WO2009098821A1 - 無線スケジューリング装置、無線通信システム、および無線スケジューリング方法 - Google Patents

無線スケジューリング装置、無線通信システム、および無線スケジューリング方法 Download PDF

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WO2009098821A1
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radio quality
scheduling
quality
mobile station
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PCT/JP2008/072623
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Yusuke Inaida
Tomohiro Kikuma
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Nec Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a radio scheduling technique for allocating radio resources to a plurality of mobile stations.
  • Radio scheduling is for allocating radio resources for communication between a radio base station and a plurality of mobile stations located in the area of the radio base station.
  • IEEE 802.16-2004 which is a wireless communication standard, includes QoS service types of UGS (Unsolicited Grant Service), rtPS (Real-time Polling Service), nrtPS (Non-real-time Polling Service, (Effort) is defined.
  • QoS Quality of service
  • UGS Unsolicited Grant Service
  • rtPS Real-time Polling Service
  • nrtPS Non-real-time Polling Service, (Effort)
  • QoS service types has a different required quality of service (QoS).
  • QoS is, for example, the quality of delay and transmission rate.
  • UGS is a service that transfers data at a fixed data rate in real time.
  • rtPS is a service for transferring data at a variable data rate in real time.
  • nrtPS is a non-real-time service that requires a certain bandwidth guarantee.
  • BE is a service that does not require a certain bandwidth guarantee.
  • Document 1 considering that the required QoS differs depending on each QoS service type, the data is classified into QoS classes according to the required QoS, and QoS is determined. It has been proposed to perform scheduling for each class. In this scheduling, it is required to efficiently use limited radio resources while satisfying QoS requirements for each service.
  • a round robin method As a main scheduling method, a round robin method, a PF (Proportional Fairness) method, and a Maximum CINR (Carrier-to-interference-and-noise ratio) method are known.
  • PF Proportional Fairness
  • Maximum CINR Carrier-to-interference-and-noise ratio
  • the round robin method is a method of assigning radio resources fairly to a plurality of mobile stations without considering radio quality.
  • PF Proportional Fairness
  • radio resources are allocated in consideration of radio quality between a radio base station and a mobile station.
  • Radio quality is also considered in the Maximum CINR (Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio (carrier-to-interference / noise power ratio)) method.
  • SINR Signal to Interference and Noise Ratio
  • SINR Signal to Interference and Noise Ratio
  • FIG. 1 is a diagram for explaining scheduling by the round robin method.
  • radio resources are allocated in order to a plurality of mobile stations belonging to the same radio base station. Radio resources are allocated fairly to each mobile station.
  • the system throughput is improved as compared with the round robin method by performing scheduling in consideration of the radio quality.
  • AMC Adaptive Modulation Coding
  • the modulation scheme or coding rate used for each mobile station is selected according to the radio quality. For mobile stations with high radio quality, a modulation scheme or coding rate with a high data transmission rate is selected. For mobile stations with low radio quality, a modulation scheme or coding rate with a low data transmission rate is selected.
  • the PF method or the Maximum CINR method realizes a higher system throughput than the round robin method.
  • radio resources are allocated according to the instantaneous radio quality of each mobile station while considering fairness for a plurality of mobile stations.
  • the mobile station index is k.
  • the instantaneous radio quality of mobile station k is ⁇ k and the average radio quality of mobile station k is ⁇ ave, k .
  • the value of the evaluation function C k is calculated for each mobile station using Equation (1). Then, radio resources are allocated to mobile stations having a large evaluation function C k value.
  • radio resources are allocated to a mobile station having a high instantaneous radio quality with respect to the average radio quality. If the radio quality is high, AMC increases the data transmission rate. If radio resources are allocated to mobile stations having high instantaneous radio quality, radio resources are allocated to mobile stations having a high data transmission rate, so that system throughput is improved. In the PF method, high fairness for each mobile station is maintained by using the instantaneous radio quality with respect to the average radio quality.
  • radio resources are allocated to a mobile station having a high CINR, which is instantaneous radio quality.
  • the value of the evaluation function C k is calculated for each mobile station using Equation (2).
  • radio resources are allocated to mobile stations having a large evaluation function C k value.
  • the Maximum CINR method radio resources are allocated to a mobile station having a high instantaneous radio quality, so that the system throughput is further improved compared to the PF method.
  • the Maximum CINR method has fewer opportunities for radio resources to be allocated to mobile stations with low average radio quality, so the PF method is more fair than the Maximum CINR method.
  • radio resources there are more opportunities for radio resources to be allocated to mobile stations with high radio quality in the vicinity of the radio base station, and less opportunities for radio resources to be allocated to mobile stations with low radio quality far from the radio base station. It becomes. As a result, a mobile station far from the radio base station is more likely to have a state where the required QoS cannot be maintained.
  • the PF method and the Maximum CINR method improve the throughput of the system by performing radio scheduling in consideration of radio quality.
  • both are controls using the instantaneous radio quality at the time when the radio quality is measured, and future radio quality is not taken into consideration. For this reason, there may be a case where QoS cannot be maintained without taking into account future changes in radio quality, or radio channels cannot be allocated at high timings at each mobile station.
  • Reference 2 proposes a technique for predicting future radio quality and performing scheduling, which predicts radio quality degradation based on rainfall information obtained in advance.
  • An object of the present invention is to provide a radio scheduling technique that can further improve system throughput.
  • a radio scheduling apparatus is a radio scheduling apparatus in a radio communication system in which a modulation scheme is selected according to radio quality, Radio quality acquisition means for acquiring radio quality information indicating radio quality for each mobile station; Scheduling means for determining the urgency level in radio channel allocation according to radio quality from the radio quality information acquired by the radio quality acquisition means and preferentially allocating radio channels to mobile stations with a high urgency level And have.
  • a radio communication system is a radio communication system in which a modulation scheme is selected according to radio quality, A mobile station that receives radio resource allocation and communicates using the allocated radio resource; For each of the mobile stations, radio quality information indicating radio quality is obtained, and from the radio quality information, the urgency level in radio channel allocation corresponding to the radio quality is obtained, and priority is given to the mobile station having a high urgency level A wireless base station to which a wireless channel is allocated.
  • a radio scheduling method is a radio scheduling method in a radio communication system in which a modulation scheme is selected according to radio quality, For each mobile station, obtain radio quality information indicating the radio quality, From the acquired radio quality information, obtain the urgency in radio channel allocation according to radio quality, In this radio scheduling method, a radio channel is preferentially assigned to the determined mobile station having a high degree of urgency.
  • FIG. It is a flowchart which shows the process sequence of the scheduler 36 by a 1st Example. It is a flowchart which shows an example of a process of step S5 in a 1st Example. It is a figure for demonstrating the meaning of the setting of the priority class in a 1st Example.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system includes a radio base station 11 and a mobile station 12.
  • the radio base station 11 manages radio resources and allocates radio resources to the mobile station 12. At that time, the radio base station 11 schedules allocation of radio resources to the plurality of mobile stations 12.
  • the radio base station 11 assigns radio channels according to radio quality. Specifically, the mobile station 12 with high radio quality is given priority over the mobile station 12 with low radio quality. At that time, the radio base station 11 considers the urgency in radio channel allocation according to radio quality. First, the radio base station 11 acquires radio quality information indicating radio quality for each of the mobile stations 12, and obtains, for each mobile station, an urgency level for radio channel allocation according to the radio quality from the radio quality information. Then, the radio base station 11 preferentially assigns radio channels to mobile stations with high urgency.
  • the radio base station 11 implements communication by the mobile station 12 by transmitting and receiving data to and from the mobile station 12 to which the radio resource is allocated using the radio resource.
  • the mobile station 12 receives radio resource assignment from the radio base station 11 and performs communication using the assigned radio resource with the radio base station 11.
  • AMC Adaptive Modulation Coding
  • a modulation scheme or coding rate is selected according to radio quality. For mobile stations 12 with high radio quality, a modulation scheme or coding rate with a high data transmission rate is selected. For mobile stations 12 with low radio quality, a modulation scheme or coding rate with a low data transmission rate is selected. Note that the modulation scheme and the coding rate may be simply referred to as a modulation scheme.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the radio base station according to this embodiment.
  • the radio base station 11 includes a radio quality acquisition unit 21 and a scheduling unit 22.
  • the radio quality acquisition unit 21 acquires radio quality information indicating the radio quality for each mobile station 12. At that time, the radio quality acquisition unit 21 may receive information indicating the radio quality of the downlink measured by the mobile station 12 from the mobile station 12. Alternatively, the radio quality acquisition unit 21 may acquire radio quality information by measuring the radio quality of the uplink from the mobile station 12. Examples of radio quality include CINR (Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio), or Signal to Interference and Noise Ratio).
  • CINR Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio
  • Signal to Interference and Noise Ratio Signal to Interference and Noise Ratio
  • the scheduling unit 22 calculates, for each mobile station 12, the degree of urgency in radio channel allocation according to the radio quality from the radio quality information acquired by the radio quality acquisition unit 21.
  • the degree of urgency increases when there is a high possibility that the radio quality will greatly deteriorate in the near future in the future prediction. This is because if the radio channel assignment is delayed, the radio quality of the mobile station 12 is likely to deteriorate before the radio channel is assigned. For example, if the current instantaneous wireless quality is high and the dispersion value in the wireless quality measurement result is large, it is considered that there is a high possibility that the wireless quality will greatly decrease in the near future. In addition, if the predicted value of the future wireless quality is a value that has greatly decreased from the current instantaneous wireless quality, it is highly likely that the wireless quality will greatly decrease in the near future.
  • the scheduling unit 23 performs radio scheduling that preferentially allocates radio channels to the calculated mobile station 12 with a high degree of urgency.
  • radio quality information indicating radio quality is acquired for each mobile station, the urgency level in radio channel allocation according to radio quality is obtained from the radio quality information, A radio channel is preferentially assigned to a mobile station having a high degree. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to preferentially assign a radio channel to a mobile station having a high degree of urgency with respect to fluctuations in radio quality, and further increase the system throughput as compared with the case of using only the radio quality at that time Can be improved.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the radio base station 11 according to the first embodiment.
  • the radio base station 11 includes a buffer 31, a frame generation unit 32, a radio unit 33, an antenna 34, a radio quality management unit 35, and a scheduler 36.
  • the buffer 31 classifies the input transmission data with respect to each mobile station 12 for each QoS service type, and queues and temporarily stores the data.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the buffer 31.
  • the number of mobile stations 12 is N
  • the number of QoS service types is M.
  • the buffer 31 constitutes a plurality of queues 41-43.
  • QoS service type 1 data for mobile station 1 is stored in queue 41
  • QoS service type 2 data for mobile station 1 is stored in queue 42
  • QoS service type M data for mobile station N is stored in queue 43. ing.
  • the buffer 31 outputs the transmission data stored in the queues 41 to 43 that are different for each QoS service type for each mobile station 12 to the frame generation unit 32 in accordance with an instruction from the frame generation unit 12. Further, the buffer 31 outputs the status of each of the queues 41 to 43 to the scheduler 36 as queue information.
  • the queue information includes, for each queue, identification information that can specify the user corresponding to the mobile station 12 and the QoS service type, data length information, and remaining time information for the delay request.
  • the frame generation unit 32 reads data from the buffer 31 in accordance with an instruction from the scheduler 36, generates a transmission frame storing the data, and outputs the transmission frame to the radio unit 33.
  • the radio unit 33 performs modulation processing on the transmission frame from the frame generation unit 32 and transmits it from the antenna 34.
  • the antenna 34 is also used for transmission and reception, and the radio unit 33 receives a frame from the mobile station 32 via the antenna 34.
  • the radio unit 33 performs demodulation processing on the received frame.
  • the radio unit 33 acquires radio quality information from the received signal from the mobile station 32.
  • the radio unit 33 acquires radio quality information by measuring the radio quality in receiving a signal from the mobile station 32 and extracting the radio quality notified from the mobile station 32 from the received signal.
  • the wireless unit 33 outputs the acquired wireless quality information to the wireless quality management unit 35.
  • the wireless quality information include instantaneous wireless quality, average wireless quality, dispersion of wireless quality, and wireless quality predicted for the future from the present time.
  • the radio unit 33 calculates the CINR average value CINR ave using Equation (3).
  • the radio unit 33 calculates the mean square average ⁇ 2 of CINR using Equation (4).
  • the wireless unit 33 calculates the wireless quality variance ⁇ 2 using Equation (5).
  • the predicted value CINR pred s of the radio quality at the transmission opportunity of s times ahead is calculated by applying the Wiener filter approximate solution that minimizes the mean square of the estimation error to the prediction.
  • the radio unit 33 calculates a radio quality predicted value CINR pred, s using Equation (6). Further details of this calculation are described in, for example, “Optimal Filtering” (Nishiyama Kiyoshi, Bafukan, 2001) and “New Version Applied Kalman Filter” (Toru Katayama, Asakura Shoten, 2000).
  • the radio quality management unit 35 manages the radio quality for each mobile station 12 based on the radio quality information received from the radio unit 33. Further, the wireless quality management unit 35 notifies the scheduling unit 36 of the managed wireless quality information.
  • the radio quality management unit 35 may use radio quality information notified from the mobile station 12 via the uplink as the downlink radio quality.
  • the radio quality management unit 35 may use the uplink radio quality as the downlink radio quality, assuming that the uplink radio quality and the downlink radio quality are equivalent.
  • the scheduler 36 receives the queue information from the buffer 31 and receives the wireless quality information from the wireless quality management unit 15.
  • the queue information from the buffer 31 includes identification information that can specify the user and the QoS service type for each queue, and information on the data length of the queue.
  • the scheduler 36 determines the QoS required for the data of each queue from the QoS service type, and classifies each queue into a QoS class for each priority. Then, the scheduler 36 performs scheduling based on the queue information and the radio quality information from the QoS class having a high priority. Details of the scheduling in this embodiment will be described later. With this scheduling, for each transmission frame generated by the frame generation unit 32, data to be stored in the frame is determined. Based on the scheduling result, the scheduler 36 instructs the frame generation unit 32 on the identification information of the data to be stored in each transmission frame and the data length information.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the scheduler 36 according to the first embodiment.
  • the above-mentioned QoS class index is set to p, and numbers such as 1, 2, 3,... Are assigned to the QoS classes in order from the highest priority.
  • p_max be the number of QoS classes.
  • the scheduler 36 classifies the mobile stations 12 into priority classes according to the priority in consideration of the state of future radio quality.
  • the priority class index is q, and each priority class is numbered 1, 2, 3,... In order from the highest priority. Let q_max be the number of priority classes.
  • step S1 first, the QoS required for the QoS service type is determined, and QoS classification is performed.
  • a QoS class corresponding to each QoS service type is provided, and numbers are assigned in order from the one with a stricter QoS requirement.
  • QoS classes corresponding to UGS, rtPS, nrtPS, and BE are provided, and numbers 1, 2, 3, and 4 are assigned in that order.
  • step S2 the QoS class index p to be scheduled is initialized to “1”.
  • the scheduling target is determined to be the QoS class whose index p is “1”.
  • radio resources are allocated to the mobile station 12 with a short remaining time in response to a request for delay time as long as radio resources remain. It may be determined, for example, by a predetermined threshold that the remaining time is small with respect to the request for the delay time.
  • step S4 it is determined whether there is a remaining radio resource. If no radio resource remains, the process ends.
  • step S5 the mobile stations 12 are classified into priority classes based on the radio quality information. This classification gives priority in consideration of future radio quality. Details of this step will be described later with reference to FIG.
  • step S6 the index q of the priority class to be scheduled is initialized to “1”.
  • the scheduling target is determined to be the priority class with the index q being “1”.
  • step S7 scheduling is performed in the QoS class and priority class to be scheduled, and radio resources are allocated to the selected mobile station 12.
  • an existing method such as a round robin method, a PF method, or a Maximum CINR method may be used.
  • the mobile station to which the radio resource is allocated in step S7 is excluded from the target of radio resource allocation in step S8.
  • step S9 it is determined whether or not there are remaining radio resources and transmission data remains in the queue belonging to the target priority class. If transmission data remains, the process returns to step S7. If no transmission data remains, the priority class index q is incremented in step S10. This is a process for moving the scheduling target to the next priority class.
  • step S11 it is determined whether or not there are remaining radio resources. If no radio resource remains, the process ends.
  • step S12 it is next determined in step S12 whether or not priority classes that have not been scheduled remain. This is determined by whether or not the priority class index q is larger than the number q_max of the priority classes. If a priority class that has not been scheduled remains, the process returns to step S7.
  • the index p of the QoS class is incremented in step S13. As a result, the scheduling target moves to the next QoS class.
  • step S14 it is determined whether or not a QoS class that has not been scheduled remains. This is determined by whether or not the QoS class index p is larger than the number of QoS classes p_max. If a QoS class that has not been scheduled remains, the process returns to step S3. If no QoS class that has not been scheduled remains, the process ends.
  • step S5 priority classification based on radio quality information is performed.
  • step S101 CINR, which is the instantaneous radio quality of each mobile station 12 in the QoS class to be scheduled, is compared with a threshold CINR th to determine whether CINR is greater than CINR th. To do. When CINR is greater than CINR th , the priority class is assigned to a higher priority class, and when CINR is less than CINR th , the priority class is assigned to a lower priority class.
  • step S102 it is determined whether or not the wireless quality variance ⁇ 2 is greater than the threshold ⁇ th 2 for the mobile station 12 where CINR> CINR th .
  • step S103 the mobile station 12 whose radio quality variance ⁇ 2 is greater than the threshold ⁇ th 2 is set to the priority class 1 having the highest priority.
  • step S104 variance sigma 2 radio quality is the threshold value sigma th 2 following the mobile station 12, is set to a high priority class 2 priority second.
  • the meaning of the setting will be described with reference to FIG.
  • user 1 has a large CINR variation
  • user 2 has a small CINR variation. Therefore, the variance ⁇ 2 of the user 1 is larger than the threshold, and the user 2 variance ⁇ 2 is smaller than the threshold.
  • the variance ⁇ 2 is larger, the variation of the radio quality CINR is more severe. Therefore, there is a high possibility that the radio quality will deteriorate in the near future even if the current radio quality is high. Therefore, it is preferable to assign radio resources before the radio quality CINR decreases by giving a high priority to the mobile station 12 having a high radio quality CINR and a large variance ⁇ 2 .
  • the variance ⁇ 2 is an element for determining the degree of urgency in radio resource allocation.
  • step S105 it is determined whether or not the wireless quality variance ⁇ 2 is smaller than the threshold ⁇ th 2 for the mobile station 12 that satisfies CINR ⁇ CINR th .
  • the mobile station 12 whose radio quality variance ⁇ 2 is smaller than the threshold ⁇ th 2 is set to the priority class 3 having the third highest priority.
  • the mobile station 12 whose radio quality variance ⁇ 2 is greater than or equal to the threshold ⁇ th 2 is set to the priority class 4 having the lowest priority.
  • the setting means that the mobile station 12 having a low radio quality CINR and a large variance ⁇ 2 is given a low priority to wait for the radio quality CINR to rise due to fluctuations.
  • priority classification is performed with priority in consideration of future radio quality by using radio quality dispersion as an element for determining the urgency of radio resource allocation. It is carried out.
  • radio quality dispersion As described above, in this embodiment, in addition to the instantaneous radio quality, priority classification is performed with priority in consideration of future radio quality by using radio quality dispersion as an element for determining the urgency of radio resource allocation. It is carried out.
  • scheduling in consideration of fairness or instantaneous radio quality is enabled by performing scheduling in consideration of fairness or instantaneous radio quality in the order of priority classes with higher priority.
  • QoS class corresponding to each QoS service type is provided, but the present invention is not limited to this.
  • One QoS class may be provided for a plurality of QoS service types based on the QoS determined by each QoS service type.
  • processing for the mobile station 12 having a high instantaneous wireless quality CINR (step S102), processing for the mobile station 12 having a low instantaneous wireless quality CINR (step S105), Although the same value is used for, the present invention is not limited to this. As another example, different values may be used for these.
  • priority classification is performed using one threshold for each of instantaneous wireless quality CINR and wireless quality variance ⁇ 2 , but the present invention is not limited to this. .
  • the plurality of priority You may decide to classify into a priority class.
  • the instantaneous radio quality and the threshold CINR th for may be modifiable parameters variance with a threshold value sigma th 2 radio quality.
  • priority classes are classified using predicted values of future radio quality.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the process of step S5 in the second embodiment.
  • CINR which is the instantaneous radio quality in the QoS class to be scheduled
  • CINR th is compared with a threshold CINR th to determine whether CINR is greater than CINR th .
  • CINR is greater than CINR th
  • the priority class is assigned to a higher priority class
  • CINR is less than CINR th
  • the priority class is assigned to a lower priority class.
  • step S203 the mobile station 12 having ⁇ CINR ⁇ CINR th determined in step S202 is set to the priority class 1 having the highest priority.
  • step S204 the mobile station 12 having ⁇ CINR ⁇ ⁇ CINR th determined in step S202 is set to the priority class 2 having the second highest priority.
  • a high priority is given to the mobile station 12, which is expected to have a large deterioration in radio quality, so that a radio channel is allocated as soon as possible.
  • step S206 the mobile station 12 having ⁇ CINR ⁇ CINR th determined in step S205 is set to the priority class 3 having the third highest priority.
  • step S207 the mobile station 12 that satisfies ⁇ CINR ⁇ ⁇ CINR th in the determination in step S205 is set to the priority class 4 having the lowest priority.
  • a high priority is given to the mobile station 12, which is expected to have a large deterioration in radio quality, so that a radio channel is allocated as soon as possible.
  • Priority classification is performed with priorities that consider future wireless quality.
  • the process for the mobile station 12 having a high instantaneous wireless quality CINR (step S202) and the instantaneous wireless quality CINR are low as the threshold ⁇ CINR th of the difference between the future predicted value of the wireless quality and the current instantaneous value.
  • the present invention is not limited to this. As another example, different values may be used for these.
  • priority classification is performed using one threshold for each of the instantaneous wireless quality CINR and the difference ⁇ CINR between the future predicted value of wireless quality and the current instantaneous value.
  • the invention is not limited to this.
  • the instantaneous radio quality CINR and the future prediction of the radio quality are set by setting a plurality of thresholds for each of the difference ⁇ CINR between the instantaneous radio quality CINR and the future predicted value of the radio quality and the current instantaneous value.
  • it may be classified into a plurality of priority classes.
  • the parameter s may be a value corresponding to the remaining time of the mobile station having the smallest remaining time for the delay request among a plurality of target mobile stations, and may be a predetermined constant value. Also good.
  • the instantaneous wireless quality threshold CINR th and the threshold value ⁇ CINR th of the difference between the future predicted value of the wireless quality and the current instantaneous value may be changed. By doing so, it becomes possible to appropriately change the ratio of the weight of the priority of the current wireless quality and the future wireless quality.
  • scheduling is performed based on an evaluation function calculated using a predicted value of future radio quality.
  • This evaluation function is an element for determining the degree of urgency in radio resource allocation.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the processing procedure of the scheduler 36 according to the third embodiment.
  • step S31 the QoS required from the QoS service type is determined, and QoS classification is performed.
  • a QoS class corresponding to each QoS service type is provided, and numbers are assigned in order from the one with the most demanding QoS.
  • QoS classes corresponding to UGS, rtPS, nrtPS, and BE are provided, and numbers 1, 2, 3, and 4 are assigned in that order.
  • step S32 the QoS class index p to be scheduled is initialized to “1”.
  • the scheduling target is determined to be the QoS class whose index p is “1”.
  • radio resources are allocated to the mobile station 12 with a short remaining time in response to a request for delay time as long as radio resources remain. It may be determined, for example, by a predetermined threshold that the remaining time is small with respect to the request for the delay time.
  • step S34 it is determined whether there is a remaining radio resource. If no radio resource remains, the process ends.
  • step S35 scheduling is performed in the QoS class to be scheduled for assigning radio resources, and K mobile stations 12 are selected.
  • an existing method such as the round robin method, the PF method, or the Maximum CINR method may be used.
  • step S36 the instantaneous wireless quality is set to CINR , and the difference between the predicted wireless quality CINR pred, s at the transmission opportunity of the s-th destination in the selected mobile station k and the current instantaneous wireless quality CINR is ⁇ CINR k
  • the evaluation function C k is calculated for all the selected K mobile stations 12 using the equation (8).
  • the evaluation function C k in the equation (8) has a larger value as the mobile station 12 is expected to have a large future deterioration in radio quality.
  • step S37 the mobile station 12 having the largest evaluation function C k among the K mobile stations 12 is selected, and radio resources are allocated.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the evaluation function. As shown in FIG. 11, if the mobile station 12 (user) having the largest value of the evaluation function C k is selected, the mobile station 12 is expected to have a significant decrease in radio quality from the present to the future. It becomes possible to preferentially allocate radio resources before the radio quality deteriorates.
  • step S38 the mobile station 12 to which the radio resource has been allocated in step S37 is excluded from the radio resource allocation targets.
  • step S39 it is determined whether or not there are remaining radio resources. If no radio resource remains, the process ends.
  • the QoS class index p is incremented in step S40. As a result, the scheduling target moves to the next QoS class.
  • step S41 it is determined whether or not a QoS class that has not been scheduled remains. This is determined by whether or not the QoS class index p is larger than the number of QoS classes p_max. If a QoS class that has not been scheduled remains, the process returns to step S33. If no QoS class that has not been scheduled remains, the process ends.
  • the number K of mobile stations 12 to be selected may be a variable parameter, and may be set to an appropriate value according to the number of mobile stations 12 to which radio resources are to be allocated. .
  • s indicating a transmission opportunity that is a radio quality prediction target may be set as a changeable parameter and set in advance.
  • the parameter s may be a value that adaptively changes.
  • the parameter s may be set to a value corresponding to the remaining time of the mobile station 12 having the shortest remaining time for the delay request among the plurality of mobile stations 12 to which radio resources are allocated.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the evaluation function is calculated for all the mobile stations 12 that are the targets of radio resource allocation. Further, the fourth embodiment is different from the third embodiment in the evaluation function calculation formula. This evaluation function is the urgency in radio resource allocation.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the scheduler 36 according to the fourth embodiment.
  • step S51 the QoS required from the QoS service type is determined, and QoS classification is performed.
  • a QoS class corresponding to each QoS service type is provided, and numbers are assigned in order from the one with the most demanding QoS.
  • QoS classes corresponding to UGS, rtPS, nrtPS, and BE are provided, and numbers 1, 2, 3, and 4 are assigned in that order.
  • step S52 the QoS class index p to be scheduled is initialized to “1”.
  • the scheduling target is determined to be the QoS class whose index p is “1”.
  • radio resources are allocated to the mobile station 12 with a short remaining time in response to a request for delay time as long as radio resources remain. It may be determined, for example, by a predetermined threshold that the remaining time is small with respect to the request for the delay time.
  • step S54 it is determined whether there is a remaining radio resource. If no radio resource remains, the process ends.
  • step S55 the evaluation function C k is calculated for all the QoS classes to be scheduled for assigning the radio resource.
  • the instantaneous radio quality of the mobile station k is set to CINR k
  • the predicted value of the radio quality at the transmission opportunity of s times ahead is set to CINR pred, k, s
  • the evaluation function C k is calculated using Expression (9). .
  • u is a parameter and is a positive number. As the value of u is larger, the scheduling becomes more important for the instantaneous wireless quality CINR. On the contrary, the smaller the value of u, the more important the scheduling is on the predicted value of radio quality.
  • the evaluation function C k of Equation (9) has a high instantaneous wireless quality CINR, and a large decrease in expected wireless quality.
  • step S56 by selecting the evaluation function C k value the largest mobile station 12 allocates radio resources. If the mobile station 12 having the largest value of the evaluation function C k is selected, the radio resource is preferentially given to the mobile station 12 that is expected to have a large drop in radio quality from the present to the future before the radio quality is lowered. Can be assigned.
  • step S57 the mobile station 12 to which the radio resource has been allocated in step S56 is excluded from the radio resource allocation targets.
  • step S58 it is determined whether or not there are remaining radio resources. If no radio resource remains, the process ends.
  • the QoS class index p is incremented in step S59. As a result, the scheduling target moves to the next QoS class.
  • step S60 it is determined whether or not a QoS class that has not been scheduled remains. This is determined by whether or not the QoS class index p is larger than the number of QoS classes p_max. If a QoS class that has not been scheduled remains, the process returns to step S53. If no QoS class that has not been scheduled remains, the process ends.
  • s indicating a transmission opportunity that is a radio quality prediction target may be set as a changeable parameter and set in advance.
  • the parameter s may be a value that adaptively changes.
  • the parameter s may be set to a value corresponding to the remaining time of the mobile station 12 having the shortest remaining time for the delay request among the plurality of mobile stations 12 to which radio resources are allocated.

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Abstract

　無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムにおける無線スケジューリング装置は無線品質取得手段とスケジューリング手段とを有している。無線品質取得手段は、移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得する。スケジューリング手段は、無線品質取得手段によって取得された無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を判断し、その緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる。

Description

無線スケジューリング装置、無線通信システム、および無線スケジューリング方法
　本発明は、複数の移動局に対して無線リソースを割り当てるための無線スケジューリング技術に関する。
　近年、移動体通信には、転送することのできるデータ量を増加することが求められている。また、移動体通信には、マルチメディアサービスを実現することも求められている。そのため、無線スケジューリングにおいて、サービス毎に異なるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ（サービス品質））を保証するとともに、システムのスループットをできるだけ上げるような制御が求められる。ここでいう無線スケジューリングは、無線基地局と、その無線基地局のエリアに在圏する複数の移動局との通信に無線リソースを割り当てるためのものである。
　例えば、無線通信標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１６－２００４には、ＱｏＳサービスタイプとして、ＵＧＳ（Ｕｎｓｏｌｉｃｉｔｅｄ　Ｇｒａｎｔ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）、ｒｔＰＳ（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｐｏｌｌｉｎｇ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）、ｎｒｔＰＳ（Ｎｏｎ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｐｏｌｌｉｎｇ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）、ＢＥ（Ｂｅｓｔ　Ｅｆｆｏｒｔ）が定義されている。これらのＱｏＳサービスタイプは、それぞれに要求されるサービス品質（ＱｏＳ）が異なっている。ＱｏＳは、例えば遅延や伝送レートの品質である。
　ＵＧＳは、固定データレートのデータをリアルタイムで転送するサービスである。ｒｔＰＳは、可変データレートのデータをリアルタイムで転送するサービスである。ｎｒｔＰＳは、一定帯域の保証を必要とする非リアルタイムサービスである。ＢＥは、一定帯域の保証を必要としないサービスである。
　特開２００７－２８６３８号公報（以下「文献１」という）では、各ＱｏＳサービスタイプによって要求されるＱｏＳが異なることを考慮して、要求されるＱｏＳに応じてデータをＱｏＳクラスに分類し、ＱｏＳクラス毎にスケジューリングを行うことが提案されている。このスケジューリングにおいては、各サービスにおけるＱｏＳの要求を満たしつつ、限られた無線リソースを効率よく利用することが求められる。
　主なスケジューリング方法として、ラウンドロビン法、ＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｆａｉｒｎｅｓｓ）法、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ（ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ａｎｄ－ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）法が知られている。
　ラウンドロビン法は、複数の移動局に対して、無線品質を考慮せずに無線リソースを公平に割り当てる方法である。ＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｆａｉｒｎｅｓｓ）法では、無線基地局と移動局との間の無線品質を考慮して無線リソースが割り当てられる。Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ａｎｄ－Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（搬送波対干渉・雑音電力比））法においても無線品質が考慮される。ここでいう無線品質の例としてＣＩＮＲの他にＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）が挙げられる。
　図１は、ラウンドロビン法によるスケジューリングを説明するための図である。図１から分かるように、ラウンドロビン法では、同じ無線基地局に属する複数の移動局に対して順番に無線リソースが割り当てられる。各移動局に対して無線リソースが公平に割り当てる。
　これに対して、ＰＦ法およびＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では、無線品質を考慮してスケジューリングを行うことによって、ラウンドロビン法と比べてシステムスループットを改善している。ＰＦ法やＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法を用いる際には、ＡＭＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｉｎｇ）技術が併用される。ＡＭＣでは、各移動局に用いる変調方式または符号化率が無線品質に応じて選択される。無線品質が高い移動局に対しては、データ伝送速度が速い変調方式または符号化率が選択される。無線品質が低い移動局に対しては、データ伝送速度が遅い変調方式または符号化率が選択される。このような制御によって、ＰＦ法あるいはＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では、ラウンドロビン法に比べて高いシステムスループットが実現されている。
　以下、ＰＦ法およびＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法の処理について説明する。
　まず、ＰＦ法について説明する。
　ＰＦ法では、複数の移動局に対する公平性に配慮しつつ、各移動局の瞬時無線品質に応じて無線リソース割り当てが行われる。ここでは移動局のインデックスをｋとする。また、移動局ｋの瞬時無線品質をγｋとし、移動局ｋの平均無線品質をγａｖｅ，ｋとする。
　まず、式（１）を用いて各移動局について評価関数Ｃｋの値を算出する。そして、評価関数Ｃｋの値が大きい移動局に対して無線リソースを割り当てる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ＰＦ法では、平均無線品質に対する瞬時無線品質が高い状態の移動局に無線リソースが割り当てられる。無線品質が高ければＡＭＣによってデータ伝送速度が速くなる。瞬時無線品質の高い移動局に無線リソースを割り当てれば、データ伝送速度の速い移動局に無線リソースを割り当てることになるので、システムスループットが向上する。また、ＰＦ法では、平均無線品質に対する瞬時無線品質を用いることによって、各移動局に対する高い公平性が保たれる。
　次に、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法について説明する。
　Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では、瞬時無線品質であるＣＩＮＲが高い移動局に無線リソースが割り当てられる。まず、式（２）を用いて各移動局について評価関数Ｃｋの値を算出する。そして、評価関数Ｃｋの値が大きい移動局に対して無線リソースを割り当てる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では、瞬時無線品質が高い移動局に無線リソースが割り当てられるので、システムスループットはＰＦ法より更に向上する。しかし、ＰＦ法と比べると、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では平均無線品質が低い移動局に対して無線リソースが割り当てられる機会が少なくなるので、ＰＦ法の方がＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法よりも公平性が高い。
　例えば、無線基地局の近傍にいる無線品質が高い移動局に無線リソースが割り当てられる機会が多くなり、無線基地局から遠方にいる無線品質が低い移動局に無線リソースが割り当てられる機会が少なくなる傾向となる。その結果、無線基地局から遠い移動局ほど、要求されるＱｏＳが保てない状態が発生しやすくなる。
　上述したように、ＰＦ法およびＭａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法では、無線品質を考慮した無線スケジューリングを行うことにより、システムとしてのスループットを向上させている。しかしながら、いずれも無線品質を測定した時点での瞬時無線品質を用いた制御であり、将来の無線品質が考慮されていなかった。そのため、将来の無線品質の変動が考慮できずにＱｏＳを保てないまたは各移動局において無線品質の高いタイミングで無線チャネルを割り当てることができない場合があった。
　将来の無線品質を予測してスケジューリングを行う技術を提案する特開２００４－３６３６７９号公報（文献２）があるが、これは予め入手した降雨情報に基づいて無線品質の劣化を予測するものである。無線品質の変動の要因には降雨だけでなく、様々なものがある。例えば、フェージングによって無線品質は激しく変動することもある。そのため、降雨情報からの予測だけでは無線品質の変動の予測が不十分となり、その結果、システムのスループットの向上も不十分となる場合があった。
　本発明の目的は、システムスループットを更に向上させることのできる無線スケジューリング技術を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様による無線スケジューリング装置は、無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムにおける無線スケジューリング装置であって、
　移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得する無線品質取得手段と、
　前記無線品質取得手段によって取得された前記無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を判断し、該緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てるスケジューリング手段と、を有している。
　本発明の一態様による無線通信システムは、無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムであって、
　無線リソースの割り当てを受け、割り当てられた前記無線リソースを利用して通信を行う移動局と、
　前記移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得し、該無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を求め、前記緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる無線基地局と、を有している。
　本発明の一態様による無線スケジューリング方法は、無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムにおける無線スケジューリング方法であって、
　移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得し、
　取得した前記無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を求め、
　求めた前記緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる、無線スケジューリング方法である。
ラウンドロビン法によるスケジューリングを説明するための図である。 本実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態による無線基地局の構成を示すブロック図である。 第１の実施例による無線基地局１１の構成を示すブロック図である。 バッファ３１の構成を説明するための説明図である。 第１の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施例におけるステップＳ５の処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施例における優先クラスの設定の意味を説明するための図である。 第２の実施例におけるステップＳ５の処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。 評価関数について説明するための図である。 第４の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。
　本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図２は、本実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図２を参照すると、無線通信システムは無線基地局１１と移動局１２を有している。
　無線基地局１１は無線リソースを管理しており、移動局１２に対して無線リソースを割り当てる。その際、無線基地局１１は、複数の移動局１２に対する無線リソースの割り当てをスケジューリングする。
　無線チャネル割り当てのスケジューリングにおいて、無線基地局１１は無線品質に応じた無線チャネルの割り当てを行う。具体的には、無線品質の高い移動局１２が無線品質の低い移動局１２よりも優先される。その際、無線基地局１１は、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を考慮する。無線基地局１１は、まず、移動局１２の各々について無線品質を示す無線品質情報を取得し、その無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を移動局毎に求める。そして、無線基地局１１は、緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる。
　また、無線基地局１１は、無線リソースを割り当てた移動局１２との間で無線リソースを用いてデータを送受信することにより、移動局１２による通信を実現する。移動局１２は、無線基地局１１から無線リソースの割り当てを受け、割り当てられた無線リソースを無線基地局１１との間で利用して通信を行う。無線基地局１１と移動局１２の間では、ＡＭＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｉｎｇ）技術が用いられ、無線品質に応じて変調方式または符号化率が選択される。無線品質が高い移動局１２に対しては、データ伝送速度が速い変調方式または符号化率が選択される。無線品質が低い移動局１２に対しては、データ伝送速度が遅い変調方式または符号化率が選択される。なお、変調方式と符号化率とを含めて単に変調方式と呼ぶこともある。
　図３は、本実施形態による無線基地局の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、無線基地局１１は、無線品質取得部２１およびスケジューリング部２２を有している。
　無線品質取得部２１は、移動局１２の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得する。その際、無線品質取得部２１は、移動局１２で測定された下り回線の無線品質を示す情報を移動局１２から受信することにしてもよい。あるいは、無線品質取得部２１は、移動局１２からの上り回線の無線品質を測定することにより、無線品質情報を取得することにしてもよい。無線品質の例として、ＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ａｎｄ－Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（搬送波対干渉・雑音電力比））、またはＳｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）がある。
　スケジューリング部２２は、無線品質取得部２１によって取得された無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を移動局１２毎に算出する。
　緊急度は、将来の予想において近い将来に無線品質が大きく低下する可能性が高い場合に、高くなる。無線チャネルの割り当てが遅れると、無線チャネルが割り当てられる前にその移動局１２の無線品質が低下してしまう可能性が高いからである。例えば、現在の瞬時無線品質が高く、無線品質の測定結果における分散の値が大きければ、近い将来に無線品質が大きく低下する可能性が高いと考えられる。また、将来の無線品質の予測値が現在の瞬時無線品質から大きく低下した値であれば、近い将来に無線品質が大きく低下する可能性が高いと考えられる。
　さらに、スケジューリング部２３は、算出した緊急度の高い移動局１２に対して優先的に無線チャネルを割り当てるような無線スケジューリングを行う。
　以上説明したように、本実施形態では、移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得し、その無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を求め、緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる。それ故、本実施形態によれば、無線品質の変動に対する緊急度の高い移動局に優先的に無線チャネルを割り当てることができ、その時点の無線品質だけを用いる場合と比べて、システムスループットを更に向上させることができる。
　以下、より具体的な実施例について説明する。
　（第１の実施例）
　図４は、第１の実施例による無線基地局１１の構成を示すブロック図である。図４を参照すると、無線基地局１１は、バッファ３１、フレーム生成部３２、無線部３３、アンテナ３４、無線品質管理部３５、およびスケジューラ３６を有している。
　バッファ３１は、入力された送信データを、移動局１２の各々に対してＱｏＳサービスタイプ毎に分類し、それぞれにキューイングして一時的に蓄積する。
　図５は、バッファ３１の構成を説明するための説明図である。ここでは、移動局１２の個数をＮとし、ＱｏＳサービスタイプの個数をＭとする。図５を参照すると、バッファ３１は複数のキュー４１～４３を構成している。移動局１に対するＱｏＳサービスタイプ１のデータはキュー４１に蓄積され、移動局１に対するＱｏＳサービスタイプ２のデータはキュー４２に蓄積され、移動局Ｎに対するＱｏＳサービスタイプＭのデータはキュー４３に蓄積されている。
　バッファ３１は、各移動局１２についてＱｏＳサービスタイプ毎に異なるキュー４１～４３に保存した送信データを、フレーム生成部１２からの指示に従って、フレーム生成部３２に出力する。また、バッファ３１は、各キュー４１～４３の状態をキュー情報としてスケジューラ３６に出力する。キュー情報には、各キューについて、移動局１２に対応するユーザとＱｏＳサービスタイプとを特定することのできる識別情報、データ長の情報、および遅延要求に対する残り時間の情報が含まれている。
　フレーム生成部３２は、スケジューラ３６からの指示に従って、バッファ３１からデータを読み出し、そのデータを格納した送信フレームを生成して無線部３３に出力する。
　無線部３３は、フレーム生成部３２からの送信フレームに対して変調処理を行い、アンテナ３４から送信する。アンテナ３４は送受信に兼用となっており、無線部３３は、移動局３２からのフレームをアンテナ３４を介して受信する。
　無線部３３は、受信したフレームに対して復調処理を行う。復調処理過程において、無線部３３は、移動局３２からの受信信号から無線品質情報を取得する。その際、無線部３３は、移動局３２からの信号の受信における無線品質を測定し、また移動局３２より通知された無線品質を受信信号から抽出することによって、無線品質情報を取得する。そして、無線部３３は取得した無線品質情報を無線品質管理部３５に出力する。ここで無線品質情報として例えば、瞬時無線品質、平均無線品質、無線品質の分散、現時点から将来を予測した無線品質などが挙げられる。
　無線品質情報の一例である無線品質の分散を算出する方法の一例について説明する。ここでは、例えば無線品質としてＣＩＮＲを用い、時間インデックスをｎとし、忘却係数をδとする。
　まず、無線部３３は、式（３）を用いてＣＩＮＲの平均値ＣＩＮＲａｖｅを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　続いて、無線部３３は、式（４）を用いてＣＩＮＲの平均二乗平均χ２を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　更に、無線部３３は、式（５）を用いて無線品質の分散σ２を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　また、無線品質情報の他の例である、将来を予測した無線品質を算出する方法の一例について説明する。ここでは、ｓ回先の送信機会における無線品質の予測値ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓを、推定誤差の２乗平均を最小にするウィーナーフィルタの近似解法を予測に適用して算出することにする。
　無線部３３は、式（６）を用いて、無線品質の予測値ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓを算出する。この計算の更に詳細については、例えば、「最適フィルタリング」（西山清、培風館、２００１）や、「新版応用カルマンフィルタ」（片山徹、朝倉書店、２０００）に記載されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 式（６）において、（）Ｔは行列に対する転置操作を表し、ｍは現在までのＣＩＮＲ値の個数を表している。ここで、平均を求める演算をＥ｛・｝とすると、式（６）におけるＣＩＮＲの自己相関ｒ［ｌ］は式（７）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　図４に戻り、無線品質管理部３５は、無線部３３から受信した無線品質情報に基づき、移動局１２毎に無線品質を管理する。また、無線品質管理部３５は、管理している無線品質情報をスケジューリング部３６に通知する。
　例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）の場合、上り回線と下り回線で各々別々の周波数帯域が使用されるので、送信と受信で通信路が異なる。そのため、無線品質管理部３５は、下り回線の無線品質として、移動局１２より上り回線を介して通知される無線品質情報を用いてもよい。
　また、時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）の場合、上り回線と下り回線で同一の周波数帯域が使用されるので、送信と受信で通信路が同じである。そのため、無線品質管理部３５は、上り回線と下り回線の無線品質が同等であると仮定して、下り回線の無線品質として上り回線の無線品質を用いることにしてもよい。
　スケジューラ３６は、バッファ３１からのキュー情報を受信し、無線品質管理部１５から無線品質情報を受信する。バッファ３１からのキュー情報には、各キューについてユーザおよびＱｏＳサービスタイプを特定することのできる識別情報と、そのキューのデータ長の情報が含まれている。
　スケジューラ３６は、各キューのデータに要求されるＱｏＳをＱｏＳサービスタイプから判断し、各キューを優先度毎のＱｏＳクラスにクラス分けする。そして、スケジューラ３６は、優先度の高いＱｏＳクラスから、キュー情報および無線品質情報に基づいてスケジューリングを行う。本実施例におけるスケジューリングの詳細については後述する。このスケジューリングによって、フレーム生成部３２の生成する送信フレームの各々について、そのフレームに格納すべきデータが決まる。スケジューラ３６は、スケジューリング結果に基づいて、各送信フレームに格納すべきデータの識別情報とデータ長の情報とをフレーム生成部３２に指示する。
　次に、スケジューラ３６の動作について詳細に説明する。
　図６は、第１の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。
　ここでは、上述したＱｏＳクラスのインデックスをｐとし、各ＱｏＳクラスには優先度の高い方から順番に１，２，３・・・と番号が付与される。ＱｏＳクラスの個数をｐ＿ｍａｘとする。
　また、スケジューラ３６は、将来の無線品質の状態を考慮した優先度に応じて、移動局１２を優先クラスにクラス分けする。その優先クラスのインデックスをｑとし、各優先クラスには優先度の高い方から順番に１，２，３・・・と番号が付与される。優先クラスの個数をｑ＿ｍａｘとする。
　図６を参照すると、ステップＳ１にて、まず、ＱｏＳサービスタイプにから求められるＱｏＳを判断し、ＱｏＳクラス分けを行う。本実施例では、各ＱｏＳサービスタイプに対応するＱｏＳクラスを設け、ＱｏＳの要求が厳しい方から順番に番号を付与する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６－２００４において、ＵＧＳ、ｒｔＰＳ、ｎｒｔＰＳ、ＢＥのそれぞれに対応するＱｏＳクラスを設け、その順番に１，２，３，４と番号を付与する。
　次に、ステップＳ２にて、スケジューリングの対象とするＱｏＳクラスのインデックスｐを“１”に初期化する。これにより、スケジューリングの対象が、インデックスｐが“１”のＱｏＳクラスに決まる。
　次に、ステップＳ３にて、遅延時間への要求に対して残り時間が少ない移動局１２に対して、無線リソースが残っている限り、無線リソースを割り当てる。遅延時間への要求に対して残り時間が少ないことは、例えば所定の閾値により判定すればよい。
　次に、ステップＳ４にて、無線リソースに残りがあるか否か判定する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、ステップＳ５にて、無線品質情報に基づき、移動局１２を優先クラスにクラス分けする。このクラス分けにより、将来の無線品質を考慮した優先度が与えられる。本ステップの詳細については更に図７を用いて後述する。
　次に、ステップＳ６にて、スケジューリングの対象とする優先クラスのインデックスｑを“１”に初期化する。これにより、スケジューリングの対象が、インデックスｑが“１”の優先クラスに決まる。
　ステップＳ７では、スケジューリングの対象となっているＱｏＳクラスおよび優先クラスの中でスケジューリングを行い、選択した移動局１２に対して無線リソースを割り当てる。ここでのスケジューリングには、例えば、ラウンドロビン法、ＰＦ法、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法など既存の方法を用いてもよい。そして、ステップＳ７で無線リソースを割り当てた移動局を、ステップＳ８にて無線リソースの割り当ての対象外にする。
　さらに、ステップＳ９にて、無線リソースが余っており、かつ対象の優先クラスに属しているキューに送信データが残っているか否か判断する。送信データが残っていればステップＳ７に戻る。送信データが残っていなければ、次に、ステップＳ１０にて、優先クラスのインデックスｑをインクリメントする。これは、スケジューリングの対象を次の優先クラスに移すための処理である。
　続いて、ステップＳ１１にて、無線リソースが余っているか否かを判断する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、次に、ステップＳ１２にて、スケジューリングが済んでいない優先クラスが残っているか否か判断する。これは、優先クラスのインデックスｑが優先クラスの個数ｑ＿ｍａｘより大きいか否かで判定する。スケジューリングが済んでいない優先クラスが残っていればステップＳ７に戻る。
　スケジューリングが済んでいない優先クラスが残っていなければ、次に、ステップＳ１３にて、ＱｏＳクラスのインデックスｐをインクリメントする。これにより、スケジューリングの対象が次のＱｏＳクラスに移る。
　次に、ステップＳ１４にて、スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っているか否か判断する。これは、ＱｏＳクラスのインデックスｐがＱｏＳクラスの個数ｐ＿ｍａｘより大きいか否かで判定する。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていればステップＳ３に戻る。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていなければ処理を終了する。
　次に、図７を参照にして、上記図６のステップＳ５の処理の一例について説明する。ステップＳ５では、無線品質情報に基づく優先クラス分けが行われる。
　図７を参照すると、まずステップＳ１０１において、スケジューリングの対象となっているＱｏＳクラスにおける各移動局１２の瞬時無線品質であるＣＩＮＲを閾値ＣＩＮＲｔｈと比較し、ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈより大きいか否か判定する。ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈより大きいものは高い優先度の優先クラスへ、ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈ以下のものは低い優先度の優先クラスへというように振り分けられる。
　ステップＳ１０２では、ＣＩＮＲ＞ＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を対象として、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２より大きいか否か判断する。ステップＳ１０３にて、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２より大きい移動局１２を、最も優先度の高い優先クラス１に設定する。ステップＳ１０４にて、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２以下の移動局１２を、２番目に優先度の高い優先クラス２に設定する。
　その設定の意味について図８を用いて説明する。図８において、ユーザ１はＣＩＮＲの変動が大きく、ユーザ２はＣＩＮＲの変動が小さくなっている。そのため、ユーザ１の分散σ２は閾値より大きく、ユーザ２分散σ２は閾値より小さくなっている。分散σ２が大きいほど無線品質ＣＩＮＲの変動が激しいため、現時点での無線品質が高い状態であっても近い将来に無線品質が低下する可能性が高い。そこで、無線品質ＣＩＮＲが高く分散σ２が大きい移動局１２には高い優先度を与えることで、無線品質ＣＩＮＲが低下する前に無線リソースを割り当てるのがよい。一方、分散σ２が小さいほど無線品質ＣＩＮＲの変動が少ないため、現時点での無線品質が高い状態であれば将来まで無線品質が高い状態が維持される可能性が高い。そこで、無線品質ＣＩＮＲが高く分散σ２が小さい移動局１２には低い優先度を与えてもよい。このように分散σ２は、無線リソース割り当てにおける緊急度を判断するための要素となる。
　ステップＳ１０５では、ＣＩＮＲ≦ＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を対象として、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２より小さいか否か判断する。ステップＳ１０６にて、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２より小さい移動局１２を、３番目に優先度の高い優先クラス３に設定する。ステップＳ１０７にて、無線品質の分散σ２が閾値σｔｈ ２以上の移動局１２を、最も優先度の低い優先クラス４に設定する。その設定は、無線品質ＣＩＮＲが低く分散σ２が大きい移動局１２には低い優先度を与えることで、無線品質ＣＩＮＲが変動によって上昇するのを待つという意味がある。
　以上説明したように、本実施例では、瞬時無線品質に加え、無線リソース割り当ての緊急度を判断する要素として無線品質の分散を用いることにより、将来の無線品質を考慮した優先度で優先クラス分けを行っている。瞬時無線品質が高く無線品質の分散が大きい移動局に高い優先度を与えることで、無線品質が高い間に無線リソースが割り当てられる可能性を高め、無線品質が低く無線品質の分散が大きい移動局に低い優先度を与えることで、無線リソースが割り当てられるまでの間に無線品質が上昇する可能性を高めている。本実施例では、このようにして無線リソースを効率よく割り当ててシステムスループットを更に向上させることを可能にしている。
　特に、遅延に対する要求のあるＱｏＳサービスタイプについては、将来の無線品質を考慮することにより、要求されている遅延内で比較的無線品質の高いタイミングで無線リソースが割り当てられる機会が多くなる。その結果、ＱｏＳを保ちつつ、システムスループットを向上させることができる。
　また、本実施例では、優先度の高い優先クラスの順番で、公平性または瞬時無線品質を考慮したスケジューリングを行うことにより、公平性または瞬時無線品質を考慮したスケジューリングを可能にしている。
　なお、本実施例では、各ＱｏＳサービスタイプに対応するＱｏＳクラスを設ける例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。各ＱｏＳサービスタイプによって定まるＱｏＳに基づき、複数のＱｏＳサービスタイプに対して１つのＱｏＳクラスを設けることにしてもよい。
　また、本実施例では、無線品質の分散σ２の閾値として、瞬時無線品質ＣＩＮＲが高い移動局１２に対する処理（ステップＳ１０２）と、瞬時無線品質ＣＩＮＲが低い移動局１２に対する処理（ステップＳ１０５）とに同じ値を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、これらに異なる値を用いてもよい。
　また、本実施例では、瞬時無線品質ＣＩＮＲと無線品質の分散σ２のそれぞれに対して１つずつの閾値を用いて優先クラス分けを行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、瞬時無線品質ＣＩＮＲと無線品質の分散σ２のそれぞれに対して複数の閾値を設定することにより、瞬時無線品質ＣＩＮＲと無線品質の分散σ２の値によって、複数の優先度の優先クラスにクラス分けすることにしてもよい。
　また、本実施例において、瞬時無線品質の閾値ＣＩＮＲｔｈと、無線品質の分散が閾値σｔｈ ２とを変更可能なパラメータとしてもよい。そうすることで、例えば、現在の無線品質と、将来の無線品質の優先度との重みの割合を適宜変更することが可能になる。
　（第２の実施例）
　第２の実施例については主に第１の実施例との相違点に着目して説明する。
　第２の実施例は、将来の無線品質の予測値を用いて優先クラスのクラス分けを行う。
　図９は、第２の実施例におけるステップＳ５の処理の一例を示すフローチャートである。図９を参照すると、まずステップＳ２０１において、スケジューリングの対象となっているＱｏＳクラスにおける瞬時無線品質であるＣＩＮＲを閾値ＣＩＮＲｔｈと比較し、ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈより大きいか否か判定する。ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈより大きいものは高い優先度の優先クラスへ、ＣＩＮＲがＣＩＮＲｔｈ以下のものは低い優先度の優先クラスへというように振り分けられる。
　ステップＳ２０２では、ＣＩＮＲ＞ＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を対象として、ｓ回先の送信機会における無線品質の予測値ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓと、瞬時無線品質ＣＩＮＲの差ΔＣＩＮＲ（＝ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓ－ＣＩＮＲ）が閾値ΔＣＩＮＲｔｈより小さいか否か判断する。
　ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２の判断でΔＣＩＮＲ＜ΔＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を、最も優先度の高い優先クラス１に設定する。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２の判断でΔＣＩＮＲ≧ΔＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を、２番目に優先度の高い優先クラス２に設定する。無線品質の低下が大きいと予想される移動局１２に高い優先度を与えて、できるだけ早期に無線チャネルが割り当てられるようにしている。
　ステップＳ２０５では、ＣＩＮＲ≦ＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を対象として、ｓ回先の送信機会における無線品質の予測値ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓと、瞬時無線品質ＣＩＮＲの差ΔＣＩＮＲ（＝ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓ－ＣＩＮＲ）が閾値ΔＣＩＮＲｔｈより小さいか否か判断する。
　ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５の判断でΔＣＩＮＲ＜ΔＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を、３番目に優先度の高い優先クラス３に設定する。ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５の判断でΔＣＩＮＲ≧ΔＣＩＮＲｔｈであった移動局１２を、最も優先度の低い優先クラス４に設定する。無線品質の低下が大きいと予想される移動局１２に高い優先度を与えて、できるだけ早期に無線チャネルが割り当てられるようにしている。
　以上説明したように、本実施例では、瞬時無線品質に加え、無線リソース割り当ての緊急度を判断するための要素として、無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差を用いることにより、将来の無線品質を考慮した優先度で優先クラス分けを行っている。
無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差から無線品質の低下が予想される移動局に高い優先度を与えることで、無線品質が高い間に無線リソースが割り当てられる可能性を高めている。
　特に、遅延に対し要求のあるＱｏＳサービスタイプについては、将来の無線品質を考慮することにより、要求されている遅延内で比較的無線品質の高い間に無線リソースが割り当てられる機会が多くなる。その結果、ＱｏＳを保ちつつ、システムのスループットを向上させることができる。
　なお、本実施例では、無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差の閾値ΔＣＩＮＲｔｈとして、瞬時無線品質ＣＩＮＲが高い移動局１２に対する処理（ステップＳ２０２）と、瞬時無線品質ＣＩＮＲが低い移動局１２に対する処理（ステップＳ２０５）とに同じ値を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、これらに異なる値を用いてもよい。
　また、本実施例では、瞬時無線品質ＣＩＮＲと、無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差ΔＣＩＮＲのそれぞれに対して１つずつの閾値を用いて優先クラス分けを行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、瞬時無線品質ＣＩＮＲと無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差ΔＣＩＮＲのそれぞれに対して複数の閾値を設定することにより、瞬時無線品質ＣＩＮＲと無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差ΔＣＩＮＲの値によって、複数の優先度の優先クラスにクラス分けすることにしてもよい。
　また、本実施例では、パラメータｓは対象となる複数の移動局の中で遅延要求に対する残り時間が一番小さい移動局の残り時間に対応した値にしてもよく、あらかじめ決めた一定の値としてもよい。
　また、本実施例では、瞬時無線品質の閾値ＣＩＮＲｔｈと、無線品質の将来の予測値と現在の瞬時値の差の閾値ΔＣＩＮＲｔｈとを変更可能なパラメータとしてもよい。そうすることで、現在の無線品質と、将来の無線品質の優先度の重みの割合を適宜変更することが可能になる。
　（第３の実施例）
　第３の実施例については主に第１の実施例との相違点に着目して説明する。
　第３の実施例では、将来の無線品質の予測値を用いて算出した評価関数に基づいて、スケジューリングが行われる。この評価関数が、無線リソース割り当てにおける緊急度を判断するための要素となる。
　図１０は、第３の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。図１０を参照すると、まずステップＳ３１にて、ＱｏＳサービスタイプにから求められるＱｏＳを判断し、ＱｏＳクラス分けを行う。本実施例では、各ＱｏＳサービスタイプに対応するＱｏＳクラスを設け、ＱｏＳの要求の厳しい方から順番に番号を付与する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６－２００４において、ＵＧＳ、ｒｔＰＳ、ｎｒｔＰＳ、ＢＥのそれぞれに対応するＱｏＳクラスを設け、その順番に１，２，３，４と番号を付与する。
　次に、ステップＳ３２にて、スケジューリングの対象とするＱｏＳクラスのインデックスｐを“１”に初期化する。これにより、スケジューリングの対象が、インデックスｐが“１”のＱｏＳクラスに決まる。
　次に、ステップＳ３３にて、遅延時間への要求に対して残り時間が少ない移動局１２に対して、無線リソースが残っている限り、無線リソースを割り当てる。遅延時間への要求に対して残り時間が少ないことは、例えば所定の閾値により判定すればよい。
　次に、ステップＳ３４にて、無線リソースに残りがあるか否か判定する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、ステップＳ３５にて、無線リソースを割り当てるスケジューリングの対象となっているＱｏＳクラスの中でスケジューリングを行い、Ｋ個の移動局１２を選択する。ここでのスケジューリングには、例えば、ラウンドロビン法、ＰＦ法、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法などの既存の方法を用いてもよい。
　続いてステップＳ３６にて、瞬時無線品質をＣＩＮＲとし、選択された移動局ｋにおけるｓ回先の送信機会における無線品質の予測値ＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｓと現在の瞬時無線品質ＣＩＮＲとの差をΔＣＩＮＲｋとして、式（８）を用いて、選択したＫ個の移動局１２全てについて評価関数Ｃｋを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　式（８）の評価関数Ｃｋは、無線品質の将来の低下が大きいと予想される移動局１２ほど大きな値となる。次に、ステップＳ３７にて、Ｋ個の移動局１２の中で評価関数Ｃｋの値が最も大きな移動局１２を選択して、無線リソースを割り当てる。
　図１１は、評価関数について説明するための図である。図１１に示されているように、評価関数Ｃｋの値が最も大きい移動局１２（ｕｓｅｒ）を選択すれば、現在から将来への無線品質の大きな低下が予想される移動局１２に対して、無線品質が低下する前に優先的に無線リソースを割り当てることが可能となる。
　次にステップＳ３８では、ステップＳ３７にて無線リソースを割り当てた移動局１２を無線リソースの割り当て対象から除外する。
　続いて、ステップＳ３９にて、無線リソースが余っているか否かを判断する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、次に、ステップＳ４０にて、ＱｏＳクラスのインデックスｐをインクリメントする。これにより、スケジューリングの対象が次のＱｏＳクラスに移る。
　次に、ステップＳ４１にて、スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っているか否か判断する。これは、ＱｏＳクラスのインデックスｐがＱｏＳクラスの個数ｐ＿ｍａｘより大きいか否かで判定する。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていればステップＳ３３に戻る。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていなければ処理を終了する。
　以上説明したように、本実施例によれば、将来の無線品質を考慮することで無線品質が低下する前に無線リソースを割り当ることが可能となり、効率的な無線リソース割り当てを行うことができる。
　特に、遅延に対する要求のあるＱｏＳサービスタイプについては、将来の無線品質を考慮することで、要求されている遅延内で比較的無線品質の高いタイミングで無線リソースを割り当てる機会が多くなる。その結果、ＱｏＳを保ちつつ、システムのスループットを向上させることができる。
　なお、本実施例において、移動局１２を選択する個数Ｋを変更可能なパラメータとし、無線リソースの割り当て対象となっている移動局１２の個数に応じて適切な値に設定することにしてもよい。
　また、本実施例において、無線品質の予測対象となる送信機会を示すｓを変更可能なパラメータとし、予め設定しておくことにしてもよい。また、パラメータｓを適応的に変化する値としてもよい。例えば、パラメータｓを、無線リソース割り当ての対象となっている複数の移動局１２の中で、遅延要求に対する残り時間が最も短い移動局１２の残り時間に対応した値にしてもよい。
　（第４の実施例）
　第４の実施例については主に第３の実施例との相違点に着目して説明する。
　第４の実施例は、無線リソース割り当ての対象となっている移動局１２の全てについて評価関数を算出する点で第３の実施例と異なる。また、第４の実施例は、評価関数の算出式が第３の実施例と異なる。この評価関数が、無線リソース割り当てにおける緊急度となる。
　図１２は、第４の実施例によるスケジューラ３６の処理手順を示すフローチャートである。図１２を参照すると、まずステップＳ５１にて、ＱｏＳサービスタイプにから求められるＱｏＳを判断し、ＱｏＳクラス分けを行う。本実施例では、各ＱｏＳサービスタイプに対応するＱｏＳクラスを設け、ＱｏＳの要求の厳しい方から順番に番号を付与する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６－２００４において、ＵＧＳ、ｒｔＰＳ、ｎｒｔＰＳ、ＢＥのそれぞれに対応するＱｏＳクラスを設け、その順番に１，２，３，４と番号を付与する。
　次に、ステップＳ５２にて、スケジューリングの対象とするＱｏＳクラスのインデックスｐを“１”に初期化する。これにより、スケジューリングの対象が、インデックスｐが“１”のＱｏＳクラスに決まる。
　次に、ステップＳ５３にて、遅延時間への要求に対して残り時間が少ない移動局１２に対して、無線リソースが残っている限り、無線リソースを割り当てる。遅延時間への要求に対して残り時間が少ないことは、例えば所定の閾値により判定すればよい。
　次に、ステップＳ５４にて、無線リソースに残りがあるか否か判定する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、ステップＳ５５にて、無線リソースを割り当てるスケジューリングの対象となっているＱｏＳクラスの全てについて評価関数Ｃｋを算出する。その際、移動局ｋの瞬時無線品質をＣＩＮＲｋとし、ｓ回先の送信機会における無線品質の予測値をＣＩＮＲｐｒｅｄ，ｋ，ｓとし、式（９）を用いて評価関数Ｃｋを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　式（９）において、ｕはパラメータであり、正の数である。ｕの値が大きいほど、瞬時無線品質ＣＩＮＲを重要視したスケジューリングとなる。逆に、ｕの値が小さいほど、無線品質の予測値を重視したスケジューリングとなる。
　また、式（９）の評価関数Ｃｋは、瞬時無線品質ＣＩＮＲが高く、予想される無線品質の低下が大きな値となる。
　次にステップＳ５６では、評価関数Ｃｋの値が最も大きな移動局１２を選択して、無線リソースを割り当てる。評価関数Ｃｋの値が最も大きい移動局１２を選択すれば、現在から将来への無線品質の大きな低下が予想される移動局１２に対して、無線品質が低下する前に優先的に無線リソースを割り当てることが可能となる。
　次にステップＳ５７では、ステップＳ５６にて無線リソースを割り当てた移動局１２を無線リソースの割り当て対象から除外する。
　続いて、ステップＳ５８にて、無線リソースが余っているか否かを判断する。無線リソースが残っていなければ処理を終了する。
　無線リソースが残っていれば、次に、ステップＳ５９にて、ＱｏＳクラスのインデックスｐをインクリメントする。これにより、スケジューリングの対象が次のＱｏＳクラスに移る。
　次に、ステップＳ６０にて、スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っているか否か判断する。これは、ＱｏＳクラスのインデックスｐがＱｏＳクラスの個数ｐ＿ｍａｘより大きいか否かで判定する。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていればステップＳ５３に戻る。スケジューリングが済んでいないＱｏＳクラスが残っていなければ処理を終了する。
　以上説明したように、本実施例によれば、将来の無線品質を考慮することで無線品質が低下する前に無線リソースを割り当ることが可能となり、効率的な無線リソース割り当てを行うことができる。
　特に、遅延に対する要求のあるＱｏＳサービスタイプについては、将来の無線品質を考慮することで、要求されている遅延内で比較的無線品質の高いタイミングに無線リソースを割り当てる機会が多くなる。その結果、ＱｏＳを保ちつつ、システムのスループットを向上させることができる。
　また、本実施例において、無線品質の予測対象となる送信機会を示すｓを変更可能なパラメータとし、予め設定しておくことにしてもよい。また、パラメータｓを適応的に変化する値としてもよい。例えば、パラメータｓを、無線リソース割り当ての対象となっている複数の移動局１２の中で、遅延要求に対する残り時間が最も短い移動局１２の残り時間に対応した値にしてもよい。
　以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態および実施例に限定されるものではない。クレームに定義された本発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２００８年２月８日に出願された日本出願特願２００８－０２９００５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
 

Claims (12)

  1. 　無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムにおける無線スケジューリング装置であって、
    　移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得する無線品質取得手段と、
    　前記無線品質取得手段によって取得された前記無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を判断し、該緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てるスケジューリング手段と、を有する無線スケジューリング装置。
  2. 　前記スケジューリング手段は、前記移動局を、前記緊急度を考慮した優先度が付与された複数の優先クラスにクラス分けし、優先度の高い優先クラスから順に、優先クラス毎にスケジューリングを行う、請求項１記載の無線スケジューリング装置。
  3. 　前記スケジューリング手段は、前記移動局のそれぞれの無線品質の現在の瞬時値および分散に基づいて、前記移動局を前記優先クラスにクラス分けする、請求項２に記載の無線スケジューリング装置。
  4. 　前記スケジューリング手段は、前記移動局のそれぞれの無線品質の現在の瞬時値および将来の予測値に基づいて、前記移動局を前記優先クラスにクラス分けする、請求項２に記載の無線スケジューリング装置。
  5. 　前記スケジューリング手段は、優先クラス毎のスケジューリングに、ラウンドロビン法、ＰＦ法、Ｍａｘｉｍｕｍ　ＣＩＮＲ法のいずれか１つを用いる、請求項２から４のいずれか１項に記載の無線スケジューリング装置。
  6. 　前記スケジューリング手段は、前記無線品質情報に基づいて複数の移動局を選択し、選択した複数の前記移動局の中から更に前記緊急度に基づいて選択した移動局に対して無線リソースを割り当てる、請求項１に記載の無線スケジューリング装置。
  7. 　前記スケジューリング手段は、無線品質の現在の瞬時値と将来の予測値との比較から得られる前記緊急度に基づき、将来の無線品質の低下が最も大きいと予想される移動局を選択する、請求項６に記載の無線スケジューリング装置。
  8. 　前記スケジューリング手段は、前記移動局のインデックスをｋとし、無線品質の予測値をγｐｒｅｄ，ｋとし、瞬時無線品質をγｋとし、所定のパラメータｕを用いて算出される評価関数
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     の値が最大となる移動局に対して無線リソースを割り当てる、請求項１に記載の無線スケジューリング装置。
  9. 　前記スケジューリング手段は、時間インデックスをｎとし、瞬時無線品質をγとし、平均を算出する演算をＥ｛・｝とし、無線品質の瞬時値の自己相関を
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     とし、転置する操作を（）Ｔとし、用いる無線品質の瞬時値の個数をｍとして、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     という式で算出される、ｓ回先の送信機会における無線品質の予測値γｐｒｅｄ，ｓの値を、前記無線品質の将来の予測値として用いる、請求項４、７、または８に記載の無線スケジューリング装置。
  10. 　前記スケジューリング手段は、遅延要求に対する残り時間が所定値を下回ったデータを持つ移動局に対して、無線リソースが残っている限り、最優先で無線リソースを割り当てる、請求項１から８のいずれか１項に記載の無線スケジューリング装置。
  11. 　無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムであって、
    　無線リソースの割り当てを受け、割り当てられた前記無線リソースを利用して通信を行う移動局と、
    　前記移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得し、該無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を求め、前記緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる無線基地局と、を有する無線通信システム。
  12. 　無線品質に応じて変調方式が選択される無線通信システムにおける無線スケジューリング方法であって、
    　移動局の各々について、無線品質を示す無線品質情報を取得し、
    　取得した前記無線品質情報から、無線品質に応じた無線チャネルの割り当てにおける緊急度を求め、
    　求めた前記緊急度の高い移動局に対して優先的に無線チャネルを割り当てる、無線スケジューリング方法。
     
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