(57)【要約】【課題】パケットを一時的に保存するキューのデータ格納量を適正に制御することでスループットの劣化を低減し、かつ全体のバッファ量を削減すること。【解決手段】プライオリティ・キュー１１１は、送信パケットを格納したキューのデータ格納状況をバッファ残量測定部１１２に通知する。バッファ残量測定部１１２は、通知された情報からバッファ残量を測定し、スケジューラ１１３に出力する。スケジューラ１１３は、復調部１０７から移動局の受信品質を取得し、パケットごとに優先度（＝  受信品質  ×  １／バッファ残量）を算出し、優先度が最大であるパケットの格納されているキューを選択する。さらに、優先度に従って、変調方式、符号化率等の送信条件を決定し、ＨＡＲＱ部１１６、変調部１０３等の各回路を制御する。スイッチ１１４は、プライオリティ・キュー１１１の出力を切り替える。【選択図】      図２
2004187237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局にパケットを送信する際にパケット送信スケジューリングを行う基地局であって、
移動局に送信するパケットを一時保存するバッファと、
前記バッファの空き容量に基づいて、前記パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出手段と、
を具備することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
移動局にパケットを送信する際にパケット送信スケジューリングを行う基地局であって、
移動局に送信するパケットを一時保存するバッファと、
自局と前記移動局間の回線品質を取得する回線品質取得手段と、
前記バッファの空き容量および取得された回線品質に基づいて、前記パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出手段と、
を具備することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
前記優先度算出手段は、
前記パケットの伝送許容遅延時間に対する残り時間にさらに基づいて前記パケットの優先度を算出する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の基地局装置。
【請求項４】
前記優先度算出手段は、
自局と前記移動局間の回線のスループットにさらに基づいて前記パケットの優先度を算出する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の基地局装置。
【請求項５】
前記優先度算出手段は、
前記バッファの空き容量が少ないほど前記パケットの優先度を高く算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項６】
前記優先度算出手段は、
前記バッファの空き容量が０に近いほど前記パケットの優先度を指数関数的に高く算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項７】
前記優先度算出手段は、
前記バッファの空き容量および前記取得された回線品質の比を用いて前記パケットの優先度を算出する、
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項８】
前記バッファの空き容量に重み付けを行う重み付け手段をさらに具備し、
前記優先度算出手段は、
重み付けがされた前記バッファの空き容量に基づいて前記パケットの優先度を算出する、
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項９】
前記優先度算出手段は、
前記バッファの空き容量の代わりに前記バッファに格納されているデータ量に基づいて前記パケットの優先度を算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項１０】
基地局から移動局に送信されるパケットの一時保存を行うバッファの空き容量に基づいて、パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出ステップを具備することを特徴とするパケット送信スケジューリング方法。
【請求項１１】
基地局と移動局間の回線品質を検出する回線品質検出ステップと、
前記基地局から前記移動局に送信されるパケットの一時保存を行うバッファの空き容量および検出された回線品質に基づいて、パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出ステップと、
を具備することを特徴とするパケット送信スケジューリング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信パケットを一時的に保存するキュー（バッファ）の制御を行う基地局装置および当該基地局装置で使用されるパケット送信スケジューリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、より高速なＩＭＴ−２０００のパケット伝送方式として、下りのピーク伝送速度の高速化、低伝送遅延、高スループット化等を目的としたＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる方式が検討されている。
【０００３】
この高速パケット無線通信システムにおいては、音声、動画、データ伝送等、様々なアプリケーションによるサービスが予想されるため、その多様なＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）要求を考慮したパケットの制御技術が必須となる。ちなみに、ＱｏＳ要求値としては、上位レイヤから要求されるエラーレイト、許容遅延時間、伝送レート、揺らぎ、パケット廃棄率等がある。ＨＳＤＰＡ方式を採用している基地局は、移動局に送信するパケットを一時的に保存するキュー（バッファ）をＱｏＳ毎に有し、上位局から送信されたパケットのＱｏＳを識別し、対応するキューにパケットを格納する。
【０００４】
上記のキューの容量管理（フロー制御）のやりとりは上位局と基地局のＭＡＣ−ｈｓ部で行われる。フロー制御により、キュー内に記憶されているパケットが少ない場合は、より多くのパケットを基地局に伝送してこのキューに格納させ、キュー内に記憶されているパケットが多い場合は、予め規定されているキューのバッファ量（規定キュー量）の上限を超えないように、基地局に伝送するパケット量を減らし、キューのデータ量が制御されていた。なお、キューに記憶されているデータ量またはバッファの空き容量は、基地局のＭＡＣ−ｈｓ部が上位局に通知している。
【０００５】
一方、上記のキューの容量に影響を与えるものとして、基地局から移動局へ送信するパケットの優先順位を決定するスケジューリングと呼ばれる技術がある（例えば、非特許文献１参照）。スケジューリングとは、どの移動局に下り回線を割り当てるかを決定する技術であり、単一もしくは複数の送信バッファ内のパケットに対し、送信の際の優先順序を決定する制御を行う。このスケジューリングの結果によっても、キュー内のデータ量は変化する。
【０００６】
【非特許文献１】
信学技報  ＭｏＭｕＣ２００２−３  （２００２−０５）、電子情報通信学会
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の基地局装置は、キューに格納されているパケットが多い場合、データが溢れないように上位局との間でフロー制御を行う。しかし、その制御情報が上位局に伝わり、実際にパケットフローが制御されるまでにはタイムラグがあり、この間に溢れたデータは廃棄されてしまうという問題がある。データが廃棄された場合、上位局での再送となりスループットが劣化する。また、このタイムラグを考慮して、上位局から伝送される余剰入力を吸収するために、（タイムラグ）×（上位局からのデータの最大伝送レート）分の余分なバッファ（メモリ）を確保する方法もあるが、回路規模が大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パケットを一時的に保存するキューのデータ格納量を適正に制御することでスループットの低下を防止し、かつ全体のバッファ量を削減することができる基地局装置およびパケット送信スケジューリング方法を提供することを目的とする。また、パケット送信スケジューリングの処理演算量および処理時間を低減し、通信システムのスループットを増大させることも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の基地局装置は、移動局にパケットを送信する際にパケット送信スケジューリングを行う基地局であって、移動局に送信するパケットを一時保存するバッファと、前記バッファの空き容量に基づいて、前記パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
本発明の基地局装置は、移動局にパケットを送信する際にパケット送信スケジューリングを行う基地局であって、移動局に送信するパケットを一時保存するバッファと、自局と前記移動局間の回線品質を取得する回線品質取得手段と、前記バッファの空き容量および取得された回線品質に基づいて、前記パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出手段と、を具備する構成を採る。
【００１１】
これらの構成によれば、バッファ残量を優先度に反映させることでキュー内に格納されているデータ量が多いキューに対してパケットデータを優先的に送信することができ、規定キュー量の上限に達する前にキュー内のパケットデータを送信してやることで全体のバッファ量を削減できる。さらに回線品質を考慮することで、伝搬特性のよいＵＥに対して優先して送信を割り当てることができるので、通信システムのスループットを増大することができる。しかし、伝搬特性が悪い、もしくは規定許容時間が大きいために割り当てが行われずキュー内にパケットデータが大量に格納されているＵＥに対しては、バッファ残量を考慮することにより、優先して送信を割り当てることができ、回線品質のみで優先度を算出する場合に比べてユーザ間の公平性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、前記パケットの伝送許容遅延時間に対する残り時間にさらに基づいて前記パケットの優先度を算出する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、上記の作用に加え、リアルタイム性の強いデータ等のパケットの優先度を高める作用も持つので、キューのデータ格納量の制御と共にＱｏＳを満たしやすいパケット送信スケジューリングを実現することができる。また、簡易なアルゴリズムで統一的にＱｏＳを考慮した優先度を決定できるので、パケット送信スケジューリングの処理演算量および処理時間を低減することができる。
【００１４】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、自局と前記移動局間の回線のスループットにさらに基づいて前記パケットの優先度を算出する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、上記の作用に加え、実績スループットが小さい移動局に対するパケットの優先度を高める作用も持つので、キューのデータ格納量の制御と共に、移動局間のスループットの公平性を満たしやすいパケット送信スケジューリングを実現することができる。
【００１６】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、前記バッファの空き容量が少ないほど前記パケットの優先度を高く算出する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、キューのバッファ残量が少なくなればなるほど優先度を高く算出するので、パケットが廃棄される可能性を減少させることができる。
【００１８】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、前記バッファの空き容量が０に近いほど前記パケットの優先度を指数関数的に高く算出する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、キューのバッファ残量がなくなりそうな場合、優先度がより高く算出されるので、パケットが廃棄される可能性をより減少させることができる。
【００２０】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、前記バッファの空き容量および前記取得された回線品質の比を用いて前記パケットの優先度を算出する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、パケット送信スケジューリングのアルゴリズムを簡易化することができ、伝搬特性の良いＵＥに優先して送信を割り当てることにより通信システムのスループットを増大させることができる。
【００２２】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記バッファの空き容量に重み付けを行う重み付け手段、をさらに具備し、前記優先度算出手段は、重み付けがされた前記バッファの空き容量に基づいて前記パケットの優先度を算出する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、優先度演算において、キューのデータ格納量の制御の寄与分を加減することができるので、キューのデータ格納量の制御と上記の他のパケット送信スケジューリングを調和させて動作させることができる。
【００２４】
本発明の基地局装置は、上記の構成において、前記優先度算出手段は、前記バッファの空き容量の代わりに前記バッファに格納されているデータ量に基づいて前記パケットの優先度を算出する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、格納されているデータ量の多いバッファから優先してパケットを送信することができる。
【００２６】
本発明のパケット送信スケジューリング方法は、基地局から移動局に送信されるパケットの一時保存を行うバッファの空き容量に基づいて、パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出ステップを具備するようにした。
【００２７】
本発明のパケット送信スケジューリング方法は、基地局と移動局間の回線品質を検出する回線品質検出ステップと、前記基地局から前記移動局に送信されるパケットの一時保存を行うバッファの空き容量および検出された回線品質に基づいて、パケット送信スケジューリングを行う際に使用される前記パケットの優先度を算出する優先度算出ステップと、を具備するようにした。
【００２８】
これらの方法によれば、バッファ残量を優先度に反映させることでキュー内に格納されているデータ量が多いキューに対してパケットデータを優先的に送信することができ、規定キュー量の上限に達する前にキュー内のパケットデータを送信してやることで全体のバッファ量を削減できる。さらに回線品質を考慮することで、伝搬特性のよいＵＥに対して優先して送信を割り当てることができるので、通信システムのスループットを増大することができる。しかし、伝搬特性が悪い、もしくは規定許容時間が大きいために割り当てが行われずキュー内にパケットデータが大量に格納されているＵＥに対しては、バッファ残量を考慮することにより、優先して送信を割り当てることができ、回線品質のみで優先度を算出する場合に比べてユーザ間の公平性を向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
フロー制御は、基地局からＲＮＣへキューのデータ格納状況に関する情報が通知され、ＲＮＣがこの情報に基づいて基地局へ伝送するデータ量を制御することにより、基地局内のキューに格納されているデータ量を制御する。しかし、図１に示すように、基地局内のキューに格納されているデータ量を制御するには、ＲＮＣからの入力データ量を制御するだけでなく、ＵＥへの出力データ量を制御しても良いし、または、この両者を行っても良い。本発明者は、この点に着目し、キューのデータ格納状況を考慮したパケット送信スケジューリングを行うことにより、ＵＥへの出力データ量を制御し、キューに格納されたデータ量を制御できることを見出して本発明をするに至った。
【００３０】
すなわち、本発明の骨子は、パケットデータを一時的に格納するプライオリティ・キューの空き容量、すなわち、予め規定されているキューの全容量（規定キュー量）からデータが格納されているバッファ量を減じた値（バッファ残量値）に基づいてパケット送信スケジューリングにおいて使用される優先度を求めることである。これは取りも直さず、フロー制御の一端をパケット送信スケジューリングが担うことに相当する。また、この制御は上位局に依存せずに行うことができるのも大きな特徴である。
【００３１】
また、ベスト・エフォート（ＢＥ）のデータもＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を考慮するデータについても、統一的に優先順位を決定し、バッファ残量の少ないキューに格納されているパケットを優先して送信するので、上位局でのフロー制御のタイムラグの影響を低減することができる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、ＨＳＤＰＡ方式を採用している通信システムを例にとって説明するが、本発明の基地局装置およびパケット送信スケジューリング方法は、これに限定されずパケットのスケジューリングを行う同様の他の通信システムにも適用可能である。
【００３３】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、基地局装置が、上位局（ＲＮＣ；Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１０１から送信データを渡され、スケジューリングを行い、移動局（ＵＥ；Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１０６と通信を行う場合を例にとって説明する。図面中の点線のうち、Ｉｕｂは、上位局と基地局間のインターフェースを、Ｕｕは、基地局と移動局間のインターフェースを表している。
【００３４】
図２に示す基地局装置は、ＭＡＣ−ｈｓ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｓｅｄ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ）部１０２、変調部１０３、無線送受信部１０４、アンテナ１０５、および復調部１０７を有する。そして、ＭＡＣ−ｈｓ部１０２は、プライオリティ・キュー（優先度付きキュー）１１１、バッファ残量測定部１１２、スケジューラ１１３、スイッチ１１４、ＴＢ（トランスポート・ブロック）作成部１１５、およびＨＡＲＱ部１１６を有する。ここで、プライオリティ・キュー１１１は、この基地局装置が管理できる移動局の数に相当する分の回路を有している。
【００３５】
ＭＡＣ−ｈｓ部１０２において、プライオリティ・キュー１１１は、移動局（ＵＥ）１０６へ送信するパケットデータをＲＮＣ１０１からＩｕｂを介し受け取る。そして、この送信パケットデータを、各送信データのプライオリティ・クラス（サービスクラス）毎に設けられている複数のキューに格納する。このプライオリティ・クラスは、送信データと同時にＲＮＣ１０１から通知される。
【００３６】
バッファ残量測定部１１２は、ＱｏＳ毎のキューのバッファ残量を測定し、スケジューラ１１３に通知する。
【００３７】
スケジューラ１１３は、バッファ残量測定部１１２から出力されたバッファ残量値を用いてキューごとに優先度を算出し、優先度が最大であるキューを選択し、スイッチ１１４に出力する。パケットが出力されたキューはバッファ残量値が更新される。そして、スケジューラ１１３は、求められた優先度に従って、変調方式、符号化率等の送信条件を決定し、制御信号Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、およびＣ１５を用いて、ＴＢ作成部１１５、ＨＡＲＱ部１１６、変調部１０３、および無線送受信部１０４をそれぞれ制御する。このスケジューラ１１３の内部構成については後述する。
【００３８】
スイッチ１１４は、プライオリティ・キュー１１１の各キューに対応して複数存在する出力端子から、スケジューラ１１３によって選択されたキューに対応する出力端子を選択し、プライオリティ・キュー１１１から出力されるパケットを切り替える。
【００３９】
ＴＢ作成部１１５は、スイッチ１１４を介し、プライオリティ・キュー１１１から出力されたパケットから、スケジューラ１１３より出力された制御信号Ｃ１１によって指定されたＴＢサイズに従って、複数パケットを一まとまりにして伝送する際の単位であるＴＢを作成し、ＨＡＲＱ部１１６に出力する。
【００４０】
ＨＡＲＱ部１１６は、ＴＢ作成部１１５から出力されたＴＢ（送信データ）を、制御信号Ｃ１２に従って、符号化および再送制御しながら、変調部１０３に出力する。ＮＡＣＫ信号を受け取って再送待ちとなった場合、ＨＡＲＱ内のバッファに再送待ちのパケットを一時保存し、送信する順番が来たときにこのパケットの再送を最優先し、すぐに送信する。また、ＨＡＲＱプロセスにおいて、送信可能な全てのパケットが送信待ちの状態にある場合は、上記の優先度演算以降の処理を停止する。
【００４１】
変調部１０３は、ＨＡＲＱ部１１６から出力された送信データに対し、制御信号Ｃ１３によって指定された変調方式で変調処理を行い、また、制御信号Ｃ１４によって指定された符号数で符号化処理を行い、無線送受信部１０４に出力する。
【００４２】
無線送受信部１０４は、変調部１０３から出力された変調後の送信データにアップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１０５を介して、送信する。また、アンテナ１０５を介し受信した信号にダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、復調部１０７に出力する。
【００４３】
復調部１０７は、無線送受信部１０４から出力された受信データに対し、復調処理を施し、受信データを得る。また、移動局側の受信品質を受信データから抽出し、スケジューラ１１３に出力する。
【００４４】
図３は、プライオリティ・キュー１１１のデータ構造の概念を示す図である。
【００４５】
プライオリティ・キュー１１１は、ＵＥ＃１に対応するプライオリティ・キュー１１１−１と、ＵＥ＃２に対応するプライオリティ・キュー１１１−２とを有する。そして、各ＵＥに対応するプライオリティ・キューにおいて、ＱｏＳに対応して、すなわち、リアルタイム性が厳しく要求されるサービスからＢＥ型のサービスまでの４つのキュー＃１〜＃４が設置され、上位局から伝送されたパケットが分類されてそれぞれのキューに格納される。ここで、ＵＥ＃ｉのＣＩＲをＣＩＲ＃１、ＵＥ＃ｉのキュー＃ｊのバッファ残量値をｑｉｊ、ＵＥ＃ｉのキュー＃ｊに格納されているパケットの優先度をＰｉｊとする。なお、プライオリティ・キュー１１１の構成はこれに限定されず２以上の移動局の処理を行うことが可能であり、また、キューの数も４個に限定されない。
【００４６】
スケジューラ１１３は、プライオリティ・キュー１１１の各キューに対し、優先度Ｐｉｊを算出し、最大の優先度を有するキューを選択する。次のＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）においては、現ＴＴＩでパケットが送信されたキュー、またはパケットが上位局から送られてきたキューに対してバッファ残量値を更新する。それ以外のキューは現在のバッファ残量値を保持する。
【００４７】
図４は、スケジューラ１１３の内部構成の一例を示すブロック図である。スケジューラ１１３は、受信品質検出部１２１、優先度演算部１２２、キュー選択部１２３、および送信制御部１２４を有する。
【００４８】
受信品質検出部１２１は、復調部１０７において復調された受信データから抽出された移動局側の回線品質情報であるＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）から受信品質を検出する。ＣＱＩは、通信中の基地局に対して移動局が受信可能な伝送レート等を通知する情報であり、移動局における受信品質に基づいて決定されている。ここで、基地局側で用いる受信品質は推定したＣＩＲ等でも良いし、また、３０段階のＣＱＩ値を直接使用しても良い。
【００４９】
回線品質情報としては、移動局で測定された共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ；Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｉｌｏｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）のＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）に基づいたＣＱＩの他に、送信電力制御されている、Ａ−ＤＰＣＨ（Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  −Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の送信電力などを用いることができる。送信電力を用いることができるのは、移動局側の受信品質が悪い場合には、基地局側の送信電力も移動局側の要求に従って増大するからである。
【００５０】
優先度演算部１２２はバッファ残量測定部１１２からバッファ残量値が通知される。そして、
優先度  ＝  受信品質  ×  １／バッファ残量値
の式に従って、キュー毎に優先度を算出し、キュー選択部１２３に出力する。具体的には、上記のＣＩＲ＃ｉ、ｑｉｊ、Ｐｉｊを用いて、
Ｐｉｊ  ＝  ＣＩＲ＃ｉ  ×  １／ｑｉｊ
と表される。
【００５１】
キュー選択部１２３は優先度が最大であるキューを選択し、スイッチ１１４および送信制御部１２４に通知する。
【００５２】
送信制御部１２４は、受信品質検出部１２１から受信品質、復調部１０７からＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、キュー選択部１２３から選択キューが通知される。そして、キュー選択部１２３で選択されたキューに基づいて送信条件、すなわち、ＴＢサイズ、ＨＡＲＱ再送制御、変調方式、および送信電力を決定し、ＴＢ作成部１１５にＴＢ制御信号Ｃ１１、ＨＡＲＱ部１１６に再送制御信号Ｃ１２、変調部１０３に変調制御信号Ｃ１３および符号化制御信号Ｃ１４、無線送受信部１０４に送信電力制御信号Ｃ１５をそれぞれ送り、各回路を制御する。
【００５３】
図５は、上記の基地局装置が使用するパケット送信スケジューリング方法の手順をまとめたフロー図である。
【００５４】
本実施の形態に係る基地局装置は、ＲＮＣ１０１より送信パケットを受理し（ＳＴ１０１０）、プライオリティ・キュー１１１に格納する（ＳＴ１０２０）。そして、バッファ残量を測定する（ＳＴ１０３０）。一方、ＵＥ１０６から送信された信号をアンテナ１０５で受信し（ＳＴ１０５０）、無線送受信部１０４において無線受信処理を施す（ＳＴ１０６０）。次に、復調部１０７において受信データを復調し（ＳＴ１０７０）、このデータの中から移動局側の受信品質に関する情報を検出する（ＳＴ１０８０）。
【００５５】
バッファ残量値および受信品質を取得し終わった後、スケジューラ１１３は、送信パケットの優先度を演算し（ＳＴ１０９０）、実際に送信するパケットを決定した後、この送信パケットに対する送信条件を決定する（ＳＴ１１００）。そして、この送信条件に基づいて基地局装置は送信パケットを移動局に送信する（ＳＴ１１１０）。
【００５６】
図６は、上記の構成により実現される本実施の形態の効果について説明する図である。
【００５７】
基地局のキューから見て、入力過多の状況（入力データ量が出力データ量より多い場合）では、図中の点線Ｃ１に示すように、時間経過に伴いキュー内のデータ格納量は右上がりに上昇していく（実際には図に示したように直線とは限らない）。この状況下において、従来は、キューのバッファ量の上限がレベルＬ２だった場合、キュー内のデータ格納量がこのレベルを超えた段階で基地局に伝送されてきたパケットは廃棄されることになる。また、例えば、基地局がデータ格納量の閾値Ｌ３を越えたときに上位局に対し入力を絞るように通知をする場合、上記の通り、実際に入力が減少するまでにはタイムラグがあるため、実際に入力が減少する時点でのデータ格納量をＬ１とすると、その間のデータ上昇量（Ｌ１−Ｌ２）を吸収するためのバッファが必要である。ただし、フロー制御の方法は、上記の方法に限定されない。
【００５８】
本実施の形態においては、キューのデータ格納量（バッファ残量）に伴い、パケット送信スケジューリングを行うので、基地局から見た出力が増加し、結果として、データ格納量は、図中の実線Ｃ２に示すような挙動をとり得る。よって、データ格納量が上限レベルのＬ２を超えることは少ないし、また（Ｌ１−Ｌ２）分の余分なバッファを備える必要性も小さい。よって、本実施の形態により、キューのデータ格納量を適正に制御することができ、また、余分なバッファを削減することができる。
【００５９】
以上の構成において、スケジューラ１１３は、いずれのプライオリティ・クラスに属するパケットに対しても、単一の方法により、パケット送信時の優先度を決定する。具体的には、優先度演算部１２２は、バッファ残量と受信品質を見て優先度を決定する。
【００６０】
このように、本実施の形態によれば、ＭＡＣ−ｈｓ部１０２においてバッファ残量を優先度に反映させることで上位局との制御情報のやりとりにおけるタイムラグを考慮した余分なメモリを削減することができる。また、各キューに格納されているデータ格納量を平均化することができる。さらに回線品質を考慮することで、通信システムのスループットを増大することができる。
【００６１】
なお、ここでは、上位局（ＲＮＣ）から送信データが送られてくる場合を例にとって説明したが、インターネットのような非階層構造をとるネットワークの場合は、ルータから送信データが送られてくる。
【００６２】
また、ここでは、優先度を受信品質およびバッファ残量の両方に基づいて決定する場合を例にとって説明したが、バッファ残量のみに基づいて決定する形態も考え得る。
【００６３】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図２に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態の特徴は、タイマ２０１をさらに有し、伝送許容遅延時間に対する残り時間をさらに考慮してスケジューリングを行うことであり、これにより、統一的に優先順位を決定することができる。
【００６５】
ＭＡＣ−ｈｓ部１０２においてプライオリティ・キュー１１１の各キューには伝送許容遅延時間ＴＬが規定されている。そして、プライオリティ・キュー１１１は、パケットを格納した格納時刻ｔＳおよび規定時間ＴＬをパケットごとにタイマ２０１に通知する。
【００６６】
タイマ２０１は、各パケットデータにそれぞれ対応するタイマを有し、パケットデータがプライオリティ・キュー１１１の中で停留可能な残り時間（残余時間）をスケジューラ１１３ａに出力する。なお、パケットデータをグルーピングして、グループ毎にタイマを有するようにしても良い。タイマの初期値としては、パケットが格納されているキューの規定時間がセットされ、時間経過と共に上記の残余時間がデクリメントされる。
【００６７】
図８は、プライオリティ・キュー１１１のデータ構造の概念を示す図である。バッファ残量値ｑｉｊ、移動局が受信した信号の受信品ＣＩＲ＃ｉ、および許容遅延時間ｔｉｊをもとに優先度演算を行い優先度決定する。各キューには、許容遅延時間に基づいて規定時間ＴＬが規定される。リアルタイム性の強いサービスほど規定時間ＴＬは短く設定されるのに対し、ＢＥ型サービスに近づくほど規定時間は長く設定される。なお、送信されなかったパケットの残余時間は次のＴＴＩにおいてもリセットされない。
【００６８】
なお、プライオリティ・クラスがＢＥの場合は、規定時間ＴＬをデクリメントせず、残余時間を一定とする。このとき、規定時間として、既に他のキューに規定されている全ての規定時間のうち、最大の値を示すもの以下の値を自動的に設定する。なお、パケットの許容遅延時間を直接セットしてもよい。
【００６９】
スケジューラ１１３ａは、図９に示すように優先度演算部１２２ａにおいてタイマ２０１から出力された残余時間、移動局が受信した信号の受信品質、およびバッファ残量値を用いて、
優先度  ＝  受信品質  ×  １／バッファ残量値  ×  １／残余時間
の式に従って各キューに格納された時刻の最も古いパケットに対してそれぞれ優先度を算出し、優先度が最大であるパケットの格納されているキューを選択し、スイッチ１１４および送信制御部１２４に通知する。具体的には、上記のＰｉｊ、ＣＩＲ＃ｉ、ｑｉｊ、ｔｉｊを用いて、
Ｐｉｊ  ＝  ＣＩＲ＃ｉ  ×  １／ｑｉｊ  ×  １／ｔｉｊ
のように表される。
【００７０】
ただし、残余時間を求める計算は各キューに格納されているすべてのパケットに対して行われている。そして、スケジューラ１１３ａは求められた優先度に従ってこれまでと同様に制御を行う。
【００７１】
また、ＨＡＲＱプロセスにおいて、ＮＡＣＫ信号を受け取って再送待ちとなった場合、ＨＡＲＱ内のバッファに再送待ちのパケットを一時保存し、送信の順番が来たときにすぐに再送する場合を例にとって説明したが、再送待ちの場合に再度優先度演算から実行し、パケットを再送しても良い。この場合は、再送待ちのパケットのタイマ値も他のパケットのタイマ値と同様に残余時間の計測は継続し、他のパケットも含めた優先度の比較を行う。ただし、再送待ちのパケットが選択されたとしても、依然再送待ち状態である場合は、送信処理に移行しない。このとき、スケジューラ１１３ａは、同一キューの次に格納されているパケットデータの優先度を計算する。
【００７２】
上記の式を用いることにより、実施の形態１の効果に加え、残余時間の少ないパケットほど優先度を高く設定するので、ＱｏＳを保証することができ、さらに、残余時間の逆数を用いているので、残余時間が０に近づくと優先度が著しく高く設定されることとなり、許容遅延時間を守ることができる。また、簡易なアルゴリズムで統一的にＱｏＳを考慮した優先度を決定できるので、パケット送信スケジューリングの処理演算量および処理時間を低減することができる。
【００７３】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、この基地局装置は、図７に示した基地局装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態の特徴は、スループット算出部３０１をさらに有し、スケジューラ１１３ｂが移動局の実績のスループットをも考慮して優先度を決定することである。
【００７５】
スループット算出部３０１は、復調部１０７の出力を監視して、移動局が基地局に対しデータを送信する際の実績のスループットを算出し、スケジューラ１１３ｂに出力する。この実績のスループットとしては、所定期間における平均値を用いても良いし、同様の概念を示す別のパラメータであっても良い。
【００７６】
スケジューラ１１３ｂは、バッファ残量測定部１１２から出力されたバッファ残量値、タイマ２０１から出力された残余時間、復調部１０７から出力された移動局側の受信品質、およびスループット算出部３０１から出力された実績スループットを用いて、
優先度  ＝  受信品質  ×  １／バッファ残量値  ×  １／残余時間  ×  １／実績スループット
の式に従ってパケットごとに優先度を算出する。
【００７７】
また、スケジューラ１１３ｂは、実施の形態１と同様に送信制御も行う。実施の形態１と異なる点は、ＴＢ制御信号Ｃ１１がスループット算出部３０１にも送られ、この制御信号により通知されたＴＢサイズを用いて、スループット算出部３０１がスループットの算出を行うことである。
【００７８】
図１１は、プライオリティ・キュー１１１のデータ構造の概念を示す図である。バッファ残量値ｑｉｊ、移動局が受信した信号の受信品ＣＩＲ＃ｉ、許容遅延時間ｔｉｊ、および実績スループットＴｈｉｊをもとに優先度Ｐｉｊは
Ｐｉｊ  ＝  ＣＩＲ＃ｉ  ×  １／ｑｉｊ  ×  １／ｔｉｊ  ×  １／Ｔｈｉｊ
で表される。
【００７９】
図１２は、スケジューラ１１３ｂの内部構成の一例を示すブロック図である。スループット算出部３０１から出力された実績スループットは、優先度演算部１２２ｂに入力され、実施の形態１と同様に優先度が演算される。ただし、受信品質は、ＵＥごとに算出されたもの、スループットは、キューごとに算出されたものを用いる。
【００８０】
以上の構成において、スケジューラ１１３ｂ内の優先度演算部１２２ｂは、上記の式に基づいて優先度を計算するため、実施の形態１、２の効果に加え、さらにＰＦ方式と同様の効果をも期待することができる。なぜなら、上記の式の（受信品質  ×  １／実績スループット）の部分は、ＰＦ方式におけるメトリックと同じだからである。
【００８１】
このように、本実施の形態によれば、余分なメモリを削減でき、かつスケジューリングを統一的に行うことができるので、パケット制御におけるスケジューリングの処理演算量および処理時間を低減することができ、通信システムのスループットを増大させることができると共に、回線品質を考慮しつつ、スループットの公平性も考慮して送信機会を割り当てるというＰＦ方式と同様の効果を奏すことができる。
【００８２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る基地局装置は、図１０に示した基地局装置と同様の基本的構成を有している。そのため、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
本実施の形態の特徴は、スケジューラ１１３ｃの内部にさらにメモリ４０１を有することである。図１３は、スケジューラ１１３ｃの内部構成の一例を示すブロック図である。
【００８４】
スケジューラ１１３ｃにおいて、メモリ４０１は、記憶されている係数α、β、γを優先度演算部１２２ｃに出力する。α、β、γの値については後述する。
【００８５】
優先度演算部１２２ｃは、バッファ残量測定部１１２から出力されたバッファ残量値、タイマ２０１から出力された残余時間、復調部１０７から出力された移動局側の受信品質、スループット算出部３０１から出力された実績スループット、およびメモリ４０１から出力された係数α、β、γを用いて、
優先度  ＝  受信品質  ×（α×１／バッファ残量値）×（β×１／残余時間）×（γ×１／実績スループット）
の式に従ってパケットごとに優先度を算出する。
【００８６】
ここで、α、β、γは、上記の式において、バッファ残量値、残余時間、および実績スループットに重み付けすることを目的とした係数である。例えば、移動局が基地局に対し要求するスループットがパケットの種類（サービス）によって異なる場合、γにはパケットの種類に応じた値を設定することにより、パケットの種類に応じて優先度にあらかじめ重み付けをすることができる。また、例えば、移動局が要求するスループットは場合によっては満たさなくても良いが、規定時間だけは必ず守りたいという条件を考えたとき、γに比べβに大きい値を設定することにより、優先度の計算において残余時間の寄与が大きくなり、結果として規定時間を重視した優先度を算出したことになる。逆に、規定許容時間の大きいＢＥのパケットに対してスループットをあげたい場合や、ＦＴＰのような１度に大量のパケットが上位層から送られてくるようなデータスピードの分散が大きいサービスに対してはαの値を、β、γに比べて大きく設定することにより、バッファ残量を重視した優先度を決定することができる。
【００８７】
このように、本実施の形態によれば、バッファ残量値、残余時間および実績スループットに重み付けをして優先度の演算をするため、重み付けの比率を考慮して妥当な値に設定することにより、状況に応じた適切な優先度演算をすることができる。
【００８８】
なお、ここでは、規定時間がプライオリティ・クラスに応じて異なる値が設定されている場合を例にとって説明したが、上記の式によれば、規定時間を全て同一の値に設定し、代わりに、プライオリティ・クラスに応じて上記のβに異なる値を設定することもできる。
【００８９】
なお、上記α、β、γの重み係数は、上位装置からシグナリングにより設定してもよい。また、トラフィック状況などによって、基地局により時間的に変化させてもよい。
【００９０】
また、実施の形態１から実施の形態４を通じ、ここでは、パケット送信スケジューリングにおける優先度の算出をバッファ残量に基づいて行う場合を説明したが、バッファ残量の代わりにバッファに格納されているデータ量（格納データ量）を使用しても良い。すなわち、例えば、実施の形態１において優先度を求める式は、大小関係が逆転するので、
優先度  ＝  受信品質  ×  格納データ量
となる。他の実施の形態においても同様である。これにより、格納データ量の多くなったキューに格納されているパケットを優先して送信することができる。
【００９１】
また、これまで優先度を求める式はすべて乗算であったが、これに限定されず、例えば加算により優先度を求めても構わない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッファ残量を優先度に反映させることでキュー内に格納されているデータ量が多いキューに対してパケットデータを優先的に送信することができ、規定キュー量の上限に達する前にキュー内のパケットデータを送信してやることで全体のバッファ量を削減できる。また、伝搬特性が悪い、もしくは規定許容時間が大きいために割り当てが行われずキュー内にパケットデータが大量に格納されているＵＥに対して優先して送信を割り当てることができ、ユーザ間の公平性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局内のキューに対する入出力の関係を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るプライオリティ・キューのデータ構造の概念を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るスケジューラの内部構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る基地局装置が使用するパケット送信スケジューリング方法の手順をまとめたフロー図
【図６】本発明の実施の形態１の効果について説明する図
【図７】本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２に係るプライオリティ・キューのデータ構造の概念を示す図
【図９】本発明の実施の形態２に係るスケジューラの内部構成の一例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成の一例を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るプライオリティ・キューのデータ構造の概念を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３に係るスケジューラの内部構成の一例を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係るスケジューラの内部構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
１０１  上位局（ＲＮＣ）
１０６  移動局（ＵＥ）
１１１  プライオリティ・キュー
１１２  バッファ残量測定部
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ  スケジューラ
１１４  スイッチ
１２１  受信品質検出部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ  優先度演算部
１２３  キュー選択部
２０１  タイマ
３０１  スループット算出部
４０１  メモリ
【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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