WO2009145296A1 - 無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る無線基地局１は、スケジューラ１１４および制御部１１２を備える。スケジューラ１１４は、受信品質が高い受信装置であるほど、データ送信に用いられる無線資源を割り当てる優先度を高く設定する。制御部１１２は、スケジューラ１１４によって送信先受信装置に設定された優先度βが再送先受信装置に設定された優先度αよりも高い場合、無線資源を送信先受信装置および再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データおよび再送データの両方を送信する。

Description

無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法

本発明は、ハイブリッド自動再送制御が適用される無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法に関する。

　一般的に、無線通信システムでは、有線通信システムと比較して伝送誤りが頻繁に発生する。このような無線通信システムにおいて通信の信頼性を確保するために、近年では、自動再送制御（ＡＲＱ）および前方誤り訂正（ＦＥＣ）を併用するハイブリッド自動再送制御（ＨＡＲＱ）が広く用いられている。

　ＨＡＲＱでは、受信側の無線通信装置（以下、受信装置）は、送信側の無線通信装置（以下、送信装置）から受信したデータの復号に失敗した場合、再送要求を送信装置に送信する。送信装置は、再送要求を受信すると、送信済みの送信データ（初回送信データ）を再送データとして受信装置に送信する。

　受信装置は、復号に失敗した送信データを保存しており、送信装置から再送データを受信すると、保存している送信データと、受信した再送データとを合成して復号を行う。これにより、誤り訂正能力を向上させることができる。このように、送信装置および受信装置は、ＨＡＲＱによる再送処理が完了するまで送信データを保持する。

　また、無線基地局などの送信装置が無線端末などの複数の受信装置と通信する場合において、送信装置は、各受信装置における受信品質（例えば、受信ＳＮＲ）に応じて、複数の受信装置に対して、時間または周波数などの無線資源の割り当てを制御するスケジューラを具備する。通常、スケジューラは、受信品質が高い受信装置に対して高い割り当て優先度（以下、優先度）を設定することにより、受信品質が高い無線資源を優先的に用いたデータ送信を可能とし、無線資源を有効に活用するとともにスループットを向上させている。

　このようなスケジューラを有する送信装置において上述したＨＡＲＱが適用される場合、送信データの保存量の削減や再送遅延の低減を目的として、送信装置は、スケジューラが設定した優先度と無関係に、再送データを最優先で送信することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－３９７２６号公報（［００２８］，［００２９］段落など）

　しかしながら、再送データを最優先で送信する従来の手法には、次のような問題がある。具体的には、再送データが最優先で送信された結果、スケジューラによって高い優先度が設定された受信装置に対する送信データの送信が後回しになる。

　上記のようにスケジューラは、受信品質が高い受信装置に対して高い優先度を設定しているが、無線通信において受信品質は不安定であり、後回しとなった送信データの送信時点では、当該受信品質が劣化していることがある。つまり、再送データを常に最優先で送信すると、スケジューラが有効に機能しなくなる問題がある。

　特に、ＨＡＲＱを採用する無線通信システムは、誤り訂正能力の向上を見込んで再送を積極的に行うように構成されており、再送を頻繁に実行するため、このような問題が顕著になる。

　そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ＨＡＲＱによる再送が発生する場合において、再送を要求する受信装置への再送データを優先して送信しつつ、受信品質が高い受信装置への送信データの送信が後回しとなることを回避することによってスケジューラを有効に機能させる無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような側面を有している。まず、本発明の第１の側面は、複数の受信装置（例えば、再送先無線端末２、送信先無線端末３）と無線通信を実行する無線通信装置（無線基地局１）と、前記受信装置の１つを構成し、再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置（送信先無線端末３）と、前記受信装置の１つを構成し、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置（再送先無線端末２）とを含む無線通信システム（無線通信システム１０）であって、前記無線通信装置は、前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信する情報受信部（送受信部１１１）と、データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて、前記送信データまたは前記再送データを送信する送信処理部（制御部１１２）と、前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信処理部が前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定する優先度設定部（スケジューラ１１４）とを備え、前記優先度設定部は、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、前記送信処理部は、前記優先度設定部によって前記送信先受信装置に設定された第１優先度（優先度β）が前記再送先受信装置に設定された第２優先度（優先度α）よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信することを要旨とする。

　このような無線通信システムによれば、送信処理部は、優先度設定部によって送信先受信装置に設定された第１優先度が再送先受信装置に設定された第２優先度よりも高い場合、無線資源を送信先受信装置および再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データおよび再送データの両方を送信するため、再送を要求する受信装置への再送データを優先して送信しつつ、受信品質が高い受信装置への送信データの送信が後回しとなることを回避することによってスケジューラ（優先度設定部）を有効に機能させることができる。

　本発明の第２の側面は、再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置と、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置とを含む複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置（無線基地局１）であって、前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信する情報受信部（送受信部１１１）と、データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて、前記送信データまたは前記再送データを送信する送信処理部（制御部１１２）と、前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信処理部が前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定する優先度設定部（スケジューラ１１４）とを備え、前記優先度設定部は、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、前記送信処理部は、前記優先度設定部によって前記送信先受信装置に設定された第１優先度（優先度β）が前記再送先受信装置に設定された第２優先度（優先度α）よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信することを要旨とする。

　本発明の第３の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも高い場合、前記第１優先度と前記第２優先度との比に応じて、前記送信処理部によって送信される前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを決定するサイズ決定部（データサイズ制御部１１５）をさらに備えることを要旨とする。

　本発明の第４の側面は、本発明の第３の側面に係り、前記サイズ決定部は、前記再送先受信装置に送信する前記再送データに対応する初回送信データのサイズよりも、前記再送データのサイズを小さくし、前記再送データに対応する前記初回送信データのサイズと、前記再送データのサイズとの差分を、前記送信先受信装置に送信する前記送信データのサイズとして決定することを要旨とする。

　本発明の第５の側面は、本発明の第４の側面に係り、前記サイズ決定部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度をＡ、前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度をＢ、前記再送データに対応する前記初回送信データのサイズをＣとした場合に、前記再送データのサイズＤを、Ｄ＝Ｃ×（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））により決定することを要旨とする。

　本発明の第６の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信先受信装置へのデータ送信に用いられる第１変調方式と、前記再送先受信装置へのデータ送信に用いられる第２変調方式とを決定する変調方式決定部（制御部１１２）と、前記変調方式決定部によって決定された前記第１変調方式および前記第２変調方式に応じて、前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを決定するサイズ決定部（データサイズ制御部１１５）とをさらに備えることを要旨とする。

　本発明の第７の側面は、本発明の第３の側面に係り、前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信先受信装置へのデータ送信に用いられる第１変調方式と、前記再送先受信装置へのデータ送信に用いられる第２変調方式とを決定する変調方式決定部（制御部１１２）と、前記変調方式決定部によって決定された前記第１変調方式および前記第２変調方式に応じて、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを調整するサイズ調整部（データサイズ制御部１１５）とをさらに備えることを要旨とする。

　本発明の第８の側面は、本発明の第７の側面に係り、前記サイズ調整部は、前記第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、前記第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも少ない場合、前記サイズ決定部によって決定された前記再送データのサイズを小さくするとともに、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データのサイズを大きくし、前記第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、前記第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも多い場合、前記サイズ決定部によって決定された前記再送データのサイズを大きくするとともに、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データのサイズを小さくすることを要旨とする。

　本発明の第９の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記送信処理部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも高く、かつ、前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度が所定の閾値を下回る場合、前記無線資源を前記送信先受信装置のみに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データのみを送信することを要旨とする。

　本発明の第１０の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記送信処理部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも低い場合、前記無線資源を前記再送先受信装置のみに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記再送データのみを送信することを要旨とする。

　本発明の第１１の側面は、再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置と、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置とを含む複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置に適用される無線通信方法であって、前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信するステップと、データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるステップと、前記割り当てるステップにおいて割り当てられた前記無線資源を用いて、前記送信データまたは前記再送データを送信するステップと、前記受信するステップにおいて受信した前記受信品質情報に応じて、前記割り当てるステップにおいて前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定するステップとを備え、前記設定するステップでは、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、前記割り当てるステップでは、前記設定するステップにおいて前記送信先受信装置に設定された第１優先度が前記再送先受信装置に設定された第２優先度よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当て、前記送信するステップでは、前記無線資源が前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てられた場合、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信することを要旨とする。　

　本発明によれば、ＨＡＲＱによる再送が発生する場合において、再送を要求する受信装置への再送データを優先して送信しつつ、受信品質が高い受信装置への送信データの送信が後回しとなることを回避することによってスケジューラを有効に機能させる無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る無線基地局の機能ブロック構成図である。 図３は、本発明の実施形態に係る優先度設定処理の一例を説明するための図である。 図４は、本発明の実施形態に係るデータサイズ決定処理およびデータサイズ調整処理を説明するための概念図である。 図５は、ＣＱＩと受信ＳＮＲとの対応付けの一例を示す図である。 図６は、適応変調において用いられる変調方式を説明するための図である。 図７は、本発明の実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。

　次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る無線通信システムについて説明する。具体的には、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）優先度設定処理の一例、（４）データサイズ決定・調整処理の一例、（５）無線基地局の動作、（６）作用および効果、（７）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

　（１）無線通信システムの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局１、無線端末２、および無線端末３を含む。

　無線端末２および無線端末３は、無線基地局１のサービスエリア内に位置しており、無線区間を介して無線基地局１と通信する。図１の例では、無線端末２および無線端末３の合計２つの無線端末のみを図示しているが、多数の無線端末が無線基地局１と通信していてもよい。

　本実施形態において無線端末２および無線端末３は、無線基地局１からデータを受信する複数の受信装置を構成する。無線基地局１は、当該複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置を構成する。

　無線端末２および無線端末３は、無線基地局１が送信する無線信号、具体的には報知信号であるパイロット信号の受信品質を定期的に測定し、当該受信品質を示す受信品質情報を無線基地局１に定期的に送信している。本実施形態では、無線端末２および無線端末３が測定する受信品質は受信ＳＮＲ（Signal to Interference plus Noise power Ratio）である。また、以下では、無線端末２および無線端末３が送信する受信品質情報をＣＱＩ（Channel Quality Indicator）と称する。

　無線通信システム１０には、上述したＨＡＲＱが採用されている。本実施形態では、無線端末２は、無線基地局１から受信した初回送信データの復号に失敗し、当該初回送信データの再送を要求する否定応答メッセージであるＮａｃｋを無線基地局１に送信している。すなわち、無線端末２は、再送が要求された再送データの送信先である。一方、無線端末３は、再送が要求されていない送信データ（初回送信データ）の送信先である。

　なお、一般的なＨＡＲＱでは、受信側は、送信側が送信したデータ（データパケット）の復号に成功した場合には復号成功を示す肯定応答メッセージ（Ａｃｋ）を送信し、復号に失敗した場合には復号失敗を示す否定応答メッセージ（Ｎａｃｋ）を送信側に送信する。

　以下においては、再送が要求された再送データの送信先である無線端末２を適宜「再送先無線端末２」と称する。また、再送が要求されていない送信データの送信先である無線端末３を適宜「送信先無線端末３」と称する。

　無線基地局１は、再送先無線端末２および送信先無線端末３のそれぞれから受信したＣＱＩに基づき、再送先無線端末２または送信先無線端末３のそれぞれに無線資源を割り当て、割り当てた無線資源を用いて再送先無線端末２または送信先無線端末３にデータを送信する。ここで、データ送信に用いられる無線資源とは、送信時間枠（以下、送信スロット）または周波数チャネルなどを意味する。以下の実施形態では、説明の便宜上、無線基地局１が割り当てる無線資源として送信スロットを例に説明する。

　また、通信速度の高速化を目的として、無線通信システム１０には適応変調方式が採用されている。無線基地局１は、再送先無線端末２および送信先無線端末３のそれぞれから受信したＣＱＩに基づき、変調方式（以下、適宜「変調クラス」と称する）を動的に切り替える。具体的には、無線基地局１は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）や２４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの複数の変調方式から、適切な変調方式を選択する。

　ＨＡＲＱでは、送信データ（初回送信データ）と再送データとを合成することで再送ゲインを得ることができる。特に、再送ゲインを見込んで高い変調クラスを選択する方が、１回の送信で完結するよう低い変調クラスを選択するよりもシステム全体の性能を上げることにつながる。したがって、このようなシステムにおいては再送が頻繁に行われる。

　（２）無線基地局の構成
　次に、無線基地局１の構成について説明する。図２は、無線基地局１の機能ブロック構成図である。

　図２に示すように、無線基地局１は、アンテナ１１０、送受信部１１１、制御部１１２、データ保存部１１３、スケジューラ１１４、およびデータサイズ制御部１１５を含む。

　送受信部１１１は、アンテナ１１０を介して、データを含む無線信号の送信および受信を行う。本実施形態では、送受信部１１１は、無線基地局１が送信する無線信号の受信ＳＮＲを示すＣＱＩを無線端末２および３のそれぞれから受信する情報受信部を構成する。

　データ保存部１１３は、無線端末２および３に送信すべき送信データを一時的に保存するとともに、受信成功を示す肯定応答メッセージ（Ａｃｋ）を受信するまで、送信済みの送信データを保存する。

　制御部１１２は、無線基地局１全体の動作を制御する。具体的には、制御部１１２は、無線端末２および３に対するデータ送信やデータ受信を制御する。本実施形態において、制御部１１２は、データ送信に用いられる無線資源を無線端末２および３のいずれかに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて、送信データまたは再送データを送信する送信処理部を構成する。

　さらに、制御部１１２は、送受信部１１１が受信したＣＱＩに応じて、送信先無線端末３へのデータ送信に用いられる第１変調方式と、再送先無線端末２へのデータ送信に用いられる第２変調方式とを決定する変調方式決定部を構成する。

　スケジューラ１１４は、上述したＣＱＩに応じて、制御部１１２が無線資源を割り当てる優先度を無線端末毎に設定する。以下においては、スケジューラ１１４が再送先無線端末２に設定した優先度（第２優先度）を「優先度α」と称し、スケジューラ１１４が送信先無線端末３に設定した優先度（第１優先度）を「優先度β」と称する。なお、スケジューラ１１４の詳細については後述する。

　ここで、制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが少なくとも再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高い場合、無線資源を送信先無線端末３および再送先無線端末２の両方に割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データおよび再送データの両方を送信する。

　また、制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高く、かつ、再送先無線端末２に設定された優先度αが所定の閾値を下回る場合、無線資源を送信先無線端末３のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データのみを送信する。

　制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが再送先無線端末２に設定された優先度αよりも低い場合、無線資源を再送先無線端末２のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて再送データのみを送信する。

　データサイズ制御部１１５は、送信先無線端末３に設定された優先度βが再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高い場合、優先度βと優先度αとの比に応じて、送信される送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを決定する。

　また、データサイズ制御部１１５は、制御部１１２によって決定された第１変調方式および第２変調方式に応じて、決定された送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを調整する。このように、データサイズ制御部１１５は、送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを決定するサイズ決定部を構成するとともに、決定された送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを調整するサイズ調整部を構成する。

　（３）優先度設定処理の一例
　次に、スケジューラ１１４によって実行される優先度設定処理の一例について説明する。図３は、優先度設定処理の一例を説明するための図である。

　図３では、スケジューラ１１４が３つの無線端末Ａ～Ｃのそれぞれに無線資源の割り当て優先度（Priority）を設定する場合を例に説明する。

　上述したように、無線通信システム１０において、無線基地局１が多数の無線端末を管理し、無線資源を有効活用するために、スケジューラ１１４が用いられる。スケジューラ１１４は、瞬時の受信ＳＮＲを示すＣＱＩに応じて優先度を設定する。スケジューラ１１４の方式としては、Max CIR方式およびＰＦ（Proportional fair）方式などがある。

　Max CIR方式は、瞬時の受信ＳＮＲ（以下、瞬時受信ＳＮＲ）が高い無線端末に対して高い優先度を設定する方式である。図３の例では、送信スロット＃１，＃２，＃６では無線端末Ａの瞬時受信ＳＮＲが最も高く、送信スロット＃３～５では無線端末Ｂの瞬時受信ＳＮＲが最も高い。なお、図３（ａ）の実線は瞬時受信ＳＮＲを示し、図３（ａ）の破線は瞬時の受信ＳＮＲを平均した値（以下、平均受信ＳＮＲ）を示している。

　このため、スケジューラ１１４がMax CIR方式を採用する場合、図３（ｂ）に示すように、送信スロット＃１，＃２，＃６における無線端末Ａの優先度を最高にし、送信スロット＃３～５における無線端末Ｂの優先度を最高にする。

　一方、ＰＦ方式では、平均受信ＳＮＲに対する瞬時受信ＳＮＲが相対的に高い無線端末に対して高い優先度を設定する方式である。具体的には、ＰＦ方式では、スケジューラ１１４は、優先度 = ＤＲＣ／Ｒによって優先度を算出する。ここでＤＲＣは、ＣＱＩから算出される瞬時のデータレートであり、Ｒはデータレートをある時定数を用いる指数関数重み付き平均等によって平均した値である。したがって、平均レート（平均受信ＳＮＲ）に対する瞬時のデータレート（瞬時受信ＳＮＲ）の比が優先度として算出される。

　スケジューラ１１４がＰＦを採用する場合、図３（ｃ）に示すように、送信スロット＃１，＃６では無線端末Ａの優先度が最も高く、送信スロット＃２，＃３では無線端末Ｃの優先度が最も高く、送信スロット＃４，＃５では無線端末Ｂの優先度が最も高くなる。

　このように、ＰＦ方式は、Max CIR方式と比較して、複数の無線端末に対する送信機会を公平に与えることができる。以下の実施形態では、スケジューラ１１４がＰＦ方式を採用する場合について説明する。

　（４）データサイズ決定・調整処理の一例
　上述したように、無線基地局１の制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが少なくとも再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高い場合、無線資源（本実施形態では、送信スロット）を送信先無線端末３および再送先無線端末２の両方に割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データおよび再送データの両方を送信する。その際、データサイズ制御部１１５は、優先度βと優先度αとの比に応じて、送信される送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを決定する。

　ここでは、データサイズ制御部１１５によって実行されるデータサイズ決定処理およびデータサイズ調整処理について、図４を参照しながら説明する。

　データサイズ制御部１１５は、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、再送先無線端末２に送信する再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０よりも、再送データのサイズＳＩＺＥ１を小さくする。

　そして、データサイズ制御部１１５は、図４（ｃ）に示すように、再送先無線端末２に送信する再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０と、再送データのサイズＳＩＺＥ１との差分（ＳＩＺＥ０－ＳＩＺＥ１）を、送信先無線端末３に送信する送信データのサイズＳＩＺＥ２として決定する。すなわち、再送先無線端末２に送信する再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０、再送データのサイズＳＩＺＥ１、送信先無線端末３に送信する送信データのサイズＳＩＺＥ２には、次の関係が成り立つ。

　ＳＩＺＥ２＝ＳＩＺＥ０－ＳＩＺＥ１　　　・・・（１）
　本実施形態では、データサイズ制御部１１５は、送信先無線端末３に設定された優先度β、再送先無線端末２に設定された優先度α、再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０、再送データのサイズＳＩＺＥ１には、次の関係が成り立つ。

　ＳＩＺＥ１＝ＳＩＺＥ０×(α／（α＋β）)　　・・・（２）
　ここで、送信先無線端末３が複数存在する場合には、当該複数の送信先無線端末３の中で最高優先度となる送信先無線端末３の優先度を優先度βとしている。

　次に、データサイズ制御部１１５は、制御部１１２が送信先無線端末３について決定した第１変調方式、および再送先無線端末２について決定した第２変調方式に応じて、式（１）および式（２）によって算出されたサイズ（ＳＩＺＥ１、ＳＩＺＥ２）を調整する。

　ここで、制御部１１２が決定する変調方式について、図５および図６を参照しながら簡単に説明する。

　図５に示すように、ＣＱＩは、受信ＳＮＲと対応付けられている。図６に示すように、変調クラスは、受信ＳＮＲの閾値と対応付けられている。図６の例では、変調クラス０～８の合計９つの変調クラスが用意されている。変調クラス８は最も高速な変調クラスであり、変調クラス０は最も低速な変調クラスである。具体的には、変調クラス８では２４ＱＡＭが用いられ、変調クラス０ではπ／２－ＢＰＳＫが用いられる。すなわち、各変調クラスにおいては、１シンボル当たりの情報量が異なっている。

　各変調クラスには、受信ＳＮＲの閾値が規定されている。例えば、受信ＳＮＲが閾値ＳＮＲ８を上回る場合には変調クラス８が適用される。受信ＳＮＲが閾値ＳＮＲ８を下回り、閾値ＳＮＲ７を上回る場合には変調クラス７が適用される。同様に、受信ＳＮＲが閾値ＳＮＲ７を下回り、閾値ＳＮＲ６を上回る場合には変調クラス６が適用される。

　このようにして制御部１１２は変調クラスを決定している。データサイズ制御部１１５は、第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも少ない場合、式（１）および式（２）によって算出された再送データのサイズＳＩＺＥ１を小さくするとともに送信データのサイズＳＩＺＥ２を大きくする。

　一方、データサイズ制御部１１５は、再送先無線端末２へのデータ送信に用いられる第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、送信先無線端末３へのデータ送信に用いられる第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも多い場合、式（１）および式（２）によって算出された再送データのサイズＳＩＺＥ１を大きくするとともに送信データのサイズＳＩＺＥ２を小さくする。

　なお、サイズ調整前後において、再送データのサイズＳＩＺＥ１および送信データのサイズＳＩＺＥ２の合計サイズは変化しないことに留意すべきである。

　具体的には、データサイズ制御部１１５は、例えば、再送先無線端末２に対する変調クラス（第２変調方式）をＸbit/シンボル、送信先無線端末３に対する変調クラスをＹbit/シンボルとする。このとき、再送先無線端末２に対する再送データのサイズは初回送信パケットサイズＳＩＺＥ０の、((100×α/(α+β))×(X/(X＋Y))＋(100-100×α/(α+β))×(Y/(X＋Y)))％とする。

　（５）無線基地局の動作
　次に、無線基地局１の動作について説明する。図７は、無線基地局１の動作を示すフローチャートである。

　ステップＳ１１において、スケジューラ１１４および制御部１１２は、再送先無線端末２のＣＱＩおよび送信先無線端末３のＣＱＩに基づいて、無線資源（本実施形態では、送信スロット）を再送先無線端末２に割り当て、送信データを再送先無線端末２に送信する。

　再送先無線端末２は、無線基地局１からの送信データを受信した後に復号し、ＣＲＣチェックをして正しく復号できていればＡｃｋを応答メッセージとして無線基地局１へ送信し、正しく復号できなければＮａｃｋを応答メッセージとして送信する。

　ステップＳ１２において、送受信部１１１は、応答メッセージ（ＡｃｋまたはＮａｃｋ）を再送先無線端末２から受信する。また、送受信部１１１は、ＣＱＩを無線端末２および３のそれぞれから受信する（ステップＳ１３）。

　ステップＳ１４において、制御部１１２は、送受信部１１１が受信した応答メッセージがＡｃｋであるかＮａｃｋであるかを判定する。応答メッセージがＡｃｋである場合には処理がステップＳ１５に進み、応答メッセージがＮａｃｋである場合には処理がステップＳ１７に進む。

　ステップＳ１５およびステップＳ１６においては、スケジューラ１１４および制御部１１２は、通常通り、次のデータについての割り当て処理および送信処理を行う。

　応答メッセージがＮａｃｋである場合のステップＳ１７においては、スケジューラ１１４は、上述したＰＦ方式を用いて、制御部１１２が無線資源を割り当てる優先度を無線端末毎に設定する。

　ステップＳ１８において、制御部１１２は、スケジューラ１１４によって再送先無線端末２に設定された優先度αが最高優先度であるか否かを判定する。換言すると、制御部１１２は、再送先無線端末２に設定された優先度αが、送信先無線端末３に設定された優先度βよりも高いか否かを判定する。

　再送先無線端末２に設定された優先度αが最高優先度である場合には処理がステップＳ１９に進み、優先度αが最高優先度でない場合には処理がステップＳ２０に進む。

　ステップＳ１９において、制御部１１２は、無線資源を再送先無線端末２のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて再送データのみを送信する。具体的には、制御部１１２は、データ保存部１１３から再送先無線端末２への再送データを取得し、取得した再送データを送受信部１１１経由で送信する。

　ステップＳ２０において、制御部１１２は、再送先無線端末２に設定された優先度αが閾値以上であるか否かを判定する。例えば、この閾値は、ＰＦ方式においては、平均受信ＳＮＲ（平均データレート）の半分程度しか瞬時受信ＳＮＲ（瞬時データレート）がない０．５に設定される。

　再送先無線端末２に設定された優先度αが閾値以上である場合には処理がステップＳ２２に進み、優先度αが閾値未満である場合には処理がステップＳ２１に進む。

　ステップＳ２１において、制御部１１２は、無線資源を送信先無線端末３のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データのみを送信する。具体的には、制御部１１２は、データ保存部１１３から送信先無線端末３への送信データを取得し、取得した送信データを送受信部１１１経由で送信する。

　ステップＳ２２およびステップＳ２３においては、データサイズ制御部１１５は、上記「（４）データサイズ決定・調整処理の一例」で説明した手順により、優先度αおよび優先度βに応じたデータサイズ決定処理を実行し、その後、変調クラスに応じたデータサイズ調整処理を実行する。

　（６）作用および効果
　以上説明したように、無線基地局１の制御部１１２は、スケジューラ１１４によって送信先無線端末３に設定された優先度βが、再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高い場合、無線資源を送信先無線端末３および再送先無線端末２の両方に割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データおよび再送データの両方を送信する。

　このため、再送を要求する再送先無線端末２への再送データを優先して送信しつつ、受信ＳＮＲが高い送信先無線端末３への送信データの送信が後回しとなることを回避することによってスケジューラ１１４を有効に機能させることができる。

　具体的には、データサイズ制御部１１５は、再送先無線端末２に送信する再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０よりも、再送データのサイズＳＩＺＥ１を小さくする。そして、データサイズ制御部１１５は、再送先無線端末２に送信する再送データに対応する初回送信データのサイズＳＩＺＥ０と、再送データのサイズＳＩＺＥ１との差分（ＳＩＺＥ０－ＳＩＺＥ１）を、送信先無線端末３に送信する送信データのサイズＳＩＺＥ２として決定する。

　したがって、送信データおよび再送データが１つの無線資源を共用する場合において、当該無線資源を最大限活用して、送信データおよび再送データの両方を送信することができる。

　本実施形態では、データサイズ制御部１１５は、式（２）に従って再送データのサイズを決定するため、スケジューラ１１４によって設定された優先度を反映して、再送データのサイズを決定することができる。

　本実施形態では、データサイズ制御部１１５は、変調方式に応じて、決定された送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを調整する。このため、高速な変調方式が用いられる場合にはできるだけ多くのデータを送信することによって、無線資源を有効に活用することができ、スループットを向上させることができる。

　本実施形態では、制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが再送先無線端末２に設定された優先度αよりも高く、かつ、再送先無線端末２に設定された優先度αが所定の閾値を下回る場合、無線資源を送信先無線端末３のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて送信データのみを送信する。

　また、本実施形態では、制御部１１２は、送信先無線端末３に設定された優先度βが再送先無線端末２に設定された優先度αよりも低い場合、無線資源を再送先無線端末２のみに割り当てるとともに、割り当てた無線資源を用いて再送データのみを送信する。

　つまり、ＨＡＲＱによる再送が発生する場合でも、スケジューラ１１４が設定した優先度を重視しており、スケジューラ１１４を有効に機能させることができる。

　（７）その他の実施形態
　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

　上述した実施形態では、データサイズ制御部１１５は、変調方式に応じて、式（２）を基に算出された送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを調整していた。しかしながら、データサイズ制御部１１５は、式（２）を用いたサイズの算出を省略し、変調方式のみに応じて、送信データおよび再送データのそれぞれのサイズを決定してもよい。

　上述した実施形態では、受信品質として受信ＳＮＲが使用されていたが、受信ＳＮＲに限らず、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）や受信ＢＥＲ（Bit Error Rate）などを使用してもよい。

　さらに、上述した実施形態では、ＨＡＲＱによる再送が発生することを前提に説明したが、ＨＡＲＱに限らず、通常のＡＲＱに対しても本発明を適用可能である。

　なお、図１では可搬型の無線端末を図示していたが、固定型の無線端末や、カード型の無線端末などであってもよい。あるいは、無線端末に代えて、データ送信機能を持たない装置を使用してもよい。

　このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

　なお、日本国特許出願第２００８－１４１７５６号（２００８年５月２９日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法は、ＨＡＲＱによる再送が発生する場合において、再送を要求する受信装置への再送データを優先して送信しつつ、受信品質が高い受信装置への送信データの送信が後回しとなることを回避することによってスケジューラを有効に機能させる無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供できるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims (11)

1. 　複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置と、
   　前記受信装置の１つを構成し、再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置と、
   　前記受信装置の１つを構成し、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置と
   を含む無線通信システムであって、
   　前記無線通信装置は、
   　前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信する情報受信部と、
   　データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて、少なくとも前記送信データまたは前記再送データを送信する送信処理部と、
   　前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信処理部が前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定する優先度設定部と
   を備え、
   　前記優先度設定部は、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、
   　前記送信処理部は、前記優先度設定部によって前記送信先受信装置に設定された第１優先度が前記再送先受信装置に設定された第２優先度よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信する無線通信システム。
2. 　再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置と、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置とを含む複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置であって、
   　前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信する情報受信部と、
   　データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて、少なくとも前記送信データまたは前記再送データを送信する送信処理部と、
   　前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信処理部が前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定する優先度設定部と
   を備え、
   　前記優先度設定部は、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、
   　前記送信処理部は、前記優先度設定部によって前記送信先受信装置に設定された第１優先度が前記再送先受信装置に設定された第２優先度よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信する無線通信装置。
3. 　前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも高い場合、前記第１優先度と前記第２優先度との比に応じて、前記送信処理部によって送信される前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを決定するサイズ決定部をさらに備える請求項２に記載の無線通信装置。
4. 　前記サイズ決定部は、
   　前記再送先受信装置に送信する前記再送データに対応する初回送信データのサイズよりも、前記再送データのサイズを小さくし、
   　前記再送データに対応する前記初回送信データのサイズと、前記再送データのサイズとの差分を、前記送信先受信装置に送信する前記送信データのサイズとして決定する請求項３に記載の無線通信装置。
5. 　前記サイズ決定部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度をＡ、前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度をＢ、前記再送データに対応する前記初回送信データのサイズをＣとした場合に、前記再送データのサイズＤを、
          Ｄ＝Ｃ×（Ｂ／（Ａ＋Ｂ））
   により決定する請求項４に記載の無線通信装置。
6. 　前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信先受信装置へのデータ送信に用いられる第１変調方式と、前記再送先受信装置へのデータ送信に用いられる第２変調方式とを決定する変調方式決定部と、
   　前記変調方式決定部によって決定された前記第１変調方式および前記第２変調方式に応じて、前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを決定するサイズ決定部と
   をさらに備える請求項２に記載の無線通信装置。
7. 　前記情報受信部が受信した前記受信品質情報に応じて、前記送信先受信装置へのデータ送信に用いられる第１変調方式と、前記再送先受信装置へのデータ送信に用いられる第２変調方式とを決定する変調方式決定部と、
   　前記変調方式決定部によって決定された前記第１変調方式および前記第２変調方式に応じて、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データおよび前記再送データのそれぞれのサイズを調整するサイズ調整部と
   をさらに備える請求項３に記載の無線通信装置。
8. 　前記サイズ調整部は、
   　前記第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、前記第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも少ない場合、前記サイズ決定部によって決定された前記再送データのサイズを小さくするとともに、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データのサイズを大きくし、
   　前記第２変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量が、前記第１変調方式において規定される１シンボル当たりの情報量よりも多い場合、前記サイズ決定部によって決定された前記再送データのサイズを大きくするとともに、前記サイズ決定部によって決定された前記送信データのサイズを小さくする請求項７に記載の無線通信装置。
9. 　前記送信処理部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも高く、かつ、前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度が所定の閾値を下回る場合、前記無線資源を前記送信先受信装置のみに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データのみを送信する請求項２に記載の無線通信装置。
10. 　前記送信処理部は、前記送信先受信装置に設定された前記第１優先度が前記再送先受信装置に設定された前記第２優先度よりも低い場合、前記無線資源を前記再送先受信装置のみに割り当てるとともに、割り当てた前記無線資源を用いて前記再送データのみを送信する請求項２に記載の無線通信装置。
11. 　再送が要求されていない送信データの送信先である送信先受信装置と、再送が要求された再送データの送信先である再送先受信装置とを含む複数の受信装置と無線通信を実行する無線通信装置に適用される無線通信方法であって、
    　前記無線通信装置が送信する無線信号の受信品質を示す受信品質情報を前記受信装置のそれぞれから受信するステップと、
    　データ送信に用いられる無線資源を前記受信装置のいずれかに割り当てるステップと、
    　前記割り当てるステップにおいて割り当てられた前記無線資源を用いて、少なくとも前記送信データまたは前記再送データを送信するステップと、
    　前記受信するステップにおいて受信した前記受信品質情報に応じて、前記割り当てるステップにおいて前記無線資源を割り当てる優先度を前記受信装置毎に設定するステップとを備え、
    　前記設定するステップでは、前記受信品質が高い受信装置であるほど、前記優先度を高く設定し、
    　前記割り当てるステップでは、前記設定するステップにおいて前記送信先受信装置に設定された第１優先度が前記再送先受信装置に設定された第２優先度よりも高い場合、前記無線資源を前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当て、
    　前記送信するステップでは、前記無線資源が前記送信先受信装置および前記再送先受信装置の両方に割り当てられた場合、割り当てた前記無線資源を用いて前記送信データおよび前記再送データの両方を送信する無線通信方法。

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