WO2017098588A1 - 無線通信システム、基地局、端末およびスケジューリング方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局、端末およびスケジューリング方法 Download PDF

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WO2017098588A1
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terminal
base station
scheduling
data
scheduling request
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PCT/JP2015/084452
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孝斗 江崎
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富士通株式会社
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    • H04W28/0278—Traffic management, e.g. flow control or congestion control using buffer status reports
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W72/00—Local resource management
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    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H04W72/1268—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows of uplink data flows
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/52—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on load

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system, a base station, a terminal, and a scheduling method for scheduling radio communication of terminals.
  • next-generation communication systems there is a need to reduce the delay time in the wireless communication section in order to increase the efficiency of TCP / IP, which is responsible for the spread of real-time applications and almost all traffic (for example, Non-Patent Documents 1 to 3 below) reference.).
  • the reduction of the delay is effective for executing the processing of the real-time application.
  • the base station performs scheduling without considering the size of data transmitted by the terminal. For this reason, for example, in the case of small data such that the terminal completes communication by one transmission, the terminal does not transmit data for the remaining time allocated by scheduling, so the allocation for the remaining part is wasted.
  • a predetermined time for example, 20 msec
  • the size of data transmitted by the terminal is unknown.
  • the base station cannot actively allocate radio resources until the base station receives a notification of data size from the terminal.
  • the response delay at the time of scheduling request for uplink communication cannot be eliminated.
  • the base station cannot change the scheduling until it receives a notification that the data size is 0 from the terminal. Will continue to transmit data channels that do not transmit. As a result, limited radio resources are wasted and the power consumption of the terminal cannot be reduced.
  • the above-mentioned problems such as the fact that data of a small size as described above (TCP ACK, etc.) are very likely to occur and radio resources are wasted cannot be solved.
  • an object of the present invention is to prevent resource depletion due to wasteful allocation of uplink communication resources and to quickly allocate uplink communication resources.
  • the wireless communication system includes a terminal and a base station that performs scheduling of the wireless communication of the terminal based on a scheduling request for the uplink resource of the terminal.
  • the request includes a data size of data to be transmitted to the base station and transmits the data to the base station, and the base station performs scheduling according to the data size included in the scheduling request.
  • FIG. 1 is a diagram of a configuration example of a radio communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram of a hardware configuration example of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a chart illustrating a setting example of a buffer state threshold according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a notification content example of the buffer state threshold according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a chart of another setting example of the buffer state threshold according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram of a hardware configuration example of the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram of a functional configuration example of the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a chart of an example of symbol modulation of the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart of a process example of buffer state index determination by the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram of an example of a functional configuration of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a chart of a setting table related to data size determination at the time of scheduling by the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of an example of scheduling processing by the scheduling unit of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart of details of the scheduling process according to the first embodiment.
  • Part 1 is a flowchart of details of the scheduling process according to the first embodiment.
  • Part 2 is a flowchart of details of the scheduling process according to the first embodiment.
  • Part 3 FIG.
  • FIG. 15 is a sequence diagram illustrating data transmission between the terminal and the base station according to the first embodiment.
  • Part 1 FIG. 16 is a sequence diagram illustrating data transmission between the terminal and the base station according to the first embodiment.
  • Part 2 FIG. 17 is a chart of a setting example of scheduling request radio resources by the terminal according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram of a configuration example of the receiving unit of the base station according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart of a process example of data size estimation of a terminal by the base station according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a flowchart of a buffer state threshold calculation process example by the base station according to the third embodiment.
  • FIG. 21 is a sequence diagram showing a scheduling procedure according to an existing technique.
  • FIG. 22 is a sequence diagram showing another example of the scheduling procedure according to the existing technology.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to the first embodiment.
  • the wireless communication system 100 includes a base station 101 and a terminal 110.
  • the base station 101 notifies the terminal 110 under the cell of the parameter D1 related to the wireless communication as the broadcast information or the setting of each terminal 110 individually.
  • the terminal 110 notifies the base station 101 of a scheduling request D2, and prompts generation of scheduling (information) D3 for uplink communication (UL).
  • the terminal 110 transmits the scheduling request D2 including a signal related to the data size of data to be transmitted to the base station 101.
  • the terminal 110 may transmit a signal indicating the value of the data size of data to be transmitted to the base station 101 in the scheduling request D2.
  • a value (buffer state index) corresponding to the data size may be transmitted without transmitting the data size itself (details will be described later).
  • the base station 101 can know the data size to be transmitted by the terminal 110 based on the data size included in the scheduling request D2.
  • the base station 101 performs scheduling having a scheduling data size suitable for the data size of the terminal 110 (for example, the number of times of scheduling).
  • the terminal 110 performs data transmission D4 to the base station 101 using the data channel based on the scheduling D3 received from the base station 101.
  • FIG. 2 is a diagram of a hardware configuration example of the base station according to the first embodiment.
  • the base station (eNB) 101 includes a radio control device (REC: Radio Equipment Control) 201 and a radio device (RRH: Remote Radio Head) 202.
  • Base station 101 also includes a communication path 203 between REC 201 and RRH 202, and antenna 204.
  • CPRI Common Public Radio Interface
  • CPRI Common Public Radio Interface
  • the REC 201 includes a control unit 211, a scheduling unit 212, a baseband signal processing unit 213, a storage unit 214, and a bus 215.
  • the REC 201 is connected to an upper network device of the network network and other base stations 101 via a communication path (for example, an X2 interface or an S1 interface), and transmits / receives data to / from the terminal according to a predetermined line protocol. To do.
  • the control unit 211 controls the entire REC 201. For example, it includes processing related to control of RRC (Radio Resource Control) and higher layers.
  • the scheduling unit 212 performs processing for assigning radio resources for radio communication with the terminal 110.
  • the baseband signal processing unit 213 generates a baseband signal.
  • the storage unit 214 is a memory that stores and holds various types of information for processing performed by the control unit 211 and the scheduling unit 212.
  • the control unit 211 and the scheduling unit 212 can be configured using, for example, individual or the same CPU.
  • the CPU implements the functions of the control unit 211 and the scheduling unit 212 by reading and executing the processing program stored in the storage unit 214 and holding the processing data being executed in the storage unit 214.
  • the storage unit 214 may be provided separately for the control unit 211 and the scheduling unit 212.
  • a digital signal processor (DSP) or a field-programmable gate array (FPGA) can be used.
  • the RRH 202 transmits / receives data to / from the terminal via the antenna 204 by radio communication at a predetermined frequency (RF: Radio Frequency).
  • RF Radio Frequency
  • the RRH 202 inputs / outputs wireless communication data to / from the REC 201 (baseband signal processing unit 213) via the communication path 203.
  • the base station 101 notifies the terminal 110 of buffer state threshold information using broadcast information (parameter D1 related to wireless communication).
  • the buffer state threshold is used when the terminal 110 converts the size of transmission data (the amount of data stored in the transmission buffer of the terminal 110) into an index value (buffer state index) of a predetermined length.
  • the size of transmission data is the amount of data stored in the transmission buffer, in other words, the size of data to which uplink radio resources are not allocated.
  • the terminal 110 notifies the base station 101 of the buffer status index with an index value of 2 bits (0 to 3), for example.
  • the terminal 110 indexes the buffer state and notifies the base station.
  • the base station 101 refers to predetermined correspondence information (setting table) with respect to the index value notified from the terminal 110, and determines the data size that the terminal 110 actually transmits.
  • the buffer state threshold is not limited to the base station 101 notifying the terminal 110.
  • the buffer state threshold value may be set in the terminal 110 in advance, or may be set in the terminal by arbitrary or periodic download from an Internet server or the like.
  • the buffer state threshold can be updated by the terminal 110 being held in a memory (a storage unit 505 described later) or the like.
  • FIG. 3A is a chart illustrating a setting example of a buffer state threshold according to the first embodiment.
  • An example of the correspondence between the buffer state threshold ⁇ n (n: 0 to 3) and the transmission data size D generated in the terminal 110 is shown.
  • the transmission data size D is divided into four stages (buffer status indexes 0 to 3) in the range of 0 to D.
  • the terminal 110 notifies the base station 101 of a buffer status index (0 to 3) corresponding to the transmission data size D.
  • a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) format 1 signal can be used.
  • the base station 101 can determine the transmission data size D based on the buffer status index (0 to 3) notified from the terminal 110. For example, by using correspondence information (setting table) as shown in FIG. 3A, when the buffer status index is “1”, the transmission data size D of the terminal is in the range of “ ⁇ 0 ⁇ D ⁇ 1 ”. It can be judged.
  • the buffer state threshold 300 is set in the control unit 211 as a parameter for each cell, and is notified to the terminal 110 of the entire cell covered by the base station 101, for example, as a part of SIB (System Information Block).
  • SIB System Information Block
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a notification content example of the buffer state threshold according to the first embodiment.
  • the notification using the broadcast information for example, it can be transmitted to the terminal 110 as an RRC message 310.
  • the terminal 110 receives the RRC message 310 message
  • the terminal 110 sets the data size values notified as buffer StatusThreshold 0, 1, 2 as buffer state thresholds 0, 1, 2.
  • a representative value of the data size value is determined in advance, and the threshold value can be set with a small number of bits by notifying the terminal 110 of the number (size index) corresponding to the representative value. Can be notified.
  • FIG. 4 is a chart showing another example of setting the buffer status threshold according to the first embodiment.
  • terminal 110 prepares in advance a data size setting table 400 of threshold value ⁇ n corresponding to the index value of the size index, and the index broadcast from base station 101 with reference to setting table 400 A threshold corresponding to the value is determined.
  • the base station 101 does not notify the terminal 110 using the broadcast information (parameter D1 related to wireless communication) about the buffer state threshold value, but notifies the buffer state threshold every time the base station 101 communicates with each terminal 110. May be.
  • a parameter setting such as RRC Connection Reconfiguration is notified including a threshold (buffer state threshold 300 or the like).
  • a threshold buffer state threshold 300 or the like.
  • FIG. 5 is a diagram of a hardware configuration example of the terminal according to the first embodiment.
  • the terminal 110 that wirelessly communicates with the base station 101 is, for example, a mobile phone such as a smart phone, or an information processing apparatus having a wireless communication function.
  • the terminal 110 includes a control unit 501, a baseband unit 502, an RF circuit 503, an antenna 504, and a storage unit 505.
  • the control unit 501 controls the entire terminal 110. For example, processing related to control of RRC and higher layers is included.
  • the baseband unit 502 generates a baseband signal.
  • the RF circuit 503 transmits and receives data to and from the base station 101 via the antenna 504 by wireless communication at a predetermined frequency (RF). In addition, wireless communication data is input to and output from the baseband unit 502.
  • the control unit 501 can be configured using, for example, a CPU.
  • the CPU implements the function of the control unit by reading and executing the processing program stored in the storage unit 505 and holding the processing data being executed in the storage unit 505.
  • the baseband unit 502 can be configured by a DSP, FPGA, or the like.
  • the storage unit 505 may be provided separately for the control unit 501 and the baseband unit 502.
  • FIG. 6 is a block diagram of a functional configuration example of the terminal according to the first embodiment.
  • the internal configurations of the control unit 501 and the baseband unit 502 of the terminal 110 illustrated in FIG. 5 will be described.
  • the control unit 501 includes a scheduling request unit 601 that makes a scheduling request to the base station 101.
  • Baseband section 502 includes symbol modulation section 602, modulation section 603, and baseband signal generation section 604.
  • the scheduling request unit 601 sets the buffer status index (0 to 3) corresponding to the size of the transmission buffer (transmission data size D) when the terminal 110 transmits data to the base station 101, along with the scheduling request transmission setting, and the symbol modulation unit 602. Notify
  • the symbol modulation unit 602 When the symbol modulation unit 602 receives the scheduling request transmission setting, the symbol modulation unit 602 performs symbol modulation of the scheduling request according to the buffer status index.
  • FIG. 7 is a diagram of an example of symbol modulation of the terminal according to the first embodiment.
  • An example of a QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation point corresponding to each value of the buffer state index performed by the symbol modulation unit 602 is shown.
  • the modulation symbol output from the symbol modulation unit 602 is modulated into a PUCCH format 1 signal by the modulation unit 603.
  • the modulation output is converted into a time domain signal by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform), CP (Cyclic Prefix), etc., in the baseband signal generation unit 604.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • CP Cyclic Prefix
  • This modulated output is output to the RF circuit 503 and transmitted to the base station 101 via the antenna 504.
  • FIG. 8 is a flowchart of a process example of buffer state index determination by the terminal according to the first embodiment.
  • the terminal 110 transmits a scheduling request D2 to the base station 101.
  • a scheduling request D2 For example, in LTE, a control channel called Scheduling Request is prepared for uplink communication, and the scheduling request D2 is transmitted to the base station 101 using the corresponding control channel.
  • the control unit 501 (scheduling request unit 601) compares the buffer state threshold value 300 notified in advance from the base station 101 with the transmission data size D, thereby obtaining a buffer state index (0 to 0). 3) is acquired.
  • the transmission data size D is compared in the order of the smaller thresholds ⁇ 0 , ⁇ 1 , ⁇ 2 , and if within the range of any size (step S802: Yes), the scheduling request unit 601 performs loop processing (step S803) is terminated, and the process proceeds to step S804.
  • step S804 the scheduling request unit 601 sets the buffer status index i (0 to 3) corresponding to the transmission data size D as a comparison result (step S804), and the above processing is terminated.
  • FIG. 9 is a block diagram of a functional configuration example of the base station according to the first embodiment.
  • the RRH 202 of the base station 101 includes a carrier wave removal unit 901.
  • Baseband signal processing section 213 includes subcarrier separation section 902, demodulation section 903, and buffer state index determination section 904.
  • the scheduling unit 212 includes an uplink scheduling processing unit 905.
  • the carrier wave is removed by the carrier wave removal unit 901 by an AD converter (ADC) or the like, and is output to the baseband signal processing unit 213 as a baseband signal.
  • ADC AD converter
  • the subcarrier separation unit 902 of the baseband signal processing unit 213 performs FFT signal processing on the baseband signal to acquire a reception signal of each subcarrier in the reception frequency band (frequency domain subcarrier separation), and frequency domain subcarriers Outputs the signal after carrier separation.
  • Demodulation section 903 demodulates the received scheduling request according to PUCCH format 1 and outputs a demodulated symbol.
  • the buffer state index determination unit 904 restores the buffer state index transmitted by the terminal 110 according to the output demodulated symbol. The restored buffer status index is notified to the scheduling unit 212 (uplink scheduling processing unit 905) together with the scheduling request.
  • the scheduling unit 212 (uplink scheduling processing unit 905) performs uplink communication scheduling of the terminal 110 that has transmitted the received scheduling request. At this time, the scheduling unit 212 determines how much transmission data (including the remaining transmission data) exists in the corresponding terminal according to the buffer status index received from the scheduling-target terminal 110.
  • FIG. 10 is a chart showing a setting table for determining the data size at the time of scheduling by the base station according to the first embodiment.
  • the scheduling unit 212 sets, for example, the maximum buffer size represented by the buffer status index with respect to the buffer status index received from the terminal 110, and the scheduling data size Sd (Sd1, Sd2,. ).
  • FIG. 10 shows the relationship between the buffer status index and the scheduling data size in this case.
  • FIG. 11 is a flowchart of an example of scheduling processing by the scheduling unit of the base station according to the first embodiment.
  • Scheduling section 212 first selects terminal 110 holding data to be transmitted to base station 101 as scheduling target terminal 110 (step S1101).
  • the scheduling unit 212 calculates a scheduling metric indicating the scheduling priority for the scheduling target terminal 110 (step S1102). Finally, the scheduling unit 212 determines a scheduling-assigned terminal 110 based on the calculated scheduling metric (step S1103).
  • FIG. 12 is a flowchart showing details of the scheduling process according to the first embodiment. An example of processing for selecting the scheduling target terminal 110 performed by the scheduling unit 212 illustrated in step S1101 of FIG. 11 will be described.
  • the scheduling unit 212 searches for the terminal 110 having a notification of the scheduling request from the baseband signal processing unit 213 among all the terminals 110 within the communication range (cell). Then, the scheduling unit 212 sets a buffer size for the corresponding terminal 110 based on the buffer status index.
  • the scheduling unit 212 first initializes an index value (step S1201).
  • the index value u (index of scheduling target terminals) and index value U (number of scheduling target terminals) are both set to the initial value 0.
  • the scheduling unit 212 starts a loop process for searching for all the terminals 110 within the communication range (cell) (step S1202).
  • the processes in steps S1203 to S1207 are repeated until the search for all the terminals 110 in the communication range (cell) is completed.
  • a variable v is a variable indicating an index of all terminals within a communication range (cell) (including terminals other than scheduling target terminals)
  • a value V is the number of all terminals within the communication range.
  • step S1203 the scheduling unit 212 determines whether there is a scheduling request for the terminal 110 being processed.
  • step S1204 is executed.
  • step S1204 the scheduling unit 212 sets the buffer size ⁇ i corresponding to the buffer state index i notified from the terminal 110 as the buffer size B [v] at the time of scheduling (step S1204). If the terminal 110 has not requested scheduling (step S1203: No), the process proceeds to step S1205.
  • the buffer size B [v] is a variable for storing the buffer size in the v-th scheduling target terminal indicated by the index value v in the loop processing in steps S1202 to S1208.
  • step S1206 the terminal 110 having data to be transmitted is added as a user number u to the scheduling target (step S1206). Then, the addition of the terminal 110 increments the index value (u, U) (step S1207). Then, in order to search for all terminals 110 within the communication range (cell), v is incremented (step S1208), and the processing of steps S1203 to S1207 is continued. If v> V-1 in step S1202, all terminals have been searched, and the process shown in FIG. 12 is terminated.
  • FIG. 13 is a flowchart showing details of the scheduling process according to the first embodiment.
  • Various methods are conceivable as the wireless scheduling.
  • processing contents based on the calculation of the proportional metric (PF) scheduling metric will be described.
  • a value obtained by dividing the transmittable data rate of each terminal 110 to be scheduled by the average data rate of each terminal 110 is obtained as a scheduling metric as shown in the following formula (1).
  • the scheduling metric is used as an index representing the scheduling priority.
  • the transmittable data rate r u, f represents a transmittable data rate assumed from the radio quality of the terminal 110.
  • the scheduling priority of the terminals 110 whose radio quality is instantaneously high and the data rate is high between the terminals 110 having the same average rate is increased (numerator). Further, the scheduling priority of the terminals 110 that have disadvantaged the past communication opportunities is increased between the terminals 110 of the same wireless quality (denominator).
  • This PF scheme is a scheme for performing scheduling that balances the terminal 110 with high radio quality and the terminal 110 with low radio quality.
  • the scheduling unit 212 starts loop processing for the number of terminals U by the number of terminals 110 for the terminal 110 that is the scheduling target by executing each processing of FIG. 12 (step S1301). In this loop process, the processes in steps S1302 to S1304 are repeated for all the scheduling target terminals 110 until the process is completed.
  • step S1302 the scheduling unit 212 starts loop processing for all frequency resources (step S1302). In this loop process, each process of step S1303 is repeated until the number of frequency resources (the number of all frequencies F) is completed.
  • step S1303 the scheduling unit 212 calculates the scheduling metric shown in the above equation (1) (step S1303).
  • step S1304 In order to perform scheduling metric processing for frequency resources, the scheduling unit 212 increments f (step S1304), and continues processing in step S1303 until it reaches all frequencies (f> F-1 in step S1302). To do. Thereafter, in step S1305, scheduling metric processing is performed for all terminals 110 to be scheduled (step S1305). For this reason, the scheduling unit 212 increments u and continues the processing from step S1302 to step S1304 until reaching the number of all terminals to be scheduled (u> U-1 in step S1301). If u> U ⁇ 1 in step S1301, the scheduling metric processing for all scheduling target terminals is completed, and the process proceeds to step S1306.
  • the scheduling unit 212 determines, for example, one terminal 110 that gives the maximum scheduling metric for each frequency resource, using the calculated scheduling metric.
  • the transmission data size is determined in consideration of all the frequency resources allocated in the previous process.
  • the transmission data size is a data size used for scheduling by the base station 101 (scheduling unit 212) corresponding to the data size transmitted from the terminal 110.
  • step S1306 the scheduling unit 212 starts loop processing for all frequency resources (step S1306).
  • the processes in steps S1307 to S1311 are repeated until the number of frequency resources (the number of all frequencies F) is completed.
  • the scheduling unit 212 initializes the maximum metric M max (step S1307). Then, the scheduling unit 212 starts a loop process for the number U of processing target terminals (step S1308). In this loop processing, the processing from step S1309 to step S1310 is repeated for all target terminals 110 until the processing is completed.
  • step S1309 the scheduling unit 212 determines whether the scheduling metric of the terminal 110 being processed is the maximum (step S1309). If it is not the maximum (step S1309: No), the processing target terminal 110 is sequentially incremented (step S1311), and it is determined whether the scheduling metric is the maximum.
  • the scheduling unit 212 updates that the terminal 110 being processed is the maximum metric terminal (step S1310).
  • the loop processing (u> U-1) for the number U of all terminals and the loop processing (step S1312) for all frequency resources (f> F-1) are completed, one scheduling metric is maximized.
  • the maximum metric terminal (M max , u max ) is determined. Then, the process shown in FIG. 13 ends.
  • FIG. 14 is a flowchart showing details of the scheduling process according to the first embodiment. An example of allocation terminal determination processing performed by the scheduling section 212 shown in step S1103 of FIG. 11 is shown. Here, for example, one terminal 110 that gives the maximum scheduling metric for each frequency resource is determined.
  • the transmission data size is determined in consideration of all the frequency resources allocated in the previous process.
  • the transmission data size is a data size used for scheduling by the base station 101 (scheduling unit 212) corresponding to the data size transmitted from the terminal 110.
  • the terminal 110 When the determined transmission data size exceeds the buffer size (data size) of the terminal 110, it is determined that all scheduling for data to be transmitted by the terminal 110 is allocated, and is excluded from the scheduling target at the corresponding timing. Specifically, the terminal 110 excluded from the scheduling target is excluded from the scheduling target by setting the scheduling metric value to a minimum value that can be taken.
  • the scheduling unit 212 initializes the scheduling count addition flag mu of the terminal 110 whose transmission data size has not been received (step S1401). Thereafter, the scheduling unit 212 starts loop processing for all frequency resources (step S1402). In this loop process, the processes in steps S1403 to S1412 are repeated until the number of frequency resources (the number of all frequencies F) is completed.
  • the scheduling unit 212 initializes the maximum metric M max (step S1403). Then, the scheduling unit 212 starts a loop process for the number U of processing target terminals (step S1404). In this loop process, the processes in steps S1405 to S1406 are repeated for all target terminals 110 until the processes are completed.
  • step S1405 the scheduling unit 212 determines whether the scheduling metric of the terminal 110 being processed is the maximum (step S1405). If not the maximum (step S1405: No), the number u of the processing target terminals 110 is sequentially incremented (step S1407), and it is determined whether the scheduling metric is the maximum.
  • step S1405 If the scheduling metric of the terminal 110 being processed is the maximum (step S1405: Yes), the scheduling unit 212 updates that the terminal 110 being processed is the maximum metric terminal (step S1406).
  • the loop processing for the number U of all terminals is completed, one maximum metric terminal (M max , u max ) having the maximum scheduling metric is determined, and the process proceeds to step S1408.
  • the scheduling unit 212 assigns the corresponding frequency Rf (frequency resource) corresponding to the maximum metric to the user (terminal 110) having the maximum metric determined in step S1406 (step S1408). Thereafter, the scheduling unit 212 calculates the transmission data size Du max from the allocated resource (step S1409).
  • the scheduling unit 212 determines whether or not the transmission data size Du max exceeds the buffer size (data size) Bu max of the terminal 110 (step S1410).
  • the transmission data size Du max exceeds the data size Bu max transmitted by the terminal 110 (step S1410: Yes)
  • this terminal 110 is excluded from the subsequent scheduling targets (step S1411). ).
  • step S1410 if the transmission data size Du max does not exceed the data size Bu max transmitted by the terminal 110 (step S1410: No), the scheduling unit 212 proceeds to step S1412.
  • step S1412 the scheduling unit 212 initializes a scheduling request for the maximum metric terminal u max (step S1412) and increments f (step S1413). Then, the processing in steps S1403 to S1412 is continued until the frequency resource (f> F-1) is reached. If f> F-1 in step S1402, the allocation terminals for all frequency resources have been determined, and the processing shown in FIG. 14 is terminated.
  • 15 and 16 are sequence diagrams illustrating data transmission between the terminal and the base station according to the first embodiment. The timing of data transmission by the scheduling execution described above is shown.
  • FIG. 15 shows an example of scheduling when the data size transmitted by the terminal 110 is small.
  • the terminal (UE) 110 transmits a scheduling request D2 to the base station (eNB) 101.
  • the terminal 110 notifies the base station 101 of the data size of the data to be transmitted to the base station 101 in the scheduling request D2 (superimposed).
  • the data size is the transmission data size stored in the transmission buffer of the terminal 110.
  • the terminal 110 generates a plurality of stages (0 to 3) of buffer status index (BSRidx) corresponding to the transmission data size, and transmits the buffer status index to the base station 101 using the modulation symbol of the channel for transmitting the scheduling request D2. Can be notified to the base station 101 with a small amount of data.
  • BSRidx buffer status index
  • the terminal 110 monitors the radio resource to which the scheduling request is transmitted and receives the scheduling request D2 from the terminal 110, the terminal 110 is set as an uplink communication scheduling target.
  • the base station 101 demodulates the scheduling request received from the terminal 110. At this time, symbol demodulation is performed to restore the buffer status index, and the data size transmitted by the terminal 110 is determined. Thereby, the base station 101 determines the scheduling data size of the terminal 110.
  • the data size to be transmitted by the terminal 110 is small, and the data transmission D4 of the terminal 110 is completed with one scheduling D3 as the scheduling data size.
  • FIG. 16 shows an example of scheduling when the data size transmitted by the terminal 110 is large.
  • the base station 101 determines a scheduling data size based on the data size transmitted from the terminal 110 and performs n times of scheduling D3a to D3n.
  • the terminal 110 performs scheduled data transmissions D4a to D4n n times.
  • the base station performs scheduling according to the data size transmitted by the terminal.
  • useless scheduling such as scheduling multiple times regardless of the data size transmitted by the terminal can be prevented, the use efficiency of radio resources can be improved, and a response delay to a scheduling request can be prevented.
  • Embodiment 2 the data size transmitted by terminal 110 is included in scheduling request D2 as a buffer status index and transmitted to base station 101 (superimposition).
  • the base station 101 identifies the buffer status index based on the radio resource that has received the scheduling request D2.
  • FIG. 17 is a chart of a setting example of scheduling request radio resources by the terminal according to the second embodiment.
  • a setting example (setting table) 1700 of a radio resource of a scheduling request for a buffer status index is shown.
  • the terminal 110 selects one radio resource (A to D) for transmitting the scheduling request D2 according to the buffer status index (0 to 1) in the setting table 1700.
  • the terminal 110 implements the scheduling request
  • the plurality of radio resources A to D are, for example, for each frequency band that performs the scheduling request D2. More specifically, it indicates a type for distinguishing each user of a plurality of users (terminal 110) multiplexed by code / sequence / frequency shift or the like.
  • the terminal 110 makes the scheduling request D2 using the radio resources A to D corresponding to the data size (buffer state indexes 0 to 3) to be transmitted to the base station 101.
  • FIG. 18 is a diagram of a configuration example of the receiving unit of the base station according to the second embodiment.
  • the receiving unit 1800 is provided in the baseband signal processing unit 213 (see FIG. 9).
  • the reception unit 1800 includes a plurality of radio resource reception units 1801 to 1804, a comparison unit 1805, a threshold determination unit 1806, and a buffer status index calculation unit 1807.
  • a reception signal from the terminal 110 is branched and output to a plurality of radio resource receiving units 1801 to 1804, and the plurality of radio resource receiving units 1801 to 1804 are all about the radio resources A to D that the terminal 110 may transmit. Perform reception processing.
  • the comparison unit 1805 selects the radio resource with the highest SIR having the highest SIR (Signal to Interference Ratio) among all the radio resources A to D received and processed by the plurality of radio resource receiving units 1801 to 1804.
  • the threshold determination unit 1806 determines the maximum SIR value using a predetermined threshold and outputs the presence / absence of the scheduling request D2.
  • the buffer status index calculation unit 1807 calculates buffer status indexes 0 to 3 corresponding to the radio resource types A to D having the maximum SIR. Based on the calculated buffer status index, the data size transmitted by the terminal 110 is determined.
  • the receiving unit 1800 can easily determine the data size of the terminal 110 that has transmitted the scheduling request D2 only by determining the radio resource with the maximum SIR among the radio resources A to D. Then, the calculated buffer state index is notified to the scheduling unit 212.
  • the scheduling process in the scheduling unit 212 is the same as that in the first embodiment.
  • the notification of the index value from the terminal to the base station can change the radio resource of the channel for transmitting the scheduling request according to the data size. That is, the terminal switches radio resources suitable for the data size to be transmitted. Then, the base station can monitor all radio resources to which a scheduling request can be transmitted, and can easily determine the data size to be transmitted by the terminal based on the received radio resource type. In addition, the terminal can notify the base station of the data size without transmitting information (buffer state index) according to the data size to be transmitted.
  • Embodiment 3 In the third embodiment, an example of setting a buffer state threshold that the base station 101 notifies to the terminal 110 using the broadcast information D1 will be described.
  • the base station 101 notifies the terminal 110 of an optimum value corresponding to the traffic of the terminal 110 as a buffer state threshold. For this reason, the base station 101 collects a plurality of buffer sizes (data sizes) of the terminal 110 received for the first time after receiving the scheduling request D2 of the terminal 110, with respect to the buffer state threshold set for each terminal 110. Then, an optimum threshold value is calculated for each terminal 110 by statistically processing the collected data size.
  • FIG. 19 is a flowchart of a process example of terminal data size estimation by the base station according to the third embodiment.
  • the scheduling unit 212 of the base station 101 After receiving the scheduling request D2 from the terminal 110, the scheduling unit 212 of the base station 101 performs the data transmission scheduling D3 of the terminal 110.
  • the example of FIG. 19 is a processing example in which the scheduling unit 212 estimates the data size transmitted by the terminal 110 in the scheduling request D2, and records statistical information for each estimated size (range).
  • the scheduling unit 212 determines whether or not the buffer state (data size) has been received from the terminal 110 after the scheduling request D2 from the terminal 110 (step S1901). If no buffer state (data size) is received from terminal 110 (step S1901: No), the process is terminated.
  • the scheduling unit 212 calculates a buffer size estimation value at the time of the scheduling request D2 (step S1902).
  • the buffer size estimation value is obtained by adding the transmission buffer size B v (v: user (terminal)) of the terminal 110 and the data size D v received from the user v.
  • the scheduling unit 212 increments the number of occurrences Freq for each estimated buffer size at the time of the scheduling request D2 (step S1903). Further, the frequency information update count N freq is incremented (step S1904), and the process is terminated. Accordingly, the scheduling unit 212 records the number of occurrences for each data size based on the buffer size notified from the terminal 110 after the scheduling request D2 of the terminal 110.
  • FIG. 20 is a flowchart of a buffer state threshold calculation process example by the base station according to the third embodiment.
  • the scheduling unit 212 performs the process illustrated in FIG. 20 after performing the recording process illustrated in FIG. 19 a predetermined number of times.
  • the scheduling unit 212 determines whether the frequency information update count N freq exceeds a predetermined threshold value ⁇ N (step S2001). If it does not exceed the result of the determination (step S2001: No), the process is terminated. If the frequency information update count N freq exceeds the predetermined threshold value ⁇ N (step S2001: Yes), the scheduling unit 212 starts a loop process for the threshold number m (the number of threshold values) set as the buffer state threshold (step S2001). S2002).
  • the scheduling unit 212 initializes the reception count n (step S2003), and starts a loop process for the size index k (step S2004).
  • the frequency information update count N freq is added as the reception count n (step S2005).
  • v is the user
  • k is the number of size indexes of the data size
  • the number of receptions n (the number of receptions of the buffer size notified from the terminal 110) for each user and each data size is calculated.
  • the scheduling unit 212 determines whether the reception frequency n / N freq is equal to or lower than a predetermined frequency threshold ⁇ freq (step S2006).
  • m is the threshold number, and the frequency threshold ⁇ freq corresponds to the threshold number. If the reception frequency n / N freq is not less than or equal to the predetermined frequency threshold ⁇ freq (step S2006: No), the process proceeds to step S2008. On the other hand, if the reception frequency n / N freq is equal to or less than the predetermined frequency threshold ⁇ freq (step S2006: Yes), the size index k is incremented (step S2007), and the process of step S2005 is continued. When the loop processing for the size index k is completed, the process proceeds to step S2008.
  • the scheduling unit 212 determines the size index k as the buffer index calculation threshold ⁇ buf (step S2008). Thereafter, the scheduling unit 212 determines whether or not the threshold index m is equal to or greater than 1 and the buffer index calculation threshold ⁇ buf is smaller by one (step S2009). The determination result, at the time of matching (Step S2009: Yes), the buffer index is calculated threshold theta buf adjusted as the size index k + 1 (step S2010), the process proceeds to step S2011. On the other hand, if the determination results do not match (step S2009: No), the process proceeds to step S2011.
  • step S2011 the scheduling unit 212 continues the processing from step S2003 to step S2010 until the loop processing for the threshold number m is completed (step S2011).
  • step S2011 the above processing is terminated.
  • the number of receptions each time the data size of transmission data is received after a scheduling request from a terminal is recorded. Then, the reception frequency is obtained from the number of receptions, and the data size at which the reception frequency exceeds a preset threshold is determined as a buffer index calculation threshold (buffer state threshold).
  • buffer state threshold A plurality of buffer state thresholds can be set based on the data size of transmission data that differs for each terminal. Thereby, the buffer state threshold value notified to the terminal by the base station as broadcast information can be set to a value suitable for the traffic of the terminal, and the base station can efficiently perform scheduling for each terminal.
  • FIG. 21 is a sequence diagram showing a scheduling procedure according to an existing technique. Using FIG. 21, the scheduling procedure using the existing technology will be described. 1.
  • the terminal transmits a scheduling request SR to the base station (D2). 2.
  • the base station monitors radio resources to which the terminal transmits a scheduling request. When the base station confirms reception of the scheduling request, the corresponding terminal becomes a target for uplink communication scheduling. As a result of scheduling for uplink communication, radio resources and the like for uplink communication are notified from the base station to the terminal (D3).
  • the data size transmitted by the terminal cannot be considered in the scheduling performed at the base station. For this reason, for example, in the case of small data for which communication is completed by one transmission, the remaining allocation is completely wasted. In this case, as shown in FIG. 21, since multiple times of scheduling D3a to D3n are assigned regardless of the data size transmitted by the terminal, useless assignment occurs. Due to this useless allocation (for example, D3b to D3n), resources cannot be allocated to other terminals.
  • the terminal may transmit a part of data transmissions D4a to D4n allocated corresponding to the plurality of scheduling D3a to D3n, for example, data valid only once for D4a.
  • FIG. 22 is a sequence diagram showing another example of the scheduling procedure according to the existing technology. Another existing technique for preventing the occurrence of useless allocation as shown in FIG. 21 will be described.
  • the terminal transmits a scheduling request SR to the base station (D2). 2.
  • the base station monitors radio resources to which the terminal transmits a scheduling request.
  • the corresponding terminal becomes a target of uplink scheduling.
  • a radio resource and the like for performing uplink data transmission are notified from the base station to the terminal (D3).
  • the terminal transmits uplink data (D4). At this time, the remaining size of the transmission data generated in the terminal is notified at the same time. 4).
  • the base station confirms the transmission data size generated in the terminal transmitted from the terminal, and performs scheduling multiple times according to the data size (D5a to D5n).
  • the terminal transmits to the base station including the data size to be transmitted at the time of the scheduling request.
  • the base station can perform scheduling in consideration of the size of data transmitted by the terminal.
  • scheduling for the time corresponding to this data size is allocated, so that unnecessary allocation of scheduling is prevented and the use efficiency of radio resources is improved. Can be improved.
  • each embodiment it is possible to prevent the problem of exhaustion of resources due to wasteful allocation of uplink communication resources, to quickly allocate uplink communication resources, and to reduce response delay to a scheduling request. .
  • the terminal it is possible to reduce the power consumption of the terminal by suppressing unnecessary data channel transmission / reception between the base station and the terminal. For example, even when the terminal frequently generates small size data such as TCP ACK, scheduling (number of times) corresponding to the data size actually transmitted by the terminal can be set.

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Abstract

端末（１１０）と、端末の上りリソースのスケジューリング要求（Ｄ２）に基づき、前記端末の無線通信のスケジューリングを行う基地局（１０１）と、を備えた無線通信システム（１００）において、端末（１１０）は、スケジューリング要求（Ｄ２）にバッファ状態インデックスを含ませて基地局（１０１）に送信し、基地局（１０１）は、スケジューリング要求（Ｄ２）に含まれるバッファ状態インデックスから算出した端末（１１０）の送信データのデータサイズに従ったスケジューリング（Ｄ３）を行う。

Description

無線通信システム、基地局、端末およびスケジューリング方法
　本発明は、端末の無線通信のスケジューリングを行う無線通信システム、基地局、端末およびスケジューリング方法に関する。
　次世代の通信方式について、リアルタイムアプリケーションの普及やトラフィックのほぼ全てを担うＴＣＰ／ＩＰの効率向上のために、無線通信区間における遅延時間の短縮が求められている（例えば下記非特許文献１～３参照。）。遅延の短縮は、リアルタイムアプリケーションの処理実行に対して効果的である。
　一方、ＴＣＰ／ＩＰの効率向上について、ＴＣＰではＳｌｏｗ　ｓｔａｒｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍと呼ばれる輻輳回避アルゴリズムを用いた制御がある（例えば下記非特許文献４参照。）。この制御について、通信接続直後のＴＣＰ応答時間がデータレートの増加にかかる時間に大きく影響し、ＴＣＰ応答に遅延がある場合、データレートの増加が進まず、ネットワーク全体の効率を損ねる可能性が報告されている（例えば下記非特許文献２，３参照。）。
　無線区間の応答時間に大きく影響する要素として、端末で送信データが発生した後、基地局が端末をスケジューリングし、端末がデータを送信できるようになるまでの上り応答遅延が挙げられる。
　また、従来、端末がデータのトラフィック量やパケットサイズを測定し基地局に通知する技術、データサイズを識別子で基地局に通知する技術が開示されている（例えば、下記特許文献１～３参照。）。
特開平９－２１４４５９号公報 特開２００２－３７４３２１号公報 特開２００１－２４６９６号公報
Ｅｒｉｃｓｓｏｎ，Ｒ２－１５２４５１，"Ｕｓｅ　ｃａｓｅｓ　ｉｎ　ｌａｔｅｎｃｙ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ"，３ＧＰＰ　ＴＳＧ－ＲＡＮ　ＷＧ２　＃９０，ＲＡＮ２＃９０，Ｍａｙ２５－２９ｔｈ．２０１５． Ｅｒｉｃｓｓｏｎ，Ｒ２－１５２３２６，"Ｌａｔｅｎｃｙ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ＬＴＥ"，３ＧＰＰ　ＲＳＧ－ＲＡＮ　ＷＧ２　＃９０，ＲＡＮ２＃９０，Ｍａｙ２５－２９ｔｈ．２０１５． Ｉｎｔｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒ２－１５２１７４，"Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｌａｔｅｎｃｙ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ＴＣＰ　ｓｌｏｗ－ｓｔａｒｔ　ｂｅｈａｖｉｏｒ"，３ＧＰＰ　ＴＳＧ－ＲＡＮ　ＷＧ２　Ｍｅｅｔｉｎｇ　＃９０，ＲＡＮ２＃９０，Ｍａｙ　２５－２９ｔｈ．２０１５． Ｍ．Ａｌｌｍａｎ外２名、Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　ＲＦＣ　５６８１，"ＴＣＰ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ"ＩＥＴＦ，Ｓｅｐ．２００９．
　しかしながら、従来技術では、基地局は、端末が送信するデータのサイズを考慮せずにスケジューリングしている。このため、例えば端末が１回の送信で通信が完了するような小さなデータの場合、スケジューリングで割り当てられた残りの時間分、端末はデータを送信しないため、残り分の割り当てが無駄になる。
　また、端末が送信するデータの残りのサイズを基地局に通知する構成の場合においても、端末と基地局との間の通知に所定の時間（例えば２０ｍｓｅｃ）を要する。直前まで端末から基地局に対するデータの送信（上り通信）が行われていない状況の基地局は、端末が送信するデータのサイズが不明である。このため、基地局は、無線リソースを無駄にしないために、基地局が端末からデータのサイズの通知を受けるまでは積極的に無線リソースの割り当てが行えなかった。そして、上り通信のスケジューリング要求時の応答遅延を解消できない。
　また、端末がわずか１回のデータ送信で全てのデータを送出可能な場合でも、基地局は、端末からデータのサイズが０の通知を受けるまでの間は、スケジューリングを変更できず、端末はデータを送信しないデータチャネルを送出し続けることになる。これにより、有限の無線リソースを無駄に消費し、また、端末の消費電力を削減できなかった。端末が送信するデータとして、上記のような小さなサイズのデータ（ＴＣＰ　ＡＣＫ等）が非常に発生しやすく、無線リソースに無駄が生じる等の上記問題を解消できなかった。
　一つの側面では、本発明は、上り通信のリソースの無駄な割り当てによるリソース枯渇を防止し、上り通信のリソースを迅速に割り当てできることを目的とする。
　一つの案では、無線通信システムは、端末と、端末の上りリソースのスケジューリング要求に基づき、前記端末の無線通信のスケジューリングを行う基地局と、を備えた無線通信システムにおいて、前記端末は、前記スケジューリング要求に、前記基地局に送信するデータのデータサイズを含ませて前記基地局に送信し、前記基地局は、スケジューリング要求に含まれる前記データサイズに従ったスケジューリングを行う、ことを要件とする。
　一つの実施形態によれば、上り通信のリソースの無駄な割り当てによるリソース枯渇を防止し、上り通信のリソースを迅速に割り当てできるようになる。
図１は、実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる基地局のハードウェア構成例を示す図である。 図３Ａは、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の設定例を示す図表である。 図３Ｂは、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の通知内容例を示す図である。 図４は、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の他の設定例を示す図表である。 図５は、実施の形態１にかかる端末のハードウェア構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１にかかる端末の機能構成例を示すブロック図である。 図７は、実施の形態１にかかる端末のシンボル変調の例を示す図表である。 図８は、実施の形態１にかかる端末によるバッファ状態インデックス決定の処理例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態１にかかる基地局の機能構成例を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態１にかかる基地局によるスケジューリング時のデータサイズ決定にかかる設定表を示す図表である。 図１１は、実施の形態１にかかる基地局のスケジューリング部によるスケジューリング処理例を示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。（その１） 図１３は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。（その２） 図１４は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。（その３） 図１５は、実施の形態１にかかる端末と基地局間のデータ送信を示すシーケンス図である。（その１） 図１６は、実施の形態１にかかる端末と基地局間のデータ送信を示すシーケンス図である。（その２） 図１７は、実施の形態２にかかる端末によるスケジューリング要求無線リソースの設定例を示す図表である。 図１８は、実施の形態２にかかる基地局の受信部の構成例を示す図である。 図１９は、実施の形態３にかかる基地局による端末のデータサイズ推定の処理例を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態３にかかる基地局によるバッファ状態閾値の算出処理例を示すフローチャートである。 図２１は、既存の技術によるスケジューリング手順を示すシーケンス図である。 図２２は、既存の技術によるスケジューリング手順の他の例を示すシーケンス図である。
（実施の形態１）
　以下、開示の無線通信システム、基地局、端末およびスケジューリング方法の実施の形態を詳細に説明する。実施の形態の基地局は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の無線通信規格にしたがって端末と無線通信する例を用いて説明する。
　図１は、実施の形態１にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１００は、基地局１０１と端末１１０とを含む。
　基地局１０１は、セル配下の端末１１０に報知情報、若しくは各端末１１０個別の設定として、無線通信に関するパラメータＤ１を通知する。端末１１０は、送信すべき上りデータが発生した場合、基地局１０１に対してスケジューリング要求Ｄ２を通知し、上り通信（ＵＬ）のスケジューリング（情報）Ｄ３の生成を促す。
　そして、端末１１０は、スケジューリング要求Ｄ２に、基地局１０１に送信するデータのデータサイズに関する信号を含ませて送信する。たとえば、端末１１０は、基地局１０１に送信するデータのデータサイズの値を示す信号を、スケジューリング要求Ｄ２に含ませて送信してよい。あるいは、データサイズそのものを送信せずに、データサイズに対応した値（バッファ状態インデックス）を送信してもよい（詳細は後述する）。これにより、基地局１０１は、スケジューリング要求Ｄ２に含まれるデータサイズに基づき、端末１１０が送信しようとするデータサイズを知ることができる。そして基地局１０１は、端末１１０のデータサイズに適したスケジューリングデータサイズ（例えばスケジューリングの回数）を有するスケジューリングを行う。そして、端末１１０は、基地局１０１から受信したスケジューリングＤ３に基づき、データチャネルを用いて基地局１０１へのデータ送信Ｄ４を行う。
　図２は、実施の形態１にかかる基地局のハードウェア構成例を示す図である。基地局（ｅＮＢ）１０１は、無線制御装置（ＲＥＣ：Ｒａｄｉｏ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）２０１と、無線装置（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ　Ｒａｄｉｏ　Ｈｅａｄ）２０２とを含む。また、基地局１０１は、ＲＥＣ２０１とＲＲＨ２０２との間の通信路２０３と、アンテナ２０４と、を含む。通信路２０３は、例えば、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｒａｄｉｏ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いることができる。
　ＲＥＣ２０１は、制御部２１１と、スケジューリング部２１２と、ベースバンド信号処理部２１３と、記憶部２１４と、バス２１５と、を含む。ＲＥＣ２０１は、ネットワーク網の上位ネットワークの装置や他の基地局１０１と通信路（例えばＸ２インタフェースやＳ１インタフェース）を介して接続され、端末との間で送受信するデータ等を所定の回線プロトコルにしたがって送受信する。
　制御部２１１は、ＲＥＣ２０１全体の制御を統括する。例えば、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）や上位のレイヤの制御に関する処理を含む。スケジューリング部２１２は、端末１１０との間の無線通信の無線リソースの割り当ての処理を行う。ベースバンド信号処理部２１３は、ベースバンド信号の生成を行う。記憶部２１４は、制御部２１１やスケジューリング部２１２が行う処理のための各種情報を記憶保持するメモリである。
　制御部２１１と、スケジューリング部２１２は、例えば、個別または同一のＣＰＵを用いて構成できる。ＣＰＵは、記憶部２１４に格納された処理プログラムを読み出して実行し、実行中の処理データを記憶部２１４に保持することで、制御部２１１およびスケジューリング部２１２の機能を実現する。記憶部２１４は、制御部２１１とスケジューリング部２１２用に個別に設けてもよい。ベースバンド信号処理部２１３には、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）や、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）を用いることができる。
　ＲＲＨ２０２は、アンテナ２０４を介して端末との間で所定周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の無線通信によりデータの送受信を行う。また、ＲＲＨ２０２は、無線通信のデータを、通信路２０３を介してＲＥＣ２０１（ベースバンド信号処理部２１３）との間で入出力する。
　基地局１０１は、報知情報（無線通信に関するパラメータＤ１）を利用して端末１１０にバッファ状態閾値の情報を通知する。バッファ状態閾値は、端末１１０が送信データのサイズ（端末１１０の送信バッファに格納されているデータ量）を所定長のインデックス値（バッファ状態インデックス）に変換する際に用いられる。なお、送信データのサイズは、送信バッファに格納されているデータ量であり、別言すると、アップリンク用無線リソースが未割当てのデータのサイズである。
　例えば、端末１１０は、バッファ状態インデックスを例えば２ビット（０～３）のインデックス値で基地局１０１に通知する。別言すると、端末１１０は、バッファ状態をインデックス化して、基地局へ通知する。基地局１０１は、端末１１０から通知されたインデックス値を、所定の対応情報（設定表）を参照する等して端末１１０が実際に送信するデータサイズを判断する。
　ところで、バッファ状態閾値は、基地局１０１が端末１１０に通知するに限らない。バッファ状態閾値は、端末１１０に予め設定されていてもよいほか、インターネットサーバ等からの任意あるいは定期的なダウンロード等により端末に設定してもよい。バッファ状態閾値は、端末１１０がメモリ（後述の記憶部５０５）等に保持し、更新可能とすることができる。
　図３Ａは、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の設定例を示す図表である。バッファ状態閾値Θｎ（ｎ：０～３）と端末１１０に発生している送信データサイズＤの対応関係の一例を示す。図３Ａの例では、送信データサイズＤを０～Ｄ迄の範囲で４段階（バッファ状態インデックス０～３）に分けている。端末１１０は、送信データサイズＤに対応したバッファ状態インデックス（０～３）を基地局１０１に通知する。例えば、ＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｕｐｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ）ｆｏｒｍａｔ１信号を用いることができる。基地局１０１は、端末１１０から通知されたバッファ状態インデックス（０～３）に基づき、送信データサイズＤを判断できる。たとえば、図３Ａに示すような対応情報（設定表）を用いることで、バッファ状態インデックスが「１」である場合、端末の送信データサイズＤは「Θ0≦Ｄ＜Θ1」の範囲であると判断できる。
　このバッファ状態閾値３００は、セル毎のパラメータとして制御部２１１に設定され、例えばＳＩＢ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｂｌｏｃｋ）の一部として基地局１０１がカバーするセル全体の端末１１０に通知する。
　図３Ｂは、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の通知内容例を示す図である。報知情報（無線通信に関するパラメータＤ１）による通知では、例えば、ＲＲＣのメッセージ３１０として端末１１０に送信することができる。端末１１０はＲＲＣのメッセージ３１０のメッセージを受信すると、ｂｕｆｆｅｒＳｔａｔｕｓＴｈｒｅｓｈｏｌｄ０、１、２として通知されたデータサイズ値をバッファ状態閾値０、１、２として設定する。ＲＲＣのメッセージ３１０におけるデータサイズ値の通知については、予めデータサイズ値の代表値を定めておき、代表値に対応する番号（サイズインデックス）を端末１１０に通知することで少ないビット数にて閾値を通知できる。
　図４は、実施の形態１にかかるバッファ状態閾値の他の設定例を示す図表である。図４に示すように、端末１１０では、サイズインデックスのインデックス値に対応する閾値Θｎのデータサイズの設定表４００を予め用意しておき、設定表４００を参照して基地局１０１から報知されたインデックス値に対応する閾値を決定する。
　このほか、バッファ状態閾値について、基地局１０１が報知情報（無線通信に関するパラメータＤ１）を用いて端末１１０に通知することとせずに、基地局１０１が個々の端末１１０に通信接続する毎に通知してもよい。例えば、端末１１０が基地局１０１と接続する際にＲＲＣ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ等のパラメータ設定に閾値（バッファ状態閾値３００等）を含めて通知する。これにより、端末１１０毎の通信内容（データ通信や音声通信別）に個別の閾値を設定することができる。
　図５は、実施の形態１にかかる端末のハードウェア構成例を示す図である。基地局１０１と無線通信する端末１１０は、例えば、スマートホン等の携帯電話機や、無線通信機能を備えた情報処理装置である。
　端末１１０は、制御部５０１と、ベースバンド部５０２と、ＲＦ回路５０３と、アンテナ５０４と、記憶部５０５と、を含む。
　制御部５０１は、端末１１０全体の制御を統括する。例えば、ＲＲＣや上位のレイヤの制御に関する処理を含む。ベースバンド部５０２は、ベースバンド信号の生成を行う。ＲＦ回路５０３は、アンテナ５０４を介して基地局１０１との間で所定周波数（ＲＦ）の無線通信によりデータの送受信を行う。また、無線通信のデータをベースバンド部５０２との間で入出力する。
　制御部５０１は、例えば、ＣＰＵを用いて構成できる。ＣＰＵは、記憶部５０５に格納された処理プログラムを読み出して実行し、実行中の処理データを記憶部５０５に保持することで、制御部の機能を実現する。ベースバンド部５０２は、ＤＳＰやＦＰＧＡ等により構成できる。記憶部５０５は、制御部５０１とベースバンド部５０２用に個別に設けてもよい。
　図６は、実施の形態１にかかる端末の機能構成例を示すブロック図である。図５に示した端末１１０の制御部５０１と、ベースバンド部５０２の内部構成について説明する。
　制御部５０１は、基地局１０１にスケジューリング要求を行うスケジューリング要求部６０１を含む。ベースバンド部５０２は、シンボル変調部６０２、変調部６０３、ベースバンド信号生成部６０４を含む。
　スケジューリング要求部６０１は、端末１１０が基地局１０１へデータ送信する際の送信バッファのサイズ（送信データサイズＤ）に対応したバッファ状態インデックス（０～３）を、スケジューリング要求送信設定と共にシンボル変調部６０２に通知する。
　シンボル変調部６０２は、スケジューリング要求送信設定を受信すると、バッファ状態インデックスにしたがってスケジューリング要求のシンボル変調を実施する。
　図７は、実施の形態１にかかる端末のシンボル変調の例を示す図表である。シンボル変調部６０２が行うバッファ状態インデックスの各値に対応するＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変調点の一例を示す。シンボル変調部６０２は、例えば、図７に定義したバッファ状態インデックス（０～３）に対応する異なる４つのＩＱ座標の組み合わせの変調シンボルを出力する。例えば、バッファ状態インデックスが０のとき、Ｉ＝１／√２、Ｑ＝１／√２の変調シンボルを出力し、バッファ状態インデックスが２のとき、Ｉ＝－１／√２、Ｑ＝１／√２の変調シンボルを出力する。
　図６に戻り説明すると、シンボル変調部６０２が出力する変調シンボルは、変調部６０３によりＰＵＣＣＨ　ｆｏｒｍａｔ１信号に変調処理される。変調出力は、ベースバンド信号生成部６０４にてＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）による時間領域信号への変換、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｐｒｅｆｉｘ）の付与等がなされる。この変調出力は、ＲＦ回路５０３に出力され、アンテナ５０４を介して基地局１０１に送信される。
　図８は、実施の形態１にかかる端末によるバッファ状態インデックス決定の処理例を示すフローチャートである。端末１１０は、端末１１０内に上り通信で基地局１０１に送信すべきデータが発生した場合、基地局１０１にスケジューリング要求Ｄ２を送信する。例えば、ＬＴＥではＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｒｅｑｕｅｓｔと呼ばれる制御チャネルが上り通信に用意されており、該当する制御チャネルを用いてスケジューリング要求Ｄ２を基地局１０１に送信する。
　このスケジューリング要求Ｄ２の送信時、制御部５０１（スケジューリング要求部６０１）は、基地局１０１から予め通知されているバッファ状態閾値３００と送信データサイズＤとを比較することで、バッファ状態インデックス（０～３）を取得する。
　図８の処理例では、スケジューリング要求部６０１は、インデックス数（ｉ＝０～３）分のループ処理を開始する（ステップＳ８０１）。そして、スケジューリング要求部６０１は、バッファ状態閾値３００を参照して、送信するデータを保持する送信バッファの現在のバッファサイズ（送信データサイズＤ）をバッファ状態閾値３００の各閾値Θｉと比較する（ステップＳ８０２）。送信データサイズＤがどの閾値Θｉのサイズよりも小さければ（Θ0未満、ステップＳ８０２：Ｎｏ）、ステップＳ８０４に移行する。
　送信データサイズＤは、サイズが小さい閾値Θ0、Θ1、Θ2の順に比較され、いずれかのサイズの範囲内であれば（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、スケジューリング要求部６０１は、ループ処理（ステップＳ８０３）を終了し、ステップＳ８０４に移行する。
　ステップＳ８０４では、スケジューリング要求部６０１は、比較結果として、送信データサイズＤに対応したバッファ状態インデックスｉ（０～３）を設定し（ステップＳ８０４）、以上の処理を終了する。
　図９は、実施の形態１にかかる基地局の機能構成例を示すブロック図である。図２に示した基地局１０１のＲＲＨ２０２と、スケジューリング部２１２と、ベースバンド信号処理部２１３の内部構成について、端末１１０が送信するスケジューリング要求の受信構成を主に説明する。
　基地局１０１のＲＲＨ２０２は、搬送波除去部９０１を含む。ベースバンド信号処理部２１３は、サブキャリア分離部９０２、復調部９０３、バッファ状態インデックス判定部９０４を含む。スケジューリング部２１２は、上りスケジューリング処理部９０５を含む。
　端末１１０から送信されたスケジューリング要求は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）等による搬送波除去部９０１で搬送波が除去され、ベースバンド信号としてベースバンド信号処理部２１３に出力される。
　ベースバンド信号処理部２１３のサブキャリア分離部９０２は、ベースバンド信号にＦＦＴ信号処理を施して、受信周波数帯域内の各サブキャリアの受信信号を取得（周波数領域サブキャリア分離）し、周波数領域サブキャリア分離後の信号を出力する。復調部９０３は、受信したスケジューリング要求をＰＵＣＣＨ　ｆｏｒｍａｔ１にしたがう復調を行い、復調シンボルを出力する。バッファ状態インデックス判定部９０４は、出力された復調シンボルにしたがって、端末１１０が送信したバッファ状態インデックスの復元を行う。復元されたバッファ状態インデックスは、スケジューリング要求と共に、スケジューリング部２１２（上りスケジューリング処理部９０５）に通知される。
　スケジューリング部２１２（上りスケジューリング処理部９０５）は、受信したスケジューリング要求を送信した端末１１０の上り通信のスケジューリングを実施する。このとき、スケジューリング部２１２は、スケジューリング該当の端末１１０から受信したバッファ状態インデックスにしたがって該当端末にどの程度の送信データ（残り分の送信データを含む）があるかを決定する。
　図１０は、実施の形態１にかかる基地局によるスケジューリング時のデータサイズ決定にかかる設定表を示す図表である。スケジューリング部２１２は、端末１１０から受信したバッファ状態インデックスに対して、例えばバッファ状態インデックスが表すバッファサイズの最大値を、該当端末１１０をスケジューリングする際のスケジューリングデータサイズＳｄ（Ｓｄ１、Ｓｄ２、…、∞）として設定する。この場合のバッファ状態インデックスとスケジューリングデータサイズの関係を図１０に示す。
　図１１は、実施の形態１にかかる基地局のスケジューリング部によるスケジューリング処理例を示すフローチャートである。スケジューリング部２１２は、はじめに基地局１０１に送信するデータを保持している端末１１０をスケジューリング対象の端末１１０として選択する（ステップＳ１１０１）。
　次に、スケジューリング部２１２は、スケジューリング対象の端末１１０について、スケジューリングの優先順位を表すスケジューリングメトリックを算出する（ステップＳ１１０２）。最後に、スケジューリング部２１２は、算出したスケジューリングメトリックに基づくスケジューリング割り当ての端末１１０を決定する（ステップＳ１１０３）。
　図１２は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。図１１のステップＳ１１０１に示したスケジューリング部２１２が行うスケジューリング対象の端末１１０を選択する処理例を示す。
　スケジューリング部２１２は、通信範囲（セル）内の全端末１１０の中からベースバンド信号処理部２１３からスケジューリング要求の通知がある端末１１０を探索する。そして、スケジューリング部２１２は、該当する端末１１０にはバッファ状態インデックスに基づいてバッファサイズの設定を行う。
　図１２の処理例では、スケジューリング部２１２は、はじめにインデックス値を初期化する（ステップＳ１２０１）。インデックス値ｕ（スケジューリング対象の端末のインデックス），インデックス値Ｕ（スケジューリング対象の端末の数）をいずれも初期値０に設定する。次に、スケジューリング部２１２は、通信範囲（セル）内の全端末１１０を探索するループ処理を開始する（ステップＳ１２０２）。このループ処理では、ステップＳ１２０３～ステップＳ１２０７の各処理を、通信範囲（セル）内の全端末１１０を探索完了するまで繰り返し行う。図１２において、変数ｖは通信範囲（セル）内の全端末のインデックス（スケジューリング対象の端末以外も含む）を示す変数であり、値Ｖは通信範囲内の全端末の数である。
　ステップＳ１２０３では、スケジューリング部２１２は、処理中の端末１１０のスケジューリング要求の有無を判断する。端末１１０からのスケジューリング要求があると（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０４を実行する。ステップＳ１２０４では、スケジューリング部２１２は、スケジューリング時のバッファサイズＢ［ｖ］として、端末１１０から通知されたバッファ状態インデックスｉに対応するバッファサイズΘｉを設定する（ステップＳ１２０４）。端末１１０がスケジューリング要求していなければ（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）、ステップＳ１２０５に移行する。ここで、バッファサイズＢ[ｖ]は、ステップＳ１２０２乃至ステップＳ１２０８のループ処理におけるインデックス値ｖで示されるｖ番目のスケジューリング対象の端末におけるバッファサイズを格納するための変数である。
　ステップＳ１２０５では、スケジューリング部２１２は、処理中の端末１１０が基地局１０１に送信するデータを保有しているか判断する。端末１１０が送信するデータを保有していれば、Ｂ［ｖ］＞０となり（ステップＳ１２０５：Ｙｅｓ）、この場合、スケジューリング部２１２は、ステップＳ１２０６以下の処理を行う。端末ｖが基地局１０１に送信するデータを保有していなければ、Ｂ［ｖ］＝０となり（ステップＳ１２０５：Ｎｏ）、ステップＳ１２０８に移行する。
　ステップＳ１２０６では、送信すべきデータを有している端末１１０をユーザ番号ｕとして、スケジューリング対象に追加する（ステップＳ１２０６）。そして、この端末１１０の追加により、インデックス値（ｕ，Ｕ）をインクリメントする（ステップＳ１２０７）。そして、通信範囲（セル）内の全端末１１０を探索するため、ｖをインクリメントして（ステップＳ１２０８）、ステップＳ１２０３～ステップＳ１２０７の処理を継続する。ステップＳ１２０２でｖ＞Ｖ－１となれば、全端末を探索したこととなり、図１２に示す処理を終了する。
　図１３は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。図１１のステップＳ１１０２に示したスケジューリング部２１２が行うスケジューリングメトリック算出処理例を示す。無線スケジューリングとして様々な方法が考えられるが、以下の説明では、Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｆａｉｒ（ＰＦ）方式のスケジューリングメトリック算出に基づく処理内容を説明する。
　ＰＦ方式では下記式（１）のように、スケジューリングする各端末１１０の送信可能データレートを各端末１１０の平均データレートで除した値をスケジューリングメトリックとして求める。スケジューリングメトリックは、スケジューリング優先度を表す指標として用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで送信可能データレートｒu,fは、端末１１０の無線品質から想定される送信可能なデータレートを表す。ＰＦ方式では、同一の平均レートの端末１１０間では瞬間的に無線品質がよくデータレートが高くなる端末１１０のスケジューリングの優先度を高く（分子）する。また、同一の無線品質の端末１１０間では過去の通信機会が不利であった端末１１０のスケジューリングの優先度を高くする（分母）。このＰＦ方式は、無線品質が高い端末１１０と低い端末１１０のバランスを取ったスケジューリングを行う方式である。
　図１３の処理例では、スケジューリング部２１２は、図１２の各処理の実行によって、スケジューリング対象となった端末１１０について、端末の数Ｕ数分のループ処理を開始する（ステップＳ１３０１）。このループ処理では、ステップＳ１３０２～ステップＳ１３０４の各処理を、スケジューリング対象の全端末１１０に対して処理完了するまで繰り返して行う。
　ステップＳ１３０２では、スケジューリング部２１２は、全周波数リソース分のループ処理を開始する（ステップＳ１３０２）。このループ処理では、ステップＳ１３０３の各処理を、周波数リソース数（全周波数の数Ｆ）分が完了するまで繰り返して行う。
　ステップＳ１３０３では、スケジューリング部２１２は、上記式（１）に示したスケジューリングメトリックの算出を行う（ステップＳ１３０３）。
　次に、周波数リソース分のスケジューリングメトリック処理を行うため、スケジューリング部２１２は、ｆをインクリメントし（ステップＳ１３０４）、全周波数分（ステップＳ１３０２のｆ＞Ｆ－１）に達するまでステップＳ１３０３の処理を継続する。この後、ステップＳ１３０５では、スケジューリング対象の全端末１１０に対するスケジューリングメトリック処理を行う（ステップＳ１３０５）。このため、スケジューリング部２１２は、ｕをインクリメントし、スケジューリング対象の全端末数分（ステップＳ１３０１のｕ＞Ｕ－１）に達するまでステップＳ１３０２～ステップＳ１３０４の処理を継続する。ステップＳ１３０１でｕ＞Ｕ－１となれば、スケジューリング対象の全端末に対するスケジューリングメトリック処理が終了したこととなり、ステップＳ１３０６に移行する。
　次に、スケジューリング部２１２は、算出されたスケジューリングメトリックを用いて、例えば周波数リソース毎に最大のスケジューリングメトリックを与える端末１１０を一つ決定する。
　そして、決定した一つの端末１１０について、以前の処理で割り当てられた全ての周波数リソースを考慮して送信データサイズを決定する。送信データサイズは、端末１１０から送信されるデータサイズに対応して基地局１０１（スケジューリング部２１２）がスケジューリングに用いるデータサイズである。
　ステップＳ１３０６では、スケジューリング部２１２は、全周波数リソース分のループ処理を開始する（ステップＳ１３０６）。このループ処理では、ステップＳ１３０７～ステップＳ１３１１の各処理を、周波数リソース数（全周波数の数Ｆ）分が完了するまで繰り返して行う。
　次に、スケジューリング部２１２は、最大メトリックＭmaxを初期化する（ステップＳ１３０７）。そして、スケジューリング部２１２は、処理対象の端末の数Ｕ数分のループ処理を開始する（ステップＳ１３０８）。このループ処理では、ステップＳ１３０９～ステップＳ１３１０の処理を、対象の全端末１１０に対して処理完了するまで繰り返して行う。
　ステップＳ１３０９では、スケジューリング部２１２は、処理中の端末１１０のスケジューリングメトリックが最大であるか判断する（ステップＳ１３０９）。最大でなければ（ステップＳ１３０９：Ｎｏ）、処理対象の端末１１０を順次インクリメントし（ステップＳ１３１１）、スケジューリングメトリックが最大であるか判断する。
　処理中の端末１１０のスケジューリングメトリックが最大であれば（ステップＳ１３０９：Ｙｅｓ）、スケジューリング部２１２は、この処理中の端末１１０が最大メトリック端末である旨の更新を行う（ステップＳ１３１０）。そして、全端末の数Ｕ分のループ処理（ｕ＞Ｕ－１）と、全周波数リソース分（ｆ＞Ｆ－１）のループ処理（ステップＳ１３１２）が完了すれば、スケジューリングメトリックが最大な一つの最大メトリック端末（Ｍmax，ｕmax）が決定される。そして、図１３に示す処理を終了する。
　図１４は、実施の形態１にかかるスケジューリング処理の詳細を示すフローチャートである。図１１のステップＳ１１０３に示したスケジューリング部２１２が行う割り当て端末の決定処理例を示す。ここでは、例えば周波数リソース毎に最大のスケジューリングメトリックを与える端末１１０を一つ決定する。
　そして、決定した一つの端末１１０について、以前の処理で割り当てられた全ての周波数リソースを考慮して送信データサイズを決定する。送信データサイズは、端末１１０から送信されるデータサイズに対応して基地局１０１（スケジューリング部２１２）がスケジューリングに用いるデータサイズである。
　そして、決定した送信データサイズが端末１１０のバッファサイズ（データサイズ）を超過した場合、この端末１１０が送信すべきデータに対するスケジューリングを全て割り当てたと判断して、該当するタイミングのスケジューリング対象から除外する。具体的には、スケジューリング対象から除外した端末１１０について、スケジューリングメトリック値を取り得る最小の値に設定することでスケジューリングの対象から除外する。
　はじめに、スケジューリング部２１２は、送信データサイズが未受信の端末１１０のスケジューリング回数加算フラグｍｕを初期化する（ステップＳ１４０１）。この後、スケジューリング部２１２は、全周波数リソース分のループ処理を開始する（ステップＳ１４０２）。このループ処理では、ステップＳ１４０３～ステップＳ１４１２の各処理を、周波数リソース数（全周波数の数Ｆ）分が完了するまで繰り返して行う。
　次に、スケジューリング部２１２は、最大メトリックＭmaxを初期化する（ステップＳ１４０３）。そして、スケジューリング部２１２は、処理対象の端末の数Ｕ数分のループ処理を開始する（ステップＳ１４０４）。このループ処理では、ステップＳ１４０５～ステップＳ１４０６の処理を、対象の全端末１１０に対して処理完了するまで繰り返して行う。
　ステップＳ１４０５では、スケジューリング部２１２は、処理中の端末１１０のスケジューリングメトリックが最大であるか判断する（ステップＳ１４０５）。最大でなければ（ステップＳ１４０５：Ｎｏ）、処理対象の端末１１０の数ｕを順次インクリメントし（ステップＳ１４０７）、スケジューリングメトリックが最大であるか判断する。
　処理中の端末１１０のスケジューリングメトリックが最大であれば（ステップＳ１４０５：Ｙｅｓ）、スケジューリング部２１２は、この処理中の端末１１０が最大メトリック端末である旨の更新を行う（ステップＳ１４０６）。全端末の数Ｕ分のループ処理が完了すれば、スケジューリングメトリックが最大な一つの最大メトリック端末（Ｍmax，ｕmax）が決定され、ステップＳ１４０８に移行する。
　次に、スケジューリング部２１２は、ステップＳ１４０６で決定された最大メトリックのユーザ（端末１１０）に、最大メトリックに対応する該当周波数Ｒｆ（周波数リソース）を割り当てる（ステップＳ１４０８）。この後、スケジューリング部２１２は、割り当て済みのリソースから送信データサイズＤｕmaxを算出する（ステップＳ１４０９）。
　次に、スケジューリング部２１２は、送信データサイズＤｕmaxが端末１１０のバッファサイズ（データサイズ）Ｂｕmaxを超えているか判断する（ステップＳ１４１０）。送信データサイズＤｕmaxが端末１１０が送信するデータサイズＢｕmaxを超えている場合（ステップＳ１４１０：Ｙｅｓ）、割り当て無線リソースが規定に達したため、この端末１１０を以降のスケジューリング対象から除外する（ステップＳ１４１１）。これは、端末１１０に対し、送信すべきデータに対するスケジューリングを全て割り当てた状態に相当する。この後、ステップＳ１４１２に移行する。
　一方、送信データサイズＤｕmaxが端末１１０が送信するデータサイズＢｕmaxを超えていなければ（ステップＳ１４１０：Ｎｏ）、スケジューリング部２１２は、ステップＳ１４１２に移行する。
　ステップＳ１４１２では、スケジューリング部２１２は、最大メトリック端末ｕmaxのスケジューリング要求を初期化し（ステップＳ１４１２）、ｆをインクリメントする（ステップＳ１４１３）。そして、周波数リソース分（ｆ＞Ｆ－１）に達するまでステップＳ１４０３～ステップＳ１４１２の処理を継続する。ステップＳ１４０２でｆ＞Ｆ－１となれば、全周波数リソース分の割り当て端末が決定したこととなり、図１４に示す処理を終了する。
　図１５および図１６は、実施の形態１にかかる端末と基地局間のデータ送信を示すシーケンス図である。上述したスケジューリング実行によるデータ送信のタイミングを示す。
　図１５は、端末１１０が送信するデータサイズが小さい場合のスケジューリング時の例である。端末（ＵＥ）１１０は、スケジューリング要求Ｄ２を基地局（ｅＮＢ）１０１に送信する。このスケジューリング要求Ｄ２の際、端末１１０は、基地局１０１へ送信するデータのデータサイズをスケジューリング要求Ｄ２に含ませて（重畳して）基地局１０１に通知する。
　データサイズは、端末１１０の送信バッファに格納されている送信データサイズである。端末１１０は、送信データサイズに対応した複数段階（０～３）のバッファ状態インデックス（ＢＳＲｉｄｘ）を生成し、バッファ状態インデックスをスケジューリング要求Ｄ２を送信するチャネルの変調シンボルで基地局１０１に送信することができ、少ないデータ量で基地局１０１に通知できる。
　基地局１０１では、端末１１０がスケジューリング要求を送信する無線リソースを監視し、端末１１０からスケジューリング要求Ｄ２を受信すると、この端末１１０を上り通信のスケジューリング対象とする。
　そして、基地局１０１は、端末１１０から受信したスケジューリング要求を復調する。この際、シンボル復調を行ってバッファ状態インデックスを復元し、端末１１０が送信するデータサイズを判断する。これにより、基地局１０１では、端末１１０のスケジューリングデータサイズを決定する。
　図１５の例では、端末１１０が送信しようとするデータサイズが小さく、スケジューリングデータサイズとして１回のスケジューリングＤ３で端末１１０のデータ送信Ｄ４が完了する場合を示している。
　図１６は、端末１１０が送信するデータサイズが大きい場合のスケジューリング時の例である。端末１１０が送信しようとするデータサイズが大きい場合、基地局１０１は、端末１１０から送信されたデータサイズに基づくスケジューリングデータサイズを決定し、ｎ回のスケジューリングＤ３ａ～Ｄ３ｎを行う。これにより、端末１１０は、スケジューリングされたｎ回のデータ送信Ｄ４ａ～Ｄ４ｎを行う。
　以上説明したように、実施の形態１によれば、基地局は、端末が送信するデータサイズに応じた回数のスケジューリングを行う。これにより、端末が送信するデータサイズにかかわらず複数回スケジューリングする等の無駄なスケジューリングを防ぎ、無線リソースの利用効率を向上できるとともに、スケジューリング要求に対する応答遅延を防ぐことができるようになる。
（実施の形態２）
　実施の形態１では、端末１１０が送信するデータサイズをバッファ状態インデックスとしてスケジューリング要求Ｄ２に含ませて（重畳）基地局１０１に送信する構成とした。実施の形態２では、基地局１０１が、スケジューリング要求Ｄ２を受信した無線リソースに基づき、バッファ状態インデックスの識別を行う。
　図１７は、実施の形態２にかかる端末によるスケジューリング要求無線リソースの設定例を示す図表である。バッファ状態インデックスに対するスケジューリング要求の無線リソースの設定例（設定表）１７００を示す。端末１１０は、スケジューリング要求Ｄ２の送信時に、設定表１７００のバッファ状態インデックス（０～１）にしたがって、スケジューリング要求Ｄ２を送信する無線リソースを複数（Ａ～Ｄ）の中から一つ選択する。そして、端末１１０は、選択した無線リソースを用いて基地局１０１に対するスケジューリング要求Ｄ２を実施する。
　複数の無線リソースＡ～Ｄは、例えば、スケジューリング要求Ｄ２を行う周波数帯域別である。より詳細には、符号／系列／周波数シフト等により多重化された複数ユーザ（端末１１０）の各ユーザを区別するための種別を指す。端末１１０は、基地局１０１に送信するデータサイズ（バッファ状態インデックス０～３）に対応する無線リソースＡ～Ｄを用いてスケジューリング要求Ｄ２を行う。
　図１８は、実施の形態２にかかる基地局の受信部の構成例を示す図である。受信部１８００は、ベースバンド信号処理部２１３（図９参照）に設けられる。受信部１８００は、複数の無線リソース受信部１８０１～１８０４と、比較部１８０５と、閾値判定部１８０６と、バッファ状態インデックス算出部１８０７と、を含む。
　端末１１０からの受信信号は、複数の無線リソース受信部１８０１～１８０４に分岐出力され、複数の無線リソース受信部１８０１～１８０４は、端末１１０が送信する可能性のある無線リソースＡ～Ｄの全てについて受信処理を行う。
　比較部１８０５は、複数の無線リソース受信部１８０１～１８０４で受信処理した全ての無線リソースＡ～Ｄの中で最もＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒａｔｉｏ）の高い最大ＳＩＲの無線リソースを選択する。閾値判定部１８０６は、最大ＳＩＲの値を所定の閾値を用いて判定し、スケジューリング要求Ｄ２の有無を出力する。バッファ状態インデックス算出部１８０７は、最大ＳＩＲの無線リソースの種別Ａ～Ｄに対応したバッファ状態インデックス０～３を算出する。算出したバッファ状態インデックスに基づき、端末１１０が送信するデータサイズを判断する。
　これにより、受信部１８００は、無線リソースＡ～Ｄの中で最大ＳＩＲの無線リソースを判断するだけで、スケジューリング要求Ｄ２を送信した端末１１０のデータサイズを簡単に判断できる。そして、算出したバッファ状態インデックスをスケジューリング部２１２に通知する。スケジューリング部２１２におけるスケジューリングの処理は実施の形態１同様である。
　実施の形態２によれば、端末から基地局に対するインデックス値の通知は、スケジューリング要求を送信するチャネルの無線リソースをデータサイズに応じて変えることができる。すなわち、端末は、送信するデータサイズに適した無線リソースを切り替える。そして、基地局では、スケジューリング要求が送信されうる全ての無線リソースを監視し、受信した無線リソースの種別に基づき端末が送信しようとするデータサイズを簡単に決定できる。また、端末は、送信するデータサイズに応じた情報（バッファ状態インデックス）を送信することなく、基地局にデータサイズを通知できる。
（実施の形態３）
　実施の形態３では、基地局１０１が報知情報Ｄ１を利用して端末１１０に通知するバッファ状態閾値の設定例について説明する。実施の形態３では、基地局１０１は、端末１１０のトラフィックに対応した最適な値をバッファ状態閾値として端末１１０に通知する。このため、基地局１０１は、端末１１０毎に設定するバッファ状態閾値について、端末１１０のスケジューリング要求Ｄ２があった後に初めて受信した端末１１０のバッファサイズ（データサイズ）を複数収集する。そして、収集したデータサイズを統計処理することで、端末１１０毎に最適な閾値を算出する。
　図１９は、実施の形態３にかかる基地局による端末のデータサイズ推定の処理例を示すフローチャートである。基地局１０１のスケジューリング部２１２は、端末１１０からスケジューリング要求Ｄ２を受信した後、端末１１０のデータ送信のスケジューリングＤ３を行う。図１９の例は、スケジューリング部２１２により、スケジューリング要求Ｄ２に端末１１０が送信するデータサイズを推定し、推定サイズ（範囲）毎の統計情報を記録する処理例である。
　スケジューリング部２１２は、端末１１０からのスケジューリング要求Ｄ２の後に、端末１１０からバッファ状態（データサイズ）の受信が無いかを判断する（ステップＳ１９０１）。端末１１０からバッファ状態（データサイズ）の受信が無ければ（ステップＳ１９０１：Ｎｏ）、処理を終了する。
　端末１１０からバッファ状態（データサイズ）を受信すると（ステップＳ１９０１：Ｙｅｓ）、スケジューリング部２１２は、スケジューリング要求Ｄ２時のバッファサイズ推定値を算出する（ステップＳ１９０２）。バッファサイズ推定値は、端末１１０の送信バッファのサイズＢv（ｖ：ユーザ（端末））と、ユーザｖから受信したデータサイズＤvとを加算して得る。
　次に、スケジューリング部２１２は、スケジューリング要求Ｄ２時のバッファサイズ推定値毎の発生回数Ｆｒｅｑをインクリメントする（ステップＳ１９０３）。また、頻度情報更新回数Ｎfreqをインクリメントし（ステップＳ１９０４）、処理を終了する。これにより、スケジューリング部２１２は、端末１１０のスケジューリング要求Ｄ２後に、端末１１０から通知されるバッファサイズに基づき、データサイズ別の発生回数を記録していく。
　図２０は、実施の形態３にかかる基地局によるバッファ状態閾値の算出処理例を示すフローチャートである。スケジューリング部２１２は、図１９に示した記録処理を一定回数行った後、図２０の処理を行う。
　はじめに、スケジューリング部２１２は、頻度情報更新回数Ｎfreqが所定の閾値ΘNを上回るか判断する（ステップＳ２００１）。判断の結果、上回らなければ（ステップＳ２００１：Ｎｏ）、処理を終了する。頻度情報更新回数Ｎfreqが所定の閾値ΘNを上回れば（ステップＳ２００１：Ｙｅｓ）、スケジューリング部２１２は、バッファ状態閾値として設定する閾値数ｍ（閾値の数）分のループ処理を開始する（ステップＳ２００２）。
　次に、スケジューリング部２１２は、受信回数ｎを初期化し（ステップＳ２００３）、サイズインデックスｋ分のループ処理を開始する（ステップＳ２００４）。次に、受信回数ｎとして頻度情報更新回数Ｎfreqを加算する（ステップＳ２００５）。ここで、ｖ：ユーザ、ｋ：データサイズのサイズインデックス数であり、ユーザ別およびデータサイズ別の受信回数ｎ（端末１１０から通知されるバッファサイズの受信回数）を算出する。
　次に、スケジューリング部２１２は、受信頻度ｎ／Ｎfreqが所定の頻度閾値Θfreq以下であるか判断する（ステップＳ２００６）。ｍ：閾値数であり、頻度閾値Θfreqは、閾値数に対応する。判断結果、受信頻度ｎ／Ｎfreqが所定の頻度閾値Θfreq以下でなければ（ステップＳ２００６：Ｎｏ）、ステップＳ２００８に移行する。一方、受信頻度ｎ／Ｎfreqが所定の頻度閾値Θfreq以下であれば（ステップＳ２００６：Ｙｅｓ）、サイズインデックスｋをインクリメントし（ステップＳ２００７）、ステップＳ２００５の処理を継続する。また、サイズインデックスｋ分のループ処理が終了すれば、ステップＳ２００８に移行する。
　次に、スケジューリング部２１２は、サイズインデックスｋをバッファインデックス算出閾値Θbufとして決定する（ステップＳ２００８）。この後、スケジューリング部２１２は、閾値インデックスｍが１以上で、かつ値が一つ小さいバッファインデックス算出閾値Θbufと一致するか判断する（ステップＳ２００９）。判断結果、一致時には（ステップＳ２００９：Ｙｅｓ）、バッファインデックス算出閾値Θbufをサイズインデックスｋ＋１として調整し（ステップＳ２０１０）、ステップＳ２０１１に移行する。一方、判断結果が一致しなければ（ステップＳ２００９：Ｎｏ）、ステップＳ２０１１に移行する。
　この後、ステップＳ２０１１では、スケジューリング部２１２は、閾値数ｍ分のループ処理が完了するまでの間は、ステップＳ２００３～ステップＳ２０１０の処理を継続する（ステップＳ２０１１）。閾値数ｍ分のループ処理が完了すると、以上の処理を終了する。
　以上のように、実施の形態３では、端末からスケジューリング要求の後に送信データのデータサイズを受信する毎の受信回数を記録する。そして、受信回数から受信頻度を求め、受信頻度が予め設定された閾値を超過するデータサイズを、バッファインデックス算出用の閾値（バッファ状態閾値）として決定する。このバッファ状態閾値は、端末毎に異なる送信データのデータサイズに基づき複数設定できる。これにより、基地局が報知情報として端末に通知するバッファ状態閾値は、端末のトラフィックに適した値とすることができ、基地局は端末毎のスケジューリングを効率的に行えるようになる。
（既存の技術のスケジューリングの説明）
　図２１は、既存の技術によるスケジューリング手順を示すシーケンス図である。図２１を用いて、既存の技術によるスケジューリングの手順を説明すると、
１．端末は基地局にスケジューリング要求ＳＲを送信する（Ｄ２）。
２．基地局は端末がスケジューリング要求を送信する無線リソースを監視する。基地局がスケジューリング要求の受信を確認すると、該当端末は上り通信のスケジューリングの対象となる。上り通信のスケジューリングの結果、上り通信を行うための無線リソース等が基地局から端末に通知される（Ｄ３）。
　しかし、このスケジューリングの手法では、端末が送信するデータサイズを基地局で実施するスケジューリングにて考慮することができない。このため、例えば１回の送信で通信が完了するような小さなデータの場合、残りの割り当てが完全に無駄になる。この場合、図２１に示すように、端末が送信するデータサイズにかかわらずに、複数回のスケジューリングＤ３ａ～Ｄ３ｎを割り当てるため、無駄な割り当てが生じていた。この無駄な割り当ての分（例えば、Ｄ３ｂ～Ｄ３ｎ）、他の端末にリソース割り当てが行えない。端末は、複数回のスケジューリングＤ３ａ～Ｄ３ｎに対応して割り当てられたデータ送信Ｄ４ａ～Ｄ４ｎのうち一部、例えば、Ｄ４ａの１回しか有効なデータを送信しないことが生じる。
　図２２は、既存の技術によるスケジューリング手順の他の例を示すシーケンス図である。図２１に示したような無駄な割り当ての発生を防ぐための他の既存技術を説明する。図２２に示すスケジューリング技術では、
１．端末は基地局にスケジューリング要求ＳＲを送信する（Ｄ２）。
２．基地局は端末がスケジューリング要求を送信する無線リソースを監視する。基地局にてスケジューリング要求の受信を確認すると、該当端末は上りスケジューリングの対象となる。上りスケジューリングの結果、上りデータ送信を行うための無線リソース等が基地局から端末に通知される（Ｄ３）。
３．端末は基地局からの無線リソース通知を受けて上りデータを送信する（Ｄ４）。このとき同時に端末に発生している送信データの残サイズを通知する。
４．基地局は端末から送信された端末で発生している送信データサイズを確認し、データサイズに応じた複数回のスケジューリングを実施する（Ｄ５ａ～Ｄ５ｎ）。
　このスケジューリング技術では、端末がスケジューリング要求Ｄ２を送信してから実際にデータ送信（Ｄ６ａ～Ｄ６ｎ）を開始するまでに、２０ｍｓ弱の時間を要することになる。このように時間を要する理由としては、直前まで上りの通信が行われていない状況においては、スケジューリングを実施する基地局にて端末に発生したデータのサイズが不明であることが挙げられる。このため、基地局は、無線リソースを無駄にしないために、端末からデータサイズの通知（Ｄ４）を受けるまでは、データのサイズに対応した積極的な無線リソースの割り当てを行うことができない。
　このように、既存技術では、図２１に示したように、無線リソースが無駄に割り当てられることが生じている。また、図２２に示したように、スケジューリング要求に対する応答遅延が生じている。端末で発生する送信データのパターンではこのような小さなサイズのデータ（ＴＣＰ　ＡＣＫ等）が非常に発生しやすい。これにより、有限の無線リソースを無駄に消費し、端末の消費電力を低減化できない。現状では、端末で発生する基地局への送信データのパターンとして、小さなサイズのデータ（ＴＣＰ　ＡＣＫ等）が非常に発生しやすく、従来は端末の状態（送信するデータサイズ等）に応じた効率的なスケジューリングが行えなかった。
　これに対し、上述した各実施の形態によれば、端末は、スケジューリング要求時に送信するデータサイズを含ませて基地局に送信する。これにより、基地局は、端末が送信するデータのサイズを考慮したスケジューリングが行えるようになる。これにより、例えば端末が１回の送信で通信が完了するような小さなデータの場合、このデータサイズに対応した時間分のスケジューリングを割り当てるため、スケジューリングの無駄な割り当てを防ぎ、無線リソースの利用効率を向上できるようになる。
　したがって、各実施の形態によれば、上り通信のリソースの無駄な割り当てによりリソースが枯渇するという問題を防止し、上り通信のリソースを迅速に割り当てでき、スケジューリング要求に対する応答遅延を低減できるようになる。
　また、基地局と端末との間で無駄なデータチャネルの送受を抑えて、端末の消費電力を削減できるようになる。例えば端末がＴＣＰ　ＡＣＫ等の小さなサイズのデータが多頻度で発生する場合でも、端末が実際に送信するデータサイズに対応したスケジューリング（回数）を設定できるようになる。
　１００　無線通信システム
　１０１　基地局
　１１０　端末
　２１１　制御部
　２１２　スケジューリング部
　２１３　ベースバンド信号処理部
　２１４　記憶部
　３００　バッファ状態閾値
　５０１　制御部
　５０２　ベースバンド部
　５０３　ＲＦ回路
　５０５　記憶部
　６０１　スケジューリング要求部
　６０２　シンボル変調部
　６０３　変調部
　６０４　ベースバンド信号生成部
　９０１　搬送波除去部
　９０２　サブキャリア分離部
　９０３　復調部
　９０４　バッファ状態インデックス判定部
　９０５　上りスケジューリング処理部

Claims (14)

  1. 　端末と、端末の上りリソースのスケジューリング要求に基づき、前記端末の無線通信のスケジューリングを行う基地局と、を備えた無線通信システムにおいて、
    　前記端末は、前記スケジューリング要求に、前記基地局に送信するデータのデータサイズを含ませて前記基地局に送信し、
    　前記基地局は、前記スケジューリング要求に含まれる前記データサイズに従ったスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記端末は、複数のバッファ状態閾値に基づき、送信バッファに格納するデータのデータサイズに対応するバッファ状態インデックス値を算出し、当該バッファ状態インデックス値を前記スケジューリング要求に含ませて前記基地局に送信し、
    　前記基地局は、前記スケジューリング要求に含まれる前記バッファ状態インデックス値に基づくスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記基地局は、前記バッファ状態閾値を報知情報に含ませて、予め端末に通知することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記基地局は、前記バッファ状態閾値を前記端末との通信接続時に通知することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  5. 　前記端末は、前記バッファ状態閾値をメモリに予め保持し、更新可能なことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  6. 　前記端末は、前記バッファ状態インデックス値を、前記スケジューリング要求を送信するチャネルの変調シンボルを用いて前記基地局に通知することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  7. 　前記端末は、前記バッファ状態インデックス値別に対応して予め定めた種別の無線リソースを用いて前記スケジューリング要求に含ませて前記基地局に送信し、
    　前記基地局は、前記スケジューリング要求を受信した前記無線リソースの種別に基づき、前記バッファ状態インデックス値に対応するスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  8. 　前記基地局は、前記端末から送信されたデータサイズを収集し、前記端末毎のトラフィックに対応した前記バッファ状態閾値を算出し、当該バッファ状態閾値を前記端末に通知することを特徴とする請求項２～７のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  9. 　端末から送信される上りリソースのスケジューリング要求に基づき、前記端末の無線通信のスケジューリングを行う基地局において、
    　前記スケジューリング要求に含まれ、前記端末が送信するデータのデータサイズに従ったスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする基地局。
  10. 　前記端末から、前記スケジューリング要求に含まれ、前記データのデータサイズに対応するバッファ状態インデックス値を受信し、
    　受信した前記バッファ状態インデックス値に基づくスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
  11. 　基地局に対して上りリソースのスケジューリング要求を行い、前記基地局のスケジューリングに従って前記基地局との間の無線通信を行う端末において、
    　前記スケジューリング要求に、前記基地局に送信するデータのデータサイズを含ませて前記基地局に送信する、
    　ことを特徴とする端末。
  12. 　送信バッファの複数のバッファ状態閾値に基づき、前記送信バッファに格納した前記データのデータサイズに対応するバッファ状態インデックス値を算出し、当該バッファ状態インデックス値を前記スケジューリング要求に含ませて前記基地局に送信する、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の端末。
  13. 　端末と、端末の上りリソースのスケジューリング要求に基づき、前記端末の無線通信のスケジューリングを行う基地局におけるスケジューリング方法において、
    　前記端末は、前記スケジューリング要求に、前記基地局に送信するデータのデータサイズを含ませて前記基地局に送信し、
    　前記基地局は、前記スケジューリング要求に含まれる前記データサイズに従ったスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とするスケジューリング方法。
  14. 　前記端末は、複数のバッファ状態閾値に基づき、送信バッファに格納する前記データのデータサイズに対応するバッファ状態インデックス値を算出し、当該バッファサイズインデックス値を前記スケジューリング要求に含ませて前記基地局に送信し、
    　前記基地局は、前記スケジューリング要求に含まれる前記バッファ状態インデックス値に基づくスケジューリングを行う、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載のスケジューリング方法。
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