(57)【要約】【課題】  トラヒックの変動が激しい場合でも、高いスループットを得ることができるＴＤＤ送受信境界制御方法及び前記方法を使用する通信装置を提供する。【解決手段】  自装置の送信バッファ使用量が第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量が第２の閾値以下である場合には、送受信境界をＴＤＤフレーム内の所定の位置とし、それ以外の場合には、自装置の送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量と対向装置の送信バッファ使用量の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定する送受信境界制御手段を有し、  前記決定した送受信境界を、対向装置に通知すると共に、前記決定した送受信境界で信号の送信と受信を切り替える。【選択図】  図１
2006115164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置の送信バッファ使用量が第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量が第２の閾値以下である場合には、送受信境界をＴＤＤフレーム内の所定の位置とし、それ以外の場合には、自装置の送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量と対向装置の送信バッファ使用量の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定する送受信境界制御手段を有し、
前記決定した送受信境界を、対向装置に通知すると共に、前記決定した送受信境界で信号の送信と受信を切り替えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記第１の閾値は、前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置を送受信境界とした場合に、自装置の送信時間で送信できるデータ量であり、
前記第２の閾値は、前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置を送受信境界とした場合に、対向装置の送信時間で送信できるデータ量であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置は、ＴＤＤフレームの中心であることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
ＴＤＤ通信において、
自装置の送信バッファ使用量が第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量が第２の閾値以下である場合には、送受信境界をＴＤＤフレーム内の所定の位置とし、それ以外の場合には、自装置の送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量と対向装置の送信バッファ使用量の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定することを特徴とするＴＤＤの送受信境界制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１対１のＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）通信において、ＴＤＤフレーム内での信号方向の切替タイミング（送受信境界）を制御する方法、及び前記方法を使用する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムは、送信信号と受信信号を分離する方法の違いにより、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｕｅｘ：周波数分割複信）とＴＤＤに分類することができる。ＦＤＤとは、送信信号と受信信号の周波数帯域を異なる周波数帯域とすることで、送信信号と受信信号を分離するシステムである。通常、送信信号と受信信号のトラヒック量の違いを予め想定することは難しいため、送信信号及び受信信号には同じ周波数帯域幅が割り当てられる。そのため、インターネットトラヒックのように、非対称で、かつ、バースト性を有するトラヒックに対しては、周波数資源の利用効率が悪くなる。
【０００３】
一方、ＴＤＤは、送信信号と受信信号には、同じ周波数帯域を使用するが、送信信号と受信信号を、時間軸上で交互に切り替えることで送信信号と受信信号の分離を行うシステムであり、トラヒックの多い方向に多くの時間を割り与えることで、非対称トラヒックや、バースト性を有するトラヒックに対しても効率よく周波数資源を利用できる通信方法である。
【０００４】
尚、ＴＤＤでの通信において、信号方向を示すために、例えば、対向する２つの通信装置に、親子（上下）関係を設け、親局（上位）装置から子局（下位）装置方向を下り方向、下り方向の回線を下り回線、逆方向を上り方向、上り方向の回線を上り回線と呼ぶ表現が一般的に用いられている。
【０００５】
ＴＤＤでの通信において、ＴＤＤフレーム内での送受信の切替タイミング（以後、送受信境界と呼ぶ。）を適切に制御することで、効率のよい周波数資源の利用が達成できるが、送受信境界の制御法について、従来は、主に回線交換型のＴＤＤ無線通信システムについて検討が行われていた。例えば、音声呼とデータ呼を効率よく収容するためのタイムスロット割当を行い、その結果、送受信境界を設定するという手法が提案されている（非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００６】
また、パケットシステムに対しては、上り／下り回線のトラヒック比を監視し、上り回線と下り回線の送信時間の比が、トラヒック比と同じになるよう、即ち、トラヒック量の比例配分により送受信境界を決定する方法についての提案がなされている。
【０００７】
【非特許文献１】L.Chen et al “A Dynamic Timeslot Assignment Algorithm for Asymmetric Traffic in Multimedia TDMA/TDD Mobile Radio”, 電子情報通信学会英文論文誌Ａ、Vol.E81-A, no7, pp1358-1365, 1998年
【非特許文献２】S.Park et al “An Enhanced Adaptive Time Slot Assignment using Access Statistics in TD/CDMA TDD System” Proceeding of 53rd IEEE VTC, vol.1, pp511-516, 2001年
【非特許文献３】小林  他  “ＣＤＭＡ／ｓｈａｒｅｄ−ＴＤＤセルラパケットシステムにおける非対称トラヒック収容のための無線リソース管理法”、電子情報通信学会、ＲＣ２００３−２６０、ｐｐｐ９７−１０２、２００４年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、１ＴＤＤフレームのタイムスロット数を１０とし、下り方向のトラヒック量が１ＴＤＤフレームの１／５時間で送信できるデータ量であり、上り方向のトラヒック量が１ＴＤＤフレームの１／４５時間で送信できるデータ量であり、送受信境界を上記トラヒック量の比例配分により決定するものとする。
【０００９】
この場合下り対上りのトラヒック比は、９：１であるため、下り／上りが９／１タイムスロットとなる位置が送受信境界となる。しかし、前記送受信境界を適用した瞬間の下り／上りのトラヒック量が共に、１ＴＤＤフレームの１／５時間で送信できるデータ量、つまり、共に２タイムスロットで送信できる量となっている場合、上り方向には１タイムスロットしか割り当てられていないため、下り方向のタイムスロットは余っているにも関わらず、半分のデータが送信できないこととなってしまう。
【００１０】
以上のように、トラヒック量の比例配分により、送受信境界を設定する方法においては、トラヒックの非対称性の変動が激しい場合、トラヒック量を監視してから、監視した値に基づく送受信境界を適用するまでの時間差により、トラヒック量に対して十分な無線リソースがあるにもかかわらず、スループットが上がらないという問題が生じることとなる。
【００１１】
従って、本発明は、トラヒックの変動が激しい場合でも、従来の方法に比べて高いスループットを得ることができる送受信境界制御方法及び前記方法を使用する通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明における通信装置によれば、
自装置の送信バッファ使用量が第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量が第２の閾値以下である場合には、送受信境界をＴＤＤフレーム内の所定の位置とし、それ以外の場合には、自装置の送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量と対向装置の送信バッファ使用量の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定する送受信境界制御手段を有し、前記決定した送受信境界を、対向装置に通知すると共に、前記決定した送受信境界で信号の送信と受信を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
前記第１の閾値は、前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置を送受信境界とした場合に、自装置の送信時間で送信できるデータ量であり、前記第２の閾値は、前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置を送受信境界とした場合に、対向装置の送信時間で送信できるデータ量であることも好ましい。
【００１４】
また、本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
前記ＴＤＤフレーム内の所定の位置は、ＴＤＤフレームの中心であることも好ましい。
【００１５】
本発明における送受信境界制御方法によれば、
ＴＤＤ通信において、自装置の送信バッファ使用量が第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量が第２の閾値以下である場合には、送受信境界をＴＤＤフレーム内の所定の位置とし、それ以外の場合には、自装置の送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量と対向装置の送信バッファ使用量の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
トラヒック量が少ない場合には、送受信境界を固定とすることで、トラヒックの変動が激しい場合でも高いスループットを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の送受信境界制御方法を実現する通信装置１の機能ブロック図である。尚、通信装置１と通信を行っている対向装置は、通信装置１が決定する送受信境界に従属、即ち、通信装置１から通知される送受信境界に従って、送信と受信の切替を行うものとする。
【００１９】
また、図１は、本発明の説明に必要な機能ブロックのみを示している。図１によると通信装置１は、送信バッファ２と、送信部３と、送受信境界制御部４と、受信部５と、受信バッファ６とを有する。
【００２０】
ＴＤＤによる通信では、通信装置１からの送信信号は、バースト的になるため、送信すべきデータは、送信バッファ２に一旦蓄積される。送信部３は、自局が送信できる期間に送信信号を変調して送信できるように送信バッファ２からデータを読み出す。同様に、バースト的に受信する受信信号は、受信部５で復調し、復調した受信データは、受信バッファ６に一旦蓄積され、一定の速さで読み出される。
【００２１】
送受信境界制御部４は、後述する方法により送受信境界を決定し、決定した送受信境界を送受信境界制御信号により送信部３及び受信部４に通知する。送信部３及び受信部４は、前記通知に基づき、バースト的に信号の送受信を行う。更に、通信装置１が決定した送受信境界に従属して動作する対向装置に対して、決定した送受信境界を通知するため、送信部３は、送受信境界を送信信号に多重して送信する。
【００２２】
送受信境界制御部４は、送受信境界Ｂ（ｔ）を決定するために、自装置の送信バッファ２のバッファ使用量ＱＭ（ｔ）と、対向装置の送信バッファのバッファ使用量ＱＳ（ｔ）と、自装置の送信の情報伝送速度ＲＭ（ｔ）と、対向装置の送信の情報伝送速度ＲＳ（ｔ）と、ＴＤＤフレームのタイムスロット総数Ｎと、ＴＤＤフレーム時間Ｐと、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２及びＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂと、定数Ｋとを使用する。
【００２３】
送受信境界、バッファ使用量及び伝送速度は時間と共に変動するため、フレーム番号ｔの関数となり、Ｂ（ｔ）、ＱＭ（ｔ）、ＱＳ（ｔ）、ＲＭ（ｔ）、ＲＳ（ｔ）は、ｔ番目のフレームにおける値を表す。
【００２４】
送受信境界Ｂ（ｔ）は、通信装置１が送信に使用できるＴＤＤフレームのタイムスロット数を示す。図２に、通信装置１から見た送受信境界Ｂ（ｔ）とＴＤＤフレームの関係を示す。
【００２５】
送受信境界制御部４は、送信バッファ２から、自装置の送信バッファ２のバッファ使用量ＱＭ（ｔ）を取得する。対向装置は、対向装置の送信バッファをモニタして、取得したバッファ使用量ＱＳ（ｔ）を、送信信号に多重して通信装置１に送信する。受信部５は、受信信号に多重されている対向装置の送信バッファ量ＱＳ（ｔ）を取り出し、送受信境界制御部４に通知する。
【００２６】
送受信の情報伝送速度ＲＭ（ｔ）及びＲＳ（ｔ）と、ＴＤＤフレームのタイムスロット総数Ｎと、ＴＤＤフレーム時間Ｐは、装置が通信を行うために固有に有している情報であり、図示しない通信装置１全体の制御部からの通知や、受信信号に多重されている対向局からの制御情報による通知等、各ＴＤＤシステムに応じた方法で、送受信境界制御部４は取得する。
【００２７】
閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２、ＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂ及び定数Ｋは、予め送受信境界制御部４に保存される。
【００２８】
上記情報から、送受信境界制御部４は、例えば、以下の式（１）で送受信境界Ｂ（ｔ）を決定する。
【００２９】
【数１】
2006115164.tif 000003
【００３０】
本制御方法の基本的な考え方は、トラヒック量と相関するバッファ使用量を測定し、自装置の送信バッファ使用量ＱＭ（ｔ）が、第１の閾値以下であり、かつ、対向装置より通知される対向装置の送信バッファ使用量ＱＳ（ｔ）が第２の閾値以下である場合には、送受信境界を、両バッファ使用量の比に関わらず、ＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂとし、それ以外の場合には、送信時間と受信時間の比が、自装置の送信バッファ使用量ＱＭ（ｔ）と、対向装置の送信バッファ使用量ＱＳ（ｔ）の比に応じた値となるようにＴＤＤフレームの送受信境界を決定するというものである。
【００３１】
このため、トラヒック量と相関するバッファ使用量を、通信装置１及び対向装置にてモニタし、対向装置はモニタしたバッファ使用量を通信装置１に通知し、両バッファ量と２つの閾値により、送受信境界の決定を行う。前記処理は、各フレーム単位で行うことも、数フレーム単位で行うことも可能である。
【００３２】
送受信境界位置ｂに対して、両方向の送信バッファに蓄積されているデータが共に、１ＴＤＤフレームで、総て送信できるときには、トラヒック比に応じて送受信境界を変更することは無意味であり、また、変更後のトラヒック比の急激な変化によるスループット低下を引き起こす原因となる。従って、閾値Ｔｈ１は、ＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂを送受信境界とした場合に、自装置、即ち、通信装置１の送信時間で送信できるデータ量とし、閾値Ｔｈ２は、ＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂを送受信境界とした場合に、対向装置の送信時間で送信できるデータ量とすることが好ましい。
【００３３】
更に、送受信のデータ量の違い等を事前に把握することは困難であるため、ＴＤＤフレーム内の所定の位置ｂを、ＴＤＤフレームの中心であるＮ／２とすることも好ましい。この場合は、閾値Ｔｈ１及びＴｈ２は共に、“送信バッファに蓄積されているデータ量が共に、１ＴＤＤフレームの半分の時間で送信可能な量”を意味する。より具体的には、式（１）でのＴｈ１及びＴｈ２は、共に０．５になる。
【００３４】
また、定数Ｋは、バッファ量が０であった場合でも最低Ｋタイムスロットの送信時間を確保するためのものであり、０以上の値をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のＴＤＤシステムにおける送受信境界制御方法を実現する通信装置の機能ブロック図である。
【図２】送受信境界Ｂ（ｔ）とＴＤＤフレームの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  通信装置
２  送信バッファ
３  送信部
４  送受信境界制御部
５  受信部
６  受信バッファ
【図１】
2006115164.tif 000004
【図２】
2006115164.tif 000005