(57)【要約】【課題】ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム毎の無線リソース割り当てを容易にすることを図る。【解決手段】無線送信するパケットを格納するパケットバッファ１１と、ユーザが要求するQoSに基づき、パケットの無線フレーム単位の送信期限を決定する送信期限決定部１４と、パケット毎の送信期限を記憶する送信パケット情報テーブル１３と、送信期限に基づき、パケットバッファ１１からパケットを出力する制御部１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信するパケットを格納するパケットバッファ手段と、
ユーザが要求するQoSに基づき、前記パケットの無線フレーム単位の送信期限を決定する送信期限決定手段と、
前記パケット毎の送信期限を記憶する送信パケット情報テーブルと、
前記送信期限に基づき、前記パケットバッファ手段からパケットを出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線バッファ装置。
【請求項２】
前記送信期限決定手段は、無線フレーム毎に、前記送信期限を更新することを特徴とする請求項１に記載の無線バッファ装置。
【請求項３】
前記送信パケット情報テーブルは、前記送信期限の短い順に、送信パケット情報を格納することを特徴とする請求項１に記載の無線バッファ装置。
【請求項４】
前記パケット毎の送信期限を含む送信パケット情報を無線フレーム毎に出力する送信パケット情報出力手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の無線バッファ装置。
【請求項５】
前記送信パケット情報は、前記送信期限の短い順に、送信パケット情報を格納することを特徴とする請求項４に記載の無線バッファ装置。
【請求項６】
前記パケットバッファ手段は、無線送信ブロック単位で前記パケットを格納し、
前記無線バッファ装置は、該無線送信ブロック単位で前記パケットの管理を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の無線バッファ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの項に記載の無線バッファ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
無線送信するパケットを格納するパケットバッファの制御方法であって、
ユーザが要求するQoSに基づき、前記パケットの無線フレーム単位の送信期限を決定するステップと、
前記パケット毎の送信期限を送信パケット情報テーブルに記憶するステップと、
前記送信期限に基づき、前記パケットバッファからパケットを出力するステップと、
を含むことを特徴とする無線バッファ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線バッファ装置、無線通信装置及び無線バッファ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の無線アクセス方式として、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）の標準規格「IEEE802.16」が高速・広帯域伝送を実現するものとして知られている（例えば、非特許文献１参照）。IEEE802.16規格では、伝送方式の一つとして直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：OFDMA）方式が採用されている。OFDMA方式は、周波数が互いに直交する複数のサブキャリアから構成される広帯域信号を用いて通信を行うマルチキャリア伝送方式の一つであり、ユーザ（端末局）毎に異なるサブキャリアを使用することで、一基地局と複数ユーザとの多元接続を実現する。
【０００３】
同様のマルチキャリア伝送方式としては、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：OFDM）方式が知られているが、OFDM方式では広帯域の周波数帯を一ユーザで全て占有するのに対し、OFDMA方式では、一般的にユーザによって環境のよい周波数が異なることから、ユーザ毎に環境の良いサブキャリアを選択して通信するようにしている。
【０００４】
また、IEEE802.16規格では、QoS（Quality of Service）制御の機構が規定されている。QoS制御では、ある特定の通信のための周波数帯域や時間スロットなどの無線リソースを予約し、通信速度やパケット到着までの遅延量、あるいはパケット到着のジッタなどを保証することを行う。なお、IEEE802.16規格では、それら通信品質を図る尺度を保証するための制御機構については規定されているが、そのQoS制御方法については規定されていない。
【０００５】
図７は、OFDMA方式の下りリンク（基地局から端末局方向のリンク）の無線フレーム（以下、「下りリンクフレーム」と称する）１００の従来の構成例を示す図である。この図７の下りリンクフレーム１００はIEEE802.16規格に準拠している。図７において、下りリンクフレーム１００は、複数のOFDMAシンボル（OFDMA symbol）と複数のサブキャリア（Logical subchannel）から構成される。OFDMAシンボルは、下りリンクフレーム期間（Downlink subframe duration）に時間方向に多重されている。また、一OFDMAシンボル当たりサブキャリア数分の周波数多重が可能になっている。OFDMA方式では、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを示す配置情報を下りリンクフレーム１００毎に決定する。基地局の送信機は、その配置情報に従って、下りリンクのパケット送信に使用する無線リソースを決定する。また、各端末局の受信機は、その配置情報に従って、下りリンクフレームから自局宛のパケットを受信する。
【０００６】
図７に示されるように下りリンクフレーム１００には、“Preamble”と“FCH”と“DL-MAP”と“DL burst”とが配置される。“Preamble”は既知信号を格納する部分である。“FCH”は制御チャネル信号を格納する部分である。“DL-MAP”は配置情報を格納する部分である。“DL burst”はパケットを格納する部分である。“Preamble”、“FCH”及び“DL-MAP”については、その配置場所が固定されている。“DL burst”については、IEEE802.16規格で規定される制限内で、任意に個数及び配置場所を決めることができる。図７の例では、下りリンク用の“burst”、つまり“DL burst”が６個設けられている。その設け方はIEEE802.16規格に準拠している。
【０００７】
IEEE802.16規格では、下りリンクフレーム１００におけるOFDMAシンボル及びサブキャリアの割り当ての仕方、つまり“DL burst”の設け方を規定している。その規定によれば、図７に示されるフレーム構成のように、一つの“burst”は時間方向（OFDMAシンボル方向）及び周波数方向（サブキャリア方向）に長方形のリソースを確保し、そのリソースの中にデータを割り当てなければならない。その“burst”については次のように規定されている。
（１）“burst”とはパケットが連なったデータ系列で、一つの“burst”内は同じ変調方式と同じ誤り訂正符号化率が適用されて送信される。
（２）一つの“burst”内では異なるユーザ宛のパケットが混在してもよい。
（３）“burst”の最大数には制限がある。
【非特許文献１】IEEE Std 802.16-2004, “Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,” 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、IEEE802.16規格では、OFDMA方式の下りリンクフレームにおいて、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを決定する際に種々の制限がある。このため、従来、その制限下で下りリンクフレームを構成するには複雑な制御が必要であり、その上でさらに、ユーザが要求するQoSを考慮して下りリンクフレーム上のパケット配置を決定することは容易ではなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム毎の無線リソース割り当てを容易にすることのできる無線バッファ装置、無線通信装置及び無線バッファ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線バッファ制御装置は、無線送信するパケットを格納するパケットバッファ手段と、ユーザが要求するQoSに基づき、前記パケットの無線フレーム単位の送信期限を決定する送信期限決定手段と、前記パケット毎の送信期限を記憶する送信パケット情報テーブルと、前記送信期限に基づき、前記パケットバッファ手段からパケットを出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る無線バッファ制御装置においては、前記送信期限決定手段は、無線フレーム毎に、前記送信期限を更新することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る無線バッファ制御装置においては、前記送信パケット情報テーブルは、前記送信期限の短い順に、送信パケット情報を格納することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る無線バッファ制御装置においては、前記パケット毎の送信期限を含む送信パケット情報を無線フレーム毎に出力する送信パケット情報出力手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線バッファ制御装置においては、前記送信パケット情報は、前記送信期限の短い順に、送信パケット情報を格納することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る無線バッファ制御装置においては、前記パケットバッファ手段は、無線送信ブロック単位で前記パケットを格納し、前記無線バッファ装置は、該無線送信ブロック単位で前記パケットの管理を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る無線通信装置は、前述の無線バッファ装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る無線バッファ制御方法は、無線送信するパケットを格納するパケットバッファの制御方法であって、ユーザが要求するQoSに基づき、前記パケットの無線フレーム単位の送信期限を決定するステップと、前記パケット毎の送信期限を送信パケット情報テーブルに記憶するステップと、前記送信期限に基づき、前記パケットバッファからパケットを出力するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム単位の送信期限で無線バッファからパケットが出力されるので、無線フレーム毎の無線リソース割り当ての際には、特段にユーザが要求するQoSを考慮する必要がない。これにより、ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム毎の無線リソース割り当てを容易に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線バッファ装置１の構成を示すブロック図である。図１の無線バッファ装置１は、例えば、OFDMA方式の無線通信装置（基地局装置等）などに備えられる。
【００２０】
図１において、無線バッファ装置１は、パケットバッファ１１と制御部１２と送信パケット情報テーブル１３と送信期限決定部１４と送信パケット情報出力部１５とを有する。
パケットバッファ１１は、無線送信するパケットを格納する。パケットバッファ１１から出力された送信パケットは、無線リソースの割り当てを受け、無線フレームに格納されて送信される。
【００２１】
制御部１２は、送信パケット情報テーブル１３に基づき、パケットバッファ１１を制御する。送信パケット情報テーブル１３は、送信パケット毎の情報、例えば送信期限などを格納する。
【００２２】
送信期限決定部１４は、QoS情報に基づき、送信パケットの送信期限を決定する。その送信期限は、無線フレーム単位の送信期限である。つまり、送信期限は、当該パケットをあと何フレーム以内に送信しなければならないかを示す。送信期限決定部１４は、無線フレーム情報から、無線フレーム区間を把握する。無線フレーム情報は、例えば、無線フレーム毎のタイミング信号、無線フレーム番号などである。QoS情報は、ユーザが要求するQoS（例えば、最大許容遅延量や最低伝送レートなど）を表す。送信期限決定部１４は、QoS情報が示す最大許容遅延量や最低伝送レートなどから、送信パケットをあと何フレーム以内に送信しなければならないかを決定する。
【００２３】
なお、IEEE802.16規格では、QoSレベルとして、音声対応リアルタイムサービス（unsolicited grant service:UGS）、動画対応リアルタイムサービス（real-time polling service:rtPS）、非リアルタイムサービス（non-real-time polling service:nrtPS）の３つが規定されている。これら３つのQoSレベルでは、例えば最大許容遅延量の小さい順の、UGS、rtPS、nrtPSの順で、送信期限を設定することが考えられる。つまり、最も最大許容遅延量の小さいUGSに対して最も短い送信期限を設定し、次に最大許容遅延量の小さいrtPSに対して次に短い送信期限を設定し、最も最大許容遅延量の大きいnrtPSに対しては最も長い送信期限を設定すればよい。
【００２４】
送信パケット情報出力部１５は、送信パケット情報テーブル１３中の送信パケット情報を出力する。この送信パケット情報は、送信パケットに対する無線リソースの割り当てに利用することができる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る無線バッファ装置１の動作を説明する。
図２〜図５は、本実施形態に係る無線バッファ制御方法を説明するための説明図である。なお、ここでは、IEEE802.16規格に準拠のOFDMA方式の下りリンクに適用し、該下りリンクの無線フレーム（下りリンクフレーム）でパケットを送信する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
IEEE802.16規格の下りリンクでは、パケットは「MAC（medium access control layer） SDU（service data unit）」と呼ばれるデータ単位で基地局のパケットバッファ１１に到着する。基地局は、MAC SDU単位のパケットをそのまま「MAC PDU（protocol data unit）」に構成して送信するか、若しくはARQ（automatic repeat request）の適用を行う場合にはMAC SDUの１データ単位をさらに「ARQ BLOCK SIZE」と呼ばれるより小さいサイズのデータ単位「ARQ BLOCK」に分割してMAC PDUを構成し送信する。
【００２７】
先ず、図２を参照して、無線バッファ装置１の動作を説明する。図２には、MAC SDU単位のパケットをそのままMAC PDUに構成して送信する場合が示されている。
図２において、パケットバッファ１１は、MAC SDU単位でパケットを格納する。パケットバッファ１１は、CID（connection identifier）毎に設けられる。IEEE802.16規格の下りリンクでは、ユーザが行う通信毎にその識別子（CID）が付与される。図２の例では、CID「#0」用のパケットバッファ１１に係る構成が示されている。送信パケット情報テーブル１３は、MAC SDU毎に、送信パケット情報を格納する。送信パケット情報は、MAC SDU毎に、バイト数と送信期限（Deadline）を有する。パケットは可変長であるので、MAC SDU毎のバイト数を送信パケット情報に含める。このとき、MAC PDUのヘッダーなどの付加情報のバイト数も含める。送信期限「Deadline」は、当該MAC SDUをあと何フレーム以内に送信しなければならないかを示す。例えば、「MAC SDU #0」については、そのバイト数が１００バイトであり、あと１０フレーム以内に送信しなければならないことが示されている。制御部１２は、送信パケット情報テーブル１３中の送信期限に基づき、パケットバッファ１１からMAC SDUを出力する。その出力順序としては、送信期限の短いMAC SDUから先に出力する。
【００２８】
次に、図３〜図５を参照して、無線バッファ装置１の動作を説明する。図３〜図５には、ARQの適用を行う場合が示されている。
図３〜図５において、パケットバッファ１１は、MAC SDUをARQ BLOCKに分割して格納する。パケットバッファ１１は、CID毎に設けられる。図３〜図５の例では、CID「#0」用のパケットバッファ１１に係る構成が示されている。送信パケット情報テーブル１３は、ARQ BLOCK毎に、送信パケット情報を格納する。送信パケット情報は、ARQ BLOCK毎に、そのバイト数と送信期限（Deadline）を有する。例えば、図３において「ARQ BLOCK #0」については、そのバイト数が１００バイトであり、あと１０フレーム以内に送信しなければならないことが示されている。また、「ARQ BLOCK #1」については、そのバイト数が１００バイトであり、あと２０フレーム以内に送信しなければならないことが示されている。また、「ARQ BLOCK #2」については、そのバイト数が５０バイトであり、あと２０フレーム以内に送信しなければならないことが示されている。
【００２９】
なお、「ARQ BLOCK #1」と「ARQ BLOCK #2」は、同じMAC SDUが分割されたものであり、従ってその送信期限は同じである。また、ARQの適用を行う場合、同一のMAC SDUから生成されたARQ BLOCKであっても、フラグメンテイション（fragmentation）の適用により異なるMAC PDUに格納することも可能であるため、MAC SDUをARQ BLOCKに分割する場合には、ARQ BLOCK毎に、バイト数と送信期限を管理している。
【００３０】
制御部１２は、送信パケット情報テーブル１３中の送信期限に基づき、パケットバッファ１１からARQ BLOCKを出力する。その出力順序としては、送信期限の短いARQ BLOCKから先に出力する。
【００３１】
図３にはｎ番目の無線フレーム時の状態、図４には（ｎ＋１）番目の無線フレーム時の状態、図５には（ｎ＋２）番目の無線フレーム時の状態がそれぞれ示されている。図３に示されるｎ番目の無線フレーム時に、制御部１２は、最も送信期限の短い「ARQ BLOCK #0」を出力する。次いで、図４に示される（ｎ＋１）番目の無線フレーム時に、送信期限決定部１４は、送信パケット情報テーブル１３中の送信期限を更新する。つまり、各送信期限を１フレーム分だけ短くする。図４に示される（ｎ＋１）番目の無線フレーム時には、制御部１２は、ARQ BLOCKの出力を行わない。次いで、図４に示される（ｎ＋２）番目の無線フレーム時に、送信期限決定部１４は、送信パケット情報テーブル１３中の各送信期限を１フレーム分だけ短くし、更新する。
【００３２】
なお、無線フレーム毎の送信期限の更新については、図２に示される、MAC SDU単位のパケットをそのままMAC PDUに構成して送信する場合においても同様である。
【００３３】
また、送信パケット情報テーブル１３は、送信期限の短い順に、送信パケット情報を格納するようにすることにより、パケットバッファ１１の出力制御が容易になる。
【００３４】
上述のように、ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム単位の送信期限でパケットバッファ１１から送信パケットが出力されるので、無線フレーム毎の無線リソース割り当ての際には、特段にユーザが要求するQoSを考慮する必要がない。これにより、ユーザが要求するQoSに基づいた無線フレーム毎の無線リソース割り当てを容易に行うことができるという効果が得られる。
【００３５】
次に、図６を参照して、送信パケット情報出力部１５の動作を説明する。図６は、送信パケット情報の例である。
送信パケット情報出力部１５は、送信パケット情報テーブル１３から送信パケット情報を読み出して出力する。
図６において、各送信パケットは送信順序のランク付けがなされている。送信パケット情報は、送信ブロック（Block=#1、#2、#3、・・・）毎に、CIDと、バイト数と、送信期限（Deadline）とを有する。
【００３６】
送信ブロックはパケットを送信するときの送信単位であり、例えばMAC SDUやARQ BLOCKなどである。また、IEEE802.16規格の下りリンクでは、ユーザが行う通信毎にその識別子（CID）が付与されており、そのCIDを送信パケット情報に含める。また、パケットは可変長であるので、送信パケットのバイト数を送信ブロック毎のバイト数として送信パケット情報に含める。送信期限「Deadline」は、当該パケットをあと何フレーム以内に送信しなければならないかを示す。
【００３７】
図６において、例えば、送信ブロック「Block=#1」はCID「#0」のパケットの送信ブロックであり、その送信ブロックのバイト数は１００バイト、その送信期限「Deadline=1」は１フレーム以内である。
【００３８】
送信パケット情報出力部１５は、図６に示されるように、送信パケット情報を送信期限の早い順に並べる。また、送信パケット情報出力部１５は、無線フレーム毎に、送信パケット情報を出力する。
【００３９】
無線バッファ装置１から出力される送信パケット情報は、送信パケットに対する無線リソースの割り当てに利用することができる。例えば、IEEE802.16規格に準拠のOFDMA方式の下りリンクフレームにおいて、送信パケット情報に基づき、各ユーザ宛のパケットをどのOFDMAシンボルのどのサブキャリアに配置するかを示す配置情報を下りリンクフレーム毎に決定することができる。これにより、下りリンクフレーム毎に、ユーザが要求するQoSのレベルに応じたより詳細な無線リソース割り当てを行うことが可能になる。
【００４０】
上述のように本実施形態によれば、例えば、IEEE802.16規格に準拠のOFDMA方式の下りリンクに適用することにより、該下りリンクの無線フレーム（下りリンクフレーム）を構成する際には、特段にユーザが要求するQoSを考慮する必要がなくなる。この結果として、IEEE802.16規格に準拠のOFDMA方式の下りリンクにおいて、ユーザが要求するQoSに基づいた下りリンクフレーム毎の無線リソース割り当て、つまりユーザが要求するQoSに基づいた下りリンクフレーム上のパケット配置を実現することが容易になるという格別の効果が得られる。
【００４１】
以上、本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、IEEE802.16規格に限らず、各種の無線通信方式に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線バッファ装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る無線バッファ制御方法を説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係る無線バッファ制御方法を説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る無線バッファ制御方法を説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る無線バッファ制御方法を説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る送信パケット情報の例である。
【図７】OFDMA方式の下りリンクフレーム１００の従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…無線バッファ装置、１１…パケットバッファ、１２…制御部、１３…送信パケット情報テーブル、１４…送信期限決定部、１５…送信パケット情報出力部
【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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