実行する場合にも適用可能である。従って、本発明の機能を基地局で実現するために、基地局にインストールされ基地局内のプロセッサで実行されるプログラム、そのプログラムを格納した媒体、及びそのプログラムをダウンロードさせるサーバも、本発明の範疇に含まれる。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1) 基地局が無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当て方法であって、
前記端末の通信路品質を取得し、
前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、
前記通信路品質が前記品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択し、
前記選択したスケジューリング方法を用いて前記端末とのデータ通信を行う無線リソース割り当て方法。
(付記2) 前記トラヒックは、音声トラヒックである
付記1に記載の無線リソース割り当て方法。
(付記3) 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
ことを特徴とする付記1に記載の無線リソース割り当て方法。
(付記4) 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
付記1に記載の無線リソース割り当て方法。
(付記5) 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
付記1から付記4のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
(付記6) 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
付記1から付記4のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
(付記7) 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、
前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
付記1から付記6のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
(付記8) 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、
非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、
前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
付記1から付記6のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
(付記9) 発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、
前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
付記7又は付記8に記載の無線リソース割り当て方法。
(付記10) 基地局と無線端末とからなり、前記基地局と前記無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、
前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、
前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部と
を有する無線通信システム。
(付記11) 前記トラヒックは、音声トラヒックである
付記10に記載の無線通信システム。
(付記12) 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
ことを特徴とする付記10に記載の無線通信システム。
(付記13) 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
付記1に記載の無線通信システム。
(付記14) 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
付記10から付記13のいずれかに記載の無線通信システム。
(付記15) 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
付記10から付記13のいずれかに記載の無線通信システム。
(付記16) 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
付記10から付記15のいずれかに記載の無線通信システム。
(付記17) 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
付記10から付記15のいずれかに記載の無線通信システム。
(付記18) 前記スケジューリング方法選択部は、発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
付記16又は付記17に記載の無線通信システム。
(付記19) 無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う基地局であって、
前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、
前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、
前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部と
を有する基地局。
(付記20) 前記トラヒックは、音声トラヒックである
付記19に記載の基地局。
(付記21) 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
ことを特徴とする付記19に記載の基地局。
(付記22) 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
付記19に記載の基地局。
(付記23) 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
付記19から付記22のいずれかに記載の基地局。
(付記24) 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
付記19から付記22のいずれかに記載の基地局。
(付記25) 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
付記19から付記24のいずれかに記載の基地局。
(付記26) 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
付記19から付記24のいずれかに記載の基地局。
(付記27) 前記スケジューリング方法選択部は、発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
付記25又は付記26に記載の基地局。
(付記28) 無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当てを行うコンピュータのプログラムであって、
前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得処理と、
前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択処理と、
前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。
(付記29) 前記トラヒックは、音声トラヒックである
付記28に記載のプログラム。
(付記30) 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
ことを特徴とする付記28に記載のプログラム。
(付記31) 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
付記28に記載のプログラム。
(付記32) 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
付記28から付記31のいずれかに記載のプログラム。
(付記33) 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
付記28から付記31のいずれかに記載のプログラム。
(付記34) 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定する処理を有し、
前記スケジューリング方法選択処理は、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
付記28から付記33のいずれかに記載のプログラム。
(付記35) 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定する処理を有し、
前記スケジューリング方法選択処理は、非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
付記28から付記33のいずれかに記載のプログラム。
(付記36) 発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定する処理を有し、
前記スケジューリング方法選択処理は、前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
付記34又は付記35に記載のプログラム。
以上好ましい実施の形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。
本出願は、2011年7月14日に出願された日本出願特願2011−155954号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
100 基地局
101 基地局動作部
102 受信強度測定部
103 スケジューリング方法選択部
104 スケジューラ
200 端末
201 端末動作部
202 リファレンス信号発生部
203 送信バッファ部
300 基地局
301 基地局動作部
302 送信バッファ部
303 リファレンス信号発生部
304 スケジューリング方法選択部
305 スケジューラ
400 端末
401 端末動作部
402 受信強度測定部

Claims (28)

  1. 基地局が無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当て方法であって、
    前記端末の通信路品質を取得し、
    前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、
    前記通信路品質が前記品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択し、
    前記選択したスケジューリング方法を用いて前記端末とのデータ通信を行う無線リソース割り当て方法。
  2. 前記トラヒックは、音声トラヒックである
    請求項1に記載の無線リソース割り当て方法。
  3. 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線リソース割り当て方法。
  4. 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
    請求項1に記載の無線リソース割り当て方法。
  5. 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
    請求項1から請求項4のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
  6. 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
    請求項1から請求項4のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
  7. 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、
    前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
    請求項1から請求項6のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
  8. 前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、
    非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、
    前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
    請求項1から請求項6のいずれかに記載の無線リソース割り当て方法。
  9. 発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、
    前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
    請求項7又は請求項8に記載の無線リソース割り当て方法。
  10. 基地局と無線端末とからなり、前記基地局と前記無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う無線通信システムであって、
    前記基地局は、
    前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、
    前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、
    前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部と
    を有する無線通信システム。
  11. 前記トラヒックは、音声トラヒックである
    請求項10に記載の無線通信システム。
  12. 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
    ことを特徴とする請求項10に記載の無線通信システム。
  13. 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
    請求項1に記載の無線通信システム。
  14. 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
    請求項10から請求項13のいずれかに記載の無線通信システム。
  15. 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
    請求項10から請求項13のいずれかに記載の無線通信システム。
  16. 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
    請求項10から請求項15のいずれかに記載の無線通信システム。
  17. 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
    請求項10から請求項15のいずれかに記載の無線通信システム。
  18. 前記スケジューリング方法選択部は、発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
    請求項16又は請求項17に記載の無線通信システム。
  19. 無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うために無線リソース割り当てを行う基地局であって、
    前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得部と、
    前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択部と、
    前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング部と
    を有する基地局。
  20. 前記トラヒックは、音声トラヒックである
    請求項19に記載の基地局。
  21. 前記トラヒックは、Gamingトラヒックである
    ことを特徴とする請求項19に記載の基地局。
  22. 前記トラヒックは、データサイズがデータサイズしきい値未満の伝送レート保証型のトラヒックである
    請求項19に記載の基地局。
  23. 前記データ通信は上りリンクのデータ通信である
    請求項19から請求項22のいずれかに記載の基地局。
  24. 前記データ通信は下りリンクのデータ通信である
    請求項19から請求項22のいずれかに記載の基地局。
  25. 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値を超え又は以上である場合には、予約型スケジューリングを選択する
    請求項19から請求項24のいずれかに記載の基地局。
  26. 前記スケジューリング方法選択部は、前記非予約型スケジューリング方法を選択中の端末数を測定し、非予約型スケジューリング方法を選択中で、かつ、前記端末よりも通信路品質が高い高品質端末を検索し、前記選択中の端末数が許容端末数しきい値である場合には、前記高品質端末には予約型スケジューリング方法を選択し、前記端末には非予約型スケジューリング方法を選択する
    請求項19から請求項24のいずれかに記載の基地局。
  27. 前記スケジューリング方法選択部は、発生間隔に周期性のないトラヒックでのデータ通信中である、スケジューリング方法選択対象外の端末数を測定し、前記許容端末数しきい値は、前記対象外の端末数によって変更する
    請求項25又は請求項26に記載の基地局。
  28. 無線端末との間で発生間隔に周期性があるトラヒックのデータ通信を行うための無線リソース割り当てを行うコンピュータのプログラムであって、
    前記端末の通信路品質を取得する通信路品質取得処理と、
    前記通信路品質が品質判定しきい値を超え又は以上であれば、周期的に使用できる無線リソースを予約する予約型スケジューリング方法を選択し、品質判定しきい値以下又は未満であれば、無線リソースを割り当てる度に前記端末に割り当て情報を通知する非予約型スケジューリング方法を選択するスケジューリング方法選択処理と、
    前記選択したスケジューリング方法を前記端末に適用してデータ通信を行うスケジューリング処理と
    をコンピュータに実行させるプログラム。
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