(57)【要約】【課題】データ送信が連続していない場合でも、可及的に正確な通信品質を報告させて、適切な条件で適切な通信端末装置にデータを送信することができる基地局装置および通信対象端末決定方法を提供する。【解決手段】基地局装置１と通信可能な通信端末装置に対して、報告指示部１８から通信品質報告指示を与え、無線送信部１２との間の通信品質を報告させる。このとき、測定対象の通信端末装置に、無線送信部１２から通信端末装置毎に設定された個別送信条件で送信データが送信中である場合には、送信データに基づいて、予め定める時間毎に通信品質を求めて報告する指示をブロードキャスト送信で通信端末装置に与える。送信データが送信中でない場合には、通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを無線送信部１２から個別送信条件でユニキャスト送信させ、無線送信部１２から送信された指示データに基づいて通信品質を求めて報告させる。【選択図】図２
2011109379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置であって、
各前記通信端末装置に、前記通信端末装置毎に設定された個別送信条件で、送信するべき送信データをユニキャスト送信で送信する送信部と、
各前記通信端末装置に、前記送信部との間の通信品質を報告する指示を表す通信品質報告指示を与える報告指示部と、
前記通信品質報告指示に応答して前記通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、前記複数の通信端末装置の中から、前記送信部が前記送信データを送信する通信対象の通信端末装置を決定する通信対象決定部とを備え、
前記報告指示部は、
前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中であると判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記送信データに基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示を表す定期報告指示をブロードキャスト送信で与え、
前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、その通信端末装置に前記通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを前記個別送信条件にてユニキャスト送信で送信する指示を表す送信指示を前記送信部に与えるとともに、前記報告指示メッセージによって、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記指示データに基づいて前記通信品質を求めて報告する指示を表す応答報告指示を与えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記複数の通信端末装置に共通する共通送信条件で、前記複数の通信端末装置に共通する共通情報をブロードキャスト送信で送信し、
前記報告指示部は、前記通信端末装置に前記応答報告指示を与えた後、前記応答報告指示が与えられた通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記共通情報に基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示をブロードキャスト送信で与え、
前記通信対象決定部は、前記指示データに基づいて求められて報告される前記通信品質と、前記共通情報に基づいて求められて報告される前記通信品質とに基づいて、前記通信対象の通信端末装置を決定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記通信対象決定部は、前記複数の通信端末装置のうちのいずれの通信端末装置に優先して前記送信データを送信するかの優先度合いを示す優先度を求め、前記優先度の高い順に前記通信端末装置を前記通信対象の通信端末装置として決定し、
前記優先度は、報告された前記通信品質の値、または前記通信品質が報告される前の平均通信品質に対する、報告された前記通信品質の比が大きいほど高く、かつ、前記通信品質報告指示に応答して前記通信品質が報告される前までに前記優先度を求めるべき通信端末装置に送信されたデータ量が小さいほど高く設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の基地局装置。
【請求項４】
前記報告指示部は、前記通信対象決定部によって前記優先度が求められた後に前記通信品質報告指示を与えるときに、前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、前記優先度に応じて、前記送信部に前記送信指示を与える頻度を変更することによって、前記通信端末装置に前記応答報告指示を与える頻度を変更することを特徴とする請求項３に記載の基地局装置。
【請求項５】
前記送信部は、前記無線通信の指向性を制御するビームフォーミングによって、前記送信データを送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基地局装置。
【請求項６】
前記送信部は、複数のアンテナを用いた多入力多出力通信によって、前記送信データを送信可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基地局装置。
【請求項７】
前記基地局装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で定義された複数のサブキャリアを用いて、前記複数の通信端末装置と多元接続通信を行う、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）における基地局装置であって、
前記送信データおよび前記指示データは、時間−サブチャネル平面上で定義される下りサブフレーム内に割り当てられる下りバースト領域を用いて送信され、
前記送信データに基づいて求められる前記通信品質および前記指示データに基づいて求められる前記通信品質は、時間−サブチャネル平面上で定義される上りサブフレーム内に割り当てられる上りバースト領域を用いて報告されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の基地局装置。
【請求項８】
複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置における通信対象端末決定方法であって、
各前記通信端末装置に、前記通信端末装置毎に設定された個別送信条件で、送信するべき送信データを送信部からユニキャスト送信で送信する送信工程と、
各前記通信端末装置に、前記送信部との間の通信品質を報告する指示を表す通信品質報告指示を与える報告指示工程と、
前記通信品質報告指示に応答して前記通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、前記複数の通信端末装置の中から、前記送信部が前記送信データを送信する通信対象の通信端末装置を決定する通信対象決定工程とを備え、
前記報告指示工程では、
前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中であると判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記送信データに基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示を表す定期報告指示をブロードキャスト送信で与え、
前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、その通信端末装置に前記通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを前記個別送信条件にてユニキャスト送信で送信する指示を表す送信指示を前記送信部に与えるとともに、前記報告指示メッセージによって、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記指示データに基づいて前記通信品質を求めて報告する指示を表す応答報告指示を与えることを特徴とする通信対象端末決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置、および前記基地局装置における通信対象端末決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポイントトゥーマルチポイント（Point to Multipoint）の無線通信システムでは、通信端末装置の位置によって、基地局装置から通信端末装置に送信されて受信されるダウンリンク信号の受信強度が変わる。このように、受信強度を含む通信品質は変化するので、基地局装置は、各通信端末装置に対して、受信したダウンリンク信号の通信品質を報告させるようにしている（たとえば特許文献１参照）。以下の説明において、各通信端末装置が、基地局装置から送信されて受信したダウンリンク信号の通信品質を基地局装置へ報告することを「レポーティング」という。
【０００３】
基地局装置は、各通信端末装置から報告された通信品質に基づいて、各通信端末装置に適用する変調方式および符号化率を決定する。レポーティングの精度が悪いと、基地局装置によって不適切な変調方式が選ばれ、基地局装置と通信端末装置との間の通信効率が悪化するおそれがある。通信品質は時々刻々と変化するので、基地局装置は、通信端末装置に対して定期的にレポーティングの指示を与える必要がある。
【０００４】
また基地局装置が複数の通信端末装置と通信するときには、無線リソースのスケジューリングが必要になる。無線リソースのスケジューリングとは、基地局装置に届いた複数の通信端末装置宛のデータを、どのような順番で、どれくらいの量を、どの通信端末装置に送信するかを決定する機能をいう。スケジューリングでは、通信端末装置間の公平性を保つこと、および高い無線利用効率を実現すること、換言すれば基地局装置全体の高いスループットを実現することの２つの要求を同時に満たす必要がある。この２つの要求を同時に満たすスケジューリング方法として、プロポーショナルフェアネス（Proportional Fairness）が広く利用されている。
【０００５】
プロポーショナルフェアネスでは、通信端末装置毎に送信の優先度を決定し、その決定した優先度順に通信端末装置にデータを送信する。送信の優先度は、過去の送信データ量が小さければ小さいほど優先度が高く、過去の平均通信品質と現在の通信品質との比、または通信品質の値自体が大きいほど優先度が高いという規則に従って決定される。したがってプロポーショナルフェアネスでは、データが送信される度に優先度が低下するので、データ送信が連続しない可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のようにプロポーショナルフェアネスでは、データが送信される度に優先度が低下するので、データ送信が連続しない可能性が高い。データ送信が連続している場合には、直前のデータ送信のときに報告された通信品質に基づいて、適切な変調方式を選択することが可能である。これに対し、データ送信が連続していない場合、現在の通信品質は、以前に報告された通信品質から変化している可能性が高いので、以前に報告された通信品質に基づいて変調方式を選択すると、不適切な変調方式が選ばれ、基地局装置と通信端末装置との間の通信効率が悪化するおそれがある。したがって、データの送信間隔が一定時間以上空いている場合には、低い変調方式からデータ送信を開始し、通信品質に応じて変調方式のシフトアップを試行する必要がある。これによって、最初の送信では、本来適用可能な変調方式よりも低い変調方式が適用され、送信効率が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、データ送信が連続していない場合でも、可及的に正確な通信品質を報告させて、適切な条件で適切な通信端末装置にデータを送信することができる基地局装置および通信対象端末決定方法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】
【０００９】
本発明に係る基地局装置は、複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置であって、各前記通信端末装置に、前記通信端末装置毎に設定された個別送信条件で、送信するべき送信データをユニキャスト送信で送信する送信部と、各前記通信端末装置に、前記送信部との間の通信品質を報告する指示を表す通信品質報告指示を与える報告指示部と、前記通信品質報告指示に応答して前記通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、前記複数の通信端末装置の中から、前記送信部が前記送信データを送信する通信対象の通信端末装置を決定する通信対象決定部とを備え、前記報告指示部は、前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中であると判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記送信データに基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示を表す定期報告指示をブロードキャスト送信で与え、前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、その通信端末装置に前記通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを前記個別送信条件にてユニキャスト送信で送信する指示を表す送信指示を前記送信部に与えるとともに、前記報告指示メッセージによって、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記指示データに基づいて前記通信品質を求めて報告する指示を表す応答報告指示を与えることを特徴とする。
【００１０】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記送信部は、前記複数の通信端末装置に共通する共通送信条件で、前記複数の通信端末装置に共通する共通情報をブロードキャスト送信で送信し、前記報告指示部は、前記通信端末装置に前記応答報告指示を与えた後、前記応答報告指示が与えられた通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記共通情報に基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示をブロードキャスト送信で与え、前記通信対象決定部は、前記指示データに基づいて求められて報告される前記通信品質と、前記共通情報に基づいて求められて報告される前記通信品質とに基づいて、前記通信対象の通信端末装置を決定することを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記通信対象決定部は、前記複数の通信端末装置のうちのいずれの通信端末装置に優先して前記送信データを送信するかの優先度合いを示す優先度を求め、前記優先度の高い順に前記通信端末装置を前記通信対象の通信端末装置として決定し、前記優先度は、報告された前記通信品質の値、または前記通信品質が報告される前の平均通信品質に対する、報告された前記通信品質の比が大きいほど高く、かつ、前記通信品質報告指示に応答して前記通信品質が報告される前までに前記優先度を求めるべき通信端末装置に送信されたデータ量が小さいほど高く設定されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記報告指示部は、前記通信対象決定部によって前記優先度が求められた後に前記通信品質報告指示を与えるときに、前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、前記優先度に応じて、前記送信部に前記送信指示を与える頻度を変更することによって、前記通信端末装置に前記応答報告指示を与える頻度を変更することを特徴とする。
【００１３】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記送信部は、前記無線通信の指向性を制御するビームフォーミングによって、前記送信データを送信することを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記送信部は、複数のアンテナを用いた多入力多出力通信によって、前記送信データを送信可能であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明に係る基地局装置の一態様では、前記基地局装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で定義された複数のサブキャリアを用いて、前記複数の通信端末装置と多元接続通信を行う、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）における基地局装置であって、前記送信データおよび前記指示データは、時間−サブチャネル平面上で定義される下りサブフレーム内に割り当てられる下りバースト領域を用いて送信され、前記送信データに基づいて求められる前記通信品質および前記指示データに基づいて求められる前記通信品質は、時間−サブチャネル平面上で定義される上りサブフレーム内に割り当てられる上りバースト領域を用いて報告されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明に係る通信対象端末決定方法は、複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置における通信対象端末決定方法であって、各前記通信端末装置に、前記通信端末装置毎に設定された個別送信条件で、送信するべき送信データを送信部からユニキャスト送信で送信する送信工程と、各前記通信端末装置に、前記送信部との間の通信品質を報告する指示を表す通信品質報告指示を与える報告指示工程と、前記通信品質報告指示に応答して前記通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、前記複数の通信端末装置の中から、前記送信部が前記送信データを送信する通信対象の通信端末装置を決定する通信対象決定工程とを備え、前記報告指示工程では、前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中であると判断すると、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記送信データに基づいて、予め定める時間毎に前記通信品質を求めて報告する指示を表す定期報告指示をブロードキャスト送信で与え、前記通信端末装置に前記通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に前記送信部が前記送信データを送信中でないと判断すると、その通信端末装置に前記通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを前記個別送信条件にてユニキャスト送信で送信する指示を表す送信指示を前記送信部に与えるとともに、前記報告指示メッセージによって、前記通信品質報告指示として、前記送信部から送信された前記指示データに基づいて前記通信品質を求めて報告する指示を表す応答報告指示を与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送信部と報告指示部と通信対象決定部とを備えて、複数の通信端末装置と無線通信可能な基地局装置が構成される。各通信端末装置には、通信端末装置毎に設定された個別送信条件で送信データが送信部によってユニキャスト送信され、また通信品質報告指示が報告指示部によって与えられる。この通信品質報告指示に応答して通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、通信対象決定部によって通信対象の通信端末装置が決定される。
【００１８】
報告指示部は、通信端末装置に通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に送信部が送信データを送信中であると判断すると、その通信端末装置に定期報告指示をブロードキャスト送信で与えて、送信部から個別送信条件で送信された送信データに基づいて、予め定める時間毎に通信品質を求めさせ、報告させる。また報告指示部は、通信端末装置に通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に送信部が送信データを送信中でないと判断すると、送信部に送信指示を与えて、通信端末装置に応答報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを個別送信条件にてユニキャスト送信で送信させ、指示データに基づいて通信品質を求めさせて報告させる。これによって、送信部から通信端末装置毎に設定された個別送信条件で送信データが送信中である場合および送信中でない場合のいずれの場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を通信端末装置によって求めさせて、報告させることができる。
【００１９】
この個別送信条件を反映した通信品質に基づいて通信対象の通信端末装置が決定されるので、通信品質が個別送信条件を反映していない場合に比べて、より適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができる。たとえば、報告された通信品質に基づいて、いずれの通信端末装置に優先してデータを送信するかの優先度合いを示す優先度を求めて、優先度の高い順に通信対象の通信端末装置として決定するとき、優先度をより正確に求めることができるので、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することが可能である。したがって、データ送信が連続していない場合でも、可及的に正確な通信品質を報告させて、適切な条件で適切な通信端末装置にデータを送信することができる。
【００２０】
また本発明の一態様によれば、送信部によって複数の通信端末装置に共通する共通送信条件で共通情報がブロードキャスト送信で送信される。報告指示部は、通信端末装置に応答報告指示を与えて、指示データに基づいて通信品質を求めさせて報告させた後、その応答報告指示が与えられた通信端末装置に通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に送信部が送信データを送信中でないと判断すると、共通情報に基づいて、予め定める時間毎に通信品質を求めて報告する指示をブロードキャスト送信で与え、通信品質を求めさせて報告させる。この共通情報に基づいて求められた通信品質と、先に指示データに基づいて求められた通信品質とに基づいて、通信対象決定部によって通信対象の通信端末装置が決定される。これによって、指示データを個別送信条件で送信させることなく、個別送信条件を反映した通信品質を通信対象決定部に見積らせて、それに基づいて通信対象の通信端末装置を決定することができる。したがって、簡単な処理で、適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができる。
【００２１】
また本発明の一態様によれば、通信対象決定部によって優先度が求められ、優先度の高い順に通信対象の通信端末装置が決定される。優先度は、報告された通信品質の値、または通信品質が報告される前の平均通信品質に対する、報告された通信品質の比が大きいほど高く、かつ、通信品質報告指示に応答して通信品質が報告される前までに優先度を求めるべき通信端末装置に送信された送信データ量（以下「過去の送信データ量」という場合がある）が小さいほど高く設定される。送信部が送信データを送信すると、送信データが送信された通信端末装置の優先度が低くなるので、次の送信データが送信されるまでに時間がかかり、その間の通信品質が正確に求められないおそれがあるが、本発明では、前述のように送信部から送信データが送信中でない場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を報告させることができる。これによって、通信品質が個別送信条件を反映していない場合に比べて、より正確に優先度を求めることができる。したがって、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することができる。
【００２２】
また本発明の一態様によれば、通信対象決定部によって優先度が求められた後に報告指示部によって通信品質報告指示が与えられるときに、送信部が送信データを送信中でないと判断されると、優先度に応じて、送信部に送信指示を与える頻度が変更されて、通信端末装置に応答報告指示を与える頻度が変更される。これによって、たとえば優先度が、予め定める基準優先度未満である場合には、通信対象の通信端末装置に決定される頻度が低いので、送信部に送信指示を与える頻度を比較的低く設定して、通信端末装置に応答報告指示を与える頻度を比較的低くし、無線リソースの無駄な割り当てを抑えることができる。優先度が基準優先度以上になった場合には、送信部に送信指示を与える頻度を高めることで、通信端末装置に応答報告指示を与える頻度を高めて、通信品質の精度を高めることができるので、より適切な通信端末装置を通信対象の通信端末装置に決定することができる。したがって、無線利用効率を高めることができる。
【００２３】
また本発明の一態様によれば、送信部は、ビームフォーミングによって、各通信端末装置に応じた指向性で送信データを送信するので、送信データを送信するときの通信品質を向上させることができる。本発明では、前述のように送信部から送信データが送信中でない場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を報告させることができるので、ビームフォーミングによる通信品質の向上効果を、通信対象の通信端末装置の決定に精度良く反映させることができる。したがって、適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができるので、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することができる。
【００２４】
また本発明の一態様によれば、送信部は、複数のアンテナを用いた多入力多出力通信によって送信データを送信可能である。多入力多出力通信で送信データを送信することによって、通信品質を向上させることができる。本発明では、前述のように送信部から送信データが送信中でない場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を報告させることができるので、適切なタイミングで多入力多出力通信を適用することができ、また多入力多出力通信による通信品質の向上効果を、通信対象の通信端末装置の決定に精度良く反映させることができる。したがって、適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができるので、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することができる。
【００２５】
また本発明の一態様によれば、基地局装置は、ＷｉＭＡＸにおける基地局装置である。送信部が送信データを送信中であるとき、送信データは、下りサブフレーム内の下りバースト領域を用いて通信端末装置に送信される。この送信データに基づいて、通信端末装置によって、予め定める時間毎に通信品質が求められ、上りサブフレーム内の上りバースト領域を用いて報告される。送信部が送信データを送信中でないときは、下りサブフレーム内の下りバースト領域を用いて通信端末装置に報告指示メッセージを含む指示データが送信され、この指示データに基づいて通信端末装置で通信品質が求められ、上りサブフレーム内の上りバースト領域を用いて報告される。本発明では、前述のように送信部から送信データが送信中である場合および送信中でない場合のいずれの場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を各通信端末装置によって報告させることができるので、適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができる。したがって、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することが可能なＷｉＭＡＸ用の基地局装置を実現することができる。
【００２６】
また本発明によれば、通信対象端末決定方法は、送信工程と報告指示工程と通信対象決定工程とを備える。送信工程において、通信端末装置毎に設定された個別送信条件で、送信部から各通信端末装置に送信データがユニキャスト送信される。また報告指示工程において、通信品質報告指示が各通信端末装置に与えられる。この通信品質報告指示に応答して通信端末装置から報告される通信品質に基づいて、通信対象決定工程で、通信対象の通信端末装置が決定される。
【００２７】
報告指示工程では、通信端末装置に通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置に送信部が送信データを送信中であると判断すると、その通信端末装置に定期報告指示をブロードキャスト送信で与えて、送信部から個別送信条件で送信された送信データに基づいて、予め定める時間毎に通信品質を求めさせ、報告させる。また送信部が送信データを送信中でないと判断すると、送信部に送信指示を与えて、通信端末装置に応答報告指示表す報告指示メッセージを含む指示データを個別送信条件にてユニキャスト送信で送信させ、指示データに基づいて通信品質を求めさせて報告させる。これによって、送信部から通信端末装置毎に設定された個別送信条件で送信データが送信中である場合および送信中でない場合のいずれの場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を通信端末装置によって求めさせて、報告させることができる。
【００２８】
この個別送信条件を反映した通信品質に基づいて通信対象の通信端末装置が決定されるので、通信品質が個別送信条件を反映していない場合に比べて、より適切な通信端末装置を、通信対象の通信端末装置として決定することができる。たとえば、報告された通信品質に基づいて、いずれの通信端末装置に優先してデータを送信するかの優先度合いを示す優先度を求めて、優先度の高い順に通信対象の通信端末装置として決定するとき、優先度をより正確に求めることができるので、通信端末装置間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することが可能である。したがって、データ送信が連続していない場合でも、可及的に正確な通信品質を報告させて、適切な条件で適切な通信端末装置にデータを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の一形態である基地局装置１を備える無線通信システム３の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態である基地局装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】フレーム１００の構成例を示す図である。
【図４】測定対象の通信端末装置２に対する通信品質報告指示の種類とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。
【図５】通信端末装置２に対する変調方式および符号化率、ならびに優先度の決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】通信端末装置２における通信品質報告処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＢＦされたデータが連続して送信される場合の通信品質報告とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。
【図８】ＢＦされたデータの送信間隔が長い場合の通信品質報告とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。
【図９】プリアンブルを用いて通信品質を求める場合のＣＩＮＲの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜前提技術＞
本発明の基地局装置について説明する前に、本発明の前提技術となる基地局装置を含む無線通信システムについて説明する。ポイントトゥーマルチポイント（Point to Multipoint）の無線通信システムでは、通信端末装置の位置によって、基地局装置から通信端末装置に送信されて受信されるダウンリンク信号の受信強度が変わる。このように、受信強度を含む通信品質は変化するので、基地局装置は、ダウンリンク信号の変調方式および復号化率を決定するときに、各通信端末装置に対して、受信したダウンリンク信号の通信品質を報告させるようにしている。以下の説明において、各通信端末装置が、基地局装置から送信されて受信したダウンリンク信号の通信品質を基地局装置へ報告することを「レポーティング」という。
【００３１】
基地局装置は、各通信端末装置から報告された通信品質に基づいて、各通信端末装置に適用する変調方式および符号化率を決定する。変調方式としては、たとえば通信品質が比較的高い場合は、６４値直交振幅変調（64 Quadrature Amplitude Modulation；略称：６４ＱＡＭ）が選ばれる。６４ＱＡＭでは、１サブキャリアで６ビットの信号の送信が可能である。通信品質が中程度の場合は、１６値直交振幅変調（16 Quadrature Amplitude Modulation；略称：１６ＱＡＭ）が選ばれる。１６ＱＡＭでは、１サブキャリアで４ビットの信号の送信が可能である。通信品質が比較的低い場合は、４相位相変調（Quadrature Phase Shift Keying；略称：ＱＰＳＫ）が選ばれる。ＱＰＳＫでは、１サブキャリアで２ビットの信号の送信が可能である。
【００３２】
通信品質は時々刻々と変化するので、基地局装置は、通信端末装置に対して定期的にレポーティングの指示を与える必要がある。レポーティングの精度が悪いと、基地局装置によって不適切な変調方式が選ばれ、基地局装置と通信端末装置との間の通信効率が悪化するおそれがある。
【００３３】
基地局装置が通信端末装置と通信するときには、無線リソースのスケジューリングが必要になる。スケジューリングとは、基地局装置に届いた複数の通信端末装置宛のデータを基地局装置がどのように送信するかを決定する機能をいう。たとえば、１００台の通信端末装置が基地局装置に接続されている場合に、全ての通信端末装置宛に送信するべき送信データが同時に届いたとしても、一度に全ての通信端末装置に送信データを送信することは不可能である。このような場合、送信データの送信タイミング、送信データ量および送信先の通信端末装置を決定する機能が必要となる。この機能を果たすのがスケジューリングである。
【００３４】
スケジューリングでは、通信端末装置間の公平性を保つこと、および高い無線利用効率を実現すること、換言すれば基地局装置全体の高いスループットを実現することの２つの要求を同時に満たす必要がある。たとえば、通信品質が良く、６４ＱＡＭを使用可能な通信端末装置と、通信品質が悪く、ＱＰＳＫしか使用できない通信端末装置とが存在する場合、全ての無線リソースを６４ＱＡＭの通信端末装置に割り振ると、無線利用効率は高くなる。しかし、これでは通信端末装置間の公平性を保つことができない。逆に、通信端末装置間の公平性を保つ観点で、無線リソースを複数の通信端末装置に均等に割り振ると、通信品質が悪い通信端末装置にも無線リソースが多く割り振られることになり、基地局装置全体のスループットが上がらないという問題が生じる。
【００３５】
前述の２つの要求を同時に満たすスケジューリング方法として、プロポーショナルフェアネス（Proportional Fairness）が広く利用されている。プロポーショナルフェアネスでは、通信端末装置毎に送信の優先度を決定し、その決定した優先度順に通信端末装置にデータを送信する。送信の優先度は、過去の送信データ量が小さければ小さいほど優先度が高く、過去の平均通信品質と現在の通信品質との比、または現在の通信品質の値自体が大きいほど優先度が高いという規則に従って決定される。したがって、送信データ量が比較的大きい通信端末装置は、送信データ量が比較的小さい通信端末装置に比べて、送信の優先度が下がる。
【００３６】
このようにプロポーショナルフェアネスでは、通信品質が良好な通信端末装置に対して、通信品質が良好である間になるべく多くのビット数のデータを送信するように送信の優先度を設定することで、短時間で送信を完了することができるようにしている。また過去のデータ送信量の多い通信端末装置については優先度を下げることで、データ送信量の少ない通信端末装置も通信できるようにして、公平性を保っている。
【００３７】
したがって、プロポーショナルフェアネスを実行するためにも、前述のレポーティングによって、通信端末装置の通信品質を継続して取得する必要がある。
【００３８】
ＷｉＭＡＸにおけるレポーティング方法としては、たとえば、通信端末装置からの報告を受信するために、基地局装置によって、上り通信であるアップリンク（UpLink；略称：ＵＬ）のフレームのデータ領域の１つである高速フィードバック（FastFeedback；略称：ＦＦ）領域に、通信端末装置が測定したチャネル品質情報（Channel Quality Information；略称：ＣＱＩ）を配置して送信させる方式がある。この方式を、以下ではＣＱＩＣＨ（Channel Quality Information Channel）方式という。
【００３９】
ＣＱＩＣＨ方式では、基地局装置は、ＦＦ領域を各通信端末装置へ割り当てるために、ブロードキャストデータである後述のＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）メッセージに、ＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥと呼ばれるパラメータの構造体を格納する。ＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥの中には、通信対象の通信端末装置のＩＤ（Identification）、ＦＦ領域内の割り当てられた領域の位置、およびレポート方法の詳細などを示す情報が含まれている。通信端末装置は、自装置に割り当てられた領域へ下りの通信品質を報告する。ここで、ブロードキャストデータとは、ブロードキャスト送信で送信されるデータのことであり、ブロードキャスト送信とは、ネットワーク内の全ての通信端末装置に同じ情報を送信する通信形態のことである。
【００４０】
他のレポーティング方法として、レイヤ２上にて基地局装置と通信端末装置との間で送受信されるメディアアクセス制御（Media Access Control；略称：ＭＡＣ）メッセージを用いたレポート−リクエスト／レスポンス方式がある。この方式を、以下では「ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式」という。
【００４１】
ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式では、基地局装置は、無線通信の通信品質の報告要求を表す無線品質要求情報を含むレポート要求メッセージであるレポート−リクエスト（Report Request；略称：ＲＥＰ−ＲＥＱ）メッセージを、単一のアドレスを指定して特定の通信端末装置に送信する、いわゆるユニキャスト送信を行う。通信端末装置は、ＲＥＰ−ＲＥＱに応答して、無線通信の通信品質の報告要求への応答を表す無線品質応答情報を含む制御メッセージであるレポート−レスポンス（Report Response；略称：ＲＥＰ−ＲＳＰ）メッセージを基地局装置に送信することによって、通信品質を報告する。ＲＥＰ−ＲＥＱおよびＲＥＰ−ＲＳＰは、いずれもＭＡＣメッセージであるので、前方誤り訂正（Forward Error Correction；略称：ＦＥＣ）などが必要である。ＦＥＣなどのオーバーヘッドを考えると、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式は、ＣＱＩＣＨ方式よりも負荷は大きいが、ＣＱＩＣＨ方式よりも詳細な内容のレポートが可能となっている。
【００４２】
これに対し、ＣＱＩＣＨ方式では、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式のような複雑な内容のレポーティングはできないが、ＦＥＣが不要であり処理が速いという利点、ならびに基地局装置および通信端末装置間のプロトコルオーバーヘッドが少ないという利点がある。
【００４３】
またＣＱＩＣＨ方式では、ブロードキャストデータであるＵＬ−ＭＡＰメッセージによって、通信端末装置へのレポーティングを指示するのに対して、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式では、ユニキャストデータであるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージによって、通信端末装置へのレポーティングを指示するという違いがある。ここで、ユニキャストデータとは、ユニキャスト送信で送信されるデータのことである。
【００４４】
また無線通信システムでは、チャネル容量の増大、通信品質の改善および通信速度の高速化を実現するために、基地局装置のアンテナの指向性を環境に応じて変化させることが可能な技術として、スマートアンテナ技術が知られている。たとえば、スマートアンテナ技術の１つであるビームフォーミングでは、基地局装置は、複数のアンテナ素子から成るアレイアンテナを備えており、複数のアンテナ素子にそれぞれ重み付けを行うことによって、アレイアンテナによる指向性を通信対象の通信端末装置に向けている。このようにして、各通信端末装置宛の送信データを通信端末装置の方向に絞って送信することによって、通信品質を向上させるようにしている。
【００４５】
このようなスマートアンテナ技術を下りのデータ送信に用いる場合、通信端末装置毎の通信路の特性を利用して性能を向上させる手法が採られる。スマートアンテナ技術の効果は、通信路の特性によって異なるので、スマートアンテナ技術によって通信品質がどの程度変化するかは、スマートアンテナ技術を適用した後でなければ把握することができない。
【００４６】
データ送信が連続している場合には、直前のスマートアンテナ技術を適用したデータ送信のときの通信品質に基づいて、適用する変調方式を選択することが可能であるが、送信間隔が一定時間以上空いている場合には、低い変調方式からデータ送信を開始し、通信品質に応じて変調方式のシフトアップを試行する必要がある。したがって最初の送信では、本来適用可能な変調方式よりも低い変調方式が適用され、送信効率が低下するという問題が生じる。
【００４７】
通信品質は、たとえば、ブロードキャストデータであるプリアンブルで測定される。プリアンブルは、フレームの同期をとるためのフレーム同期信号であり、フレームの先頭に配置される。スマートアンテナ技術を適用したときに、ブロードキャストデータのみで、つまり、プリアンブルのみで通信品質を測定し続けると、スマートアンテナ技術の適用によって通信品質が向上した分を考慮して変調方式を選択することができなくなる。たとえば、前述のビームフォーミングを適用すれば、より高い変調方式を選択できる可能性が高まるが、その恩恵を活かすことができない。
【００４８】
また前述のプロポーショナルフェアネスでは、通信端末装置毎の通信品質によって優先度を決定している。他方、スマートアンテナ技術によってどの程度通信品質が変化するかは、前述のように、スマートアンテナ技術が適用された後でなければ把握することができない。したがって、プロポーショナルフェアネスとスマートアンテナ技術とを併用する場合、種々の問題が生じる。
【００４９】
スマートアンテナ技術とプロポーショナルフェアネスとの併用を実現するためには、たとえば、スマートアンテナ技術を適用して送信するまでは、ブロードキャストデータから通信品質を測定しておき、スマートアンテナ技術の適用開始後は、スマートアンテナ技術が適用されたデータで通信品質を測定することが考えられる。この場合、スマートアンテナ技術の適用後は確実に通信品質が変化するので、優先度が不必要に変化してしまうという問題が生じる。たとえば、ビームフォーミングを適用した場合には、適用後に大幅に通信品質が向上するので、不必要に優先度が高くなるという問題が生じる。
【００５０】
またプロポーショナルフェアネスでは、データが送信される度に優先度が低下するので、データが連続して送信されない可能性が高くなる。データが連続送信にならない場合、スマートアンテナ技術の適用時に必要以上に低い変調方式が選択され続けるおそれがある。そこで本発明では、以下に示す実施の形態の構成を採用している。
【００５１】
＜実施の形態＞
図１は、本発明の実施の一形態である基地局装置１を備える無線通信システム３の構成を示す図である。図２は、本発明の実施の一形態である基地局装置１の構成を示すブロック図である。
【００５２】
無線通信システム３は、基地局装置１および複数の通信端末装置２を備えて構成される。本実施の形態の無線通信システム３は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに規定されているモバイルＷｉＭＡＸに準拠したシステムであって、基地局装置１はＯＦＤＭＡ方式で定義された複数のサブキャリアを用いて、複数の通信端末装置２と双方向の無線通信である多元接続通信を行う。ＯＦＤＭＡ方式で通信を行う基地局装置１は、サブチャネルとＯＦＤＭシンボルとで特定される無線リソースを複数の通信端末装置２にそれぞれ個別に割り当てることによって、複数の通信端末装置２と同時に通信することが可能となっている。
【００５３】
基地局装置１は、無線通信部１０と、データ処理部１４と、ウェイト算出部１５と、通信対象決定部１６と、無線リソース割り当て部１７と、報告指示部１８とを備えて構成される。無線通信部１０は、無線受信部１１、無線送信部１２およびアレイアンテナ１３を備える。アレイアンテナ１３は、複数のアンテナ素子１３ａを有する。無線送信部１２は、送信部に相当する。
【００５４】
無線受信部１１および無線送信部１２は、アレイアンテナ１３を共有している。つまり、アレイアンテナ１３は、通信端末装置２に無線信号を送信する送信アンテナおよび通信端末装置２からの無線信号を受信する受信アンテナとして機能する。アレイアンテナ１３は、無線通信部１０に含まれるが、図２では、理解を容易にするために、無線通信部１０を表すブロックの外に記載している。
【００５５】
基地局装置１は、アレイアンテナ１３を構成する複数のアンテナ素子１３ａにそれぞれウェイト付け、すなわち重み付けを行うことによってビームフォーミングを行い、アレイアンテナ１３による指向性を通信対象の通信端末装置２に向けることが可能である。
【００５６】
無線受信部１１は、アレイアンテナ１３の複数のアンテナ素子１３ａで受信された信号に対してそれぞれ増幅処理およびダウンコンバートを行って、複数のアンテナ素子１３ａで受信された信号をそれぞれベースバンド信号に変換してデータ処理部１４に出力する。
【００５７】
ウェイト算出部１５は、通信対象の通信端末装置２毎に、通信端末装置２から送信されてくる既知のサウンディング信号に基づいて、通信端末装置２に割り当てる各サブキャリアの伝送路の品質を推定する。通信端末装置２からのサウンディング信号は、データ処理部１４によって取得され、ウェイト算出部１５に与えられる。ウェイト算出部１５は、前述の推定結果に基づいて、通信対象の通信端末装置２毎に、アレイアンテナ１３に適用する受信用のウェイトと送信用のウェイトとを、通信端末装置２に割り当てる各サブキャリアについて算出する。送信用のウェイトは、通信端末装置２毎に設定される個別送信条件に相当する。ウェイト算出部１５では、受信用および送信用のウェイトは、たとえば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムなどを用いた収束演算で算出される。
【００５８】
たとえば、ある通信端末装置２が基地局装置１にデータを送信するときに使用するサブキャリアとして１００本のサブキャリアが割り当てられている場合には、本実施の形態におけるアレイアンテナ１３は３つのアンテナ素子１３ａで構成されていることから、ウェイト算出部１５では、通信端末装置２について、（１００×３）個の受信用のウェイトが算出される。また、基地局装置１が、ある通信端末装置２にデータを送信するときに使用するサブキャリアとして１５０本のサブキャリアが割り当てられている場合には、ウェイト算出部１５では、通信端末装置２について、（１５０×３）個の送信用のウェイトが算出される。
【００５９】
このように、ウェイト算出部１５では、受信用および送信用のウェイトとしてそれぞれ、アレイアンテナ１３を構成するアンテナ素子１３ａの数と、通信端末装置２に割り当てられたサブキャリアの数とを掛け合わせて得られる数のウェイトが、通信端末装置２毎に求められる。
【００６０】
データ処理部１４は、無線受信部１１から出力される複数のベースバンド信号に対してそれぞれ高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform；略称：ＦＦＴ）処理を行って、複数のベースバンド信号についてそれぞれ、それに含まれる複数のサブキャリアを分離して取得する。データ処理部１４は、複数のベースバンド信号に含まれていた同一周波数のサブキャリア毎に、同一周波数のサブキャリアに対してそれぞれ、ウェイト算出部１５で算出された、対応する受信用のウェイトを設定して、各サブキャリアの位相および振幅を制御する。そして、データ処理部１４は、複数のベースバンド信号に含まれていた同一周波数のサブキャリア毎に、ウェイト設定後の同一周波数のサブキャリアを合成する。これによって、アレイアンテナ１３のビームを希望波に向けることができ、妨害波を除去することができる。データ処理部１４は、ウェイト設定後の同一周波数のサブキャリアを合成して得られた信号（以下「合成サブキャリア」という場合がある）に対してそれぞれ復調処理などを行って、通信端末装置２からのサウンディング信号などの各種データを再生する。
【００６１】
通信端末装置２は、その通信端末装置２と基地局装置１との間の通信品質を表す搬送波対干渉・雑音比（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio；略称：ＣＩＮＲ）を重畳した無線信号を、基地局装置１に送信する。したがって、データ処理部１４が前述の合成サブキャリアに対してそれぞれ復調処理などを行うことによって再生される各種データには、基地局装置１と通信端末装置２との間、具体的には無線送信部１２と通信端末装置２との間の通信品質を表すＣＩＮＲが含まれる。データ処理部１４は、前述の合成サブキャリアに対してそれぞれ復調処理などを行うことによって再生されるＣＩＮＲを、通信対象決定部１６に出力する。
【００６２】
またデータ処理部１４は、シリアル送信データを生成する。データ処理部１４は、生成したシリアル送信データをパラレル送信データに変換して、パラレル送信データで、送信に使用する複数のサブキャリアを変調する。この変調後の複数のサブキャリアから成るサブキャリア群は、アンテナ素子１３ａの数だけ準備される。本実施の形態では、同一の３つのサブキャリア群が準備される。データ処理部１４は、複数のサブキャリア群に含まれる同一周波数のサブキャリア毎に、同一周波数のサブキャリアに対してそれぞれ、ウェイト算出部１５で算出された、対応する送信用のウェイトを設定する。そして、データ処理部１４は、複数のサブキャリア群についてそれぞれ、サブキャリア群に含まれるウェイト設定後の複数のサブキャリアを合成してベースバンド信号を生成する。これによって、アレイアンテナ１３のアンテナ素子１３ａの数だけ、ベースバンド信号が生成される。データ処理部１４は、生成された複数のベースバンド信号を無線送信部１２に出力する。
【００６３】
無線送信部１２は、データ処理部１４から入力された複数のベースバンド信号を、アップコンバートおよび増幅処理した後、複数のアンテナ素子１３ａにそれぞれ入力する。これによって、アレイアンテナ１３から、通信対象の通信端末装置２に向かって無線信号が送信される。これによって無線送信部１２は、各通信端末装置２に、通信端末装置２毎に設定された個別送信条件で、送信するべき送信データをユニキャスト送信で送信する。
【００６４】
報告指示部１８は、各通信端末装置２に、基地局装置１との間、具体的には無線送信部１２との間の通信品質を報告する指示を表す通信品質報告指示を与える。通信端末装置２は、報告指示部１８から与えられる通信品質報告指示に応答して、無線送信部１２との間の通信品質を基地局装置１に報告する。具体的には、通信端末装置２は、無線送信部１２との間の通信品質を表す前述のＣＩＮＲを基地局装置１に送信することによって、無線送信部１２との間の通信品質を基地局装置１に報告する。
【００６５】
報告指示部１８は、各通信端末装置２に通信品質報告指示を与えるときに、その通信端末装置２に無線送信部１２が、通信端末装置２毎に設定される個別送信条件で送信データを送信中であるか否かを判断する。そして報告指示部１８は、個別送信条件で送信データを送信中であると判断すると、通信品質報告指示として、無線送信部１２から送信された送信データに基づいて、予め定める時間毎に通信品質を求めて報告する指示を表す定期報告指示を通信端末装置２に与える。定期報告指示は、無線送信部１２によって、ブロードキャスト送信で通信端末装置２に与えられる。
【００６６】
また報告指示部１８は、個別送信条件で送信データを送信中でないと判断すると、その通信端末装置２に通信品質報告指示を表す報告指示メッセージを含む指示データを個別送信条件にてユニキャスト送信で送信する指示（以下「送信指示」という場合がある）を無線送信部１２に与えるとともに、報告指示メッセージによって、通信品質報告指示として、無線送信部１２から送信された指示データに基づいて通信品質を求めて報告する指示（以下「応答報告指示」という場合がある）を通信端末装置２に与える。
【００６７】
本実施の形態では、通信端末装置２への送信データおよび指示データは、時間−サブチャネル平面上で定義される下りサブフレーム内に割り当てられる下りバースト領域を用いて送信される。報告指示メッセージとしては、ＭＡＣメッセージの１つである前述のＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが用いられる。また通信端末装置２において、受信した送信データに基づいて求められる通信品質、および指示データに基づいて求められる通信品質は、時間−サブチャネル平面上で定義される上りサブフレーム内に割り当てられる上りバースト領域を用いて報告される。
【００６８】
通信対象決定部１６は、報告指示部１８から与えられる通信品質報告指示に応答して通信端末装置２から報告される通信品質に基づいて、複数の通信端末装置２の中から、無線送信部１２がデータを送信する通信対象の通信端末装置２を決定する。
【００６９】
本実施の形態では、通信対象決定部１６は、複数の通信端末装置２のうちのいずれの通信端末装置２に優先してデータを送信するかの優先度合いを示す優先度を求め、求めた優先度の高い順に通信端末装置２を通信対象の通信端末装置として決定する。優先度は、本実施の形態では、通信品質が報告される前の平均通信品質である過去の平均通信品質に対する、報告された通信品質である現在の通信品質の比が大きいほど高く、かつ、報告指示部１８によって与えられる通信品質報告指示に応答して通信品質が報告される前までに、優先度を求めるべき通信端末装置２に送信されたデータ量である過去の送信データ量が小さいほど高く設定される。
【００７０】
優先度を決定するパラメータとしては、過去の平均通信品質に対する現在の通信品質の比に代えて、現在の通信品質である、報告された通信品質の値を用いてもよい。この場合、優先度は、現在の通信品質の値自体、すなわちＣＮＩＲの値自体が大きいほど高く、かつ、過去の送信データ量が小さいほど高く設定される。
【００７１】
通信対象決定部１６は、具体的には、データ処理部１４から出力される、無線送信部１２と通信端末装置２との間の通信品質を表すＣＩＮＲに基づいて、通信対象の通信端末装置２を決定する。
【００７２】
通信対象決定部１６は、データ処理部１４から出力されるＣＩＮＲを記憶する記憶部１６ａを備える。通信対象決定部１６は、通信端末装置２毎に、データ処理部１４から出力されるＣＩＮＲを記憶部１６ａに記憶する。そして、通信対象決定部１８は、通信端末装置２毎に、通信端末装置２から送信されて無線受信部１１で受信した１フレームでのＣＩＮＲを、記憶部１６ａに記憶された過去の複数フレームでのＣＩＮＲの平均値で割った値を、品質評価値として算出する。品質評価値は、前述の通信品質が報告される前の平均通信品質に対する、報告された通信品質の比に相当する。前述のように、優先度を決定するパラメータとして、過去の平均通信品質に対する現在の通信品質の比に代えて、現在の通信品質の値を用いる場合には、通信端末装置２から送信されて無線受信部１１で受信した１フレームでのＣＩＮＲの値が、品質評価値として用いられる。
【００７３】
また通信対象決定部１６の記憶部１６ａは、過去の複数フレームで各通信端末装置２に送信されたデータ量（以下「過去の送信データ量」という場合がある）を記憶する。過去の送信データ量は、前述の報告指示部１８によって与えられる通信品質報告指示に応答して通信品質が報告される前までに、優先度を求めるべき通信端末装置２に送信されたデータ量に相当する。過去の送信データ量は、データ処理部１４から与えられる。
【００７４】
通信対象決定部１６は、各通信端末装置２からＣＩＮＲを取得する度に、品質評価値が大きいほど高く、かつ過去の送信データ量が小さいほど高くなるように、各通信端末装置２の優先度を決定する。通信対象決定部１６は、通信端末装置２毎に、決定した優先度を記憶部１６ａに記憶する。記憶部１６ａに記憶される優先度は、各通信端末装置２からＣＩＮＲが報告される度に更新される。
【００７５】
通信対象決定部１６は、複数の通信端末装置２の中から、優先度の高い順に通信端末装置２を通信対象の通信端末装置２として選択する。その結果、長期的にみれば、全ての通信端末装置２がそれぞれ、均等の機会で、かつ、平均よりも通信品質が良くなったときに、通信対象の通信端末装置２として選択されることになる。このように通信対象決定部１６が、優先度に基づいて通信対象の通信端末装置２を決定することによって、プロポーショナルフェアネスが実現される。本発明の通信対象端末決定方法は、データ処理部１４、通信対象決定部１６および報告指示部１８によって実行される。
【００７６】
無線リソース割り当て部１７は、下り方向の通信対象の通信端末装置２に割り当てる無線リソースを決定する。より詳細には、無線リソース割り当て部１７は、基地局装置１が下り方向の通信対象の通信端末装置２にデータを送信するときに使用する無線リソースを決定する。また無線リソース割り当て部１７は、上り方向の通信対象の通信端末装置２に割り当てる無線リソースを決定する。より詳細には、無線リソース割り当て部１７は、上り方向の通信対象の通信端末装置２が基地局装置１にデータを送信するときに使用する無線リソースを決定する。複数の通信端末装置２に無線リソースが割り当てられるときには、各ＯＦＤＭシンボルにおいて、周波数軸上に配置された複数のサブキャリアが重複しないように複数の通信端末装置２に無線リソースが割り当てられる。
【００７７】
具体的に述べると、無線リソース割り当て部１７は、基地局装置１から通信端末装置２へ信号を送信するための下りサブフレーム内に、ユーザデータの下り方向の送信に使用される少なくとも１つの下りバースト領域を割り当てる。下りバースト領域は、ＯＦＤＭシンボルとサブチャネルとで特定され、１つの下りバースト領域には少なくとも１つの通信端末装置２向けのユーザデータが含められる。下りサブフレーム内に下りバースト領域が割り当てられることによって、基地局装置１では、通信対象の通信端末装置２にユーザデータを送信するときに使用する無線リソースが決定する。
【００７８】
また、無線リソース割り当て部１７は、通信端末装置２から基地局装置１へ信号を送信するための上りサブフレーム内に、ユーザデータの上り方向の送信に使用される上りバースト領域を割り当てる。上りバースト領域は、ＯＦＤＭシンボルとサブチャネルとで特定され、１つの上りバースト領域には、１つの通信端末装置２からのユーザデータが含められる。上りサブフレーム内に上りバースト領域が割り当てられることによって、基地局装置１では、通信対象の通信端末装置２がユーザデータを送信するときに使用する無線リソースが決定する。
【００７９】
次に、モバイルＷｉＭＡＸでのフレーム１００の構成について説明する。図３は、フレーム１００の構成例を示す図である。モバイルＷｉＭＡＸでは、基地局装置１と通信端末装置２との間の複信方式には、時分割複信（Time Division Duplexing；略称：ＴＤＤ）方式が採用されている。図３に示すように、１つのフレーム１００は、基地局装置１から通信端末装置２へ信号を送信するための下りサブフレーム１０１と、通信端末装置２から基地局装置１に信号を送信するための上りサブフレーム１０２とを含んで構成されている。フレーム１００内には、基地局装置１が送信から受信に切り替えるときのガード時間であるＴＴＧ（Transmit Transition Gap）と、基地局装置２が受信から送信に切り替えるときのガード時間であるＲＴＧ（Receive Transition Gap）とが設けられている。
【００８０】
下りサブフレーム１０１および上りサブフレーム１０２はそれぞれ、図３に示すように、ＯＦＤＭシンボルの番号で与えられる時間軸と、サブチャネルの番号で与えられる周波数軸とから成る２次元で表現される。換言すれば、下りサブフレーム１０１および上りサブフレーム１０２はそれぞれ、時間−サブチャネル平面上で定義される。ＯＦＤＭＡ方式では、複数のサブキャリアが複数のサブチャネルにグループ分けされ、通信端末装置２へのサブキャリアの割り当ては、サブチャネル単位で行われる。また、ＯＦＤＭＡ方式では、各通信端末装置２に対する無線リソースの割り当てが、周波数軸と時間軸とで表現される２次元で行われる。
【００８１】
下りサブフレーム１０１内には、たとえば図３に示すように、プリアンブル領域１０１ａ、フレーム制御ヘッダ（Frame Control Header；略称：ＦＣＨ）領域１０１ｂ、ＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）領域１０１ｃ、ＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）領域１０１ｄおよび複数の下りバースト領域１０１ｅが割り当てられる。下りサブフレーム１０１における、プリアンブル領域１０１ａなどの各領域の範囲は、サブチャネル数とＯＦＤＭシンボル数とで決定される。
【００８２】
他方、上りサブフレーム１０２内には、たとえば図３に示すように、レンジング領域１０２ａ、ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂ、ＡＣＫ領域１０２ｃ、サウンディングゾーン１０２ｄおよび複数の上りバースト領域１０２ｅが割り当てられる。上りサブフレーム１０２における、レンジング領域１０２ａなどの各領域の範囲は、下りサブフレーム１０１と同様に、サブチャネル数とＯＦＤＭシンボル数とで決定される。
【００８３】
プリアンブル領域１０１ａには、通信端末装置２が基地局装置１との同期をとるために必要な信号が含められる。ＦＣＨ領域１０１ｂには、ＤＬ−ＭＡＰ領域１０１ｃ中の後述のＤＬ−ＭＡＰメッセージの長さと、そこで使用されている誤り訂正符号の方式および繰り返し符号の繰り返し数を示す下りフレームプレフィックス（Downlink Frame Prefix；略称：ＤＬＦＰ）などが含められる。通信端末装置２は、ＤＬＦＰの内容に従ってＤＬ−ＭＡＰメッセージを復調する。
【００８４】
複数の下りバースト領域１０１ｅにはそれぞれ、少なくとも１つの通信端末装置２をＤＬ−ＭＡＰメッセージ１０１ｃによって割り当てることが可能であって、各下りバースト領域１０１ｅには、対応する通信端末装置２へのユーザデータが含められる。図３に示す下りサブフレーム１０１では、♯１〜♯５までの５つの下りバースト領域１０１ｅが配置されている。時間−サブチャネル平面上で下りバースト領域１０１ｅが占める時間帯、すなわちＯＦＤＭシンボルおよびサブチャネルが、下りバースト領域１０１ｅに対応付けられた通信端末装置２に割り当てられた無線リソースとなる。
【００８５】
ＤＬ−ＭＡＰ領域１０１ｃには、それが属する下りサブフレーム１０１において通信を行う各通信端末装置２に対する無線リソースの割り当てを示す制御メッセージであるＤＬ−ＭＡＰメッセージが含められる。ＤＬ−ＭＡＰメッセージには、下りサブフレーム１０１において各下りバースト領域１０１ｅがどの領域に割り当てられているのかを示す情報、および各下りバースト領域１０１ｅに対してどの通信端末装置２が割り当てられているのかを示す情報などが含まれている。したがって、ＤＬ−ＭＡＰメッセージによって、それが属する下りサブフレーム１０１で通信を行う通信端末装置２と、通信端末装置２と通信を行うときに使用されるサブチャネルと、通信端末装置２と通信を行う時間帯とが特定される。各通信端末装置２は、ＤＬ−ＭＡＰメッセージの内容を解析することによって、自装置宛のデータが基地局装置１からどの時間帯、すなわちどのＯＦＤＭシンボルで、どのサブチャネルを使用して送信されるかを知ることができる。その結果、各通信端末装置２では、基地局装置１からの自装置宛のデータを適切に受信することができる。
【００８６】
ＵＬ−ＭＡＰ領域１０１ｄには、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において通信対象となる各通信端末装置２に対する無線リソースの割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰメッセージが含められる。ＵＬ−ＭＡＰメッセージには、上りサブフレーム１０２において各上りバースト領域１０２ｅがどの領域に割り当てられているのかを示す情報、および上りサブフレーム１０２中の各上りバースト領域１０２ｅに対してどの通信端末装置２が割り当てられているのかを示す情報などが含まれている。したがって、ＵＬ−ＭＡＰメッセージによって、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において通信を行う通信端末装置２と、通信端末装置２と通信を行うときに使用されるサブチャネルと、通信端末装置２と通信を行う時間帯とが特定される。各通信端末装置２は、ＵＬ−ＭＡＰメッセージの内容を解析することによって、基地局装置１宛のデータをどの時間帯でどのサブチャネルを使用して送信すべきかを知ることができる。
【００８７】
上りサブフレーム１０２での複数の上りバースト領域１０２ｅにはそれぞれ、互いに異なった通信端末装置２がＵＬ−ＭＡＰメッセージによって割り当てられており、各上りバースト領域１０２ｅには、対応する通信端末装置２が送信するユーザデータが含められる。図３に示す上りサブフレーム１０２では、♯１〜♯４までの４つの上りバースト領域１０２ｅが割り当てられている。時間−サブチャネル平面上で上りバースト領域１０２ｅが占める時間帯、すなわちＯＦＤＭシンボルおよびサブチャネルが、上りバースト領域１０２ｅに対応付けられた通信端末装置２に割り当てられた無線リソースとなる。
【００８８】
報告指示部１８から通信端末装置２に応答報告指示が与えられた場合は、対応する通信端末装置２に割り当てられた上りバースト領域に、測定した通信品質を表す応答メッセージ、具体的にはＣＩＮＲを含む応答メッセージが含められ、基地局装置１に送信される。応答メッセージとしては、ＭＡＣメッセージの１つである前述のＲＥＱ−ＲＳＰメッセージが用いられる。
【００８９】
レンジング領域１０２ａには、帯域要求やレンジングを行うための信号が含められる。ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂは、前述のＦＦ領域に相当する。ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂには、前述のチャネル品質情報（ＣＱＩ）が含められる。報告指示部１８から通信端末装置２に定期報告指示が与えられた場合は、ＣＱＩＣＨ領域１０２ｂに、チャネル品質情報として、ＣＩＮＲが含められ、基地局装置１に送信される。ＡＣＫ領域１０２ｃには、基地局装置１からのハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat Request；略称：ＨＡＲＱ）に対する確認応答（Acknowledgement；略称：ＡＣＫ）または否定応答（Negative Acknowledgement；略称；ＮＡＣＫ）が含められる。
【００９０】
サウンディングゾーン１０２ｄには、基地局装置１のウェイト算出部１５がアレイアンテナ１３に適用するウェイトを算出するときに使用する既知のサウンディング信号が含められる。サウンディングゾーン１０２ｄには、すべてのサブチャネル、つまりすべてのサブキャリアが割り当てられている。サウンディングゾーン１０２ｄに割り当てられている複数のサブチャネルは、サウンディングゾーン１０２ｄが属する上りサブフレーム１０２において基地局装置１と通信を行う複数の通信端末装置２に対して重複しないように割り振られている。
【００９１】
上りサブフレーム１０２において基地局装置１と通信を行う各通信端末装置２は、サウンディング信号を、割り当てられているサブチャネルを使用して基地局装置１に送信する。上りサブフレーム１０２において基地局装置１と通信を行う通信端末装置２が１つの場合には、１つの通信端末装置２にすべてのサブチャネルが割り当てられ、１つの通信端末装置２は、すべてのサブチャネルを使用してサウンディング信号を送信する。
【００９２】
通信端末装置１に対する、サウンディング信号用のサブキャリアの割り当ては、ＵＬ−ＭＡＰ領域１０１ｄ中のＵＬ−ＭＡＰメッセージで行われている。ＵＬ−ＭＡＰメッセージでは、それが属する下りサブフレーム１０１に続く上りサブフレーム１０２において基地局装置１と通信する各通信端末装置２がサウンディング信号を送信するときにどのサブチャネルを使用するかが記述されている。ＵＬ−ＭＡＰメッセージが送られる下りサブフレーム１０１の後に続く上りサブフレーム１０２において基地局装置１と通信を行う各通信端末装置２は、ＵＬ−ＭＡＰメッセージにおいて自装置用として指定されているサブチャネルを使用してサウンディング信号を基地局装置１に送信する。具体的には、通信端末装置２は、指定された複数のサブキャリアをサウンディング信号で変調し、変調後の複数のサブキャリアを重畳して得られる信号を基地局装置１に送信する。
【００９３】
図４は、測定対象の通信端末装置２に対する通信品質報告指示の種類とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。図４では、通信品質を測定するべき測定対象の通信端末装置２に対して、ｎフレームでビームフォーミング（以下「ＢＦ」と略称する場合がある）されたデータが送信された後、ＢＦされたデータが送信されていない期間Ｔ１を経て、再びｎ＋ａフレームからＢＦされたデータが送信される場合を示す。図４において、横軸は、ＯＦＤＭフレーム番号で与えられる時間軸を示す。また参照符号Ｔ１は、データが送信されていない期間（以下「データ非送信期間」という場合がある）を示し、参照符号Ｔ２は、データが送信されている期間（以下「データ送信期間」という場合がある）を示す。
【００９４】
図５は、通信端末装置２に対する変調方式および符号化率、ならびに優先度の決定処理の手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートにおける各処理は、基地局装置１のデータ処理部１４、通信対象決定部１６および報告指示部１８によって実行される。図５に示すフローチャートの処理は、測定対象の通信端末装置２が生じると開始され、ステップａ１に移行する。通信端末装置２は、たとえば、基地局装置１の通信可能な範囲内に入ると、測定対象の通信端末装置２となる。また通信端末装置２は、通信品質を測定してから、予め定める時間が経過すると、再び測定対象の通信端末装置２となる。
【００９５】
ステップａ１では、報告指示部１８は、測定対象の通信端末装置２にデータを送信中であるか否かを判断し、送信中であると判断するとステップａ２に移行し、送信中でないと判断するとステップａ３に移行する。たとえば、前述の図４に示すデータ送信期間Ｔ２の間は、データが送信中であると判断されてステップａ２に移行し、データ非送信期間Ｔ１の間は、データが送信中でないと判断されて、ステップａ３に移行する。
【００９６】
ステップａ２では、報告指示部１８は、測定対象の通信端末装置２に、ＣＱＩＣＨ方式によるレポーティングを指示する。具体的には、報告指示部１８は、図３に示すＵＬ−ＭＡＰ領域１０１ｄに含まれるＵＬ−ＭＡＰメッセージに、測定対象の通信端末装置２のＩＤなどを示す情報を含めたＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥを格納して送信する。このようにしてＣＱＩＣＨ方式によるレポーティングを指示すると、ステップａ４に移行する。
【００９７】
ステップａ３では、報告指示部１８は、測定対象の通信端末装置２に、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングを指示する。具体的には、報告指示部１８は、図３に示す下りバースト領域１０１ｅに、測定対象の通信端末装置２を指定してＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを含めて送信する。図４に示す例では、たとえばｎ＋１フレームの下りフレームにＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが含められて送信される。このようにしてＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングを指示すると、ステップａ４に移行する。
【００９８】
図４では、説明の便宜上、基地局装置１がＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信したフレームの次のフレームで、通信端末装置２がＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを送信しているが、通信端末装置２の処理能力および上り通信の送信リソースの割り当て方法によって、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージの送信タイミングは異なる。基地局装置１が送信したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを通信端末装置２が処理してＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを生成して応答するまでに、数フレームを要する場合もある。したがって、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージの送信タイミングは、通信端末装置２の処理能力および上り通信の送信リソースの割り当て方法などを考慮して設定すればよい。
【００９９】
図５に戻って、ステップａ４では、データ処理部１４は、測定対象の通信端末装置２から通信品質が報告されたか否かを判断する。データ処理部１４は、再生したデータの中に測定対象の通信端末装置２から送信されたＣＩＮＲが含まれているか否かに基づいて、通信品質が報告されたか否かを判断する。データ処理部１４は、再生したデータの中に測定対象の通信端末装置２からのＣＩＮＲが含まれていると判断すると、通信品質が報告されたと判断してステップａ５に移行する。データ処理部１４は、再生したデータの中に測定対象の通信端末装置２からのＣＩＮＲが含まれていないと判断すると、通信品質が報告されていないと判断して、再生したデータの中に測定対象の通信端末装置２からのＣＩＮＲが含まれるようになるまで、すなわちＣＩＮＲを取得するまで、ステップａ４で待機する。
【０１００】
ステップａ５では、データ処理部１４は、測定対象の通信端末装置２から報告された通信品質、具体的には、再生したＣＩＮＲに基づいて、測定対象の通信端末装置２にデータを送信するときの変調方式および符号化率を決定する。またデータ処理部１４は、再生したＣＩＮＲ、および現時点における過去の送信データ量を通信対象決定部１６に与える。ステップａ５で決定された変調方式および符号化率は、データ処理部１４の不図示のメモリに記憶される。このようにして変調方式および符号化率を決定すると、ステップａ６に移行する。
【０１０１】
ステップａ６では、通信対象決定部１６は、測定対象の通信端末装置２から報告された通信品質、具体的には、データ処理部１４から与えられたＣＩＮＲに基づいて、測定対象の通信端末装置２の優先度を決定する。より詳細には、通信対象決定部１６は、データ処理部１４から与えられたＣＩＮＲを用いて前述の品質評価値を算出し、算出した品質評価値と、データ処理部１４から与えられた過去の送信データ量とに基づいて、優先度を決定する。決定した優先度は、通信対象決定部１６の記憶部１６ａに記憶される。測定対象の通信端末装置２の優先度が既に記憶部１６ａに記憶されていた場合は、ステップａ６で決定した優先度に更新する。このようにしてステップａ６で優先度を決定すると、全ての処理手順を終了する。
【０１０２】
図６は、通信端末装置２における通信品質報告処理の手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートにおける各処理は、通信端末装置２の不図示の制御部によって実行される。図６に示すフローチャートの処理は、基地局装置１から何らかの指示を受信すると開始され、ステップｂ１に移行する。
【０１０３】
ステップｂ１では、通信端末装置２は、基地局装置１からＣＱＩＣＨ方式によるレポーティングの指示、すなわち定期報告指示を受信したか否かを判断し、受信したと判断するとステップｂ２に移行し、受信していないと判断するとステップｂ６に移行する。具体的には、通信端末装置２は、図３に示すＵＬ−ＭＡＰ領域に含まれるＵＬ−ＭＡＰメッセージに、自装置のＩＤを含むＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥが格納されていれば、定期報告指示を受信したと判断してステップｂ２に移行し、自装置のＩＤを含むＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥが格納されていなければ、定期報告指示を受信していないと判断して、ステップｂ６に移行する。
【０１０４】
ステップｂ２では、通信端末装置２は、下りバースト領域で受信したデータに基づいて、通信品質を求める。具体的には、受信したデータのＣＩＮＲを求める。このようにＣＩＮＲを求めることによって通信品質を測定すると、ステップｂ３に移行する。
【０１０５】
ステップｂ３では、通信端末装置２は、ＣＱＩＣＨによって通信品質を基地局装置１に報告する。より詳細には、通信端末装置２は、基地局装置１から受信したＣＱＩＣＨ−ＡＬＬＯＣ−ＩＥに基づいて、図３に示す上りフレーム１０２内のＣＱＩＣＨ領域１０２ｂの割り当てられた領域に、ステップｂ２で求めた通信品質、具体的にはチャンネル品質情報（ＣＱＩ）であるＣＩＮＲを格納して、基地局装置１に送信する。前述の図４に示すデータ送信期間Ｔ２の間は、基地局装置１からＣＱＩＣＨ方式によるレポーティングの指示が送信されるので、たとえばｎ＋（ａ＋１）フレームにおいて、上りフレーム１０２内のＣＱＩＣＨ領域１０２ｂの割り当てられた領域に、ＣＱＩが格納されて送信される。このようにして通信品質を報告するとステップｂ４に移行する。
【０１０６】
ステップｂ４では、通信端末装置２は、ステップｂ３で通信品質を報告した時点から予め定める時間（以下「規定報告時間」という場合がある）が経過したか否かを判断し、経過したと判断するとステップｂ５に移行する。規定報告時間が経過したと判断されるまでは、ステップｂ４で待機する。規定報告時間としては、たとえばフレーム８個分に相当する時間が設定される。また図４に示す例では、フレーム２個分に相当する時間が、規定報告時間として設定されている。
【０１０７】
ステップｂ５では、通信端末装置２は、基地局装置１からデータを受信したか否かを判断する。通信端末装置２は、データを受信したと判断するとステップｂ２に戻って前述の処理を繰返す。これによって通信端末装置２は、予め定める時間毎に、通信品質を基地局装置１に報告する。たとえば、前記予め定める時間として、フレーム８個分に相当する時間が設定される場合、通信端末装置２は、８フレームに１回の時間間隔で、通信品質を求めて基地局装置１に報告する。前述の図４に示す例では、２フレームに１回の時間間隔で、通信品質が求められて基地局装置１に報告されている。
【０１０８】
ステップｂ５において、通信端末装置２は、データを受信していないと判断すると、全ての処理手順を終了する。ステップｂ５でデータを受信していないと判断されるのは、たとえばステップｂ４で規定報告時間が経過する間に、図４に示すデータ送信期間Ｔ２が終了して、新たなデータ非送信期間に移行した場合である。この場合、新たに前述の図５に示すステップａ１に移行したときに、データが送信中でないと判断されるので、ステップａ３に移行して、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングに切換えられる。
【０１０９】
図６において、ステップｂ１からステップｂ６に移行した場合は、ステップｂ６において、通信端末装置２は、基地局装置１からＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングの指示、すなわち応答報告指示を受信したか否かを判断し、受信したと判断するとステップｂ７に移行し、受信していないと判断すると、全ての処理手順を終了する。具体的には、通信端末装置２は、図３に示す下りバースト領域１０１ｅに、自装置が指定されたＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが格納されていれば、応答報告指示を受信したと判断してステップｂ７に移行し、自装置が指定されたＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが格納されていなければ、応答報告指示を受信していないと判断して、全ての処理手順を終了する。
【０１１０】
ステップｂ６で受信していないと判断されて、全ての処理手順を終了するのは、たとえば基地局装置１から定期報告指示および応答報告指示以外の指示を受信したときである。この場合、図５に示す全ての処理手順を終了した後に、受信した指示に対応する別の処理が開始される。
【０１１１】
ステップｂ７では、通信端末装置２は、受信したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを含む指示データに基づいて、通信品質を求める。具体的には、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを含む指示データが含まれる下りバースト領域のデータから通信品質を求める。本実施の形態では、ＷｉＭＡＸ規格であるので、指示データが含まれる下りバースト領域のパイロット信号を使用して通信品質、具体的にはＣＩＮＲを求める。このようにＣＩＮＲを求めることによって通信品質を測定すると、ステップｂ８に移行する。
【０１１２】
ステップｂ８では、通信端末装置２は、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージによって通信品質を基地局装置１に報告する。より詳細には、通信端末装置２は、基地局装置１から受信したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを含む指示データに基づいて、ステップｂ７で求めた通信品質、具体的にはＣＩＮＲを、図３に示す上りフレーム内のバースト領域１０２ｅの割り当てられた領域に格納して、基地局装置１に送信する。
【０１１３】
前述の図４に示すデータ非送信期間Ｔ１の間は、基地局装置１からＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングの指示が送信される。たとえば、ｎ＋１フレームにおいて、下りフレーム１０１内の下りバースト領域１０１ｅの割り当てられた領域に、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが格納されて送信され、次のｎ＋２フレームにおいて、上りフレーム１０２内の上りバースト領域１０２ｅの割り当てられた領域に、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージが格納されて送信される。図４では、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージが格納される領域を白抜きの四角で示し、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージが格納される領域を斜線で示している。以上のようにして通信品質を報告すると、全ての処理手順を終了する。
【０１１４】
以上のように本実施の形態によれば、報告指示部１８は、図５に示すように、各通信端末装置２に通信品質報告指示を与えるときに、ステップａ１において、その通信端末装置２に無線送信部１２からＢＦされたデータが送信中であるか否かを判断する。そして報告指示部１８は、ＢＦされたデータが送信中であると判断すると、ステップａ２において、その通信端末装置２に、定期報告指示として、ＣＱＩＣＨ方式によるレポーティング指示を与える。これによって通信端末装置２は、図６に示すように、ステップｂ２〜ｂ５において、予め定める時間毎に、無線送信部１２から送信されたＢＦされたデータに基づいて通信品質を求め、基地局装置１に報告する。
【０１１５】
また報告指示部１８は、図５に示すステップａ１において、ＢＦされたデータが送信中でないと判断すると、ステップａ３において、応答報告指示を表す報告指示メッセージとして、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージをＢＦして通信端末装置２に送信させる。これによって、通信端末装置２は、図６に示すように、ステップｂ７において、ＢＦされたＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに基づいて通信品質を求め、ステップｂ８において、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージによって通信品質を基地局装置１に報告する。
【０１１６】
このように、スマートアンテナおよびプロポーショナルフェアネスを採用しているＷｉＭＡＸ基地局である本実施の形態の基地局装置１では、ある通信端末装置２に対して、下り送信データがあるフレームでは、スマートアンテナ技術を適用した送信データについて、通信端末装置２に通信品質を測定させ、ＣＱＩＣＨでレポートさせる。そして、その通信品質に基づいて適応変調を行い、プロポーショナルフェアネスによるスケジューリングを実行する。
【０１１７】
他方、送信データが無い場合には、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングに切り替えて、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージの送信時にスマートアンテナ技術を適用して、その通信品質を通信端末装置２に測定させ、適応変調を行い、プロポーショナルフェアネスによるスケジューリングを実行する。
【０１１８】
したがって、図４に示すデータ送信期間Ｔ２のように、無線送信部１２からＢＦされたデータが送信中である場合、および図４に示すデータ非送信期間Ｔ１のように、無線送信部１２からＢＦされたデータが送信中でない場合のいずれの場合でも、ＢＦを反映した通信品質を通信端末装置２に求めさせて、報告させることができる。
【０１１９】
図７は、ＢＦされたデータが連続して送信される場合の通信品質報告とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。図８は、ＢＦされたデータの送信間隔が長い場合の通信品質報告とデータの送信状況との関係を模式的に示す図である。図７および図８において、横軸は、ＯＦＤＭフレーム番号で与えられる時間軸を示す。また下向きの矢印は、ＢＦされたデータが基地局装置１から通信端末装置２に送信されていることを表し、上向きの矢印は、ＣＱＩが通信端末装置２から基地局装置１に送信されていることを表す。
【０１２０】
本実施の形態のように、下りのデータ送信にＢＦを用いる場合、ＢＦによって通信品質がどの程度変化するかは、ＢＦを適用した後でなければ把握することができない。たとえば図７に示すようにＢＦされたデータの送信が連続している場合には、直前のデータ送信のときの通信品質に基づいて、次のフレームで適用する変調方式および符号化率を選択することが可能である。
【０１２１】
しかし、本実施の形態のようにプロポーショナルフェアネスを適用する場合には、図８に示すようにデータの送信間隔が一定時間以上空いてしまう。たとえば、ｎフレームでＢＦされたデータが送信された後、ｎ＋２０００フレームで、次のＢＦされたデータが送信される場合がある。この場合、ｎ＋２フレームでＣＱＩとして通信品質を基地局装置１に報告していたとしても、ｎ＋２０００フレームでデータが送信されるときには、通信品質が変化してしまっている可能性が高いので、報告された通信品質を用いることは適切でない。したがって、低い変調方式からデータ送信を開始し、通信品質に応じて変調方式のシフトアップを試行する必要がある。これによって、最初の送信では、本来適用可能な変調方式よりも低い変調方式が適用されるおそれがあり、送信効率が低下するという問題が生じる。
【０１２２】
これに対し、本実施の形態では、ＢＦされたデータが送信されない期間が続くと、ＣＱＩＣＨ方式によるレポーティングから、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングに切り換えて、ＢＦされたＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信して、ＢＦが反映された通信品質を求めさせて、報告させる。したがって本実施の形態では、前述のようにＢＦされたデータが送信中である場合および送信中でない場合のいずれの場合でも、ＢＦを反映した通信品質を通信端末装置２に求めさせて、報告させることができる。
【０１２３】
通信対象決定部１６は、このＢＦを反映した通信品質に基づいて通信対象の通信端末装置２を決定するので、ＢＦによる通信品質の向上効果を、通信対象の通信端末装置２の決定に精度良く反映させることができる。具体的には、通信品質がＢＦを反映していない場合に比べて、優先度をより正確に求めることができるので、より適切な通信端末装置２を、通信対象の通信端末装置２として決定することができる。したがって、通信端末装置２間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することが可能である。
【０１２４】
以上に述べた本実施の形態では、図５に示すように、測定対象の通信端末装置２にデータが送信中でない場合には、測定対象の通信端末装置２にユニキャスト送信されるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを用いたＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式で通信品質を報告させている。このようにして通信品質を報告させた後は、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングを継続してもよいが、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングを止めて、全ての通信端末装置２にブロードキャスト送信される全ての通信端末装置２に共通する共通送信条件で送信される共通情報に基づいて、通信品質を求めさせて報告させるようにしてもよい。共通送信条件で送信するとは、ＢＦせずに各通信端末装置２に同じ送信条件で送信することを意味する。共通情報としては、たとえばブロードキャスト送信されるプリアンブルを用いることができる。
【０１２５】
図９は、プリアンブルを用いて通信品質を求める場合のＣＩＮＲの一例を示す図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸はＣＩＮＲの値を示す。図９では、時刻ｔ５およびｔ１１では、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに基づいてＣＩＮＲを求め、その他の時刻では、プリアンブルに基づいてＣＩＮＲを求める場合を示す。図９において、符号Ａで示されるラインは、ＢＦされたＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに基づいて求めたＣＩＮＲの平均値を示す。符号Ｂで示されるラインは、プリアンブルに基づいて求めたＣＩＮＲの平均値を示す。
【０１２６】
図９に示すように、ＲＥＰ−ＲＥＱ／ＲＳＰ方式によるレポーティングの結果が安定して、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに基づいて求められるＣＩＮＲの値が一定になっている場合には、ＢＦ効果も安定していると推測される。したがって、この場合には、ブロードキャスト送信される共通情報、たとえばプリアンブルから通信品質を求めて、ＣＱＩＣＨで報告する方式に切り換えることが可能である。この場合、ＢＦされたデータであるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージから求めたＣＩＮＲと、ブロードキャストデータである共通情報、たとえばプリアンブルから求めたＣＩＮＲとの差分をＢＦの効果分と考えて、プロポーショナルフェアネスに反映すればよい。
【０１２７】
具体的には、通信対象決定部１６において、ＢＦされたデータであるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージから求めたＣＩＮＲと、ブロードキャストデータであるプリアンブルから求めたＣＩＮＲとに基づいて、優先度を決定し、その優先度に従って通信対象の通信端末装置２を決定すればよい。より詳細には、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージから求めたＣＩＮＲの平均値と、プリアンブルから求めたＣＩＮＲの平均値との差分値Ｄを、通信端末装置２から与えられるプリアンブルから求めたＣＩＮＲの値に加算して、優先度を求めるように構成すればよい。
【０１２８】
これによって、ユニキャストデータであるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信させることなく、ＢＦを反映した通信品質を通信対象決定部１６に見積らせて、それに基づいて通信対象の通信端末装置２を決定することができる。したがって、簡単な処理で、適切な通信端末装置２を、通信対象の通信端末装置２として決定することができる。
【０１２９】
また本実施の形態では、測定対象の通信端末装置２は、通信品質を測定してから、予め定める時間が経過すると、再び測定対象の通信端末装置２となって、図５に示すフローチャートの処理が開始されるように構成されている。この予め定める時間（以下「測定間隔」という）は、複数の通信端末装置２で同じ値にしてもよいが、通信端末装置２の優先度に応じて、変更してもよい。つまり、基地局装置１が無線送信部１２に送信指示を与える頻度および通信端末装置２に応答報告指示を与える頻度は、その通信端末装置２の優先度に応じて変更してもよい。
【０１３０】
たとえば測定対象の通信端末装置２の優先度が、予め定める基準優先度未満である場合には、通信対象決定部１６で通信対象の通信端末装置２に決定される頻度が低いので、測定間隔を長くして、無線送信部１２に送信指示を与える頻度および通信端末装置２に応答報告指示を与える頻度を比較的低く設定してもよい。たとえば、測定間隔をフレーム６４個分にして、６４フレームに１回、通信品質を報告させるようにしてもよい。これによって、無線リソースの無駄な割り当てを抑えることができる。
【０１３１】
また優先度が低い状態から、基準優先度以上になった場合には、無線送信部１２に送信指示を与える頻度および通信端末装置２に応答報告指示を与える頻度を高く設定することで、通信品質の精度を高めることができる。これによって、より適切な通信端末装置２を通信対象の通信端末装置２に決定することができる。したがって、無線利用効率を高めることができる。
【０１３２】
また本実施の形態では、無線送信部１２は、無線通信の指向性を制御するビームフォーミングによって、データを送信するように構成されるが、これに限定されず、他のスマートアンテナ技術によってデータを送信するように構成されてもよい。たとえば、無線送信部１２は、複数のアンテナを用いた多入力多出力（Multi Input Multi Output；略称：ＭＩＭＯ）による通信（以下「ＭＩＭＯ通信」という場合がある）によって、データを送信可能に構成されてもよい。
【０１３３】
ＭＩＭＯ通信でデータを送信することによって、通信品質を向上させることができる。本実施の形態では、前述のように無線送信部１２からデータが送信中でない場合でも、個別送信条件を反映した通信品質を報告させることができるので、適切なタイミングでＭＩＭＯ通信を適用することができ、またＭＩＭＯ通信による通信品質の向上効果を、通信対象の通信端末装置の決定に精度良く反映させることができる。したがって、適切な通信端末装置２を、通信対象の通信端末装置２として決定することができるので、通信端末装置２間の公平性を保つとともに、高い無線利用効率を実現することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１  基地局装置
２  通信端末装置
３  無線通信システム
１０  無線通信部
１１  無線受信部
１２  無線送信部
１３  アレイアンテナ
１４  データ処理部
１５  ウェイト算出部
１６  通信対象決定部
１７  無線リソース割り当て部
１８  報告指示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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