(57)【要約】【課題】無線端末からの送信データ量が変動する場合においても、高いスループットを得ることが可能となる帯域割当方法を提供する。【解決手段】複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、端末毎に、端末から送信されたデータ量を測定し、帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、予め複数の割当候補帯域を設定し、割当候補帯域のそれぞれに対して、データ量、発生確率および割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、スループット期待値を算出し、算出したスループット期待値が最大となる割当候補帯域を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する。【選択図】図１
2008131365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、
前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、
帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、
予め複数の割当候補帯域を設定し、
前記割当候補帯域のそれぞれに対して、前記データ量、前記発生確率および前記割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、スループット期待値を算出し、
前記算出したスループット期待値が最大となる割当候補帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項２】
複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、
前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、
帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、
前記データ量、前記発生確率およびネゴシエーションで決まった割当帯域を適応した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、
前記データ量、前記発生確率および帯域要求用のチャネルを用いた場合に前記データ量を送信完了するまでに要する総帯域量から、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、
前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値と帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３】
前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値と帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、
前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記帯域要求用のチャネルの帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、
前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記ネゴシエーションで決まった割当帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の帯域割当方法。
【請求項４】
複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、
前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、
帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、
予め複数の割当候補帯域を設定し、
前記割当候補帯域のそれぞれに対して、前記データ量、前記発生確率および前記割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、スループット期待値を算出し、
前記算出したスループット期待値の中から最大となるスループット期待値を最大スループット期待値として選択し、
前記データ量、前記発生確率および帯域要求用のチャネルを用いた場合に前記データ量を送信完了するまでに要する総帯域量から、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、
前記選択した最大スループット期待値と前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項５】
前記選択した最大スループット期待値と前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、
前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記帯域要求用のチャネルの帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、
前記選択した最大スループット期待値の方が高い場合には、前記最大スループット期待値となる割当帯域候補を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする、
ことを特徴とする請求項４に記載の帯域割当方法。
【請求項６】
前記割当候補帯域を、測定したデータ量に基づいて決定する、
ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の帯域割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける帯域割当方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、設備制御、交通、流通、環境保全、飲食産業、農業、地震モニタリング、医療福祉などを中心とした分野において、無線タグ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商法）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商法）等の短距離の無線通信システムによるユビキタスネットワークが普及し始めている。
また、今後、アプリケーションやサービスの開発に伴い、ネットワークの利用ユーザ数の増加が期待されている。そこで、様々なアプリケーションやサービスをより多くのユーザに提供し、サービスエリアを広域化できる広域ユビキタスネットワークが注目されている。
【０００３】
このような状況において、本発明が対象とするネットワークは、固定ネットワークに接続された基地局と、広域に点在する多数の無線端末とから構成され、無線端末は基地局に直接収容されている。
また、このようなネットワーク内の無線端末は、バッテリ駆動であり、データの測定と、測定したデータの送信等の最小限の機能しか有していない低消費電力・低機能の端末である。このような無線端末から基地局へのトラヒックは、（１）データ量が少ない、（２）送信間隔が比較的長い、（３）データ発生が周期的である、という特徴を有する。
【０００４】
そして、このような無線端末が一つの基地局の配下に多数存在することから、そのトラヒック特性としては、アップリンクの周期性トラヒックが多く存在し、全体のトラヒック量は増大する傾向にある。
さらに、ネットワークでは、できるだけ多くの無線端末からのデータを収集するために、一台の基地局にできるだけ多くの無線端末を収容する必要がある。
従って、これらのネットワークでは、一台の基地局で多数の低機能な無線端末を効率良く収容しつつ、高スループットであり、低伝送遅延時間を実現できるＭＡＣプロトコルが要求される。
【０００５】
この要求条件を満たすＭＡＣプロトコルとしては、リソース利用効率が高い集中制御方法の一つである動的スロット割当（ＤＳＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｌｏｔ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）方法が用いられている。この方法では、アクセス方式としてＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ−Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）を用いている。
この方法は、基地局が無線端末からの要求に応じたスロット（帯域）を動的に割り当てるものである。
【０００６】
図１０に、ＭＡＣフレーム構成の一例を示す。ＭＡＣフレームは、上りリンクと下りリンクの２つに分割されており、下りリンクは報知区間とデマンドアサイン区間とで構成され、上りリンクはデマンドアサイン区間とランダムアクセス区間とで構成されている。
【０００７】
また、データや制御情報を送受信するために、各区間には、ＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ＣＨａｎｎｅｌ：ブロードキャストチャネル）、ＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ  ＣＨａｎｎｅｌ：フレームチャネル）、ＡＣＨ（Ａｃｃｅｓｓ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ＣＨａｎｎｅｌ：アクセスフィードバックチャネル）、ＳＣＨ（Ｓｈｏｒｔ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ＣＨａｎｎｅｌ：短伝送チャネル）、ＬＣＨ（Ｌｏｎｇ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ＣＨａｎｎｅｌ：長伝送チャネル）、ＲＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ  ＣＨａｎｎｅｌ：ランダムチャネル）のチャネルが使用されている。
【０００８】
ＢＣＨは、無線端末に基地局の属性の情報（基地局ＩＤ、フレーム番号等）を報知するために用いられ、ＦＣＨは、無線端末単位でスロット割当を行うデマンドアサイン区間のスロット割当情報（割当を行った無線端末、割当開始位置、割当チャネル種別、割当チャネル数等）を通知するために用いられ、ＡＣＨは、アクセス情報（前フレームのランダムアクセス結果）を通知するために用いられる。
【０００９】
ＳＣＨは、固定長であり、帯域要求（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ：ＲＲＥＱ）やＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）等の無線端末毎の制御情報を、送受信するために使用される。ＬＣＨは、固定長であり、ユーザデータを送受信するために使用される。ＲＣＨは、ランダムアクセスのための固定長チャネルであり、無線端末が上記ＲＲＥＱを送信するために使用される。
【００１０】
また、アップリンクの周期性トラヒックを効率良くする方法として、基地局が無線端末のトラヒックの周期性に基づき、一定帯域を周期的に割り当てる方法がある。
これは、図１１に示すように、通信を開始する前に、無線端末と基地局の上位レイヤ間でのメッセージ情報の交換を行うことで、割当周期、割当チャネル、割当帯域（チャネル数）等の割当情報を、無線端末と基地局との間でネゴシエーションし、決定する。基地局では、決定した割当情報に基づき、割当周期毎に割当を実施する。
具体的には、該当する無線端末に対して、割当周期毎に、ＦＣＨ中で割当開始位置、割当チャネル、割当帯域を示す情報を送信することで、一定帯域の周期割当を実現する。
【００１１】
このとき、割当チャネルは、データ送信用のＬＣＨと帯域要求用のＳＣＨであり、チャネル毎に帯域（チャネル数）が割り当てられる。なお、割当情報を変更する場合は、通信開始前と同様に、上位レイヤ間でのメッセージ情報の交換によるネゴシエーションを行う。
このような従来技術として、非特許文献１が知られている。
【非特許文献１】５ＧＨｚ帯アドバンスドワイヤレスアクセス（ＡＷＡ）システムの開発  −ＭＡＣ／ＤＣＬ機能−  ２０００年  電子情報通信学会ソサイエティ大会  Ｂ−５−３９  ｐｐ．３２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記一定帯域を周期的に割り当てる従来方法では、無線端末からの送信データ量が変動するトラヒックを収容する場合、ネゴシエーションで決定した帯域情報に基づいてデータ送信用のＬＣＨ帯域と帯域要求用のＳＣＨ帯域を各々確保することになる。
しかしながら、トラヒック量がＬＣＨの割当帯域よりも大きい場合には、ＬＣＨ割当帯域だけでは送信できず、余剰トラヒックに対して帯域要求をＳＣＨ帯域により送信し、データ送信用の帯域割当を待つ必要があることから伝送特性が劣化するという問題がある。
【００１３】
一方、トラヒック量がＬＣＨの割当帯域よりも小さい場合、過剰なＬＣＨ帯域に加え、不要な帯域要求用のＳＣＨ帯域が割り当てられていることから、無線リソースの利用効率が劣化するという問題がある。
以上のように、従来技術による帯域制御方法では、無線端末からの送信データ量が変動する場合に、高いスループットが得られないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、無線端末からの送信データ量が変動する場合においても、高いスループットを得ることが可能となる帯域割当方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、予め複数の割当候補帯域を設定し、前記割当候補帯域のそれぞれに対して、前記データ量、前記発生確率および前記割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、スループット期待値を算出し、前記算出したスループット期待値が最大となる割当候補帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、ことを特徴とする帯域割当方法である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、前記データ量、前記発生確率およびネゴシエーションで決まった割当帯域を適応した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、前記データ量、前記発生確率および帯域要求用のチャネルを用いた場合に前記データ量を送信完了するまでに要する総帯域量から、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値と帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、ことを特徴とする帯域割当方法である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値と帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記帯域要求用のチャネルの帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、前記算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記ネゴシエーションで決まった割当帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする、ことを特徴とする請求項２に記載の帯域割当方法である。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、複数の端末が無線回線を共有して通信を行う無線通信システムの基地局における帯域割当方法において、前記端末毎に、前記端末から送信されたデータ量を測定し、帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、データ量とその発生確率を算出し、予め複数の割当候補帯域を設定し、前記割当候補帯域のそれぞれに対して、前記データ量、前記発生確率および前記割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量から、スループット期待値を算出し、前記算出したスループット期待値の中から最大となるスループット期待値を最大スループット期待値として選択し、前記データ量、前記発生確率および帯域要求用のチャネルを用いた場合に前記データ量を送信完了するまでに要する総帯域量から、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、前記選択した最大スループット期待値と前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する、ことを特徴とする帯域割当方法である。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記選択した最大スループット期待値と前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、前記算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、前記帯域要求用のチャネルの帯域を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、前記選択した最大スループット期待値の方が高い場合には、前記最大スループット期待値となる割当帯域候補を、前記帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする、ことを特徴とする請求項４に記載の帯域割当方法である。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記割当候補帯域を、測定したデータ量に基づいて決定する、ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の帯域割当方法である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、基地局が、無線端末毎のトラヒックを測定し、測定したトラヒックの分布をもとに、チャネルを割り当てることにより、無線端末からの送信データ量が変動する場合においても、高いスループットを得ることが可能となる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（原理）
本発明の方法として、基地局は、まず、無線端末毎のトラヒックを基地局で測定し、測定したトラヒックの分布をもとに、次の３つの方法により高いスループットを得る帯域制御方法を実行する。
【００２３】
まず、第１の方法は、単一の通信手順の場合に、スループットを最大化する帯域量を算出し、データ送信用に割り当てる方法である。
また、第２の方法は、複数の通信手順があり、通信端末から基地局へのデータ送信用の帯域のネゴシエーションがある場合に、ネゴシエーションで決定したデータ送信用のチャネル割当時と帯域要求用のチャネル割当時とのスループットを比較し、高いスループットが得られるチャネルを選択し割り当てる方法である。
【００２４】
また、第３の方法は、複数の通信手順があり、通信端末から基地局へのデータ送信用の帯域のネゴシエーションがない場合に、上記第１の方法においてデータ送信用の帯域量を決定し、上記第２の方法と同様に、該帯域をデータ送信用の帯域として割り当てた場合と帯域要求用の帯域を割り当てた場合とのスループットを比較し、高いスループットが得られる割当チャネルを選択し割り当てる方法である。
それぞれの方法は、第１から第３の実施形態を用いて、後に詳述する。
【００２５】
（測定トラヒック分布）
まず、基地局が、無線端末毎のトラヒックを測定し、測定したトラヒックの分布を求める方法を説明する。
ここでは、無線端末が毎フレーム、データを送信し、基地局が割当周期1で、該
当する無線端末に対して帯域割当を行う場合について考える。
基地局は、無線端末毎に、図２に示すように、割当周期（割当フレーム）毎に無線端末が実際に送信したデータ量を記憶する。つまり、基地局は、無線端末からのデータ送信がある場合、割当フレーム番号とデータ量とを関連付けて、テーブルとして記憶部に記憶する。
例えば、このデータ量とは、無線端末が、送信時にＬＣＨのみを使用した場合には、ＬＣＨにより送信したデータ量であり、送信時にＬＣＨ及びＳＣＨを使用した場合には、ＬＣＨにより送信したデータ量とＳＣＨで帯域要求したデータ量との合計量である。
図２では、フレーム番号が５０（＃５０）までの、割当フレームとその時のデータ量とが関連付けて記憶されている。以降および図２において、フレーム番号を示す記号として「＃」を用いて説明する。
【００２６】
次に、基地局は、最新の規定値Ｎ回の受信データを測定トラヒックとし、その測定トラヒックからデータ量に対する発生頻度（回数）を表すヒストグラムを生成し、測定トラヒック分布として記憶する。ここで、規定値Ｎは、予め定められた値である。
例えば、図３は、上述の規定値Ｎが３０の場合、すなわち、最新の３０回分の測定トラヒック分布である。すなわち、図３は、フレーム番号が＃２１から＃５０までの測定トラヒック分布である。
【００２７】
次に、基地局は、測定トラヒック分布からデータ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を算出する。ここで、発生確率Ｐ（Ｄｉ）は、データ量Ｄｉの発生頻度を、規定値Ｎで除算したものである。つまり、発生確率Ｐ（Ｄｉ）は、データ量Ｄｉの発生頻度／規定値Ｎ（＝３０）である。ここで、ｉは、ｉ＝１，・・,８なる自然数である。
図４は、図３の測定トラヒック分布に対しての、データ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）である。
【００２８】
次に、基地局は、上記に算出した図３の測定トラヒック分布を用いて、上記に原理として説明した第１から第３の方法により、次の割当フレームである＃５１における割当情報を決定し、決定した割当情報でチャネルを割り当てることにより、無線端末との通信を実行する。
以下に、基地局での、図３の測定トラヒック分布を用いてチャネルを割り当てる第１から第３の方法を、第１から第３の実施形態を通じて説明する。
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１から第３の実施形態による基地局内の帯域割当装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、本発明は基地局の帯域割当の技術に関するため、基地局のその他の構成については説明しない。
【００３０】
基地局１と無線端末２とは、無線網３を介して接続されている。
基地局１は、送受信部１０１、受信データ量測定部１０２、受信データ量記憶部１０３、発生確率算出部１０４、発生確率記憶部１０５、スループット期待値算出部１０６、スループット期待値選択部１０７、設定部１０８を有する。
【００３１】
送受信部１０１は、無線網３を介して、無線端末２とデータの送受信をする。
受信データ量測定部１０２は、送受信部１０１が無線端末２と送受信したデータのデータ量を割当フレーム毎に測定し、測定した割当フレーム毎のデータ量を受信データ量測定部１０２に、割当フレーム番号とデータ量とを関連付けてテーブル（受信データ量テーブル）として、受信データ量記憶部１０３に登録し記憶させる。
【００３２】
発生確率算出部１０４は、受信データ量記憶部１０３に記憶されている割当フレーム番号とデータ量とを関連付けてテーブル（受信データ量テーブル）を読み出し、上記に説明した測定トラヒック分布を生成し、また、生成した測定トラヒック分布からデータ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を算出する。
また、発生確率算出部１０４は、生成した測定トラヒック分布および算出したデータ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を、発生確率記憶部１０５に登録し記憶させる。
【００３３】
なお、発生確率算出部１０４は、帯域割当対象の端末に関する最新のＮ回（Ｎは２以上の整数）の測定結果について、測定トラヒック分布および発生確率Ｐ（Ｄｉ）を算出する。
なお、発生確率算出部１０４は、データ量がＮ回（Ｎは２以上の整数）未満の場合には、通信開始前のネゴシエーションで決定した割当帯域を次の割当フレームでのＬＣＨ割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算し、設定部１０８を介して無線端末２との通信における割当帯域を設定する。
【００３４】
スループット期待値算出部１０６は、第１の実施形態では、データ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を発生確率記憶部１０５から読み出し、予め複数の割当候補帯域を設定し、設定した割当候補帯域のそれぞれに対して、読み出したデータ量および発生確率Ｐ（Ｄｉ）と、割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量とから、スループット期待値を算出する。
【００３５】
また、スループット期待値算出部１０６は、第２の実施形態では、データ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を発生確率記憶部１０５から読み出し、読み出したデータ量および発生確率Ｐ（Ｄｉ）と、ネゴシエーションで決まった割当帯域を適応した場合に送信完了するまでに要する総帯域量とから、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値を算出し、また、読み出したデータ量および発生確率Ｐ（Ｄｉ）と、帯域要求用のチャネルを用いた場合に読み出したデータ量を送信完了するまでに要する総帯域量とから、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出する。
【００３６】
また、スループット期待値算出部１０６は、第３の実施形態では、データ量毎の発生確率Ｐ（Ｄｉ）を発生確率記憶部１０５から読み出し、予め複数の割当候補帯域を設定し、設定した割当候補帯域のそれぞれに対して、読み出したデータ量および発生確率Ｐ（Ｄｉ）と、割当候補帯域を適用した場合に送信完了するまでに要する総帯域量とから、スループット期待値を算出し、算出したスループット期待値の中から最大となるスループット期待値を最大スループット期待値として選択し、また、読み出したデータ量および発生確率Ｐ（Ｄｉ）と、帯域要求用のチャネルを用いた場合に読み出したデータ量を送信完了するまでに要する総帯域量とから、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値を算出する。
【００３７】
スループット期待値選択部１０７は、第１の実施形態では、スループット期待値算出部１０６が算出したスループット期待値の中から、スループット期待値が最大となるチャネルと割当候補帯域を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として選択して決定する。また、スループット期待値選択部１０７は、選択した割当情報を次の割当周期でのＬＣＨ割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算し、設定部１０８を介して無線端末２との通信における割当帯域を設定する。
【００３８】
また、スループット期待値選択部１０７は、第２の実施形態では、スループット期待値算出部１０６が選択した最大スループット期待値と算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する。
また、スループット期待値選択部１０７は、第２の実施形態では、スループット期待値算出部１０６が算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値と帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、帯域要求用のチャネルの帯域を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、ネゴシエーションで決まった割当帯域を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする。
【００３９】
また、スループット期待値選択部１０７は、第３の実施形態では、スループット期待値算出部１０６が選択した最大スループット期待値と算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値とを比較し、高いスループット期待値が得られるチャネルを帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報として決定する。
また、スループット期待値選択部１０７は、第３の実施形態では、スループット期待値算出部１０６が選択した最大スループット期待値と算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値との比較において、算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値の方が高い場合には、帯域要求用のチャネルの帯域を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とし、選択した最大スループット期待値の方が高い場合には、最大スループット期待値となる割当帯域候補を、帯域割当対象の端末の次の周期における割当情報とする。
【００４０】
設定部１０８は、スループット期待値選択部１０７が選択して決定した割当情報を、基地局１と無線端末２との通信に、設定する。
【００４１】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、基地局１は、図３の測定トラヒック分布を用いて、割当情報のうちのデータ送信用のＬＣＨ割当帯域（ＬＣＨ数）を決定する。なお、本発明における「割当帯域」とは、「一度にどの位のデータを送れるか」を示す情報であるものとして、以降説明する。
【００４２】
図５のフローチャート図を用いて、基地局１が第１の方法により次の割当フレームである＃５１におけるＬＣＨ数を決定する動作を説明する。ここで、基地局１は、図５のフローチャート図の動作の前に、各無線端末２に対して、割当フレーム毎に無線端末２のデータ量を測定し、記憶しているものとして説明する。つまり、受信データ量記憶部１０３に、割当フレーム番号とデータ量とを関連付けてテーブル（受信データ量テーブル）として記憶されているものとして説明する。
【００４３】
まず、発生確率算出部１０４が、記憶している割当フレームの測定数が、規定値Ｎ以上であるか否かを検出する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎよりも小さい場合は、発生確率算出部１０４が、通信開始前のネゴシエーションで決定した割当帯域を次の割当フレーム＃５１でのＬＣＨ割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算し（ステップＳ１０２）、終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎ以上の場合は、発生確率記憶部１０５が、最新のＮ個の測定値から測定トラヒック分布を作成し、各データ量の発生確率を算出する（ステップＳ１０３）。
次に、スループット期待値算出部１０６が、割当帯域候補に対して、スループット期待値を計算する（ステップＳ１０４）。この割当帯域候補、および、割当帯域候補に対するスループット期待値の算出方法は、後に詳述する。
【００４５】
次に、スループット期待値選択部１０７が、全ての割当帯域候補のスループット期待値の中で、最大となるスループット期待値が得られる割当帯域候補を割当帯域として選択し、選択した割当帯域候補をＬＣＨ数へ変換し（ステップＳ１０５）、終了する。
次の割当フレームにおいて、設定部１０８が、本処理フローで決定したデータ送信用の割当帯域（ＬＣＨ数）を、該当する無線端末２に割り当てる。
【００４６】
次に、スループット期待値算出部１０６が、ステップＳ１０４で実行する、割当帯域候補に対するスループット期待値の算出方法について詳述する。
本方法では、予め割当帯域候補Ｃｉ（ｉ＝１,２，・・,Ｍ）を、測定データ量（Ｄｉ）の範囲から決定しておく。ここで、Ｍは、２以上の整数である。
ここでは、一例として、帯域割当候補Ｃｉを測定データ量Ｄｉとする。つまり、割当帯域候補Ｃｉ＝測定データ量Ｄｉ（ｉ＝１,‥,８）とする。そして、割当帯域候補を適用した場合のスループット期待値を計算する。なお、割当帯域候補Ｃｉ（ｉ＝１,・・,８）のスループット期待値Ｅｔｈｒ（Ｃｉ）は、次の式（１）で算出する。この式1で、nは、割当帯域候補に等しいか、または、それよりも小さい測定データ量の個数を表す。
【００４７】
【数１】
2008131365.tif 000003
【００４８】
ここで、Ｂ（Ｃｉ）は、割当帯域候補Ｃｉを用いた場合に、無線端末２のデータ送信が完了するまでに必要な総帯域量である。この総帯域量Ｂ（Ｃｉ）については、後に、図６を用いて詳細に説明する。
【００４９】
なお、上記においては、割当帯域候補Ｃｉ（ｉ＝１,２，・・,Ｍ）を測定データ量（Ｄｉ）の範囲から決定する方法の一例として、帯域割当候補Ｃｉを測定データ量Ｄｉとするものとして説明したが、これに限られるものではない。この割当帯域候補Ｃｉは、測定トラヒック分布のデータ量Ｄｉの範囲から選ぶ以外は、特に制約はない。そのため。割当帯域候補Ｃｉの値は、測定データ量Ｄｉの値と、必ずしも一致するものでなくてもよい。
【００５０】
次に、図６を用いて、総帯域量Ｂ（Ｃｉ）について、詳細に説明する。図６は、データ送信用のＬＣＨ帯域割当時の、一例としての、データ送信シーケンスを示している。
図６より、まず、割当フレームにおいて、該当する無線端末に対して、ＦＣＨにより割当情報が通知され、該当する無線端末はＦＣＨにより指定されたデマンドアサイン領域のＬＣＨ帯域に対して、データ送信を行う。
基地局では、無線端末からのデータを受信すると、次のフレームのＳＣＨにて受信結果を送信する。
【００５１】
図６のデータ送信シーケンスでは、第１と第２のＭＡＣフレームを用いて、データ送信が完了している。なお、図６において、ＢはＢＣＨ帯域での、ＦはＦＣＨ帯域での、ＡはＡＣＨ帯域での、また、ＤＡはデマンドアサイン領域のＬＣＨ帯域での通信を示している。
なお、送信完了までに要するフレーム数は、トラフィック状況に応じて変化する。ここで示したシーケンスは、最短の場合である。
【００５２】
以上より、データ送信が完了までに必要な総帯域量Ｂ（Ｃｉ）としては、第１のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第１のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、および、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の合計量となる。
なお、この第１のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、および、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域は、それぞれ、割当対象となる無線端末との間で用いられるＦＣＨの帯域である。
なお、第１の実施形態での第１の方法は、通信端末が用いる帯域を予測する方法でもある。
【００５３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、基地局１は、図３の測定トラヒック分布を用いて、割当情報のうちの割当チャネルを決定する。
図７のフローチャート図を用いて、基地局１の第２の方法での動作について説明する。ここで、基地局１は、図７のフローチャート図の動作の前に、各無線端末２に対して、割当フレーム毎に無線端末２のデータ量を測定し、記憶しているものとして説明する。つまり、受信データ量記憶部１０３に、割当フレーム番号とデータ量とを関連付けてテーブル（受信データ量テーブル）として記憶されているものとして説明する。
【００５４】
まず、発生確率算出部１０４が、記憶している割当フレームの測定数が、規定値Ｎ以上であるか否かを検出する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎよりも小さい場合は、発生確率算出部１０４が、割当チャネルをデータ送信用のＬＣＨとし、通信開始前のネゴシエーションで決定した帯域を割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算し（ステップＳ２０２）、終了する。
なお、ステップＳ２０２では、ＬＣＨを割当チャネルとして選択しているが、帯域要求用のＳＣＨを選択してもよい。すなわち、ステップＳ２０２では、ＬＣＨまたはＳＣＨで、どちらのチャネルを選択しても構わない。
【００５５】
一方、ステップＳ２０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎ以上の場合は、スループット期待値算出部１０６が、最新のＮ個の測定値から測定トラヒック分布を作成し、各データ量の発生確率を算出する（ステップＳ２０３）。
次に、スループット期待値算出部１０６が、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨを算出する（ステップＳ２０４）。このデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨを算出する方法については、後述する。
【００５６】
次に、スループット期待値算出部１０６が、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨを算出する（ステップＳ２０５）。この帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨを算出する方法については、後述する。
【００５７】
次に、スループット期待値選択部１０７が、ステップＳ２０４で算出したデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨと、ステップＳ２０５で算出した帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨと、を比較し（ステップＳ２０６）、高いスループットが得られるチャネルを割当チャネルとして選択する（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）。
【００５８】
このステップＳ２０６の比較で、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨの方が高く、高いスループットが得られる割当チャネルとしてＳＣＨチャネルを選択した場合は、スループット期待値選択部１０７は、割当帯域をＳＣＨの割当帯域とする（ステップＳ２０７）。
一方、このステップＳ２０６の比較で、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨの方が高く、高いスループットが得られる割当チャネルとしてＬＣＨチャネルを選択した場合は、スループット期待値選択部１０７は、ネゴシエーションで決定した割当帯域ＮＢを割当帯域とし、ＬＣＨ数へ変換する（ステップＳ２０８）。
次の割当フレームにおいて、設定部１０８が、本処理フローでスループット期待値選択部１０７が決定した割当チャネルと割当帯域とを、該当する無線端末２に対して割り当てる。
【００５９】
次に、スループット期待値算出部１０６が、ステップＳ２０４で実行する、データ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨを算出する方法について説明する。
このデータ送信用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨは、ネゴシエーションで決定した割当帯域ＮＢのスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨ（ＮＢ）であり、次の式（２）で算出する。この式2で、nは、割当帯域NBに等しいか、または、それよりも小さい測定データ量の個数を表す。
【００６０】
【数２】
2008131365.tif 000004
【００６１】
ここで、式２のＢＬＣＨ（ＮＢ）は、ネゴシエーションで決定した割当帯域ＮＢを用いた場合に、無線端末２のデータ送信が完了するまでに必要な総帯域量である。
このデータ送信が完了までに必要な総帯域量ＢＬＣＨ（ＮＢ）としては、第１の実施形態と同様に、ＬＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、ＬＣＨ帯域、ＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域とＳＣＨ帯域との合計量である。
【００６２】
次に、ステップＳ２０５の、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨの算出方法について説明する。
この帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨは、次の式（３）で算出する。この式３で、ｎはデータ量の種類を表す。
【００６３】
【数３】
2008131365.tif 000005
【００６４】
式３でのＢＳＣＨは、帯域要求用のＳＣＨチャネルを用いた場合に、無線端末２のデータ送信が完了するまでに必要な総帯域量である。総帯域量ＢＳＣＨについては、次に図８を用いて説明する。
【００６５】
図８は、帯域要求用のＳＣＨ帯域割当時の、一例としての、データ送信シーケンスを示している。
図８より、まず、割当フレームにおいて、該当する無線端末に対して、ＦＣＨにより割当情報（帯域要求用のＳＣＨチャネル）が通知され、該当する無線端末はＦＣＨにより指定されたデマンドアサイン領域のＳＣＨ帯域に対して、データ送信用の帯域要求を送信する。
【００６６】
基地局は、無線端末からの帯域要求を受信すると、次のフレームで受信結果をＳＣＨにて送信する。次に、基地局は、要求された帯域をデマンドアサイン領域にＬＣＨ帯域として割り当て、割当フレームのＦＣＨにより該当無線端末に通知する。
次に、該当する無線端末は、ＦＣＨにより指定されたデマンドアサイン領域のＬＣＨ帯域を用いて基地局へ、データ送信を行う。次に、基地局では、無線端末からのデータを受信すると、次のフレームのＳＣＨにて受信結果を無線端末へ送信する。
【００６７】
図８のデータ送信シーケンスでは、第１から第３のＭＡＣフレームを用いて、データ送信が完了している。なお、図８において、ＢはＢＣＨ帯域での、ＦはＦＣＨ帯域での、ＡはＡＣＨ帯域での、また、ＤＡはデマンドアサイン領域のＬＣＨ帯域での通信を示している。
なお、送信完了までに要するフレーム数は、トラフィック状況に応じて変化する。ここで示したシーケンスは、最短の場合である。
【００６８】
以上より、データ送信が完了までに必要な総帯域量ＢＳＣＨはとしては、第１のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第１のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域、第２のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第２のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域、第３のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第３のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の合計量となる。
なお、この第１のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第２のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、第２のＭＡＣフレームのＬＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域、および、第３のＭＡＣフレームのＳＣＨ帯域の割当情報を示すＦＣＨの帯域は、それぞれ、割当対象となる無線端末との間で用いられるＦＣＨの帯域である。
【００６９】
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、基地局１は、図３のトラヒック分布を用いて、割当情報のうちの割当チャネルを決定する。ここで、基地局１は、データ送信用のチャネルを選択する場合、トラヒック分布に応じた帯域量を割り当てる。
図９のフローチャート図を用いて、基地局１の第３の方法での動作について説明する。ここで、基地局１は、図９のフローチャート図の動作の前に、各無線端末２に対して、割当フレーム毎に無線端末２のデータ量を測定し、記憶しているものとして説明する。つまり、受信データ量記憶部１０３に、割当フレーム番号とデータ量とを関連付けてテーブル（受信データ量テーブル）として記憶されているものとして説明する。
【００７０】
まず、発生確率算出部１０４が、記憶している割当周期の測定数が規定値Ｎ以上であるか否かを検出する（ステップＳ３０１）。
ステップＳ３０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎよりも小さい場合は、発生確率算出部１０４が、割当チャネルをデータ送信用のＬＣＨとし、通信開始前のネゴシエーションで決定した帯域を割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算し（ステップＳ３０２）、終了する。
なお、ステップＳ３０２では、ＬＣＨを割当チャネルとして選択しているが、帯域要求用のＳＣＨを選択してもよい。すなわち、ステップＳ３０２では、どちらのチャネルを選択しても構わない。
【００７１】
一方、ステップＳ３０１の検出結果が、測定数が規定値Ｎ以上の場合は、発生確率記憶部１０５が、最新のＮ個の測定値から測定トラヒック分布を作成し、各データ量の発生確率を算出する（ステップＳ３０３）。
第１の実施形態と同様に、本方法では、予め割当帯域候補Ｃｉ（ｉ＝１，・・，Ｍ）を測定データ量（Ｄｉ）の範囲から決定しておく。この割当帯域候補は、測定トラヒック分布のデータ量の範囲から選ぶ以外は、特に制約はない。ここでは、帯域割当候補を測定データ量としており、割当帯域候補Ｃｉ＝Ｄｉ（ｉ＝１,‥,８）である。
【００７２】
次に、スループット期待値算出部１０６が、割当帯域候補を適用した場合のスループット期待値を算出する（ステップＳ３０４）。なお、割当帯域候補Ｃｉ（ｉ＝１,‥,８）のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨ（Ｃｉ）は、第１の実施形態で説明した式（１）で算出する。
次に、スループット期待値算出部１０６が、全ての割当帯域候補のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＬＣＨ（Ｃｉ）の中で、最大となるスループット期待値ＥＭＡＸ＿ｔｈｒ＿ＬＣＨを選択する（ステップＳ３０５）。
【００７３】
次に、スループット期待値算出部１０６が、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨを、第２の実施形態で説明した式（３）で算出する（ステップＳ３０６）。
次に、スループット期待値選択部１０７が、最大となるスループット期待値ＥＭＡＸ＿ｔｈｒ＿ＬＣＨと、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨとを比較し（ステップＳ３０７）、高いスループットが得られるチャネルを割当チャネルとして選択する（ステップＳ３０８、Ｓ３０９）。
【００７４】
このステップ３０７の比較において、帯域要求用のチャネル割当時のスループット期待値Ｅｔｈｒ＿ＳＣＨの方が高い場合は、スループット期待値選択部１０７は、割当帯域をＳＣＨの割当帯域とする（ステップＳ３０８）。
一方、このステップ３０７の比較において、最大となるスループット期待値ＥＭＡＸ＿ｔｈｒ＿ＬＣＨの方が高い場合は、スループット期待値選択部１０７は、最大となるスループット期待値ＥＭＡＸ＿ｔｈｒ＿ＬＣＨとなる割当帯域候補Ｃｉを割当帯域とし、ＬＣＨ数に換算する（ステップＳ３０９）。
次の割当フレームにおいて、設定部１０８が、本処理フローでスループット期待値選択部１０７が決定した割当チャネルと割当帯域とを、該当する無線端末２に対して割り当てる。
【００７５】
なお、第１から第３の実施形態においては、送信データ用のチャネル長が固定である場合を例としていたが、本方法はデータ送信用のチャネル長が可変である場合も対応可能である。この場合、ＬＣＨ数の換算が不要となる。
【００７６】
以上説明したように、本発明での基地局での処理の特徴点は以下の点である。
まず、無線端末毎に測定トラヒック分布を作成し、その分布をもとに割当情報を決定する点。次に、スループット期待値を計算し、高いスループットが得られるように割当情報（チャネル、帯域量）の決定を行う点。
また、本方法は、基地局だけの対応で実現可能である点。つまり、無線端末の変更が必要ない。
【００７７】
以上の、第１から第３の実施形態についての共通の効果として、以下の２つの効果がある。
第１に、無線端末毎の測定トラヒック分布をもとに割当情報を決定するため、無線端末のトラヒック変動が考慮され、無線リソースの有効利用が図れるという効果がある。
第２に、無線端末毎の測定トラヒック分布をもとに割当情報を決定するため、上位レイヤ間でのネゴシエーションが不要になるという効果がある
【００７８】
また、以上の第１から第３の実施形態のそれぞれには、次のような効果がある。
第１の実施形態では、測定トラヒック分布をもとに、スループットの期待値を最大にする帯域量を割り当てるため、測定期間でのデータ量の変動に対応でき、帯域利用率の向上を実現できるという効果がある。
第２の実施形態では、測定トラヒック分布をもとに、スループットの期待値が高いチャネルを割り当てるため、測定期間でのデータ量の変動に対応でき、帯域利用率の向上を実現できるという効果がある。
第３の実施形態では、測定トラヒック分布をもとに、スループットの期待値が高いチャネルと帯域を割り当てるため、測定期間でのデータ量の変動に対応でき、帯域利用率の向上を実現できるという効果がある。
【００７９】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、無線通信システムの基地局に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の一実施形態による基地局内の帯域制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一例による割当フレーム毎のデータ量を示す表である。
【図３】図２の表の測定トラヒック分布図である。
【図４】図３の測定トラヒック分布図のデータ量毎の発生確率表である。
【図５】この発明の第１の実施形態におけるフローチャート図である。
【図６】データ送信用のＬＣＨ帯域割当時の一例としてのデータ送信シーケンス図である。
【図７】この発明の第２の実施形態におけるフローチャート図である。
【図８】帯域要求用のＳＣＨ帯域割当時の一例としてのデータ送信シーケンス図である。
【図９】この発明の第３の実施形態におけるフローチャート図である。
【図１０】一例としてのＭＡＣフレーム構成を示す構成図である。
【図１１】無線端末と基地局との間のネゴシエーションの手順を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  基地局
２  無線端末
３  無線網
１０１  送受信部
１０２  受信データ量測定部
１０３  受信データ量記憶部
１０４  発生確率算出部
１０５  発生確率記憶部
１０６  スループット期待値算出部
１０７  スループット期待値選択部
１０８  設定部
【図１】
2008131365.tif 000006
【図２】
2008131365.tif 000007
【図３】
2008131365.tif 000008
【図４】
2008131365.tif 000009
【図５】
2008131365.tif 000010
【図６】
2008131365.tif 000011
【図７】
2008131365.tif 000012
【図８】
2008131365.tif 000013
【図９】
2008131365.tif 000014
【図１０】
2008131365.tif 000015
【図１１】
2008131365.tif 000016