WO2010044487A1 - 予約型スケジューリングにおけるリソース割り当て方法及びリソース割り当てシステム - Google Patents

予約型スケジューリングにおけるリソース割り当て方法及びリソース割り当てシステム Download PDF

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WO2010044487A1
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信清貴宏
石井直人
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日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams

Definitions

  • the present invention relates to resource allocation that allocates the same radio resource in a plurality of communication areas, and more particularly to a resource allocation technique in reservation scheduling.
  • Persistent scheduling is a scheduling method for reserving resources for transmitting packets by utilizing regularity of a traffic generation period, such as VoIP (Voice Over Internet Protocol).
  • a resource refers to a resource block (hereinafter abbreviated as RB), which is a unit of radio band allocation, and MCS (Modulation and Coding Schemes).
  • a method for assigning resources as needed is called dynamic scheduling.
  • dynamic scheduling resource allocation information is notified for each transmission, so the number of users that can be accessed simultaneously is limited by the capacity of the control channel.
  • the RB reservation state is managed by a matrix (hereinafter referred to as a reservation map) of a time axis (horizontal axis) and a frequency axis (vertical axis).
  • FIG. 1 shows an example of a reservation map.
  • the frame number represents relative time.
  • the reserved RB is called VRB (Virtual RB)
  • PRB Physical RB
  • the VRB is mapped to the PRB at the time of transmission.
  • the PRB to which the VRB is mapped can be changed according to the frame in order to obtain a frequency diversity effect. This is for avoiding the fact that if the same PRB is always mapped, the communication quality continuously decreases while fading (short-term fluctuation) decreases.
  • 10 VRBs per frame are managed with a time period of 20 frames. Normally, the time period is set as the VoIP traffic generation period. In persistent scheduling, not only a resource for transmitting a packet first but also a resource for retransmission when a transmitted packet cannot be correctly received may be reserved.
  • LTE Long Term Evolution
  • a plurality of base stations are arranged, and each base station communicates with a terminal in a communication area.
  • This communication area is called a cell, but the cell can be divided into a plurality of parts by giving the antenna directivity.
  • This divided area is called a sector cell (hereinafter referred to as a sector).
  • the same radio band is used between cells and sectors. Therefore, when communication is performed using the same radio resources as other cells and other sectors, interference from other cells is received in both uplink and downlink.
  • the correspondence between VRB and PRB is common to cells and sectors.
  • the conventional persistent scheduling method has a problem that the reception error rate becomes large even at a low load. This problem will be described with reference to FIG.
  • Patent Document 1 discloses a wireless communication system that searches for unused slots and performs transmission using slots that meet predetermined conditions.
  • the wireless communication system includes a determination unit that determines a slot search start point according to a relative positional relationship between the base station and the mobile station, for example, a distance.
  • a determination unit that determines a slot search start point according to a relative positional relationship between the base station and the mobile station, for example, a distance.
  • the search start point is not always different between base stations, and cannot be an effective measure for solving the above problem.
  • An object of the present invention is to provide a resource allocation method capable of suppressing the occurrence of reception errors in reservation type scheduling.
  • a resource allocation method in a communication system that reserves resources that can be periodically used for data communication with a terminal existing in a communication area using a plurality of the same radio resources in a plurality of communication areas.
  • a step of managing the radio resource by a resource number a step of identifying the communication area by an area number, determining a search start resource number according to the area number, and searching in order from the search start resource number
  • a resource allocation method including the step of determining radio resources to be allocated is provided.
  • a resource allocation system in a communication system that uses a plurality of the same radio resources in a plurality of communication areas and reserves resources that can be periodically used for data communication with a terminal existing in the communication area.
  • a resource allocation system including scheduling means for sequentially searching and determining radio resources to be allocated is provided.
  • a resource allocation apparatus in a communication system that reserves resources that can be periodically used for data communication with a terminal existing in a communication area using a plurality of the same radio resources in a plurality of communication areas.
  • a resource allocation device including scheduling means for sequentially searching and determining radio resources to be allocated.
  • a resource allocation apparatus in a communication system that reserves resources that can be periodically used for data communication with a terminal existing in a communication area using a plurality of the same radio resources in a plurality of communication areas.
  • Managing the radio resource by resource number identifying the communication area by area number, determining a search start resource number according to the area number, and sequentially searching from the search start resource number
  • a resource allocation program for executing the step of determining radio resources to be allocated is provided.
  • the communication quality with the terminal may be measured.
  • the search start resource number is determined according to the area number and the communication quality.
  • the search start resource number is determined so that the search start resource number differs between adjacent communication areas.
  • the reason is that the search start VRB number for determining the VRB number to be assigned can be set to be different between adjacent communication areas according to the area number, so that interference from other cells can be suppressed.
  • the second effect is that the utilization efficiency of radio resources can be improved. This is because the number of retransmissions is reduced because the occurrence of reception errors is suppressed by the first effect.
  • the above effects are the same in the resource allocation system and the resource allocation apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is an image diagram of an RB reservation map used in the conventional reservation type scheduling.
  • FIG. 2 is an image diagram showing an example of VRB allocation in the case where the conventional technology is applied.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a base station in the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation procedure of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an image diagram showing an example of VRB allocation according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a search start VRB number list according to the first embodiment of this invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating configurations of a base station and a terminal in the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation procedure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an image diagram showing an example of VRB allocation according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows the configuration of a base station, which is a resource allocation device to which the present invention is applied.
  • a downlink will be described as an example of a wireless communication system.
  • the wireless communication system includes a base station 100 and a terminal 200.
  • Base station 100 and terminal 200 are connected by a wireless channel, and base station 100 is connected to a network (not shown).
  • the base station 100 can be connected to a plurality of terminals.
  • the radio band is divided into resource blocks (RB) in allocation units.
  • the base station 100 includes a base station operation unit 101, a traffic generation unit 102, a resource management unit 103, an area identification unit 104, and a reservation type scheduling unit (scheduling means) 105.
  • the base station operation unit 101 has a function equivalent to that of a base station generally used in a wireless communication system, and since its configuration and operation are well known, description thereof is omitted.
  • the traffic generator 102 generates traffic with regularity such as VoIP traffic.
  • the resource management unit 103 has a function as a management unit that manages a reservation status of a resource block (RB) that is a unit of radio band allocation.
  • RB resource block
  • the area identifying unit 104 identifies a communication area (sector) to which resources are assigned to a packet by an area number (sector number).
  • the reservation type scheduling unit 105 has a scheduling function for determining a search start resource number according to the area number identified by the area identification unit 104, searching in order from the determined search start resource number, and determining a radio resource to be allocated. Have. Next, a case where a base station is used as an example of a control device will be described.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system to which the base station of FIG. 3 is applied.
  • the base station BS1 has a three-sector cell configuration in which the cell is divided into three sectors S1, S2, and S3 by providing a radio communication service in the cell C1 and providing the antenna with directivity.
  • the sector S1 terminals UE111 and UE112 exist.
  • the terminals existing in the sectors S3, S4, S6, and S7 to S9 are omitted.
  • the sector configuration is a three-sector cell, but other sector configurations may be used.
  • each base station is connected via a network. In the case of the configuration of FIG.
  • the terminal UE111 since the terminal UE111 is located near the boundary between the adjacent base station BS2 of the sector S1 and the sector S5, when communicating using the same RB, strong interference from the adjacent base station occurs. receive.
  • This adjacent sector is called an “adjacent base station cell”.
  • the terminal UE112 since the terminal UE112 is present at a position close to the boundary with the adjacent sector S2 of the same base station BS1, when communicating using the same RB, the terminal UE112 receives strong interference from the adjacent sector. This adjacent sector is called “adjacent sector”.
  • Each cell and sector can be identified by an identifier (cell number, sector number).
  • the sector and the sector number may be referred to as an area and an area number, respectively.
  • FIG. 5 shows an operation procedure in which the reservation type scheduling unit 105 performs resource allocation by persistent scheduling when VoIP traffic occurs in the traffic generation unit 102.
  • the reservation-type scheduling unit 105 selects a frame having the smallest transmission delay from the frames having an assignable VRB, and determines an assigned frame number (S101).
  • the reservation type scheduling unit 105 determines the search start position of the RB corresponding to the sector, here the search start VRB number (VRB_ID_St), in order to determine the VRB number to be allocated (S102).
  • the VRB number (VRB_ID_St) is determined to be as different as possible between adjacent base station cells and adjacent sectors, which are predicted to have a large interference power.
  • the reservation type scheduling unit 105 searches for the VRB to be allocated in the order of increasing VRB number (VRB_ID_St), and selects the first assignable VRB found as the VRB to be allocated (S103). Even if the VRB number becomes Num_VRB, the reservation-type scheduling unit 105 resets the VRB number to “1” and continues the search if no assignable VRB is found.
  • the reservation type scheduling unit 105 updates the reservation map based on the determined allocation, and notifies the terminal of information on the allocated resources (S104).
  • the VRB number (VRB_ID_St) is different between adjacent base station cells and between adjacent sectors, there is a probability that the PRB to be allocated is not used in the adjacent base station cell and the adjacent sector at low load. Get higher. As a result, interference power is reduced, so that occurrence of reception errors can be suppressed.
  • the reservation type scheduling unit 105 determines the search start VRB number (VRB_ID_St) corresponding to the sector in step S102 of FIG.
  • the reservation type scheduling unit 105 sets the VRB number (VRB_ID_St) to 4 from the following calculation result (S102).
  • the reservation type scheduling unit 105 assigns 5 because VRB number 4 has already been assigned.
  • the calculation method of the search start VRB number (VRB_ID_St) can be considered other than the above formula (1).
  • the following formula (2) can be considered.
  • VRB_ID_St CEIL (RAND (Sect_ID) * Num_VRB) (2)
  • CEIL (x) is a function that returns the smallest integer that does not fall below the argument x, and RAND (x) is a function that returns a pseudorandom number between 0 and 1 corresponding to the argument x.
  • the VRB number (VRB_ID_St) is a random integer between 1 and Num_VRB. According to the equation (2), even when the cell number and the sector number are not regularly set as shown in FIG. 4, a different VRB number (VRB_ID_St) can be set to some extent for each adjacent base station cell and adjacent sector.
  • the following formula (3) is also conceivable.
  • VRB_ID_St Num_VRB / 3 * MOD (Sect_ID, 3) (3)
  • the VRB number (VRB_ID_St) can be set to be completely different in the adjacent base station cell and the adjacent sector.
  • FIG. 7 shows an example of a list of VRB numbers (VRB_ID_St) corresponding to the sectors shown in FIG. 4 calculated by Expression (3).
  • Second Embodiment Search start VRB is determined based on cell ID and user communication quality) [Description of configuration]
  • the base station 100 ′ is different in that it includes a terminal state measuring unit (measuring means) 106 instead of the traffic generating unit (102 in FIG. 3).
  • Terminal 200 includes a terminal operation unit 201 and a traffic generation unit 202.
  • the terminal operation unit 201 has a function equivalent to that of a terminal generally used in a wireless communication system, and since its configuration and operation are well known, the description thereof is omitted.
  • the terminal operation unit 201 transmits communication quality information to the base station 100.
  • the communication quality information indicates path loss, SINR (Signal to Interference and Noise Ratio) of a pilot signal transmitted by a base station, Power Head Room (PHR) information indicating a margin of transmission power of a terminal, and the like.
  • the traffic generation unit 202 has a function of generating traffic with regularity such as VoIP traffic, and a function of notifying the base station of the buffer size at a predetermined timing when the traffic occurs.
  • the buffer size refers to the data size retained in the terminal 200.
  • terminal state measurement section 106 has a function of grouping terminals according to the communication quality of the terminals.
  • terminals whose communication quality is worse than a predetermined threshold are identified as low-quality users, and other terminals are identified as non-low-quality users.
  • the reservation type scheduling unit 105 allocates resources to the terminal for which the buffer size is notified.
  • the reservation type scheduling unit 105 determines the search start position corresponding to the communication quality between the sector and the terminal, that is, the search start VRB number in order to determine the VRB number to be allocated ( S111).
  • the search start VRB number is determined separately when the terminal is a low-quality user and when the terminal is not.
  • the PRB assigned to the low quality user is the adjacent base station cell and the adjacent sector. Then, there is a high probability that it will not be used or assigned to a non-low quality user.
  • the reservation-type scheduling unit 105 determines the search start VRB number in step S111 of FIG. 9, the reservation-type scheduling unit 105 depends on the sector number (Sect_ID) of the sector that communicates with the terminal and the communication quality of the terminal. ) To calculate.
  • VRB_ID_St_lowe MOD (a_stid * Sect_ID + b_stid, Num_VRB) (4)
  • VRB_ID_St_unlowue MOD (a_stid * Sect_ID + b_stid + c_stid, Num_VRB) (5)
  • the reservation type scheduling unit 105 calculates a search start VRB number (VRB_ID_St_lowe) using Equation (4) when the terminal is a low-quality user, and searches using Equation (5) when the terminal is a non-low-quality user.
  • the start VRB number (VRB_ID_St_unlowe) is calculated.
  • Formula (4) is substantially the same as Formula (1).
  • Expression (5) is an expression obtained by adding the correction coefficient c_stid to Expression (1).
  • the reservation type scheduling unit 105 sets parameters such that VRB_ID_St_low, which is a search start VRB number of a low-quality user, is different as much as possible between adjacent base station cells and adjacent sectors where interference power is predicted to be large.
  • FIG. 10 shows a selection example of the search start VRB number and the assigned VRB when the terminal that reserves the resource is a non-low quality user.
  • the parameters for determining the search start VRB number are as follows.
  • the reservation type scheduling unit 105 sets the search start VRB number (VRB_ID_St_unlow) for the non-low quality user as 7 from the following calculation result (S111).
  • the reservation type scheduling unit 105 assigns VRB number 8 because VRB number 7 has already been assigned as a result of the search.
  • VRB number 8 is assigned to a terminal identified as a non-low quality user, the interference power to the uplink of the adjacent base station cell (sector 5) is reduced. Therefore, in the adjacent base station cell (sector 5), VRB number 8 has already been assigned to the terminal identified as a low-quality user, but since the degradation of the uplink communication quality is suppressed, the occurrence of reception errors is prevented. Can be suppressed.
  • Other methods for calculating the search start VRB number are conceivable, such as using formulas (2) and (3) as in the first embodiment.
  • the present invention can also be applied to other communication systems using the FDMA system.
  • the operation of each embodiment described using the flowcharts and calculation formulas can be configured such that the operation procedure is stored in advance in a recording medium such as a ROM as a program and is read and executed by a computer. It is obvious.
  • a recording medium such as a ROM as a program and is read and executed by a computer.

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Abstract

　本発明にかかる基地局は、複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムに適用される。この通信システムにおいては、通信エリアはエリア番号で識別される。基地局は、前記無線リソースをリソース番号で管理するリソース管理部と、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定する予約型スケジューリング部を備える。

Description

予約型スケジューリングにおけるリソース割り当て方法及びリソース割り当てシステム
　本発明は、複数の通信エリアで同じ無線リソースの割り当てを行うリソース割り当てに関し、特に予約型スケジューリングにおけるリソース割り当て技術に関する。
　３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）において標準化がなされているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）において、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が採用されている（非特許文献１参照）。
　パーシステントスケジューリングは、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ　Ｏｖｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）など、トラヒックの発生周期の規則性を利用して、パケットを送信するためのリソースを予約するスケジューリング方式である。リソースとは、無線帯域の割り当て単位であるリソースブロック（以下、ＲＢと略称する）と、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｓｃｈｅｍｅｓ）を指す。リソースを予約することで、シグナリング情報の送信を省略できるため、制御チャネルの容量の制限を受けにくくなり、同時にアクセス可能なユーザ数を大幅に増やすことができる。
　パーシステントスケジューリングに対して、必要に応じてリソースを割り当てる方式をダイナッミクスケジューリングと呼ぶ。ダイナミックスケジューリングでは、送信ごとにリソースの割り当て情報を通知するため、制御チャネルの容量により、同時にアクセス可能なユーザ数が制限される。
　パーシステントスケジューリングでは、ＲＢの予約状態を、時間軸（横軸）と周波数軸（縦軸）のマトリクス（以下、予約マップと呼ぶ）で管理する。
　図１に予約マップの一例を示す。所定の周期でリソースを割り当てるため、フレーム番号は相対時刻を表す。実時刻と相対時刻のＲＢを区別するため、予約するＲＢをＶＲＢ（Ｖｉｒｔｕａｌ　ＲＢ）と呼び、実時間のＲＢをＰＲＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ＲＢ）と呼ぶ。ＶＲＢは送信時にＰＲＢにマップされる。ＶＲＢがマップされるＰＲＢは、周波数ダイバーシチ効果を得るために、フレームによって変更できる。これは、常に同じＰＲＢにマップすると、フェージング（短区間変動）が落ち込んでいる間、通信品質が継続的に落ち込むので、それを避けるためである。図１では１フレームあたり１０個のＶＲＢを、２０フレームの時間周期で管理している。通常、時間周期はＶｏＩＰのトラヒック発生周期で設定する。
　パーシステントスケジューリングでは、パケットを最初に送信するリソースを予約するだけでなく、送信したパケットが正しく受信できなかったときに再送するためのリソースを予約してもよい。パーシステントスケジューリングで再送用のリソースを予約しない場合、再送を行うときは、ユーザのチャネル品質に応じてダイナミックスケジューリングで、リソースを割り当てる。
　ＶｏＩＰトラヒックは周期的に発生するため、送信遅延を所定の範囲に抑える必要がある。従って、ＶｏＩＰトラヒックにパーシステントスケジューリングを適用するときには、送信遅延を最小化するために、送信パケットの発生時刻に対して、送信遅延が最小となるフレームを選択し、ＶＲＢの番号順に検索して、空いているＶＲＢを予約するスケジューリング方式が一般的に考えられる。
３ＧＰＰ　ＴＳ　３６．３００　Ｖ８．４．０（２００８−０３），３ＧＰＰ　Ｅ−ＵＴＲＡ　ａｎｄ　Ｅ−ＵＴＲＡＮ　Ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，ｐｐ．６１ 特開２００２−３２０２５７号公報
　ＬＴＥでは、基地局を複数配置することを前提としており、各基地局は通信エリア内の端末と通信を行う。この通信エリアはセルと呼ばれるが、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はセクタセル（以下、セクタと呼ぶ）と呼ばれる。一般的に、セル間、セクタ間では同一の無線帯域が使用される。従って、他セル、他セクタと同一無線リソースを使って通信する場合、上りリンク、下りリンクとも、他セル干渉を受けることになる。また、ＶＲＢとＰＲＢとの対応関係は、セル及びセクタで共通である。
　これまでのパーシステントスケジューリング方式では、低負荷時においても、受信誤り率が大きくなる問題がある。この問題点を、図２を参照して説明する。
　これまでのスケジューリング方式は、ＶＲＢ番号の最初の番号１から順に検索して、空いているＶＲＢを予約するため、低負荷時においても、隣接セルで割り当て済みのＶＲＢを割り当てることが多い。従って、同じＶＲＢ番号は、同じＰＲＢ番号にマップされるため、他セル干渉の低いＲＢがあるにも関わらず、他セル干渉の大きなＲＢを割り当てることになり、他セル干渉により受信品質が低下し、受信誤りが発生しやすいという問題がある。希望受信電力に対する他セル干渉電力の割合が大きい、通信品質の悪いユーザに、特に、受信誤りが発生しやすい。
　図２では、セクタ１で、ＶＲＢ番号３を新たに予約したため、その隣接セルのセクタ５との間で、相互干渉が発生し、受信誤り率が高くなるおそれがある。また、ＶＲＢ番号の１と２は、既に隣接セルと同一ＶＲＢを割り当て済みのため、受信誤り率が高くなりやすい問題がある。そして、パーシステントスケジューリングでは、その周期性のために、上記問題が継続することが問題となる。また、受信誤り率が高くなるために、再送回数が増加し、その結果、無線リソースの利用効率が低下することも問題である。
　一方、この種のリソース割り当てに関連する技術として、例えば特許文献１には、使用していないスロットを検索し、所定条件に合ったスロットを用いて伝送を行なう無線通信システムが開示されている。この無線通信システムは、スロットの検索開始点を、基地局と移動局との間の相対位置関係、例えば距離に応じて決定する決定手段を備える。しかし、このような決定手段を用いても、基地局間で検索開始点が異なるとは限らず、上記問題解決のための有効策とはなり得ない。
　本発明の企図するところは、予約型スケジューリングにおいて受信誤りの発生を抑制できるリソース割り当て方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て方法であって、前記無線リソースをリソース番号で管理するステップと、前記通信エリアをエリア番号で識別するステップと、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するステップを含むリソース割り当て方法が提供される。
　本発明の第２の態様によれば、複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当てシステムであって、前記無線リソースをリソース番号で管理する管理手段と、前記通信エリアをエリア番号で識別する識別手段と、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するスケジューリング手段を備えるリソース割り当てシステムが提供される。
　本発明の第３の態様によれば、複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て装置であって、前記無線リソースをリソース番号で管理する管理手段と、前記通信エリアをエリア番号で識別する識別手段と、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するスケジューリング手段を備えるリソース割り当て装置が提供される。
　本発明の第４の態様によれば、複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て装置のコンピュータに、前記無線リソースをリソース番号で管理するステップと、前記通信エリアをエリア番号で識別するステップと、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するステップを実行させるためのリソース割り当て用プログラムが提供される。
　なお、上記のいずれの態様においても、端末との通信品質を測定するようにしても良い。この場合、前記検索開始リソース番号の決定は、前記エリア番号と前記通信品質に応じて行う。また、前記検索開始リソース番号の決定は、前記検索開始リソース番号を隣接通信エリア間で異なるように行なう。
　本発明により得られる効果をリソース割り当て方法に関して説明すると以下の通りである。
　第１の効果は、受信誤りの発生を抑制した予約型スケジューリングを実施できることである。その理由は、割り当てるＶＲＢ番号を決定するための検索開始ＶＲＢ番号を、エリア番号に応じて隣接する通信エリア間で異なるように設定できるため、他セル干渉を抑制できるからである。
　第２の効果は、無線リソースの利用効率を改善できることである。その理由は、上記第１の効果により、受信誤りの発生が抑制されるため、再送回数が減少するからである。
　以上の効果は、本発明によるリソース割り当てシステム及びリソース割り当て装置でも同様である。
　図１は、これまでの予約型スケジューリングで使用されるＲＢの予約マップのイメージ図である。
　図２は、これまでの技術を適用した場合のＶＲＢの割り当て例を示すイメージ図である。
　図３は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
　図４は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの一例を説明する図である。
　図５は、本発明の第１の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
　図６は、本発明の第１の実施形態によるＶＲＢの割り当て例を示すイメージ図である。
　図７は、本発明の第１の実施形態の検索開始ＶＲＢ番号のリストの一例を示す図である。
　図８は、本発明の第２の実施形態による無線通信システムにおける基地局及び端末の構成を示すブロック図である。
　図９は、本発明の第２の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
　図１０は、本発明の第２の実施形態によるＶＲＢの割り当て例を示すイメージ図である。
　以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞（セルＩＤに基づいて検索開始ＶＲＢを決定）
［構成の説明］
　図３は、本発明が適用されるリソース割り当て装置である、基地局の構成を示す。本実施形態では、無線通信システムとして、下りリンクを例にして説明する。
　図３を参照すると、本無線通信システムは、基地局１００と端末２００を含む。基地局１００と端末２００は無線チャネルによって接続され、基地局１００は図示しないネットワークと接続されている。また、図示していないが、基地局１００は複数の端末と接続することができる。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。
　図３において、基地局１００は、基地局動作部１０１と、トラヒック発生部１０２と、リソース管理部１０３と、エリア識別部１０４と、予約型スケジューリング部（スケジューリング手段）１０５を含んでいる。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。トラヒック発生部１０２は、ＶｏＩＰトラヒックのような、発生に規則性のあるトラヒックを発生する。リソース管理部１０３は、無線帯域の割り当て単位であるリソースブロック（ＲＢ）の予約状況を管理する管理手段としての機能を有する。エリア識別部１０４は、パケットにリソースを割り当てる通信エリア（セクタ）をエリア番号（セクタ番号）で識別する。予約型スケジューリング部１０５は、エリア識別部１０４で識別されたエリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、決定された検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するスケジューリング機能を有する。
　次に、制御装置の一例として、基地局を用いた場合を説明する。
　図４は、図３の基地局が適用される無線通信システムの一例を示す図である。基地局ＢＳ１はセルＣ１で無線通信サービスを提供し、アンテナに指向性を持たせることで、セルを３つのセクタＳ１、Ｓ２、Ｓ３に分割した３セクタセル構成をとっている。セクタＳ１には、端末ＵＥ１１１、ＵＥ１１２が存在している。基地局ＢＳ１が管理する他のセクタＳ２、Ｓ３についても同様である。また、基地局ＢＳ２、ＢＳ３についても、同様である。説明を簡単にするために、セクタＳ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７~Ｓ９に存在する端末は省略している。セクタ構成は３セクタセルとしたが、それ以外のセクタ構成でもよい。また、図示していないが、各基地局はネットワークを介して接続している。
　図４の構成の場合、端末ＵＥ１１１は、セクタＳ１の隣接基地局ＢＳ２のセクタＳ５との境界に近い位置に存在しているため、同一ＲＢを使って通信するときには、隣接基地局から強い干渉を受ける。この隣接するセクタを「隣接基地局セル」と呼ぶ。また、端末ＵＥ１１２は、同一基地局ＢＳ１の隣接セクタＳ２との境界に近い位置に存在しているため、同一ＲＢを使って通信する場合、隣接セクタからの強い干渉を受ける。この隣接するセクタを「隣接セクタ」と呼ぶ。各セル、セクタは、識別子（セル番号、セクタ番号）で識別できる。なお、セクタ、セクタ番号はそれぞれエリア、エリア番号と呼ばれても良い。
［動作の説明］
　次に、本実施形態の動作について図面を参照して説明する。図５は、トラヒック発生部１０２でＶｏＩＰトラヒックが発生した場合、予約型スケジューリング部１０５がパーシステントスケジューリングでリソース割り当てを行う動作手順を示す。
　予約型スケジューリング部１０５は、割り当て可能なＶＲＢがあるフレームから、送信遅延が最小となるフレームを選択し、割り当てるフレーム番号を決定する（Ｓ１０１）。予約型スケジューリング部１０５は、次に、割り当てるＶＲＢ番号を決定するため、セクタに応じたＲＢの検索開始位置、ここでは検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を決定する（Ｓ１０２）、予約型スケジューリング部１０５は、特に、相互に及ぼし合う干渉電力が大きいと予測される、隣接基地局セル間、隣接セクタ間で、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）ができるだけ異なるように決定する。予約型スケジューリング部１０５は、次に、割り当てるＶＲＢを、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）から番号が大きくなる順番に検索し、最初に見つかった割り当て可能なＶＲＢを、割り当てるＶＲＢとして選択する（Ｓ１０３）。予約型スケジューリング部１０５は、ＶＲＢ番号がＮｕｍ＿ＶＲＢとなっても、割り当て可能なＶＲＢが見つからない場合、ＶＲＢ番号を”１”にリセットして、検索を継続する。予約型スケジューリング部１０５は、次に、決定した割り当てに基づいて予約マップを更新し、割り当てるリソースの情報を端末に通知する（Ｓ１０４）。
　本実施形態によれば、隣接基地局セル間、及び隣接セクタ間で、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）が異なるため、低負荷時、割り当てるＰＲＢが、隣接基地局セル、及び隣接セクタでは、使用されない確率が高くなる。その結果、干渉電力が小さくなるため、受信誤りの発生を抑制することができる。
［実施例の説明］
　次に、本実施形態の実施例について図面を参照して説明する。
　予約型スケジューリング部１０５は、図５のステップＳ１０２においてセクタに応じた検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を決定する際は、端末と通信を行うセクタのセクタ番号Ｓｅｃｔ＿ＩＤを用いて例えば次の式（１）で計算する。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＝ＭＯＤ（ａ＿ｓｔｉｄ　＊　Ｓｅｃｔ＿ＩＤ＋ｂ＿ｓｔｉｄ，Ｎｕｍ＿ＶＲＢ）　　　（１）
　式（１）において、ＭＯＤ（ｘ，ｙ）は、引数ｘをｙで割った余りを返す関数である。Ｎｕｍ＿ＶＲＢはフレーム毎の全ＶＲＢ数を表し、ａ＿ｓｔｉｄ、ｂ＿ｓｔｉｄはそれぞれ補正係数を表す。予約型スケジューリング部１０５は、特に、相互に及ぼし合う干渉電力が大きいと予測される、隣接基地局セル間、隣接セクタ間で、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）ができるだけ異なるようにパラメータを設定する。
　図６は、検索開始ＶＲＢ番号と、割り当てＶＲＢの選択例である。検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を決めるためのパラメータを、以下の値とする。
　Ｓｅｃｔ＿ＩＤ＝１（セクタ１）、ａ＿ｓｔｉｄ＝１、ｂ＿ｓｔｉｄ＝３、Ｎｕｍ＿ＶＲＢ＝９
　予約型スケジューリング部１０５は、割り当てるフレーム番号を決定した後（Ｓ１０１）、以下の計算結果から、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を４と設定する（Ｓ１０２）。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＝ＭＯＤ（１＊１＋３，９）＝４
　従って、予約型スケジューリング部１０５は、ＶＲＢ番号を、４→５→・・・→９→１→２→３の順に検索することになる。予約型スケジューリング部１０５は、検索の結果、ＶＲＢ番号４は割り当て済みなので、５を割り当てる。この時、隣接基地局セル（セクタ５）のＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）は８（＝ＭＯＤ（１＊５＋３，９）となるので、セクタ１と同一のＶＲＢを割り当てることを避けることができる。
　本実施例では、ＶＲＢを１つ割り当てる場合の例を示したが、複数割り当てる場合でも適用可能である。
　また、検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）の計算方法は、上記式（１）以外にも考えられる。まず、以下の式（２）が考えられる。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＝ＣＥＩＬ（ＲＡＮＤ（Ｓｅｃｔ＿ＩＤ）＊　Ｎｕｍ＿ＶＲＢ）　　　（２）
　ＣＥＩＬ（ｘ）は、引数ｘを下まわらない最小の整数を返す関数であり、ＲＡＮＤ（ｘ）は、引数ｘに応じた０から１の間の擬似乱数を返す関数である。式（２）により、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）は、１からＮｕｍ＿ＶＲＢの間のランダムな整数となる。式（２）によって、図４のように、セル番号やセクタ番号が規則的に設定されていない場合でも、隣接基地局セル、隣接セクタ毎に、ある程度、異なるＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を設定できる。
　また、以下の式（３）も考えられる。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＝Ｎｕｍ＿ＶＲＢ／３　＊　ＭＯＤ（Ｓｅｃｔ＿ＩＤ，３）　　　（３）
　式（３）により、図４のように、３セクタセルでかつセクタ番号が規則的に設定されている場合、隣接基地局セル、及び隣接セクタで、ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）を完全に異なるよう設定できる。
　図７に、式（３）によって計算された、図４の各セクタに対応したＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ）のリスト例を示す。
＜第２の実施形態＞（セルＩＤとユーザの通信品質に基づいて検索開始ＶＲＢを決定）
［構成の説明］
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　図８は、本発明の第２の実施形態におけるリソース割り当て装置である基地局の構成を示す図である。第２の実施形態では、通信システムとして、上りリンクを例に取って説明する。
　図３の第１の実施形態と比較すると、基地局１００’が、トラヒック発生部（図３の１０２）の代わりに、端末状態測定部（測定手段）１０６を含む点が異なる。
　端末２００は、端末動作部２０１とトラヒック発生部２０２を含む。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。無線通信システムにおいて一般的な機能であるが、端末動作部２０１は、基地局１００に通信品質情報を送信する。通信品質情報とは、パスロスや、基地局が送信するパイロット信号のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）や、端末の送信電力の余裕度を表すＰｏｗｅｒ　Ｈｅａｄ　Ｒｏｏｍ（ＰＨＲ）情報などを指す。トラヒック発生部２０２は、ＶｏＩＰトラヒックのような、発生に規則性があるトラヒックを発生する機能と、トラヒックが発生した場合、所定のタイミングで、バッファサイズを基地局に通知する機能を有する。バッファサイズとは、端末２００に滞留しているデータサイズを指す。
　基地局１００’において、端末状態測定部１０６は、端末の通信品質に応じて、端末をグループ分けする機能を有する。第２の実施形態では、通信品質が所定のしきい値よりも悪い端末を低品質ユーザ、それ以外の端末を非低品質ユーザとしてそれぞれ識別する。予約型スケジューリング部１０５は、バッファサイズが通知された端末に対して、リソース割り当てを行う。
［動作の説明］
　次に、第２の実施形態の動作について図面を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、図５に代えて図９に示す動作を実施する点が異なる。
　図９を参照すると、図５のＳ１０２が、Ｓ１１１に代わっている。即ち、予約型スケジューリング部１０５は、割り当てるフレーム番号を決定した後（Ｓ１０１）、割り当てるＶＲＢ番号を決定するため、セクタと端末の通信品質に応じた検索開始位置、すなわち検索開始ＶＲＢ番号を決定する（Ｓ１１１）。例えば、端末が低品質ユーザの場合とそうでない場合に分けて検索開始ＶＲＢ番号を決定する。
　第２の実施形態によれば、隣接基地局セル間、及び隣接セクタ間で、低品質ユーザの検索開始ＶＲＢ番号が異なるため、低品質ユーザに割り当てたＰＲＢが、隣接基地局セル、及び隣接セクタでは、使用されないか、或いは非低品質ユーザに割り当てられる確率が高くなる。隣接基地局セル及び隣接セクタでＰＲＢが使用されない場合、干渉電力が小さくなるため、受信誤りの発生を抑制することができる。また、非低品質ユーザに割り当てられている場合、非低品質ユーザは、隣接基地局セル、及び隣接セクタの境界近くには位置しないため、上りリンクに与える干渉電力が小さくなり、受信誤りの発生を抑制することができる。
［実施例の説明］
　次に、第２の実施形態の実施例について図面を参照して説明する。
　予約型スケジューリング部１０５は、図９のステップＳ１１１において検索開始ＶＲＢ番号を決定する際は、端末と通信を行うセクタのセクタ番号（Ｓｅｃｔ＿ＩＤ）と端末の通信品質に依存し、例えば以下の式（４）で計算を行なう。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｌｏｗｕｅ＝ＭＯＤ（ａ＿ｓｔｉｄ　＊　Ｓｅｃｔ＿ＩＤ＋ｂ＿ｓｔｉｄ，Ｎｕｍ＿ＶＲＢ）　　　（４）
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｕｎｌｏｗｕｅ
　＝ＭＯＤ（ａ＿ｓｔｉｄ　＊　Ｓｅｃｔ＿ＩＤ＋ｂ＿ｓｔｉｄ＋ｃ＿ｓｔｉｄ，Ｎｕｍ＿ＶＲＢ）　　　　　　　　（５）
　予約型スケジューリング部１０５は、端末が低品質ユーザである場合、式（４）を用いて検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｌｏｗｕｅ）を計算し、非低品質ユーザである場合、式（５）を用いて検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｕｎｌｏｗｕｅ）を計算する。式（４）は式（１）と実質同一である。つまり、式（５）は式（１）に補正係数ｃ＿ｓｔｉｄを追加した式である。予約型スケジューリング部１０５は、干渉電力が大きいと予測される、隣接基地局セル間、隣接セクタ間で、低品質ユーザの検索開始ＶＲＢ番号であるＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｌｏｗｕｅができるだけ異なるようにパラメータを設定する。
　図１０は、リソースを予約する端末が非低品質ユーザである場合の検索開始ＶＲＢ番号と、割り当てＶＲＢの選択例である。検索開始ＶＲＢ番号を決めるためのパラメータを、以下の値とする。
　Ｓｅｃｔ＿ＩＤ＝１（セクタ１）、ａ＿ｓｔｉｄ＝１、ｂ＿ｓｔｉｄ＝３、ｃ＿ｓｔｉｄ＝３、Ｎｕｍ＿ＶＲＢ＝９
　予約型スケジューリング部１０５は、割り当てるフレーム番号を決定した後（Ｓ１０１）、以下の計算結果から、非低品質ユーザの検索開始ＶＲＢ番号（ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｕｎｌｏｗｕｅ）を７と設定する（Ｓ１１１）。
　ＶＲＢ＿ＩＤ＿Ｓｔ＿ｕｎｌｏｗｕｅ＝ＭＯＤ（１　＊　１＋３＋３，９）＝７
　従って、予約型スケジューリング部１０５は、ＶＲＢ番号を、７→８→９→１→・・・→６の順に、検索することになる。予約型スケジューリング部１０５は、検索の結果、ＶＲＢ番号７は割り当て済みなので、ＶＲＢ番号８を割り当てる。ＶＲＢ番号８は、非低品質ユーザとして識別された端末に割り当てるので、隣接基地局セル（セクタ５）の上りリンクへの干渉電力は小さくなる。従って、隣接基地局セル（セクタ５）では、ＶＲＢ番号８を低品質ユーザとして識別された端末に割り当て済みであるが、その上りリンクの通信品質の劣化が抑制されるため、受信誤りの発生を抑制することができる。
　検索開始ＶＲＢ番号の計算方法は、第１の実施形態と同様に式（２）、（３）を用いるなど、他にも考えられる。
＜その他の実施形態＞
　以上の実施形態では、トラヒックの発生が規則的で、そのトラヒックの送信に対して周期的に使用できるリソースを予約する通信システムであれば、上りリンク、下りリンクに関わらず、周波数多重を適用するＦＤＭＡ方式を用いた他の通信システムにも適用できる。また、フローチャートや計算式を用いて説明した各実施形態の動作は、その動作手順を予めプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読み取らせて実行させるように構成できることは明白である。
　以上、本発明を、複数の実施形態を参照して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、請求項に記載された本発明の精神や範囲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１０月１６日に出願された日本出願特願２００８−２６６９７４号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

Claims (12)

  1. 複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て方法であって、
    　前記無線リソースをリソース番号で管理するステップと、
    　前記通信エリアをエリア番号で識別するステップと、
    　前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するステップを含むことを特徴とするリソース割り当て方法。
  2. 端末との通信品質を測定するステップをさらに含み、前記検索開始リソース番号を決定するステップでは前記エリア番号と前記通信品質に応じて、検索開始リソース番号を決定することを特徴とする請求項１に記載のリソース割り当て方法。
  3. 前記検索開始リソース番号を決定するステップでは、前記検索開始リソース番号を隣接通信エリア間で異なるように決定することを特徴とする請求項１または２に記載のリソース割り当て方法。
  4. 複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当てシステムであって、
    　前記無線リソースをリソース番号で管理する管理手段と、
    　前記通信エリアをエリア番号で識別する識別手段と、
    　前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するスケジューリング手段を備えることを特徴とするリソース割り当てシステム。
  5. 端末との通信品質を測定する測定手段をさらに含み、前記スケジューリング手段では前記エリア番号と前記通信品質に応じて、検索開始リソース番号を決定することを特徴とする請求項４に記載のリソース割り当てシステム。
  6. 前記スケジューリング手段では、前記検索開始リソース番号を、隣接通信エリア間で異なるように決定することを特徴とする請求項４または５に記載のリソース割り当てシステム。
  7. 複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て装置であって、
    　前記無線リソースをリソース番号で管理する管理手段と、前記通信エリアをエリア番号で識別する識別手段と、前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するスケジューリング手段を備えることを特徴とするリソース割り当て装置。
  8. 端末との通信品質を測定する測定手段をさらに含み、前記スケジューリング手段では前記エリア番号と前記通信品質に応じて、検索開始リソース番号を決定することを特徴とする請求項７記載のリソース割り当て装置。
  9. 前記スケジューリング手段では、前記検索開始リソース番号を、隣接通信エリア間で異なるように決定することを特徴とする請求項７または８に記載のリソース割り当て装置。
  10. 複数の通信エリアで複数の同じ無線リソースを用い、通信エリアに存在する端末とのデータ通信に周期的に使用できるリソースを予約する通信システムにおけるリソース割り当て装置のコンピュータに、
    　前記無線リソースをリソース番号で管理するステップと、
    　前記通信エリアをエリア番号で識別するステップと、
    　前記エリア番号に応じて検索開始リソース番号を決定し、前記検索開始リソース番号から順に検索して、割り当てる無線リソースを決定するステップを実行させるためのリソース割り当て用プログラム。
  11. 前記コンピュータに更に端末との通信品質を測定するステップを実行させ、前記割り当てる無線リソースを決定するステップでは前記エリア番号と前記通信品質に応じて、検索開始リソース番号を決定することを特徴とする請求項１０に記載のリソース割り当て用プログラム。
  12. 前記割り当てる無線リソースを決定するステップでは、前記検索開始リソース番号を隣接通信エリア間で異なるように決定することを特徴とする請求項１０または１１に記載のリソース割り当て用プログラム。
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