(57)【要約】【課題】スケジューリング遅れ時間による影響をなくし、常に移動機が受信できる変調方式でパケットを無線基地局が送信できるようにする。【解決手段】送信部４から一定周期で通信可能エリア内の複数の移動機に送信し、送信毎にこれら移動機からこの共通信号の受信の際の瞬時SIR値を受信部５で受信する。ＭＡＣ機能部６は、これら移動機毎に、この瞬時SIR値を含む受信したSIR値のｎ個の平均値（平均受信SIR値）を計算し、瞬時SIR値と平均受信SIR値との比であるSIR比Ｐi[ｎ］を求める。但し、このSIR比Ｐi[ｎ］は、受信した瞬時SIR値が１つ前に受信したSIR値に対して増加している場合には、正の値とし、減少している場合には、負の値とする。そして、送信に使用可能な無線スロットをかかるSIR比Ｐi[ｎ］の大きい順に優先して割り当て、また、割り当てたスロットでのパケットの送信に、受信した瞬時SIR値、または、マージンを確保するために、平均SIR値に応じた変調方式を割り当てる。【選択図】図２
2008085483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と複数の移動機との間で無線通信を行なうパケット通信システムにおいて、
該無線基地局が複数の該移動機に共通信号を特定の周期で送信し、
複数の移動機が夫々、該共通信号を受信して瞬時SIR(Signal-to-Interference Rate)値を測定して該無線基地局に該瞬時SIR値を送信し、
該無線基地局が、該移動機毎の瞬時SIR値を受信して、該瞬時SIR値と該瞬時SIR値を含むこれまで受信した瞬時SIR値の平均である受信平均SIR値との比を該移動機毎に算出し、
該移動機毎に算出した該瞬時SIR値と該受信平均SIR値との比が大きいものから、スケジューリング処理により、無線スロットと変調方式を割り当て、
該スケジューリング処理によって割り当てた該無線スロットと変調方式とにより、パケットを送信する
ことを特徴とするパケット通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局，移動機間でパケット伝送を行なうパケット通信システムに係り、特に、無線基地局のＭＡＣ(Medium Access Control）層での移動機への無線スロットの割り当てのスケジューリング方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局と移動機との間でパケットを無線通信するパケット通信システムでは、移動機の移動とともに、無線機の環境が変化することから、無線基地局と移動機との間の通信状況が変化する。このために、移動機夫々の通信状況に応じて移動機への無線スロットの割り当てを決めるようにし、通信状況が良好な移動機に対して優先的にスロットを割り当てるようにして、効率良く情報の転送が行なわれるようにしている。
【０００３】
無線基地局で複数の移動機へ無線スロットを割り当てるスケジューリング方式の１つとして、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）におけるＨＳＤＰＡ(Hight Speed Downlink Packet Access：下りリンク高速パケットアクセス)でのＰＦ法（Proportional Fairness）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＰＦ法は、夫々の移動機ｉ（但し、ｉ＝１，２，……，Ｎ）が無線基地局から共通送信される信号を受信してSIR(Signal-to-Interference Rate：受信信号対干渉比)値を測定し、これを瞬時SIR値として、または、この瞬時SIR値を周期的に無線基地局に送信するCQI(Channel Quality Indicator：チャンネル品質情報）で無線基地局に報告し、無線基地局では、移動機ｉ毎に、その瞬時SIR値の報告を受けると、この瞬時SIR値を含むこれまで報告を受けたｎ個の瞬時SIR値の平均受信SIR値、即ち、
【数１】
2008085483.tif 000003
【０００５】
を計算し、さらに、瞬時SIR値と平均受信SIR値とのSIR比Ｐi'[ｎ］、即ち、
【数２】
2008085483.tif 000004
【０００６】
を計算して、夫々の移動機ｉにこのSIR比Ｐi'[ｎ］が大きい順に優先的に無線スロットを割り当てるものである。
【０００７】
また、このようなスロットの割り当てをスケジューリングする無線パケット通信システムでは、瞬時SIR値が大きい移動機に対しては、送信するパケットの伝送レートが高い変調方式を割り当て、瞬時SIR値が小さい移動機に対しては、送信するパケットの伝送レートが低い変調方式を割り当てる適用変調方式が採用されている。
【０００８】
この適用変調方式では、例えば、図５に示すように、瞬時SIR値が最も高い領域にある移動機に対しては、６ビットで６４値を表わす64QMの変調方式が割り当てられ、次に高い領域にある移動機に対しては、例えば、４ビットで１６値を表わす16QAMの変調方式が割り当てられ、さらに次に高い領域にある移動機に対しては、２ビットで４値を表わすQPSKの変調方式が割り当てられ、最も低い領域にある移動機に対しては、１ビットで２値を表わすBPSKの変調方式が割り当てられる。この例によると、上記数１で示すSIR比Ｐi'[ｎ］が最も高く、スロットの割り当ての優先順位が最も高い移動機に対しては、通信状態が最も良好なものとして、そのパケットが64QMで変調されて送信される。これにより、この移動機では、情報が高い精度で受信できることになる。また、上記数１で示すSIR比Ｐi'[ｎ］が最も低く、スロットの割り当ての優先順位が最も低い移動機に対しては、通信状態が最も良好でないものであるから、かかる状態でも受信できるように、そのパケットがBPSKで変調されて送信される。
【特許文献１】特開２００６ー１９１４６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の特許文献１に記載のように、スロット割り当てのスケジューリングを行なうと、移動機で瞬時SIR値を求めてから無線基地局で上記数１の計算をし、夫々の移動機に対してスロットの割り当てや変調方式の割り当てのスケジューリングを実行し、割り当てた変調方式で該当する移動機にパケットを送信するまでにある程度の時間（これを、以下、スケジューリング遅れ時間という）が生ずることになり、かかるスケジューリング遅れ時間により、対象とする移動機に通信状況に応じた最適な変調方式でパケットを送信できなくなる場合がある。
【００１０】
これを図６で説明すると、横軸を時間軸とし、縦軸に移動機，無線基地局間の電波状況の良否をとり、曲線で示すように、電波状況が時間とともに変化しているものとする。かかる状況のもとに、いま、電波状況が良好になりつつある時刻ｔ11で移動機が瞬時SIR値を測定し、時刻ｔ12で無線基地局がスロットや変調方式の割り当てのスケジューリングを行なうものとすると、この時刻ｔ12で時刻ｔ11での電波状況（瞬時SIR値）に応じた変調方式が割り当てられたパケットの送信が行なわれる。この場合には、時刻ｔ11のときよりも、時刻ｔ12での方が移動機，無線基地局間の電波状況がさらに良好になっているので、この移動機では、この変調方式のパケットを良好なレベルで受信して情報を良好に復調することができる。この場合、（ｔ12−ｔ11）のスケジューリング遅れ時間が生ずるが、これが移動機での受信に格別大きな影響を与えるものではない。
【００１１】
これに対し、電波状況が劣化しつつある時刻ｔ21で移動機が瞬時SIR値を測定し、時刻ｔ22で無線基地局がスロットや変調方式の割り当てのスケジューリングを行なうものとすると、この時刻ｔ22で時刻ｔ21での電波状況（瞬時SIR値）に応じた変調方式が割り当てられたパケットの送信が行なわれる。この場合には、時刻ｔ21のときよりも、時刻ｔ22での方が移動機，無線基地局間の電波状況がさらに悪化しているので、この移動機では、この変調方式のパケットをさらに低レベルで受信することになり、情報を良好に復調することができなくなる場合もあるし、また、復調できない場合もある。
【００１２】
このように、スケジューリング遅れ時間が移動機での情報の復調に大きく影響する場合もある。
【００１３】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、スケジューリング遅れ時間による影響をなくし、常に移動機が受信できる変調方式でパケットを無線基地局が送信できるようにしたパケット通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、無線基地局と複数の移動機との間で無線通信を行なうパケット通信システムであって、無線基地局が複数の移動機に共通信号を特定の周期で送信し、複数の移動機が夫々、共通信号を受信して瞬時SIR(Signal-to-Interference Rate)値を測定して無線基地局に瞬時SIR値を送信し、無線基地局が、移動機毎の瞬時SIR値を受信して、瞬時SIR値と瞬時SIR値を含むこれまで受信した瞬時SIR値の平均である受信平均SIR値との比を移動機毎に算出し、移動機毎に算出した瞬時SIR値と受信平均SIR値との比が大きいものから、スケジューリング処理により、無線スロットと変調方式を割り当て、スケジューリング処理によって割り当てた無線スロットと変調方式とにより、パケットを送信することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、電波状況が悪く、パケットを受信することが困難な移動機については、無線スロットの割り当てのスケジューリングの対象からはずすものであるから、移動機の移動とともに電波状態が劣化した移動機への情報の送信を減らして、電波状態が良好になるまで情報の送信を待機することが可能となり、移動機での情報の受信の失敗を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
【００１７】
図１は本発明によるパケット通信システムの全体構成を概略的に示すシステム図であって、１は無線基地局、２ａ，２ｂ，２ｃは移動機、３は無線基地局１の通信可能エリアである。
【００１８】
同図において、無線基地局１は、一定の周期Ｔで通信可能エリア３内に共通信号を送信する。この通信可能エリア３内の移動機２ａ，２ｂ，２ｃは全てこの共通信号を受信可能であり、この共通信号を受信すると、その受信強度に応じた瞬時SIR値を求め、これを無線基地局１に送信する。上記従来と同様、CQIで送信してもよい。無線基地局１は、この瞬時SIR値を受信すると、移動機２ａ，２ｂ，２ｃ毎にこの瞬時SIR値を含むこれまで報告を受けたｎ個の瞬時SIR値の平均受信SIR値を計算し、受信した瞬時SIR値と平均受信SIR値とから後述するSIR比を求め、移動機２ａ，２ｂ，２ｃへの無線スロットの割り当てや変調方式の割り当てのスケジューリングを実行し、優先順位の高い移動機に対して、保持しているパケットを割り当てられた変調方式で変調して送信する。
【００１９】
このように、無線基地局からの共通信号の送信から無線スロットや変調方式の割り当てのスケジューリングの一連の処理（以下、スケジューリング処理という）は一定周期で行なわれ、このスケジューリング処理毎に夫々の移動機に対する無線スロットや変調方式の割り当てが行なわれる。移動機が通信可能エリア３内を移動するとともに、移動機の環境が変化し、これとともに、無線基地局１との間の電波状況が変化するが、この電波状況の変化に伴って夫々の移動機２ａ，２ｂ，２ｃへの無線スロットや変調方式の割り当ての順位が更新されることになる。
【００２０】
図２は移動機へのスロット割り当てを行なうＭＡＣ機能を備えた図１における無線基地局１の概略構成を示すブロック図であって、４は送信部、５は受信部、６はＭＡＣ機能部、７はＦＰ（フレームプロトコル）処理部である。
【００２１】
同図において、移動機（図１）とこの基地局装置１との間では、パケット通信が行なわれる。移動機からの送信パケットは受信部５で受信されて処理され、受信された音声や映像，メール，データなどの情報のパケットがＭＡＣ機能部６，有線伝送路とのインタフェースのために必要なフレームプロトコル処理を行なうＦＰ処理部７を介して図示しない上位装置やサーバなどに供給される。また、上位装置やサーバなどから移動機宛の情報のパケットはＦＰ処理部７を介してＭＡＣ機能部６に供給され、そこに一旦保持される。ＭＡＣ機能部６は移動機毎のスロットの割り当てを行ない、移動機の優先度の高い順にスロットを割り当てて、その割り当て順に該当する移動機にパケットを送信部１を用いて送信する。
【００２２】
ここで、ＭＡＣ機能部でスロットの割り当てのスケジューリング処理が行なわれるが、これが上記のＰＦ法である場合には、送信部１から各移動機が受信できる共通信号が送信され、これに対して各移動機から送信される瞬時SIR値の信号が受信部５で受信処理されてＭＡＣ機能部６に供給される。ＭＡＣ機能部６は、この瞬時SIR値が供給されると、移動機毎に、上記数１に従って、を計算し、さらに、これら瞬時SIR値とこの平均受信SIR値とから次の数３に示すSIR比Ｐi[ｎ］、即ち、
【数３】
2008085483.tif 000005
【００２３】
を求める。
【００２４】
この実施形態では、このSIR比Ｐi[ｎ］が大きい移動機ほど、送信に使用可能な無線スロットの割り当てが優先し、SIR比Ｐi[ｎ］が小さい移動機ほど、無線スロットの割り当ての優先順位が低くなる。また、このSIR比Ｐi[ｎ］が予め決められた閾値よりも小さい場合には、無線スロットの割り当てが行なわれず、これに該当する移動機には、パケットは送信されない。
【００２５】
また、無線スロットが割り当てられる移動機には、図５に示すように、受信した瞬時SIR値、または、瞬時SIR値の測定誤差を減らすために、平均受信SIR値に応じた変調方式が割り当てられる適用変調方式が適用され、この割り当てられた変調方式でパケットが変調されて送信される。
【００２６】
ここで、上記数３での係数ａについて説明する。
【００２７】
図３は、横軸を時間軸とし、縦軸をSIR値軸として、時間経過に伴うSIR値の変化を示すものであって、〇印が移動機が測定した瞬時SIR値を示して、その測定時刻をｔ11，ｔ21，ｔ31，ｔ41，ｔ51をとし、また、×印が無線基地局１でのスケジューリング時でのSIR値を示して、そのスケジューリング処理時刻をｔ12，ｔ22，ｔ32，ｔ42，ｔ52としている。
【００２８】
また、移動機である時刻に測定した瞬時SIR値から次に測定した瞬時SIR値までを矢印で示しており、時刻ｔ11での瞬時SIR値から次の時刻ｔ21での瞬時SIR値への矢印をａ1、時刻ｔ21での瞬時SIR値から次の時刻ｔ31での瞬時SIR値への矢印をａ2、時刻ｔ31での瞬時SIR値から次の時刻ｔ41での瞬時SIR値への矢印をａ4、時刻ｔ41での瞬時SIR値から次の時刻ｔ51での瞬時SIR値への矢印をａ5で夫々示している。
【００２９】
矢印ａ1，ａ2は上向きであり、このときには、SIR値は増加しており、SIRi[ｎ］≧SIRi[ｎ−１］であって、数３での係数ａは＋１である。また、矢印ａ3，ａ4は上向きであり、このときには、SIR値は減少しており、SIRi[ｎ］＜SIRi[ｎ−１］であって、数３での係数ａは−１である。
【００３０】
このように、係数ａは、移動機の移動に伴う瞬時SIR値の変化の方向（増加、または、減少）を表わすものであり、増加傾向にある場合には、数３のSIR比Ｐi[ｎ］を正の値とし、減少傾向にある場合には、SIR比Ｐi[ｎ］を負の値として無線スロットの割り当てをスケジューリングするものである。
【００３１】
ここで、SIR比Ｐi[ｎ］が正の値の場合、順次測定される瞬時SIR値がほぼ等しいときには、SIR比Ｐi[ｎ］がほぼ１の値に等しく、順次測定される瞬時SIR値が増加の傾向にあるときには、SIR比Ｐi[ｎ］が１よりも大きい値である。従って、SIR比Ｐi[ｎ］が大きい移動機ほど、無線スロットの割り当ての優先順位が高いことになる。
【００３２】
これに対し、SIR比Ｐi[ｎ］が負の値の場合、測定される瞬時SIR値は減少する方向である。
【００３３】
以上のことからして、SIR比Ｐi[ｎ］が負の値の移動機に対しては、SIR比Ｐi[ｎ］が正の値の移動機に比べて、無線スロットの割り当て優先順位は低くなる。
【００３４】
このようにして、無線スロットの割り当ての優先順位がスケジューリングされるが、送信に使用可能な無線スロット数に対してスケジューリングの対象となる移動機の個数が多い場合には、無線スロットの割り当ての優先順位が低い移動機に対しては無線スロットが割り当てられず、これにより、パケットを受信して復調することが困難な電波状況にある移動機に対しては、パケットが送信されないことになる。
【００３５】
図４は以上のスケジューリング処理の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
移動機ｉでは、図４（ａ）に示すように、無線基地局１からの共通信号を受信すると、スケジューリング処理が開始されて瞬時SIR値が検出され（ステップ１００）、この瞬時SIR値が、あるいはこの瞬時SIR値を表わすCQIが無線基地局１に送信される（ステップ１０１）。そして、無線基地局１からの次の共通信号の送信を待ち（ステップ１０２）、次の共通信号を受信すると、ステップ１００からの処理を繰り返す。
【００３７】
無線基地局１では、図４（ｂ）に示すように、各移動機に共通信号を送信することにより、スケジューリング処理を開始する（ステップ２００）。この共通信号の送信に対し、これを受信して瞬時SIR値を求めた（図４（ａ））移動機１〜Ｎから瞬時SIR値またはCQIを受信すると（ステップ２０１）、ＭＡＣ機能部６（図２）は、保持している情報のパケットの送信先となる各移動機ｉ（＝１，２，……，Ｎ）毎に上記数３の計算を行なってSIR比Ｐi[ｎ］を求め、このSIR比Ｐi[ｎ］が大きい順にｍ個の移動機を無線スロットの割り当てのスケジューリングの対象として決定する（ステップ２０２）。そして、決定したｍ個の移動機について、SIR比Ｐi[ｎ］が大きい順に優先的に無線スロットを割り当てるとともに、この無線スロットが割り当てられた移動機に対し、図５で説明したように、受信したその瞬時SIR値に応じた変調方式を決定し（ステップ２０３）、保持しているパケットを送信先の移動機ｉに、これに対して決定された変調方式で変調して、送信部４（図２）から送信する（ステップ２０４）。そして、夫々の移動機ｉへのパケットの送信が終了すると、次に共通信号を送信するタイミングまで待機し（ステップ２０５）、次の共通信号の送信タイミングとなると、ステップ２００からの一連の処理を繰り返す。
【００３８】
このようにして、電波状況が悪く、パケットを受信することが困難な移動機については、無線スロットの割り当てのスケジューリングの対象からはずすものであるから、移動機の移動とともに電波状態が劣化した移動機への情報の送信を減らして、電波状態が良好になるまで情報の送信を待機することが可能となり、移動機での情報の受信の失敗を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるパケット通信システムの一実施形態の全体構成を概略的に示すシステム図である。
【図２】移動機へのスロット割り当てを行なうＭＡＣ機能を備えた図１における無線基地局１の概略構成を示すブロック図である。
【図３】時間経過に伴うSIR値の変化を示す図である。
【図４】スケジューリング処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】適応変調の説明図である。
【図６】スケジューリング処理のタイミング関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  無線基地局
２ａ，２ｂ，２ｃ  移動機
３  無線基地局１の通信可能エリア
４  送信部
５  受信部
６  ＭＡＣ機能部
７  ＦＰ処理部、
【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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