(57)【要約】【課題】様々なＱｏＳに応じたスケジューリングを行う。【解決手段】複数の移動局との間でパケットを送受信する無線基地局装置であって、送信するパケットを少なくともリアルタイム系と非リアルタイム系サービスとに振り分け可能なように分類してキューに格納するキュー振り分け手段と、リアルタイム系と非リアルタイム系に振り分けられたキューの双方に対して個別にパケットの送信順序を制御するスケジューリング手段と、スケジューリング手段により決定された送信順序でパケットを格納するバッファと、バッファが格納しているパケットの無線フレームにおける配置を決定するマッピング手段と、無線フレームに収まらないパケットを退避させるネクストバッファとを備えた。スケジューリング手段は、キュー毎に算出される優先度値のみに基づいて送信順序を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局との間でパケットを送受信する無線基地局装置であって、送信するパケットをリアルタイム系サービスのキューと非リアルタイム系サービスのキューに振り分け、パケットを格納するキュー振り分け手段と、
前記リアルタイム系サービスのキューと前記非リアルタイム系サービスに振り分けられたキューのそれぞれに対して個別にパケットの送信順序を制御するスケジューリング手段と、
前記スケジューリング手段により決定された送信順序でパケットを格納するバッファと、前記バッファが格納しているパケットの無線フレームにおける配置を決定するマッピング手段と、を備える無線基地局装置。
【請求項２】
前記スケジューリング手段は、前記リアルタイム系のキューと前記非リアルタイム系のキューに対して、ＱｏＳ要求に基づき決定される優先度値に応じて送信順序を決定する同種のアルゴリズムを用い、前記リアルタイム系と前記非リアルタイム系とで前記優先度値の算出式を異ならせたことを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【請求項３】
前記スケジューリング手段は、前記非リアルタイム系サービスのキューよりも前記リアルタイム系サービスのキューが先になるように、パケットの送信順序を制御することを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【請求項４】
前記キュー振り分け手段は、パケットをコネクションＩＤ別にキューに格納するとともに、リアルタイム系サービスと非リアルタイム系サービスの判別に必要な情報を含む複数のＱｏＳの要素を前記キューに対応付けるテーブルを備えることを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【請求項５】
前記スケジューリング手段は、遅延の関数と、サービスクラスの関数と、対応する移動端末との間の無線品質の関数と、当該キューに溜まっているパケットの数またはサイズの関数と、当該キューが最初に送信されてからの経過時間の関数と、送信回数の関数と、から複数取り出す組み合わせの和又は積で表される優先度値であって、前記リアルタイム系と前記非リアルタイム系で異なる前記優先度値をキュー毎に算出することを特徴とする請求項２記載の無線基地局装置。
【請求項６】
移動端末が測定した無線品質の情報を受信するとともに、移動端末からの無線信号のドップラー周波数を測定する受信手段を更に備え、前記スケジューリング手段は、前記無線品質の情報と前記ドップラー周波数に基づいて、サブチャネル配置か、変調方式か、符号化率の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１記載の無線基地局装置。
【請求項７】
複数の加入者局との間でＩＰ層レベルでリアルタイム系及びノンリアルタイム系のパケットを送受信する無線基地局装置であって、
送信するパケットを規定の振り分け単位で複数のキューに振り分け、パケットの内容を格納するキュー振り分け手段と、
前記複数のキューの夫々に対し、キュー毎に設定される最大遅延量と、キュー毎に設定される最小保証帯域幅と、キュー毎に設定される許容ジッタ量と、キュー毎の前回のパケット送信からの経過時間と、キュー毎の前回の送信データ量と、キュー毎の前回の送信データ量と、キュー毎の前回のジッタ量と、キュー毎の変調多値数と、キュー毎の符号化率とを入力パラメータとし、リアルタイム系とノンリアルタイム系それぞれにおいて互いに異なる関数を用いて、スケジューリング優先度を当該キュー毎に計算し、スケジューリング優先度の大きさの順に応じて、当該キューを送信するスケジューリング手段と、を備える無線基地局装置。
【請求項８】
前記無線基地局装置はＯＦＤＭＡシステムに用いられる無線基地局装置であって、
リアルタイム系及びノンリアルタイム系サービスの各キューを複数のサブチャネル配置種別毎に分類し、リアルタイム系、ノンリアルタイム系の順に、また、適応変調可能なサブチャネル配置、適応変調不可能なサブチャネル配置の順に、無線フレームの対応するサブチャネル配置領域内に、配置可能なデータ量を計算しながらデータ配置を決定するマッピング手段と、を備える請求項７記載の無線基地局装置。
【請求項９】
請求項１または請求項８記載の無線基地局装置であって、前記マッピング手段は、コネクションＩＤ別に設定されるＱｏＳパラメータ内の最低保証帯域の中から最大値を選出し、当該選出した最低保証帯域と変調方式と符号化率から１無線フレーム内に送信可能なビット数を算出し、当該算出した送信可能ビット数より大きく、ＯＦＤＭＡマッピング領域を等分割したときの分割数が最大となるようにＯＦＤＭＡマッピング領域を分割し、当該分割した領域単位でマッピング処理を行うことを特徴とする無線基地局装置。
【請求項１０】
請求項９記載の無線基地局装置であって、前記マッピング手段は、前記変調方式および前記符号化率を動的に切替えながらＯＦＤＭＡマッピング領域を分割してマッピング処理を行うことを特徴とする無線基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線基地局装置に関し、特に送信順序やチャネル割り当ての制御を行う無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線基地局として、特許文献１及び２が知られる。
【０００３】
特許文献１に述べられているように、近年、無線通信システムにおけるマルチメディアサービスの実現が要求されており、今後は、アプリケーション毎に異なるサービス品質（Quality of Service、以下「ＱｏＳ」という）を意識した制御が必要不可欠と考えられている。このＱｏＳで規定されるトラヒック特性やネットワークに対する要求条件等は、アプリケーションの種類によって異なる。
そのため、端末が利用するアプリケーション毎のＱｏＳに対する要求を満足させるために、ＱｏＳを意識したネットワークの構築、制御技術が必須と考えられている。
【０００４】
更に、今後のネットワーク形態は、送信側と受信側との間の全ての経路上のプロトコルが、ＩＰ（Internet Protocol）に統一化されると考えられている。
そのため、従来独自のネットワークを構築していた無線通信システムも、ＩＰをベースにしたものに変換されていく可能性が高い。ＩＰを用いたシステムでは、ＩＰパケットをＱｏＳ制御の単位としている。
【０００５】
以上のことから、無線通信システムにおいても、ＩＰ通信におけるＱｏＳに関する制御を取り入れていく必要がある。
このとき、無線通信システムでは、伝搬路環境の変動や他の信号による干渉等の影響を受け、端末における受信品質が絶えず変化する。そのため、有線の通信システムとは異なる特別の配慮が必要となる。
【０００６】
このような背景を受けて、無線通信システムにおけるＱｏＳに関する様々な制御技術が提案されている。同時に、ＱｏＳを要求しない端末のために、端末間の公平性を考慮して送信順序を決定するスケジューリングを行う方法等も提案されている。
例えば特許文献１では、パケットを、通信品質に関する要求値を持つ定量保証型パケットと要求値を持たない相対保証型パケットとに分類するパケット分類手段と、パケット分類手段が分類した定量保証型パケット及び相対保証型パケット毎に、パケットの送信順序を制御する送信順序制御手段とを備えるようにしている。
【０００７】
さらに前述の端末における受信品質が絶えず変化する状況に関しては、特許文献２に述べられている。つまり、移動体通信などのマルチパス環境を伝搬した信号は、周波数選択性フェージングの影響を受ける。その結果、サブキャリア毎の位相回転量および受信電力が変動する。また、その変動は、伝搬路の環境、周波数により異なり、また周波数選択性はユーザ間で独立である。即ち、周波数によって、受信チャネル状態、例えばＳＩＲ(Signal-to-Interference Power Ratio)の良好なユーザと良好でないユーザとが存在する。
【０００８】
このため、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)やＯＦＣＤＭ(Orthogonal Frequency Code Division Multiplexing)等のマルチキャリアシステムでは、システムに割り当てられた全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、分割された周波数ブロック毎に無線リソースを割り当てる周波数スケジューリングが検討されている。
【０００９】
周波数スケジューリングについて、図２０を参照して説明する。図２０に示す受信チャネル状態の周波数特性において、横軸は周波数、縦軸は受信チャネル状態であり、横軸はさらに周波数ブロック１〜４に分割される。
Ｕｓｅｒ１とＵｓｅｒ２は異なる場所にいるため、伝播路が異なり、周波数選択性フェ−ジングの受け方も異なる。図２０ではＵｓｅｒ１とＵｓｅｒ２の周波数選択性に相関がほとんどない場合を示している。
【００１０】
そのような場合、Ｕｓｅｒ１にとって受信チャネル状態の良い周波数帯域、例えば周波数ブロック１及び２がＵｅｓｒ１に割り当てられ、Ｕｓｅｒ２にとって受信チャネル状態の良い周波数帯域、例えば周波数ブロック３及び４がＵｅｓｒ２に割り当てられる。このように周波数スケジューリングを行うことによりシステム全体のスループットを上げることができる。
【００１１】
このような背景を受けて、受信チャネル状態を考慮したシステム全体のスループットを上げる様々な制御技術が提案されている。
例えば特許文献２は、各移動端末が測定した受信チャネル状態を基地局にフィードバックさせ、基地局はフィードバックされた受信チャネル状態を基に、各移動端末に割当てる周波数ブロックを決定することを開示している。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１４０６０４号公報
【特許文献２】特開２００６−５０５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術では、ＱｏＳ要求のあるパケットを定量保証型、ＱｏＳ要求のないパケットを相対保証型の２つに分類し、定量保証型のパケットを優先することとしている。それに対し、近年の無線ネットワークにおけるＱｏＳ要求があるパケットの中でも、異なる種別のアプリケーション（音声、画像、通信ゲームなど）が存在し、ＱｏＳ要求も様々である。そのような状況下では、パケットを３つ以上に分類し、優先順番を細かく制御する必要がでてくる。
しかしながら、従来技術においてパケット分類数が２つに限定されており、さらに優先順番も限定されているため、それらの限定を解除するための変更量は膨大である。
【００１４】
また、従来技術では、相対保証型パケットのスケジューリングに受信チャネル状態を考慮することが可能としている。しかし、端末の受信チャネル状態を基地局にフィードバックさせて制御を行う際には制約がある。
その制約について簡単に説明すると、受信チャネル状態には、移動速度が速くなるにつれ、測定した受信チャネル状態と現状の無線チャネル状態の相関が小さくなるという性質がある。
【００１５】
そのため、端末の移動速度がある速度を超えたときにＭａｘ  Ｃ／Ｉ（MaximumCarrier to Interference ratio）法やＰＦ（Proportional Fairness）法を使用しても、各端末に効率良く無線リソースを割当てることはできない。端末が存在する無線ネットワークにおいて受信チャネル状態を考慮して制御を行う場合には、端末の移動速度を考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線基地局装置は、複数の移動局との間でパケットを送受信する無線基地局装置であって、送信するパケットを（少なくとも）リアルタイム系サービスのキューと非リアルタイム系サービスのキューに振り分け、パケットを格納するキュー振り分け手段と、前記リアルタイム系サービスのキューと前記非リアルタイム系サービスのキューのそれぞれに対して個別にパケットの送信順序を制御するスケジューリング手段と、前記スケジューリング手段により決定された送信順序でパケットを格納するバッファと、前記バッファが格納しているパケットの無線フレームにおける配置を決定するマッピング手段と、を備える。
【００１７】
前記スケジューリング手段は、前記リアルタイム系のキューと前記非リアルタイム系のキューに対して、ＱｏＳ要求に基づき決定される優先度値に応じて送信順序を決定する同種のアルゴリズムを用い、前記リアルタイム系と前記非リアルタイム系とで前記優先度値の算出式を異ならせたことを特徴とする。
【００１８】
前記スケジューリング手段は、前記非リアルタイム系サービスのキューよりも前記リアルタイム系サービスのキューが先になるように、パケットの送信順序を制御することを特徴とする。
【００１９】
前記キュー振り分け手段は、パケットをコネクションＩＤ別にキューに格納するとともに、リアルタイム系サービスと非リアルタイム系サービスの判別に必要な情報を含む複数のＱｏＳの要素を前記キューに対応付けるテーブルを備えることを特徴とする。
【００２０】
前記スケジューリング手段は、遅延の関数と、サービスクラスの関数と、対応する移動端末との間の無線品質の関数と、当該キューに溜まっているパケットの数またはサイズの関数と、当該キューが最初に送信されてからの経過時間の関数と、送信回数の関数と、から複数取り出す組み合わせの和又は積で表される優先度値であって、前記リアルタイム系と前記非リアルタイム系で異なる前記優先度値をキュー毎に算出する。
【００２１】
前記バッファから溢れたパケットを格納する第二バッファを更に備え、前記マッピング手段が、前記バッファに格納されたパケットをバーストに分類し、前記バーストが全て無線フレームに収まるまで、前記バッファに格納されたパケットを前記第二バッファとの間で移動しながら試行を繰り返す。
移動端末が測定した無線品質の情報を受信するとともに、移動端末からの無線信号のドップラー周波数を測定する受信手段を更に備え、前記スケジューリング手段は、前記無線品質の情報と前記ドップラー周波数に基づいて、サブチャネル配置か、変調方式か、符号化率の少なくとも１つを制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る無線基地局装置は、複数の加入者局との間でＩＰ層レベルでリアルタイム系及びノンリアルタイム系のパケットを送受信する無線基地局装置であって、
送信するパケットを規定の振り分け単位で複数のキューに振り分け、パケットの内容を格納するキュー振り分け手段と、
前記複数のキューの夫々に対し、キュー毎に設定される最大遅延量と、キュー毎に設定される最小保証帯域幅と、キュー毎に設定される許容ジッタ量と、キュー毎の前回のパケット送信からの経過時間と、キュー毎の前回の送信データ量と、キュー毎の前回の送信データ量と、キュー毎の前回のジッタ量と、キュー毎の変調多値数と、キュー毎の符号化率とを入力パラメータとし、リアルタイム系とノンリアルタイム系それぞれにおいて互いに異なる関数を用いて、スケジューリング優先度を当該キュー毎に計算し、スケジューリング優先度の大きさの順に応じて、当該キューを送信するスケジューリング手段と、を備える。
前記無線基地局装置はＯＦＤＭＡシステムに用いられる無線基地局装置であって、
リアルタイム系及びノンリアルタイム系サービスの各キューを複数のサブチャネル配置種別毎に分類し、リアルタイム系、ノンリアルタイム系の順に、また、適応変調可能なサブチャネル配置、適応変調不可能なサブチャネル配置の順に、無線フレームの対応するサブチャネル配置領域内に、配置可能なデータ量を計算しながらデータ配置を決定するマッピング手段と、を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、パケット分類数、パケット分類別の優先度、キュー単位の重み付け（ＳＰ値）の決定が、マッピング部やフレーム作成機能のような部分の内部でクローズしているので、他の部分に設計上の影響を与えることなく柔軟にそれらの決定方法を変更可能することができ、応用に応じてより細かい精度での制御が可能となる。特に、スケジューリングへの影響が大きいＳＰ値を、テーブルや係数などで表現される関数により数値的に算出するので、それらのテーブルや係数などの変更で容易に最適化することができる。
また、本発明では、各端末の移動速度を考慮することで、信頼できる受信チャネル状態のみを使用した、効率の良い無線リソース割り当てが可能となっており、システム全体のスループットをより高い精度で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、実施例を通じて本発明を説明する。いずれの実施例もＩＥＥＥ８０２.１６規格へ適用した場合の例であり、特に断らない限り用語の定義は当該規格に従うものとする。
【実施例１】
【００２５】
図１は、実施例１の無線基地局の構成図である。
本例の無線基地局は、パケット分類部１と、スケジューリング部２と、マッピング部３と、送信部４と、受信部５と、サブチャネル配置部６と、受付制御部７と、を有し、図示しない複数の端末との間でＯＦＤＭＡ方式による双方向の無線通信を行う。なお図１はＭＡＣ（Media Access Control）層及びそれ以下の層の機能に対応する構成を示しており、また（Down-Link：ＤＬ）送信系の制御に必要な部分以外の（Up-Link：ＵＬ）受信系は、本例の説明に不要なため省略してある。
【００２６】
パケット分類部１は、送信されるべきデータとしてＭＡＣ−ＳＤＵ（Media Access Control-Service Data Unit）を入力され、例えばＣＩＤ（Connection Identifier）毎に設けられるキューに分類して保管する。ＭＡＣ−ＳＤＵは例えば、上位層からのＩＰパケットである。
キューはコネクション初期化時に生成され、それぞれ属性値を持つ。属性値として、ＣＩＤ、サービスタイプ、ＱｏＳパラメータ、サービスクラス、オプション情報、及びスケジューリング優先度（ＳＰ：Scheduling Priority）値などがある。
ＣＩＤは、ＭＡＣコネクションを識別するためのものであり、ＭＡＣ−ＰＤＵ（Protocol Data Unit）のヘッダには必ず挿入される。ＣＩＤは通常、サービスタイプが異なれば違うものとなり、上位層（ＩＰ層）の宛先アドレスとポート番号からも特定できる場合がある。
サービスタイプは、アプリケーションの種類に応じ、ＵＧＳ、ｒｔＰＳ、ｎｒｔＰＳ、ＢＥ等が定められている。
サービスクラスは、例えば品質に応じ、金、銀、青銅等が定められている。
ＱｏＳパラメータは、Maximum latency、Maximum Reserved Traffic Rateなどの値を有する。サービスタイプ、サービスクラス及びＱｏＳパラメータは、あらかじめ対応関係を半固定的に定めておいてもよい。
オプション情報は、送信回数のような、上記以外でスケジューリングに必要な情報である。
ＳＰ値は、このキューの総合的な優先度を示す値であり、ＳＰ値を基準としてスケジューリングを行う。従って、ＳＰ値の決め方（アルゴリズム）が重要となる。
このほか、属性値としてＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、Ｆｄ（ドップラー周波数）、変調方式、符号化率、サブチャネル配置などの情報を格納してもよい。
【００２７】
スケジューリング部２は、パケット分類部１により分類されたキューをＳＰ値に基づき選択し、キューにあるデータ（ＭＡＣ−ＳＤＵ）を取り出して、内蔵するスケジューリングバッファ（Scheduling Buffer：ＳＢ）に移動する。１フレームに収容できるバイト数が一杯になったら、スケジューリング処理を終了し、マッピング処理に移る。この処理をフレーム周期で繰り返す。スケジューリング部２は、ＳＰ値の算出に必要なＣＱＩやＦｄ等を後述のサブチャネル配置部６や受信部５からそれぞれ入力される。
【００２８】
図２は本例のスケジューリング処理にかかるデータの流れを示す図である。パケット分類部により、ＣＩＤ別にｎ個にキューイングされている。スケジューリング部２は、キューをリアルタイム系、ノンリアルタイム系に大別し、リアルタイム系、ノンリアルタイム系それぞれにおいて、キューの属性値であるＳＰ値を基準に（例えば、ＳＰ値の高い順に）、スケジューリング対象のキューを選択していく。そしてＳＢへの移動は、ＱｏＳ要求の厳しいリアルタイム系のキューから先に処理され、その後、ノンリアルタイム系の処理が行われる。
Ｎｅｘｔ ＳＢは、選択したキューの内容を一回のマッピング処理で全てマッピングしきれなかったときに、ＳＢから溢れたパケット（ＭＡＣ−ＳＤＵ）を退避させる場所で、退避されたパケットは次のフレームで送信される。パケットをＮｅｘｔＳＢに退避させた後、再度マッピングを行い、ＳＢ内の全てのパケットが１フレーム内にマッピングできるまで繰り返す。最終的にマッピングに成功すると、Ｎｅｘｔ ＳＢに退避しておいたパケットをＳＢの先頭にコピーし、次のフレームにおいて最初に優先して送信する。
【００２９】
図３は、ＳＢ及びＮｅｘｔ ＳＢの内容の一例を示す図である。なお、１フレームに収容可能なシンボル数は変調方式、符号化率、サブチャネル配置などに依存し、固定ではない。スケジューリング部２（若しくはマッピング部３）は、サブチャネル配置部６により決定された変調方式等の情報を入力され、ＳＢのサイズを制御するとともに、後段の送信部等にも変調方式等の情報を伝達する。
【００３０】
図１に戻り、マッピング部３は、ＳＢ（及びＮｅｘｔ ＳＢ）に格納された送信データをフレームに割り当てる。フレームは、複数のＯＦＤＭシンボルから構成されるので、割り当ては時間軸及び周波数軸上で自由度を有するが、通常は矩形状に分割されたバーストと呼ばれる単位で行われる。このことはIEEE802.16eの8.4.4に記載されている。
フレームに配置するバーストを定義する単位として、以下の表に示す３つが考えられる。
１つ目は、１ＣＩＤに対して、１バーストを定義する方法（Single CID-Single Burst，以後、ＳＣＳＢと呼ぶ）である。各バーストの大きさは最も小さくなり、マッピングでは配置の柔軟性が高くなる一方、DL-MAPメッセージサイズが最も大きくなる。
２つ目は、１ユーザに対して、１バーストを定義する方法（Single User-Single Burst，以後、ＳＵＳＢと呼ぶ）である。１ユーザは複数のＣＩＤを含んでいる場合がある。各バーストの大きさは小さくなり、マッピングでは配置柔軟性が高くなる一方、DL-MAPメッセージサイズがやや大きくなる。
３つ目は、同じ変調方式、符号化率の複数ユーザをまとめて1バーストを定義する方法（Multiple User-Single Burst，以後、ＭＵＳＢと呼ぶ）である。各バーストの大きさは最も大きくなり、マッピングでは配置柔軟性が他の方法よりも劣るが、DL-MAPメッセージサイズが最も小さくなる。
本例では伝送効率を重視して、ＭＵＳＢを採用している。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
また、マッピングにおけるバーストの配置方法には、以下の候補がある。すなわち、図４に示すような、時間軸方向（横）を短く、周波数方向（縦）をできるだけ長くする配置（周波数方向長方形）と、図５に示すような時間軸方向を長く、周波数方向を短くする配置（時間軸方向長方形）と、図６に示すような時間軸方向、周波数方向とも短くする配置（略正方形）がある。最後の正方形配置は複雑となるので、本例ではマッピング処理を軽くすることを重点に置き、周波数方向長方形または時間軸方向長方形を採用している。
【００３３】
前記のとおり、時間推移によって異なるサイズのデータをＯＦＤＭＡマッピング領域に効率良く配置するためには、各データについて、あらゆる縦横比の長方形に変形させ、組み合わせを計算した中で、一番無駄のない配置を採用する方法が望ましい。しかし、実際の無線装置では、限られた有限時間内（デッドラインまで）にマッピング処理を完遂することが必要になるため、ある一定のルールに従ってマッピング処理を行い、デッドラインまでにマッピングを完成させ、かつ、効率の良い配置となっていることが期待される。
その方法の一つとして、以下で動的ブロックサイズ切り替え方式について説明する。
【００３４】
マッピング処理前に決定した、ＯＦＤＭＡマッピング領域を小分けした複数の小領域（以降、ブロック）にデータを詰め込み、バーストを生成する。そうすることで、データ毎に最適と想定されるバーストのサイズ（縦、横）を決定する処理が省かれ、処理時間の効率化が図ることが可能となる。
【００３５】
上記説明より、ブロックサイズとデータサイズの関係によってマッピングの効率に違いが生じる。その違いについて説明する。
図２８で効率が悪い場合と効率が良い場合の一例を示す。図２８左下は、効率が悪い場合の例であって、バーストは長方形にする必要がある関係から、パディング領域が大きくなる場合がある。一方、図２８右下は、効率が良い場合の例であって、ブロックの縦の長さを短くしていることで、パディング領域が抑制されている。
上記説明でＯＦＤＭＡ領域を複数のブロックに小分けすることで、パディング領域を抑制できることが説明できたが、ブロック数を多くすることで別の問題が生じるので以下に説明する。
【００３６】
まず、ブロック数を多くすることで、１つ１つのブロックサイズが小さくなり、１つのデータが複数のバーストにまたがる事象が発生する。更に、各バーストにはマッピング配置を示すＭＡＰ情報が必要であり、ＭＡＰ情報（オーバヘッド）が増加することで、ＯＦＤＭＡマッピング領域中のデータ領域が減少する。
【００３７】
上記のデータ領域の減少を回避し、マッピング効率を向上させるためにブロックサイズを動的に切替える方法に関して以下に説明する。
まず、前提条件として、ＭＡＣへ入力されるデータフローには、ＱｏＳパラメータとして最低保証帯域［ｂｐｓ］が設定されている。
そして、まず、データがキューイングされているデータフローの中から最大の最低保証帯域［ｂｐｓ］を選出する。尚、データがキューイングされていないデータフローはブロックサイズの考慮から外す。
次に、選出した最低保証帯域を、１無線フレーム中に送信可能なビット数（以降、予定ビット数）に換算する。適応変調を行っている場合（変調多値数や符号化率を動的に切替えている場合）は、そのときの変調方式と符号化率に応じた予定ビット数を計算する。
次に、ブロックサイズを予定ビット数より大きい値で、かつ、ＯＦＤＭＡマッピング領域を等分割可能なサイズの中で最小のサイズに決定する。
【００３８】
上記処理の結果から求められたブロックサイズは、全てのデータフローの最低保証帯域が要求する１無線フレーム内に必要なビット数よりも大きい中で、ＯＦＤＭＡマッピング領域に確保可能な一番小さなブロックサイズとなる。その結果、各バースト内のパディング量を抑制しつつ、１つのデータが複数バーストに分かれることも抑制するブロックサイズが決定可能となる。
【００３９】
図７は、マッピング部３により生成されるバーストの内容の一例を示す図である。もし、各バーストのフレーム上でのブロックサイズ（サブチャネル数×シンボル数）が同じであっても、変調方式、符号化率やサブチャネル構成によってバーストの容量は異なる。図７ではバースト２はブロックサイズが大きいために、結果的に容量も大きくなっている。
【００４０】
図１にもどり、送信部４は、マッピング部３によりマッピングされたＤＬフレームをＯＦＤＭ変調してアンテナから無線送信する。
受信部５は、アンテナから受信されたＵＬフレームをＯＦＤＭ復調し、少なくとも端末からのＣＱＩと、ＦｄとＤＳＡ−ＲＥＱ（Dynamic Service Addition REQuest）を取り出して、サブチャネル配置部６、スケジューリング部２、受付制御部７に夫々出力する。なおＦｄは、例えば受信したパイロットキャリアの位相を既知シンボルと比較して、その位相回転速度から算出することができる。
【００４１】
サブチャネル配置部６は、端末とのネゴシエーションや受信部から入力されたＣＱＩ等に応じて変調方式、符号化率、サブチャネル配置（後述するＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/all subchannels等）を決定し、スケジューリング部２等に出力する。ＣＱＩとは、基地局から送信されたバーストが端末で受信されたときの受信品質を示すものであって、ＵＬフレームに設けられた専用のチャネル（ＣＱＩＣＨ）を用いて送信元の基地局に直ちに送り返される。これにより、チャネル状況に応じた高速なフィードバック制御を行う。例えばＣＱＩが悪いときは、ノイズに強い変調方式や符号化率に切り替えたり、サブチャネル配置を動かしたり、あるいはＳＰ値を（一時的に）下げるようにしても良い。サブチャネル配置の変更は、例えば未使用のサブチャネルがあればそれと交換し、なければＣＱＩの悪いサブチャネル同士で交換する。
なお、端末が高速で移動している場合、ＣＱＩの取得周期よりも伝播路変動の方が高速となってＣＱＩの情報が利用できないため、ドップラー周波数から推定される端末の移動速度に応じてＣＱＩを採用するか否かを判断する。例えば、推定された移動速度がある閾値を超えた場合、チャネル状況も悪いと推定されるので、受信部５からのＣＱＩの代わりに最悪のＣＱＩ（固定値）を用いて、変調方式などをフェージングに強いものに固定する。
受付制御部７は、受信部５からMac Management Message（少なくともＤＳＡ−ＲＥＱやＤＳＤ−ＲＥＱ）を入力され、それらを解釈して、スケジューリング部２にフレーム作成開始要求や終了要求などを出力する。このほか、コネクション管理やリンク確立制御を行っても良い。
【００４２】
次に、本例の特徴であるスケジューリング部２のスケジューリングアルゴリズムを詳細に説明する。
図１９は、本例のスケジューリングアルゴリズムの概略的なフローチャートである。本例のスケジューリングアルゴリズムは、キューの属性値を入力され、アルゴリズムに従ってＳＰ値を算出するステップと、得られたＳＰ値に従って実際のスケジューリング（キューの選択）を行うステップとを有する。
【００４３】
ＳＰ値は各キュー属性値の関数となっており、関数はキューの属性値を入力すると、一意のＳＰ値を出力する。このように関数化したことで、システムに適した方式に入れ替えたり、パラメータを調整したり、関数自体をブラックボックス化することが可能である。ＳＰ値を決定する要素（引き数）として、下記の様なものが考えられる。
１．ＱｏＳパラメータ
２．サービスクラス
３．ＣＱＩ
４．キューに溜まっているパケット数（若しくはサイズ）
５．前回のパケット送信時刻（前回の送信からどれくらい時間が経過したか）
６．今までのパケット送信回数
７．その他
各要素のうち直接数値を示さないもの（サービスクラス等）は、テーブルにより数値と対応付けておき、数値を示すものも、１次変換や、上下限を設けて規格化（重み付け）しておく。ｍ個の各要素をＳＰ値計算用に規格化した値をＦ１，Ｆ２，…，Ｆｍとすると、ＳＰ値は以下のように各Ｆｎの加減あるいは乗除若しくはそれらの組み合わせによって求められる。
【００４４】
【数１】
2008211759.tif 000004
【００４５】
なお関数は、各要素の全てを用いなくても良い。本例では各要素が数値化されているので、システムの要求に応じてＳＰ値を決定するための計算式を柔軟に変更することができる。要素が変動する数値の場合、現在の値に限らず規格化に履歴性を持たせてもよい。
【００４６】
上述したように、スケジューリング部２はリアルタイム系と非リアルタイム系に大別してスケジューリングを行う。リアルタイム系と非リアルタイム系とでは、異なるアルゴリズムすなわちＳＰ値関数が用いられる。一例としてリアルタイム系は、属性値のうちＱｏＳパラメータの重みを重くしてＳＰ値を算出する。一方ノンリアルタイム系は公平性（送信回数）の重みを重くしてＳＰ値を算出する。いずれの場合もＣＱＩが利用可能な場合はこれを考慮したＳＰ値とする。
【００４７】
以降、本例の無線基地局の動作の詳細を説明する。以降の説明で述べるスケジューリング機能とは、前述のスケジューリング部３にとどまらず、他のパケット分類部２等における処理も含んだものであり、ソフトウェアによって処理がなされることを想定している。
図８は本例のスケジューリング機能にかかるタイミング図である。本例のスケジューリング機能は、主に、主制御機能とフレーム作成機能とから構成される。
主制御機能は、親となるタスクであり、様々なイベントに応じて必要な処理を行う。具体的には、コネクションの初期化（キューの作成）、キュー管理テーブルの制御、パケット受信とキュー分類、及び端末から受信したＣＱＩに基づく変調方式、符号化率、サブチャネル配置の決定などの処理がある。主制御機能は、前述のパケット分類部１、サブチャネル配置部６、受付制御部７に相当する。
フレーム作成機能は、主制御機能から呼ばれるタスクであり、周期的なフレーム作成処理や、スケジューリング（リアルタイム系、ノンリアルタイム系）処理や、マッピング処理を行う。フレーム作成処理は、主制御部からフレーム作成開始要求を受信して開始され、フレーム作成停止要求を受信すると終了する。フレーム作成機能は、前述のスケジューリング部２と、マッピング部３に相当する。
【００４８】
図８において、主制御機能は、起動後最初に上位層からＤＬパケット（ＭＡＣ−ＳＤＵ）を受信するか、端末側からＤＳＡ−ＲＥＱを受信したときに、フレーム作成機能に対してフレーム作成開始要求を指示する。それを受けたフレーム作成機能は、タイマをセットし、以後周期的なタイマ割り込みをトリガとしてフレームをスケジューリング、及びマッピングにより生成する。また主制御部は、上位層からＤＬパケット（ＭＡＣ−ＳＤＵ）を受信するとキュー分類処理を行い、端末からＵＬデータを受信すると各端末のＣＱＩ、Ｆｄを更新し、変調方式、符号化率及びサブチャネルの配置を決定する。また主制御部は、キュー管理テーブルに残った最後（唯一）のコネクションに関するＤＳＤ−ＲＥＱ（Dynamic Service deletion REQuest）を受信すると、フレーム作成機能に対してフレーム作成終了要求を送り、フレーム作成機能が最後のフレームを生成し終えると、両機能は待機状態となる。
なお、ＤＳＡ−ＲＥＱやＤＳＤ−ＲＥＱは、ＭＡＣ−ＰＤＵ（Protocol Data Unit）に載せられるMac Management Messageの一種であり、IEEE802.16-2004の6.3.2.3.10や6.3.2.3.16にそれぞれ記載されている。
【００４９】
主制御機能によるコネクション毎のキュー管理は、キュー管理テーブルを用いて行われる。
図９はキュー管理テーブルのデータ構造図である。このテーブルは、ＣＩＤをキーとして、スケジューリングに必要な情報となりうるコネクションの各種属性値と、ＳＰ値と、蓄積されたパケット（のポインタ）を格納する。このテーブルは、フレーム作成機能からもアクセスされて、例えばＳＰ値などが更新されうる。
【００５０】
図１０は主制御機能の概略的なフローチャートである。主制御機能は、外部から受信したパケットある
いはメッセージの種類に応じて少なくとも４種類の処理を行う。すなわち、キュー振り分け処理と、コネクション確立要求処理と、コネクション切断要求処理と、ＳＳパケット受信処理である。この４つの処理は本例の説明に必要なものを例示したものに過ぎず、これが全てではない。また、ある処理の内部でイベントを発生し、別の処理を呼び出してもよい。
【００５１】
図１１はキュー振り分け処理の詳細なフローチャートである。キュー振り分け処理は、上位層から受信したパケットをキューに分類する（Ｓ１０３）。その前に、そのパケットが新しいコネクションとすべきか否か判断し（Ｓ１０１）、新しいコネクションであればキュー管理テーブルに新規登録を行ってキューを新しく生成する（Ｓ１０２）。また、フレーム作成部が定期的なフレーム作成の動作に入っていなければ（Ｓ１０４）、フレーム作成部に対してフレーム作成開始要求を送る（Ｓ１０５）。それが終了すると、イベント待ち状態に戻る。
【００５２】
図１２はコネクション確立要求処理の詳細なフローチャートである。コネクション確立要求処理は、例えば端末（ＳＳ：Subscriber Station）からのコネクション確立要求（ＤＳＡ−ＲＥＱ）を受信したときに発生する。まず、キュー管理テーブルに新規登録し、帯域要求をキュー管理テーブルに反映させる（Ｓ２０１）。その際、各コネクションの帯域要求量の合計が、当該無線基地局の容量を超えるときは新規登録をせず、ＤＳＡ−ＲＥＱに対する応答も返さない。また、フレーム作成部が定期的なフレーム作成の動作に入っているかどうか確認し（Ｓ２０１）、動作中でなければフレーム作成部に対してフレーム作成開始要求を送る（Ｓ２０３）。
【００５３】
図１３はコネクション切断要求処理の詳細なフローチャートである。コネクション切断要求処理は、端末（ＳＳ）からのコネクション切断要求（ＤＳＤ−ＲＥＱ）を受信したときに発生する。まず、キュー管理テーブルから該当するキューを削除し、メモリを開放する（Ｓ３０１）。次に、キュー管理テーブル内に現在通信中のコネクションが存在しない（スケジューリング対象のコネクションが存在しない）か確認し（Ｓ３０２）、存在しなければフレーム作成部に対してフレーム作成終了要求を送る（Ｓ３０３）。
【００５４】
図１４はＳＳパケット受信処理の詳細なフローチャートである。ＳＳパケット受信処理は、端末（ＳＳ）からアップリンクデータを受信した際に発生する。ＣＱＩＣＨを復号してＣＱＩを取得するとともに、物理層からＦｄ（ドップラー周波数）の情報を取得して、キュー管理テーブルのＣＱＩ，Ｆｄ情報を更新する（Ｓ４０１）。
【００５５】
図１５はフレーム作成機能の概略的なフローチャートである。この処理はタイマ割り込みによってフレーム周期で発生する。まず最初にリアルタイム系のスケジューリング処理を行う（Ｓ５０１）。次にＳＢに空きがあるか否か判断し（Ｓ５０２）、空きがあればノンリアルタイム系のスケジューリング処理を行う（Ｓ５０３）。その後、マッピング処理を行う（Ｓ５０４）。次に、主制御部からフレーム作成終了要求があるか否か判断し（Ｓ５０５）、なければ、次のスケジューリングタイミングで呼び出されるまで待つ（Ｓ５０６）。
【００５６】
図１６はリアルタイム系のスケジューリング処理の詳細なフローチャートである。リアルタイム系のスケジューリング処理では、初めにリアルタイム系の各キューのＳＰ値を前述のＳＰ値関数に従い更新する（Ｓ６０１）。各キューがリアルタイム系であることは、キュー管理テーブルのサービスタイプがＵＧＳ、ｒｔＰＳ、ｅｒｔＰＳであることで判別される。次に、最もＳＰ値が高いキューを選択し（Ｓ６０２）、パケットをＳＢへ移動するとともに、そのキューのＳＰ値を更新する（Ｓ６０３）。これは、キューの移動に伴い少なくともキューに溜まっているパケット数等が（０に）変わっており、それらを直ぐに反映させないと、次のキューを適切に選択できないためである。その際、直近のＳＳパケット受信処理で更新されたＣＱＩなども加味されることになる。次に、ＳＢに空きがあり且つＳＰ値が第一規定値以上のキューが存在するか判定し（Ｓ６０４）、もしあればＳ６０２に遷移する。これによりキューの選択が、ＳＢに空きがなくなるか、全てのキューのＳＰ値が第一既定値未満になるまで行われる。ＳＰ値が第一既定値以上のキューはＮｅｘｔＳＢへ溢れうるが、コネクションの帯域の総和が限定されているので、その溢れはさほど多くない。
【００５７】
図１７はノンリアルタイム系のスケジューリング処理の詳細なフローチャートである。各ステップはリアルタイム系のスケジューリング処理と同様である。ただし、スケジューリング対象がノンリアルタイム系のキュー（サービスタイプがｎｒｔＰＳ若しくはＢＥのキュー）であり、ＳＰ値関数がノンリアルタイム系用のものであり、第一規定値の替わりに第二規定値を用いる点で異なる。
【００５８】
図１８はマッピング処理の詳細なフローチャートである。マッピング処理では、初めにＳＢ内のパケット（ＭＡＣ−ＳＤＵ）を同じ変調方式、符号化率、サブチャネル配置のバーストに分類する（Ｓ８０１）。次に、各バーストをフレームに配置（マッピング）する（Ｓ８０２）。次に、全てのバーストをフレームに配置できたか否か判定し（Ｓ８０３）、配置できなかった場合、ＳＢの最後尾のパケット（ＳＢの中ではもっとも優先度の低いパケット）をＮｅｘｔＳＢへ退避させ（Ｓ８０４）、Ｓ８０１へ遷移する。これにより、再度バースト分類、マッピングが行われ、全てのバーストがフレームに配置できるまで繰り返えされることになる。フレームに配置できると、ＮｅｘｔＳＢへ移動したパケットは、現フレームのマッピング終了後にＳＢの先頭に移動する（Ｓ８０４）。これにより、次フレーム作成時に最優先で送信される。なお、繰り返し試行する際のマッピングは、フレームの実データをメモリ上に展開する必要はなく、論理的にマッピング可能であれば足りる。
【００５９】
本例において、リアルタイム系とノンリアルタイム系のそれぞれのスケジューリングはＳＰ値の関数などが異なるだけでアルゴリズムとしては同種のものであり、ＳＰ値は共通のキュー管理テーブルの要素の関数である。従ってキューを分類する時点では、個々のスケジューリングに応じて異なる処理をする必要はない。つまり、パケットの分類（キューの振り分け）とスケジューリングは機能的に完全に分離されている。
本例ではＱｏＳ要求（ＳＰ値）が異なる最小の単位と考えられるＣＩＤ別にキューを設けるようにしたが、各キューをスケジューリング数と同じかそれ以上に細かく分類し、適切なスケジューリングに振り分けることさえできれば、どのようなキューイングであってもよい。
また、スケジューリングの数はリアルタイム系とノンリアルタイム系の２つに限るものではなく、キュー管理テーブルにはサービスタイプ以外にもさまざまな要素が保存されているので、それらのどれに基づくかによって振り分けの仕方や振り分け数を柔軟に変更することができる。
また本例によれば、ＳＰ値を用いたことにより、Maximum latencyのような特定のＱｏＳパラメータだけでなく、他の様々な条件を考慮した適切なスケジューリングを行うことができる。
【実施例２】
【００６０】
本実施例２では、ＳＰ値の計算アルゴリズムをより詳細に開示する。またフレームを複数のゾーンに分割し、高速フィードバックに基づくＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）を用いた場合の具体的なスケジューリング方法を開示する。なお、本例で言及しない構成は実施例１と同等であるとするが、本例は先の実施例１を限定するものではない。
【００６１】
図２１は、実施例２の無線基地局のＳＰ値計算メイン処理のフローチャートである。ＳＰ値計算メイン処理は、例えば図１０のイベント待ち状態から、無線フレーム周期で実行される。
まず、例えばコネクションＩＤ毎に複数設けられたキューの内、送信データが格納され（且つ、未処理の）キューが存在するか判定し、存在すれば、当該キューの１つを選択して次の処理を続行し、存在しなければ（送信データが格納されたキューのＳＰ値計算が全て終わったならば）、ＳＰ値計算メイン処理を終了する（Ｓ９０１）。
次に、当該キューの種類をリアルタイム系かノンリアルタイム系か判定し、夫々対応するアルゴリズムに振り分ける（Ｓ９０２）。
次に、リアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０３）若しくはノンリアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０４）により、振り分けられたキューのＳＰ値を計算し、その後Ｓ９０１に戻って残りのキューについて同様の処理を繰り返す。
【００６２】
図２２は、図２１の各ＳＰ値計算処理の詳細フローチャートである。
図２２(ａ)は、リアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０３）の詳細フローチャートであり、最初に計算に図９のキュー管理テーブルなどから計算に必要なパラメータ（遅延、保証帯域、ジッタ）を取得し（Ｓ９１１）、遅延に関するＳＰを計算し（Ｓ９１２）、帯域保障に関するＳＰを計算し（Ｓ９１３）、ジッタに関するＳＰを計算し（Ｓ９１４）、上記３つのＳＰを加算し、当該キューのＳＰ値とする（Ｓ９１５）。この更新されたＳＰ値は適宜キュー管理テーブルに保存される。
【００６３】
図２２(ｂ)は、ノンリアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０４）の詳細フローチャートであり、同様にパラメータ（保証帯域、公平性、変調多値数、符号化率）を取得し（Ｓ９２１）、帯域保障に関するＳＰを計算し（Ｓ９２２）、公平性に関するＳＰを計算し（Ｓ９２３）、変調多値数等に関するＳＰを計算し（Ｓ９２４）、上記３つのＳＰを加算し、当該キューのＳＰ値とする（Ｓ９２５）。変調多値数等のパラメータは、ＡＭＣにより適応的に制御されるので、その機能実現手段であるサブチャネル配置部６等から取得するものとする。
【００６４】
次に、図２２(ａ)に示した各ＳＰの計算アルゴリズムを説明する。
リアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０３）では、以下の表２に示すパラメータを必要とする。なお、３つのＱｏＳパラメータは、サービスフローごとに指定される。サービスフローは、IEEE802.16e-2005の6.3.14.2に規定されている。
【表２】
2008211759.tif 000005
【００６５】
Ｓ９１２の遅延に関するＳＰ値は、Maximum latencyをｄ[sec]、前回送信からの経過時間をｔ[sec]、定数をαとすると、以下のように表現できる。
【数２】
2008211759.tif 000006
前回送信からの経過時間がMaximum latencyに近づくにつれて、ＳＰ値が増加する。
【００６６】
Ｓ９１３の保証帯域に関するＳＰ値は、Minimum reserved traffic rate（最低保証帯域）をｒ[bps]、前回送信からの経過時間をｔ[sec]、前回送信データ量をｌ[bit]、定数をβとすると、以下のように表現できる。
【数３】
2008211759.tif 000007
前回送信からの経過時間と前回送信データ量とから瞬間の送信レートを計算し、その値が小さいほどＳＰ値が大きくなる。
【００６７】
Ｓ９１４のジッタに関するＳＰ値は、前回送信からの経過時間をｔ[sec]、前回ジッタをｔ’[sec]、定数をγとすると、以下のように表現できる。
【数４】
2008211759.tif 000008
ここで、ｔ’の初期値をTolerated jitter[秒]とする。前回送信からの経過時間が前回ジッタよりも小さい時はＳＰ値が負に、大きくなると正になり、増加する。
【００６８】
次に、図２２(ｂ)に示した各ＳＰの計算アルゴリズムを説明する。
ノンリアルタイム系ＳＰ値計算処理（Ｓ９０４）では、以下の表３に示すパラメータを必要とする。ＱｏＳパラメータは、サービスフローごとに指定されので、リアルタイム系のものとは一般的に異なる。
【００６９】
【表３】
2008211759.tif 000009
【００７０】
Ｓ９２２の保証帯域に関するＳＰ値は、Minimum reserved traffic rateをｒ[bps]、前回送信からの経過時間をｔ[sec]、前回送信データ量をｌ[bit]、定数をβとすると、リアルタイム系と同様、以下のように表現できる。
【数５】
2008211759.tif 000010
【００７１】
Ｓ９２３の公平性に関するＳＰ値は、前回送信からの経過時間をt[秒]、前回送信からの経過時間の閾値をｔthres[秒]とすると、以下のように表現できる。
【数６】
2008211759.tif 000011
前回送信からの経過時間が閾値を超えると、最優先でスケジューリングされる。
【００７２】
Ｓ９２３の公平性に関するＳＰ値は、変調多値数をｇ、符号化率をｈ、定数をｙとすると、以下のように表現できる。
【数７】
2008211759.tif 000012
これにより、変調多値数と符号化率に応じた重みがＳＰ値に加算される。基本的に、高レート伝送可能なユーザのキューに対してＳＰ値を高くする。
以上の説明したように、データフローをリアルタイム系とノンリアルタイム系に分類した後、上記ＳＰ値計算アルゴリズムに基づき、複数存在するパラメータをＳＰ値とすることで、キューの総合的な優先度を一元化し、送信順番制御のためのキュー選択をＳＰ値の大小比較のみで行うことができとともに、各データフローのＱｏＳを満足させることが可能となる。
【００７３】
次に、本実施例２の他の特徴であるスケジューリング／マッピング処理について説明する。本例では、可能な限りリアルタイム系及びノンリアルタイム系データをＡＭＣ領域（Ｚｏｎｅ）にマッピングしながら、リアルタイム系データの遅延特性を保証する動作を行う。
IEEE Std.802.16-2004には、ＡＭＣ、及びＰＵＳＣ（Partial Usage of SubChannels）やＦＵＳＣ（Full Usage of SubChannels）やＰＵＳＣ  ｗ／ａｌｌ  ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ等のサブチャネル配置（サブキャリア割当て）、並びにそれらの１乃至複数のサブチャネル配置をフレーム内の対応する１乃至複数の領域（ゾーン）に適用できることが規定されている。
本例ではＡＭＣ領域へのマッピングを行うために、ＳＢをユーザ毎、及び／またはサブチャネル配置毎に分割して割り当てることが可能であるとする。
【００７４】
図２３は、本例のスケジューリング／マッピング処理のフローチャートであり、実施例１における図１５におよそ対応し、図１のスケジューリング部２及びマッピング部３等の手段により処理される。
本例のスケジューリング／マッピング処理は、ＡＭＣ対象ユーザ選定（Ｓ９４１）と、リアルタイム系ＡＭＣのスケジューリング（Ｓ９４２）と、リアルタイム系ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannelsのスケジューリング（Ｓ９４３）と、ノンリアルタイム系ＡＭＣのスケジューリング（Ｓ９４４）と、ノンリアルタイム系ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannelsのスケジューリング（Ｓ９４５）と、を行う。
【００７５】
先の実施例１では図２に示すようにリアルタイム系の処理を先に行うようにしたが、本例では、リアルタイム系及びノンリアルタイム系の各スケジューリングにおいて、更に領域毎のスケジューリングを行う。
つまり、ＡＭＣでは各端末から通知されるＣＱＩに基づきバースト毎に変調方式、符号化率を決定させるので、ＰＵＳＣに比べ伝送効率が高い。そのため、ＡＭＣ領域をＰＵＳＣ領域よりも先に処理し、ＡＭＣ領域を広く確保するようにする。
【００７６】
また後述するように、リアルタイム系（ＵＧＳ、ｅｒｔＰＳ、ｒｔＰＳ）、ノンリアルタイム系（ｎｒｔＰＳ、ＢＥ）の中で、各ＱｏＳカテゴリにスケジューリング処理の順位付けができるようにする。
本例では、領域毎のスケジューリングにおいてマッピングが（論理的に）試行され、スケジューリングとマッピングがより一体的に進行するため、それらを特に区別せず、スケジューリング／マッピング処理と称す。
【００７７】
また、前記SBの説明において、SBの個数は１つだけであったが、本具体例の説明ではマッピング領域が複数存在する場合を用いて説明するため、SBも複数個必要としている。しかし、SBの個数が増えても制御方法は、前記１つの場合と同様である。
【００７８】
ＡＭＣ対象ユーザ選定（Ｓ９４１）では、各ＳＳの同期状態、移動速度を基に、以下の分類を行う。具体的には、まず各ＳＳの同期状態（ＭＡＣレベル）をチェックし、同期が外れているＳＳはスケジューリング対象から外す。次に各ＳＳの移動速度（Ｆｄ）をチェックし、規定の速度を超えているＳＳはＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannelsに割当て（ＡＭＣ対象外ＳＳ）、それ以外のＳＳをＡＭＣ適用ＳＳとする。
【００７９】
次のリアルタイム系ＡＭＣのスケジューリング（Ｓ９４２）では、各ＳＳのＣＱＩを基に、サブチャネルにバーストを割り当てる。
図２４(ａ)は、リアルタイム系（ＡＭＣ）のマッピング例である。
まずＳ９５１として、各ＳＳに、ＣＱＩから、各ＳＳの最大伝送速度（Maximum Reserved Traffic Rate。複数のサービスフローがある場合は夫々の和）にＣＱＩが良い順（最大伝送速度の確保が容易な順）に１つのサブチャネルを割当てる。そのサブチャネルは良いＣＱＩが得られた前回のフレームで用いられたサブチャネルである。もし同じサブチャネルを用いていたＳＳが複数ある場合、ＣＱＩの低い方のＳＳは例えば一番最後に残ったサブチャネルに割当てられる。
ただしユーザ数が少なく、且つ連続する複数のサブチャネルにおいて変調方式及び符号化率を同一にできるのであれば、その複数サブチャネルを割当てるようにしてもよい。
【００８０】
その後、ＳＳ毎にＡＭＣ対象ＳＳのリアルタイム系スケジューリングを行う。従ってバーストの区分は通常、ＳＵＳＢとなる。
まずＳ９５２として、ＡＭＣ領域の幅に上限を設けるための閾値を設定する。フレームの先頭はＰＵＳＣ領域で始まることが規格で定められているため、ＰＵＳＣ領域を確保するため、仮のＡＭＣ領域をフレームの後ろ詰めに設け、仮のＡＭＣ領域の先頭をリアルタイム系ＡＭＣ閾値とする。リアルタイム系ＡＭＣ閾値は、リアルタイム系及びノンリアルタイム系の夫々のＳＰ値の総和の比に応じて決定しても良い。
次に、ＳＳ毎に、変調方式、符号化率、リアルタイム系ＡＭＣ閾値（、及びサブチャネル数）から、１フレームにおいて当該ＳＳに割当てられた領域で送信可能な最大データ量を算出する（Ｓ９５２）。この最大データ量が、ＡＭＣユーザ毎のＳＢのサイズとなる。
【００８１】
次にＳ９５３として、各ＡＭＣ対象ＳＳのキューであって、１番目の優先順位のＱｏＳカテゴリ（ＵＧＳ）に属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ユーザ毎に設定されたＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９５４として、各ＡＭＣ対象ＳＳのキューであって、２番目の優先順位のＱｏＳカテゴリ（ｅｒｔＰＳ）に属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ユーザ毎に設定されたＳＢに送信データを移動する。
【００８２】
次にＳ９５５として、各ＡＭＣ対象ＳＳのキューであって、３番目の優先順位のＱｏＳカテゴリ（ｒｔＰＳ）に属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ユーザ毎に設定されたSBに送信データを移動する。
上記スケジューリング終了後、Ｓ９５６として、ユーザ毎に割り当てられたＳＢに格納されたデータ量から、最大ＡＭＣ領域シンボル数（暫定）を算出する。
【００８３】
図２３に戻り、次のリアルタイム系ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/all subchannelsのスケジューリング（Ｓ９４３）では、フレームの先頭から順次バーストの割り当てを行う。
図２４(ｂ)は、リアルタイム系（ＰＵＳＣ）のマッピング例である。
まずＳ９６１として、Ｓ９５６にて算出された最大ＡＭＣ領域シンボル数から、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数を決定する。最大ＰＵＳＣ領域シンボル数は、（ダウンリンク最大シンボル数−ＡＭＣ対象ＳＳのリアルタイム系バーストの最大使用シンボル数）である。ただし、ＦＵＳＣやPUSC w/ all subchannels対象のＳＳが存在する場合、ＦＵＳＣゾーン、PUSC w/ all subchannelsゾーンの領域を確保できるように最大ＰＵＳＣ領域シンボル数を決める。例えば、ＰＵＳＣユーザ、ＦＵＳＣユーザ、PUSC w/ all subchannelsユーザに分類してＳＰ値の合計を計算し、その割合で決定する。
【００８４】
次にＳ９６２として、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数から、ＰＵＳＣゾーン用ＳＢのサイズ（ＰＵＳＣゾーンにマッピング可能なデータ量の上限に相当）を算出する。このとき、ユーザ毎に変調方式、符号化率が異なるため、概算的にＰＵＳＣゾーン用のＳＢサイズを決める。
次にＳ９６３として、ＰＵＳＣに挿入必須のバースト（ＦＣＨ，ＤＬ−ＭＡＰ，ＵＬ−ＭＡＰ）を割り当てる。
【００８５】
次にＳ９６４として、ＰＵＳＣ対象ＳＳのキューであって１番目の優先順位のＱｏＳカテゴリに属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ＰＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。なお、当該ＰＵＳＣ対象ＳＳには、先のリアルタイム系ＡＭＣのスケジューリング（Ｓ９４３）において既に割当が行われたＡＭＣ対象ＳＳは除かれている。
【００８６】
次にＳ９６５として、ＰＵＳＣ対象ＳＳのキューであって２番目の優先順位のＱｏＳカテゴリに属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ＰＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９６６として、ＰＵＳＣ対象ＳＳのキューであって３番目の優先順位のＱｏＳカテゴリに属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順にスケジューリングを行い、ＰＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。
【００８７】
上記スケジューリング終了後、Ｓ９６７として、ＰＵＳＣ用ＳＢに格納されたデータ量から、使用するシンボル数を算出し、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数を決定する。ＰＵＳＣ領域ではＳＣＳＢ、ＳＵＳＢ、ＭＵＳＢのいずれのバーストも利用でき、ＳＢをユーザ毎に分割する必要は無い。しかし最大ＰＵＳＣ領域シンボル数は、ＰＵＳＣ領域にバーストを配置しないとわからないので、この時点で論理上のマッピングが完了している必要がある。つまり図２４(ｂ)において、最もシンボルを多く使っているサブチャネルにけるシンボル数が、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数である。
【００８８】
次にＳ９６８として、もしＦＵＳＣやPUSC w/ all subchannelsが必要であれば、上記と同様の処理をそれぞれのゾーンについて行う。
最後にＳ９６９そして、リアルタイム系ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannelsの合計領域シンボル数を算出する。
【００８９】
図２３に戻り、次のノンリアルタイム系ＡＭＣのスケジューリング（Ｓ９４４）では、ＳＳ毎にフレームの空き領域に後ろ詰めでバーストの割り当てを行う。
図２５(ａ)は、ノンリアルタイム系（ＡＭＣ）のマッピング例である。
まずＳ９７１として、Ｓ９６９で算出したリアルタイム系ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannelsの合計領域シンボル数から、ノンリアルタイム系ＡＭＣ境界を設定する。
【００９０】
次にＳ９７２として、各ＡＭＣ対象ＳＳのキューであって、４番目の優先順位のＱｏＳカテゴリ（ｎｒｔＰＳ）に属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順に、当該ＳＳに割当てられたサブチャネルの余っている領域を使ってスケジューリングを行い、Ｓ９５２でユーザ毎に設定されたＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９７３として、各ＡＭＣ対象ＳＳのキューであって、５番目の優先順位のＱｏＳカテゴリ（ＢＥ）に属するリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順に、当該ＳＳに割当てられたサブチャネルの余っている領域を使ってスケジューリングを行い、Ｓ９５２でユーザ毎に設定されたＳＢに送信データを移動する。
最後にＳ９７４として、上記スケジューリング終了後、ユーザ毎に割り当てられたＳＢに格納された各データ量から、最大ＡＭＣ領域シンボル数を決定する。
【００９１】
図２３に戻り、次のノンリアルタイム系（ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannels）のスケジューリング（Ｓ９４５）では、各ゾーンの空き領域に前詰めでバーストの割り当てを行う。
図２５(ｂ)は、ノンリアルタイム系（ＰＵＳＣ、ＦＵＳＣ、PUSC w/ all subchannels）のマッピング例である。
【００９２】
まずＳ９８１として、Ｓ９７４にて算出された最大ＡＭＣ領域シンボル数から、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数を決定する。図２５(ｂ)のようにＦＵＳＣやPUSC w/ all subchannelsがなければ、最大ＰＵＳＣ領域シンボル数によりノンリアルタイム系ＰＵＳＣ境界は、ＡＭＣ領域の先頭に設定され、境界を越えてＰＵＳＣのバーストが割当てられないようにする。
【００９３】
次にＳ９８２として、ＰＵＳＣ対象ＳＳのキューであって４番目の優先順位のＱｏＳカテゴリに属するノンリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順に、余っている領域を使ってスケジューリングを行い、ＰＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９８３として、ＰＵＳＣ対象ＳＳのキューであって５番目の優先順位のＱｏＳカテゴリに属するノンリアルタイム系キューの中から、ＳＰ値が高い順に、余っている領域を使ってスケジューリングを行い、ＰＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。
【００９４】
次にＳ９８４として、ＦＵＳＣについて、Ｓ９８２〜９８３同様にスケジューリングを行い、ＦＵＳＣ用ＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９８５として、PUSC w/ all subchannelsについて、Ｓ９８２〜９８３同様にスケジューリングを行い、PUSC w/ all subchannels用ＳＢに送信データを移動する。
次にＳ９８７として、ＰＵＳＣ用ＳＢ等に格納されたデータ量から、使用するシンボル数を算出し、各ゾーンの最大シンボル数、及びその合計を算出する。
【００９５】
最後にＳ９８８として、Ｓ９８７で算出した合計シンボル数をＡＭＣ領域の先頭（ゾーン境界）として、ＡＭＣ領域のバーストを前詰めにする。このように各領域がその先頭からバースト送信が始まるようにバースト配置を調整して、マッピングが完了する。
図２６は、本例のスケジューリング／マッピング処理によるマッピング完了例であり、ＰＵＳＣとＡＭＣの２ゾーンの場合を示している。本例ではバーストの配置方法としてＡＭＣ領域では周波数方向長手（図４）、ＰＵＳＣ領域では略正方形（図６）としたが、これに限らず図４から図６に示すような任意の配置を用いることができる。また、バーストの定義方法についても、ＳＣＳＢ、ＳＵＳＢ、ＭＵＳＢ等を適宜用いることができる。
【００９６】
図２７は、これまで説明したスケジューリング／マッピング処理においてＳＢに関わる部分を抜き出した、ＳＢ制御のフローチャートである。既に述べたように本例においてＳＢは、ゾーン毎に（論理的／物理的に）分割される。またＡＭＣ領域では、ＳＳ（ユーザ）毎にＡＭＣを行う都合上、ＳＢも更にＳＳ毎に（論理的／物理的に）分割される。分割された各ＳＢにはサイズが設定され、それに収まるようにキューのデータをコピーすることでゾーンに納まるようなマッピングを行うことができる。
【００９７】
以上説明したように、本例の無線基地局は、スケジューリング手段が、キュー毎に設定されるＱｏＳパラメータ（Maximum latency、Minimum reserved traffic rate及びTolerated jitter）や、当該キュー毎の前回の読み出し（ＳＢへの読み出しであって、キュー内のパケットが送信されたことを意味する）からの経過時間、前回送信データ量、前回までのジッタ、（当該キューが割当てられたバーストの）変調多値数及び符号化率を入力パラメータとし、リアルタイム系とノンリアルタイム系それぞれにおいて互いに異なる関数を用いて、スケジューリング優先度を当該キュー毎に計算し、当該スケジューリング優先度を新たな当該キュー毎の属性値として保持し、各キューの当該スケジューリング優先度同士を比較することで、データパケットの送信順番を制御する。これにより、データフロー毎に要求される通信品質を満足させることができる。
また本例の無線基地局は、リアルタイム系及びノンリアルタイム系サービスのキューをそれぞれサブチャネル配置種別毎（ゾーン毎）に分類し、リアルタイム系、ノンリアルタイム系の順に、また、適応変調可能なサブチャネル配置、適応変調不可能なサブチャネル配置の順に、無線フレーム構成内のデータ配置可能な領域を計算しながらデータ配置を行う。これにより、夫々のＳＳに適した複数のサブチャネル配置種別を用いても適切にＱｏＳに応じたスケジューリングおよび無線資源を有効に使ったマッピングを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、無線通信システムに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】実施例１の無線基地局の構成図
【図２】実施例１のスケジューリング処理にかかるデータの流れを示す図
【図３】実施例１のＳＢ（Scheduling Buffer）及びＮｅｘｔ ＳＢの内容を示す図
【図４】実施例１のバーストの配置方法の一例（周波数方向長方形）を示す図
【図５】実施例１のバーストの配置方法の一例（時間軸方向長方形）を示す図
【図６】実施例１のバーストの配置方法の一例（略正方形）を示す図
【図７】実施例１のマッピング部３により生成されるバーストの内容図
【図８】実施例１のスケジューリング機能にかかるタイミング図
【図９】実施例１のキュー管理テーブルのデータ構造図
【図１０】実施例１の主制御機能の概略的なフローチャート
【図１１】実施例１のキュー振り分け処理の詳細なフローチャート
【図１２】実施例１のコネクション確立要求処理の詳細なフローチャート
【図１３】実施例１のコネクション切断要求処理の詳細なフローチャート
【図１４】実施例１のＳＳパケット受信処理の詳細なフローチャート
【図１５】実施例１のフレーム作成機能の概略的なフローチャート
【図１６】実施例１のリアルタイム系のスケジューリング処理の詳細なフローチャート
【図１７】実施例１のノンリアルタイム系のスケジューリング処理の詳細なフローチャート
【図１８】実施例１のマッピング処理の詳細なフローチャート
【図１９】実施例１のスケジューリングアルゴリズムの概略的なフローチャート
【図２０】受信チャネル状態の周波数特性
【図２１】実施例２のＳＰ値計算メイン処理のフローチャート
【図２２】実施例２のＳＰ値計算処理のフローチャート
【図２３】実施例２のスケジューリング／マッピング処理のフローチャート
【図２４】実施例２のリアルタイム系のマッピング例
【図２５】実施例２のノンリアルタイム系のマッピング例
【図２６】実施例２のマッピング完了例
【図２７】実施例２のＳＢ制御のフローチャート
【図２８】マッピング効率の一例
【符号の説明】
【０１００】
１  パケット分類部（Packet Classifier），２  スケジューリング部（Scheduler），３    マッピング部(Mapper)，４  送信部（Transmitter），５  受信部（Receiver），６  サブチャネル配置部（Sub-Channel Allocater），７  受付制御部（Acceptance Controller），
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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