(57)【要約】【課題】  移動通信システムにおいて、限られた無線リソースの効率的使用と、ネットワークが提供するサービス品質に応じて無線リソースを配分でき、さらに、無線リンクにおけるスループットを向上させることが可能な、無線リソース制御方法を提供する。【解決手段】  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置に設けられたスケジューラ１が、３次元空間の要素を有する無線リソースを３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するリソース分割制御部４と、複数のパケットフローについて、リソース分割制御部４にて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てるリソース割り当て制御部５とをそなえて構成する。【選択図】        図３
2005117579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置であって、
多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するリソース分割制御部と、
該複数のパケットフローについて、該リソース分割制御部にて分割された該複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てる割り当て制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、無線送信装置。
【請求項２】
該リソース分割制御部が、３次元空間の時間，周波数および符号のうちの少なくとも一以上のパラメータを有する無線リソースについて、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各単位無線リソースの大きさを決定して割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）［Ｌ，Ｍ，Ｎは整数を表す。］を評価し、
該割り当て制御部が、該複数のパケットフローについて、該割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）のそれぞれに、該伝送状態としての該複数のパケットフローの伝送品質および通信品質に関する情報に基づいて決定した重み係数ｗk（ｋは整数を表す。）を重み付けした重み付け無線リソース領域ｗk・（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を割り当てるように構成されたことを特徴とする、請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する無線受信装置であって、
多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、該複数のパケットフローに対して伝送状態に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリ部と、
該変数メモリ部に格納された該情報データに基づいて、該複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、無線受信装置。
【請求項４】
所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する基地局と、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する移動局とをそなえ、
該基地局が、３次元空間において、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも１個に基づいて３次元空間範囲の開始位置と該３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を送信するとともに、
該移動局が、該空間範囲情報に基づいて、該複数のパケットフローについて復調処理を行なう受信ベースバンド処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、移動通信システム。
【請求項５】
所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置と、該複数のパケットフローを無線受信する無線受信装置との間における、無線リソース制御方法であって、
該無線送信装置が、多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割する分割ステップと、
該無線送信装置が、該複数のパケットフローについて、該分割ステップにて分割された該複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソースを割り当てる割り当てステップとをそなえたことを特徴とする、無線リソース制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動通信システムの基地局又は移動局における無線リソース制御方法であって、特に、パケットフローのスケジューリング技術に用いて好適な、無線送信装置，無線受信装置，移動通信システムおよび無線リソース制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動局（移動機又は移動端末）からインターネットへのアクセスが普及し、有線系ネットワークの分野のみならず、無線系の移動通信の分野においても、高速パケット伝送が必須サービスとして提供されている。このため、移動環境下におけるパケット伝送の技術開発が広く行なわれている。
無線リンク（無線伝送路又は無線回線）は、フェージングおよびシャドゥイング等によって影響され、アクセスするには非常に不安定な環境下にある。従って、移動通信システムにおいては、伝送パケットに要求される回線品質（要求品質）をユーザ（加入者）に対して安定して保証できる技術が要請されており、また、高速なパケット伝送を行なうためにスループットを一層向上できることが要請されている。このため、移動通信システムは、受信品質等を考慮して、ＱｏＳ（Quality of Service）に応じた無線リソースの配分と、無線リソースの効率的な使用とが行なわれている。
【０００３】
ここで、ＱｏＳとは通信品質の保証および帯域確保等を実現する技術であり、以下、通信品質に関する情報を表すものとして説明する。また、無線リソースとは、パケットを伝送するための媒体であって、その無線リソースを定量的に評価するパラメータとして時間，周波数および符号を用いることができ、フロー毎（ユーザ毎又はパケット毎）に割り当てられるものである。さらに詳細には、このパラメータは、移動通信システムの方式がＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の場合は時間を用いることができ、また、移動通信システムの方式がＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）方式の場合は周波数を、そして、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式の場合は符号をそれぞれ用いることができる。従って、無線リソースは、ＦＤＭＡ方式における特定の搬送キャリアに相当し、ＴＤＭＡ方式におけるユーザに割り当てるタイムスロットに相当し、そして、符号分割多重方式におけるユーザに割り当てる拡散コードに相当する。
【０００４】
そして、無線リソースの効率的使用と無線リソース配分とは、いずれも、スケジューリング（パケットスケジューリング又はスケジューリング方式）によって、管理又は監視されるようになっている。スケジューリングとは、例えば受信品質の大きいチャネルのユーザから優先的にパケットを割り当てること等、処理の優先順位を決定することである。上記の技術的背景から、無線リンクにおけるスケジューリングが検討されている。
【０００５】
（Ｘ１）スケジューリング
代表的なスケジューリングとして、Ｍａｘ−ＣＩＲ方式およびＰＦ（Proportional Fairness）方式等が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
Ｍａｘ−ＣＩＲ方式とは、移動通信システムが、伝送品質（伝送路品質，伝送路品質情報又は伝送品質情報）の高いチャネルのユーザに対して、優先的に無線リソースを割り当てるものである。具体的には、システムは、複数のユーザのうちの受信ＣＩＲ（Carrier Interference Ratio：ＣＩ比又は搬送波対干渉比）の高いチャネルのユーザに対して優先的に無線リソースを割り当てる。また、ＰＦ方式は、時系列に無線リソースを割り当てるものであってＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA）方式およびＣＤＭＡ２０００方式等に適用されている。
【０００６】
図１８（ａ）はＰＦ方式を説明するための図である。無線基地局装置（以下、基地局と称する。）は、この図１８（ａ）に示すパケット伝送用の共通チャネルを、移動局Ａ，Ｂについて時分割し、その時分割した２個の共通チャネルを含む搬送キャリアを送信し、移動局Ａ，Ｂがその共通チャネルを、スケジューリングされた時系列にしたがって共有する。
【０００７】
このほかに、各種のネットワークに適用されているスケジューリングも、一般的には帯域を時系列に分割して配分するようになっている。例えば、ＷＦＱ（Weighted Fair Queuing）方式は、出力側リンクの帯域を、各フローの要求帯域に応じて重み付けし、時系列に分配する。このように、スケジューリングは広く検討されている。
（Ｘ２）ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数符号分割多重）方式
（Ｘ２−１）無線アクセス方式
伝送するデータ帯域のブロードバンド化に伴って、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムが用いる高速パケットの無線アクセス方式は、ＯＦＤＭ方式を用いることが多い。ＯＦＤＭ方式は、送信すべきパケットを複数の直交するサブキャリアをパラレル伝送（マルチキャリア伝送）することである。
【０００８】
図１８（ｂ）はＯＦＤＭ方式のサブキャリア配置例を示す図であり、この図１８（ｂ）に示す例えば２０ＭＨｚの帯域に５２本のサブキャリアが、相互に直交するように配置されている。基地局から移動局へのダウンリンクを例にとると、基地局は、伝送する情報シンボル系列をシリアル／パラレル変換し、パラレル化された各情報シンボル系列を、無線変調し予め決められたサブキャリアを用いて送信するのである。
【０００９】
これにより、周波数効率が向上し、各サブキャリアの伝送レートが減少する。また、パラレル伝送時のシンボル長は、シリアル伝送時のシンボル長の数倍の長さになり、無線リンクにおけるマルチパス干渉に対する耐性が向上し、高速伝送が可能になる。
（Ｘ２−２）ＯＦＤＭ方式を用いた変調データの配置
図１８（ｃ）はＯＦＤＭ方式を用いた変調信号の配置例を示す図である。この図１８（ｃ）に示す無線リソース平面の横軸，縦軸はそれぞれ時間，周波数を表し、また、各四角形は変調されたサブキャリアを表す。ここで、無線リソースに相当するものは、例えばｍ（ｍは自然数を表す。）本のサブキャリアのうちのＭ番目（Ｍはｍ以下の自然数を表す。）のサブキャリアにおける時刻ｉ（ｉは自然数を表す。）番目の時間幅Ｔｓの信号の集合である。また、サンプリング周波数をＦｓで表すと、時間幅ＴｓはＴｓ＝１／Ｆｓで表される。従って、ＯＦＤＭ方式においては、サブキャリアが周波数および時間の両無線リソースについて拡散されている。
【００１０】
（Ｘ２―３）伝送レートの可変性
ＯＦＤＭ方式における伝送レートは、変調方式および誤り訂正の符号化率等の組み合わせにより、変更可能である。
（Ｘ２―４）ガードインターバル（Guard Interval：ＧＩ）
また、ＯＦＤＭ方式は、サブキャリア間の直交性を維持するためにガードインターバルと呼ばれる調整用のビットを無線信号に挿入している。
【００１１】
図１９（ａ）はガードインターバルがない場合の移動局におけるマルチパスデータの一例を示す図である。この図１９（ａ）に示すＯＦＤＭシンボルは、パス＃１〜＃３を介して受信されたものであって、パス間の遅延差によって生じる位相回転によって直交性が失われる。
一方、図１９（ｂ）はガードインターバルが挿入された場合の移動局におけるマルチパスデータの一例を示す図である。ＯＦＤＭシンボルの部分とそれ以外の部分との間にガードインターバルが設けられており、移動局において隣接シンボル間の干渉が発生せず、直交性が維持されるようになっている。
【００１２】
（Ｘ３）多重方式とスケジューリング
無線リソースを示すパラメータは、時間（タイムスロット），周波数（周波数チャネル）および符号（コード）を用いることができる。以下、時分割多重と符号分割多重と周波数分割多重との各スケジューリングについて、それぞれ、図２０（ａ），図２０（ｂ）と、図２１（ａ），図２１（ｂ）と、図２２（ａ），図２２（ｂ）とを参照して説明する。
【００１３】
（Ｘ３−１）時分割多重のスケジューリング
時分割多重のスケジューリングを用いた場合、基地局から複数の移動局に分配される無線リソースの分割単位は、特定サイズのタイムスロットである。
図２０（ａ），図２０（ｂ）はそれぞれ時分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。これらの図２０（ａ），図２０（ｂ）に示す無線リソースとしての１フレームは、例えば５個のタイムスロットから構成されているとする。
【００１４】
タイムスロットの分配例として、１フレームが、要求レート（２／５）・（ｂ／ａ）［bps（ビット／秒）］のユーザ＃１（USER#１）と、要求レート（３／５）・（ｂ／ａ）［bps］のユーザ＃２（USER#２）との２ユーザに分配されている（図２０（ａ）参照）。ここで、「・」は乗算を表し、「ａ」はタイムスロット長[sec（秒）]を表し、「ｂ」は１タイムスロットにより伝送可能なビット数[bit]を表す。
【００１５】
ところで、ユーザ＃２の要求レートが（１／２）・（ｂ／ａ）［bps］のときに、システムが要求レートどおりの無線リソースを配分する場合、確保が必要なタイムスロット数は、計算上、２．５タイムスロットである。また、タイムスロットの確保は、タイムスロット単位に行なわれるので、システムは、３タイムスロットを割り当てる。従って、（１／６）・（ｂ／ａ）［bps］が余剰となる（図２０（ｂ））。基地局は、多数のユーザを収容するので、このような現象が多く起こると、多くの無線リソースが無駄に配分される結果を引き起こす。
【００１６】
（Ｘ３−２）符号分割多重のスケジューリング
移動通信システムが、符号分割多重方式を用いた場合においても、上述のスケジューリングを適用することもできる。
図２１（ａ），図２１（ｂ）はそれぞれ符号分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。これらの図２１（ａ），図２１（ｂ）に示す横軸は時間を表し、縦軸はコードチャネル（符号）の種類を表す。各コードチャネルＣ1〜Ｃ5は、フレーム単位で割り当てられ（又は区切られ）ており、フレーム毎に無線リソース配分が更新されるようになっている。
【００１７】
また、前提条件として、各コードチャネルを用いて伝送される情報ビット数はｂ［bit］である（実用的には、拡散率ＳＦ倍に拡散されたデータｂ・ＳＦ[chip]が各フレームに格納される。）。さらに、説明を容易にするために各コードチャネルの拡散率は一定とする。
符号分割多重のスケジューリングも、時分割多重のスケジューリングと同様に、各ユーザの要求レートに応じて、システムがコードチャネルを分配する。具体的には、ユーザ＃１の要求レートが（２／５）・（ｂ／ａ）［bps］であり、ユーザ＃２の要求レートが（３／５）・（ｂ／ａ）［bps］である場合、システムは、ユーザ＃１およびユーザ＃２に対して、それぞれ、２コードチャネルおよび３コードチャネルを分配する。
【００１８】
しかし、このユーザ＃２の要求レートが（１／２）・（ｂ／ａ）［bps］の場合において、システムが要求レートどおりの無線リソースを配分すると、２．５コードチャネルの割り当てとなり、また、コードチャネル単位に割り当てられる。従って、３コードチャネルが割り当てられるので、（１／６）・（ｂ／ａ）［bps］が余剰となる。
（Ｘ３−３）周波数多重のスケジューリング
さらに、無線リソースを示すパラメータとして周波数が用いられた場合のスケジューリングについて説明する。
【００１９】
図２２（ａ），図２２（ｂ）はそれぞれ周波数分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。システムは、これらの図２２（ａ），図２２（ｂ）に示す例えば５種類の周波数ｆ１〜ｆ５［Hz（ヘルツ）］を用いて周波数多重しており、各周波数ｆ１〜ｆ５を用いて伝送可能なビット数をｂ［bit］にしている。一例として、周波数ｆ１，ｆ２がユーザ＃１に割り当てられ、周波数ｆ３〜ｆ５がユーザ＃２に割り当てられている。
【００２０】
しかし、周波数分割多重のスケジューリングも、時分割多重および符号分割多重のスケジューリングと同様に、システムが特定の固定された分配単位を用いた場合は、余剰帯域が発生することがある。
（Ｘ４）送信装置における無線リソースの制御例
次に、符号分割多重方式のシステムが、無線フレームを生成する方法について説明する。
【００２１】
（Ｘ４−１）符号分割多重方式を用いた基地局無線送信装置の概略的な説明
図２３は符号分割多重方式を用いた無線送信装置の要部のブロック図であって、例えば基地局に設けられたものである。ここで、エンコーダ（Encoder）１５０ａに入力されたユーザ＃１およびユーザ＃２の各データは、所望の符号化率Ｒを有するフォーマットを生成され、分割部（DEMUX）１５０ｂにて複数のデータ列に分割されて出力される。これらの分割されたデータ（分割データ）の個数は、分配されたコードチャネル数（マルチコード数）に相当する。そして、分割された各データは、変調部（DATA modulator）１５０ｃにて一次変調され、拡散部（spreader）１５０ｄにて、一次変調された各データは相異なる拡散コードを乗算され、乗算された送信データが出力される。また、Ｄと付された部分が、図２１（ａ），図２１（ｂ）に示すデータ列に相当する。拡散部１５０ｄからの各送信データは、多重部（MUX）１５０ｅにて多重出力される。
【００２２】
（Ｘ４−２）無線リソースの制御の具体例
無線送信装置１５０について、１フレーム長をＴ［sec］とし、各コードチャネルの１フレーム当たりのシンボル数をＮsb［個］とする。ここで、ユーザ＃１の要求レートをレート１（rate１）［bps］とし、エンコーダ１５０ａの符号化率ＲをＲ＝Ｒn1／Ｒd1とする。従って、エンコーダ１５０ａから出力（Ａと付された部分）されるフレーム毎のビット数［bit］は、式（i）により得られる。
【００２３】
【数１】
2005117579.tif 000003
…式（i）
【００２４】
また、ユーザ＃１に割り当てられるコードチャネル数がＮch1［個］の場合、式（i）に示す符号化データは、分割部１５０ｂにて、Ｎch1［個］のデータ系列に分配され、変調部１５０ｃに入力される。ここで、変調多値数をＮmodとすると、Ｎch1［個］の変調部１５０ｃからの出力（Ｃ部分）の総和［symbol］は式（ii）により表される。
【００２５】
【数２】
2005117579.tif 000004
…式（ii）
【００２６】
さらに、拡散部１５０ｄにて拡散率拡散率ＳＦ1により拡散処理されると、拡散部１５０ｄからの出力（Ｄ部分）の総和［chip］は式（iii）により表される。
【００２７】
【数３】
2005117579.tif 000005
…式（iii）
【００２８】
一方、伝送可能なチップ数［個］はＮchip・Ｎch1であるので、式（iv）に示す関係が成立する。「・」は乗算を表す。
【００２９】
【数４】
2005117579.tif 000006
…式（iv）
【００３０】
また、式（iv）において、左辺＝右辺となる場合が最も効率よく無線リソースを使用できる。従って、ユーザ固有のパラメータが決定している場合、ユーザ＃１の無線リソースの使用効率を最大にするフレームサイズは、式（iv）により表される条件を満たし、式（iv）の左辺が整数になるＴ（１フレーム長）により得られる。
【００３１】
ところが、無線リソースの使用効率以外の条件を含めてフレームサイズを決定する場合、式（v）に示す余剰領域が発生することがある。
【００３２】
【数５】
2005117579.tif 000007
…式（v）
【００３３】
この余剰領域が発生する理由は、たとえあるユーザについて式（iv）を満たし最大の１フレーム長Ｔが選択又は決定された場合であっても、他のユーザは、相異なるパラメータを有するので、必ずしも無線リソースの使用効率が最大になるとは限らないからである。
また、余剰領域が生じる第２の理由は、同一ユーザであっても、要求レートが変化する場合、又は回線品質に応じて適応的に各パラメータが設定された場合、従来の固定的なフレームサイズを用いても最大の無線リソースの使用効率とならないからである。
【００３４】
さらに、余剰領域が生じる都度、無線送信装置がフレームサイズを変更することは、このフレームサイズの変更処理が複雑になって、システム全体としての品質および効率の劣化を招く可能性がある。しかし、この劣化の可能性があっても、システム効率を低下させない範囲における対策を施すことが必要である。
また、上述したように、移動環境におけるインターネットアクセス需要の増加にともなって、無線リンクの高速化が要請されているが、移動通信は、元々不安定な環境下にある。従って、システムは、ＱｏＳ又は伝送品質に応じた無線リソースの割り当ておよびスケジューリング等を用いることにより、効率的かつ柔軟性のある伝送方式が必要である。
【００３５】
（Ｘ５）公知技術
無線リソース又は通信リソースに関する技術は多数知られている。
移動通信システムにおける通信リソース制御方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の通信リソース制御方法は、移動テレコミュニケーションシステムにおいて、システムが、通信リソースを、通信リソースの現在の必要性に関する情報を記憶しおよび更新し、通信リソースを、通信リソースの現在の必要性に基づいてスロットへと動的に分割し、送信遅延に対して厳格な要求をもつ接続に回路交換通信リソースを割り当て、そして、各割り当て周期中に遅延要求があまり厳格でないか又は遅延要求をもたない他の接続に、所定量のデータを送信するに充分なリソースを割り当てるようになっている。
【００３６】
また、無線リソースの分割に関する公知例（例えば特許文献２参照）に開示された通信システムは、通信回線の回線品質に基づいて、通信に使用すべき通信回線を選定し、選定された通信回線ごとに通信情報を分割し、分割された通信情報を選定された通信回線を介して通信することにより高速伝送を可能とするものである。そして、リバースリンクの伝送レート制御は、移動局が接続可能な全基地局の無線リソースの使用状況（接続可能な回線の周波数，符号，タイムスロット）が考慮されるようになっている。さらに、移動局に設けられた制御回路は、移動局が接続可能な全基地局の無線リソースの使用状況（例えば接続可能な回線の周波数，符号，タイムスロット）を考慮し、また、その後、移動局の分配回路にて基地局対応に信号が振り分けられ、各基地局対応に送信機が一対一に割り当てられる。
【００３７】
そして、システムは、無線リソースとして移動局が受信可能な複数の基地局のチャネルを想定し、各基地局のチャネルに、その移動局への「データ」を分割、割り当て、割り当てられた基地局からの信号をすべて受信することにより、高速伝送が可能になる。これにより、移動局が複数の基地局と同時に通信するときに、各基地局が電波環境に応じて回線レートを決定し、無線リソースの有効利用と、より安定した通信サービスを提供できる。
【００３８】
また、ユーザの要求に応じた適当な量の無線リソースを考慮して割り当て、制御をする技術が提案されている（例えば特許文献３）。特許文献３記載の受信機は、使用可能なリソースを複数のリソースブロックに分割し、各ブロックに対するビット系列のリソースブロック割り当て表（すべての移動機に対する割り当て情報）に基づいて効率的にリソースを管理し、これにより、受信機は、自分宛のブロックを特定して復調する。
【００３９】
さらに、基地局が管理する所定数の無線リソースを効率よく携帯端末に割り当てることが可能な無線通信システムが開示されている（例えば特許文献４参照）。この特許文献４には、無線リソースの割り当て制御に関し、特に、無線リソースの割り当ておよび無線リソースの開放の各制御を効率よく割り当てる技術が提案されている。
また、ＣＤＭＡ／ＦＤＤ（Frequency Division Duplication）アクセス方式の無線ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode：非同期転送モード）−ＬＡＮ（Local Area Network）における構内無線伝送システムが提案されている（例えば特許文献５参照）。特許文献５記載の親局は拡散符号とチップレートとを対応付けてリソースを管理しており、また、音声、データ、イメージおよび画像サービスに対してチップレートと拡散符号セットとを対応付けるようにもなっている。そして、親局は、要求レートに応じてリソースを割り当てるように、拡散符号とチップレートとを変更するようになっている。
【００４０】
そして、ＲＦ（Radio Frequency）等の網資源の使用を、利用密度の高いエリア内における利用可能なＲＦ資源の効果的かつ公平な使用を達成するために調整する資源管理デバイスが提案されている（例えば特許文献６参照）。
さらに、無線リソースの柔軟かつ動的な分割のための方法を導入する技術も提案されている（例えば特許文献７参照）。特許文献７には、物理的な無線リソースが、経時方向に連続的なフレームに分割されている。このフレームは種々のサイズのスロットを含み、このスロットは、フレームに含まれる物理的な無線リソースの所定の割り当て分を表し、また、スロットは、異なり無線接続に個別的に割り当て可能である。ここで、フレームの第１の次元は時間であり、第２の次元は時間，周波数又は符号のいずれかである。第２の次元の方向において、スロットは種々のサイズを表し、第１のサイズのスロットの所定の第１の整数は、別のサイズのスロットの別の整数によってモジュラー的に交換できる。
【特許文献１】特表２００１−５１２９３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３６９６４号公報
【特許文献３】特開２００１−２７５１５３号公報
【特許文献４】特開２００２−１５２８１２号公報
【特許文献５】特許第２８９７７２８号公報（特開平１０−３２５７９号公報）
【特許文献６】特開２００１−２１８２５２号公報
【特許文献７】特開平１０−１９０６２１号公報
【非特許文献１】A.Jalali, R.Padovani, R.Pankaj, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System", VTC2000 Spring, May 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
しかしながら、従来の技術においては、固定したパケット構成が用いられており、ユーザ単位又は評価時間単位で、ＱｏＳ要求パラメータ，変調多値数，符号化率Ｒおよび拡散率ＳＦ等の伝送パラメータが変化する場合は、無線リソースに余剰が生じ、効率的にパケットを伝送できないという課題がある。
さらに、特許文献１〜７および非特許文献１記載の技術は、いずれも、高速かつ大容量のパケットを送信するものではない。
【００４２】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ＣＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡの各方式を用いた移動通信システムにおいて、限られた無線リソースの効率的使用と、ネットワークが提供するサービス品質に応じて無線リソースを配分でき、さらに、無線リンク（無線区間）におけるスループットを向上させることが可能な、無線送信装置，無線受信装置，無線送受信装置，移動通信システムおよび無線リソース制御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】
【００４３】
このため、本発明の無線送信装置は、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置であって、多次元空間の要素を有する無線リソースを、多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するリソース分割制御部と、複数のパケットフローについて、リソース分割制御部にて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てる割り当て制御部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１）。
【００４４】
また、リソース分割制御部が、３次元空間の時間，周波数および符号のうちの少なくとも一以上のパラメータを有する無線リソースについて、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各単位無線リソースの大きさを決定して割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を評価し、割り当て制御部が、複数のパケットフローについて、割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）のそれぞれに、伝送状態としての複数のパケットフローの伝送品質および通信品質に関する情報に基づいて決定した重み係数ｗkを重み付けした重み付け無線リソース領域ｗk・（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を割り当てるように構成することもできる（請求項２）。
【００４５】
さらに、本発明の無線受信装置は、多次元空間の要素を有する無線リソースを、多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、複数のパケットフローに対して伝送状態に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリを設け、変数メモリに格納された情報データに基づいて、複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部をそなえて構成されたことを特徴としている（請求項３）。
【００４６】
そして、本発明の移動通信システムは、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する基地局と、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する移動局とをそなえ、基地局が、３次元空間において、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも１個に基づいて３次元空間範囲の開始位置と３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を送信するとともに、移動局が、空間範囲情報に基づいて、複数のパケットフローについて復調処理を行なう受信ベースバンド処理部をそなえて構成されたことを特徴としている（請求項４）。
【００４７】
また、本発明の無線リソース制御方法は、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置と、複数のパケットフローを無線受信する無線受信装置との間における、無線リソース制御方法であって、無線送信装置が、多次元空間の要素を有する無線リソースを、多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割する分割ステップと、無線送信装置が、複数のパケットフローについて、分割ステップにて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソースを割り当てる割り当てステップとをそなえたことを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００４８】
従って、上記の構成にすることにより、以下の（i）〜（iv）に述べる効果又は利点が得られる。
（i）無線リソース空間に異なる拡散率のパケットフローを配分できるため、各種の伝送仕様（移動通信システムの仕様）に応じて、伝送容量を柔軟に適応できる。さらに、同一の符号平面上に異なる符号化率のパケットフローを配分できるため、符号平面の利用効率が向上し、システム全体のスループットが向上する。
【００４９】
（ii）余剰無線リソースの発生を最低限に抑制でき、やはり、スループットを向上させることができる。
（iii）無線リソースを柔軟に配分し、複雑になった無線リソース配分情報を最低限の情報量により、基地局又は移動局が移動局又は基地局に対して伝送することにより、その無線リソースを受信した移動局又は基地局は、パケットのデータ配置を正確に認識して復調することができる。
【００５０】
（iv）高速かつ広帯域の信号伝送において、マルチパスフェージング耐性の高いマルチキャリア方式と適応し、広帯域移動通信においても柔軟な無線リソース配分ができ、効率的な伝送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）本発明の第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態に係る移動通信システムの概略的な構成図である。この図１に示す移動通信システム１００は、低速データ（例えばテキストデータおよび音声等）と、高速データ（例えば静止画および動画等）との異なるレートのパケットを送受信するものである。
【００５２】
（１）移動通信システム１００の概略的な説明
図１に示す移動通信システム１００は、公衆網８５と、加入者電話機８５ａと、移動マルチメディア交換システム８６と、インターネット８８と、サーバ８８ａと、無線ネットワーク制御装置８９と、複数の無線基地局装置（基地局）１０と、複数の移動局装置（移動局）２０をそなえて構成されている。本発明の無線送信装置は後述する基地局１０に設けられた送信ベースバンド処理部（ＴｘＢＢ：Transmitting Baseband）５０に用いられ、また、本発明の無線受信装置は移動局２０に設けられた受信ベースバンド処理部（ＲｘＢＢ：Transmitting Baseband）３０に用いられている。
【００５３】
ここで、公衆網８５は加入者電話網であり主に音声データ，ＦＡＸデータ等を伝送するためのものであり、加入者電話機８５ａは例えば固定電話機，携帯電話又はパーソナルコンピュータ（パソコン）であって移動局２０の通信相手であり、移動マルチメディア交換システム８６は音声，テキストデータ，静止画等の低速データと動画像のような高速データとの両データをスイッチングするものである。また、インターネット８８はパケットを転送するためのものであり、サーバ８８ａは情報を配信するものである。
【００５４】
そして、無線ネットワーク制御装置８９は、複数の基地局１０を制御し、また、各基地局１０と公衆網８５との間において情報データを多重および分離して伝送するものである。さらに、基地局１０はいずれも公衆網８５側からの情報データを分離して各移動局２０に対して無線送信するとともに、移動局２０からの無線信号を受信し、各移動局２０からの情報データを復調し、復調データを多重化して無線ネットワーク制御装置８９に対して出力するものである。そして、移動局２０は基地局１０からの無線信号を受信復調するとともに、ユーザデータを変調して基地局１０に無線送信するものである。なお、基地局１０′は基地局１０の変形態様であり、図１０を参照して後述する。
【００５５】
また、基地局１０および移動局２０の構成については後述する。
さらに、基地局１０および移動局２０間の変調方式は、ＯＦＤＭ方式が用いられている。また、無線リンクはマルチパスフェージングチャネルであり、無線信号は、遅延時間の異なる複数のパスを経由して受信ベースバンド処理部３０にて受信される。
これにより、例えば移動局２０が送信した無線信号は、基地局１０にて復調され、復調されたデータは、無線ネットワーク制御装置８９と、移動マルチメディア交換システム８６とをそれぞれ介して、公衆網８５又はインターネット８８に伝送される。
【００５６】
また、これにより、加入者電話機８５ａが発呼した音声データは、公衆網８５，移動マルチメディア交換システム８６および無線ネットワーク制御装置８９をそれぞれ介して基地局１０に転送される。また、移動局２０がサーバ８８ａにアクセスすると、そのサーバ８８ａに保持された情報データがインターネット８８等をそれぞれ介して、移動局２０に送信されるのである。
【００５７】
（２）基地局１０
図１に示す各基地局１０は、いずれも、複数の移動局２０と無線ネットワーク制御装置８９との間において情報データの多重および分離をし、また、移動局２０へ送信する送信ベースバンド信号処理部（ＴｘＢＢ：本発明の無線送信装置）５０と、ベースバンド信号の中間周波数信号（ＩＦ［Intermediate Frequency］信号）への変換等の送信処理を行なう送信部１０ｂと、送信部１０ｂからのデータ等を無線信号にアップコンバートするとともに移動局２０から出力された雑音等を含む無線信号をダウンコンバートしてＩＦ信号を出力するＲＦ回路部（無線周波数回路部）１０ｃと、ＲＦ回路部１０ｃから出力されたＩＦ信号をベースバンド信号に変換する等の受信処理を行なう受信部１０ｄと、受信部１０ｄにて受信処理されたデータのベースバンド処理を行なう受信ベースバンド処理部（Ｒｘ
ＢＢ）６０と、基地局１０内部の監視，管理および制御を行なう制御部１０ａとをそなえて構成されている。なお、図１に示す各基地局１０はほぼ同一であり、また、基地局１０の構成は一例であってこの構成に限定されるものではない。
【００５８】
これにより、基地局１０は、複数の移動局２０に対して符号，時間および周波数の各無線リソース（図４等参照）を割り当てし、複数のサブキャリアを送信し、また、各移動局２０からの無線信号を受信復調する。
（３）移動局２０
各移動局２０は、いずれも、ＲＦ回路部２０ｃと、受信部２０ｂと、受信ベースバンド処理部（ＲｘＢＢ：本発明の無線受信装置）３０と、送信部２０ｆと、送信ベースバンド処理部（ＴｘＢＢ）４０と、出力装置（スピーカ）２０ｄと、入力装置（マイク）２０ｅと、制御部２０ａと、ディスプレイ２０ｇとをそなえて構成されている。
【００５９】
このＲＦ回路部２０ｃは、送信すべきデータを含むＩＦ信号をアップコンバートするとともに基地局１０から出力された雑音等を含む無線信号をダウンコンバートするものである。受信部２０ｂは、ＲＦ回路部２０ｃにてダウンコンバートされたＩＦ信号をベースバンド信号に変換する等の受信処理をするものである。受信ベースバンド処理部３０は、受信部２０ｂにて受信処理されたベースバンド信号のベースバンド処理をするものである。
【００６０】
さらに、送信ベースバンド処理部４０は、送信すべきデータをベースバンド処理するものである。送信部２０ｆは、送信ベースバンド処理部４０にて処理されたベースバンド信号をＩＦ信号に変換する等の送信処理を行なうものである。制御部２０ａは、データ送受信および移動局２０内部の監視，管理および制御を行なうものである。
出力装置２０ｄは、受信ベースバンド処理部３０からのデータを処理し、電子メール等のテキスト，音声，音響，静止画像又は動画像の表示、あるいはバイブレータの振動等の態様により出力するものである。なお、出力装置２０ｄの一例としてスピーカが設けられている。入力装置２０ｅは、テキスト又は音声等を信号データに変換しその変換した送信すべきデータを送信ベースバンド処理部４０に入力するものであり、入力装置２０ｅの一例としてマイクが設けられている。また、ディスプレイ２０ｇはテキスト，画像等を表示するものである。
【００６１】
これにより、ユーザは移動時において、音声通話をするほかに、電子メールの送受信，インターネット接続による音声，動画像等の情報を得ることができる。なお、図１に示す各移動局２０の送受信に関する要部の構成は同一又はほぼ同一であり、また、各移動局２０の構成は一例であってこの構成に限定されるものではない。
以下、本発明の送信ベースバンド処理部５０（基地局１０内部）と本発明の受信ベースバンド処理部３０（移動局２０内部）とのそれぞれについて詳述する。
【００６２】
（４）送信ベースバンド処理部５０
図２は本発明の第１実施形態に係る送信ベースバンド処理部５０の要部を示す図である。この図２に示す送信ベースバンド処理部５０は、変調方式，符号化方式又は拡散率等、移動通信システム１００の伝送仕様（システム仕様）によって定められた伝送容量を有する複数のフローを無線送信するものであって、具体的には、Ｎusr人（Ｎusrは自然数を表す）のユーザ＃０〜＃Ｎusr-1からの情報データを符号多重化し拡散変調した無線信号を送信するものである。送信ベースバンド処理部５０は、スケジューラ１と、ｎ（ｎは自然数を表す。）個のコードチャネル毎の信号処理部２５（ＣＯＤＥ＃０〜ＣＯＤＥ＃（ｎ−１）と表示されたもの）と、ｍ（ｍは自然数を表す）個の合成部（Σと表されたもの）２２と、逆高速フーリエ変換部（Inverse Fast Fourier Transformation：ＩＦＦＴ）２３と、ガードインターバル（Guard Interval：ＧＩ）挿入部２４とをそなえて構成されている。
【００６３】
（４−１）無線リソース
無線リソースとは、パケットを伝送するための媒体である。この無線リソースを定量的に評価するパラメータとして時間，周波数および符号を用いることができ、具体的には、このパラメータは、移動通信システム１００の方式がＴＤＭＡ方式の場合は時間、ＦＤＭＡ方式の場合は周波数、そして、ＣＤＭＡ方式の場合は符号を用いてそれぞれ表すことができるようになっている。また、この無線リソースは、フロー毎（ユーザ毎又はパケット毎）のデータを送信するために各々割り当てられるものでもある。
【００６４】
この場合、無線リソースは、後述する図４および図５（ａ），図５（ｂ）にそれぞれ示すように、時間，周波数および符号を座標軸（基底）とする３次元無線リソース空間における所望の空間範囲（１又は複数の直方体で囲まれた容積）に対応させることができる。そして、スケジューラ１は、３次元無線リソース空間範囲を分割しその分割した空間範囲にフローを割り当てし、複数の移動局２０に対してフローを含む無線信号を送信するようになっている。
【００６５】
従って、時間，周波数および符号は、伝送媒体（無線リソース）である多次元空間の基底（またはパラメータ）といえる。以下、３次元空間として説明するが、時間，周波数および符号以外のパラメータを含むＦ次元空間に拡張することもできる（Ｆは自然数を表す。）。
（４−２）スケジューラ１
スケジューラ１は、Ｆ次元空間のパラメータを有する無線リソースをＦ次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、その無線リソースについて、個々のパケットフローごとの割り当て量を決定するために、伝送状態（伝送品質およびＱｏＳ要求）に基づいて重み係数を決定し、そして、その重み係数に応じたリソース領域を、個々のフローに対して割り当てるものである。
【００６６】
ここで、伝送品質は、例えばＣＩ比等の伝送路の品質であり、変調多値数，符号化率Ｒ又は拡散率等の伝送パラメータを含む。ＱｏＳは通信品質の保証および帯域確保等を実現する技術である。また、ＱｏＳ要求は通信品質に関する情報を表すものであって具体的には対向する各移動局２０から送信されるメッセージを表す。以下の説明においては、特に断らない限り、これらの伝送品質とＱｏＳ要求とが伝送状態を表すものとして説明する。
【００６７】
また、スケジューラ１は、時系列に複数の移動局２０に対して割り当てする（図１８（ａ）参照）のみならず、周波数および符号についても割り当て可能になっている。さらに、スケジューラ１は、管理又は制御する各バッファの保持領域に関する情報を制御情報（制御情報データ）として、以下に述べるコードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）に入力するようになっている。そして、複数のフローが多重化された多重信号は、合成部２２およびＩＦＦＴ部２３をそれぞれ介して時間軸信号に変換され、この変換された時間軸信号は、ＧＩ挿入部２４にてＧＩを挿入され、送信部１０ｂおよびＲＦ回路部１０ｃをそれぞれ経て無線送信されるのである。
【００６８】
これにより、無線リソースの配分は、常時監視され、また、時間，周波数および符号の各無線リソースが、効率的に使用される。さらに、ＱｏＳに応じて適切なリソース配分が可能となり、無線リンク（無線区間）におけるスループットが向上する。
このスケジューラ１による無線リソースの配分機能は、入力されたパケットを保持する入力バッファ２と、出力するパケットを保持する出力バッファ３との各保持領域を、各パケットに付された優先度に基づいて管理又は制御することにより、発揮される。このスケジューラ１の構成については、図４を参照して後述する。
【００６９】
（４−３）コードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）
次に、図２に示すコードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）は、いずれも、（i）スケジューラ１からのパケットを符号化し、（ii）その符号化されたパケットを一次変調し、（iii）その後、受信側の移動局２０にてチャネル推定等の復調処理に用いられる既知信号であるパイロット信号（Pilot）を一次変調されたパケットに多重又は挿入し、（iv）パイロット信号を含む変調パケットをシリアル／パラレル変換し、（v）その後、拡散変調した信号を全コードチャネル数分多重する合成部２２に出力するものである。コードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）は、エンコーダ（Encoder）２１ａと、変調部（Data Modulator）２１ｂと、多重部（MUX）２１ｃと、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２１ｄと、Ｎp（Ｎpは自然数を表す。）個の複製部（Copier）２１ｅと、ｍ個の乗算部（乗算器）７０と、拡散符号生成部（Spreading Code Generator）２１ｆと、変数メモリ３２とをそなえて構成されている。
【００７０】
ここで、Ｎusr，ｎ，Ｎp，ＳＦおよびｍについて詳述すると、Ｎusrはユーザ数を表し、ｎはコードチャネル数を表し、かつｎは符号数又は符号平面数に等しい。また、Ｎpはパラレルビット列の数を表し、ＳＦは拡散率を表し、ｍはサブキャリア数を表す。従って、多重部２１ｃから出力される１本のシリアルビット列は、シリアル／パラレル変換部２１ｄにてＮp本のパラレルビット列に変換され、これらのパラレルビット列Ｎpは、Ｎp個の複製部２１ｅにおいて、拡散率ＳＦに等しいビット数の複製が生成され、生成された各ビット列がパラレル出力される。そして、１個のコードチャネル毎の信号処理部部＃０から拡散符号を乗積されたＮp・ＳＦ本のパラレルビット列が出力される。従って、Ｎp・ＳＦがサブキャリア数ｍに相当する。さらに、（ｎ−１）個の信号処理部＃１〜＃（ｎ−１）からも、それぞれ、ｍ本のサブキャリアがｍ個の合成部２２にて合成され、ｍ本のサブキャリアが、逆高速フーリエ変換部２３に入力され、逆高速フーリエ変換された１本のビット列がＧＩ挿入部２４に入力されるのである。
【００７１】
次に、ｎ個のコードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）は、いずれも、スケジューラ１から符号化率，変調多値数および拡散率を含む制御情報を入力され、この符号平面を割り当てられたフローに対して、符号化率，変調多値数および拡散率の変更およびその変更タイミングを制御することにより実際のリソース割り当てを行なう。また、各コードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）は、それぞれ、同一構成になっており、信号処理部＃１〜＃（ｎ−１）はいずれも信号処理部＃０と同一なので重複した説明を省略し信号処理部＃０について詳述する。
【００７２】
エンコーダ２１ａは、スケジューラ１から出力されるシリアルデータを符号化する。また、符号化されたシリアルデータ列から符号化率に応じて予め決められた符号語を中抜き（削除又は間引き）する場合もある（この処理をパンクチャード処理という）。そして、受信側において、復調されたデータがパンクチャード復号処理され、そのパンクチャード処理されたデータがビタビ復号器等の復号器を用いて軟判定復号されるようになっている。すなわち、受信側は、受信データについて最も確からしい符号系列を推定するのである。これにより、誤り訂正効果が図れる。
【００７３】
そして、変調部２１ｂは、エンコーダ２１ａからの符号化データを、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等を用いて一次変調して一次変調データを出力するものである。また、変調部２１ｂは、スケジューラ１からの制御情報に基づいて変調方式のうちの変調多値数を変更可能になっている。多重部２１ｃは、変調部２１ｂからの一次変調データにパイロット信号を挿入するものである。シリアル／パラレル変換部２１ｄは、多重部２１ｃから出力されるシリアルビット列を、Ｎp本のパラレルビット列に変換出力するものである。
【００７４】
そして、各複製部２１ｅは、シリアル／パラレル変換部２１ｄからのＮp本の出力のうち１本のビット列の１ビットを、周波数方向の拡散率ＳＦ（Spreading Factor）に対応する数だけ複製出力するものである。従って、Ｎp個の複製部２１ｅから出力される全ビット列は、多重部２１ｃからの１本のシリアルビット列のＮp・ＳＦ倍であり、このＮp・ＳＦ本がサブキャリア数ｍに相当する。なお、「・」は乗算を表す。
【００７５】
拡散符号生成部２１ｆは、スケジューラ１からの制御情報に基づいた拡散率の拡散符号を生成出力するものである。この機能は例えばシフトレジスタ等によって発揮される。また、ｍ個の乗算部７０は、各複製部２１ｅからのデータと、拡散符号生成部２１ｆからのデータとを乗算出力するものである。
さらに、変数メモリ３２は、割り当て領域の位置と割り当て領域の大きさ（範囲）とを含む情報データを、受信ベースバンド処理部３０（移動局）等の受信側装置に対して通知するためのデータを保持している。このデータ例は、受信側開始位置を示す変数（例えば「ＳＰ」とする）およびこの変数ＳＰと同一次元を有し開始位置からの大きさを示す変数（例えば「ｓｉｚｅ」とする）である。そして、送信ベースバンド処理部５０のリソース割り当て制御部（後述する割り当て部５）が、変数ＳＰおよび変数ｓｉｚｅを移動局２０に対して送信する。
【００７６】
これにより、コードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）からｍ本のデータが出力され、各データがｍ個の合成部２２に入力される。
また、１個の合成部２２は、ｎ個のコードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）からの１本のデータを加算して、同相成分および直交成分（Ｉ，Ｑ）を有するｍ本の複素サブキャリア信号を出力するものである。さらに、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２３は、ｍ本のサブキャリア信号を所定時間毎に逆高速フーリエ変換して出力するものである。また、ＧＩ挿入部２４は、フレームにガードインターバルを挿入するものである。
【００７７】
これにより、Ｎusr名のユーザ＃０〜＃Ｎusr-1からの情報データは、スケジューラ１において割り当て符号数に相当するｎ本の出方路にスイッチングされる。そして、スイッチングされたｎ本のデータ列は、制御情報とともに、信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）のそれぞれに入力され、コードチャネル毎の信号処理部＃０〜＃（ｎ−１）において、制御情報に基づいて符号化，一次変調および拡散等の各処理が行なわれた後、ＯＦＤＭ変調され、送信部１０ｂおよびＲＦ回路部１０ｃを経て無線信号が送信される。
【００７８】
（５）本発明の無線リソース制御方法
本発明の無線リソース制御方法は、基地局１０の送信ベースバンド処理部５０（図１参照）に設けられたスケジューラ１が、加入者電話機８５ａ又はサーバ８８ａから移動局２０に対して送信したフローに対して無線リソース（時間，周波数および符号）を分割割り当てすることにより、限られた無線リソースの配分を制御するものである。そして、スケジューラ１は、その配分量を算出（又は取得）するために、以下に述べる無線リソース空間を用いる。
【００７９】
（５−１）無線リソース
上述したように無線リソースは、パケットを伝送するための媒体であり、その無線リソースを定量的に評価するパラメータとして、アクセス方式がＴＤＭＡ方式の場合は時間、ＣＤＭＡ方式の場合は符号、ＦＤＭＡ方式の場合は周波数をそれぞれ用いて表される。そして、スケジューラ１は、この無線リソースを、フロー毎に割り当てるようにしている。ここで、フロー毎の割り当てとは、各フローのデータを送信する際に使用する時間，周波数帯域および符号チャネルを決定することである。
【００８０】
（５−２）無線リソース空間
図４は本発明の第１実施形態に係る無線リソース空間を説明するための図である。この図４に示す無線リソース空間は、時間，周波数および符号によって表される無線リソースを表示するものである。具体的には、スケジューラ１が、送信すべきパケットの伝送量を３次元無線リソース空間の範囲に割り当てることにより、フロー毎に、「どのように割り当てするか」を適切に制御するのである。すなわち、スケジューラ１は、無線リソースをＦ次元（例えば３次元）空間として捕らえている。
【００８１】
各座標軸は時間，周波数および符号であり、また、時間，周波数および符号は、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各間隔を有する。ここで、Δｔ，ΔｆおよびΔｃは、いずれも、移動通信システム１００の伝送仕様等によって決まる最小単位であって、Δｔ，Δｆはそれぞれ最小の時間区間，周波数区間を表し、Δｃは１枚の符号平面を表す。これにより、Δｔ，ΔｆおよびΔｃは、それぞれ、単位無線リソースとして機能している。
【００８２】
また、時刻ｔ0〜ｔL-1は基地局１０が用いる複数のタイムスロットの切り替えタイミングに相当し、周波数ｆ0〜ｆM-1は基地局１０が用いる複数のキャリア周波数を表す。さらに、符号軸は周波数軸と時間軸とのいずれとも独立であり、この独立した符号は、符号平面Ｃ0，…，ＣN-2，ＣN-1によって表示されている。すなわち、各符号平面Ｃ0，…，ＣN-2，ＣN-1は、同一周波数かつ同一タイムスロットで送信するＮ個のフローを識別するためのものである。
【００８３】
また、Δｔはサンプリング周期を表し、Δｆは各キャリア帯域を表し、そして、Δｃは符号平面を表す。なお、符号平面については後述する。
さらに、誤り訂正方式、変調方式、拡散率等によりシンボル長が決定するので、リソースを分割配分する場合の最小単位はΔt，ΔfおよびΔcの整数倍（０以上の整数倍）となる。一方、乗積する整数の大きさは、各アクセス方式のパラメータの組み合わせにより異なる。従って、基本の分割は最小単位Δt，ΔfおよびΔcとすることが望ましい。
【００８４】
これにより、スケジューラ１は、無線リソース空間を、所望の大きさ（又は範囲）に分割し、分割した各直方体（立方体をも含む）の容積に送信すべきパケット量を割り当てる。
また、使用可能な無線リソースを柔軟又はフレキシブルに配分するためには、無線リソースの分割単位の大きさはできるだけ小さい方が望ましい。
【００８５】
（５−３）分割単位
図５（ａ）〜図５（ｅ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る無線リソースの分割単位を説明するための図である。この図５（ａ）に示す分割単位は１個の直方体（立方体）であり、時間，周波数および符号の各幅を表す３辺の長さは（１・Δt，１・Δｆ，１・Δｃ）である。ここで、係数１，１，１はいずれも無線リソースパラメータ（時間、周波数、符号）量を表し、「・」は乗積を表す。そして、分割単位の３辺を乗積した（１・Δt）・（１・Δｆ）・（１・Δｃ）は、直方体の容積（単位無線リソース）に相当する。すなわち、リソース量が各パラメータ（１，１，１）の乗積として表される。
【００８６】
また、図５（ａ）に示す例において、単位無線リソース（１・Δt）・（１・Δｆ）・（１・Δｃ）を、（１・１・１）・（Δt・Δｆ・Δｃ）のように表す。以下の説明においては、直方体の３辺の長さが（Ｌ・Δt，Ｍ・Δｆ，Ｎ・Δｃ）の場合、無線リソース量を（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）と表す。なお、（１・１・１）・（Δt・Δｆ・Δｃ）および（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）の各表示は、（Δt・Δｆ・Δｃ）・（１・１・１）および（Δt・Δｆ・Δｃ）・（Ｌ・Ｍ・Ｎ）とすることもできる。Ｌ，Ｍ，Ｎはいずれも０以上の整数を表す。
【００８７】
これにより、スケジューラ１（図３に示すリソース割り当て制御部５）が、３次元空間において、少なくとも上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲を、単位無線リソースとして割り当てるようになっている。
また、図５（ｂ）に示す分割単位は２個の直方体であり、無線リソースは（２・１・１）・（Δt・Δｆ・Δｃ）である。さらに、図５（ｃ），図５（ｄ）および図５（ｅ）に示す重み付け単位無線リソースは、それぞれ、（３・２・４）・（Δt・Δｆ・Δｃ），（１・５・１）・（Δt・Δｆ・Δｃ），（１・１・４）・（Δt・Δｆ・Δｃ）で表される。
【００８８】
このように、本発明の無線リソース制御方法は、無線リソース全体を無線リソース空間とみなし、無線リソースの割り当て領域を直方体になるように配置する。
（５−４）本発明の無線リソース制御方法
本発明の無線リソース制御方法は、基地局１０が無線リンクを用いて複数のフローを送信するにあたり、基地局１０は、無線リソース空間（図４参照）における無線リソース割り当て更新周期Ｔ内の無線リソースを、時間、周波数、符号のうちの少なくとも一つ以上のパラメータを用いて、それぞれ、時間区間ｔ0〜ｔL-1（分割単位はΔｔ）と、周波数区間ｆ0〜ｆM-1（分割単位はΔｆ）と、Ｃ0〜ＣN-1（分割単位はΔｃ）とに分割する。
【００８９】
ここで、Δｃは、１枚の符号平面を表しており、各符号平面において、移動通信システム１００によって決定される拡散率を有する符号が１種類以上設定されている。また、特定の符号平面における１又は複数の符号と、その特定の符号平面と異なる他の全符号平面における１又は複数の符号とは、直交性を保持するようになっている。
さらに、基地局１０は、分割した全ての使用可能な無線リソースを、伝送中のフローｆlw＃０〜ｆlw＃（ｋ−１）に対して、各伝送品質およびＱｏＳ要求等を考慮して定められた重み係数ｗkに基づいて、式（１）に示す領域を割り当てる。なお、ｋは整数を表す。
【００９０】
【数６】
2005117579.tif 000008
…式（１）
【００９１】
また、基地局１０のリソース分割制御部４は、複数のパケットフローのそれぞれについて、フロー毎の移動通信システム１００の伝送仕様にしたがった変調方式、符号化方式又は拡散率等に基づいて最小割り当て単位Ａｍｉｎkを出力する（式（２））。
【００９２】
【数７】
2005117579.tif 000009
…式（２）
【００９３】
そして、基地局１０は、式（２）を満たす整数最大のＮＡkを決定して無線リソースを割り当てるのである。
（５−５）無線リソースパラメータの組み合わせ
上記の例は、伝送パラメータ数が３個の場合におけるものである。一方、パラメータ数が２個の場合、重み付けされた無線リソースは平面の所定範囲の面積又は領域を割り当てられ、パラメータ数が１個だけの場合、重み付け無線リソースは線分又は半直線の長さを割り当てられる。従って、単位無線リソースは、１〜３次元のそれぞれについて形状が異なる。
【００９４】
３種類のパラメータの組み合わせは、（i)「時間，周波数，符号」，（ii）「時間，周波数，なし」，(iii)「時間，符号」（「時間，なし，符号」），(iv)「時間のみ」（「時間，なし，なし」），(v)「周波数，符号」（「なし，周波数，符号」），(vi)「周波数のみ」（「なし，周波数，なし」），(vii)「符号のみ」（「なし，なし，符号」）である。これらのうちの（i）は図４に示す全体の無線リソース空間に対応し、（ii）は図４の底面（後述する符号平面Ｃ0）に対応するとしてよい。
【００９５】
図６（ａ）は本発明の第１実施形態に係る第２の無線リソース空間を示す図であって、（iii）に対応し、パラメータは時間および符号である。さらに、図６（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る第３の無線リソース空間を示す図であって、（iv）に対応し、パラメータは時間のみである。なお、（v），（vii）に対応するものは図４に示すものである。加えて、図６（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る第５の無線リソース空間を示す図であって、（vi）に対応し、パラメータは周波数のみである。
【００９６】
そして、リソース割り当て制御部５が、上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも２つによって定まる２次元平面領域を、重み付け単位無線リソースとして割り当てるようにもできる。
（６）スケジューラ１の構成
次に、スケジューラ１の構成を説明してスケジューラ１による上記無線リソースの割り当てについて詳述する。
【００９７】
図３は本発明の第１実施形態に係るスケジューラ１のブロック図である。この図３に示すスケジューラ１は、入力バッファ２と、出力バッファ３と、リソース分割制御部４と、リソース割り当て制御部５とをそなえて構成されている。
ここで、入力バッファ２は、各ユーザからのパケットを保持するものであって、データを保持するＮusr個のサブバッファ２ａを有する。そして、出力バッファ３は、Ｎusr個のサブバッファ２ａからのパケットを保持するものであって、データを保持するｎ個のサブバッファ３ａを有する。ｎ個（Ｎｃ個）のサブバッファ３ａは、それぞれ、ユーザ＃０〜＃Ｎusr-1に接続されたＮusr個のサブバッファ２ａに接続されており、リソース分割制御部４からのスイッチング制御によって各サブバッファ２ａからのパケットをコードチャネル毎に並び替える。
【００９８】
さらに、リソース分割制御部４は、例えば３次元空間の要素を有する無線リソースを、３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するものである。この３次元空間の要素とは、時間，周波数および符号の各パラメータであり図４を参照して後述する。具体的には、リソース分割制御部４は、３次元空間の時間，周波数および符号のうちの少なくとも一以上のパラメータを、３次元空間の各基底に対応する単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各単位無線リソースに分割し、各ユーザの符号化率、変調多値、拡散率を考慮して最小割り当て単位Ａｍｉｎkを決定し、リソース割り当て制御部５に対して出力する。
【００９９】
次に、リソース割り当て制御部５は、複数のフローについて、リソース分割制御部４にて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数ｗkを重み付けした無線リソース領域を割り当てるものである。具体的には、リソース割り当て制御部５は、リソース分割制御部４にて決定された最小割り当て単位Ａｍｉｎkと、伝送品質およびＱｏＳ情報を考慮して決定した無線リソース割り当てにおける重み係数ｗkにしたがって各フローの割り当て領域を決定し、各フローのデータ系列が、割り当て領域にしたがって処理されるように制御する。
【０１００】
さらに詳述すると、リソース割り当て制御部５は、時間および周波数の各領域については、サブバッファ３ａへのフローの格納順に基づいて制御し、また、符号については、複数のサブバッファ３ａのうちの「どのサブバッファ３ａを選択するか」に基づいて制御する。
そして、リソース分割制御部４が、３次元空間の時間，周波数および符号のうちの少なくとも一以上のパラメータを有する無線リソースについて、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各単位無線リソースの大きさを決定して割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を評価し、割り当て制御部５が、複数のパケットフローについて、割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）のそれぞれに、伝送状態としての複数のパケットフローの伝送品質および通信品質に関する情報に基づいて決定した重み係数ｗkを重み付けした重み付け無線リソース領域ｗk・（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を割り当てるようになっている。
【０１０１】
リソース割り当て制御部５は、符号化部２１ａ，変調部２１ｂおよび拡散部（複製部２１ｅ，拡散符号生成部２１ｆ，乗算部７０）に対して制御情報をも出力する。なお、伝送品質は、変調多値数、符号化率Ｒ、拡散率等の伝送パラメータを含む。
これにより、スケジューラ１の外部（例えばスケジューラ１に組み込まれた主制御ソフトウェア等の上位層）からのＱｏＳ情報と、適応変調符号化制御方式等により決定される伝送品質とに基づいて、割り当て帯域が制御される。すなわち、入力バッファ２と、出力バッファ３との各保持領域が、リソース割り当て制御部５において制御されるのである。
【０１０２】
また、これにより、時間，周波数および符号の各無線リソースが、効率的に使用されるとともに、ＱｏＳに応じて適切にリソースが配分され、無線リンクにおけるスループットが向上する。
（７）割り当て領域に関する変数の送受信方法
本発明の無線リソース制御方法は、基地局１０が割り当て領域に関する変数として、割り当て領域の開始位置と、割り当て領域の大きさとを表す変数を送信し、移動局２０（以下に述べる受信ベースバンド処理部）が、３次元空間において、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲の開始位置と３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を、情報データから抽出するように割り当て領域に関する変数を復調して、情報データが含まれる領域を知るようになっている。以下、受信ベースバンド処理部３０の構成と、割り当て領域に関する変数の送受信方法とを説明する。
【０１０３】
（７−１）無線受信装置３０
図７は本発明の第１実施形態に係る無線受信装置３０の要部を示す図である。この図７に示す無線受信装置３０は、変調方式，符号化方式又は拡散率等、移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のフローを無線受信する無線受信装置３０であって、シンボルタイミング検出部３０ａと、ガードインターバル除去部（削除部）３０ｂと、高速フーリエ変換部３０ｃと、Ｎcode個のデコーダ３１（ＣＯＤＥ＃０〜ＣＯＤＥ＃（Ｎcode−１）と表示されたもの）とをそなえて構成されている。
【０１０４】
ここで、シンボルタイミング検出部３０ａは、受信部２０ｂ（図１参照）より出力された受信ベースバンド信号を用いてシンボルタイミングを検出し、また、このシンボルタイミングを表すシンボルタイミング情報をガードインターバル除去部３０ｂに入力するものである。なお、この検出は例えば、複数のマルチパスを介して伝送する無線信号の遅延時間等を考慮されて行なわれる。
【０１０５】
そして、ガードインターバル除去部３０ｂは、シンボルタイミング検出部３０ａから入力されるシンボルタイミング情報に基づいて、受信部３０ｂから出力されたベースバンド信号からガードインターバルを除去するものである。さらに、高速フーリエ変換部３０ｃはガードインターバル除去部３０ｂからのデータについて、所定時間毎に高速フーリエ変換して出力するものである。
【０１０６】
また、Ｎcode個のデコーダ３１は、いずれも、高速フーリエ変換部３０ｃからのパケットについて伝送に用いられたサブキャリアを推定し推定したサブキャリアに割り当てられた符号をパケットに乗積して逆拡散変調し、この逆拡散変調したパケットを２次復調（送信側の１次変調に対応する処理）して出力するものであって、高速フーリエ変換された複数のサブキャリアのチャネルを推定するチャネル推定部３１ａと、全割り当て符号を生成して出力する拡散符号生成部３１ｂと、この拡散符号生成部３１ｂから出力された割り当て符号と受信データとを乗算したデータを加算する積算部２２ａと、逆拡散処理されたパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）３１ｃと、シリアルデータを復調する復調部（Data Demodulator）３１ｄと、復調されたシリアルデータを逆パンクチャード処理するデコーダ（Decoder）３１と、変数ＳＰ（Space）および変数ｓｉｚｅ（Size）を格納する変数メモリ３２とをそなえて構成されている。
【０１０７】
なお、図７に示す無線リンクは、マルチパスフェージングによる劣化を表すマルチパスフェージングチャネル９０と、他のセルの基地局から送信されるサブキャリアにより劣化する干渉９１と、加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise）９２との各品質劣化要因を有する。
これにより、無線信号は、遅延時間の異なる複数のパスを経由して伝播し、無線リンクにおいて、他の基地局からのサブキャリアにより干渉され、また、他のセルおよび自セルに属する移動局からのキャリアにより干渉され、これらのサブキャリアが、各移動局２０に対して干渉する。これに加えて、加法的白色ガウス雑音９２が全周波数に無線信号に線形加算され、無線リンクにおいて劣化した無線信号が移動局２０にて受信される。
【０１０８】
また、これにより、デコーダ３１は、（i）高速フーリエ変換部３０ｃからの各サブキャリアに関しチャネル推定部３１ａが推定したチャネル推定値に基づいてチャネル補償を行ない、（ii）送信側から通知された制御信号を用いて取得する。そして、各デコーダ３１は、（iii）拡散符号拡散生成部３１ｂにて生成される既知の拡散符号を乗算部７０にて乗積し、（iv）各乗算部７０にて乗積した拡散符号を積算部２２ａにて加算することにより逆拡散する。各デコーダ３１は、（v）この逆拡散された信号を、復調（送信側の１次変調に対応する処理）し、（vi）復調データを、デコーダ３１にて復号した後出力する。各デコーダ３１は、変数ＳＰおよび変数ｓｉｚｅを、変数メモリ３２から読み出している。ここで、各機能ブロックは変数メモリ３２に格納される変数ＳＰおよび変数ｓｉｚｅにしたがって、使用すべき拡散符号，変調方式，符号化率およびそれを用いるタイミングを制御する。
【０１０９】
なお、Ｎcode−１個のデコーダ３１（ＣＯＤＥ＃１〜ＣＯＤＥ＃（Ｎcode−１）はデコーダ＃０と同一構成なので重畳説明を省略する。
従って、本発明の受信ベースバンド処理部３０は、３次元空間の要素を有する無線リソースを、３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、複数のパケットフローに対して伝送状態に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリ３２を設け、変数メモリ３２に格納された情報データに基づいて、複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部３０をそなえて構成されたことになる。
【０１１０】
これにより、デコーダ３１は、３次元空間の要素を表す無線リソースを３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、無線リソースに対して各フロー毎の伝送品質およびＱｏＳ要求により決定した重み係数に基づいて割り当てられた無線リソースによって送信された情報データを受信する。また、受信部３０ｂは、３次元空間において、少なくとも単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲の開始位置と３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を受信する。
【０１１１】
（７−２）割り当て領域に関する変数の送受信方法
そして、送信ベースバンド処理部５０のリソース割り当て制御部５が、時間，周波数および符号のうちの１個以上の次元を有し割り当て領域の開始位置を示す変数ＳＰと、この変数ＳＰと同一次元を有し開始位置からの大きさを示す変数ｓｉｚｅとを無線受信装置３０に対して送信する。一方、無線受信装置３０は、送信ベースバンド処理部５０から送信され、無線受信装置３０にて受信、復調した変数ＳＰおよび変数ｓｉｚｅを格納した変数メモリ３２を読み出し、変数ＳＰと変数ｓｉｚｅとに基づいて情報データが含まれる領域を知り復調処理を行なう。
【０１１２】
図１７は本発明の第１実施形態に係る割り当て領域を説明するための図である。この図１７において、時間，周波数および符号の３次元を有する変数ＳＰを用いることにより、フロー１およびフロー２に対する各割り当て領域の開始位置を表し、この開始位置からの大きさを変数ＳＰと同一次元を有する変数ｓｉｚｅによって表している。
割り当て領域はそれを表す変数の数を最低限に抑えるため、すなわち、送信する制御情報量を最低限に抑えるため、１個の直方体で表されることが望ましいが、不可能な場合は２つ以上の直方体に分割することもできる。このとき、各直方体は隣接して配置することもできるし、離れた位置に配置することもできる。
【０１１３】
（７−３）１変数又は２変数の場合
変数ＳＰの個数は無線リソースを３次元空間とした場合３個であるが、３種類のパラメータのうちの１又は２種類のパラメータだけを用いて無線リソースを分割する場合は、その使用されないパラメータの大きさを１に設定する。これにより、基地局１０は、１又は２種類の変数を移動局２０（受信局）に送信し、移動局２０は１又は２変数の情報に基づいて復調処理を行なう。
【０１１４】
（７−４）Δｔ，ΔｆおよびΔｃ
式（１）におけるΔｔ，ΔｆおよびΔｃの各パラメータについて、Δｔがサンプリング周期（時間方向に拡散させる場合はチップレートと称することができる。）を表し、Δｆ，Δｃがそれぞれサブキャリア，符号を表す。なお、式（１）に示すＭはサブキャリア数を表す。従って、リソース分割制御部４が、上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcを、それぞれ、サンプリング周期，サブキャリア帯域および符号に分割し、無線リソース割り当て更新周期Ｔにおけるすべての無線リソース量を算出し、管理するのである。
【０１１５】
また、アクセス方式として、ＭＣ−ＣＤＭＡ（マルチキャリアＣＤＭＡ又はマルチキャリア符号分割多重）方式を適用され、上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcについて、それぞれ、サンプリング周期，サブキャリアおよび符号が割り当てられる。
（７−５）分割単位の大きさ
使用可能な無線リソースを柔軟に配分するためには、無線リソースの分割単位の大きさはできるだけ小さい方が望ましい。このため、図１に示す無線リソース空間は、時間，周波数および符号を移動通信システム１００の伝送仕様等によって決まる最小単位Δｔ，ΔｆおよびΔｃに分割されている。具体的には、Δｔはサンプリング周期を表し、Δｆは各キャリア帯域を表し、そして、Δｃは符号平面を表す。なお、符号平面については後述する。
【０１１６】
また、実用上無線リソースを分割配分する際の最小単位はΔｔ，ΔｆおよびΔｃの整数倍である。この整数倍の大きさは、移動通信システム１００の伝送仕様，誤り訂正符号化方式，変調方式および拡散率等において使用されているパラメータの組み合わせにより異なる。すなわち、基本となる最小の分割単位は、Δｔ，ΔｆおよびΔｃである。
（７−６）符号平面Ｃ0，…，ＣN-2，ＣN-1
個々の符号平面Ｃ0，…，ＣN-2，ＣN-1は周波数および時間等の２種類のパラメータを用いて表現される無線リソース平面である。また、２種類以上の符号の直交の有無については、異なる符号平面同士（例えばＣ0およびＣN-1）の符号系列は相互に直交する。この一方、符号平面間の２種類以上の符号について直交性が保証される場合、基地局１０は、同一の符号平面上に存在又は属する符号を繰り返し用いることもでき、あるいは、相互に直交しない符号の組み合わせを用いることもできる。
【０１１７】
例えば、リソース割り当て制御部５は、符号平面のうちの第１の符号平面に存在し一定の拡散率を有する第１の符号と、第１の符号平面に存在する他の第２の符号と、第１および第２の両方の符号に直交するとともに、第１の符号平面と異なる第２の符号平面に存在する第３の符号と、さらに、第１〜第３の各符号と直交し、第３の符号平面に存在する第４の符号とを、それぞれ、４種類のフローに割り当てることができる。この場合、第１の符号および第２の符号を用いて第１の符号平面を構成し、第３の符号により第２の符号平面を構成し、そして、第４の符号により第３の符号平面を構成している。
【０１１８】
（７−７）最小割り当て単位
無線リソースを割り当てるための最小単位は、移動通信システム１００の伝送仕様に応じて決定される。すなわち、リソース分割制御部４は、複数のフローのそれぞれについて変調方式（変調多値数），符号化方式（ＦＥＣ，符号化率Ｒ）又は拡散率ＳＦ等に基づいて空間範囲における最小単位（以下、最小割り当て単位Ａｍｉｎkと称する。）を決定し、リソース割り当て制御部５に対して出力する。例えば変調多値数をＮmod、符号化率をＲn／Ｒd、拡散率をＳＦとすると、Ａ・Ｒd／（Ｒn・Ｎmod）が整数となるような最小の整数Ａを決定し、図２３のＤ点においてＡｍｉｎk＝Ａ・（Ｒd・ＳＦ）／（Ｒn・Ｎmod）[chip]（ただし、Ｉ，Ｑの複素信号）となる。また、周波数方向への拡散率をＳＦf，、時間方向への拡散率をＳＦtとし、ＳＦ＝ＳＦf・ＳＦtのとき、Ａｍｉｎkは２次元となり、周波数方向にＳＦf、時間方向にＡ・（Ｒd・ＳＦ）／（Ｒn・Ｎmod）の大きさをもつことになる。
【０１１９】
また、リソース割り当て制御部５は、リソース分割制御部４にて分割された各無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を、送信中のフローの重み係数ｗkにしたがって割り当てる。ここで、リソース割り当て制御部５は、各フローに対して配分する帯域を、例えば以下の２種類の方法（Ｍ１）および方法（Ｍ２）を用いて決定する。すなわち、Ａｍｉｎkを最小単位として、割り当て更新周期内の全無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）が、送信中の複数のフローに対して重み係数ｗkにしたがって割り当てられるのである。
【０１２０】
（Ｍ１）リソース割り当て制御部５は、フローｋについて、式（２）を満たし、最大の整数ＮＡkを決定し、Ａｍｉｎk・ＮＡkをフローkに対して割り当てる。すなわち、リソース割り当て制御部５は、リソース分割制御部４から出力された最小割り当て単位Ａｍｉｎkを割り当て最小単位とし、重み係数ｗkに応じて重み付けして割り当て帯域を超えない最大の領域（Ａｍｉｎk・ＮＡk）を複数のパケットフローに対して割り当てる。
【０１２１】
（Ｍ２）リソース割り当て制御部５は、上記の割り当てですべてのフローに対してリソースの割り当てる。その後、リソース割り当て制御部５は、複数の単位無線リソースのうちの重み係数ｗkにしたがって割り当てた無線リソースを除く余剰無線リソースの容量内のパケットフローが少なくとも一以上存在する場合は、余剰無線リソースをパケットフローのうちの優先度が最大のパケットフローに対して割り当てる。
【０１２２】
これにより、リソース割り当て制御部５は、伝送時の誤り訂正方式（符号化率）、データ変調方式（変調多値数）、拡散方式（拡散率）等の移動通信システム１００の伝送仕様を考慮し、ＱｏＳ要求および回線品質等によって決まる重み付けに応じた割り当て帯域を超えない最大の帯域をすべてのフローに対して配分できる。そして、リソース割り当て制御部５が、前記方法（Ｍ２）を繰り返すことにより、余剰リソースが抑制される。
【０１２３】
（８）割り当ての詳細
（８−１）拡散率ＳＦに応じた最小割り当て単位
図８（ａ）および図８（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る拡散率ＳＦ（Spreading Factor）を用いた最小割り当て単位を説明するための図であって、１チップ時間（チップ間隔）に等しい複数の小枠からなる。太線により囲まれた部分（太線枠部分）が１ビットを表す。なお、これらの図８（ａ），図８（ｂ）に示す最小割り当て単位が生成される移動通信システム１００の一例は、チップレートが一定であり、拡散率ＳＦを変化可能なＣＤＭＡ方式である。
【０１２４】
ここで、図８（ａ）に示す最小割り当て単位は拡散率ＳＦ＝１におけるものであって、各ビット（太線枠部分）の時間長は１チップ時間である。従って、ビットレートはチップレートと等しくなり、最小割り当て単位と分割最小単位とが一致している。
図８（ｂ）に示す最小割り当て単位は拡散率ＳＦ＝４におけるものである。１ビット（太線枠部分）のデータが４チップに拡散されており、例えば「１，０，１，１」のビット列は「１１１１，００００，１１１１，１１１１」と表されている。実用上はこのビット列に拡散符号のランダムなビット列が乗算される。従って、移動局２０が各ビットを正しく復調できるように、基地局１０は、対応する４チップを要し、４チップ以下の３チップ〜１チップを分割の割り当て単位とすることはできない。この場合の最小割り当て単位は４チップとなる。
【０１２５】
このように、最小割り当て単位は、移動通信システム１００の伝送仕様の拡散率ＳＦに応じて決定される。
（８−２）ＦＥＣの符号化率Ｒに応じた最小割り当て単位
図９（ａ）〜図９（ｃ）はそれぞれＦＥＣの符号化率Ｒを用いた最小割り当て単位を説明するための図である。この図９（ａ）に示す最小割り当て単位は、符号化率Ｒ＝１／２の場合におけるものである。符号化率Ｒ＝１／２の符号器は、情報データ１ビットの入力に対して２ビットを出力する。従って、最小割り当て単位は、太線枠部分の２ビットとする。
【０１２６】
図９（ｂ）に示す最小割り当て単位は、符号化率Ｒ＝１／３の場合におけるものである。符号化率Ｒ＝１／３の符号器は、情報データ１ビットの入力に対して３ビットを出力する。従って、最小割り当て単位は、太線枠部分の３ビットとする。
さらに、図９（ｃ）に示す最小割り当て単位は、符号化率Ｒ＝１／２かつ拡散率ＳＦ＝２の場合におけるものである。１情報ビットは符号化後に２ビットとなり、また、その２ビットは拡散されて４チップになる。従って、最小割り当て単位は４チップとする。
【０１２７】
なお、上記の説明における割り当て単位は、単一次元に配置されて得られた単位であるが、２次元（時間・周波数）拡散を用いてＦ次元に配置することもできる。
（８−３）変調方式（変調多値数）に応じた最小割り当て単位
例えば、変調方式としてＢＰＳＫ（変調多値数は１）を採用した場合、変調後の１シンボルで１ビットの情報が伝送される。また、ＱＰＳＫ（変調多値数は２）の場合は１シンボル（１複素シンボル）により２ビットの情報が伝送される。１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：変調多値数は４）の場合は１シンボル（１複素シンボル）により４ビットの情報を伝送できる。すなわち、変調多値数をＮmodとすると、変調部５１ｂに入力されるビット列Ｎmodビットについ１シンボル（１複素シンボル）の信号が出力される。従って、１シンボル（１複素シンボル）を正しく復調するために、一次変調部（変調部５１ｂ）に入力されるビット数は、最小割り当て単位においてＮmodの整数倍となるように設定する。例えば、符号化率Ｒ＝１／３、Ｎmod＝４の場合、３ビット×４＝１２ビットとなる。
【０１２８】
従って、例えばＲ＝１／２，Ｎmod＝４およびＳＦ＝２の場合、図２３のマルチコード数を１とすると、エンコーダ１５０ａに対する入力２ビットに対して、変調部１５０ｃへの入力が４ビット、その出力が１複素シンボル、これを拡散部１５０ｄにおいて拡散処理するとＤ点ではＩ，Ｑそれぞれ２チップの複素信号となり、これが最小割り当て単位となる。
【０１２９】
このように、本発明の無線リソース制御方法は、基地局１０が網側からのフローに対し、移動通信システム１００の誤り訂正方式により決定される符号化率と、変調方式により決定される変調多値数と、拡散率等とを考慮して、最小割り当て単位を決定する。
（９）無線送受信装置
基地局１０は、本発明の送信ベースバンド処理部５０に加えて本発明の受信ベースバンド処理部３０を併せて設けた無線送受信装置として構成することもできる。
【０１３０】
図１０は本発明の第１実施形態に係る基地局の変形例を示す図である。この図１０に示す基地局１０′（本発明の無線送受信装置）は、変調方式，符号化方式又は拡散率等移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のフローを無線送受信するものである。この基地局１０′のスケジューラ１（図３参照）は、伝送媒体に関する３次元空間の要素を有する無線リソースを、３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソース（最小分割単位）に分割するリソース分割制御部４と、複数のパケットフローについて、リソース分割制御部４にて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態（具体的には伝送品質およびＱｏＳ要求）に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てる割り当て制御部５とをそなえている。
【０１３１】
これらに加えて、基地局１０′は、対向する送信ベースバンド処理部５０から送信された情報データであって、３次元空間の要素を有する無線リソースを、３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、複数のパケットフローに対して伝送状態（伝送品質およびＱｏＳ要求）に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリ３２と、変数メモリ３２に格納された情報データに基づいて、複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部３０とをそなえて構成されている。
【０１３２】
これにより、上り／下りの両方向について適切に無線リソースを割り当てできる。
（１０）移動通信システム（無線システム）１００
また、本発明の移動通信システム１００は、変調方式，符号化方式又は拡散率等移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する基地局１０（および１０′）と、移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する移動局２０とをそなえている。そして、基地局１０が、３次元空間において、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも１個に基づいて３次元空間範囲の開始位置と３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を送信するとともに、移動局２０が、空間範囲情報に基づいて、複数のパケットフローについて復調処理を行なう受信ベースバンド処理部３０をそなえて構成されている。
【０１３３】
（１１）動作説明
このような構成により、本発明の第１実施形態における無線リソース制御方法は、変調方式，符号化方式又は拡散率等移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のフローを無線送信する送信ベースバンド処理部５０と、複数のフローを無線受信する無線受信装置３０との間におけるものである。
【０１３４】
そして、送信ベースバンド処理部５０が、３次元空間として表される無線リソースを３次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割する（分割ステップ）。
また、送信ベースバンド処理部５０が、複数のフローのそれぞれについて分割ステップにて分割された複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態（伝送品質およびＱｏＳ要求）に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソースを割り当てる（割り当てステップ）。
【０１３５】
ここで、送信ベースバンド処理部５０と受信ベースバンド処理部３０との間における無線リンクが、ＯＦＤＭ方式を適用され、上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcが、それぞれ、サンプリング周期，サブキャリアおよび単位符号平面を表す。
すなわち、回線品質又は要求レート等のＱｏＳ情報等に基づいて、分割された無線リソースに（重み係数ｗk）が重み付けされ、その重み付けされた無線リソースがフロー毎に割り当てられる。また、リソース割り当て制御部５は、例えば要求レートに応じて重み係数ｗkを決定する場合、式（３）に示すように、重み係数ｗkを決定できる。
【０１３６】
【数８】
2005117579.tif 000010
…式（３）
【０１３７】
また、移動通信システム１００の伝送仕様に基づいて、最小割り当て単位Ａｍｉｎkが決定し、式（２）が成立する。ここで、ＮＡkはフローｋの最小割り当て単位が規定する割り当て数であり、基地局１０は、式（２）を満たす最大のＮＡkを設定することにより無線リソースの使用効率が最大となる。
【０１３８】
次に、割り当てる割り当てステップにて割り当てられた複数のフローに対して、送信ベースバンド処理部５０が、３次元空間において、少なくとも単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲の開始位置と３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を受信ベースバンド処理部３０に対して送信する（送信ステップ）。そして、受信ベースバンド処理部３０が、送信ステップにて送信された空間範囲情報に基づいて、複数のフローを復調する（復調ステップ）。
【０１３９】
このように、無線リソースが時間，周波数および符号の各最小割り当て単位に分割されるので、柔軟な割り当てが可能となり、移動通信システム１００全体のスループットが向上する。
また、このように、無線リソース空間に異なる拡散率のパケットフローを配分できるため、各種の移動通信システムの伝送仕様に応じて、伝送容量を柔軟に適応できる。さらに、同一の符号平面上に異なる符号化率のパケットフローを配分できるため、符号平面の利用効率が向上し、システム全体のスループットが向上する。
【０１４０】
そして、余剰無線リソースの発生を最低限に抑制でき、やはり、スループットを向上させることができる。
（Ａ１）効果の一例
次に、図１１および図１２を参照して、同一条件において、上記の方法（Ｍ１）と方法（Ｍ２）とを用いた場合において、それぞれ、無線リソース割り当てと、無線リソースの使用効率の改善とのそれぞれについて説明する。図１１，図１２はいずれも周波数と時間とにより決定される平面でリソース割り当てした場合である。
【０１４１】
図１１は本発明の第１実施形態に係る方法（Ｍ１）を用いた場合の無線リソース使用効率を説明するための図であって、スケジューラ１によって割り当てられたユーザ＃１〜３の各割り当て領域（１，２，３で表示したもの）と余剰領域（空白の部分）とが表示されている。
ここで、ユーザ＃１については、拡散率ＳＦ＝１，符号化率Ｒ＝１／２および変調多値数Ｎmod＝２であるので、最小割り当て単位Ａｍｉｎkは最小分割単位（Δｔ・Δｆ）１個分（図１１の左下部参照）に相当する。さらに、ユーザ＃２については、拡散率ＳＦ＝２，符号化率Ｒ＝３／４および変調多値数Ｎmod＝２であるので、最小割り当て単位Ａｍｉｎkは最小分割単位４個分に相当する。そして、ユーザ３については、拡散率ＳＦ＝４，符号化率Ｒ＝１／３および変調多値数Ｎmod＝２であって、最小割り当て単位Ａｍｉｎkは最小分割単位１２個分に相当する。
【０１４２】
次に、ユーザ＃１〜３のそれぞれについて得られた最小割り当て単位Ａｍｉｎ1，Ａｍｉｎ2およびＡｍｉｎ3を用いて、ユーザ＃１〜３のそれぞれについて最大帯域ＮＡ1，ＮＡ2およびＮＡ3を計算する。
ユーザ＃１については、１・ＮＡ1≦６４・０．２により、ＮＡ1≦１２．８が得られ、この式を満たすＮＡ1＝１２である。また、ユーザ＃２については、４・ＮＡ2≦６４・０．３によりＮＡ2＝４である。さらに、ユーザ３については、１２・ＮＡ3≦６４・０．５によりＮＡ3＝２である。そして、スケジューラ１は、ユーザ＃１〜３について、それぞれ、ＮＡk・Ａｍｉｎkの領域を割り当てる。
【０１４３】
これにより、ユーザ＃１の１２個の領域は、最小分割単位１個がＮＡ1個（１２個）だけ割り当てられる。また、ユーザ＃２の１６個の領域は、最小分割単位４個がＮＡ2個（４個）だけ割り当てられ、そして、ユーザ３の２４個の領域は、最小分割単位１２個がＮＡ3個（２個）だけ割り当てられる。なお、余剰無線リソースは、最小分割単位１２個分（空白部分）である。従って、無線リソース使用効率は８１．２５％である。
【０１４４】
このように、無線リソースが誤り訂正方式等に応じて重み係数ｗk（ｗｋで表示したもの）による割り当て帯域を超えない最大の整数ＮＡk（ｋは１〜３のいずれかを表す。）において、ユーザ１〜３に対してリソースを割り当てることができる。
一方、方法（Ｍ２）が用いられた場合は図１２に示すようになる。
図１２は本発明の第１実施形態に係る方法（Ｍ２）を用いた場合の無線リソース使用効率を説明するための図である。
【０１４５】
図１１では、ユーザ＃１については、１・ＮＡ1≦６４・０．２によりＮＡ1＝１２である。また、ユーザ＃２については、４・ＮＡ2≦６４・０．２によりＮＡ2＝４である。さらに、ユーザ３については、１２・ＮＡ3≦６４・０．２によりＮＡ2＝２であった。このときの余剰リソースは最小分割単位１２個分である。次に、最小割り当て単位Ａｍｉｎkが、余剰リソース以下となるユーザがないかを、優先順位の高いユーザ、すなわち、重み係数ｗk（ｗｋで表示したもの）の最大のユーザから調べる。ここではユーザ３が選択される。Ａｍｉｎ3＝１２であるから、ユーザ３にさらにＡｍｉｎ3１個分を割り当てる。このとき、余剰無線リソースは０であり、無線リソース使用効率は１００％である。
【０１４６】
（Ｂ）本発明の第２実施形態の説明
第２実施形態においては、符号の直交性の維持と、複数の拡散率が混在する場合における無線リソース制御方法について説明する。
複数の移動局２０は、周波数およびタイムスロットを用いるのみならず、各符号平面に属する符号により移動局２０を識別しなければならないので、各符号平面（図４等参照）に与えられる各符号は、符号平面間において相互に直交している必要がある。加えて、移動通信システム１００の構成の差違に基づいて、基地局１０は、異なる拡散率が混在する場合があり、これらに応じた符号を用いることが好ましい。
【０１４７】
このため、第２実施形態においては、符号平面間における相互直交と、基地局１０における複数の異なる拡散率ＳＦの処理とをそれぞれ可能にする符号としてＯＶＳＦ（Orthogonal Variable Spreading Factor）コードを用いる。
このＯＶＳＦコードは、拡散コードの１種類であって、拡散率ＳＦが異なるコード間の直交化が実現できる。ＯＶＳＦコードは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のチャネル分離に使用される。
【０１４８】
すなわち、リソース割り当て制御部５が、例えば、第１の符号平面と、第１の符号平面に存在する直交可変拡散率符号に属する１又は複数の同系列符号（符号ツリーにおいてある符号から派生した符号）と直交する異なる系列の符号をもつ第２の符号平面に分割するようになっている
図１３は本発明の第２実施形態に係るＯＶＳＦコードの階層構造を示す図である。この図１３に示す階層構造は拡散率ＳＦ＝８までの例である。この階層構造は、式（４）を用いて逐次的に生成できる。
【０１４９】
【数９】
2005117579.tif 000011
…式（４）
【０１５０】
また、同一の拡散率ＳＦを有する階層（ＳＦ＝１，２，４，８と付された部分）に属する複数のコード間は直交性が維持される。ＳＦ＝２においては、符号（１，１）および符号（１，−１）の積は、１・１＋１・（−１）＝０になる。さらに、ＳＦ＝８において、８種類の符号のうちの例えば符号（１，１，１，１，１，１，１，１）と、残りの７種類の各符号との積は０である。従って、８種類のコードは相互に直交している。
【０１５１】
図１４は本発明の第２実施形態に係るＯＶＳＦコードを用いた無線リソースの分割例を示す図である。この図１４に示す無線リソース空間は、符号平面＃１〜＃２を有する。ここで、一番下の符号平面は、ΔｆおよびΔｔにおける最小単位の分割を示したものである。
また、符号平面＃１は拡散率ＳＦ＝４であるフロー１に分配し、符号Ｃch，４，０が割り当てられている。符号平面＃２はフロー２（拡散率ＳＦ＝４）とフロー３（拡散率ＳＦ＝２）とに分配され、これらのうちのフロー２はＣch，４，２を割り当てられ、フロー３はＣch，２，１を割り当てられている。
【０１５２】
ここで、Ｃch，４，０およびＣch，４，２間と、Ｃch，４，０およびＣch，２，１間とは、相互に直交する。このため、符号平面＃２は、異なる拡散率ＳＦを有するフローが存在してもよい。なお、符号平面＃１〜＃２に属する各符号同士の位相がずれると直交性が失われる。このため、基地局１０は、この位相のずれが生じないように符号平面を配置する必要がある。
【０１５３】
従って、拡散方向（図１４に示す周波数軸方向）への最小割り当て単位が拡散率と等しくなる。
このように、本発明の無線リソース制御方法は、各符号平面上の符号として直交可変拡散率符号が用いられている。そして、同一符号平面上にはＯＶＳＦ符号の階層構造における同系列の１種類以上の符号が配され、一方、各符号平面間においては異なる系列の符号が配される。
【０１５４】
これにより、基地局１０は、同一符号平面上に異なる拡散率のパケットを配することが可能となり、また、異なる符号平面間の直交性は保持される。
（Ｂ１）本発明の第２実施形態の変形例の説明
無線リソースの配分は、全てのフローに対して、式（１）に示す重み係数ｗkが与えられる。変形例において、余剰リソースの発生を防止し、基地局１０は、その無線リソースの配分時に、移動通信システム１００の構成を考慮して最小割り当て単位を取得して割り当てる。
【０１５５】
図１５（ａ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰リソースの一例を示す図である。この図１５（ａ）に示すブロック（最小分割単位１３個分のブロック）Ｂは、所望のフローｋに対する重み係数ｗkに基づいて分配された領域である。また、図１５（ａ）に示す最小割り当て単位Ｕは例えば２ブロックからなり、基地局１０がこの最小割り当て単位Ｕを用いて各フローについての無線リソースを割り当てる場合において、各フローに割り当てられる領域は、太線枠部分の最小分割単位Ｕの１２ブロック分であり、１ブロック分は余剰無線リソースＷとなって割り当てられない。このため、本発明の無線リソース制御方法は、基地局１０が以下に述べる無線リソースの割り当て手順を行なうことにより、余剰無線リソースＷを適切に処理するようになっている。
【０１５６】
図１６は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソースの分配方法を説明するためのフローチャートである。基地局１０は、重み係数ｗkに基づいて最小割り当て単位を考慮した割り当て量を算出し（ステップＡ１）、余剰無線リソース量を算出し（ステップＡ２）、余剰無線リソースがあるか否かを判定する（ステップＡ３）。そして、ステップＡ３において、余剰無線リソースがない場合は、Ｎルートを通り基地局１０のリソース割り当て手順は終了する。
【０１５７】
一方、ステップＡ３において、余剰無線リソースがある場合はＹルートを通り、ステップＡ４において、基地局１０は、最小割り当て単位が余剰無線リソース量以下の量を有するフローが存在するか否かを判定する。
このステップＡ４における判定についてさらに詳述する。
図１５（ｂ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソース配分ができない場合の例を示す図である。この図１５（ｂ）に示す最小割り当て単位Ｕの量は、余剰無線リソースＷの量よりも大きいので、余剰無線リソースＷは最小割り当て単位Ｕを用いた再配分ができない。
【０１５８】
図１５（ｃ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソース配分ができる場合の例を示す図である。この図１５（ｃ）に示す余剰無線リソースＷの量は、最小割り当て単位Ｕの量よりも大きい。従って、余剰無線リソースＷは、最小割り当て単位Ｕを用いた再配分が可能である。
このように、基地局１０は、ステップＡ４において、最小割り当て単位Ｕの量が余剰無線リソースＷの量以下（図１５（ｃ）参照）のフローが存在するか否かを判定するのである。
【０１５９】
また、ステップＡ４において、上記のフローが存在しない場合、Ｎルートを通り、基地局１０の処理は終了する。一方、ステップＡ４において、上記のフローが存在する場合、Ｙルートを通り、ステップＡ５において、基地局１０は、最小割り当て単位Ｕの量が余剰無線リソースＷの量以下の条件に適合するフローのうちの優先度が最高のフローに余剰無線リソースを配分する。そして、ステップＡ５における配分処理が終了すると、基地局１０は、再度、ステップＡ２以降の各処理を続行し、再配分可能な余剰無線リソースがなくなるまで配分処理が続行される。
【０１６０】
次に、優先度を用いた処理を説明する。基地局１０は、最小分割単位を用いてｋ個のフローｋについて無線リソースを割り当てる。この割り当て後の余剰無線リソースを最小分割単位Ｎｓ個分とする。
また、余剰リソースの総和をＳＲと表し、最小割り当て単位をＡｍｉｎkと表し、フローｋの最小割り当て単位が規定する割り当て数を決定する。すなわち、基地局１０は、各フローｋについて、Ａｍｉｎk・ＮＳk（ＮＳk:１以上の整数）≦ＳＲをを満たすフローｋが１個以上存在する場合、基地局１０は、その１個以上のフローｋのうちの無線リソース割り当て優先度の最も大きいフローｋにＡｍｉｎk・ＮＳkを与えるようにしている。
【０１６１】
さらに、基地局１０は、Ａｍｉｎk′・ＮＳk′（ＮＳk′:１以上の整数）≦（ＳＲ− Ａｍｉｎk・ＮＳk）となるフローｋ′が存在する場合、フローｋ′にＡｍｉｎk′・ＮＳk′を与えるようにしている。
このような構成により、本発明の第２実施形態における無線リソース制御方法は、変調方式，符号化方式又は拡散率等移動通信システム１００の伝送仕様によって定められた伝送容量を有する複数のフローを無線送信する送信ベースバンド処理部５０と、複数のフローを無線受信する無線受信装置３０との間において行なわれる。
【０１６２】
まず、送信ベースバンド処理部５０が、Ｆ次元空間の要素を有する無線リソースをＦ次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、この単位無線リソースに基づいて、各フローに関する最小割り当て単位を決定する（分割ステップ）。
また、送信ベースバンド処理部５０が、分割ステップにて決定された最小割り当て単位をもとに、無線リソースに対して伝送品質およびＱｏＳ要求に基づいて重み係数を決定する（重み付けステップ）。
【０１６３】
そして、送信ベースバンド処理部５０が、分割ステップにおいて決定された最小割り当て単位と、重み付けステップにて決定された重み係数に基づいて、複数のフローに対してリソースの割り当て領域を決定するのである（割り当てステップ）。
さらに、割り当てステップが、全無線リソースに対して、誤り訂正方式，データ変調方式又は拡散方式に応じて重み付けした割り当て帯域を超えない、最小割り当て単位の整数倍となる最大の帯域を全てのフローに対して割り当てし（第１割り当てステップ）、最小割り当て単位が上記の割り当て済みの無線リソースを除く余剰無線リソースの容量内のフローが少なくとも一以上存在する場合は、余剰無線リソースをフローのうちの優先度が最大のフローに対して割り当てる（第２割り当てステップ）。そして、この後、第２割り当てステップが繰り返される。
【０１６４】
このように、無線リソースを柔軟に配分し、複雑になった無線リソース配分情報を最低限の情報量により、基地局又は移動局が移動局又は基地局に対して伝送することにより、その無線リソースを受信した移動局又は基地局は、パケットのデータ配置を正確に認識して復調することができる。
さらに、このようにして、高速かつ広帯域の信号伝送において、マルチパスフェージング耐性の高いマルチキャリア方式と適応し、広帯域移動通信においても柔軟な無線リソース配分ができ、効率的な伝送が可能となる。
【０１６５】
（Ｃ）従来技術と本発明との比較
（Ｃ１）特許文献１記載の通信リソース制御方法は、ＱｏＳにしたがったリソース割り当て方法であって、リソースが最小単位の時間スロットに割り当てられるものである。しかし、この特許文献１には、割り当てリソースの分割方法に関する技術は記載されていない。
【０１６６】
（Ｃ２）特許文献7記載のタイムスロットの分割は、元のフレームが数種類のサイズで等分割又は最小分割されるものである。これに対して、本発明を適用した最小分割単位は、誤り訂正符号化方式，変調方式又は拡散率が考慮されたものであって、受信側において復調処理が可能な最小ユニットである。
図２４（ａ），図２４（ｂ）はそれぞれ本発明が適用される最小割り当て単位の決定方法を説明するための図であり、また、図２４（ｃ），図２４（ｄ）はそれぞれ従来の技術を用いた割り当て単位（スロット）の決定方法を説明するための図である。
【０１６７】
この図２４（ａ）に示す情報データは、符号化率Ｒが１／２のものであり、２個の「符号化ビット（太線により囲まれた部分）」は、１情報ビットから符号器により生成され、かつ最小割り当て単位に相当する。また、図２４（ｂ）に示す情報データは、符号化率Ｒが１／３のものであって、３個の「符号化ビット（太線により囲まれた部分）」は、１情報ビットから符号器によって生成され、かつ最小割り当て単位を表す。
【０１６８】
さらに、図２４（ｃ），図２４（ｄ）はそれぞれ従来の技術を用いた割り当て単位（スロット）を説明するための図である。この図２４（ｃ）に示すスロットは、フレームが（１／２Ｎ）分割されたたものであり、符号化率Ｒが１／３の場合は、１情報ビットについて２ブロックを要し、また、奇数個のビットを伝送するときは、余剰領域が生じる。そして、図２４（ｄ）はフレームが（１／Ｎ）分割されたものであり、符号化率Ｒが１／３の場合は、１情報ビットについて１ブロックを要し、やはり、余剰領域が生じる。
【０１６９】
従って、本発明の無線リソース制御方法による最小分割単位は、特許文献７記載の分割単位よりも、無線リソースを有効に活用できる。
さらに、本発明の送信ベースバンド処理部５０は、割り当て領域の開始位置と割り当て領域の大きさとを表す変数を無線受信装置３０に対して送信し、無線受信装置３０が、この変数に基づいて各フローについて復調するものである。すなわち、本発明の無線リソース制御方法によれば、簡易な処理を用いて、割り当て領域の情報量の増大を抑制できる。
【０１７０】
（Ｃ３）特許文献３記載の受信機は、使用可能なリソースを複数のリソースブロックに分割し、各ブロックに対するビット系列のリソースブロック割り当て表に基づいて効率的にリソースを管理し、これにより、受信機は、自分宛のブロックを特定して復調するものである。これに対して、本発明の無線リソース制御方法は、リソースブロック割り当て表を用いずに、自分宛の割り当て領域を示す２種類の変数（開始位置および大きさ）を用いており、動的又は適応的にリソース量を制御できる。
【０１７１】
また、特許文献３には、割り当て表を用いたブロック分割方法に関する詳細は開示されておらず、さらに、他者宛の情報を含むため冗長な情報が多い。これに対して、本発明の無線リソース制御方法は、受信ベースバンド処理部３０が自分宛の情報（変数）だけを受信するので、無線リソースの利用効率が高い。
（Ｃ４）特許文献４記載の無線通信システム１００は、無線リソースの割り当て制御に関し、特に、無線リソースの割り当ておよび無線リソースの開放の各制御を効率よく割り当てる技術である。これに対して、本発明の無線リソース制御方法は、リソースの分割方法を工夫することで、利用効率を上げようとするものである。
【０１７２】
（Ｃ５）特許文献５記載の親局は、拡散符号とチップレートとを対応付けてリソースを管理しており、要求レートに応じてリソースを割り当てるように、拡散符号とチップレートとを変更し、さらに、マルチレートの実現を主提案としている。また、無線リソース自体の分割および割り当て方法は開示されておらず、時間および周波数について無線リソースを制御するようにはなっていない。
【０１７３】
（Ｃ６）特許文献６記載の資源管理デバイスは、利用密度の高いエリア内におけるＲＦ資源の効果的かつ公平な使用を達成するためのものである。また、複数の無線アクセス方式が存在する場合に、送信タイミングを制御等してアクセス方式間の干渉等を最小限にするようになっている。しかし、特許文献６には、無線リソース自体の分割および割り当て方法は開示されておらず、また、時間，周波数および符号について無線リソースを制御するようにはなっていない。
【０１７４】
（Ｄ）その他
本発明は上述した実施態様およびその変形態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
（Ｅ）付記
（付記１）  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置であって、
多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するリソース分割制御部と、
該複数のパケットフローについて、該リソース分割制御部にて分割された該複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てる割り当て制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、無線送信装置。
【０１７５】
（付記２）  該リソース分割制御部が、３次元空間の時間，周波数および符号のうちの少なくとも一以上のパラメータを有する無線リソースについて、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcの各単位無線リソースの大きさを決定して割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）［Ｌ，Ｍ，Ｎは整数を表す。］を評価し、
該割り当て制御部が、該複数のパケットフローについて、該割り当て更新周期内の全ての無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）のそれぞれに、該伝送状態としての該複数のパケットフローの伝送品質および通信品質に関する情報に基づいて決定した重み係数ｗk（ｋは整数を表す。）を重み付けした重み付け無線リソース領域ｗk・（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記１記載の無線送信装置。
【０１７６】
（付記３）  該リソース分割制御部が、
該複数のパケットフローのそれぞれについて、伝送仕様にしたがった変調方式，符号化方式又は拡散率に基づいて最小割り当て単位Ａｍｉｎkを出力するように構成されたことを特徴とする、付記２記載の無線送信装置。
（付記４）  該リソース割り当て制御部が、
該リソース分割制御部にて分割された各無線リソース（Ｌ・Ｍ・Ｎ）・（Δt・Δｆ・Δｃ）を、送信中のパケットフローの該重み係数ｗkにしたがって割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記２又は付記３記載の無線送信装置。
【０１７７】
（付記５）  該リソース割り当て制御部が、
該リソース分割制御部から出力された最小割り当て単位Ａｍｉｎkを割り当て最小単位とし、該重み係数ｗkに応じて重み付けして割り当て帯域を超えない最大の領域（Ａｍｉｎk・ＮＡk）を該複数のパケットフローに対して割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記４記載の無線送信装置。
【０１７８】
（付記６）  該リソース割り当て制御部が、
該複数の単位無線リソースのうちの重み係数ｗkにしたがって割り当てた無線リソースを除く余剰無線リソースの容量内のパケットフローが少なくとも一以上存在する場合は、該余剰無線リソースを該パケットフローのうちの優先度が最大のパケットフローに対して割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記１〜付記５のいずれか一に記載の無線送信装置。
【０１７９】
（付記７）  該リソース割り当て制御部が、
該３次元空間において、少なくとも上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcを最小単位として定まる３次元空間範囲を、該重み付け無線リソースとして割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記２〜６のいずれか一に記載の無線送信装置。
【０１８０】
（付記８）  該リソース割り当て制御部が、
上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも２つによって定まる２次元平面領域を、該重み付け無線リソースとして割り当てるように構成されたことを特徴とする、付記２〜６のいずれか一に記載の無線送信装置。
（付記９）  該リソース分割制御部が、
上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcを、それぞれ、サンプリング周期，サブキャリア帯域および符号に分割するように構成されたことを特徴とする、付記３記載の無線送信装置。
【０１８１】
（付記１０）  該リソース分割制御部が、
該単位符号平面Δcのうちの第１の符号平面に存在し一定の拡散率を有する第１の符号であって該第１の符号平面に存在する他の第２の符号と直交するとともに、該第１の符号平面と異なる第２の符号平面に存在する第３の符号と、該第３の符号と直交する第４の符号をもつ第３の符号平面に分割するように構成されたことを特徴とする、付記３記載の無線送信装置。
【０１８２】
（付記１１）  該リソース分割制御部が、
該第１の符号平面と、該第１の符号平面に存在する該直交可変拡散率符号に属する第１の符号又は複数の第１の符号と同系列符号と直交するとともに、第１の符号と異なる系列で、直交する第２の符号をもつ第２の符号平面に分割するように構成されたことを特徴とする、付記１０記載の無線送信装置。
【０１８３】
（付記１２）  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する無線受信装置であって、
多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、該複数のパケットフローに対して伝送状態に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリを設け、
該変数メモリに格納された該情報データに基づいて、該複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、無線受信装置。
【０１８４】
（付記１３）  該受信ベースバンド処理部が、
３次元空間において、少なくとも単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲の開始位置と該３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を、該情報データから抽出するように構成されたことを特徴とする、付記１２記載の無線受信装置。
【０１８５】
（付記１４）  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送受信する無線送受信装置であって、
多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割するリソース分割制御部と、
該複数のパケットフローについて、該リソース分割制御部にて分割された該複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソース領域を割り当てる割り当て制御部と、
対向する無線送信装置から送信された情報データであって、多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割し、該複数のパケットフローに対して伝送状態に基づいて決定された重み係数を重み付けした無線リソース領域に関する情報データを格納する変数メモリと、
該変数メモリに格納された該情報データに基づいて、該複数のパケットフローについて復調する受信ベースバンド処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、無線受信装置。
【０１８６】
（付記１５）  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する基地局と、所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線受信する移動局とをそなえ、
該基地局が、３次元空間において、単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcのうちの少なくとも１個に基づいて３次元空間範囲の開始位置と該３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を送信するとともに、
該移動局が、該空間範囲情報に基づいて、該複数のパケットフローについて復調処理を行なう受信ベースバンド処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、移動通信システム。
【０１８７】
（付記１６）  所定の伝送容量を有する複数のパケットフローを無線送信する無線送信装置と、該複数のパケットフローを無線受信する無線受信装置との間における、無線リソース制御方法であって、
該無線送信装置が、多次元空間の要素を有する無線リソースを、該多次元空間の各基底に対応する複数の単位無線リソースに分割する分割ステップと、
該無線送信装置が、該複数のパケットフローについて、該分割ステップにて分割された該複数の単位無線リソースのそれぞれに、伝送状態に基づいて決定した重み係数を重み付けした無線リソースを割り当てる割り当てステップとをそなえたことを特徴とする、無線リソース制御方法。
【０１８８】
（付記１７）  該割り当てステップにて割り当てられた該複数のパケットフローに対して、該無線送信装置が、３次元空間において、少なくとも単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcによって定まる３次元空間範囲の開始位置と該３次元空間範囲の大きさとに関する空間範囲情報を該無線受信装置に対して送信する送信ステップと、
該無線受信装置が、該送信ステップにて送信された該空間範囲情報に基づいて、該複数のパケットフローを復調する復調ステップとをそなえたことを特徴とする、付記１６記載の無線リソース制御方法。
【０１８９】
（付記１８）  該無線送信装置と該無線受信装置との間における無線リンクが、マルチキャリア符号分割多重方式を適用され、上記の単位時間Δt，単位周波数帯域Δfおよび単位符号平面Δcが、それぞれ、サンプリング周期，サブキャリアおよび単位符号平面を表すことを特徴とする、付記１７記載の無線リソース制御方法。
（付記１９）  該割り当てステップが、
各単位無線リソースについて、少なくとも誤り訂正方式，データ変調方式又は拡散方式に応じて決定した最小割り当て単位の整数倍であって複数のパケットフローに関して伝送状態に基づいて定められた重み係数にしたがった割り当てリソース量を超えない最大の無線リソースを全てのパケットフローに対して割り当てる第１割り当てステップと、
最小の割り当て単位が上記の割り当て済みの該無線リソースを除く余剰無線リソースの容量内のフローが少なくとも一以上存在する場合は、該余剰無線リソースを該パケットフローのうちの優先度が最大のパケットフローに対して割り当てる第２割り当てステップとをそなえ、
該第２割り当てステップを繰り返すことを特徴とする、付記１６記載の無線リソース制御方法。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
以上、詳述したように、本発明の無線リソース制御方法によれば、最小の分割単位で分割することで、無線リソース量を詳細に把握し、柔軟な無線リソース制御を可能にし、最小割り当て単位を用いることで、移動通信システムの伝送仕様に対応した効率のよい無線リソース割り当てを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る移動通信システムの概略的な構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る送信ベースバンド処理部（無線送信装置）の要部を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るスケジューラのブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る無線リソース空間を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る無線リソースの分割単位を説明するための図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る第２の無線リソース空間を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る第３の無線リソース空間を示す図であり、（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る第５の無線リソース空間を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る無線受信装置の要部を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る拡散率を用いた最小割り当て単位を説明するための図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれＦＥＣの符号化率を用いた最小割り当て単位を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る基地局の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る方法（Ｍ１）を用いた場合の無線リソース使用効率を説明するための図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る方法（Ｍ２）を用いた場合の無線リソース使用効率を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るＯＶＳＦコードの階層構造を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るＯＶＳＦコードを用いた無線リソースの分割例を示す図である。
【図１５】（ａ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰リソースの一例を示す図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソース配分ができない場合の例を示す図であり、（ｃ）は本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソース配分ができる場合の例を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態の変形例に係る余剰無線リソースの分配方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の第１実施形態に係る割り当て領域を説明するための図である。
【図１８】（ａ）はＰＦ方式を説明するための図であり、（ｂ）はＯＦＤＭ方式のサブキャリア配置例を示す図であり、（ｃ）はＯＦＤＭ方式を用いた変調信号の配置例を示す図である。
【図１９】（ａ）はガードインターバルがない場合の移動局におけるマルチパス信号の一例を示す図であり、（ｂ）はガードインターバルが挿入された場合の移動局におけるマルチパス信号の一例を示す図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ時分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。
【図２１】（ａ），（ｂ）はそれぞれ符号分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。
【図２２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ周波数分割多重におけるスケジューリングを説明するための図である。
【図２３】符号分割多重方式を用いた無線送信装置の要部のブロック図である。
【図２４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明が適用される最小割り当て単位の決定方法を説明するための図であり、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ従来の技術を用いた最小割り当て単位の決定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１９２】
１  スケジューラ
２  入力バッファ
３  出力バッファ
２ａ，３ａ  サブバッファ
４  リソース分割制御部
５  リソース割り当て制御部
１０，１０´  基地局
１０ａ，２０ａ  制御部
１０ｂ，２０ｆ  送信部
１０ｄ，２０ｂ  受信部
１０ｃ，２０ｃ  ＲＦ回路部
２０  移動局
２０ｄ  出力装置
２０ｅ  入力装置
２０ｇ  ディスプレイ
２１ａ，３１  エンコーダ
２１ｂ  変調部
２１ｃ  多重部
２１ｄ  シリアル／パラレル変換部
２１ｅ  複製部
２１ｆ  拡散符号生成部
２２  合成部
２２ａ  積算部
２３  逆高速フーリエ変換部
２４  ガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入部）
２５  信号処理部（ＣＯＤＥ＃０〜ＣＯＤＥ＃（ｎ−１））
３０  受信ベースバンド処理部（無線受信装置）
３０ａ  シンボルタイミング検出部
３０ｂ  ガードインターバル除去部
３０ｃ  高速フーリエ変換部
３１ａ  チャネル推定部
３１ｂ  拡散符号生成部
３１ｃ  積算部
３１ｄ  パラレル／シリアル変換部
３１ｅ  復調部
３１ｆ  デコーダ
３２  変数メモリ
４０  送信ベースバンド処理部
５０  送信ベースバンド処理部（無線送信装置）
６０  受信ベースバンド処理部
７０  乗算部
８５  公衆網
８５ａ  加入者電話機
８６  移動マルチメディア交換システム
８８  インターネット
８８ａ  サーバ
８９  無線ネットワーク制御装置
１００  移動通信システム
１５０  無線送信装置
１５０ａ  エンコーダ
１５０ｂ  分割部
１５０ｃ  変調部
１５０ｄ  拡散部
１５０ｅ  多重部
【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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【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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